Способ усиления фундамента здания, сооружения

 

Изобретение относится к строительству, а именно к способам усиления фундаментов зданий, сооружений. Сущность изобретения: через надфундаментные конструкции за пределами усиливаемого фундамента и зоны его влияния на основание пробуривают наклонные под углом 6 - 20^oC к вертикали скважины, в которых выполняют сваи с расположением их голов не выше обреза фундамента и на расстоянии 1,0 - 1,5 диаметра сваи от поверхности надфундаментной конструкции, противоположной устью скважины, в которой выполняют сваю, перед включением свай в совместную работу с фундаментом осуществляют напряжение свай, а после включения свай в совместную работу с фундаментом осуществляют упрочнение зоны контакта подошвы фундамента с основанием. Способ позволяет повысить эффективность усиления, надежность работы, а также обеспечить возможность регулирования перераспределения нагрузки между фундаментом и сваями. 6 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к строительству, а именно к способам усиления фундаментов зданий, сооружений.

Известен способ усиления фундамента здания, сооружения, при котором выполняют рядом с фундаментом набивные сваи и объединяют их с существующим фундаментом посредством железобетонной обоймы (1).

Наиболее близким к изобретению по своей сущности и достигаемому результату является способ усиления фундамента здания, сооружения, включающий бурение наклонных скважин в грунте через конструкции здания, сооружения, выполнение в скважинах свай и включение их в совместную работу с усиливаемым фундаментом (2).

В известном способе наклонные скважины пробуривают в теле фундамента и грунте основания ниже фундамента, вследствие чего эффективность усиления фундамента является невысокой, т.к. значительная длина свай находится в зоне грунтового основания уже нагруженного фундамента; сваи включаются в работу только после дополнительной осадки фундамента, при этом отсутствует возможность регулирования процесса перераспределения нагрузки между фундаментом и сваями, т.к. сваи жестко соединены с фундаментом; конструкция ненадежна в работе, т.к. свая включается в работу бесконтрольно и нагрузка на сваи может передаться до набора необходимой прочности твердеющим материалом ствола сваи, что может привести к разрушению свай.

Задачей изобретения является повышение эффективности усиления, надежности работы и обеспечения возможности регулирования процесса перераспределения нагрузки между фундаментом и сваями.

Задача решается за счет того, что в способе усиления фундамента здания, сооружения, включающем бурение наклонных скважин в грунте через конструкции здания, выполнение в скважинах свай и включение их в совместную работу с усиливаемым фундаментом, скважины пробуривают через надфундаментные конструкции под углом 6 20^o к вертикали за пределами усиливаемого фундамента и зоны его влияния на основание, а сваи в скважинах выполняют с расположением их голов не выше обреза фундамента и на расстоянии 1,0 1,5 диаметра сваи от поверхности надфундаментной конструкции, противоположной устью скважины, в которой эту сваю выполняют, причем перед включением свай в совместную работу с усиливаемым фундаментом осуществляет напряжение свай, а после включения свай в совместную работу с усиливаемым фундаментом осуществляют упрочнение зоны контакта подошвы фундамента с основанием. При этом одновременно с бурением скважин или непосредственно после выполнения в них свай в теле усиливаемого фундамента пробуривают наклонные под углом 6 -5^o к вертикали шпуры, пересекающие оси скважин под сваи или сваи не выше обреза фундамента, инъектируют в шпуры твердеющий раствор, непосредственно после чего устанавливают в шпуры анкерные стержни, напряжение свай осуществляют силовым приспособлением, а включение их в совместную работу с усиливаемым фундаментом производят после набора требуемой прочности твердеющим материалом в шпурах путем соединения голов свай и анкерных стержней в шпурах. Также за счет того, что после выполнения свай на участке каждой скважины, примыкающем к головке сваи, могут образовывать промежуточный слой из сыпучего материала, а в остальной части скважины в пределах надфундаментной конструкции образуют упорный элемент путем бетонирования этой части скважины, после набора бетоном требуемой прочности обнажают участок надфундаментной конструкции в зоне расположения промежуточного слоя путем удаления прилегающего грунта, удаляют сыпучий материал, а на его место вставляют силовое приспособление и осуществляют напряжение сваи, после чего силовое приспособление удаляют и осуществляют включение свай в совместную работу с фундаментом путем омоноличивания голов свай с упорными элементами. Сваи в скважинах могут выполнять путем забивки или задавливания в них сборных железобетонных или металлических элементов. Сваи в скважинах могут выполнять путем заполнения скважин твердеющим материалом и установки в верхней части скважин армоэлементов, выступающих за пределы отметки голов свай, причем при напряжении свай силовые приспособления упирают в торцы армоэлементов. Скважины под сваи могут выполнять под углом 20 60^o друг к другу с осями, пересекающимися на противолежащей поверхности надфундаментной конструкции. По крайней мере оси двух скважин могут выполнять пересекающимися в одной точке на противолежащей поверхности надфундаментной конструкции.

