Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для уменьшения осадок, кренов и деформаций фундаментов зданий, сооружений как при их строительстве, так и в процессе эксплуатации.
Известны способы [1, 2] выравнивания фундамента здания, сооружения, включающие нагнетание термопластичного материала в открытые снизу ниши в теле фундамента с перекрытием ниш гибкой мембраной, последующее частичное извлечение термопластичного материала и частичное заполнение образовавшихся полостей сыпучим материалом.
Известен способ ремонта здания, сооружения [3], включающий разрезку фундамента на секции и последующее обжатие грунта под секциями фундамента для уменьшения осадок здания, сооружения путем создания полости между фундаментом и грунтом, размещения там эластичной емкости с частичным заполнением полости рабочей средой, а оставшегося объема - твердеющим материалом, и подачи рабочей среды под давлением после набора прочности твердеющим материалом.
Известен способ компенсационного инъектирования цементного раствора в грунт под подошву фундамента для уменьшения локальных деформаций фундамента при прокладке вблизи тоннелей и производстве земляных работ [4].
Однако известные способы [1, 2, 3] не обеспечивают достаточной надежности уменьшения осадок, выравнивания кренов и деформаций фундамента здания, сооружения, т.к. при применении этих способов грунты основания уплотняются уже после того, как осадки фундамента произошли, поэтому можно уменьшить лишь те осадки и крены, которые развиваются во времени, но и тогда эти способы малоэффективны, т.к. они предназначены для однократного использования.
Известный способ [4] не обеспечивает значительного и прогнозируемого уменьшения общих осадок, кренов и деформаций фундаментов зданий, сооружений, т.к. при применении этого способа инъектируемый раствор распространяется в грунте, либо в ограниченной зоне, либо в грунте по вертикальным трещинам возможен непрогнозируемый уход нагнетаемого твердеющего материала.
Задачей настоящего изобретения является поэтапное уменьшение осадок, и/или кренов, и/или деформаций фундамента здания, сооружения как при его возведении, так и при эксплуатации, в зоне канала.
Поставленная задача решается за счет того, что способ возведения здания, сооружения согласно изобретению предусматривает выполнение многослойного фундамента с последующим возведением конструкции верхнего строения здания, сооружения, причем фундамент выполняют путем укладки на основание бетонной подготовки и возведения поверх нее одной или более по высоте и/или по площади монолитных, и/или сборно-монолитных, и/или сборных железобетонных плит с предварительным образованием слоя гидроизоляции поверх бетонной подготовки, а под верхней плитой и/или плитами до ее или их выполнения - промежуточного слоя из твердеющего материала, у которого cmin - наименьшее из значений удельного внутреннего сцепления твердеющего материала или удельного сцепления этого материала с бетоном определено неравенством cmin<min(рин) - mах(р(х,у)), где cmin=min(cм,cмб), cм - значение удельного внутреннего сцепления твердеющего материала в начале его твердения, МПа; cмб - значение удельного сцепления твердеющего материала с бетоном в начале твердения твердеющего материала и/или бетона, МПа; рин - давление инъектируемого твердеющего материала, МПа, р(х,у) - давление верхней плиты на нижнюю плиту или на бетонную подготовку, МПа, в точке с координатами х, у в плане; при этом в верхней плите на всю ее толщину выполняют открытые по торцам каналы, предпочтительно с уширениями в нижней части, предпочтительно с установкой трубок, предпочтительно с уширениями в нижней части, а по периметру выполненного фундамента зону промежуточного слоя и/или гидроизоляции фундамента герметизируют, при этом каналы предпочтительно размещают в плане в местах наибольших расчетных осадок и прогибов фундамента, в том числе под несущими опорными конструктивными элементами здания, сооружения - колоннами и/или стенами, причем верхние концы каналов и/или верхние концы трубок располагают в зоне доступа, а в процессе возведения и/или эксплуатации здания, сооружения и/или при производстве строительных, в том числе земляных, работ вблизи здания, сооружения, вызывающих осадки, и/или крены, и/или деформации здания, сооружения через верхние концы каналов или трубок в верхней плите производят поэтапные и/или одновременные инъекции твердеющего материала в промежуточный слой с образованием в этом слое разрыва или расслоения и заполнением образовавшегося зазора инъектируемым твердеющим материалом по мере распространения разрыва или расслоения в промежуточном слое, причем в канал или в трубку с координатами х, у в плане производят инъекции под давлением рин>р(х,у)+cmin, МПа, где р(х,у)=q(х,у)-DвΔΔS(х,у) - вертикальное давление, МПа, верхней плиты на нижнюю плиту или на бетонную подготовку или трубки с координатами в плане х, у; q(x,y) - внешняя нагрузка на плиту, МПа, в точке с координатами в плане х, у; Dв - цилиндрическая жесткость верхней плиты, МНм; Δ Δ - бигармонический оператор функции S(x,y) осадок фундамента, м-3, определяемой расчетом и/или по результатам текущих измерений осадок фундамента; а после окончания каждой инъекции и загустевания твердеющего материала каналы или трубки предпочтительно тампонируют в нижней части и производят их очистку, а затем закрывают каждый канал или трубку сверху, причем инъекции прекращают после достижения заданного уровня уменьшения осадок, и/или выправления кренов, и/или деформаций здания, сооружения.
