Способ усиления фундамента

Авторы патента:

E02D35/00 - Горизонтальные и вертикальные перемещения фундаментов и сооружений, возведенных на фундаментах

Владельцы патента RU 2596621:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) (RU)

Изобретение относится к строительству, а именно к усилению ленточных железобетонных фундаментов, подошва которых получила крен, и может быть использовано в пылевато-глинистых грунтах, находящихся в любой консистенции. Способ усиления фундамента включает отрывку котлована, подведение под подошву фундамента элементов усиления на всю длину подошвы фундаментов. В качестве элементов усиления используют два проходимых микротоннеля, которые сооружают путем завинчивания в грунт под подошвой фундамента на всю его длину бурового шнека, имеющего по его оси сквозной канал, по которому нагнетают твердеющий раствор в один из тоннелей, образующийся за концом шнека при его извлечении. Один из тоннелей выполнен пустым. Заполненный тоннель располагают под подошвой фундамента в наиболее заглубленной его части. Пустой тоннель располагают под подошвой фундамента в наименее заглубленной его части. Технический результат состоит в повышении несущей способности ленточного фундамента путем устранения крена его подошвы. 1 ил.

Изобретение относится к усилению ленточных железобетонных фундаментов, подошва которых получила крен, и может быть использовано в пылевато-глинистых грунтах, находящихся в любой консистенции

Крен возникает при неравномерной загрузке основания или при наличии в основании несимметричного напластования грунтов, в результате происходит поворот сооружения относительно горизонтальной оси.

Предельная величина крена ограничена требованиями (СП 22.13330.2011).

Все традиционные технологии усиления фундаментов сводятся, в основном, к увеличению площади опирания и, соответственно, уменьшению интенсивности давления на грунты основания. Недостатком таких технологических приемов является большой объем земляных работ. Весьма опасным является вскрытие траншеей перегруженного фундамента при наличии слабых грунтов.

Устранение кренов зданий и сооружений производится путем воздействия на подсистему «фундамент - верхнее строение», например, изменением планово-высотного положения зданий путем использования поршневых, плоских металлических или резиновых домкратов. Домкраты устанавливаются в специальные ниши в фундаменто-подвальной части здания и объединяются в одномагистральные или модульные системы. Возможно также опускание верхнего строения за счет активных конструктивных систем, размещенных при строительстве в цокольных несущих элементах. Конструктивные системы включают в себя термопластические элементы (асфальтобетон, полимеры, горизонтальные скважины и т.д.) или регулирующие устройства, в которых в качестве удаляемой рабочей среды наиболее часто используется песок или вода (авт. св. 1670046 A1, Е02D 35/00).

Воздействие на подсистему «фундамент-верхнее строение» осуществляется также путем изменения физико-механических параметров грунтов оснований или их подработкой. Для изменения физико-механических характеристик грунтов с целью корректировки величины осадок фундаментов здания используются различные технологические способы: регулируемое замачивание (пропаривание) грунта; пригрузка основания дополнительной статической нагрузкой; пригрузка (разгрузка) основания натяжными устройствами. Киевский НИИСК разработал технологию выравнивания крена зданий методом выбуривания грунта горизонтальными скважинами (Коновалов П.А. Основание и фундаменты реконструируемых зданий. - М.: Издательство «Бумажная Галерея». 2000. с. 228) с. 185-191, рис. 59, 60, 61, 62).

С целью обеспечения плавных осадок здания и предупреждения зависания отдельных его частей производят постепенное и равномерное понижением модуля деформации грунта под фундаментами путем увлажнения грунта вокруг скважин по всей их длине за счет заполнения горизонтальных скважин водой. Вода вызывает разрушение связей между частицами и тем самым увеличивает пластичность, что приводит к закрытию скважин и затуханию осадок здания.

Диаметр скважин (авт. св. 1670046 A1, Е02D 35/00) определяется по формуле:

где S - требуемая осадка здания;

U - шаг скважины;

k₁, k₂, k₃, - безразмерные опытные коэффициенты, учитывающие работу шнеков.

В формуле не учитываются диаметр скважины, физико-механические характеристики грунтов основания, а сам способ весьма трудоемок, требующий отрывки вдоль всего здания котлована и требует много техники и высокой квалификации специалистов.

