СПОСОБ АДАПТАЦИИ ПЛИТНОГО ФУНДАМЕНТА К ИЗМЕНЕНИЮ ХАРАКТЕРИСТИК ГРУНТОВОГО ОСНОВАНИЯ

СПОСОБ АДАПТАЦИИ ПЛИТНОГО ФУНДАМЕНТА К ИЗМЕНЕНИЮ ХАРАКТЕРИСТИК ГРУНТОВОГО ОСНОВАНИЯ


RU (11) 2184812 (13) C2

(51) 7 E02D27/28, E02D27/26 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 16.04.2008 - действует 

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

(21) Заявка: 2000115426/03 
(22) Дата подачи заявки: 2000.06.14 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2000.06.14 
(45) Опубликовано: 2002.07.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: БАЙКОВ В.Н., СИГАЛОВ Э.Е. Железобетонные конструкции: Общий курс: Учебник для вузов, 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1991, с. 366-369. RU 2016965 С1, 30.07.1994. DE 2545572 В2, 22.01.1981. WO 89/04402 А, 18.05.1989. 
(71) Заявитель(и): Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет 
(72) Автор(ы): Сбоев В.М.; Лубягин А.В.; Федоров В.К. 
(73) Патентообладатель(и): Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет; Сбоев Вениамин Михайлович; Лубягин Александр Васильевич; Федоров Валерий Константинович 
Адрес для переписки: 630008, г.Новосибирск, ул. Ленинградская, 113, НГАСУ, отдел ПЛР, проректору по научной работе НГАСУ, А.В.Федорову 

(54) СПОСОБ АДАПТАЦИИ ПЛИТНОГО ФУНДАМЕНТА К ИЗМЕНЕНИЮ ХАРАКТЕРИСТИК ГРУНТОВОГО ОСНОВАНИЯ 

Изобретение относится к строительству, в частности к строительству и эксплуатации сооружений на плитном фундаменте на неравномерно сжимаемом основании. Новым является то, что в теле плиты изготавливают адаптационные технологические и измерительные каналы, устанавливают первичные измерительные преобразователи, контролируют физико-механические характеристики грунта, подают системой инъектирования в зоны с пониженной плотностью основания закрепляющие и уплотняющие растворы, осуществляют повторное уплотнение до достижения значения модуля общей деформации, на 10% превышающего значение модуля общей деформации в основании торца здания, противоположного крену, образовавшемуся в процессе его возведения с получением после выполненной коррекции основания стабилизированных осадок здания. Технический результат изобретения состоит в обеспечении равномерности осадок по всей площади фундамента в период строительства и при его эксплуатации путем адаптации плитного фундамента к изменению характеристик грунтового основания. 4 з.п. ф-лы., 7 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к строительству, в частности к строительству и эксплуатации сооружений на плитном фундаменте на неравномерно сжимаемом основании.

Известен способ строительства на неравномерно сжимаемом основании на плитном фундаменте, включающий подготовку котлована, установку арматуры и бетонирование плиты фундамента (Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции: Общий курс: Учебник для вузов. 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1991. С. 366-369).

Недостатком указанного способа является трудность обеспечения равномерности осадок по всей площади фундамента в период строительства и при его эксплуатации из-за отсутствия доступа к основанию.

По результатам поиска информации не выявлен наиболее близкий аналог, соответствующий родовому понятию заявляемого изобретения.

Технической задачей, решаемой изобретением, является обеспечение равномерности осадок по всей площади фундамента в период строительства и при его эксплуатации путем адаптации плитного фундамента к изменению характеристик грунтового основания.

Техническая задача решается следующим образом. В способе адаптации плитного фундамента к изменению характеристик грунтового основания, характеризующегося тем, что в теле плиты изготавливают адаптационные технологические и измерительные каналы, через последние в скважинах, выполненных в основании, устанавливают первичные измерительные преобразователи, контролируют физико-механические характеристики грунта, подают системой инъектирования через адаптационные технологические каналы в зоны с пониженной плотностью основания закрепляющие и уплотняющие растворы, осуществляют повторное уплотнение до достижения значения модуля общей деформации, на 10% превышающего значение модуля общей деформации в основании торца здания, противоположного крену, образовавшемуся в процессе его возведения с получением после выполненной коррекции основания стабилизированных осадок здания.

Для обеспечения возможности многоразового использования адаптационные технологические каналы выполняют в виде усеченного конуса, контактирующего с основанием большим диаметром.

Для обеспечения необходимой прочности плитного фундамента при изготовлении адаптационных технологических каналов в установленной арматуре плитного фундамента закрепляют арматурные кольца различных диаметров.

Для изготовления адаптационных технологических каналов к установленной арматуре плитного фундамента прикрепляют усеченный конус из пенопласта, пенобетона или пористого бетона.

