Способ устранения деформаций зданий и сооружений

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.

 

Изобретение относится к области реконструкции строительных сооружений, а именно к ликвидации их общих деформаций.

Известен способ устранения деформаций зданий и сооружений, включающий операции устройства под фундаментом нескольких ярусов каналов для инъекторов раствора, размещения в каналах инъекторов раствора, нагнетания цементного или песчано-цементного раствора при помощи насосной станции и компрессора, при этом расширяемые слои содержат грунт с изменением его скелета и нагнетаемый цементный или цементно-песчаный раствор [М.Р. Moseley, K. Kirsch, E. Falk. Soil fracturing // Ground Improvement (second Edition). 2004. Pp. 220-251].

Недостатком этого технического решения является то, что в расширяемом слое возникает большое число трещин неопределенной длины и раскрытия. Эти трещины требуют повышенного расхода раствора, могут оставаться частично незаполненными раствором, что в дальнейшем может привести к суффозийным процессам и обратным деформациям сооружения.

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 [Korff M., Mair R.J., van Toi F. and Kaalberg F.J. The application of compensation grouting to protect a railway from tunneling induced movements // ITA-AITES World Tunnel Congress, Budapest, Hungary, May 23-28, (2009). Pp 130-140].

Достоинством этого технического решения по сравнению с предыдущим является то, что создается слой-матрица, который снижает степень растрескивания грунта, уменьшая тем самым негативные последствия этого растрескивания.

Недостатком этого технического решения является то, что отсутствие гидроразрыва не гарантировано, поскольку состав раствора, давление и расход нагнетаемого раствора не определены однозначно.

Задачей данного технического решения является снижение затрат труда и материалов и повышение надежности работ по устранению деформаций зданий и сооружений.

Поставленная задача выполняется тем, что 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, причем оба этапа нагнетания осуществляют через манжетные инъекторы, манжетные отверстия которых расположены в два и более ярусов, при этом предварительное нагнетание осуществляют высокопроницаемым раствором на основе микроцементов при давлении не более P1,max и при расходе на одну манжету не более Q1,max, 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, причем предварительное нагнетание осуществляют с верхнего яруса манжетных отверстий вниз, а основные параметры связаны следующими соотношениями:

Q1,min≤Q1,текущ≤Q1,max (при P1,max), л/мин;

P1,текущ≤Ρ1,max, атм;

P1,max=5,5 атм; Q1,max=5 л/мин, Q1,min=1 л/мин.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где

на фиг. 1 изображена схема технологического комплекса для осуществления способа устранения деформаций зданий и сооружений и выравнивания зданий и сооружений;

на фиг. 2 изображена схема инъектора раствора.

Способ устранения деформаций зданий и сооружений включает операции установки измерительной аппаратуры для геодезического мониторинга, разработки нескольких ярусов каналов 1 для манжетных инъекторов раствора под фундаментом 2 здания, размещения манжетных инъекторов раствора 3 в каналах 1, компенсационное нагнетание в расширяемые слои 4 после предварительного нагнетания в слои-матрицы 5. Предварительное нагнетание осуществляют высокопроницаемым раствором на основе микроцементов при давлении не более P1,max и при расходе на одну манжету не более Q1,max, а заканчивается 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, а основные параметры связаны следующими соотношениями:

Q1,min≤Q1,текущ≤Q1,max (при P1,max), л/мин;

P1,текущ≤P1,max, атм;

P1,max=5,5 атм; Q1,max=5 л/мин, Q1,min=1 л/мин.

Максимальное значение давления P1,max и максимальное и минимальное значения расхода Q1,max и Q1,min были установлены в опытном порядке на основе проведенной серии экспериментов.

Каналы 1 для инъекторов бурят из шахты 6, при этом шахты могут быть расположены как вертикально, так и наклонно. В каналах размещают трубы со шлангами для подачи раствора и инъекторы. Инъекторы 3 раствора через каналы 1 связаны через канал 7 с насосной станцией 8 для подачи раствора, а через каналы 9 связаны с компрессором 10 для подачи сжатого воздуха.

Инъектор раствора содержит корпус 11, в который вмонтированы две надувные запорные подушки 12, воздухопровод 13, соединенный с полостями надувных запорных подушек 12 и присоединенный через канал 9 к компрессору 10, шланг 14 для раствора, присоединенный через канал 7 к насосной станции 8.

В стенках трубы через определенный интервал расположены отверстия 15 с упругими манжетами 16, а шланг 14 содержит отверстия 17.

Устранение деформаций фундаментов зданий осуществляется следующим образом.

