ПОЯРУСНЫЙ СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ. Российский патент 2015 года по МПК E02D29/45 

Изобретение относится к строительству подземных сооружений и заглубленных частей зданий в различных инженерно-геологических условиях в плотной городской застройке в мегаполисах.

Условия плотной городской застройки, нехватка земель - эти проблемы решаются путем строительства подземных сооружений, что в свою очередь требует новых инженерных решений.

Известен способ строительства многоэтажных подземных сооружений в сложных инженерно-геологических условиях (патент РФ №2417285, МПК E02D 29/045 (2006.01), опубликовано 27.04.2011).

Признаком, совпадающим с существенным признаком заявляемого способа, является извлечение грунта из-под перекрытия.

Одним из недостатков способа является значительная материалоемкость, так как требуется установка системы временных горизонтальных продольных и поперечных балок, которые монтируются на уровне перекрытия. Кроме того, известный способ является более трудоемким, так как сопряжен с проведением работ по установке указанных балок.

Известен способ возведения подземного сооружения (заявка на изобретение RU №2011149719/02, МПК E21D 13/00 (2006.01), дата публикации заявки 20.06.2013, публикация РСТ WO 2010/127751 20101111).

Признаком, совпадающим с существенным признаком заявляемого способа, является извлечение грунта из-под перекрытия.

Отличает заявляемый способ возведения подземного сооружения от данного аналога (Номер публикации 2011149719) следующее.

1. В заявляемом способе рассматриваются подземные сооружения, габаритные схемы которых имеют размеры в плане от 30×30 м до 80×80 м, а возможно больше при соответствующем технико-экономическом обосновании.

2. Конструктивная схема здания или сооружения может быть перекрестно стеновой или смешанного типа; устройство шахтного ствола не предусмотрено в заявляемом способе.

3. В заявляемом способе наземное возведение сооружения поярусное или поэтажное и погружение в грунт поярусное или поэтажное, а в аналоге - отсеками.

4. Заявляемый способ предусматривает надземное создание целого массива сооружения, первый ярус которого включает в себя "технический этаж" высотой около 5-7 м из условия оптимальной работы техники и различных механизмов и 3-4 этажа непосредственно самого здания. Один ярус соответствует 3-4 этажам сооружения. В аналоге габариты отсеков значительно меньше.

5. В перекрытии имеются технологические проемы для извлечения грунта, подачи материалов и техники.

6. Погружение происходит целого массива здания или сооружения.

Недостатком способа является то, что данный способ является трудоемким, так как требует установки большого количества монтажных элементов.

Известен способ строительства заглубленного сооружения (патент РФ №2245427, МПК E02D 29/045, опубликовано 27.01.2005).

Признаком, совпадающим с существенным признаком заявляемого способа, является наличие ограждающих стен.

Одним из недостатков способа является значительная материалоемкость, так как требуется установка второй ограждающей стены в виде шпунтового ограждения.

Известен способ возведения многоэтажного подземного сооружения (варианты) (патент РФ №2220258, МПК E02D 29/00, опубликовано 27.12.2003), охарактеризованный в пункте 1 формулы изобретения.

Признаком способа-аналога по п. 1, совпадающим с существенным признаком заявляемого способа, является разработка грунта из-под перекрытия.

Одним из недостатков способа является увеличенная материалоемкость, так как контурные стены имеют повышенную толщину для восприятия изгибающих моментов и система несущего перекрытия имеет увеличенные сечения конструкций.

За прототип заявляемого способа принят способ возведения подземных сооружений и подземных конструкций зданий (патент РФ №2491387, МПК E02D 29/00 (2006.01), опубликовано 27.08.2013).

Признаком, совпадающим с существенным признаком заявляемого способа, является разработка грунта в полости сооружения.

Одним из недостатков способа является усложнение технологии опускного колодца, усложнение геотехнического мониторинга погружения сооружения из-за натяжения анкерных тяг.

Изобретение направлено на создание оптимального конструктивно-технологического решения для рационального возведения подземных сооружений.

Технический результат заявляемого способа заключается в снижении трудоемкости и материалоемкости, а также в сокращении времени на возведение подземного сооружения. Дополнительно достигается большая устойчивость сооружения при погружении и более высокая точность погружения сооружения.