Для изготовления адаптационных технологических каналов к установленной арматуре плитного фундамента прикрепляют полый усеченный конус из металла или пластмассы, а для предохранения от попадания в них бетона при бетонировании адаптационные технологические каналы закрывают.

Возможность контроля первичными измерительными преобразователями, установленными в скважинах, пробуренных или продавленных в основании, через измерительные каналы, изготовленные в теле плиты фундамента, физико-механических характеристик грунта позволяет изменять их и управлять процессами осадки фундамента инъектированием уплотняющих и закрепляющих растворов через адаптационные технологические каналы в плите фундамента и инъекционные скважины. Наличие указанных каналов позволяет по результатам контроля физико-механических характеристик грунта управлять осадками фундамента с целью их уменьшения и обеспечения их равномерного распределения по всей площади фундамента как в процессе строительства, так и в процессе эксплуатации зданий и сооружений.

Для контроля изменения характеристик грунтового основания в процессе строительства и в процессе эксплуатации достаточно измерять следующие характеристики: угол внутреннего трения , сцепление С, модуль общей деформации Е, плотность грунта . Измерение производят известными первичными измерительными преобразователями (см. например, Ляховский Ф.М., Хмелевской В.К., Ященко З. Г. Инженерная геофизика. М.: Недра, 1989, С. 124-126; Трофименков Ю. Г. , Воробков Л.Н. Полевые методы исследования строительных свойств грунтов. М.: Стройиздат, 1981, С. 152-159, 185-191 ).

На фиг.1 показан в разрезе котлован, плитный фундамент с адаптационными технологическими и измерительными каналами, инъекционные и измерительные скважины; на фиг. 2 - схема расположения адаптационных технологических и измерительных каналов в плитном фундаменте; на фиг.3 - фрагмент установленной арматуры плитного фундамента с арматурными кольцами различного диаметра; на фиг.4 - сечение усеченного конуса из пенопласта, пенобетона или пористого бетона; на фиг. 5 - сечение цилиндрического стержня из пенопласта, пенобетона или пористого бетона; на фиг.6 - сечение полого усеченного конуса из металла или пластмассы; на фиг.7 - сечение полого цилиндрического стержня из металла или пластмассы.

Способ осуществляют следующим образом. После подготовки котлована 1 при бетонировании плитного фундамента 2 устанавливают арматуру - армирующий каркас и сетки 3, прикрепляют к ним арматурные кольца разного диаметра 4, устанавливают усеченный конус 5 из пенопласта, пенобетона или пористого бетона или полый усеченный конус 6 из металла, например металлической жести, или пластмассы и цилиндрические стержни 7 из пенопласта, пенобетона или пористого бетона, или полые цилиндрические стержни 8 из металла, например, металлической жести, или пластмассы для изготовления адаптационных технологических и измерительных каналов. Пробуривают или продавливают инъекционные 9 и измерительные 10 скважины. Через измерительные каналы 11 в измерительных скважинах устанавливают первичные измерительные преобразователи и соединяют их с системой измерения и контроля характеристик грунтового основания 12. По результатам измерения угла внутреннего трения , сцепления С, модуля общей деформации Е, плотности грунта контролируют и оценивают состояние грунтового основания и подают системой инъектирования 14 через адаптационные технологические каналы 13 и инъекционные скважины 9 в зоны с пониженной плотностью основания закрепляющий и уплотняющий раствор 15, осуществляют повторное уплотнение до достижения значения модуля общей деформации, на 10% превышающего значение модуля общей деформации в основании торца здания, противоположного крену, образовавшемуся в процессе его возведения с получением после выполненной коррекции основания стабилизированных осадок здания. При использовании для изготовления адаптационных технологических каналов усеченных конусов из металла или пластмассы их закрывают при бетонировании от попадания в них бетона.

Пример 1 реализации способа. В основании пятиэтажного здания залегала двадцатипятиметровая толща насыпных грунтов, подстилаемых пластичной супесью. Насыпной грунт был представлен супесью с включением строительного мусора, металла, шлаков; содержание органики не превышало 5%. Средний модуль общей деформации Е составлял 7 МПа и изменялся от 2,5 до 15 МПа случайным образом. Был применен плитный фундамент с адаптацией его к неравномерным деформациям с использованием предлагаемого способа. Для этой цели при устройстве арматурного каркаса 3 плиты 2 к нему крепились конические 5 для адаптационных технологических каналов и цилиндрические 7 для измерительных каналов элементы из пенопласта. Элементы в виде усеченного конуса крепились к арматурной сетке с шагом 3х3 м, а цилиндрические элементы - в центре образовавшихся квадратов. После бетонирования плиты фундамента элементы из пенопласта были разрушены, а через образовавшиеся цилиндрические измерительные каналы были устроены измерительные скважины 10 для измерения плотности и модуля общей деформации (при необходимости возможно измерение угла внутреннего трения и сцепления). На плите также были установлены геодезические марки для наблюдения за ее деформациями. После установки первичных измерительных преобразователей и первого измерения характеристик грунтового основания через адаптационные технологические каналы на глубину зоны активного уплотнения от нагрузки и плиты системой инъектирования 14 подавался уплотняющий и закрепляющий раствор только в зоны с пониженной плотностью основания.

