СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ В ЗОНЕ ГОРОДСКОЙ ЗАСТРОЙКИ

СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ В ЗОНЕ ГОРОДСКОЙ ЗАСТРОЙКИ


RU (11) 2245966 (13) C2

(51) 7 E02D31/08, E02D31/10 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 17.10.2007 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(14) Дата публикации: 2005.02.10 
(21) Регистрационный номер заявки: 2002120972/03 
(22) Дата подачи заявки: 2002.08.07 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2002.08.07 
(43) Дата публикации заявки: 2004.02.20 
(45) Опубликовано: 2005.02.10 
(56) Аналоги изобретения: RU 2042013 С1, 20.08.1995. SU 279538 A, 07.12.1970. SU 1534144 A1, 07.01.1990. SU 1629416 A1, 23.02.1991. RU 2135696 C1, 27.08.1999. JP 46-27971 B2,13.02.1971. JP 46-17006 B2, 11.05.1971. Рекомендации по проектированию мероприятий для защиты эксплуатируемых зданий и сооружений от влияния горных выработок в основных угольных бассейнах, Ленинград, Стройиздат, 1967, с.34. 
(72) Имя изобретателя: Петрухин В.П. (RU); Шулятьев О.А. (RU); Мозгачева О.А. (RU) 
(73) Имя патентообладателя: Государственное федеральное унитарное предприятие Научно-исследовательский, проектно-изыскательский и конструкторско-технологический институт оснований и подземных сооружений им. Н.М. Герсеванова (ГУП НИИОСП) (RU) 
(98) Адрес для переписки: 109428, Москва, ул. 2-я Институтская, 6, НИИОСП им. Н.М. Герсеванова, О.А. Шулятьеву 

(54) СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ В ЗОНЕ ГОРОДСКОЙ ЗАСТРОЙКИИзобретение относится к строительству и касается возведения заглубленных сооружений. Способ возведения подземных сооружений в зоне городской застройки включает устройство в грунте геотехнического барьера между фундаментом существующего здания и возводимым подземным сооружением с заделкой его на расчетную глубину, возведение стен и днища подземного сооружения. Новым является то, что геотехнический барьер устраивают путем внедрения в грунт ряда вертикальных инъекторов на пути распространения волны изменения напряженно-деформированного состояния грунта и производят закачивание цементного раствора до достижения Кr 0,5, где Кr – коэффициент релаксации, равный отношению конечного давления в грунте после релаксации к максимальному давлению нагнетания раствора, а в процессе возведения стен подземного сооружения ведут контроль напряженно-деформированного состояния грунта, при изменении которого производят дополнительную закачку цементного раствора до восстановления напряженно-деформируемого состояния грунта. Техническим результатом изобретения является предотвращение изменения напряженно-деформированного состояния грунта под фундаментом существующего здания в период возведения рядом с ним подземного сооружения. 1 ил.




