Раствор для компенсационного нагнетания в грунты оснований при устранении деформаций зданий и сооружений

Изобретение относится к области реконструкции строительных сооружений, а именно к ликвидации их общих деформаций. Раствор для компенсационного нагнетания в грунты оснований при устранении деформаций зданий и сооружений содержит, %: бентонит 60–80, портландцемент 10–30, ускоритель твердения до 10, пластификатор до 2. Технический результат – повышение надежности работ по устранению деформаций зданий и сооружений. 1 ил., 1 пр.

 

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

Известен раствор для компенсационного нагнетания в грунты оснований при устранении деформаций зданий и сооружений, содержащий смесь воды и сухих ингредиентов на минеральной основе. Портландцемента в растворе содержится 60%, золы-уноса - 38%, пластификатора 2% [Меркин В.Е., Маковский Л.В., Панкина С.В. К выбору варианта исполнения автодорожного тоннеля в районе Лефортово // Подземное пространство Мира, №4. - М., 1996. - С. 11-14].

Недостатком этого раствора является то, что в грунте возникают трещины 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.

Наиболее близким к предлагаемому является раствор для компенсационного нагнетания в грунты оснований при устранении деформаций зданий и сооружений, содержащий смесь воды и сухих ингредиентов на минеральной основе, включающих портландцемент. Он имеет следующий состав: портландцемент 50%, карбонатная мука 49%, пластификатор 1% [Robert Mair Frend, David Harris, Innovative engineering to control Big Ben's titl // Ingenia (Royal Academy of Engineering) 9. 2001. Pp. 23…27].

Достоинством данного состава раствора по сравнению с предыдущим является то, что в результате использования раствора существенно снижается опасность растрескивания грунта, однако отсутствие гидроразрыва не гарантировано. Имеет место растрескивание, вместе с которым те же опасности, что и в предыдущем техническом решении.

Целью настоящего изобретения является снижение затрат труда и материалов и повышение надежности работ по устранению деформаций зданий и сооружений.

Поставленная цель достигается тем, что раствор для компенсационного нагнетания в грунты оснований при устранении деформаций зданий и сооружений содержит смесь воды и сухих ингредиентов на минеральной основе, включающих портландцемент, и имеет следующий состав:

- бентонит - 60-80%;

- портландцемент - 10-30%;

- ускоритель твердения - до 10%;

- пластификатор - до 2%.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, где изображена схема технологического комплекса по устранению деформаций зданий и сооружений (для пояснения цели и места использования раствора).

Предлагаемый раствор для компенсационного нагнетания в грунты оснований при устранении деформаций зданий и сооружений представляет собой водную суспензию и имеет следующий состав:

- бентонит - 60-80%;

- портландцемент - 10-30%;

- ускоритель твердения - до 10%;

- пластификатор - до 2%.

Поскольку развитие технологии устранения деформаций зданий и сооружений путем нагнетания твердеющего затем раствора шло в направлении разделения одноэтапного процесса на двухэтапный, к каждому этапу предъявлялись соответствующие требования.

На первом этапе необходимо было создать упругий слой-матрицу без изменения объема грунта, а лишь за счет заполнения пор высокопроницаемым раствором и получить таким образом единый упругий материал. Следует отметить, что нагнетание раствора производится при соблюдении жестких правил, обеспечивающих режим давления и расхода.

На втором этапе при нагнетании слабопроницаемого раствора создается расширяемый слой с изменением его объема, способный сопротивляться разрыву, когда процесс нагнетания становится неопределенным в связи с наличием трещин, в которые уходит раствор.

Данное техническое решение представляет собой раствор для нагнетания на втором этапе, т.е. является раствором, который характеризуется слабой проницаемостью и способностью, соединяясь с грунтом, создать композиционный материал, обладающий требуемыми свойствами.

Основное требование к раствору на стадии компенсационного нагнетания определяется способностью обеспечивать как можно более распределенное по площади давление, чтобы снизить концентрированность воздействия на слой-матрицу и ликвидировать опасность его разрыва. Для обеспечения этого требования предлагаемый раствор для компенсационного нагнетания набирает прочность постепенно. В течение первых суток раствор остается жидким, в течение 5-10 суток раствор имеет консистенцию геля, после 10 суток раствор твердеет. Благодаря медленному затвердеванию раствор проникает в поры, равномерно распределяется в грунте и также равномерно увеличивается в объеме без образования трещин. Нагнетание раствора производится с жестким соблюдением параметров давления и расхода.

