Способ усиления фундамента реконструируемых зданий и устройство для его реализации

 

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при реставрации памятников архитектуры, возведенных на грунтах, склонных к морозному пучению, и для исключения деформаций зданий памятников с деревянным свайным фундаментом, частично или полностью сгнившим. Способ усиления фундамента реконструируемых зданий включает отрывку шурфов, из которых осуществляют подведение под подошву фундамента полых элементов усиления на всю длину подошвы фундамента и закачку твердеющего материала в полость элементов усиления и в окружающий их грунт. Новым является то, что согласно изобретению, шурфы отрывают Г-образной формы на противоположных углах периметра фундамента, причем при подведении под подошву фундамента полых элементов усиления стабилизируют направление их движения, а вокруг полых элементов усиления осуществляют регулируемый сезонный обогрев грунта. Устройство для усиления фундамента реконструируемых зданий содержит задавливающее устройство, полые элементы усиления, инъектор. Новым является то, что согласно изобретению, на выполненных в виде конуса концах полых элементов усиления установлены ортогонально расположенные стабилизаторы направления, инъектор размещен на конусе соосно с элементом усиления и соединен с звеном трубы для закачки твердеющего материала, а на внутренней поверхности элементов усиления установлены каналы, в которых закреплена система нагревательного кабеля, соединенная с электросетью и автоматическим терморегулятором. Технический результат изобретения состоит в повышении эффективности выполнения работ, снижении затрат на их осуществление и устранении процесса морозного пучения грунтов. 2 с.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при реставрации памятников архитектуры, возведенных на грунтах, склонных к морозному пучению, и для исключения деформаций зданий памятников с деревянным свайным фундаментом, частично или полностью сгнившим.

Известен способ усиления фундамента реконструируемых зданий и устройство для его реализации, в котором усиление фундамента осуществляется способом, включающим разработку траншеи с внешней стороны фундамента, создание горизонтальных выработок под фундаментом методом продавливания полого элемента с одновременным удалением грунта из полости, закладку в полость элемента арматуры и закачку раствора через патрубок в заглушке в полость полых элементов и через отверстия для заполнения пустот вокруг элемента. При этом используется задавливающее устройство, содержащее упорную стенку (см. SU 353000 A, Е 02 D 27/48, 02.11.1972).

Недостатками данного технического решения являются:

- необходимость отрывки траншеи ниже подошвы фундамента по всему внешнему периметру здания;

- трудоемкость работ, связанных с удалением грунта из полых элементов;

- разгрузка фундамента в период его усиления;

- нагнетание раствора через отверстия в элементах не обеспечивает надежное закрепление грунта;

- невозможность исключения процесса морозного пучения грунтов основания.

Известно также принятое за прототип техническое решение, в котором усиление фундамента осуществляется способом, включающим отрывку шурфов, из которых осуществляют подведение под подошву фундамента полых элементов усиления на всю длину подошвы фундамента и закачку твердеющего материала в полость элементов усиления и в окружающий их грунт. При этом используется устройство для усиления фундамента реконструируемых зданий, содержащее задавливающее устройство, полые элементы усиления, инъектор (см. RU 2164982 C1, Е 02 D 27/08, 10.04.2001).

Однако и это техническое решение имеет ряд недостатков:

- невозможность размещения элементов усиления в заданном положении из-за возможного отклонения этих элементов в сторону от намеченной траектории при задавливании. Отсутствие элемента стабилизации направления движения не позволяет обеспечить размещение элементов усиления точно в запроектированном месте;

- значительный объем и стоимость работ, связанный с подведением большого количества элементов усиления по всей площади подошвы фундамента;

- малая зона укрепления грунтов под подошвой фундамента;

- невозможность исключения деформаций зданий памятников с деревянным свайным фундаментом, частично или полностью сгнившим;

- не устраняет процесса морозного пучения.

Техническим результатом настоящего изобретения является повышение эффективности выполнения работ, снижение затрат на их осуществление и устранение процесса морозного пучения грунтов.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в способе усиления фундамента реконструируемых зданий, включающем отрывку шурфов, из которых осуществляют подведение под подошву фундамента полых элементов усиления на всю длину подошвы фундамента и закачку твердеющего материала, например, цементно-бентонитового раствора в окружающий грунт, шурфы отрывают Г-образной формы на противоположных углах периметра фундамента, причем при подведении под подошву фундамента полых элементов усиления стабилизируют направление их движения, а вокруг полых элементов осуществляют регулируемый сезонный обогрев грунта, после чего полые элементы усиления заполняют твердеющим материалом.