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к строительству и касается возведения заглубленных сооружений.
Известны способы защиты зданий и сооружений от влияния подземных горных выработок [1], заключающиеся в том, что на расстоянии от фундамента разрабатывают траншею и заполняют ее податливым материалом, который воспринимает горизонтальные деформации земной поверхности.
Недостаток данного способа заключается в том, что горизонтальные деформации, возникающие при устройстве самой компенсационной траншеи, могут привести к дополнительным осадкам фундаментов.
Известен способ устройства шпунтового ограждения из металлического шпунта [2]. Металлический шпунт имеет длину, равную глубине подземного сооружения.
Недостатком данного способа является то, что он предотвращает миграцию грунта из-под существующего здания в сторону подземной выработки, однако, поскольку шпунт является гибкой конструкций, не препятствует изменению напряженно-деформированного состояния грунта основания.
Известен способ устройства разделительной стенки между фундаментом существующего здания и возводимым путем установки буровых свай с шагом, устройства между ними щели, заполнение их тиксотропным раствором и погружение в щели металлических гофрированных листов, соразмерных щели и соединенных с балкой, установленной на головах свай. Причем щель прорезают на глубину сжимаемого слоя грунта основания возводимого здания [3].
Недостатком данного способа является его трудоемкость, материалоемкость и невозможность обеспечения расчетного напряженно-деформированного состояния грунта в процессе возведения подземного сооружения. 
Наиболее близким к предлагаемому является способ возведения подземных сооружений в зоне городской застройки, включающий устройство в грунте геотехнического барьера в виде разделительного ограждения между фундаментом существующего здания и возводимым подземным сооружением с заделкой его на расчетную глубину, возведение стен и днища подземного сооружения [4]. Устройство в грунте разделительного ограждения осуществляют путем рыхления вокруг возводимого сооружения грунта и задавливания шпунтового ограждения с последующим устройством глинистой завесы из глинистого раствора. После чего приступают к возведению стен подземного сооружения.
Недостатком этого способа является трудоемкость и невозможность предотвращения изменения напряженно-деформированного состояния грунта под фундаментом существующего здания, что может привести к осадке фундамента больше допустимых значений [5].
Техническая задача заключается в предотвращении изменения напряженно-деформированного состояния грунта под фундаментом существующего здания в период возведения рядом с ним подземного сооружения.
Поставленная задача решается таким образом, что в способе возведения подземных сооружений в зоне городской застройки, включающем устройство в грунте геотехнического барьера между фундаментом существующего здания и возводимым подземным сооружением с заделкой его на расчетную глубину, возведение стен и днища подземного сооружения, согласно изобретению геотехнический барьер устраивают путем внедрения в грунт ряда вертикальных инъекторов на пути распространения волны изменения напряженно-деформированного состояния грунта и производят закачивание цементного раствора до достижения Кr 0,5, где Кr – коэффициент релаксации, равный отношению конечного давления в грунте после релаксации к максимальному давлению нагнетания раствора, а в процессе возведения стен подземного сооружения ведут контроль напряженно-деформированного состояния грунта, при изменении которого производят дополнительную закачку цементного раствора до восстановления напряженно-деформируемого состояния грунта.
Предлагаемый способ отличается от известного тем, что геотехнический барьер устраивают путем внедрения в грунт ряда вертикальных инъекторов на пути распространения волны изменения напряженно-деформированного состояния грунта и производят закачивание цементного раствора до достижения коэффициента релаксации больше 0,5, а в процессе возведения стен подземного сооружения ведут контроль напряженно-деформированного состояния грунта, при изменении которого производят дополнительную закачку цементного раствора до его восстановления.
Предлагаемый способ позволяет поддерживать начальное напряженно-деформированное состояние грунта в зоне фундамента существующего здания в процессе возведения подземного сооружения, что дает возможность снизить вертикальные и горизонтальные перемещения фундаментов до предельно допустимых значений [5]. 
Способ поясняется чертежом.
Между основанием фундамента 1 существующего здания и подземным сооружением (котлованом) 2 в грунте на пути распространения волны изменения напряженно-деформированного состояния грунта с шагом устраивают геомеханический барьер в виде ряда вертикальных инъекторов 3. Для этого в грунт внедряют инъектора 3 на глубину, определяемую расчетом, так, чтобы дополнительная осадка здания Sq, вызванная строительством подземного сооружения, не превысила предельных значений дополнительной осадки [Sq].
Sq [Sq]