Сущность технологического процесса, где применяется предлагаемый раствор, следующая.

Для устранения деформаций фундаментов зданий под фундаментом здания устраивают несколько ярусов каналов 1 для инъекторов раствора, которые расположены под фундаментом 2 здания, инъекторы 3 раствора, размещенные в каналах 1, расширяемые слои 4 и слои-матрицы 5. Слои 4 и 5 представляют собой смесь местного грунта с нагнетаемым раствором. Инъекторы 3 раствора через каналы 7, устроенные в шахте 6, связаны с насосной станцией 8 для подачи раствора, а через каналы 9 связаны с компрессором 10 для подачи сжатого воздуха.

Устранение деформаций фундаментов зданий осуществляется следующим образом. Сначала формируется слой-матрица 5 с помощью инъектора 3 путем закачки под давлением не более 5 атм высокопроницаемого раствора. В результате поры грунта заполняются, а скелет грунта не нарушается. Этот грунт может воспринимать давление и перемещаться в дальнейшем под давлением в процессе компенсационного нагнетания, способствуя подъему фундамента.

Расширяемый слой 4 формируется уже в период непосредственно подъема фундамента в процессе компенсационного нагнетания 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 и подъем фундамента. Формирование расширяемого слоя может идти в несколько этапов до получения требуемой точности выравнивания зданий или сооружений.

При предварительном нагнетании (т.е. создании слоя-матрицы) лучший эффект достигается при нагнетании с верхнего яруса вниз, при этом укрепляемая зона сразу ограничивается сверху, где возможны трещины и разрывы. После этого при дальнейшем нагнетании в нижние ярусы в них процесс идет более благоприятно.

При компенсационном нагнетании расширяемый слой расширяется вверх и вниз. Для увеличения эффективности нагнетание начинают с нижнего яруса (см. чертеж) . и далее продолжают по принципу «снизу вверх», поэтому суммарная деформация вверх «δв» (которая равна деформации «δз» здания) больше суммарной деформации «δн» вниз.

При назначении состава раствора для компенсационного нагнетания следует соблюдать соответствие условию промышленной применимости: при стремлении к максимальному количеству одного из составляющих общее количество составляющих должно быть равно 100%.

Пример исполнения предлагаемого изобретения.

При проходке ветки московского метрополитена произошли деформации 6-ти этажного здания на Дмитровском шоссе. Величина осадки составила 95 мм. Было принято решение применить технологию компенсационного нагнетания. Эта технология предусматривала создание на первой стадии слоя-матрицы путем предварительного нагнетания в грунт оснований высокопроницаемого раствора, а затем на второй стадии осуществление компенсационного нагнетания слабопроницаемого раствора.

Предварительное нагнетание было осуществлено способом пропитки грунта высокопроницаемой водной суспензией на основе тонкомолотого микроцемента со следующим составом: микроцемент «Микродур» - 35%, коллоидный кремнезем 10%, гидратная известь Са(ОН)2 - 15%, карбонатная мука - 35%, суперпластификатор С-3 - 2%, метилцеллюлоза - 3%. Нагнетание велось через манжетные инъекторы с давлением P1текущ.=4 атм. и расходом Q1текущ.=4,5 л/мин. Окончание нагнетания было завершено в тот момент, когда расход снизился до Q1,min=1 л/мин, при давлении P1,max=5,5 атм.

Затем было выполнено компенсационное нагнетание слабопроницаемым раствором на основе бентонита, активированного механо-химической обработкой, при этом раствор имел следующий состав: бентонит - 70%, портландцемент 20%, пластификатор 1%, ускоритель твердения 9%. Нагнетание прекратили, когда суммарная осадка снизилась до 2 мм, а давление P2,max при этом составило 26 атм.

Характеристики, содержащиеся в общем понятии «пластификатор» и «ускоритель твердения», охватывающие разные частные формы его реализации, обеспечивают в совокупности с другими признаками получение указанного заявителем технического результата при таких частных формах их выполнения: 1) пластификаторы: С-3, суперпластификатор; Sika-Mix Plus; BV-3m; Plastimix; Mapei-Planicrete; 2) ускорители твердения: Ceresit-C; CemFix; Полипласт-1 МБ; Форт-УП-2; Гидротекс-ПМД.

