Способ блок-модульного строительства сооружений в котлованах Российский патент 2024 года по МПК E04H9/12 

Изобретение относится к области строительства и предназначено для возведения открытым способом заглубленных сооружений различного назначения, в том числе к области фортификации, а именно к сооружениям военных городков и других объектов инфраструктуры.

Из существующего уровня техники известные следующие технические и технологические решения, который послужили основой для разработанного авторами способа.

Известно подземное фортификационное многофункциональное сооружение, содержащий котлован, остов с входной потерной, вход и обсыпку, при этом остов выполнен из каркаса, в виде доставляемых автотранспортном металлических опор, боковых и продольных распорок, соединенных по верху и по основанию, и закрепленного на нем покрытия. Конструкция переходных панелей позволяет собирать из них внутри сооружения перегородки, разделяя тем самым его на отдельные блоки (Патент РФ №2278231, опубл. от 20.05.2006, Бюл. №17). Однако, данное многофункциональное подземное сооружение предназначено, прежде всего, для быстрого возведения и размещения (укрытия) личного состава войск на боевых позициях в непосредственном соприкосновении с противником или в условиях, обеспечивающих скрытие процесса возведения от средств разведки. Данное подземное сооружение функционально выполнено из металлических панелей и имеет невысокую степень защиты от средств поражения противника.

Известен способ возведения зданий, сооружений путем отрывки котлованов и/или траншей, подготовки основания, возведения фундаментов, и/или надземных конструкций, узлов и/или конструктивных систем с изготовлением и применением сборных и/или монолитных конструкций из бетона и/или железобетона (Ганичев И.А. Технология строительного производства, М. Стройиздат, 1972, страницы 292-294, 266, 344-352).

Известно, что гидроизоляция при создании подземных сооружений выполняется оклеечная или оплавляемая в виде сплошного замкнутого послойно склеенного водонепроницаемого покрытия, приклеенного по всей наружной поверхности (Нормы по проектированию и устройству гидроизоляции тоннелей метрополитена, сооружаемых открытым способом. BCHI04-93. М.: 1993).

Известны конструкции подземных сооружений со сборными и монолитными железобетонными фундаментной плитой и стенами, возводимых в отрытом котловане или в траншеях. Как при сборных, так и при монолитных конструкциях, гидроизоляция которых выполняется с наружной стороны, между стенами конструкции и временным креплением котлована предусматривается рабочее пространство ("пазухи") для расположения, при необходимости, водопонижающих установок, а также оборудования и рабочих для нанесения изоляции. Это пространство после возведения конструкции засыпается грунтом, а сваи крепления котлована либо извлекаются, либо оставляются в грунте. Известно возведение конструкций в котловане с откосами с последующей засыпкой грунтом (Справочник инженера-тоннельщика. - М; Транспорт, 1993, стр. 363-368).

Известно, что для защиты котлованных и подземных сооружений применяется защитный экран, включающий грунтовый слой и слой различных материалов, препятствующих поражение сооружения от боеприпасов противника, размещенных над подземным сооружение (Заявка на изобретение РФ №96106679, опубл. от 20.07.1998). Однако, в данном решении защитный слой над подземным сооружением выполнен в виде системы емкостей, наполненных сжатым до высокого давления газообразным веществом, причем емкости расположены многослойно над сооружением, что технически сложно для реализации и является металлоемким, дорогостоящим решением.

Наиболее близким аналогом, принятым в качестве прототипа заявленного способа, является «Способ блок-модульного строительства сооружений в котлованах и заглубленное сооружение для объектов военной инфраструктуры» ((Патент на изобретение РФ №2702779, опубл. от 11.11.2019).

В указанном способе после отрывки котлована по площади котлована создают свайное поле и производят бетонирование дна котлована в виде монолитной фундаментной плиты, несколько блок-модулей изготовленных в заводских условиях по поточной технологии, с насыщением оборудованием и устройствами, но не менее двух, располагают в один ярус, между собой блок-модули соединяют проходными потернами из железобетона, а по откосам котлована формируют несколько входных потерн, но не менее двух, соединяющих блок-модули с поверхностью земли, все блок-модули и проходные потерны располагают на фундаментной плите, изготавливают из железобетона и крепят к фундаментной плите с помощью анкеров, по периметру фундаментной плиты создают дренажные каналы и соединяют с водопонижающей установкой, расположенной на поверхности земли, после этого производят засыпку котлована до уровня поверхности земли и формируют защитный экран из железобетона над всей поверхностью блок-модулей. После засыпки песком на полную глубину котлована и установки защитного экрана, оставшийся вынутый из котлована грунт используют для формирования дополнительной насыпи над защитным экраном по всей площади экрана. При этом, блок-модули и проходные потерны сооружения, построенного известным способом, покрыты гидроизоляцией по внешней поверхности.

