СПОСОБ УСИЛЕНИЯ ГРУНТОВОГО ОСНОВАНИЯ Российский патент 2008 года по МПК E02D17/20 E02D3/00 

Изобретение относится к области строительства, а именно к возведению оснований и фундаментов зданий, сооружений.

Известен способ возведения основания с усилением грунтового основания путем послойной отсыпки грунта и укладки армирующих элементов [1].

Известен способ усиления грунтового основания, включающий послойную отсыпку грунта и укладку армирующего полимерного материала [2]. В качестве армирующего материала используют полотна синтетического материала, георешетки.

Недостатками известных способов являются высокая деформативность грунтового массива, вызванная растяжимостью материала армирующих элементов и проскальзыванием их в грунте при приложении нагрузки, а также высокая стоимость геосинтетических конструкции.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ, реализуемый устройством для укрепления откоса насыпи, он включает послойную отсыпку грунта, уплотнение, укладку двухветвевых гибких непроницаемых армирующих элементов, (например, из геотекстиля, армированной резины, пластика), с образованием между ветвями грунтового блока, и нагнетание под давлением жидкого раствора (бетона, грунтовой массы) с помощью специально подведенного рукава в образованную на конце верхней ветви армирующего элемента гибкую раздуваемую емкость для создания анкера. Аналогично образуются вышележащие грунтовые блоки. При этом армирующие элементы в известном решении не связаны с грунтом и в работу включаются только при действии горизонтального давления за счет натяжения заанкеренных участков [3].

Недостатками такого способа являются возможность перемещения грунта под воздействием растягивающих усилий и неустойчивость основания. Кроме того, возведение такого устройства достаточно трудоемко из-за необходимости устройства анкера на конце элемента, подводки к нему специального рукава и загиба ветвей армирующего элемента с образованием отдельного грунтового блока.

Техническая задача заключается в повышении жесткости на растяжение грунтового основания и получение недеформируемого основания за счет обеспечения сцепления армирующего элемента с грунтом по всей контактной площади путем проникновения раствора наполнителя в поры полупроницаемой ткани и окружающий грунт при упрощении производства работ за счет удобства раскладки армирующих элементов, обусловленного их формой, и расширении технологических возможностей при проведения строительных работ в гидротехническом, дорожном, специальном строительстве и при возведении зданий и сооружений.

Поставленная задача решается таким образом, что в способе усиления грунтового основания, включающем послойную отсыпку грунта, укладку армирующих элементов из геотекстиля, уплотнение и последующее инъецирование раствора наполнителя в полости армирующих элементов, согласно изобретению на отсыпанный грунт в качестве армирующих элементов укладывают протяженные рукавные элементы из полупроницаемой полимерной ткани или стеклоткани с образованием выпусков, а инъецирование раствора наполнителя производят через выпуски в полость армирующих рукавных элементов после отсыпки слоев грунта основания для обеспечения цементации контактной зоны грунтового основания и армирующих элементов. В качестве наполнителя в рукавный элемент инъецируют твердеющий материал, например цементный раствор. Или в качестве наполнителя в рукавный элемент инъецируют консистентный материал, например раствор бентонитовой глины. Кроме того, инъецирование раствора наполнителя производят посредством инъекторной трубки, размещенной в полости рукавного элемента. При этом в полость рукавного элемента вставляют плоский или объемный металлический или синтетический арматурный каркас из прядевой или стержневой арматуры. Инъецирование раствора наполнителя могут производить в полость рукавного элемента до разрыва ткани и последующего заполнения пустот в окружающем грунте, например карстовых полостей.