Эффективность данного технического решения заключается в снижении затрат труда и материалов с одновременным повышением надежности исправленного основания зданий и сооружений за счет исключения растрескивания и гидроразрывов грунта.

Раствор для компенсационного нагнетания в грунты оснований при устранении деформаций зданий и сооружений, содержащий смесь воды и сухих ингредиентов на минеральной основе, включающих портландцемент, отличающийся тем, что раствор содержит, %:

бентонит 60 - 80
портландцемент 10 - 30
ускоритель твердения до 10
пластификатор до 2



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для сооружения земляного полотна и устройства укрепленных дорожных оснований на дорогах I-V категорий.

Изобретение относится к области строительства, а именно к геотехническим работам с грунтовыми основаниями сооружений и их закреплению. Способ закрепления грунтов включает последовательное нагнетание в грунтовый массив газа и крепительного раствора.
Изобретение относится к горной промышленности и может использоваться при разработке месторождений полезных ископаемых с закладкой выработанного пространства. Технический результат - обеспечение безопасных условий горных работ при увеличении прочности закладки на растяжение.

Изобретение относится к области строительства, а именно к составам для инъекционного закрепления грунтов, преимущественно лессовых, в основании существующих и вновь строящихся зданий и сооружений.

Изобретение относится к фундаментостроению, предназначено для вдавливания в слабый водонасыщенный грунт природного или искусственного сложения мелкозернистого бетона или пескобетона на необходимую глубину для его закрепления и упрочнения.

Изобретение относится к области строительства, а именно к составам для инъекционного закрепления лессовых грунтов в основании существующих и вновь строящихся зданий и сооружений.

Изобретение относится к области реконструкции строительных сооружений. Раствор для предварительного нагнетания в грунты оснований при устранении деформаций зданий и сооружений, содержащий смесь воды и сухих ингредиентов на минеральной основе при следующем соотношении, мас.%: микроцемент (типа микродур) 20-50; коллоидный кремнезем 5-15, гидратная известь 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.

Изобретение относится к дорожному строительству и может быть использовано для устройства оснований и покрытий автомобильных дорог. Техническим результатом является повышение морозостойкости и прочности материалов из грунтовых, песчаных, и щебеночно-песчаных смесей, а также экономической эффективности строительства.

Группа изобретений относится к кондиционированию грунта при работе туннелепроходческих механизированных комплексов ТПМК в забое, консолидации и стабилизации плывунных водонасыщенных грунтов.
Изобретение относится к строительству и может быть использовано для укрепления грунтовых оснований фундаментов строящихся и восстанавливаемых зданий и сооружений методом инъектирования.

Настоящее техническое решение относится к области дорожного строительства и может быть использовано для укрепления слабых грунтов при возведении оснований автомобильных и железнодорожных дорог, аэродромов и других подобных сооружений. Задачей настоящего изобретения является повышение прочности грунтов основания земляного полотна автомобильных и железнодорожных дорог, аэродромов и других подобных сооружений, улучшение качества закрепления, снижение трудоемкости обслуживания оборудования и материальных ресурсов. Способ укрепления грунтов, включающий подачу в грунт водоцементного раствора с поверхности водоцементными струями высокого давления и формирование вертикально направленной опорной системы, подачу водоцементного раствора производят под давлением около 50 МПа через струеформирующую насадку в процессе погружения плунжера под весом катка-инъектора в его корпус, формирование вертикально направленной опорной системы осуществляют в виде пространственных столбцов конусовидной формы. 3 ил.

