СПОСОБ КОРРЕКТИРОВКИ ВЕРТИКАЛЬНОГО ПОЛОЖЕНИЯ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ НА ПЛИТНОМ ФУНДАМЕНТЕ Российский патент 2009 года по МПК E02D35/00 

Изобретение относится к строительству и может быть применено при возведении зданий и сооружений на плитном фундаменте на любом грунтовом основании, в особенности сложенном слабыми или насыпными грунтами большой мощности.

Известен способ устройства плитного фундамента (Патент №2184812, E02D 27/28, 27/26. Способ адаптации плитного фундамента к изменению характеристик грунтового основания, авт. Сбоев В.М., Лубягин А.В., Федоров В.К. Опубл. 10.07.2002, бюл. №19 - прототип), включающий устройство в теле плиты адаптационных технологических и измерительных каналов и установку в них первичных измерительных преобразователей, с помощью которых оценивают физико-механические характеристики грунта и, в случае необходимости, производят инъецирование уплотняющих и закрепляющих растворов в зоны пониженной плотности грунтового основания, при этом адаптационные технологические каналы выполняют в виде усеченного конуса из пенопласта, пенобетона или пористого бетона, контактирующего с грунтовым основанием большим диаметром, который является по технической сущности наиболее близким к предлагаемому способу и выбран в качестве прототипа.

Недостатками способа-прототипа являются большая трудоемкость устройства адаптационных технологических и измерительных каналов в теле плиты, трудность их выполнения в густоармированных плитных фундаментах из-за их значительного объема, косвенность определения необходимости проведения инъекционных работ по физико-механическим характеристикам грунта, неопределенность высотного положения инъекционных горизонтов.

Технической задачей, решаемой изобретением, является: снижение трудоемкости при производстве работ по устройству плитного фундамента; возможность устройства инъекционных кондукторов в любых плитных фундаментах, в том числе значительной высоты и густоармированных; повышение надежности применения метода инъецирования с целью корректировки вертикального положения строящихся зданий и сооружений; повышение эксплуатационной надежности зданий и сооружений на плитных фундаментах, возводимых на грунтовом основании, сложенном, в том числе слабыми или насыпными грунтами, за счет своевременной ликвидации неравномерных осадок и кренов, возникающих в процессе строительства или дальнейшей эксплуатации путем инъецирования грунтов основания подвижными растворами.

Техническая задача решается следующим образом. В способе корректировки вертикального положения зданий и сооружений на плитном фундаменте в теле плиты устанавливают вертикально ориентированные инъекционные кондукторы с возвышением одного конца над верхним обрезом плиты или уровнем планировки грунта и заглублением другого конца в грунт под подошвой или бетонной подготовкой плиты, через которые производят инъецирование подвижного раствора под частью здания в направлении крена до возрастания подающего давления на 40-50% по отношению к рабочему (установившемуся) давлению или до расхода подвижного раствора в объеме 2 м на одном инъекционном горизонте. При этом количество и высотное положение инъекционных горизонтов назначают по данным инженерно-геологических изысканий и уточняют по результатам измерения скорости погружения инъектора в грунт. В качестве инъекционных кондукторов целесообразно применять пластмассовые, металлические или асбестоцементные трубы промышленного производства с внутренним диаметром, достаточным для погружения через них инъекторов с минимальным зазором, что дает возможность устройства инъекционных кондукторов в густоармированных плитах и существенно снижает трудоемкость при возведении плитных фундаментов. Предварительное назначение количества и высотного положения инъекционных горизонтов по данным инженерно-геологических изысканий и уточнение их по результатам измерения скорости погружения инъекторов в грунт, существенно снижает трудоемкость и материалоемкость инъекционных работ, а также повышает надежность корректировки вертикального положения здания методом инъецирования. Окончание процесса инъецирования при возрастании подающего давления на 40-50% по отношению к рабочему, или при расходе подвижного раствора в объеме 2 м³ на одном горизонте, снижает материалоемкость и повышает качество инъекционных работ, т.к. в случае дальнейшего превышения инъекционного давления вместо уплотнения грунта образовываются новые щелевидные разрывы грунтового основания с неконтролируемым распространением подвижного раствора.