При этом инъекции могут производить сначала твердеющим материалом без наполнителя, предпочтительно жидким цементным раствором с добавлением пластификатора, а затем - жидким цементным раствором с зернистым наполнителем, причем размер зерен наполнителя увеличивают в процессе инъекции по мере раскрытия зазора разрыва или расслоения.
При поэтапных инъекциях каждый последующий цикл инъекций через канал или трубку с координатами в плане х, у могут начинать после набора инъектированным через этот канал или эту трубку твердеющим материалом начальной прочности на сжатие, большей величины вертикального давления верхней плиты на нижнюю или на бетонную подготовку в зоне канала или трубки с координатами х, у.
Инъекции могут повторять при дополнительных осадках, и/или кренах, и/или деформациях фундамента, возникших после возведения здания, сооружения вследствие длительных деформаций основания.
Инъекции могут начинать предпочтительно с момента набора возводимым зданием или сооружением 25% суммы конечной нагрузки от собственного веса и полезной нагрузки или с момента времени t, когда выполняется неравенство Smax(t)>Spcp(t)/pcp, где Smax(t) - максимальная осадка, или крен, или деформация по всей верхней плите в момент времени t, м; S - расчетная средняя осадка фундамента, м; pcp(t) - среднее давление по подошве фундамента в момент времени t, МПа; рср - расчетное среднее давление по подошве фундамента после окончания строительства здания, сооружения и приложения полезной нагрузки.
Нижнюю плиту могут выполнять на сваях. Сваи могут располагать под несущими опорными конструктивными элементами здания, сооружения, например, под колоннами и/или стенами.
На верхней плите могут устанавливать вибраторы, с помощью которых в процессе инъектирования твердеющего материала под верхнюю плиту или плиты осуществляют его разжижение с помощью вибраций.
В качестве материала промежуточного слоя могут использовать твердеющий термопластичный материал, предпочтительно битумный материал, причем перед выполнением промежуточного слоя устанавливают на бетонной подготовке или на нижней плите нагревательные элементы с возможностью соединения их с источником энергии и нагревом материала промежуточного слоя перед инъекцией в него твердеющего материала.
При образовании промежуточного слоя в него могут вводить зернистый наполнитель.
При возведении фундамента в нем могут выполнять дополнительные каналы или устанавливают дополнительные трубки, проходящие через всю толщину фундамента сверху до грунта основания, через которые инъектируют твердеющий материал для повышения прочности и уплотнения грунтов основания.
При возведении фундамента до возведения верхней плиты или плит с торцов фундамента по его периметру в промежуточный слой могут устанавливать дополнительные горизонтальные трубки перпендикулярно плоскостям его торцов, уходящие одним концом внутрь промежуточного слоя на расстояние не менее толщины фундамента, а другой свободный конец этих трубок выводят в зону доступа, и через этот конец после выполнения фундамента герметизируют торцы фундамента путем инъектирования твердеющего материала, в том числе термопластичного, для дополнительного уменьшения осадок, и/или кренов, и/или деформаций фундамента.
Промежуточный слой могут выполнять из одного или более слоев синтетической пленки, в том числе с зернистым заполнителем между слоями пленки.
При проведении инъекций твердеющего материала в промежуточный слой могут осуществлять акустический контроль распространения разрыва или расслоения промежуточного слоя.
Технический результат, обеспечиваемый совокупностью приведенных признаков, состоит в том, что с помощью данного способа уменьшают осадки, и/или крены, и/или деформации возводимого или эксплуатируемого здания, сооружения за счет того, что в конструкции фундамента предусматривают промежуточный слой с определенными характеристиками материала, допускающий производство в нем разрыва или расслоения при инъекции в него твердеющего материала через каналы или трубки в верхней плите при давлении, определяемом по установленной в изобретении зависимости; причем указанное нагнетание при необходимости повторяют после твердения нагнетаемого материала, при этом каждый цикл твердеющего материала сопровождают измерениями осадок, и/или кренов, и/или деформаций верхней плиты для контроля уменьшения осадок, и/или кренов, и/или деформаций фундамента.