Инъектор 3 раствора устанавливают в канал 1 напротив очередного отверстия 15 в канале 1. Компрессор 10 подает воздух в надувные запорные подушки 12, в результате чего подушки запирают полость канала. После этого насосная станция 8 через отверстия 17 подает раствор под давлением.

Слои 4 и 5 формируются следующим образом.

Слой-матрица 5 формируется заранее с помощью инъектора 3 путем закачки под давлением не более 5,5 атм высокопроницаемого раствора на основе микроцементов (тонкость помола на порядок и более отличается от обычных цементов, т.е. все порошки должны иметь зерна с максимальным размеров не более 5 мкм). В результате поры грунта заполняются, а скелет грунта не нарушается. В результате этот грунт может воспринимать давление и перемещаться под давлением, способствуя подъему фундамента. Расширяемый слой 4 формируется уже в период непосредственно подъема фундамента за счет закачки слабопроницаемого раствора под большим давлением (20-50 атм). В результате грунт перемешивается с раствором, общий объем слоя увеличивается, происходит перемещение слоя 5 (оставшейся его части) и подъем фундамента. Формирование расширяемого слоя может идти в несколько этапов до получения требуемой точности выравнивания зданий или сооружений.

Основным достоинством данного технического решения по сравнению с прототипом является надежность слоя-матрицы. Надежность слоя-матрицы достигается тем, что он содержит высокопроницаемый раствор на основе микроцементов, который, не нарушая структуру грунта, путем заполнения пор существенно увеличивает его сопротивляемость разрыву и появлению трещин.

Пример осуществления способа

При проходке ветки метрополитена произошли деформации 3-этажного здания на Дмитровском шоссе. Величина осадки составила 25,5 мм. Было принято решение применить технологию компенсационного нагнетания. Эта технология предусматривала в начале создание на первой стадии слоя-матрицы путем предварительного нагнетания в грунт оснований высокопроницаемого раствора, а затем на второй стадии осуществление непосредственно компенсационного нагнетания слоя слабопроницаемого раствора.

Предварительное нагнетание было осуществлено описанным в данной заявке способом пропитки грунта высокопроницаемой водной суспензией на основе особо тонкомолотого микроцемента (микроцемент «Микродур» - 40%, коллоидный кремнезем 10%, гидратная известь Са(ОН)2 - 15%, карбонатная мука - 30%, суперпластификатор С-3 - 2%, метилцеллюлоза - 3%). Нагнетание велось через предварительно установленные манжетные инъекторы с давлением P1,текущ=3,5 атм и расходом Q1,текущ=5 л/мин. Окончание нагнетания было завершено в тот момент, когда расход снизился до Q1,min, равного 1 л/мин, при давлении P1,max, равном 5,5 атм.

Выполненная пропитка заполнила все имеющиеся поры и пустоты в зоне возможного компенсационного нагнетания, тем самым обеспечив управляемость и оперативность процесса подъема в случае проявления остаточных деформаций.

Создание надежного слоя-матрицы позволяет эффективно применять компенсационное нагнетание, поскольку слой-матрица хорошо удерживает грунт от растрескивания. В связи тем, что осадка здания была небольшая, для расширяемого слоя (компенсационное нагнетание) было решено использовать известный состав раствора: портландцемент 50%, карбонатная мука 49% и пластификатор 1%.

После осуществления компенсационного нагнетания остаточная деформация составила 2 мм.

Эффективность данного технического решения заключается в снижении затрат труда и материалов и повышении надежности работ по устранению деформаций зданий и сооружений. При предварительном нагнетании лучший эффект достигается при нагнетании с верхнего яруса вниз, поскольку укрепляемая зона сразу ограничивается сверху, где возможны трещины и разрывы. При компенсационном нагнетании расширяемый слой расширяется вверх и вниз. Для увеличения эффективности нагнетание начинают с нижнего яруса (см. фиг. 1) и далее продолжают по принципу «снизу вверх», поэтому суммарная деформация вверх «δв» (которая равна деформации «δз» здания) больше суммарной деформации «δн» вниз.

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, отличающийся тем, что предварительное нагнетание осуществляют высокопроницаемым раствором на основе микроцементов при давлении не более P1,max 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

причем предварительное нагнетание осуществляют с верхнего яруса манжетных отверстий вниз, а основные параметры связаны следующими соотношениями:
Q1,min≤Q1,текущ≤Q1,max (при P1,max), л/мин;
Р1, текущ≤P1,max, атм;
P1,max=5,5 атм; Q1,max=5 л/мин, Q1,min=1 л/мин.



 

Похожие патенты:

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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

Изобретение относится к области гидротехнического строительства. .

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.

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.

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 - ; коллоидный кремнезем - ; гидратная известь 2) - ; минеральный микронаполнитель, например, карбонатная мука, - ; 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.

Наверх