СПОСОБ АДАПТАЦИИ ПЛИТНОГО ФУНДАМЕНТА К ИЗМЕНЕНИЮ ХАРАКТЕРИСТИК ГРУНТОВОГО ОСНОВАНИЯ Российский патент 2002 года по МПК E02D27/28 E02D27/26 

Изобретение относится к строительству, в частности к строительству и эксплуатации сооружений на плитном фундаменте на неравномерно сжимаемом основании.

Известен способ строительства на неравномерно сжимаемом основании на плитном фундаменте, включающий подготовку котлована, установку арматуры и бетонирование плиты фундамента (Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции: Общий курс: Учебник для вузов. 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1991. С. 366-369).

Недостатком указанного способа является трудность обеспечения равномерности осадок по всей площади фундамента в период строительства и при его эксплуатации из-за отсутствия доступа к основанию.

По результатам поиска информации не выявлен наиболее близкий аналог, соответствующий родовому понятию заявляемого изобретения.

Технической задачей, решаемой изобретением, является обеспечение равномерности осадок по всей площади фундамента в период строительства и при его эксплуатации путем адаптации плитного фундамента к изменению характеристик грунтового основания.

Техническая задача решается следующим образом. В способе адаптации плитного фундамента к изменению характеристик грунтового основания, характеризующегося тем, что в теле плиты изготавливают адаптационные технологические и измерительные каналы, через последние в скважинах, выполненных в основании, устанавливают первичные измерительные преобразователи, контролируют физико-механические характеристики грунта, подают системой инъектирования через адаптационные технологические каналы в зоны с пониженной плотностью основания закрепляющие и уплотняющие растворы, осуществляют повторное уплотнение до достижения значения модуля общей деформации, на 10% превышающего значение модуля общей деформации в основании торца здания, противоположного крену, образовавшемуся в процессе его возведения с получением после выполненной коррекции основания стабилизированных осадок здания.

Для обеспечения возможности многоразового использования адаптационные технологические каналы выполняют в виде усеченного конуса, контактирующего с основанием большим диаметром.

Для обеспечения необходимой прочности плитного фундамента при изготовлении адаптационных технологических каналов в установленной арматуре плитного фундамента закрепляют арматурные кольца различных диаметров.

Для изготовления адаптационных технологических каналов к установленной арматуре плитного фундамента прикрепляют усеченный конус из пенопласта, пенобетона или пористого бетона.

Для изготовления адаптационных технологических каналов к установленной арматуре плитного фундамента прикрепляют полый усеченный конус из металла или пластмассы, а для предохранения от попадания в них бетона при бетонировании адаптационные технологические каналы закрывают.

Возможность контроля первичными измерительными преобразователями, установленными в скважинах, пробуренных или продавленных в основании, через измерительные каналы, изготовленные в теле плиты фундамента, физико-механических характеристик грунта позволяет изменять их и управлять процессами осадки фундамента инъектированием уплотняющих и закрепляющих растворов через адаптационные технологические каналы в плите фундамента и инъекционные скважины. Наличие указанных каналов позволяет по результатам контроля физико-механических характеристик грунта управлять осадками фундамента с целью их уменьшения и обеспечения их равномерного распределения по всей площади фундамента как в процессе строительства, так и в процессе эксплуатации зданий и сооружений.

Для контроля изменения характеристик грунтового основания в процессе строительства и в процессе эксплуатации достаточно измерять следующие характеристики: угол внутреннего трения ϕ, сцепление С, модуль общей деформации Е, плотность грунта ρ. Измерение производят известными первичными измерительными преобразователями (см. например, Ляховский Ф.М., Хмелевской В.К., Ященко З. Г. Инженерная геофизика. М.: Недра, 1989, С. 124-126; Трофименков Ю. Г. , Воробков Л.Н. Полевые методы исследования строительных свойств грунтов. М.: Стройиздат, 1981, С. 152-159, 185-191 ).

На фиг.1 показан в разрезе котлован, плитный фундамент с адаптационными технологическими и измерительными каналами, инъекционные и измерительные скважины; на фиг. 2 - схема расположения адаптационных технологических и измерительных каналов в плитном фундаменте; на фиг.3 - фрагмент установленной арматуры плитного фундамента с арматурными кольцами различного диаметра; на фиг.4 - сечение усеченного конуса из пенопласта, пенобетона или пористого бетона; на фиг. 5 - сечение цилиндрического стержня из пенопласта, пенобетона или пористого бетона; на фиг.6 - сечение полого усеченного конуса из металла или пластмассы; на фиг.7 - сечение полого цилиндрического стержня из металла или пластмассы.