Способ осуществляют следующим образом.
Выполняют многослойный фундамент с последующим возведением конструкции верхнего строения здания, сооружения. Фундамент выполняют путем укладки на основание бетонной подготовки и возведения поверх нее одной или более по высоте и/или по площади монолитных, и/или сборно-монолитных, и/или сборных железобетонных плит. Предварительно образуют слой гидроизоляции поверх бетонной подготовки, а под верхней плитой и/или плитами до ее или их выполнения - промежуточный слой из твердеющего материала, у которого сmin - наименьшее из значений удельного внутреннего сцепления твердеющего материала или удельного сцепления этого материала с бетоном определено неравенством сmin<min(рин) - mах(р(х,у)), где cmin=min(cм,cмб), cм - значение удельного внутреннего сцепления твердеющего материала в начале его твердения, МПа; cмб - значение удельного сцепления твердеющего материала с бетоном в начале твердения твердеющего материала и/или бетона, МПа; рин - давление инъектируемого твердеющего материала, МПа, р(х,у) - давление верхней плиты на нижнюю плиту или на бетонную подготовку, МПа, в точке с координатами х, у в плане.
В верхней плите на всю ее толщину выполняют открытые по торцам каналы, предпочтительно с уширениями в нижней части, предпочтительно с установкой трубок, предпочтительно с уширениями в нижней части. По периметру выполненного фундамента зону промежуточного слоя и/или гидроизоляции фундамента герметизируют. Каналы предпочтительно размещают в плане в местах наибольших расчетных осадок и прогибов фундамента, в том числе под несущими опорными конструктивными элементами здания, сооружения - колоннами и/или стенами. Верхние концы каналов и/или верхние концы трубок располагают в зоне доступа. В процессе возведения и/или эксплуатации здания, сооружения и/или при производстве строительных, в том числе земляных, работ вблизи здания, сооружения, вызывающих осадки, и/или крены, и/или деформации здания, сооружения через верхние концы каналов или трубок в верхней плите производят поэтапные и/или одновременные инъекции твердеющего материала в промежуточный слой с образованием в этом слое разрыва или расслоения и заполнением образовавшегося зазора инъектируемым твердеющим материалом по мере распространения разрыва или расслоения в промежуточном слое. В канал или в трубку с координатами х, у в плане производят инъекции под давлением рин>p(х,у)+cmin, МПа, где p(x,y)=q(x,y)-DвΔΔS(x,y) - вертикальное давление, МПа, верхней плиты на нижнюю плиту или на бетонную подготовку или трубки с координатами в плане х, у; q(x,y) - внешняя нагрузка на плиту, МПа, в точке с координатами в плане х, у; Dв - цилиндрическая жесткость верхней плиты, МНм; Δ Δ - бигармонический оператор функции S(x,y) осадок фундамента, м-3, определяемой расчетом и/или по результатам текущих измерений осадок фундамента. После окончания каждой инъекции и загустевания твердеющего материала каналы или трубки предпочтительно тампонируют в нижней части и производят их очистку, а затем закрывают каждый канал или трубку сверху. Инъекции прекращают после достижения заданного уровня уменьшения осадок, и/или выправления кренов, и/или деформаций здания, сооружения.
При этом инъекции могут производить сначала твердеющим материалом без наполнителя, предпочтительно жидким цементным раствором с добавлением пластификатора, а затем - жидким цементным раствором с зернистым наполнителем, причем размер зерен наполнителя увеличивают в процессе инъекции по мере раскрытия зазора разрыва или расслоения.
При поэтапных инъекциях каждый последующий цикл инъекций через канал или трубку с координатами в плане х, у могут начинать после набора инъектированным через этот канал или эту трубку твердеющим материалом начальной прочности на сжатие, большей величины вертикального давления верхней плиты на нижнюю или на бетонную подготовку в зоне канала или трубки с координатами х, у.
Инъекции могут повторять при дополнительных осадках, и/или кренах, и/или деформациях фундамента, возникших после возведения здания, сооружения вследствие длительных деформаций основания.
Инъекции могут начинать предпочтительно с момента набора возводимым зданием или сооружением 25% суммы конечной нагрузки от собственного веса и полезной нагрузки или с момента времени t, когда выполняется неравенство Smax(t)>Spcp(t)/pcp, где Smax(t) - максимальная осадка, или крен, или деформация по всей верхней плите в момент времени t, м; S - расчетная средняя осадка фундамента, м; pcp(t) - среднее давление по подошве фундамента в момент времени t, МПа; рср - расчетное среднее давление по подошве фундамента после окончания строительства здания, сооружения и приложения полезной нагрузки.
