Способ корректировки неравномерности осадок зданий и сооружений на плитном фундаменте



Способ корректировки неравномерности осадок зданий и сооружений на плитном фундаменте
Способ корректировки неравномерности осадок зданий и сооружений на плитном фундаменте
Способ корректировки неравномерности осадок зданий и сооружений на плитном фундаменте

 


Владельцы патента RU 2468152:

Лубягин Александр Васильевич (RU)
Нагибнев Константин Михайлович (RU)

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для выравнивания неравномерно осевших зданий и сооружений на плитных фундаментах. Способ корректировки неравномерности осадок зданий и сооружений на плитном фундаменте включает установку вертикально ориентированных инъекционных кондукторов и инъекцию подвижного раствора под частью здания в направлении крена. Перед началом инъектирования подвижного раствора через кондукторы, установленные по периметру укрепляемой части фундамента, осуществляют замачивание грунта, вызывающее его ослабление. Затем через те же кондукторы производят инъекцию подвижного раствора давлением, вызывающим гидроразрыв ослабленного грунта. После затвердевания раствора производят инъекцию подвижного раствора внутри полученного контура. Дополнительно осуществляют осадку здания со стороны, противоположной крену, а после выравнивания положение здания фиксируют подачей подвижного раствора в кондукторы, со стороны, противоположной крену. Технический результат состоит в повышении эффективности при расширении диапазона корректировки наиболее просевшей части фундамента, снижении материалоемкости. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к строительству и может быть использовано для выравнивания неравномерно осевших зданий и сооружений на плитных фундаментах.

Известен способ адаптации плитного фундамента к изменению характеристик грунтового основания (патент РФ №2184812, Е02D 27/28, опубл. 10.07.2002 г.), включающий устройство в тело плиты адаптационных технологических и измерительных каналов и установку в них датчиков, с помощью которых производится оценка физико-механических свойств грунта и, в случае необходимости, инъецирование уплотняющего и закрепляющего растворов в зоне пониженной плотности грунтового основания с оценкой скорости уплотнения и проникновения раствора в грунт в зависимости от давления.

Недостатком данного способа является большая трудоемкость устройства адаптационных, технологических и измерительных каналов в густоармированном плитном фундаменте, обусловленная их большим количеством и сложностью изготовления.

Наиболее близким к предлагаемому является способ корректировки вертикального положения зданий и сооружений на плитном фундаменте (патент РФ №2352723, Е02D 55/00, опубл. 20.04.2009 г.), включающий установку вертикально ориентированных инъекционных кондукторов и инъектирование через них подвижного раствора под частью здания в направлении крена до возрастания подающего давления на 40-50% по отношению к рабочему давлению или до расхода подвижного раствора в объеме 2 м3 на одном инъекционном горизонте.

Существенным недостатком способа по патенту №2352723 является порог давления инъектирования, который может оказаться недостаточным для достижения требуемого уплотнения грунта основания. Как следует из реферата патента, момент окончания инъектирования регламентируется двумя параметрами: или временем, когда давление возрастает на 40-50% по отношению к рабочему, или расходом подвижного раствора в объеме 2 м3 на одном горизонте. Из описания следует, что в случае дальнейшего повышения инъекционного давления вместо уплотнения грунта образуются новые щелевидные разрывы грунтового основания с неконтролируемым распространением подвижного раствора. Установлено, что после окончания инъектирования, по этому условию, максимальное давление уплотнения может достичь величины не более 5,6-6,0 атм. При таком условии способ может оказаться пригодным лишь для корректировки (прекращения дальнейшей осадки) небольших зданий и сооружений. Однако при давлении подаваемого раствора в 5-6 атм плотность грунта окажется недостаточной для того, чтобы остановить дальнейшую осадку здания с большим давлением на грунт.Поднять же осевшую часть здания и осуществить таким образом исправление крена методом высоконапорного инъектирования невозможно ни при сколь угодно больших давлениях.

Техническая задача, решаемая в предлагаемом изобретении, заключается в повышении эффективности при расширении диапазона корректировки наиболее просевшей части фундамента.