К недостаткам способа-прототипа можно отнести то, что использование свайного поля предназначено для слабых грунтов - это требует дополнительных финансовых затрат. Также отсутствуют быстрые пути эвакуации из надземной части здания к подземной, что увеличивает время экстренной эвакуации при чрезвычайных ситуациях. Кроме этого, при потребности в строительстве надземной части здания над заглубленным сооружением отсутствуют соответствующие конструкции, которые были бы способны воспринимать нагрузки от надземной части здания и передающие их на подземную часть.

Технический результат, который может быть получен при применении заявленного изобретения, заключается в обеспечении возможности быстрой эвакуации персонала за счет возведения вертикального шахтного входа и повышении живучести подземного сооружения за счет устройства защитно-герметичных дверей между блок-модулями, что позволяет обеспечить автономное функционирование отдельного блок-модуля при повреждении остальных блок-модулей сооружения.

Указанный технический результат достигается следующим образом. Общими признаками прототипа и заявляемого способа является то, что несколько блок-модулей, изготовленных в заводских условиях по поточной технологии, с насыщением оборудованием и устройствами, но не менее двух, располагают в один ярус, по откосам котлована формируют несколько входных потерн, но не менее двух, соединяющих блок-модули с поверхностью земли, все блок-модули и проходные потерны, покрывают гидроизоляцией по внешней поверхности, располагают на фундаментной плите, изготавливают из железобетона и крепят к фундаментной плите с помощью анкеров, по периметру фундаментной плиты создают дренажные каналы и соединяют с водопонижающей установкой, расположенной на поверхности земли, после этого производят засыпку котлована до уровня поверхности земли.

Отличительными признаками способа являются:

1. дополнительное снабжение проходных потерн из железобетона защитно-герметичными дверьми из расчета не менее двух дверей на одну потерну,

2. устройство выпусков арматуры по четыре выпуска на одну усиливающую конструкцию из железобетона после соединения блок-модулей между собой и крепления их к фундаментной плите с помощью анкеров поверх блок-модулей;

3. заливка второй железобетонной плиты;

4. сборка временной опалубки для дальнейшего устройства усиливающих конструкций из железобетона после набора проектной прочности второй железобетонной плитой, создания дренажных каналов по периметру фундаментной плиты и соединения их с водопонижающей установкой;

5. сборка временной опалубки для дальнейшего устройства двух вертикальных шахтных входов к крайним блок-модулям, расположенным с левого и с правого бока сооружения соответственно, после набора проектной прочности второй железобетонной плитой, создания дренажных каналов по периметру фундаментной плиты и соединения их с водопонижающей установкой;

6. бетонирование двух вертикальных шахтных входов и усиливающих конструкций из железобетона после засыпки котлована до уровня поверхности земли;

7. бетонирование третьей железобетонной плиты с последующим строительством наземного каркасно-панельного здания по окончанию набора проектной прочности бетоном двух вертикальных шахтных входов и усиливающих конструкций из железобетона.

Реализация указанных новых отличительных признаков позволяет получить новое свойство, заключающееся в возможности создания экстренных путей эвакуации из надземной части здания путем создания дополнительных входов в заглубленное сооружение (шахтного типа) непосредственно в надземной части здания; повышении уровня защищенности заглубленного сооружения благодаря устройству герметичного соединения между блок-модулями с помощью защитно-герметичных дверей; повышении сопротивляемости заглубленного сооружения нагрузкам от надземной части здания путем устройства монолитных железобетонных конструкций между фундаментной плитой на уровне земли и поверхностью блок-модулей. В целом, это приводит к достижению заявленного технического результата - обеспечение возможности быстрой эвакуации персонала и повышение живучести сооружения за счет обеспечения автономного функционирования отдельного блок-модуля.