Указанная последовательность операций обеспечивает получение технического результата, состоящего в том, что обеспечивается возможность повышения эффективности усиления, т.к. сваи находятся вне зоны влияния фундамента на грунтовое основание, что позволяет значительно уменьшить количество требуемых для усиления свай, при этом исключается наложение зон влияния на грунтовое основание свай и зон влияния на грунтовое основание фундамента и возникновение участков с "нулевым" или пониженным трением на боковой поверхности свай, т. е. обеспечивается возможность выполнения свай с максимально возможной несущей способностью. Кроме того, сваи объединяют с фундаментом только после набора прочности материалом ствола сваи, причем упрочнение зоны контакта подошвы фундамента с основанием повышает эффективность усиления и исключает возможность возникновения каких-либо дополнительных осадок при дальнейшей эксплуатации.

На фиг. 1 изображен фрагмент стены здания с фундаментом и пробуренной через стену скважиной под сваю; на фиг. 2 то же, пересекающиеся скважины с выполненными в них сваями; на фиг. 3 то же, со шпурами, пробуренными в теле фундамента; на фиг. 4 то же, с анкерными стержнями, установленными в шпурах; на фиг. 5 то же, вариант выполнения с промежуточным слоем и упорным элементом; на фиг. 6 то же, с упрочнением зоны контакта подошвы фундамента с основанием.

Способ усиления осуществляют следующим образом.

Возле усиливаемого фундамента 1 бурят скважины 2, которые располагают наклонно под углом 6 20^o к вертикали за пределами фундамента 1 и зоны 3 его влияния на основание. Скважины 2 бурят через надфундаментные конструкции 4 (например, через стену, стоящую на фундаменте 1). В пробуренных скважинах выполняют сваи 5 с расположением их голов 6 не выше обреза 7 фундамента 1 и на расстоянии 1,0 1,5 диаметра сваи 5 от поверхности 8 надфундаментной конструкции 4, противоположной устью 9 скважины, в которой эту сваю выполняют. Одновременно с бурением скважин 2 или непосредственно после выполнения в них свай 5 в теле усиливаемого фундамента 1 пробуривают наклонные под углом 6 - 15^o к вертикали шпуры 10, пересекающие оси скважин 2 или сваи 5 не выше обреза фундамента 1, затем инъектируют в шпуры твердеющий раствор 11, непосредственно после чего устанавливают в шпуры 10 анкерные стержни 12. Затем производят напряжение свай 5 силовыми приспособлениями 13, фиксируют усилие напряжения и производят после набора требуемой прочности твердеющим раствором 11 включение свай 5 в совместную работу с усиливаемым фундаментом 1 путем соединения голов 6 свай и анкерных стержней 12 в шпурах. Затем осуществляют упрочнение зоны контакта подошвы 14 фундамента 1 с основанием, например, инъекцией цементного или другого твердеющего материала 15 под давлением 0,2 -0,4 МПа.

Согласно варианту выполнения описанного способа после выполнения свай 5 на участке каждой скважины, примыкающем к голове 6 сваи, выполняют промежуточный слой 16 из сыпучего материала, а остальной участок скважины в пределах надфундаметной конструкции 4 бетонируют и образуют после твердения бетона упорный элемент 17. После набора бетоном требуемой прочности удаляют прилегающий грунт 18 и обнажают промежуточный слой 16, затем сыпучий материал этого слоя 16 удаляют и на его место вставляют силовое приспособление 13 осуществляют напряжение свай 5, фиксируют полученное усилие, затем удаляют силовое приспособление 13 и осуществляют омоноличивание головы 6 сваи 5 с упорным элементом 17, включая тем самым сваи в совместную работу с фундаментом. Затем осуществляют упрочнение зоны контакта подошвы 14 фундамента 1 с основанием также инъекцией твердеющего материала 15 под давлением, как описано выше. Сваи в скважинах могут выполнять путем забивки или задавливания в них сборных железобетонных или металлических элементов любого поперечного сечения: квадратного, прямоугольного, таврового, двутаврового, трубчатого и т.п.