Предложен способ закладки открытого забоя эоловым песком в угольном пласте неглубокого залегания в западных опустыненных районах горных работ, который подходит для очистного забоя добычи угля, имеющего улучшенную самостабилизацию кровли и обладающего функциональными возможностями формирования открытого забоя определенной величины в задней части. При небольшом объеме работы, включающем бурение с земной поверхности в неглубоко залегающий угольный пласт и хорошие показатели сыпучести эолового песка, бурение проводится над открытым забоем, образованным после выемки очистного забоя добычи, и открытый забой напрямую закладывают эоловым песком поэтапно перед подземным периодическим нагружением так, что обеспечивают закладку открытого забоя эоловым песком. Поскольку залегание угольного пласта на западе является неглубоким и имеется толстый перекрывающий сыпучий слой, а также тонкое скальное основание, объем работ, необходимый при бурении, является небольшим, затраты являются низкими и цикл строительства является коротким. Кроме того, проблемы разрушения перекрывающей породы и оседания грунта земной поверхности могут быть эффективно решены, при этом устраняются опасности прорыва воды и плывуна, что уменьшает влияние на окружающую среду западного района горных разработок. Новый технический подход создан для начального этапа разработки в западных опустыненных районах горных работ Китая, и имеет высокую экономическую эффективность производства, обеспечивает уменьшение инвестиций в оборудование и низкие расходы на закладку. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области дорожного строительства и может быть использовано для подготовки оснований автомобильных дорог путем укрепления грунта. Укрепленный грунт для дорожного строительства содержит, мас.%: природный грунт 50-60, цемент 10-15, зола-унос 15-20, водный раствор поливинилового спирта 5-7% концентрации 1-2, вода - остальное. Технический результат – повышение прочности укрепленного грунта, утилизация золы. 1 табл., 1 пр.

Группа изобретений относится к дорожному строительству, а именно к укреплению грунта с помощью органических и неорганических составов, используемых в строительстве дорог для стабилизации и укрепления пластичных, переувлажненных, засоленных грунтов, и способам укрепления грунтов. Состав для укрепления грунта включает разведенные в воде эфир целлюлозы и силикат натрия при следующем соотношении, мас.%: эфир целлюлозы 0,25-1,7, силикат натрия 0,3-7, вода с рН-фактором более 3 и температурой до 40°С - остальное. Способ укрепления грунта заключается в обработке грунта цементом и указанным выше составом, перемешивании и уплотнении, причем применяют цемент в количестве 2,3-6 мас.% от массы обрабатываемого грунта, а указанный выше состав в количестве 1,5-2 мас.% от массы обрабатываемого грунта. Грунтовая смесь для дорожного строительства, полученная указанным выше способом, содержит, мас.%: эфир целлюлозы 0,0046-0,0315, силикат натрия 0,0055-0,129, воду 1,55-1,95, цемент 2,3-6, грунт – остальное. Технический результат – увеличение прочности и морозостойкости грунтовой смеси. 3 н. и 3 з.п. ф-лы, 3 табл.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для сооружения земляного полотна и устройства укрепленных дорожных оснований на дорогах I-V категорий. Укрепленный глинистый грунт содержит связный грунт, комплексное вяжущее и воду для обеспечения требуемой влажности, при этом в качестве основного компонента комплексного вяжущего используют сталеплавильный конвертерный шлак Новолипецкого металлургического комбината, а в качестве активатора твердения – портландцемент или шлакопортландцемент марок по прочности не ниже М300 при следующем соотношении компонентов по твердой фазе, мас.%: указанный сталеплавильный шлак 10-69, указанный портландцемент или шлакопортландцемент 3-7, грунт 28-83, и дополнительно – химическую добавку "Чимстон" в количестве 0,175% от массы портландцемента или шлакопортландцемента. Технический результат – повышение прочности, морозостойкости, водонепроницаемости, снижение сроков набора заданной прочности грунтов. 10 табл., 1 пр.

Группа изобретений относится к области грунтоведения и инженерной геологии, в частности к улучшению механических свойств несвязных грунтов за счет микробиологического образования кальцитового цемента. Состав для укрепления грунтов содержит мочевину в концентрации 333 мМ, хлорид кальция безводный в концентрации 333 мМ, мясопептонный бульон Nutrient boullion siccum в концентрации 1,5 г/л, причем мясопептонный бульон Nutrient boullion siccum представляет собой сухую смесь, состоящую из 67 мас.% тропического гидролизата кильки и 33 мас.% хлорида натрия. Способ укрепления грунтов включает однократное внесение в грунт указанного выше состава в количестве 55 мл/кг. Технический результат – упрощение процесса, сокращение времени получения конечного результата, улучшение механических свойств грунтов. 2 н.п. ф-лы, 1 табл., 1 пр.

Изобретение относится к области реконструкции строительных сооружений, а именно к ликвидации их общих деформаций. Раствор для компенсационного нагнетания в грунты оснований при устранении деформаций зданий и сооружений содержит, : бентонит 60–80, портландцемент 10–30, ускоритель твердения до 10, пластификатор до 2. Технический результат – повышение надежности работ по устранению деформаций зданий и сооружений. 1 ил., 1 пр.

Наверх