Поставленная задача решается тем, что в способе корректировки неравномерности осадок зданий и сооружений на плитном фундаменте, включающем установку вертикально ориентированных инъекционных кондукторов и инъекцию подвижного раствора под частью здания в направлении крена, перед началом инъектирования подвижного раствора через кондукторы, установленные по периметру укрепляемой части фундамента, осуществляют замачивание грунта, вызывающее его ослабление, затем через те же кондукторы производят инъекцию подвижного раствора давлением, вызывающим гидроразрыв ослабленного грунта, а после затвердевания раствора производят инъекцию подвижного раствора внутри полученного контура. Дополнительно осуществляют замачивание грунта со стороны, противоположной крену. После выравнивания фиксируют положение здания подачей подвижного раствора через те же кондукторы со стороны, противоположной крену.

В процессе проведения работ и после их окончания целесообразно осуществлять контроль давления подвижного раствора, а до начала работ, в процессе их проведения и после окончания - мониторинг осадки здания с помощью геодезических приборов.

Предварительное замачивание грунта и последующая инъекция подвижного раствора давлением, вызывающим гидроразрыв грунта, по контуру просевшей части фундамента обеспечат создание прочной завесы, которая позволит осуществлять инъекцию подвижного раствора непосредственно под просевшей частью фундамента внутри полученного контура под большим давлением, исключая при этом неконтролируемые утечки подвижного раствора.

Степень увлажнения грунта характеризует показатель консистенции грунта, который определяется по ГОСТу 25100-95 (Справочник проектировщика. Основания, фундаменты и подземные сооружения. М.: Стройиздат. - 1985. - с.10-12.),

где

W - природная влажность;

WL- влажность на границе текучести;

Wp - влажность на границе раскатывания.

В зависимости от консистенции глинистые грунты могут быть твердыми, пластичными и текучими. Очевидно, что менее увлажненный грунт с меньшим показателем консистенции будет иметь повышенные значения предельных нагрузок (давлений), при которых происходит гидроразрыв грунта под возрастающим давлением раствора.

В общем случае, для приближенной оценки прочностных характеристик широко используются схематизированные кривые деформаций, в которых грунт является идеально упруго-пластическим (диаграммы Прандтля). Диаграмма деформирования такого рода состоит из двух прямолинейных участков - при напряжениях ниже предела пропорциональности σT соблюдается закон Гука, затем возникает текучесть. По диаграмме Прандтля следует, что при возникновении текучести рост напряжений прекращается.

На фиг.1 представлена схема расположения кондукторов по периметру и внутри укрепляемой зоны, на фиг.2 - диаграммы деформирования одного и того же грунта, характеризующиеся разными значениями показателей консистенции, на фиг.3 - схема возможных вариантов кренов.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

Определяют зону укрепляемой части фундамента и по ее периметру выбирают схему расположения вертикально ориентированных кондукторов 1 (фиг.1), а внутри зоны - вертикально ориентированных кондукторов 2 (фиг.1). Перед началом работ целесообразно определить характеристики грунта, провести оценку напряженно-деформированного состояния и на основании полученных данных составить схему расположения и необходимое количество задействованных кондукторов для осуществления предлагаемого способа. Через кондукторы 1 осуществляют замачивание грунта подачей воды под давлением. На фиг.2 кривая 1 показывет диаграмму деформирования грунта после замачивания, кривая 2 - деформирование грунта с природной влажностью. Как видно из представленных диаграмм, грунт после замачивания становится менее прочным и достижение в нем предела текучести и разрушение гидроразрывом произойдет раньше и при меньших давлениях. Подачу воды продолжают до тех пор, пока соседние зоны замачивания 3 (фиг.1) не сомкнутся друг с другом, образуя сплошной контур ослабленного грунта. Поскольку инъекторы имеют ненаправленное действие, замачивание вокруг каждого из них происходит в радиальном направлении белее-менее равномерно, образуя зоны замачивания грунта, по виду близкие к цилиндрическим. Зоны перекрываются между собой, образуя сплошной контурный канал ослабленного грунта, характеризуемого меньшим пределом текучести.