Предлагаемый способ отличается от известного тем, что на отсыпанный грунт в качестве армирующего материала укладывают протяженные рукавные элементы из полупроницаемой полимерной ткани или стеклоткани с образованием выпусков, а инъецирование раствора наполнителя производят через выпуски в полость армирующих рукавных элементов после отсыпки слоев грунта основания для обеспечения цементации контактной зоны грунтового основания и армирующих элементов. Армирующий элемент выполняют в виде протяженного рукавного элемента из полупроницаемой ткани, что обеспечивает проникновение инъецируемого раствора в поры ткани армирующего элемента и надежное сцепление его с грунтом основания, что исключает проскальзывание армирующих элементов и дает возможность локально инъецировать раствор в замкнутую полость рукавного элемента через выпуски в любое удобное для строителей время. В качестве наполнителя в рукавный элемент инъецируют твердеющий материал, например цементный раствор или консистентный материал, например раствор бентонитовой глины. Причем инъецирование раствора наполнителя производят посредством инъекторной трубки, размещенной в полости рукавного элемента. Для повышения жесткости на растяжение внутрь рукава вставляют плоский или объемный металлический или синтетический арматурный каркас из прядевой или стержневой арматуры. Предлагаемый способ предусматривает обеспечение сцепления по всей контактной площади армирующих элементов с грунтом за счет проникновения раствора наполнителя в поры полупроницаемой ткани и окружающий грунт и твердения (цементации), что приводит к повышению жесткости на растяжение. При этом армирующие элементы в виде рукавов можно разложить параллельно друг другу или внахлест под любым углом.

Способ осуществляют следующим образом.

Способ поясняется чертежами на которых представлено: на фиг.1 - разрез грунтового основания с уложенными армирующими элементами до инъекции наполнителя; фиг.2 - сечение А-А фиг.1; фиг.3 - то же, что на фиг.1 после инъекции раствора наполнителя; фиг.4 - сечение А-А фиг.3; фиг.5 - узел 1 фиг.4; фиг.6 - то же, что и на фиг.1, вариант с карстово-суффозионной полостью; фиг.7, 8 - то же, что и на фиг.1, варианты при устройстве подпорных стен.

В зоне предполагаемого действия растягивающих напряжений в грунтовом массиве 1 размещают армирующий элемент 2 в виде протяженного рукава 3 из сетчатого или другого крупнопористого полупроницаемого синтетического материала, например полипропилена или стеклоткани. Армирующие элементы 2 могут укладываться в нескольких уровнях на расчетном расстоянии по горизонтали и вертикали. Рукавный элемент 3 в сложенном состоянии может укладываться в плоском или изогнутом положениях как в продольном, так и в поперечном направлениях. Длину, ширину и шаг рукавов принимают исходя из следующих условий.

Длину и ширину рукава - из условия:

P≥T_тр·k, т.е. R·A≥f_тр·b·l·k,

где Р - прочность материала рукава;

Т_тр - сопротивление выдергиванию рукава из грунта;

F_тр - удельная величина трения рукава по грунту;

b - ширина;

l - длина;

R - удельная прочность материала рукава на разрыв в продольном направлении;

А - площадь сечения в поперечном направлении;

k - коэффициент надежности.

Прочность рукава Р должна быть гарантировано больше сопротивления выдергиванию рукава из грунта.

Шаг рукавов n в м (расстояние между осями) - из условия:

N≤T_тр·1/n,

где N - усилие в грунтовом массиве на 1 м² сечения.

Рукавные элементы изготавливаются, например, из полипропилена по ТУ-8237-012-58584000-05, предпочтительной длиной 0,4-2,0 м. Рукавные элементы целесообразно укладывать для более плотного размещения в разных направлениях и в несколько слоев (см. фиг.5), при этом концы рукавов размещают таким образом, чтобы после возведения фундаментной плиты, или всей подземной части, или всего здания (время определяется в зависимости от условий строительства) оставалась возможность инъецирования гидроизоляционной смеси в полость рукавов.

После укладки нескольких слоев армирующих элементов 2 и отсыпки верхнего слоя грунта 1 производят инъекцию наполнителя 4 непосредственно в полость рукава 3 или через специальную трубку 5, металлическую или пластиковую, инвентарную или теряемую. Трубку 5 размещают таким образом, чтобы ее открытый конец находился в наиболее удаленной от устья рукава точке. Наполнитель 4, попадая внутрь сетчатого рукава 3, под давлением растекается и частично проникает в мелкие отверстия в ткани рукава 3, цементируя контактную зону грунтового основания 1.

