Способ возведения фундамента на слабых грунтах
Владельцы патента RU 2291252:
Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский центр "Строительство" (ФГУП "НИЦ "Строительство") (RU)
Изобретение относится к строительству зданий и сооружений на слабых грунтах. Способ возведения фундамента на слабых грунтах включает ограничение участка по периметру будущего фундамента на расчетную глубину, монтаж компенсационных средств по предупреждению осадок грунта в результате вертикальных и горизонтальных перемещений, устройство фундамента и фиксацию напряженно-деформируемого состояния грунта по окончании строительства. Ограничение участка под фундамент осуществляют путем разработки по периметру фундамента вертикальной щели, при этом дополнительно вертикальные щели разрабатывают под основанием будущего фундамента с образованием секторов. В образованные вертикальные щели погружают многокамерные пневмооболочки, подают в них сжатый воздух и производят обжатие грунта в горизонтальной плоскости до создания заданного напряженно-деформируемого состояния с последующим регулированием параметров давления в период строительства до окончания процессов консолидации. Технический результат состоит в повышении несущей способности и снижении деформативности грунта основания за счет регулирования его напряженно-деформированного состояния. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к области строительства и касается возведения фундаментов на слабых грунтах в условиях городской застройки.
Известен способ возведения фундамента на слабых грунтах путем устройства свайного фундамента /1/.
Недостатком данного способа является большая трудоемкость и стоимость.
Недостаток данного способа заключается в том, что горизонтальные деформации, возникающие при устройстве самой компенсационной траншеи, могут привести к дополнительным осадкам фундаментов.
Известен способ регулирования положения здания, сооружения с помощью пневмоконструкций /2/.
Известен способ возведения фундамента на слабых грунтах, включающий ограничение участка по периметру будущего фундамента на расчетную глубину, монтаж компенсационных средств по предупреждению осадок грунта в результате вертикальных и горизонтальных перемещений с последующей по окончании строительства фиксацией напряженно-деформируемого состояния грунта /3/.
Недостатками известных технологий возведения фундаментов являются недостаточная несущая способность грунта основания из-за невозможности обеспечения постоянного регулирования напряженно-деформированного состояния грунта основания в процессе строительства (увеличение нагрузки).
Техническая задача заключается в повышении несущей способности и снижении деформативности грунта основания за счет регулирования его напряженно-деформированного состояния.
Поставленная задача решается таким образом, что в способе возведения фундамента на слабых грунтах, включающем ограничение участка по периметру будущего фундамента на расчетную глубину, монтаж компенсационных средств по предупреждению осадок грунта в результате вертикальных и горизонтальных перемещений с последующей по окончании строительства фиксацией напряженно-деформируемого состояния грунта, согласно изобретению ограничение участка под фундамент производят путем разработки по периметру фундамента вертикальной щели и погружают в нее многокамерную пневмооболочку, после чего в пневмооболочку под давлением подают сжатый воздух до создания заданного напряженно-деформируемого состояния грунта основания фундамента и регулирования его параметров в период строительства до окончания процессов консолидации. Кроме того, вертикальные щели разрабатывают дополнительно в грунте основанием будущего фундамента, погружают в них многокамерные пневмооболочки с последующей подачей в них сжатого воздуха под давлением в период строительства в соответствии с заданными параметрами напряженно-деформируемого состояния, а по окончании процессов консолидации пневмооболочки, расположенные по периметру фундамента и под ним, заполняют твердеющим раствором.
Предлагаемый способ отличается от известного тем, что ограничение участка под фундамент производят путем разработки по периметру фундамента вертикальной щели и погружают в нее и многокамерную пневмооболочку, после чего в пневмооболочку под давлением подают сжатый воздух до создания заданного напряженно-деформируемого состояния грунта основания фундамента и регулирования его параметров в период строительства до окончания процессов консолидации.
Использование пневмоконструкций для обжатия слабого грунта на участке, ограниченном в горизонтальной плоскости с размещением их в образованной по периметру фундамента вертикальной щели, позволяет сократить период возведения зданий, упростить производство работ и снизить трудозатраты за счет исключения необходимости замены слабого грунта основания или укрепления его искусственным путем. Причем возникает возможность регулирования параметров напряженно-деформируемого состояния грунта в процессе возможного изменения величины и направления нагрузок и содержания грунта на заданном уровне.
При этом, в случае необходимости возможно дополнительные пневмооболочки в основании фундамента в вертикальных щелях, которые воздействуют на грунт основания в горизонтальном направлении под основанием, разбивая площадь грунта основания на сектора. При этом фиксация напряженно-деформируемого состояния грунта под фундаментом после окончания процессов консолидации можно осуществлять путем заполнения пневмооболочек твердеющим раствором.