После этого через те же кондукторы 1 осуществляют инъекцию подвижного раствора давлением, вызывающим гидроразрыв ослабленного грунта. При этом разрушение грунта и прохождение подвижного раствора осуществляется преимущественно по направлению ранее полученного контурного канала, поскольку грунт в нем имеет меньший предел текучести, преодоление которого произойдет раньше, чем это случится в более прочном грунте. Таким образом, весь подаваемый раствор на этапах уплотнения и гидроразрыва остается внутри зоны ослабленного грунта. Более плотный грунт, находящийся внутри образовавшегося контура, уплотняется внутренним давлением, но сохраняет свою целостность. Момент окончания подачи подвижного раствора через кондукторы 1 может быть определен по кривой давления. Экспериментально установлено, что гидроразрыву предшествует возрастание давления раствора. Рост давления продолжается до тех пор, пока не произойдет процесс трещинообразования в грунте с заполнением вновь образовавшихся объемов раствором. Этому моменту соответствует резкое «скачкообразное» падение давления.

После окончания подачи подвижного раствора через кондукторы 1, делают временную выдержку, обеспечивающую полное затвердевание раствора. Затвердевший раствор образует замкнутый контур вокруг намеченного участка фундамента.

Затем через кондукторы 2 производят инъекцию подвижного раствора внутри полученного контура. Ранее образованный замкнутый контур исключает возможность неконтролируемой утечки подвижного раствора, поэтому инъектирование подвижного раствора внутри контура осуществляют большим давлением, обеспечивающим высокую степень уплотнения грунта, что позволит более эффективно проводить корректировку положения фундаментной плиты. Внутриконтурное давление при использовании предлагаемого способа может достигать значения до 20 атм.

Повышение жесткости основания под осевшим участком плитного фундамента методом инъектирования связано с уплотнением грунта - уменьшением пористости. Главным показателем степени уплотнения грунта или количества нагнетаемого раствора является конечное давление. Установлено, что грунт может уплотняться лишь до некоторого предела, после которого дальнейшее нагнетание раствора приводит к гидроразрыву. В момент гидроразрыва на манометре фиксируется резкое падение давления за счет нарушения сплошности среды и образования в ней новых объемов в виде трещин нормального разрыва. Дальнейшее нагнетание раствора не вызывает возрастания давления, поскольку раствор неконтролируемым образом вытекает через вновь образованные трещины и грунт после гидроразрыва становится менее уплотненным. Использование предлагаемого способа позволит нагнетать большее количество раствора с более высоким давлением за счет образования контура, препятствующего вытеканию подаваемого раствора за пределы зоны уплотнения.

Укрепленное таким образом основание фундамента обеспечит надежное прекращение дальнейшей осадки зданий и сооружений независимо от величины оказываемого ими давления на грунт.

После остановки осадки здания осуществляют ликвидацию крена, для чего производят замачивание грунта со стороны, противоположной крену. При этом происходит ослабление грунта и под действием собственного веса выравниваемого здания происходит его осадка со стороны, противоположной крену. По окончании выравнивания положение здания фиксируют подачей подвижного раствора в те же кондукторы, в которые подавали воду для замачивания грунта (на фиг. не показано).

До начала, в процессе проведения и после окончания работ производят контроль положения здания с помощью геодезических приборов.

В связи с тем, что под подошвой фундаментной плиты грунт имеет разброс физико-механических свойств (величины консистенции, пористости, плотности и т.д.), а также из-за неоднородности надфундаментной нагрузки, осадки могут быть неравномерными.

На фиг.3 показаны три разновидности осадок фундамента:

1 - осадки в точках А и В не равны нулю, но равномерны;

2 - осадки не равны нулю с опережением в точке А;

3 - осадки увеличиваются только в точке А.

Первый вариант не составляет опасности при эксплуатации сооружения, поэтому он не рассматривается.

Для предотвращения перекоса во втором варианте необходимо осуществить следующие операции:

- методом высоконапорной инъекции остановить процесс дальнейшего оседания фундаментной плиты в точке А;

- сделать задержку по времени, пока осадки в точке В под собственным весом здания не станут равными зафиксированным осадкам в точке А;

- после ликвидации крена за счет подачи через кондукторы под подошву фундамента твердеющего раствора под давлением зафиксировать положение точки В.

