Способ возведения фундамента здания, сооружения Советский патент 1992 года по МПК E02D27/32 

Предлагаемое изобретение относится к строительству сооружений в пределах зон неравномерного проседания фундамента, в частности участков воздействия карстово-

разованием провальных воронок.

Известны различные способы упрочения грунтов основания и залечивания карстовых провалов (Бойко М.Д.Техническое обслуживание и ремонт зданий и сооружений. Л.: Стройиздат, с. 195).

Кроме того, известны и способы усиления фундаментов 1 и др.

Однако при значительных объемах карстовых пустот настоящие способы малоэффективны и ненадежны,

Известны также способы усиления и разгрузки фундаментов с помощью неглубоких свай, служащих опорой для разгрузочной плиты (Шумилов И.М. Гражданские здания и их техническая эксплуатация. М.: Высшая школа, 1985, с. 214).

Недостатком настоящих способов является недолговечность разгрузки сооружения такой выносной опоры из-за недоучета геологических условий вблизи карста.

Целью настоящего способа является повышение надежности и долговечности сооружений.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе, включающем подготовку основания путем оконтуривания карстовых пустот, выполнение скважин под сваи с прорезкой закарстованных пород и формирование стволов свай, в первую очередь при оконтуривании определяют уровень грунтовых вод, местоположение и размеры карстовых пустот, а скважины выполняют ниже уровня грунтовых вод (УГВ) на глубину, не меньшую 0,2 Н, где Н-глубина зоны аэрации, причем скважины, пересекающие карстовые пустоты, возводят с двойной обсадкой и межтрубной цементацией.

Забой возводимой скважины находится ниже уровня грунтовых вод на глубине, определяемой из соотношения ,20, где Н-глубина зоны аэрации, ниже которой карст не развивается. Указанные пределы

СП

с

XI vj Ю х|

СО

определяются из следующих расчетов: при мощности аэрации Н 50 м и скорости V снижения УНМ 1 м за 10 лет (10 см в год) он достигнет период скважины Н + h через 100 лет, т.е. период Т, равный сроку работы сооружения

h TxV 100x0,1 Юм,

h/H 10/50 0,2.

Сравнение прототипа и предложенного способа иллюстрируется фиг.1 и 2.

Предложенный способ осуществляют в следующей последовательности.

Вначале используется комплекс аэрокосмических и геометрических методов по выделению предполагаемых зон карста в узлах пересечений зон трещиноватости, ли- неаментов, концентратов, в зонах углублений и повышенной интенсивности вертикального расчленения рельефа. Затем зона развития карста оконтуривается комплексом дешевых и экспрессных (эманацион- ная, газовая, водно-гелиевая съемки) и геофизических (гравиразведка,электроразведка) методов, после чего ее пространственное положение картируется по данным объемной сейсморазведки ОГТ с применением высокочастотных датчиков. Предлагаемая зона карстовых пустот выделяется по изменению (уменьшению) сопротивления, плотности, повышению газово-эманацион- ного потока, изменению уровня грунтовых вод, толщины глин, потере корреляции и ухудшению прослеживания сейсмических волн. Определяется глубина УГВ, каменноугольного горизонта. Затем по углам и периметру площади предполагаемого к строительству (или уже имеющегося) сооружения бурится по 1-42 скважины-сваи ниже УГВ на величину h 0,20 Н с проведением локализации и сейсмопросвечиванием и определяются размеры пересеченных скважиной-сваей карстовых пустот по глубине. В зависимости от их размеров проводится обсадка двойной (например, 30 и 6 - при dk ) колонной или одинарной, например 8, с последующим бурением и цементажем башмака и затрубного (или межтруфного) пространства. Затем на скважины-сваи укладывают бетонную плиту и фундамент строящегося сооружения, после чего осуществляют строительство, а полые скважины-сваи в процессе эксплуатации используют для контроля за развитием карстовых процессов и качеством цемента за колонной по данным дефектомера, цемен- томера и плотномера.

Предлагаемое изобретение поясняется фиг.З, где 1 - сооружение, 6 - уровень грунтовых вод

2- бетонная плита, 7 - зона трещиноватости,

3- фундамент,8 - известняки карбона, 4-скважины-сваи, 9 - глины,

5 - карст, 10 - затрубный цементный слой. Из схемы видно, что скважины-сваи, укрепленные ниже уровня грунтовых вод в карбонатном массиве и сцементированные с перегородками карстовых пустот, служат на0 дежным основанием бетонной плиты и фундамента сооружения.

Физико-геологической основой предлагаемого данного способа является новое представление о генетической природе кар5 ста.