В процессе строительства и первых лет эксплуатации здания ведутся постоянные геодезические наблюдения. В случае возникновения недопустимых осадок и кренов, превышающих проектные, производят работы по инъецированию подвижных растворов в слабые зоны грунтового основания через установленные в теле плиты инъекционные кондукторы, с целью уплотнения грунта и повышения его модуля деформации и, как следствие, корректировки вертикального положения здания. Критерием окончания инъецирования подвижного раствора на одном горизонте является возрастание подающего давления, отслеживаемого по манометру, на 40-50% по отношению к рабочему (установившемуся) или расход подвижного раствора в объеме 2 м³. Расположение инъекционных точек назначают по результатам анализа геодезических измерений - как правило, у торца здания в направлении крена. Количество инъекционных горизонтов и их высотное расположение определяют по материалам инженерно-геологических изысканий и уточняют по данным измерения скорости погружения инъектора при его забивке в грунт (Нуждин М.Л. Предупреждение неравномерных осадок фундаментной плиты с помощью высоконапорного инъецирования. // Опыт строительства и реконструкции зданий и сооружений на слабых грунтах: Мат.Международ, научно-техн. конф. - Архангельск: Изд-во Арханг. гос. техн. ун-та, 2003. - с.119-122). Для осуществления способа при возведении плитного фундамента здания во время укладки арматуры в теле плиты устанавливают вертикально ориентированные инъекционные кондукторы - пластмассовые, металлические или асбестоцементные трубы промышленного производства с внутренним диаметром, достаточным для погружения в них инъектора с минимальным зазором, и крепят их проволокой или на сварке (для металлических труб) к рабочей арматуре плиты. При этом инъекционные кондукторы устанавливают с возвышением одного конца над верхним обрезом плиты или уровнем планировки и заглублением другого конца в грунт под подошвой или бетонной подготовкой плиты. Размещение инъекционных кондукторов в плане производят с шагом, назначаемым в зависимости от грунтовых условий площадки и величины давления плиты на грунтовое основание. После установки кондукторов для предотвращения случайного попадания в них бетона или строительного мусора их закрывают крышкой.

На фиг.1 представлена зависимость величины подающего давления от объема инъецированного подвижного раствора; на фиг.2 - пример расположения инъекционных кондукторов около внутренней несущей стены здания в плане; на фиг.3 - то же, в разрезе; на фиг.4 - пример расположения инъекционных кондукторов около наружной несущей стены здания в плане; на фиг.5 - то же, в разрезе; на фиг.6 приведены данные инженерно-геологических изысканий и инъекционные горизонты.

Из приведенной на фиг.1 зависимости видно, что величина рабочего (установившегося) давления в процессе инъецирования имеет значение порядка 4 атмосфер (ось ординат Р, атм) и начинает повышаться при закаченном объеме уплотняющего раствора около 1,75 м³ (ось абсцисс V, м³). При достижении подающего давления значения 5,6…6,0 атм, то есть его увеличении на 40-50% относительно рабочего, процесс инъецирования на данном инъекционном горизонте прекращается, так как при его дальнейшем увеличении может произойти неконтролируемое распространение подвижного раствора из-за образования щелевидного разрыва грунта основания.

На фиг.2-5 показаны: 1 - фундаментная плита; 2 - стена подвала, на фиг.2, 3 - внутренняя, на фиг.4, 5 - наружная стена; 3 - бетонная подготовка; 4 - грунтовое основание; 5 - инъекционные кондукторы; 6 - верхний обрез фундаментной плиты; 7 - подошва фундаментной плиты; 8 - уровень планировки; 9 - обратная засыпка; 10 - крышка.