Нижнюю плиту могут выполнять на сваях. Сваи могут располагать под несущими опорными конструктивными элементами здания, сооружения, например, под колоннами и/или стенами.
На верхней плите могут устанавливать вибраторы, с помощью которых в процессе инъектирования твердеющего материала под верхнюю плиту или плиты осуществляют его разжижение с помощью вибраций.
В качестве материала промежуточного слоя могут использовать твердеющий термопластичный материал, предпочтительно битумный материал, причем перед выполнением промежуточного слоя устанавливают на бетонной подготовке или на нижней плите нагревательные элементы с возможностью соединения их с источником энергии и нагревом материала промежуточного слоя перед инъекцией в него твердеющего материала.
При образовании промежуточного слоя в него могут вводить зернистый наполнитель.
При возведении фундамента в нем могут выполнять дополнительные каналы или устанавливают дополнительные трубки, проходящие через всю толщину фундамента сверху до грунта основания, через которые инъектируют твердеющий материал для повышения прочности и уплотнения грунтов основания.
При возведении фундамента до возведения верхней плиты или плит с торцов фундамента по его периметру в промежуточный слой могут устанавливать дополнительные горизонтальные трубки перпендикулярно плоскостям его торцов, уходящие одним концом внутрь промежуточного слоя на расстояние не менее толщины фундамента, а другой свободный конец этих трубок выводят в зону доступа, и через этот конец после выполнения фундамента герметизируют торцы фундамента путем инъектирования твердеющего материала, в том числе термопластичного, для дополнительного уменьшения осадок, и/или кренов, и/или деформаций фундамента.
Промежуточный слой могут выполнять из одного или более слоев синтетической пленки, в том числе с зернистым заполнителем между слоями пленки.
При проведении инъекций твердеющего материала в промежуточный слой могут осуществлять акустический контроль распространения разрыва или расслоения промежуточного слоя.
В качестве твердеющего материала могут использовать, например, цементный раствор с примесью бентонита. Давление инъекции должно обеспечить горизонтальный разрыв промежуточного слоя или его отслоение от поверхности вышележащей или нижележащей плиты с образованием трещин-зазоров, в которые устремляется под давлением инъектируемый материал, расширяя трещины-зазоры за счет гидроразрыва и увеличивая зону распространения этих трещин. При этом происходит поднятие верхней плиты в зоне инъекции. Последовательность инъекций твердеющего раствора определяют по данными регулярных измерений осадок фундамента или по данным акустических измерений распространения инъектируемого материала в промежуточном слое. Осадки верхней плиты уменьшают инъекциями по всей площади фундамента, крены выправляют инъекциями под крайней зоной фундамента со стороны крена, а прогибы – инъекциями в местах наибольших прогибов. После затвердевания инъектированного материала этапы инъекций при необходимости повторяют.
Использованные источники информации
1. Г.Г.Аграновский, М.В.Печенкин, И.С.Шейнин. Способ выравнивания фундамента здания, сооружения, а.с. SU 1025801 А; Госкомитет СССР по делам изобретений и открытий, 1980.
2. М.И.Перцовский, С.М.Перцовский. Способ возведения сооружения. Патент RU 2035548 С1, Российское агентство по патентам и товарным знакам, 1995.
3. М.И.Перцовский. Способ ремонта фундамента здания, сооружения. Патент RU 2203362 С2, Российское агентство по патентам и товарным знакам, 2003.