Способ осуществляют следующим образом. После подготовки котлована 1 при бетонировании плитного фундамента 2 устанавливают арматуру - армирующий каркас и сетки 3, прикрепляют к ним арматурные кольца разного диаметра 4, устанавливают усеченный конус 5 из пенопласта, пенобетона или пористого бетона или полый усеченный конус 6 из металла, например металлической жести, или пластмассы и цилиндрические стержни 7 из пенопласта, пенобетона или пористого бетона, или полые цилиндрические стержни 8 из металла, например, металлической жести, или пластмассы для изготовления адаптационных технологических и измерительных каналов. Пробуривают или продавливают инъекционные 9 и измерительные 10 скважины. Через измерительные каналы 11 в измерительных скважинах устанавливают первичные измерительные преобразователи и соединяют их с системой измерения и контроля характеристик грунтового основания 12. По результатам измерения угла внутреннего трения ϕ, сцепления С, модуля общей деформации Е, плотности грунта ρ контролируют и оценивают состояние грунтового основания и подают системой инъектирования 14 через адаптационные технологические каналы 13 и инъекционные скважины 9 в зоны с пониженной плотностью основания закрепляющий и уплотняющий раствор 15, осуществляют повторное уплотнение до достижения значения модуля общей деформации, на 10% превышающего значение модуля общей деформации в основании торца здания, противоположного крену, образовавшемуся в процессе его возведения с получением после выполненной коррекции основания стабилизированных осадок здания. При использовании для изготовления адаптационных технологических каналов усеченных конусов из металла или пластмассы их закрывают при бетонировании от попадания в них бетона.

Пример 1 реализации способа. В основании пятиэтажного здания залегала двадцатипятиметровая толща насыпных грунтов, подстилаемых пластичной супесью. Насыпной грунт был представлен супесью с включением строительного мусора, металла, шлаков; содержание органики не превышало 5%. Средний модуль общей деформации Е составлял 7 МПа и изменялся от 2,5 до 15 МПа случайным образом. Был применен плитный фундамент с адаптацией его к неравномерным деформациям с использованием предлагаемого способа. Для этой цели при устройстве арматурного каркаса 3 плиты 2 к нему крепились конические 5 для адаптационных технологических каналов и цилиндрические 7 для измерительных каналов элементы из пенопласта. Элементы в виде усеченного конуса крепились к арматурной сетке с шагом 3х3 м, а цилиндрические элементы - в центре образовавшихся квадратов. После бетонирования плиты фундамента элементы из пенопласта были разрушены, а через образовавшиеся цилиндрические измерительные каналы были устроены измерительные скважины 10 для измерения плотности и модуля общей деформации (при необходимости возможно измерение угла внутреннего трения и сцепления). На плите также были установлены геодезические марки для наблюдения за ее деформациями. После установки первичных измерительных преобразователей и первого измерения характеристик грунтового основания через адаптационные технологические каналы на глубину зоны активного уплотнения от нагрузки и плиты системой инъектирования 14 подавался уплотняющий и закрепляющий раствор только в зоны с пониженной плотностью основания.

В процессе возведения второго и третьего этажей наметился крен в сторону правого торца здания. Через систему адаптационных технологических каналов в этом торце в основание подавался уплотняющий и закрепляющий раствор в инъекционные скважины 9. Новые инъекционные скважины выполнялись через адаптационные технологические каналы под углом по отношению к скважинам, через которые проводилось уплотнение на первом этапе так, чтобы они не попали в ядро уплотняющего раствора, введенного в основание ранее. Уплотнение выполнялось до достижения значения модуля общей деформации, на 10% превышающего значение модуля общей деформации в основании левого торца здания, при этом после интервала стабилизации контролировались прочностные характеристики грунта и его плотность. В случае недостаточной прочности основания процесс инъектирования уплотняющего и закрепляющего раствора целесообразно повторить. После выполненной коррекции основания осадки здания были практически равномерны и стабилизировались к окончанию отделочных работ и сдаче объекта.

Пример 2 реализации способа. Грунтовые условия: в пределах активной зоны вскрыты лессовые супеси и суглинки, обладающие просадочными свойствами. В нижней части разреза с глубины 16,1-17,2 м залегают пески пылеватые. Грунтовые воды до глубины 22,0 м не встречены. Нижняя граница просадочной толщи проходит на глубине 7,6-8,3 м. Тип грунтовых условий по просадочности I (по скв. 1) и II (по скв. 3 и 5).