Из приведенных на фиг.6 данных инженерно-геологических изысканий (материалов статического зондирования грунта) видно, что наиболее слабые зоны грунтового основания с наименьшими значениями удельного сопротивления грунта погружению конусу зонда расположены на глубинах 5, 9 и 12-ти метров. На этих уровнях предварительно назначаются инъекционные горизонты 11.

При изготовлении плитного фундамента здания, в процессе укладки арматуры, в тело плиты 1 устанавливают вертикально ориентированные инъекционные кондукторы 5 и крепят их к рабочей арматуре проволокой или на сварке (для металлических труб), при этом инъекционные кондукторы 5 устанавливают с возвышением одного конца над верхним обрезом плиты 6 (фиг.3) или уровнем планировки грунта 8 (фиг.5) и заглублением другого конца в грунт 4 под подошвой или бетонной подготовкой плиты 3. Размещение инъекционных кондукторов 5 в плане производят с шагом, назначаемым в зависимости от грунтовых условий строительной площадки и от величины давления плиты 1 на грунтовое основание 4. Во время строительства и первых лет эксплуатации здания ведут постоянные геодезические наблюдения. В случае возникновения неравномерных осадок и кренов, превышающих проектные, производят работы по их ликвидации путем инъецирования подвижных растворов в слабые зоны грунтового основания 4 через установленные в теле плиты 1 инъекционные кондукторы 5 с целью повышения модуля деформации и, как следствие, корректировки вертикального положения здания. Критерием окончания инъецирования на одном инъекционном горизонте является возрастание подающего давления, отслеживаемого по манометру, на 40-50% по отношению к рабочему (установившемуся) давлению или расход подвижного раствора в объеме 2 м³. Инъекционные точки назначают по результатам анализа данных геодезических наблюдений, как правило, у торца здания в направлении крена. Количество инъекционных горизонтов 11 и их высотное положение определяют по данным инженерно-геологических изысканий и уточняют по результатам измерения скорости погружения инъектора при его забивке в грунт. После установки кондукторов для предотвращения случайного попадания в них бетона или строительного мусора их закрываю крышкой 10.

Пример 1. Грунтовое основание 25-этажного жилого дома с железобетонным каркасом по ул.Залесского в г.Новосибирске представлено слоями: насыпного грунта ИГЭ-1, мощностью до 1,8 м, супеси песчанистой малой степени водонасыщения ИГЭ-2, мощностью 6,6…9,5 м, суглинка легкого пылеватого средней степени водонасыщения и насыщенного водой ИГЭ-3 - ИГЭ-5, общей мощностью 12,6 м и супесью песчанистой насыщенной водой ИГЭ-6, вскрытой мощностью до 12,4 м. Модуль деформации инженерно-геологических слоев грунтового основания находится в пределах 10,1…21,9 МПа. В качестве фундаментов под здание было решено использовать монолитную железобетонную плиту сплошного сечения толщиной 1200 мм, с размерами в плане 30,0×30,0 м. С целью повышения надежности работы основания и фундаментов жилого дома и возможности корректировки его вертикального положения - выправления неравномерных осадок и случайных кренов, могущих возникнуть в процессе строительства и первых лет эксплуатации здания, была предусмотрена установка инъекционных кондукторов в тело фундаментной плиты. Инъекционные кондукторы - пластмассовые трубы диаметром 110 мм устанавливались по сплошной сетке с шагом 0,9…1,1 м. Кондукторы устанавливались в вертикальном положении и крепились проволокой к арматурному каркасу плиты в процессе его монтажа. Нижний конец кондукторов заглублялся в грунт основания под фундаментной плитой на 5…10 см, другой конец - возвышался на 2 см над верхним обрезом плиты. В процессе бетонирования и последующей эксплуатации верхний конец инъекционных кондукторов закрывался специальной крышкой для исключения возможности попадания в трубы бетонного раствора и строительного мусора.

В случае выявления геодезическими наблюдениями в процессе строительства или первых лет эксплуатации неравномерных осадок здания приближающихся к предельно допустимым (Δs/L)u=0,002, оговоренным в Приложении 4 СНиП 2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений», проводятся работы по инъецированию подвижных растворов в грунт с целью выправления вертикального положения здания. При этом инъекционные точки назначаются у торца здания в направлении его крена.