Способ поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена схема возведения фундамента; фиг.2 - то же, что и на фиг.1, вариант расположения дополнительных вертикальных щелей под фундаментом; фиг.3 - вид А фиг.2.
Способ возведения фундаментов на слабых грунтах осуществляется следующим образом.
Первоначально по контуру будущего фундамента 1 в грунте основания под бентонитовым раствором устраивают щель и погружают в нее многокамерную пневмооболочку 2. Далее в оболочку под давлением при помощи компрессора 3 подают сжатый воздух до создания заданного усилия обжатия и создания напряженно-деформированного состояния грунта основания. Конструкция может быть выполнена из отдельных замкнутых пневмоэлементов (длиной до 5 м в плане), давление в которых создается индивидуально и контролируется манометрами 4. В случае необходимости под будущим фундаментом размещают дополнительные пневмооболочки 5, которые воздействуют на грунт основания в горизонтальном направлении, разбивая площадь грунта основания на сектора. Во время возведения фундамента и строительства здания производят систематические наблюдения за осадками фундамента. В случае, если в процессе наблюдений за осадками фундамента обнаружится их неравномерность или осадка превысит прогнозируемые значения, то производят дополнительное обжатие грунта путем увеличения давления воздуха в камерах пневмооболочки.
По окончании строительства и процессов консолидации в оболочку подается твердеющий раствор для фиксации установившегося напряженно-деформированного состояния грунта основания.
Пример осуществления способа.
Под строящийся 25-ти этажный жилой дом запроектирован свайный фундамент из свай сечением 30×30 см, длиной 12 м с шагом 1,2×1,2 м со сплошным монолитным ростверком 21×44 м в плане и высотой 1,2 м.
В соответствии с расчетами максимальная осадка составит 7,9 см, максимальный крен - 0,00076.
В качестве альтернативы бал запроектирован фундамент по предложенному способу. Для этого по периметру будущего фундамента на расстоянии 0,2 м от него и под ним в грунте под бентонитовым раствором устраивают щель шириной 15 см на глубину 10 м и погружают в нее многокамерные пневмооболочки, разбивая грунт основания в плане на сектора 5×5 м. В камеры пневмооболочек закачивают сжатый воздух под давлением до создания напряженно-деформированного состояния, определяемого на основе численного моделирования методом конечных элементов. В процессе строительства здания ведутся систематические наблюдения за значениями осадок. По окончании строительства камеры пневмооболочки заполняются твердеющим раствором.
Результаты расчета показали, что максимальная осадка здания составит 9,3 см, что не превышает предельно допустимые значения - 12 см в соответствии с СП-50-101-2004.
Предлагаемый способ обладает следующими преимуществами:
- исключается необходимость замены слабого грунта основания более прочным, необходимость искусственного закрепления грунта слабого основания или устройство фундаментов глубокого заложения, так как производится сжатие слабого слоя грунта в ограниченном пространстве между элементами пневмоконструкции без возможности бокового расширения;
- исключается неравномерная осадка фундамента, так как в случае некоторого перекоса фундамента, его положение может быть легко выправлено путем регулирования усилия обжатия в разных зонах.
Источники информации
1. СП 50-102-2003 "Проектирование и устройство свайных фундаментов", ГОССТРОЙ России, М., 2004 г.
2. SU Авторское свидетельство №378029, кл. E 02 D 35/00, БИ №18, 1973 г.
3. SU Авторское свидетельство №1222766, кл. E 02 D 35/00, БИ №13. 1986 г. (прототип).
1. Способ возведения фундамента на слабых грунтах, включающий ограничение участка по периметру будущего фундамента на расчетную глубину, монтаж компенсационных средств по предупреждению осадок грунта в результате вертикальных и горизонтальных перемещений, устройство фундамента и фиксацию напряженно-деформируемого состояния грунта по окончании строительства, отличающийся тем, что ограничение участка под фундамент осуществляют путем разработки по периметру фундамента вертикальной щели, при этом дополнительно вертикальные щели разрабатывают под основанием будущего фундамента с образованием секторов, после чего в образованные вертикальные щели погружают многокамерные пневмооболочки, подают в них сжатый воздух и производят обжатие грунта в горизонтальной плоскости до создания заданного напряженно-деформируемого состояния с последующим регулированием параметров давления в период строительства до окончания процессов консолидации.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что по окончании процессов консолидации пневмооболочки, расположенные по периметру фундамента и под основанием фундамента, заполняют твердеющим раствором.