Технический результат заявляемого способа достигается тем, что в поярусном способе возведения подземных сооружений, включающем разработку грунта в техническом этаже сооружения, согласно изобретению устраивают буровые колонны, армированные соответствующе направленными устройствами, позволяющими при производстве работ двигаться каркасу сооружения вниз по буровым колоннам как по направляющим, осуществляют надземное возведение и погружение целого массива сооружения поярусно, причем первый ярус сооружения содержит технический этаж и один или несколько вышележащих этажей, а последующие ярусы состоят из одного или нескольких этажей, при этом погружение сооружения производят по буровым колоннам, как по направляющим, вместе с ограждающими стенами, ригелями, перекрытиями и колоннами по мере разработки грунта в техническом этаже, а извлечение грунта, подачу материалов и техники осуществляют через технологические проемы в перекрытиях сооружения.

Технический результат данного изобретения достигается также тем, что в качестве конструктивной схемы сооружения использована перекрестно-стеновая или смешанного типа, а конструкции каркаса выполнены из сборного или монолитного железобетона.

Технический результат данного изобретения достигается также тем, что в качестве соответствующе направленных устройств используют швеллеры, двутавры, спаренные уголки или конструкции из листовой стали.

Устройство буровых колонн, армированных соответствующе направленными устройствами, позволяющими при производстве работ двигаться каркасу сооружения вниз по буровым колоннам как по направляющим, обеспечивает большую устойчивость сооружения при погружении и сводит к минимуму крен здания.

Надземное возведение и погружение целого массива сооружения поярусно позволяет уменьшить частоту смены оснастки и орудий труда для рабочих, что повышает производительность и сокращает время на возведение подземного сооружения.

Погружение сооружения по мере разработки грунта в техническом этаже вместе с ограждающими стенами, ригелями, перекрытиями и колоннами позволяет распределить усилия, возникающие при погружении, по каркасу сооружения равномерно, что дает возможность уменьшить сечение конструкций подземного сооружения, тем самым снизить материалоемкость.

Погружение сооружения по буровым колоннам, как по направляющим, позволяет производить работы по погружению сооружения с большой точностью.

Подача материалов и техники через технологические проемы в перекрытиях сооружения позволяет сократить время на подачу материалов и техники к месту проведения работ, следовательно, сокращается время на возведение подземного сооружения.

Использование в качестве конструктивной схемы сооружения перекрестно-стеновой или смешанного типа, а выполнение конструкции каркаса из сборного или монолитного железобетона позволяет учитывать эффект распределения усилий по каркасу, возникающих при погружении, что дает возможность уменьшить сечение конструкций подземного сооружения, тем самым снизить материалоемкость.

Сущность изобретения поясняется следующими чертежами:

на фиг. 1 - узел сопряжения сваи-колонны с монолитными стенами, свая-колонна с соответствующе направленными швеллерами;

на фиг. 2 - этап 1, устройство буровых колонн с применением обсадных труб;

на фиг. 3 - этап 2, монтаж каркасов буровых колонн с соответствующе направленными швеллерами и последующее бетонирование скважины;

на фиг. 4 - этап 3, возведение первого яруса: технический этаж и 3-4 наземных этажа;

на фиг. 5 - этап 4, погружение первого яруса: технический этаж и 3-4 наземных этажа, разработка грунта;

на фиг. 6 - этап 5, возведение второго яруса: 3-4 наземных этажа;

на фиг. 7 - этап 6, погружение второго яруса: 3-4 наземных этажа, разработка грунта;

на фиг. 8 - этап 7, возведение фундаментной плиты.

На фиг. 1-8 единицы техники обозначены следующими цифровыми обозначениями:

1 - Буровая установка для устройства буровых колонн

2 - Монтажный автокран г/п 25 т

3 - Автобетоносмеситель

4 - Автобетононасос

5 - Экскаватор

6 - Бульдозер

7 - Экскаватор с грейферным оборудованием

8 - Автосамосвал

Рассмотрим технологию возведения подземных сооружений и заглубленных частей зданий поярусным методом поэтапно.

Способ осуществляют следующим образом:

1. Изначально устраиваются буровые сваи-колонны, армированные с соответствующе направленными швеллерами, в местах, где предполагается наличие колонн. Сваи-колонны выполняют роль колонн до отметки фундаментной плиты, после отметки выполняют роль сваи. Примыкание стены к швеллеру "шарнирно-скользящее" (см. фиг. 1).

2. Производят надземное возведение первого яруса сооружения: технического этажа высотой около 5-7 м из условия оптимальной работы техники и одного или нескольких вышележащих этажей, рекомендуемые высоты которых 3-5 м, возможно больше при соответствующем обосновании. Этажность яруса принимается исходя из условий равномерного погружения и меньших возникающих внутренних усилий в конструкциях каркаса.