До начала строительства производится “подготовка” грунта (предварительное напряжение) путем закачивания цементного или песчано-цементного раствора через инъектора 3. Закачивание производится до тех пор, пока коэффициент релаксации Кr не будет больше 0,5. Коэффициент релаксации Кr определяется как отношение конечного давления в грунте (после релаксации) к максимальному давлению (давлению нагнетания раствора).
В процессе возведения подземного сооружения осуществляют контроль и по мере изменения напряженно-деформированного состояния грунта основания производят дополнительную закачку раствора.
Контроль за изменением напряженно-деформированного состояния грунта основания производят с помощью системы датчиков давления, предварительно заложенных в грунт.
Закачивание раствора производят по манжетной технологии методом многоразовой инъекции. В качестве твердеющего раствора может быть использован цементный раствор с добавками и заполнителем. В виде добавок могут применяться бентонит для получения минимального водоотделения и жидкое стекло для повышения пластичности раствора и сокращения сроков схватывания. В качестве заполнителя - песок, зола уноса.
Пример:
На расстоянии 2,5-3,0 м от 8-этажного жилого дома возводят подземный пешеходный переход глубиной заложения 4 м и прокладку коллектора на глубине 9 м.
Ограждение котлована под пешеходный переход выполняют из 2-х рядов трубозавинчивающихся свай диаметром 219? 8 мм, длиной 8 м, с шагом 1 м. Конструкция ограждения шахты коллектора состоит из буросекущихся свай диаметром 750 мм, длиной 15 м, с распорками.
В соответствии с расчетами дополнительная осадка фундамента по оси 1 со стороны подземного пешеходного перехода составляет 2,8 см, по оси 2-2,1 см, при относительной неравномерности осадок 0,0011, что превышает предельно допустимые величины (предельная максимальная осадка - 2,0 см, относительная разность осадок - 0,0007).
Вдоль фундамента здания в грунте на уровне на 1 м ниже подошвы фундамента устанавливают датчики давления с шагом 3 м.
Между фундаментом здания и котлованом устанавливают ряд вертикальных инъекторов с шагом 1 м, через которые нагнетают цементный раствор.
Первоначально раствор закачивают в грунт при давлении 5 кгс/кв. см для создания предварительного напряжения грунта. Закачку производят порциями по 25-50 литров через 30 см по высоте инъектора по манжетной технологии. После каждого цикла закачки по всей высоте инъектора определяют коэффициент релаксации Кr, как отношение конечного давления в грунте, замеряемого с помощью датчиков давления, к максимальному давлению нагнетания раствора. После получения Кr=0,5 считалось, что грунт подготовлен для искусственного изменения напряженно-деформированного состояния грунта. В процессе устройства подземного сооружения при изменении напряженно-деформированного состояния грунта в основании здания, фиксируемого с помощью датчиков давления, производят дополнительное нагнетание цементного раствора небольшими объемами по 25-30 литров через 30 см по высоте инъектора многократно (до 10 раз) в одно и то же место до его восстановления. 
Таким образом создают вертикальный геотехнический барьер на пути распространения волны изменения напряженно-деформированного состояния грунта в процессе выполнения работ по строительству пешеходного перехода и коллектора.
В результате мониторинга было выявлено, что осадка фундаментов по оси 1 не превысила 3 мм, фундаменты по оси 2 вообще не получили дополнительных перемещений. 
Источники информации
1. Рекомендации по проектированию мероприятий для защиты эксплуатируемых зданий и сооружений от влияния горных выработок в основных угольных бассейнах. – Л.: Стройиздат, 1967, с.34.
2. Б.И.Далматов. Механика грунтов, основания и фундаменты. - Л.: Стройиздат.-1988.с.200.
3. Заявка РФ №94007986, кл.Е 0 20 5/3, БИ №34, 10.12.95.
4. Патент РФ №2042013, кл. E 02 D 29/045, БИ №23, 20.08.95 /прототип/. 
5. Рекомендации по обследованию и мониторингу технического состояния эксплуатируемых зданий, расположенных вблизи нового строительства или реконструкции / Правительство Москвы, Москомархитектура, -1998.



ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ возведения подземных сооружений в зоне городской застройки, включающий устройство в грунте геотехнического барьера между фундаментом существующего здания и возводимым подземным сооружением с заделкой его на расчетную глубину, возведение стен и днища подземного сооружения, отличающийся тем, что геотехнический барьер устраивают путем внедрения в грунт ряда вертикальных инъекторов на пути распространения волны изменения напряженно-деформированного состояния грунта и производят закачивание цементного раствора до достижения Кr 0,5, где Кr – коэффициент релаксации, равный отношению конечного давления в грунте после релаксации к максимальному давлению нагнетания раствора, а в процессе возведения стен подземного сооружения ведут контроль напряженно-деформированного состояния грунта, при изменении которого производят дополнительную закачку цементного раствора до восстановления напряженно-деформируемого состояния грунта.



РИСУНКИ