При третьем варианте необходимо осуществлять следующие операции:

- остановить процесс оседания фундаментной плиты повышением жесткости основания в точке А;

- со стороны, противоположной крену (точка В) методом замачивания ослабить грунт и вызвать в нем осадку фундаментной плиты под собственным весом;

- аналогично после временной паузы и ликвидации крена зафиксировать положение точки В твердеющим раствором.

Используемый в предлагаемом способе метод осаживания плиты со стороны, противоположной крену, является более предпочтительным по сравнению с методом выравнивания путем подъема наиболее просевшей точки А, например, с помощью домкратов.

1. Способ корректировки неравномерности осадок зданий и сооружений на плитном фундаменте, включающий установку вертикально ориентированных инъекционных кондукторов и инъекцию подвижного раствора под частью здания в направлении крена, отличающийся тем, что перед началом инъектирования подвижного раствора через кондукторы, установленные по периметру укрепляемой части фундамента, осуществляют замачивание грунта, вызывающее его ослабление, затем через те же кондукторы производят инъекцию подвижного раствора давлением, вызывающим гидроразрыв ослабленного грунта, а после затвердевания раствора производят инъекцию подвижного раствора внутри полученного контура, дополнительно осуществляют осадку здания со стороны, противоположной крену, а после выравнивания положение здания фиксируют подачей подвижного раствора в кондукторы, со стороны, противоположной крену.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что осадку со стороны, противоположной крену, осуществляют воздействием собственного веса выравниваемого здания.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что перед осуществлением осадки производят замачивание грунта.

4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что в процессе проведения работ и после их окончания осуществляют контроль давления подвижного раствора, а перед началом работ, в процессе их проведения и после окончания осуществляют мониторинг осадки здания с помощью геодезических приборов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к строительству, а именно к способам устранения крена опор, прожекторных мачт, молниеотводов и опор электрификации на объектах газовой и нефтяной промышленности с использованием энергии взрыва.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для устранения крена монолитных железобетонных зданий и сооружений, у которых уровень неравномерных деформаций основания превысил предельно допустимые значения.

Изобретение относится к области строительства и, в частности, к восстановлению эксплуатационной надежности зданий при их ремонте, осуществляемом путем подъема и выравнивания гидравлической системой, с последующим закреплением оснований и усилением строительных конструкций.

Изобретение относится к области строительства и, в частности, к восстановлению эксплуатационной надежности зданий при их ремонте, осуществляемом путем подъема и выравнивания гидравлической системой.

Изобретение относится к фундаментам преимущественно на просадочных грунтах и подрабатываемых территориях. .

Изобретение относится к области строительства, в частности к способу обеспечения равномерного распределения вертикальных напряжений в несущих стенах многоэтажного здания со свайно-плитным фундаментом.

Изобретение относится к строительству, а именно к усилению свайных фундаментов зданий, получивших крен. .

Изобретение относится к области строительства, а именно к устройствам минимизации последствий от неравномерных осадок подстилающих грунтов основания зданий и сооружений.

Изобретение относится к строительству и может быть применено при возведении зданий и сооружений на плитном фундаменте на любом грунтовом основании, в особенности сложенном слабыми или насыпными грунтами большой мощности.

Изобретение относится к строительству, а именно к зданиям, возведенным на водонасыщенных грунтах и получившим крен. .