Сваи в скважинах могут выполнять путем заполнения скважин твердеющим материалом и установки в верхней части скважин армоэлементов 19, выступающих за пределы отметки головы сваи, а при напряжении свай силовые приспособления могут упирать в торцы армоэлементов 19.

Скважины под сваи могут выполнять под углом 20 60^o друг к другу с осями, пересекающимися на противолежащей поверхности 8 надфундаментной конструкции 4. При этом по крайней мере оси двух скважин могут пересекаться на этой поверхности в одной точке.

В качестве силовых приспособлений могут быть использованы гидравлические или винтовые домкраты.

При включении свай в совместную работу с фундаментом могут объединять головы нескольких свай и анкерных стержней в шпурах единой конструкцией, образующей ростверк.

Способ, являясь высокоэффективным, позволяющим осуществить рациональное регулируемое усиление конструкции фундамента, одновременно позволяет избежать излишнего расхода материалов и трудозатрат как на выполнение свай, так и на их объединение с усиливаемым фундаментом за счет оптимизации всех выполняемых операций.

Формула изобретения

1. Способ усиления фундамента здания, сооружения, включающий бурение наклонных скважин в грунте через конструкции здания, сооружения, выполнение в скважинах свай и включение их в совместную работу с усиливаемым фундаментом, отличающийся тем, что скважины пробуривают через надфундаментные конструкции под углом 6 20^o к вертикали за пределами усиливаемого фундамента и зоны его влияния на основание, а сваи в скважинах выполняют с расположением их голов не выше обреза фундамента и на расстоянии 1,0 1,5 диаметра сваи от поверхности надфундаментной конструкции, противоположной устью скважины, в которой эту сваю выполняют, причем перед включением свай в совместную работу с усиливаемым фундаментом осуществляют напряжение свай, а после включения свай в совместную работу с усиливаемым фундаментом осуществляют упрочнение зоны контакта подошвы фундамента с основанием.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что одновременно с бурением скважин или непосредственно после выполнения в них свай в теле усиливаемого фундамента пробуривают наклонные под углом 6 15^o к вертикали шпуры, пересекающие оси скважин под сваи или сваи не выше обреза фундамента, инъектируют в шпуры твердеющий раствор, непосредственно после чего устанавливают в шпуры анкерные стержни, напряжение свай осуществляют силовым приспособлением, а включение их в совместную работу с усиливаемым фундаментом производят после набора требуемой прочности твердеющим материалом в шпурах путем соединения голов свай и анкерных стержней в шпурах.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что после выполнения свай на участке каждой скважины, примыкающем к голове сваи, образуют промежуточный слой из сыпучего материала, а в остальной части скважины в пределах надфундаментной конструкции образуют упорный элемент путем бетонирования этой части скважины, после набора бетоном требуемой прочности обнажают участок надфундаментой конструкции в зоне расположения промежуточного слоя путем удаления прилегающего грунта, удаляют сыпучий материал, а на его место вставляют силовое приспособление и осуществляют напряжение сваи, после чего силовое приспособление удаляют и осуществляют включение свай в совместную работу с фундаментом путем омоноличивания голов свай с упорными элементами.

4. Способ по пп.1 3, отличающийся тем, что сваи в скважинах выполняют путем забивки или задавливания в них сборных железобетонных или металлических элементов.

5. Способ по пп.1 и 3, отличающийся тем, что сваи в скважинах выполняют путем заполнения скважин твердеющим материалом и установки в верхней части скважин армоэлементов, выступающих за пределы отметки голов свай, причем при напряжении свай силовые приспособления упирают в торцы армоэлементов.

6. Способ по пп.1 5, отличающийся тем, что скважины под сваи выполняют под углом 20 60^o друг к другу с осями, пересекающимися на противолежащей поверхности надфундаментной конструкции.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что по крайней мере оси двух скважин выполняют пересекающимися в одной точке на противолежащей поверхности надфундаментной конструкции.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6