СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ ГРУНТА Российский патент 2008 года по МПК E02D3/12 

Предлагаемое изобретение относится к области строительства и может использоваться для упрочнения грунтов основания зданий и сооружений.

Известен способ закрепления грунта, включающий образование вертикальных скважин, нагнетание в них закрепляющего раствора с гидроразрывом грунта, после нагнетания закрепляющего раствора производят выдержку закрепленного массива грунта до необходимой прочности, затем образуют наклонные скважины, оси которых пересекаются или скрещиваются под фундаментом или его элементами, и производят нагнетание в них закрепляющего раствора. При этом в вертикальные скважины нагнетают самоотверждающийся раствор, а в наклонные - раствор, активно реагирующий с грунтом (патент RU 2103441, 27.01.1998. Бюл. 3).

Применение способа ограничено грунтами, активно реагирующими с раствором. Кроме того, недостатками способа являются необходимость предварительного образования скважин для нагнетания раствора и неконтролируемое распространение раствора в вертикальных скважинах при инъектировании растворов под давлением, приводящим к гидроразрыву грунта.

Наиболее близким к предлагаемому является способ уплотнения дисперсного грунта путем нагнетания уплотняющего и проникающего раствора, обеспечивающего разрушение структуры грунта в зонах его ослабления, с предварительным уплотнением грунта по контуру зоны уплотнения (патент RU 2119009, 20.09.1998. Бюл. 26).

В соответствии с указанным способом уплотнение грунта по контуру зоны уплотнения осуществляется таким же образом, как и уплотнение основного массива под фундаментами, то есть путем нагнетания раствора через инъектора с разрывом структуры грунта. Последнее приводит к неконтролируемому распространению раствора. Указанным способом не удается создать сплошного оконтуривания уплотняемого массива и соответственно добиться достижения проектных значений характеристик упрочняемого основания.

Технической задачей, решаемой в предлагаемом изобретении, является повышение эффективности упрочнения грунтовых массивов при снижении себестоимости работ за счет снижения расхода дорогостоящих инъектируемых материалов.

Это достигается за счет того, что в способе упрочнения грунта, включающем выполнение оконтуривания зоны упрочнения путем нагнетания твердеющего раствора через оконтуривающие инъектора, погружение в грунт рабочих инъекторов и нагнетание раствора под давлением, обеспечивающим разрушение структуры грунта, через оконтуривающие инъектора пропускают натянутую стальную струну, образуют вертикальную щелевую полость при их погружении в грунт, устанавливают в полученную вертикальную щелевую полость ограничитель, а затем выполняют оконтуривание путем инъектирования твердеющего раствора в указанную вертикальную щелевую полость под давлением, не превышающим структурную прочность грунта, при этом заполнение полости раствором определяют по увеличению давления.

Образование с помощью натянутой стальной струны вертикальной полости обеспечивает создание сплошной стенки, ограничивающей распространение раствора в грунт при оконтуривании. Создание сплошной стенки позволяет повысить прочность оконтуривания, и тем самым повысить эффективность упрочнения грунтового массива. При этом уменьшается расход инъектируемого раствора за счет контролирования его распространения.

В случае необходимости существенно повысить характеристики грунтов основания, целесообразно ограничитель устанавливать в вертикальную щелевую полость с фиксацией его положения, а инъектирование раствора осуществлять под давлением, не превышающим структурную прочность грунта, но оказывающим уплотняющий эффект на стенки оконтуривающей полости.

Фиксация положения ограничителя позволяет увеличить давление инъектирования, повышая тем самым прочность самого оконтуривания.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежом, где показан общий вид оконтуривающих инъекторов с натянутой прорезающей стальной струной.

Предлагаемый способ упрочнения грунта осуществляют следующим образом.

Инъектор состоит из полого корпуса 1 и жестко прикрепленного к нему стального наконечника 2. Перед забивкой оконтуривающих инъекторов через их выходные отверстия 3 пропускается стальная струна 4. При погружении инъекторов в грунт на глубину до 50 см от дневной поверхности струна постепенно натягивается. Затем инъектора погружаются с натянутой струной до проектной отметки, при этом происходит прорезание грунтового массива с образованием щели по глубине погружения инъекторов, ширина которой не превышает диаметр струны. Затем струна вытаскивается через один из инъекторов. Для контролируемого распространения раствора на поверхности образованной щели устанавливается ограничитель распространения раствора 6. Высота оконтуривания регулируется ограничителем, с помощью погружения его до нужной отметки. После установки ограничителя под давлением, не приводящим к разрыву структуры грунта, производят инъектирование твердеющего раствора в образованную струной щелевую полость. По увеличению давления на манометре определяют заполнение указанной полости.

Целесообразно ограничитель распространения раствора погружать в щелевую полость с упором в несущие конструкции, инъектирование твердеющего раствора при этом осуществлять под давлением, не приводящим к разрыву структуры грунта, но оказывающим уплотняющий эффект на стенки оконтуривающей полости.