Перед устройством фундаментов верхняя часть разреза была уплотнена тяжелыми трамбовками для создания противофильтрационного экрана и улучшения свойств грунта.

Конструктивные особенности здания: жилой кирпичный девятиэтажный дом П-образной формы в плане, состоящий из четырех секций по три подъезда и разделенных деформационными швами. Две секции построены ранее и заселены более 10 лет. Затем были пристроены новые две секции по три подъезда. В средней секции были заселены квартиры первого подъезда, а в двух других подъездах заканчивались отделочные работы по проектам квартиросъемщиков.

В результате сильных дождей и засорения сливных колодцев произошло подтопление плитного фундамента. В угловой части средней секции резко увеличились осадки и просадки. Деформационный шов на высоте кровли разошелся на 30 см. В угловой части дома, на всех этажах и в подвале появились трещины. Дом был признан аварийным, прекратились отделочные работы и поставлен вопрос о выселении жильцов из первого подъезда.

Для устранения аварийной ситуации был использован предлагаемый способ. В плите фундамента толщиной до 80 см в условиях подвала было пробурено и выдолблено 20 адаптационных технологических каналов. Через эти каналы были замерены параметры грунтового основания и проведен первый этап уплотнения песчано-цементным раствором. После двухнедельной паузы замерены параметры грунтов и выполнено вторичное уплотнение основания до достижения значения модуля общей деформации, на 10% превышающего значение модуля общей деформации в основании противоположного торца средней секции. Зазор в деформационном шве стал медленно уменьшаться, осадки в угловой части секции существенно уменьшились, а потом прекратились. Вторичное уплотнение основания проводилось в течение года тремя этапами с паузами в три месяца для обеспечения плавного адаптационного процесса. После проведения указанных мероприятий зазор в деформационном шве уменьшился на 25 см. В течение последующих трех лет равномерная осадка дома составила 3 см, а потом прекратилась, крен незначителен и стабилизирован. Дом полностью заселен и эксплуатируется восемь лет после мероприятий, связанных с адаптацией плитного фундамента к неравномерному изменению характеристик грунтового основания.

Таким образом, предлагаемым способом обеспечивается равномерность осадок по всей площади фундамента путем адаптации плитного фундамента к изменению характеристик грунтового основания инъектированием уплотняющих и закрепляющих растворов как в период строительства, так и в период эксплуатации.

Изобретение относится к строительству, в частности к строительству и эксплуатации сооружений на плитном фундаменте на неравномерно сжимаемом основании. Новым является то, что в теле плиты изготавливают адаптационные технологические и измерительные каналы, устанавливают первичные измерительные преобразователи, контролируют физико-механические характеристики грунта, подают системой инъектирования в зоны с пониженной плотностью основания закрепляющие и уплотняющие растворы, осуществляют повторное уплотнение до достижения значения модуля общей деформации, на 10% превышающего значение модуля общей деформации в основании торца здания, противоположного крену, образовавшемуся в процессе его возведения с получением после выполненной коррекции основания стабилизированных осадок здания. Технический результат изобретения состоит в обеспечении равномерности осадок по всей площади фундамента в период строительства и при его эксплуатации путем адаптации плитного фундамента к изменению характеристик грунтового основания. 4 з.п. ф-лы., 7 ил.

1. Способ адаптации плитного фундамента к изменению характеристик грунтового основания, характеризующийся тем, что в теле плиты изготавливают адаптационные технологические и измерительные каналы, через последние в скважинах, выполненных в основании, устанавливают первичные измерительные преобразователи, контролируют физико-механические характеристики грунта, подают системой инъектирования через адаптационные технологические каналы в скважины с пониженной плотностью основания закрепляющие и уплотняющие растворы, осуществляют повторное уплотнение до достижения значения модуля общей деформации, на 10% превышающего значение модуля общей деформации в основании торца здания, противоположного крену, образовавшемуся в процессе его возведения с получением после выполненной коррекции основания стабилизированных осадок здания. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что адаптационный технологический канал выполняют в виде усеченного конуса, контактирующего с основанием большим диаметром. 3. Способ по любому из пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в установленной арматуре плитного фундамента закрепляют арматурные кольца различных диаметров. 4. Способ по любому из пп. 1 и 2 отличающийся тем, что к установленной арматуре плитного фундамента прикрепляют усеченный конус из пенопласта, пенобетона или пористого бетона. 5. Способ по любому из пп. 1 и 2, отличающийся тем, что к установленной арматуре плитного фундамента прикрепляют полый усеченный конус из металла или пластмассы, а при бетонировании закрывают адаптационные технологические каналы.