Исследование инженерно-геофизических условий воронки по адресу ул. Тухачев- ского, д. 17, анализ типов воронок в пределах г. Москвы и Московской области

0 показал, что воронки провального типа развиваются в пределах зон трещиноватости карбонатного массива. В частности, воронка у д. 17 находится в пределах дуговой зоны трещиноватости, дешифрируемой на аэро5 фотоснимках в топокартах, субпараллельной дуговому изгибу Москва-реки, данные электроразведочных работ и сейсморазведки ОГТ показали, что она приурочена к узлу разнонаправленных крутопроседающих

0 зон вертикальной трещиноватости (данные ВНИГНИ, Гидроспецгео).

К этому же выводу приводит анализ статических карстовых полостей в пределах Московско-Валдайской возвышенности (по

5 Н.В.Родионову и Б.М.Гамалею, 1974), стенки всех карстовых полостей круты, размеры ограничены, снизу к ним приурочены зоны трещин.

Активизация же суффозионно-карсто0 вых процессов наступает при снижении УГВ за счет сработки депрессионной воронки и повышенного водозабора в пределах г. Москвы на участках выклинивания юрского глинистого водоупора.

5 Мощность зоны аэрации для г. Москвы составляет 30-70 м. Способ поиска осуществляется в пределах зоны провальной воронки по адресу ул. Тухачевского, 17, где пробурена скв.З, а вблизи вбронки - скв. 2, 4, 5.

0 Воронка размером до 12 м активизировалась в начале 1988 г. и ее размеры увеличились до 15- 20 м. С целью укрепления сооружения 18-этажной башни были пробурены 8 скважин-свай по углам дома, а также

5 использованы имеющиеся вблизи фундамента скв. 3, 16 м, 17 для закачки цемента и спряжения их с породами глубины уровня 50 м - с глубины 80-90 м и до поверхности Угловые скважины-сваи использованы в качестве опоры для разгрузочной плиты Поеле ее сооружения была проведена цементация затрубного пространства 8 колонн скважин-свай и подплитного пространства. Эти мероприятия приостановили деформацию дома № 17, хотя на общее развитие карста они не повлияли. Устойчивы лишь скважины-сваи глубиной 80-90 м.

Аналогичные работы проведены в пределах воронок по адресу: уд, Тухачевского Д. 40, 42.

По сравнению с базовым способом двух неглубоких свай, служащих опорой сооружения, предлагаемый способ имеет следующие преимущества: обладает большей надежностью; позволяет вести строительство в любых зонах карста, т.е. большей областью применения; не требует детальных глубинных определений конфигурации карста полевыми геофизическими методами.

Для расчета экономической эффективности приняты затраты на строительство одного дома 1,7 млн.руб.

Стоимость 8 скважин глубиной 90 м составляет 15 тыс.руб. х 8 120 тыс.руб,

Стоимость дополнительного цементажа (10-кратный объем затрубного пространства) составляет 90 м3 х 10 900 х 10,1р 1 т.р,

8x1 т.р. 8 т.р.

Итого: 120 х 8 128 тыс.руб.3

Стоимость геофизических исследований 100 тыс.руб.

При необходимости потери и переселения дома по адресу ул. Тухачевского, 17 экономический эффект составит:

1,7млн.руб-228тыс.руб. 1,47млн.ру6. Областью применения способа являются выведенные из строительства районы г. Москвы и Московской области с сильным развитием карстово-суффозионных процессов, а также другие города СССР и зарубежных стран (Белград, Прага и др.) Формула изобретения Способ возведения фундамента здания, - сооружения, в закарстованных породах, включающий подготовку основания путем оконтуривания карстовых пустот, выполнение скважин под сваи с прорезкой закарстованных пород и формирование стволов свай, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и долговечности здания, сооружения, при оконтуриванми определяют уровень грунтовых вод, местоположение и размеры карстовых пустот, а скважины выполняют ниже уровня грунтовых вод на глубину, не меньшую 0,2 Н. где Н - глубина зоны аэрации, причем скважины, пересекающие карстовые пустоты, выполняют с двойной обсадкой и межтрубной цементацией.

В способе возведения фундамента здания, сооружения в закарстованных породах при оконтуривании карстовых пустот уровень грунтовых вод, местоположение и размеры карстовых пустот. После чего выполняют скважины ниже уровня грунтовых вод на глубину, не меньшую 0,2 Н, где Н-глубина зоны аэрации. Причем скважины, пересекающие карстовые пустоты, выполняют с двойной обсадкой и межтрубной цементацией. 3 ил.

ФмгМ

фиг. 2

о а

о о

иг. 2 -ri

О

о

о а

о о

& ®

°

э

Фиг.З