Изобретение относится к области гидротехнического строительства

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при строительстве многоэтажных зданий, неравномерные осадки фундаментов которых близки или превышают предельно допустимые. Способ регулирования неравномерных осадок многоэтажного здания с плитным или плитно-свайным фундаментом включает расчет напряженно-деформированного состояния системы "основание-фундамент-сооружение" и перераспределение элементов жесткости системы "фундамент-здание". Перераспределение элементов жесткости системы "фундамент-здание" производят путем размещения дополнительных элементов жесткости в зоне максимальных неравномерных осадок по высоте здания со смещением центров масс и жесткости здания в зону меньших осадок. Технический результат состоит в снижении трудоемкости и обеспечении возможности уменьшения неравномерных осадок многоэтажного здания на всех стадиях строительства. 2 з.п. ф-лы, 1 пр., 7 ил.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для выравнивания неравномерно осевших зданий и сооружений на плитных фундаментах, например крупногабаритных плитных фундаментов под зданием гидроэлектростанции. Способ выравнивания неравномерно осевшей фундаментной плиты или монолитного фундаментного объемного блока включает инъектирование раствора. Предварительно определяют оптимальную ось вращения выравниваемой конструкции, а также несущую способность всей конструкции при опоре на зону, находящуюся на оси вращения. Затем по определенной оси вращения выполняют укрепление основания конструкции инъектированием с образованием в основании конструкции зоны повышенной несущей способности. После чего создают полость под подошвой приподнятой части конструкции с размерами, достаточными для того, чтобы выравниваемая конструкция под действием собственного веса приняла горизонтальное положение. Технический результат состоит в упрощении технологии выравнивания, снижении материалоемкости и трудоемкости. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к строительству, а именно к укреплению грунта и обеспечению устойчивости фундаментов сооружений. Способ обеспечения устойчивости части фундамента здания включает стадии введения водостойкой пластмассы в грунт и отверстия в грунте вблизи фундамента для уплотнения этих участков и последующего введения под фундамент обработанного катализатором мономера, представляющего собой медленно затвердевающую пластмассу, с применением насоса сверхвысокого давления. Технический результат состоит в повышении несущей способности грунтов основания, обеспечении контроля степени уплотнения и выравнивания сооружения. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 24 ил.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при возведении отдельных фундаментов под колонны стального каркаса здания, имеющего большую протяженность и базирующегося на неоднородных грунтах, предрасположенных к неравномерной деформации. Фундамент колонны с устройством для компенсации чрезмерной осадки состоит из тела фундамента и анкерных болтов. Фундамент сборно-монолитный железобетонный состоит из ступенчатого монолитного тела, имеющего на гранях верхней ступени четыре ниши высотой 350…400 мм прямоугольного сечения в плане с опорными площадками для размещения гидравлических домкратов, четырех анкерных болтов с винтовой нарезкой на одном конце и приваренной шайбой на другом, замоноличенных в теле фундамент и выступающих над его поверхностью на 500…600 мм, сборной железобетонной плиты способной к вертикальному, относительно фундамента, перемещению и являющейся промежуточным звеном между телом фундамента и базой колонны, имеющей снизу четыре площадки для упора плунжеров гидравлических домкратов, а сверху площадку для размещения базы колонны, опирающейся на верхнюю ступень тела фундамента и имеющую четыре отверстия для пропуска анкерных болтов. Технический результат состоит в улучшение технико-экономических показателей фундамента за счет снижения расхода бетона и возможности оперативного устранения последствий чрезмерной осадки. 4 ил.

Изобретение относится к строительству и может быть применено для подъема и выравнивания многоэтажных зданий и различных сооружений, получивших сверхнормативные крены, в частности из-за осадки грунтов. Способ выравнивания здания, сооружения включает их исследование, подготовку здания, в том числе изготовление и монтирование распределительных поясов, домкратных ниш и установку домкратной системы, состоящей из плоских домкратов и насосной станции, а также внутренней системы контроля, состоящей из резисторных датчиков малых перемещений, формирование внешней системы контроля. После монтирования распределительных поясов производят бурение скважин вдоль несущих стен либо по площади фундаментной плиты, в которые забивают металлические инъекторы. К инъекторам, установленным со стороны, противоположной крену здания, сооружения, крепят высокочастотные вибраторы. После подъема здания, сооружения домкратной системой через установленные инъекторы производят увлажнение просадочного грунта до влажности 0,75-0,85, близкой к проявлению грунтом просадочных свойств. Затем на увлажненный грунт передают высокочастотные колебания, далее путем включения домкратной системы производят корректировку положения здания. Технический результат состоит в повышении эксплуатационной надежности здания, снижении материалоемкости и трудоемкости при выравнивании сооружения и его фундамента, повышении несущей способности грунтов при подъеме и выравнивании домкратами зданий и сооружений на естественных основаниях. 11 з.п. ф-лы, 9 ил.
Наверх