4. R.D.Essler, E.R.Droof and E.Falk. Compensation Grouting, Concept, Theory and Practice. 2003. Internet -http://www.ce. metu.edu.tr/~ce464/docs/.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ ЗДАНИЯ, СООРУЖЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ | 2007 |
|
RU2369692C2 |
СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ ЗДАНИЯ, СООРУЖЕНИЯ | 2007 |
|
RU2336391C1 |
СПОСОБ ИСПРАВЛЕНИЯ КРЕНА И НЕРАВНОМЕРНОЙ ОСАДКИ МАССИВНОГО ВЫСОТНОГО СООРУЖЕНИЯ И ЕГО ФУНДАМЕНТА | 2010 |
|
RU2436899C1 |
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА ВЫРАБОТОК ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ИЗЫСКАНИЙ | 2016 |
|
RU2631445C2 |
СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ ВЫСОТНОГО ЗДАНИЯ НА ЕСТЕСТВЕННОМ ОСНОВАНИИ | 2016 |
|
RU2634762C1 |
СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ КОНТАКТНОГО СЛОЯ "ФУНДАМЕНТ - ГРУТНОВОЕ ОСНОВАНИЕ" | 2015 |
|
RU2572477C1 |
СПОСОБ УСИЛЕНИЯ ГРУНТОВОГО ОСНОВАНИЯ | 2006 |
|
RU2333318C1 |
СПОСОБ ВЫРАВНИВАНИЯ СООРУЖЕНИЙ | 2004 |
|
RU2275474C2 |
СПОСОБ СТРОИТЕЛЬСТВА ЗДАНИЙ, СООРУЖЕНИЙ НА НЕРАВНОМЕРНО СЖИМАЕМЫХ ГРУНТАХ | 2011 |
|
RU2494194C2 |
СПОСОБ КОРРЕКТИРОВКИ ВЕРТИКАЛЬНОГО ПОЛОЖЕНИЯ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ НА ПЛИТНОМ ФУНДАМЕНТЕ | 2007 |
|
RU2352723C1 |
Изобретение относится к области строительства. Способ возведения здания, сооружения включает выполнение многослойного фундамента с последующим возведением конструкций верхнего строения здания, сооружения, причем фундамент выполняют путем укладки на основание бетонной подготовки, выполнения поверх нее одной или более по высоте и/или по площади монолитных, и/или сборно-монолитных, и/или сборных железобетонных плит с предварительным образованием слоя гидроизоляции поверх бетонной подготовки, а под верхней плитой и/или плитами до ее и/или их выполнения - промежуточного слоя из твердеющего материала, характеристики которого определены приведенной зависимостью. В верхней плите на всю ее толщину выполняют открытые по торцам каналы, предпочтительно с уширениями в нижней части, предпочтительно с установкой трубок, предпочтительно с уширениями в нижней части, а по периметру выполненного фундамента - зону промежуточного слоя и/или гидроизоляции фундамента герметизируют, при этом каналы предочтительно размещают в плане в местах наибольших расчетных осадок и прогибов фундамента, в том числе под несущими опорными конструктивными элементами здания, сооружения - колоннами и/или стенами. Верхние концы каналов и/или верхние концы трубок располагают в зоне доступа, а в процессе возведения и/или эксплуатации здания, сооружения, и/или при производстве строительных, в том числе земляных, работ вблизи здания, сооружения, вызывающих осадки, и/или крены, и/или деформации здания, сооружения, через верхние концы каналов или трубок в верхней плите производят поэтапные и/или одновременные инъекции твердеющего материала в промежуточный слой с образованием в этом слое разрыва и/или расслоения и заполнением образовавшегося зазора в промежуточном слое инъектируемым твердеющим материалом. В канал или в трубку с координатами х,у производят инъекции под давлением, также определяемым приведенной зависимостью. Технический результат, обеспечиваемый изобретением, состоит в уменьшении осадок, и/или кренов, и/или деформаций возводимого здания, сооружения как при строительстве, так и в процессе эксплуатации. 13 з.п. ф-лы.
Способ выравнивания фундамента здания,сооружения | 1980 |
|
SU1025801A1 |
СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ СООРУЖЕНИЯ | 1992 |
|
RU2035548C1 |
СПОСОБ РЕМОНТА ФУНДАМЕНТА ЗДАНИЯ, СООРУЖЕНИЯ | 2001 |
|
RU2203362C2 |
СПОСОБ ВОССТАНОВИТЕЛЬНОГО РЕМОНТА ФУНДАМЕНТОВ ЗДАНИЙ | 1995 |
|
RU2096560C1 |
Способ исправления положения сооружения | 1979 |
|
SU863775A1 |
Способ восстановительного ремонта фундаментов зданий | 1950 |
|
SU90811A1 |
СЛОИСТЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ОБОРАЧИВАНИЯ ПАЧКИ ИЗДЕЛИЙ ТАБАЧНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ | 2019 |
|
RU2798150C2 |
Печь для непрерывного получения сернистого натрия | 1921 |
|
SU1A1 |
ШВЕЦ В.Б | |||
и др., Усиление и реконструкция фундаментов, Москва, Стройиздат, 1985, с.54-81 | |||
КОНОВАЛОВ П.А., Основания и фундаменты реконструируемых зданий, Москва, Стройиздат, 1980, с.113-130 | |||
ГИЛЬМАН Я.Д., ГИЛЬМАН Е.Д., Усиление и восстановление зданий на лессовых просадочных грунтах, Москва, Стройиздат, 1989, с.59-84. |
Авторы
Даты
2005-03-10—Публикация
2004-01-27—Подача