Предлагаемый способ блок-модульного строительства сооружений в котлованах может быть осуществлен при создании описываемого ниже заглубленного сооружения для объектов военной инфраструктуры.

Изобретение пояснено чертежами.

На фигуре 1 изображено заглубленное сооружение, созданное при использовании предлагаемого способа блок-модульного строительства сооружений в котлованах.

На фигуре 2 представлен план заглубленного сооружения.

На фигуре 3 изображен план заглубленного сооружения на этапе строительства (перед установкой второй железобетонной плиты).

На фигурах 1, 2 и 3 римскими цифрами (I…VI) и кириллическими буквами (А, Б) обозначено положение вертикальных и горизонтальных осей сооружения.

На фигурах 1, 2 и 3 используются следующие условные обозначения, представленные арабскими цифрами:

1 - котлован;

2 - фундаментная железобетонная плита;

3 - наземное каркасно-панельное здание;

4 - блок-модули из железобетона;

5 - входная железобетонная потерна;

6 - дренажные каналы;

7 - водопонижающая установка;

8 - вертикальный шахтный вход;

9 - усиливающая конструкция из железобетона;

10 - грунт;

11 - проходные потерны с защитно-герметичными дверьми;

12 - вторая железобетонная плита;

13 - третья железобетонная плита;

14 - вертикальная ось;

15 - горизонтальная ось;

16 - выпуски арматуры.

Предлагаемый авторами способ реализуется таким образом, что заглубленное сооружение для объектов военной инфраструктуры расположено в котловане 1, основание которого выполнено в виде первой фундаментной железобетонной плиты 2. На фундаментной железобетонной плите 2 установлены в один ярус блок-модули из железобетона 4 высокой заводской готовности по поточной технологии, с насыщением оборудованием и устройствами и соединены между собой тамбурами с защитно-герметичными дверьми 11. Блок-модули из железобетона 4 оснащены входными железобетонными потернами 5, соединяющими блок-модули из железобетона 4 с поверхностью земли и установленными по откосам котлована 1. Над всей поверхностью блок-модулей из железобетона 4 выполнено устройство второй железобетонной плиты 12. По периметру фундаментной железобетонной плиты 2 проложены дренажные каналы 6, соединенные трубами с водопонижающей установкой 7, расположенной на поверхности земли, где происходит процесс откачки воды насосными установками. Для восприятия и передачи в грунт 10 нагрузок от наземного каркасно-панельного здания 3 используются усиливающие конструкции из железобетона 9. В грунте 10 на уровне земли установлена третья железобетонная плита 13, которая передает нагрузку с наземного каркасно- панельного здания 3, на усиливающие конструкции из железобетона 9. Наземное каркасно-панельное здание 3 оснащено вертикальными шахтными входами 8, которые являются экстренными путями эвакуации в блок-модули из железобетона 4, при этом все блок-модули из железобетона 4, входные железобетонные потерны 5, и вертикальные шахтные входы 8 покрыты гидроизоляцией по внешней поверхности. Блок-модули из железобетона 4 и входные железобетонные потерны 5 крепятся к первой фундаментной железобетонной плите 2, например, с помощью анкерных болтовых соединений (на фигурах не показаны).

Предлагаемый способ блок-модульного строительства сооружений в котлованах осуществляют следующим образом.