Известен способ выправления крена зданий, основанный на применении плоских домкратов (Коновалов П.А. Основание и фундаменты реконструируемых зданий. - М.: Издательство "Бумажная Галерея". 2000. с. 228 с. 187). Он позволяет поднимать наиболее опустившуюся часть здания и вводить в конструкцию фундаментов новые элементы, нивелирующие наклон здания. Эта процедура требует сложного специального оборудования и высокой квалификации исполнителей.

Недостатком этого способа является то, что он не устраняет неоднородность по сжимаемости толщи грунта в основании сооружения, являющуюся причиной неравномерной осадки здания, что может привести к возобновлению неравномерных осадок при изменении условий эксплуатации здания, его реконструкции, надстройке или под влиянием различных внешних воздействий.

Способ выравнивания сооружений, включающий бурение скважин, удаление и замачивание водой фундамента (патент №22755474, Е02D/35/00), отличается тем, что скважины бурят вертикально в фундаментной плите выравниваемого сооружения, погружают в них коаксиальные инъекторы, по внутренней полости которых подают воду под напором, а грунт в виде пульпы удаляют по внешней полости инъекторов. Этот способ требует дополнительных затрат на бурения фундаментной плиты и трудно контролируемый.

Известен способ снижения величины осадки созданием дополнительных опор при крене существующего фундамента (RU 2044833, E02D 35/00). Размещенные со стороны крена и остальные дополнительные опоры соединяют с существующим фундаментом соответственно до и после ликвидации крена.

Известен способ усиления фундамента при деформации основания, включающий создание дополнительных опор и соединение (РФ 32520751, E02D 35/00) их с существующим фундаментом.

Недостатком такого способа является то, что при его использовании консервируют фундамент в том положении, которое он имеет в момент омоноличивания с опорами. При этом если фундамент имел крен, возникший в результате неоднородного напластования грунтов под ним или в результате эксцентриситета приложенных к нему нагрузок, то известным способом такой крен сложно устраняется.

Применяется способ укрепление грунтов основания по технологии «Уплотнение грунтового основания методом высоконапорной инъекции» (патент РФ №2119009). Метод позволяет создать контур вокруг зоны уплотнения и усилить инженерно-геологические элементы (ИГЭ) основания под подошвой фундамента до расчетных параметров. Этот метод снижает величину осадки, но не устраняет крен здания.

Наиболее близким к предлагаемому является способ усиления фундаментов (патент RU 2252987, МПК7 Е02D 27/08) включающий отрывку котлована торцевой стены, подведение под подошву фундамента элементов усиления на всю длину подошвы фундаментов, в качестве элементов усиления используют микротоннели, заполненные твердеющим материалом, и располагают так, чтобы стенки от каждого микротоннеля соприкасались между собой и подошвой фундамента, причем микротоннели сооружают путем завинчивания в грунт под подошвой фундамента на всю его длину бурового шнека, имеющего по его оси сквозной канал, по которому нагнетается твердеющий раствор в микротоннель, образующийся за концом шнека при его извлечении.

Основным недостатком данного способа является невозможность влиять на устранение крена фундамента, т.к. все горизонтальные заполненные скважины соприкасаются между собой и образуют сплошной слой прочного грунта.

При бурении возникают трудности проходки скважин рядом со скважиной, заполненной раствором.

Задачей данного изобретения является повышение несущей способности ленточного фундамента путем устранения крена его подошвы.

Поставленная задача достигается тем, что в способе усиления фундаментов, включающем отрывку котлована, подведение под подошву фундамента элементов усиления на всю длину подошвы фундаментов, в качестве элементов усиления используют два проходимых микротоннеля, которые сооружают путем завинчивания в грунт под подошвой фундамента на всю его длину бурового шнека, имеющего по его оси сквозной канал, по которому нагнетают твердеющий раствор в один из тоннелей, образующийся за концом шнека при его извлечении, второй тоннель является пустым, причем заполненный тоннель располагают под подошвой фундамента в наиболее заглубленной его части, пустой тоннель располагают под подошвой фундамента в наименее заглубленной его части.