3. Осуществляется погружение, по мере разработки грунта в техническом этаже, целого массива сооружения, первого яруса, вместе с ограждающими стенами, ригелями, перекрытиями и колоннами, по буровым колоннам как по направляющим.

4. Производят надземное возведение второго яруса сооружения: одного или нескольких вышележащих этажей.

5. Осуществляется погружение, по мере разработки грунта в техническом этаже, целого массива сооружения, второго яруса, вместе с ограждающими стенами, ригелями, перекрытиями и колоннами, по буровым колоннам как по направляющим.

6. Данный цикл по возведению и погружению ярусов повторяется до достижения проектной отметки. По достижении необходимой отметки устраивается фундаментная плита. Сопряжение сваи-колонны с перекрытием в проектном положении жесткое.

7. Рассматриваем подземные сооружения, габаритные схемы которых имеют размеры в плане от 30×30 до 80×80 м, возможно больше при соответствующем технико-экономическом обосновании. Форма в плане может быть квадратной, круглой или криволинейного очертания. Рекомендуемые высоты этажей 3-5 м, возможно больше при соответствующем обосновании.

8. Конструктивная схема здания или сооружения может быть каркасной, перекрестно- стеновой или смешанного типа. Предварительно габариты конструкций принимают следующие: высоту ригеля принимают $$(\raisebox{1ex}{$1$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$8$}\right.-\raisebox{1ex}{$1$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$12$}\right.)\mathrm{1,}$$ где 1 - шаг колонн или длина ригеля. Ширину ригеля принимают равной габариту колонны. Высоту сечения колонны $$(\raisebox{1ex}{$1$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$10$}\right.-\raisebox{1ex}{$1$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$15$}\right.)\mathrm{1,}$$ где 1 - шаг колонн. Толщина контурных стен принимается 300-400 мм, внутренних 200 мм. Габариты конструкций: размеры ригелей, шаг и размеры колонн, толщину плит перекрытий назначают в зависимости от расчета по 1 и 2 группе предельных состояний. Армирование принимается исходя из прочностного и конструктивного анализа. Конструкции каркаса возможны как из сборного, так и из монолитного железобетона.

9. В перекрытиях сооружения устраиваются технологические проемы для извлечения грунта, доставки техники и материалов.

Изобретение относится к строительству подземных сооружений и заглубленных частей зданий в различных инженерно-геологических условиях в плотной городской застройке в мегаполисах. Устраивают буровые колонны с соответствующе направленными устройствами, затем осуществляют надземное возведение и погружение целого массива сооружения поярусно по буровым колоннам, как по направляющим. Первый ярус сооружения содержит технический этаж и один или несколько вышележащих этажей, а последующие ярусы состоят из одного или нескольких этажей. Погружение сооружения производят по мере разработки грунта в техническом этаже вместе с ограждающими стенами, ригелями, перекрытиями, а извлечение грунта, подачу материалов и техники осуществляют через технологические проемы в перекрытиях сооружения. Технический результат способа заключается в снижении трудоемкости и материалоемкости, а также в сокращении времени на возведение подземного сооружения. Дополнительно достигается большая устойчивость сооружения при погружении и более высокая точность погружения сооружения. 2 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Поярусный способ возведения подземного сооружения, включающий разработку грунта в техническом этаже сооружения, отличающийся тем, что устраивают буровые колонны, армированные соответствующе направленными устройствами, позволяющими при производстве работ двигаться каркасу сооружения вниз по буровым колоннам как по направляющим, осуществляют надземное возведение и погружение целого массива сооружения поярусно, причем первый ярус сооружения содержит технический этаж и один или несколько вышележащих этажей, а последующие ярусы состоят из одного или нескольких этажей, при этом погружение сооружения производят по буровым колоннам как по направляющим, вместе с ограждающими стенами, ригелями, перекрытиями и колоннами по мере разработки грунта в техническом этаже, а извлечение грунта, подачу материалов и техники осуществляют через технологические проемы в перекрытиях сооружения.

2. Поярусный способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве конструктивной схемы сооружения использована перекрестно-стеновая или смешанного типа, а конструкции каркаса выполнены из сборного или монолитного железобетона.

3. Поярусный способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве соответствующе направленных устройств используют швеллеры, двутавры, спаренные уголки или конструкции из листовой стали.