Первоначально производят отрывку котлована 1. Одновременно к месту котлована 1 транспортными средствами (например, автомобилями) доставляют блок-модули из железобетона 4, изготовленные в заводских условиях по поточной технологии, с насыщением оборудованием и устройствами. Доставленные блок-модули из железобетона 4 складируются рядом с котлованом 1. После отрывки котлована 1 производят бетонирование дна котлована в виде фундаментной железобетонной плиты 2. После создания фундаментной железобетонной плиты 2 с помощью подъемных средств (например, автокранов) на плиту устанавливаются блок-модули из железобетона 4. Блок-модули из железобетона 4 располагают в один ярус. После установки блок-модулей из железобетона 4 между ними в подготовленные проемы монтируют проходные потерны с защитно-герметичными дверьми 11, а по откосам котлована 1 формируют несколько входных железобетонных потерн 5, но не менее двух, соединяющих блок-модули из железобетона 4 с поверхностью земли. Все блок-модули из железобетона 4 и входные железобетонные потерны 5 располагают на фундаментной железобетонной плите 2 и крепят к фундаментной железобетонной плите 2 с помощью анкерных соединений. После проведения монтажных работ все блок-модули из железобетона 4 и входные железобетонные потерны 5, покрывают гидроизоляцией по внешней поверхности. Затем поверх блок-модулей 4 производят установку выпусков арматуры 16 для устройств усиливающих конструкций из железобетона 9, после этого производят выравнивание поверхности блок-модулей путем бетонирования в виде второй железобетонной плиты 12. Указанные выпуски арматуры 16 устанавливаются из расчета по четыре выпуска 16 на одну усиливающую конструкцию из железобетона 9. По периметру фундаментной плиты 2 создают дренажные каналы 6 и соединяют трубами с водопонижающей установкой 7, расположенной на поверхности земли. Данная система позволяет откачивать грунтовые воды насосами из котлована 1 в дождливые сезоны. После набора проектной прочности второй железобетонной плитой 12 и создания дренажных каналов 6, соединения дренажных каналов 6 с водопонижающей установкой 7 осуществляют сборку временной опалубки (на фигурах не показано). Данная временная опалубка предназначена для дальнейшего устройства вертикальных шахтных входов 8 к крайним блок-модулям, расположенным с левого и с правого бока сооружения соответственно, и для устройства усиливающих конструкций из железобетона 9 в количестве не менее восьми штук. При этом временная опалубка монтируется таким образом, чтобы обеспечить возможность устройства вертикальных шахтных входов 8 и усиливающих конструкций из железобетона 9 методом «стена в грунте», а два крайних блок-модуля 4, расположенные с левого и с правого бока сооружения соответственно, предусматривают конструктивную возможность монтажа вертикального шахтного входа 8 и размещаются по краям сооружения на поперечной оси, проходящей через середину сооружения.

После устройства временной опалубки для создания вертикальных шахтных входов 8 и усиливающих конструкций из железобетона 9 производят засыпку котлована 1 грунтом 10 до уровня поверхности земли. Затем реализуется создание вертикальных шахтных входов 8 и усиливающих конструкций из железобетона 9 с использованием технологии «стена в грунте» с использованием смонтированной временной опалубки. После набора проектной прочности бетона в вертикальных шахтных входах 8 и усиливающих конструкциях из железобетона 9 выполняется устройство третьей железобетонной плиты 13 на уровне поверхности земли. После набора проектной прочности бетона в третьей железобетонной плите 13 поверх нее производится дальнейшее строительство наземного каркасно-монолитного здания 3.

Использованные источники:

1. Патент РФ №2278231, опубл. от 20.05.2006, Бюл. №17.

2. Ганичев И.А. Технология строительного производства, М. Стройиздат, 1972. - С. 292-294, 266, 344-352.

3. Нормы по проектированию и устройству гидроизоляции тоннелей метрополитена, сооружаемых открытым способом. BCHI04-93. -М.: 1993.

4. Справочник инженера-тоннельщика. - М.; Транспорт, 1993, стр. 363-368.

5. Заявка на изобретение РФ №96106679, опубл. от 20.07.1998.

6. Патент на изобретение РФ №2702779, опубл. от 11.11.2019. -прототип.