Объем пустого тоннеля должен принимать излишний объем грунта со стороны наименьшей его осадки, препятствующей устранению крена, а также использовать его для увлажнения с целью повышения пластичности грунтов для ускорения их деформации.

Сущность способа усиления фундаментов поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан поперечный разрез фундамента и основания с размещением под его подошвой тоннеля с твердеющим материалом и пустого тоннеля.

В грунте 1 под подошвой 2 фундамента 3 расположен микротоннель 4, заполненный твердеющим материалом 5, и пустотелый тоннель 6, тоннели расположены так, чтобы их стенки 7 соприкасались с подошвой 2 фундамента 3.

Предложенный способ осуществляют следующим образом. Около усиливаемого фундамента производят отрывку котлована для установки бурового оборудования с целью сооружения тоннелей 4 и 6 под подошвой 2 фундамента 3 путем завинчивания в грунт бурового шнека, имеющего по оси сквозной канал, после окончания бурения его извлекают обратным ходом с удалением грунта и образованием тоннеля 4, в который через канал нагнетают твердеющий раствор. Тоннель 6 раствором не заполняют.

Тоннели располагают так, чтобы их стенки 7 соприкасались между подошвой 2 фундамента 3. Эффективность способа усиления достигается за счет устранения крена фундамента при повороте его подошвы вокруг упрочненного тоннеля 4 и оседания грунта и снижения его прочности вокруг пустотелого тоннеля 6 и затухания его осадки.

Увеличение несущей способности грунта основания позволяет увеличить нагрузку на фундамент и повысить устойчивость зданий и сооружений.

Способ усиления фундамента, включающий отрывку котлована, подведение под подошву фундамента элементов усиления на всю длину подошвы фундаментов, в качестве элементов усиления используют два проходимых микротоннеля, которые сооружают путем завинчивания в грунт под подошвой фундамента на всю его длину бурового шнека, имеющего по его оси сквозной канал, по которому нагнетают твердеющий раствор в один из тоннелей, образующийся за концом шнека при его извлечении, отличающийся тем, что один из тоннелей выполнен пустым, заполненный тоннель располагают под подошвой фундамента в наиболее заглубленной его части, пустой тоннель располагают под подошвой фундамента в наименее заглубленной его части.

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.

Фундамент колонны с устройством для компенсации чрезмерной осадки // 2562624

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.

Способ обработки грунта // 2559998

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.

Способ выравнивания неравномерно осевшей фундаментной плиты или монолитного фундаментного объемного блока // 2545207

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 регулирования неравномерных осадок многоэтажного здания с плитным или плитно-свайным фундаментом // 2520751

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при строительстве многоэтажных зданий, неравномерные осадки фундаментов которых близки или превышают предельно допустимые.

Устройство для определения деформаций грунтового массива и способ его эксплуатации // 2484200

Изобретение относится к области гидротехнического строительства. .

Способ корректировки неравномерности осадок зданий и сооружений на плитном фундаменте // 2468152

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

Способ устранения крена опор в стесненных условиях // 2431019

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.

Способ выравнивания монолитных железобетонных сооружений // 2426837

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.

Система подъема и выравнивания зданий // 2425926

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.

Технологический комплекс для устранения осадки зданий и сооружений // 2603779

Изобретение относится к области реконструкции строительных сооружений, а именно к ликвидации их общих деформаций. Технологический комплекс для устранения осадки зданий и сооружений содержит расположенные под зданием или сооружением несколько ярусов каналов для инъекторов раствора, инъекторы раствора, размещенные в каналах, насосную станцию для подачи раствора и компрессор, соединенные с помощью трубопроводов с инъектором раствора, расположенные непосредственно в зоне каналов расширяемые слои, расположенные на границе с расширяемыми слоями слои-матрицы. Расширяемые слои и слои-матрицы представляют собой смесь местного грунта с нагнетаемым раствором. Слои-матрицы содержат местный грунт без изменения структуры его скелета, а нагнетаемый раствор для слоев-матриц представляет собой высокопроницаемый раствор на основе микроцементов. Расширяемые слои содержат местный грунт с изменением структуры его скелета, а нагнетаемый раствор для расширяемых слоев представляет собой слабопроницаемый раствор на основе бентонита, при этом нагнетаемый раствор для слоев-матриц содержит, %: микроцемент (микродур) (20-50) аморфный микрокремнезем (5-15) гидратная известь (например, Са(ОН)2 (10-25) минеральный микронаполнитель, например карбонатная мука (20-50) регулятор вязкости суспензии, например суперпластификатор С-3 до 2% от массы вяжущего водоудерживающая добавка, например метилцеллюлоза до 5% от массы вяжущего, а нагнетаемый раствор для расширяемых слоев содержит, %: бентонит (60-90) портландцемент (10-40) пластификатор до 2 ускоритель твердения до 10 Технический результат состоит в повышении надежности исправленного основания зданий и сооружений за счет исключения растрескивания и гидроразрывов грунта, снижении трудоемкости и материалоемкости. 2 ил.