В используемом при осуществлении способа устройстве для усиления фундамента реконструируемых зданий, содержащем задавливающее устройство, полые элементы усиления (трубы), инъектор, на выполненных в виде конуса концах полых элементов усиления установлены ортогонально расположенные стабилизаторы направления, инъектор размещен на конусе соосно с элементом усиления и соединен с звеном трубы для закачки твердеющего материала, а на внутренней поверхности элементов усиления установлены каналы, в которых закреплена система нагревательного кабеля, соединенная с электросетью и автоматическим терморегулятором.

При исследовании технического уровня предлагаемого изобретения не было обнаружено технического решения, обладающего признаками предлагаемого способа и устройства для его реализации, на основании чего можно считать, что предлагаемое решение соответствует критерию "технический уровень".

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен вид сверху фундамента здания с шурфами; на фиг.2 - поперечный разрез фундамента с размещенным под его подошвой устройством для усиления фундамента; на фиг. 3 - система обогрева грунтов основания; на фиг.4 - общий вид устройства для усиления фундамента.

Способ усиления фундамента реконструируемых зданий осуществляют следующим образом. В противоположных углах фундамента 1 с внешней стороны отрывают шурфы 2 Г-образной формы, вскрывающие обе грани фундамента 1, в которых устанавливают упорные конструкции 3 и домкраты 4 для поочередного задавливания в двух направлениях и подведения под подошву фундамента 1 полых элементов усиления 5 (труб) на всю длину подошвы фундамента 1. Элементы усиления 5 (трубы) задавливают заходками по 0,5 м, после задавливания очередной заходки через инъектор 6 и звено 7 под давлением 0,3 МПа производят закачку твердеющего материала, например, цементно-бентонитового раствора, в окружающий грунт до “отказа” в поглощении, причем подведение под подошву фундамента 1 полых элементов усиления 5 осуществляют, стабилизируя направление их движения с помощью стабилизаторов направления 8, обеспечивая заданное направление движения. После очередного задавливания производят наращивание элементов усиления 5 и звеньев труб 7. В процессе задавливания элементов усиления происходит радиальное уплотнение грунтов основания, предварительно уплотненных инъецированными растворами. В результате этих работ под подошвой фундамента образуется уплотненный грунтовый массив, а имеющиеся пустоты-полости заполняются цементно-бентонитовым раствором. Вокруг полых элементов усиления 5 осуществляют регулируемый сезонный обогрев грунта для ликвидации деформаций грунта, вызванных проявлением сил морозного пучения. После подведения полых элементов усиления 5 на всю длину подошвы фундамента 1 полые элементы усиления 5 заполняют твердеющим материалом, например, бетонным раствором.

Устройство для реализации способа усиления фундамента 1 реконструируемых зданий содержит установленное в шурфах 2 задавливающее устройство, состоящее из упорных конструкций 3 и домкратов 4, полые элементы усиления 5 (трубы). На выполненных в виде конуса концах полых элементов усиления 5 соосно размещен инъектор 6, соединенный с звеном труб 7, и установлены ортогонально расположенные стабилизаторы направления 8, а на внутренней поверхности элементов усиления 5 (труб) в каналах 9 для проводки закреплена система нагревательного кабеля 10 от бытовой электросети 11, соединенная с автоматическим терморегулятором 12, размещенным в реконструируемом здании.

Работа устройства при реализации способа осуществляется следующим образом. С помощью упорных конструкций 3 и домкратов 4 производят за-давливание элементов усиления 5 (труб) заходками по 0,5 м. После задавливания очередной заходки через звено трубы 7 и инъектор 6 под давлением 0,3 МПа производят закачку твердеющего материала, например, цементно-бентонитового раствора в окружающий грунт до “отказа” в поглощении. Благодаря наличию на конусном конце элементов усиления 5 ортогонально расположенных стабилизаторов направления 8 обеспечивается заданное направление движения устройства. После очередного задавливания производят наращивание элементов усиления 5 и звеньев труб 7. На внутренней поверхности элементов усиления 5 (труб) в каналах 9 для проводки закреплена система нагревательного кабеля 10 от бытовой электросети 11, соединенная с автоматическим терморегулятором 12, размещенным в реконструируемом здании, позволяющим поддерживать заданную температуру в зимний период времени. После подведения полых элементов усиления 5 на всю длину подошвы фундамента 1 полые элементы усиления 5 заполняют твердеющим материалом, например, бетонным раствором. Регулируемый сезонный нагрев грунта позволяет ликвидировать деформации грунта, вызванные проявлением сил морозного пучения.