Предлагаемое изобретение использовано в частности при упрочнении грунтов основания плитного фундамента строящегося здания. Глубина заложения подошвы плитного фундамента составляет 1,2 м от дневной поверхности. Грунты основания представлены супесью от пластичной до текучей консистенции. Для рабочего инъектирования твердеющего раствора в проектном объеме требовались давления около 1,2-1,5 МПа. При таких давлениях раствор рабочего инъектирования распространялся за пределы контура, созданного вертикальными инъекциями. Уменьшение расстояния между оконтуривающими инъекторами существенно повышает трудоемкость работ и расход цемента на создание контура в 2-3 раза. Таким образом, для инъектирования проектных объемов раствора потребовалось создание надежного оконтуривания другим методом.

Контур выполнен инъектированием раствора в вертикальную щель, образованную путем погружения оконтуривающих инъекторов с натянутой струной. Глубина погружения инъекторов составила 3,6 м от дневной поверхности, ширина образованной вертикальной щели - 6 мм. После погружения инъекторов с натянутой струной до расчетной отметки, струна вытягивалась через один из инъекторов. Ограничитель распространения раствора погружался на глубину 1 м от дневной поверхности. Твердеющий раствор нагнетали в щель через оконтуривающие инъктора под давлением 0,05 МПа. При таком давлении в массиве не происходит разрывов структуры грунта. Заполнение вертикальной щели раствором определялось по увеличению давления нагнетания на манометре.

Предлагаемый способ упрочнения грунтов основания позволяет контролировать распространение раствора за счет создания беспрерывного контура в виде вертикальной пластины затвердевшего раствора, что приводит к повышению качества выполняемых работ. Использование прорезающей стальной струны для создания щелевой полости оконтуривания в грунтовом массиве и ограничителя распространения раствора позволяет снизить расход дорогостоящего вяжущего в 1,5, а в отдельных случаях в 3-4 раза. При этом увеличения трудоемкости по сравнению с прототипами не происходит, так как нагнетание раствора производится через оконтуривающие инъектора.

Предлагаемое изобретение относится к области строительства и может использоваться для упрочнения грунтов основания зданий и сооружений. Технической задачей, решаемой в предлагаемом изобретении, является повышение эффективности упрочнения грунтовых массивов при снижении себестоимости работ за счет снижения расхода дорогостоящих инъектируемых материалов. Это достигается за счет того, что в способе упрочнения грунта, включающем выполнение оконтуривания зоны упрочнения путем нагнетания твердеющего раствора через оконтуривающие инъектора, погружение в грунт рабочих инъекторов и нагнетание раствора под давлением, обеспечивающим разрушение структуры грунта, через оконтуривающие инъектора пропускают натянутую стальную струну, образуют вертикальную щелевую полость при их погружении в грунт, устанавливают в полученную вертикальную щелевую полость ограничитель, а затем выполняют оконтуривание путем инъектирования твердеющего раствора в указанную вертикальную щелевую полость под давлением, не превышающим структурную прочность грунта, при этом заполнение полости раствором определяют по увеличению давления. В случае необходимости существенно повысить характеристики грунтов основания, целесообразно ограничитель устанавливать в вертикальную щелевую полость с фиксацией его положения, а инъектирование раствора осуществлять под давлением, не превышающим структурную прочность грунта, но оказывающим уплотняющий эффект на стенки оконтуривающей полости. Предлагаемый способ упрочнения грунтов основания позволяет контролировать распространение раствора за счет создания беспрерывного контура в виде вертикальной пластины затвердевшего раствора. Использование прорезающей стальной струны для создания щелевой полости оконтуривания в грунтовом массиве и ограничителя распространения раствора позволяет снизить расход дорогостоящего вяжущего в 1,5, а в отдельных случаях в 3-4 раза. При этом увеличения трудоемкости по сравнению с прототипами не происходит, так как нагнетание раствора производится через оконтуривающие инъектора. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ упрочнения грунта, включающий выполнение оконтуривания зоны упрочнения путем нагнетания твердеющего раствора через оконтуривающие инъектора, погружение в грунт рабочих инъекторов, нагнетание раствора под давлением, обеспечивающим разрушение структуры грунта, отличающийся тем, что через оконтуривающие инъектора пропускают натянутую стальную струну, образуют вертикальную щелевую полость при их погружении в грунт, устанавливают в полученную вертикальную щелевую полость ограничитель, а затем выполняют оконтуривание путем инъектирования твердеющего раствора в указанную вертикальную щелевую полость под давлением, не превышающим структурную прочность грунта, при этом заполнение полости раствором определяют по увеличению давления.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что ограничитель устанавливают в вертикальную щелевую полость с фиксацией его положения, а инъектирование раствора осуществляют под давлением, не превышающим структурную прочность грунта, но оказывающим уплотняющий эффект на стенки оконтуривающей полости.