Технологический комплекс для устранения деформаций зданий и сооружений // 2603782

Изобретение относится к области реконструкции строительных сооружений, а именно к ликвидации их общих деформаций. Технологический комплекс для устранения деформаций зданий и сооружений содержит расположенные под зданием или сооружением несколько ярусов каналов для инъекторов раствора, инъекторы раствора, размещенные в каналах, насосную станцию для подачи раствора и компрессор, соединенные с помощью трубопроводов с инъектором раствора. Расположенные непосредственно в зоне каналов расширяемые слои, расположенные на границе с расширяемыми слоями слои-матрицы. Расширяемые слои и слои-матрицы представляют собой смесь местного грунта с нагнетаемым раствором. Расширяемые слои содержат местный грунт с изменением структуры его скелета, а нагнетаемый раствор для расширяемых слоев представляет собой слабопроницаемый раствор на основе цемента или цементобентонита. Слои-матрицы содержат местный грунт без изменения структуры его скелета, а нагнетаемый раствор для слоев-матриц представляет собой высокопроницаемый раствор на основе микроцементов, который содержит: микроцемент (микродур) (20-50)% аморфный микрокремнезем (5-15)% гидратная известь, например Са(ОН)2 (10-25)% минеральный микронаполнитель, например карбонатная мука (20-50)% регулятор вязкости суспензии, например суперпластификатор С-3 до 2% от массы вяжущего водоудерживающая добавка, например метилцеллюлоза до 5% от массы вяжущего Технический результат состоит в повышении надежности исправленного основания зданий и сооружений за счет исключения растрескивания и гидроразрывов грунта, снижении трудоемкости и материалоемкости. 2 ил.

Способ выравнивания зданий и сооружений // 2603783

Изобретение относится к области реконструкции строительных сооружений, а именно к ликвидации их общих деформаций. Известен способ устранения деформаций зданий и сооружений, содержащий операции установки измерительной аппаратуры для геодезического мониторинга, установки манжетных инъекторов в грунтах оснований зданий или сооружений, предварительного нагнетания в грунт оснований высокопроницаемого раствора, компенсационного нагнетания слабопроницаемого раствора, причем оба этапа нагнетания осуществляют через манжетные инъекторы, манжетные отверстия которых расположены в два и более ярусов. Предварительное нагнетание образует слой-матрицу, поры которого заполняются, а скелет не нарушается. Слой-матрица может воспринимать давление и перемещаться под давлением, способствуя подъему фундамента. Расширяемый слой формируется в период непосредственно подъема фундамента за счет закачки слабопроницаемого раствора под большим давлением. Новым в предлагаемом изобретении является то, что регламентированы максимальное и минимальное давление, максимальный при предварительном и компенсационном нагнетаниях, выявлена взаимозависимость параметров, характеризующих компенсационное нагнетание. Эффективность предлагаемого технического решения заключается в возможности управления процессом. Это достигается тем, что подобраны такие составы растворов и режимы его нагнетания как на стадии предварительного нагнетания, так и на стадии компенсационного нагнетания, при которых практически исключены неожиданные эффекты (такие как растрескивание слоя-матрицы и неуправляемый отток нагнетаемого раствора через трещины). Управляемость процессом доведена до того, что в зависимости от показаний геодезических измерений однозначно устанавливаются параметры расхода и давления нагнетаемого раствора, при этом разработан алгоритм программы для ЭВМ, которая обеспечивает автоматизацию процесса. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ устранения деформаций зданий и сооружений // 2603785