Пример выполнения предлагаемого способа

В качестве примера выполнения способа усиления фундамента реконструируемых зданий рассмотрен способ реконструкции Успенского собора в г. Дмитрове. В стенах памятника наблюдаются трещины с раскрытием от волосных до 2-3 см. Имеются горизонтальные трещины в подклети. Плохое состояние несущих конструкций и деревянного свайного фундамента исключает возможность использования обычных способов усиления фундамента. С целью увеличения надежности защиты несущих конструкций и грунтов основания от воздействия неравномерных осадок при гниении деревянных свай фундамента и проявления сил морозного пучения было решено в противоположных углах свайного фундамента 1 с внешней стороны отрыть шурфы 2 Г-образной формы, вскрывающие обе грани фундамента 1, в которых установить упорные конструкции 3 и домкраты 4 для поочередного задавливания в двух направлениях и подведения под подошву фундамента 1 полых элементов усиления 5 (труб) диаметром 426 мм на всю длину подошвы фундамента. 1. Элементы усиления 5 (трубы) задавливать заходками по 0,5 м, после задавливания очередной заходки через звено трубы 7 и затем инъектор 6 диаметром 38 мм и длиной 1,0 м под давлением 0,3 МПа производить закачку цементно-бентонитового раствора в окружающий их грунт до “отказа” в поглощении, причем подведение под подошву фундамента 1 полых элементов 5 осуществлять, стабилизируя направление их движения с помощью стабилизаторов направления 8, установленных на конусном конце труб 5, обеспечивая заданное направление движения. После очередного задавливания производят наращивание элементов усиления 5 и звеньев труб 7. Соединение отдельных элементов производят, например, с помощью сварки. В процессе задавливания элементов усиления происходит радиальное уплотнение грунтов основания, предварительно уплотненных инъецированными растворами.

В результате этих работ под подошвой фундамента образуется уплотненный грунтовый массив, а имеющиеся пустоты-полости заполняются цементно-бентонитовым раствором. При проведении работ в зимнее время вокруг полых элементов усиления 5 осуществляют регулируемый обогрев грунта для ликвидации деформаций грунта, вызванных проявлением сил морозного пучения. Нагрев осуществляют за счет того, что на внутренней поверхности элементов усиления 5 (труб) в каналах 9 для проводки закреплена система нагревательного кабеля 10 от бытовой электросети 11, соединенная с автоматическим терморегулятором 12 (ДТР-3102), размещенным в реконструируемом здании и позволяющим поддерживать заданную температуру. После подведения полых элементов усиления 5 на всю длину подошвы фундамента 1 полые элементы усиления 5 заполняют твердеющим материалом, например, бетонным раствором.

Таким образом, может быть осуществлена надежная защита несущих конструкций памятника архитектуры и грунтов основания от воздействия неравномерных осадок при гниении деревянных свай и проявления сил морозного пучения.

Предлагаемое изобретение позволяет повысить эффективность выполнения работ, снизить затраты на их осуществление и устранить процесс морозного пучения грунтов.

Формула изобретения

1. Способ усиления фундамента реконструируемых зданий, включающий отрывку шурфов, из которых осуществляют подведение под подошву фундамента полых элементов усиления на всю длину подошвы фундамента и закачку твердеющего материала в полость элементов усиления и в окружающий их грунт, отличающийся тем, что шурфы отрывают Г-образной формы на противоположных углах периметра фундамента, причем при подведении под подошву фундамента полых элементов усиления стабилизируют направление их движения, а вокруг полых элементов усиления осуществляют регулируемый сезонный обогрев грунта.

2. Устройство для усиления фундамента реконструируемых зданий, содержащее задавливающее устройство, полые элементы усиления, инъектор, отличающееся тем, что на выполненных в виде конуса концах полых элементов усиления установлены ортогонально расположенные стабилизаторы направления, инъектор размещен на конусе соосно с элементом усиления и соединен со звеном трубы для закачки твердеющего материала, а на внутренней поверхности элементов усиления установлены каналы, в которых закреплена система нагревательного кабеля, соединенная с электросетью и автоматическим терморегулятором.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4