В рукав 3 может быть помещен плоский или объемный каркас 6 из прядевой или стержневой, металлической или синтетической арматуры. Сечение армирующего элемента 2 может быть переменным в зависимости от грунтовых условий и действующих усилий.

Армирующие элементы 2 могут укладываться в несколько слоев, под углом друг к другу и/или внахлест. Армирующие элементы 2 могут укладываться в тело земляных плотин, насыпей, в основания дорог, резервуаров, коммуникаций, под фундаментами зданий на слабых грунтах, на площадках, потенциально опасных в карстово-суффозионном отношении, на подрабатываемых территориях, на вечномерзлых грунтах, склонных к оттаиванию.

В местах пониженного сопротивления (отпора) грунтового основания 1 под фундаментом 7 здания при инъекции наполнителя 4 рукав 3 расширяется и уплотняет окружающий грунт 1. В местах образования карстовой воронки или полости 8 и отсутствия обжатия грунта 1 рукав 3 разрывается и превращается в инъекционную (бетонолитную) трубу 9, через которую заполняют полость 8 твердеющим или консистентным раствором 4 (см. фиг.6).

При устройстве временных дорог или переправ через заболоченные участки армирующие элементы 2 укладывают под углом друг к другу и образуют подобие вантовых систем.

При необходимости устройства вертикальной планировки с террасированием местности подпорные стены 10 и грунтовые нагели 11 можно выполнять по предлагаемому способу. Для этого рукава 3 раскатывают по трассе подпорных стен 10 в несколько слоев, а рукава-нагели 11 - перпендикулярно к стене с обертыванием рукава-стены (см. фиг.7, 8).

Источники информации

1. Щербина Е.В. Геосинтетические материалы в строительстве. М.: Стройиздат, 2003 г., с.17-35.

2. Патент РФ № 2228479, кл. E02D 17/20, опубл. 10.05.2004.

3. SU № 1721181. Кл. E02D 17/20, опубл. 23.03.1992 (прототип).

Изобретение относится к области строительства, а именно к возведению оснований и фундаментов зданий, сооружений. Технический результат - повышение прочности и надежности грунтового основания, снижение деформативности его армирования. Способ усиления грунтового основания, включающий укладку армирующих элементов, послойную отсыпку грунта с последующим инъецированием раствора наполнителя через выпуски в полость армирующих рукавных элементов. На отсыпанный грунт в качестве армирующих элементов укладывают протяженные рукавные элементы из полупроницаемой полимерной ткани или стеклоткани, при этом инъецирование твердеющего или консистентного раствора наполнителя производят в полость рукавного элемента до проникновения раствора в поры ткани армирующего элемента и цементации контактной зоны грунтового основания или до разрыва ткани и заполнения пустот в окружающем грунте. В качестве твердеющего или консистентного раствора могут инъецировать, соответственно, цементный раствор или раствор бентонитовой глины. Инъецирование раствора наполнителя могут производить посредством инъекторной трубки, размещенной в полости рукавного элемента. В полость рукавного элемента могут вставлять плоский или объемный металлический или синтетический арматурный каркас из прядевой или стержневой арматуры. 3 з.п. ф-лы., 8 ил.

1. Способ усиления грунтового основания, включающий укладку армирующих элементов, послойную отсыпку грунта с последующим инъецированием раствора наполнителя через выпуски в полость армирующих рукавных элементов, отличающийся тем, что на отсыпанный грунт в качестве армирующих элементов укладывают протяженные рукавные элементы из полупроницаемой полимерной ткани или стеклоткани, при этом инъецирование твердеющего или консистентного раствора наполнителя производят в полость рукавного элемента до проникновения раствора в поры ткани армирующего элемента и цементации контактной зоны грунтового основания или до разрыва ткани и заполнения пустот в окружающем грунте.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве твердеющего или консистентного раствора инъецируют, соответственно, цементный раствор или раствор бентонитовой глины.3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что инъецирование раствора наполнителя производят посредством инъекторной трубки, размещенной в полости рукавного элемента.4. Способ по п.1, или 2, или 3, отличающийся тем, что в полость рукавного элемента вставляют плоский или объемный металлический или синтетический арматурный каркас из прядевой или стержневой арматуры.