Изобретение относится к области реконструкции строительных сооружений, а именно к ликвидации их общих деформаций. Способ устранения деформаций зданий и сооружений содержит операции установки измерительной аппаратуры для геодезического мониторинга, установки манжетных инъекторов в грунтах оснований зданий или сооружений, предварительного нагнетания в грунт оснований высокопроницаемого раствора, компенсационного нагнетания слабопроницаемого раствора. Оба этапа нагнетания осуществляют через манжетные инъекторы, манжетные отверстия которых расположены в два и более ярусов. Предварительное нагнетание осуществляют высокопроницаемым раствором на основе микроцементов при давлении не более P1max и при расходе на одну манжету не более Qmax, а заканчивают при расходе Q1,текущ, равном минимальному значению Q1,min, при этом раствор имеет следующий состав: микроцемент (типа микродур) - (20-50)%; коллоидный кремнезем - (5-15)%; гидратная известь (например, Са(ОН)2) - (10-25)%; минеральный микронаполнитель, например, карбонатная мука, - (20-50)%; регулятор вязкости суспензии, например, суперпластификатор С-3, - до 2% от массы вяжущего; водоудерживающая добавка, например, метилцеллюлоза, - до 5% от массы вяжущего; водоудерживающая добавка, например, метилцеллюлоза, - до 5% от массы вяжущего. Предварительное нагнетание осуществляют с верхнего яруса манжетных отверстий вниз, а основные параметры связаны приведенными соотношениями. Технический результат состоит в повышении надежности работ по устранению деформаций зданий и сооружений, снижении материалоемкости и трудоемкости. 2 ил.

Способ выравнивания сооружений // 2620668

Изобретение относится к строительству, в том числе к гидротехническому и промышленному, а именно при авариях бетонных и железобетонных сооружений на мягком основании с большим перекосом в результате неравномерных осадок основания. Способ подъема бетонных и железобетонных сооружений на мягком основании в проектное положение при перекосе в результате неравномерных осадок путем укрепления основания под подошвой сооружения нагнетанием укрепляющего раствора. После укрепления основания под подошвой сооружения нагнетанием укрепляющего раствора выполняют дополнительно укрепление основания на необходимую глубину на участке подошвы сооружения, находящемся в проектном положении, где не требуется подъем, и на участке подошвы сооружения в зоне больших осадок, после чего на этом участке непосредственно под подошвой устраивают в основании полость. В этой полости устанавливают гибкую замкнутую непроницаемую оболочку, в которой создают давление, необходимое для подъема сооружения, и таким образом поднимают его в проектное положение путем поворота сооружения относительно участка подошвы сооружения, находящегося в проектном положении. Образующуюся при этом под подошвой полость заполняют укрепляющим раствором. После подъема сооружения в проектное положение полость на участке гибкой оболочки также заполняют укрепляющим раствором. Технический результат состоит в повышении несущей способности, обеспечении прочности сооружения и основания в период поднятия сооружения в проектное положение и в условиях эксплуатации. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Способ подъема и выравнивания зданий/сооружений // 2643396

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при подъеме и выравнивании зданий/сооружений путем создания в грунтовом массиве под зданием/сооружением объемных тел строго заданного (требуемого) объема и распределенных в песчаном грунте с определенным шагом в заданной последовательности. Способ подъема и выравнивания зданий/сооружений включает установку инъекционных труб и инъекцию подвижного раствора под здание/сооружение. Инъекционные манжетные трубы под зданием/сооружением устанавливают горизонтально в две стадии. На первой осуществляют кондиционирование песчаного грунта, обеспечивающее возможность перераспределения грунтового материала вокруг инъектора в заданном радиусе. На второй стадии производят нагнетание основного инъекционного раствора в инъекционные манжетные трубы, в каждую из которых инъекционный раствор подают многократно для создания объемных тел инъекционного материала в строго заданных точках активной зоны. Технический результат состоит в обеспечении возможности перераспределения грунтового материала вокруг инъектора в заданном радиусе для последующего его уплотнения в процессе нагнетания инъекционного раствора, повышении эффективности подъема и выравнивания сооружений. 1 табл., 1 ил.