Изобретение относится к области строительства и предназначено для возведения открытым способом заглубленных сооружений различного назначения, в том числе к области фортификации, а именно к сооружениям военных городков и других объектов военной инфраструктуры. Технический результат заключается в обеспечении возможности быстрой эвакуации персонала за счет возведения вертикального шахтного входа и повышении живучести подземного сооружения за счет устройства защитно-герметичных дверей между блок-модулями, что позволяет обеспечить автономное функционирование отдельного блок-модуля при повреждении остальных блок-модулей сооружения. Для строительства сооружения указанным способом несколько блок-модулей, изготовленных в заводских условиях по поточной технологии, с насыщением оборудованием и устройствами, но не менее двух, располагают в один ярус, между собой блок-модули соединяют проходными потернами из железобетона, а по откосам котлована формируют несколько входных потерн, но не менее двух, соединяющих блок-модули с поверхностью земли. Все блок-модули и проходные потерны, покрывают гидроизоляцией по внешней поверхности, располагают на фундаментной плите, изготавливают из железобетона и крепят к фундаментной плите с помощью анкеров, по периметру фундаментной плиты создают дренажные каналы и соединяют с водопонижающей установкой, расположенной на поверхности земли, после этого производят засыпку котлована до уровня поверхности земли. При этом проходные потерны снабжены защитно-герметичными дверьми. После соединения блок-модулей между собой и крепления их к фундаментной плите с помощью анкеров поверх блок-модулей производят устройство выпусков арматуры по четыре выпуска на одну усиливающую конструкцию из железобетона, затем осуществляют заливку второй железобетонной плиты, после набора проектной прочности второй железобетонной плитой, создания дренажных каналов по периметру фундаментной плиты и соединения их с водопонижающей установкой осуществляют сборку временной опалубки для устройства усиливающих конструкций из железобетона и для устройства двух вертикальных шахтных входов к крайним блок-модулям, расположенным с левого и с правого боков сооружения соответственно. После засыпки котлована до уровня поверхности земли выполняют бетонирование двух вертикальных шахтных входов и усиливающих конструкций из железобетона, а затем по окончании набора проектной прочности бетоном двух вертикальных шахтных входов и усиливающих конструкций из железобетона выполняют бетонирование третьей железобетонной плиты с последующим строительством наземного каркасно-панельного здания. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ блок-модульного строительства сооружений в котлованах, заключающийся в том, что несколько блок-модулей, изготовленных в заводских условиях по поточной технологии, с насыщением оборудованием и устройствами, но не менее двух, располагают в один ярус, между собой блок-модули соединяют проходными потернами из железобетона, а по откосам котлована формируют несколько входных потерн, но не менее двух, соединяющих блок-модули с поверхностью земли, все блок-модули и проходные потерны покрывают гидроизоляцией по внешней поверхности, располагают на фундаментной плите, изготавливают из железобетона и крепят к фундаментной плите с помощью анкеров, по периметру фундаментной плиты создают дренажные каналы и соединяют с водопонижающей установкой, расположенной на поверхности земли, после этого производят засыпку котлована до уровня поверхности земли, отличающийся тем, что проходные потерны из железобетона дополнительно снабжены защитно-герметичными дверьми из расчета не менее двух дверей на одну потерну, после соединения блок-модулей между собой и крепления их к фундаментной плите с помощью анкеров поверх блок-модулей производят устройство выпусков арматуры по четыре выпуска на одну усиливающую конструкцию из железобетона, затем осуществляют заливку второй железобетонной плиты, после набора проектной прочности второй железобетонной плитой, создания дренажных каналов по периметру фундаментной плиты и соединения их с водопонижающей установкой осуществляют сборку временной опалубки для дальнейшего устройства усиливающих конструкций из железобетона и сборку временной опалубки для дальнейшего устройства двух вертикальных шахтных входов к крайним блок-модулям, расположенным с левого и с правого боков сооружения соответственно, после засыпки котлована до уровня поверхности земли выполняют бетонирование двух вертикальных шахтных входов и усиливающих конструкций из железобетона, а затем по окончании набора проектной прочности бетоном двух вертикальных шахтных входов и усиливающих конструкций из железобетона выполняют бетонирование третьей железобетонной плиты с последующим строительством наземного каркасно-панельного здания.

2. Способ блок-модульного строительства сооружений в котлованах по п. 1, отличающийся тем, что усиливающие конструкции из железобетона создаются поверх второй железобетонной плиты в количестве не менее восьми штук.

3. Способ блок-модульного строительства сооружений в котлованах по п. 1, отличающийся тем, что два крайних блок-модуля, расположенных с левого и с правого боков сооружения соответственно, предусматривают конструктивную возможность монтажа вертикального шахтного входа.

4. Способ блок-модульного строительства сооружений в котлованах по п. 1, отличающийся тем, что блок-модули с конструктивной возможностью монтажа вертикального шахтного входа размещаются по краям сооружения на поперечной оси, проходящей через середину сооружения.

5. Способ блок-модульного строительства сооружений в котлованах по п. 1, отличающийся тем, что устройство усиливающих конструкций и устройство двух вертикальных шахтных входов осуществляется с применением технологии «стена в грунте».