Пример 2. В процессе строительства 12-этажного жилого дома в г.Новосибирске, расположенного на грунтовом основании, сложенным насыпными грунтами большой мощности (до 15-ти метров), уже на стадии строительства возникли неравномерные осадки, приближающиеся к предельно допустимым, оговоренным СНиП. С целью выправления его вертикального положения были проведены работы по инъецированию подвижных растворов в грунт. Инъекционные точки были назначены вдоль торцевой несущей стены в направлении крена здания, первоначально, по данным инженерно-геологических изысканий было назначено по 8 инъекционных горизонтов на каждой. Их высотное расположение уточнялось по результатам измерения скорости погружения инъектора в грунт в процессе инъекционных работ. Практически на всех инъекционных горизонтах величина рабочего (установившегося) давления составляла около 3,5…4,0 атмосфер. При этом на большинстве инъекционных горизонтов величина рабочего давления монотонно повышалась до значения 5,4…6,0 атмосфер при объеме инъецированного подвижного раствора порядка 1,5…1,75 м³, после чего работы на данном инъекционном горизонте прекращались. На некоторых инъекционных горизонтах заметного увеличения подающего давления относительно рабочего в процессе инъецирования не наблюдалось и работы проводились до расхода подвижного раствора в объеме 2,0 м³, после чего инъекционные работы на данном горизонте также прекращались. Общее качество и продолжительность проведения инъекционных работ контролировалось по результатам постоянных геодезических наблюдений.

Изобретение относится к строительству и может быть применено при возведении зданий и сооружений на плитном фундаменте на любом грунтовом основании, в особенности сложенном слабыми или насыпными грунтами большой мощности. В теле плиты устанавливают вертикально ориентированные инъекционные кондукторы с возвышением одного конца над верхним обрезом плиты или уровнем планировки грунта и заглублением другого конца в грунт под подошвой или бетонной подготовкой плиты, через которые производят инъецирование подвижного раствора под частью здания в направлении крена до возрастания подающего давления на 40-50% по отношению к рабочему давлению или до расхода подвижного раствора в объеме 2 м³ на одном инъекционном горизонте. Количество и высотное положение инъекционных горизонтов назначают по данным инженерно-геологических изысканий и уточняют по результатам измерения скорости погружения инъектора в грунт. Необходимость проведения инъекционных работ определяют по материалам геодезических наблюдений за зданием или сооружением в процессе строительства и первых лет эксплуатации. Технический результат состоит в снижении трудоемкости при производстве работ, повышении надежности применения метода инъецирования, повышении эксплуатационной надежности зданий и сооружений на плитных фундаментах. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Способ корректировки вертикального положения зданий и сооружений на плитном фундаменте, характеризующийся тем, что в теле плиты устанавливают вертикально ориентированные инъекционные кондукторы с возвышением одного конца над верхним обрезом плиты или уровнем планировки грунта и заглублением другого конца в грунт под подошвой или бетонной подготовкой плиты, через которые производят инъецирование подвижного раствора под частью здания в направлении крена до возрастания подающего давления на 40-50% по отношению к рабочему давлению или до расхода подвижного раствора в объеме 2 м³ на одном инъекционном горизонте, при этом количество и высотное положение инъекционных горизонтов назначают по данным инженерно-геологических изысканий и уточняют по результатам измерения скорости погружения инъектора в грунт, а необходимость проведения инъекционных работ определяют по материалам геодезических наблюдений за зданием или сооружением в процессе строительства и первых лет эксплуатации.

2. Способ корректировки вертикального положения зданий и сооружений на плитном фундаменте по п.1, отличающийся тем, что в качестве инъекционных кондукторов используют пластмассовые, металлические или асбестоцементные трубы промышленного производства с внутренним диаметром, достаточным для погружения через них инъекторов с минимальным зазором.