В процессе возведения второго и третьего этажей наметился крен в сторону правого торца здания. Через систему адаптационных технологических каналов в этом торце в основание подавался уплотняющий и закрепляющий раствор в инъекционные скважины 9. Новые инъекционные скважины выполнялись через адаптационные технологические каналы под углом по отношению к скважинам, через которые проводилось уплотнение на первом этапе так, чтобы они не попали в ядро уплотняющего раствора, введенного в основание ранее. Уплотнение выполнялось до достижения значения модуля общей деформации, на 10% превышающего значение модуля общей деформации в основании левого торца здания, при этом после интервала стабилизации контролировались прочностные характеристики грунта и его плотность. В случае недостаточной прочности основания процесс инъектирования уплотняющего и закрепляющего раствора целесообразно повторить. После выполненной коррекции основания осадки здания были практически равномерны и стабилизировались к окончанию отделочных работ и сдаче объекта.

Пример 2 реализации способа. Грунтовые условия: в пределах активной зоны вскрыты лессовые супеси и суглинки, обладающие просадочными свойствами. В нижней части разреза с глубины 16,1-17,2 м залегают пески пылеватые. Грунтовые воды до глубины 22,0 м не встречены. Нижняя граница просадочной толщи проходит на глубине 7,6-8,3 м. Тип грунтовых условий по просадочности I (по скв. 1) и II (по скв. 3 и 5).

Перед устройством фундаментов верхняя часть разреза была уплотнена тяжелыми трамбовками для создания противофильтрационного экрана и улучшения свойств грунта.

Конструктивные особенности здания: жилой кирпичный девятиэтажный дом П-образной формы в плане, состоящий из четырех секций по три подъезда и разделенных деформационными швами. Две секции построены ранее и заселены более 10 лет. Затем были пристроены новые две секции по три подъезда. В средней секции были заселены квартиры первого подъезда, а в двух других подъездах заканчивались отделочные работы по проектам квартиросъемщиков.

В результате сильных дождей и засорения сливных колодцев произошло подтопление плитного фундамента. В угловой части средней секции резко увеличились осадки и просадки. Деформационный шов на высоте кровли разошелся на 30 см. В угловой части дома, на всех этажах и в подвале появились трещины. Дом был признан аварийным, прекратились отделочные работы и поставлен вопрос о выселении жильцов из первого подъезда.

Для устранения аварийной ситуации был использован предлагаемый способ. В плите фундамента толщиной до 80 см в условиях подвала было пробурено и выдолблено 20 адаптационных технологических каналов. Через эти каналы были замерены параметры грунтового основания и проведен первый этап уплотнения песчано-цементным раствором. После двухнедельной паузы замерены параметры грунтов и выполнено вторичное уплотнение основания до достижения значения модуля общей деформации, на 10% превышающего значение модуля общей деформации в основании противоположного торца средней секции. Зазор в деформационном шве стал медленно уменьшаться, осадки в угловой части секции существенно уменьшились, а потом прекратились. Вторичное уплотнение основания проводилось в течение года тремя этапами с паузами в три месяца для обеспечения плавного адаптационного процесса. После проведения указанных мероприятий зазор в деформационном шве уменьшился на 25 см. В течение последующих трех лет равномерная осадка дома составила 3 см, а потом прекратилась, крен незначителен и стабилизирован. Дом полностью заселен и эксплуатируется восемь лет после мероприятий, связанных с адаптацией плитного фундамента к неравномерному изменению характеристик грунтового основания.

Таким образом, предлагаемым способом обеспечивается равномерность осадок по всей площади фундамента путем адаптации плитного фундамента к изменению характеристик грунтового основания инъектированием уплотняющих и закрепляющих растворов как в период строительства, так и в период эксплуатации. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Способ адаптации плитного фундамента к изменению характеристик грунтового основания, характеризующийся тем, что в теле плиты изготавливают адаптационные технологические и измерительные каналы, через последние в скважинах, выполненных в основании, устанавливают первичные измерительные преобразователи, контролируют физико-механические характеристики грунта, подают системой инъектирования через адаптационные технологические каналы в скважины с пониженной плотностью основания закрепляющие и уплотняющие растворы, осуществляют повторное уплотнение до достижения значения модуля общей деформации, на 10% превышающего значение модуля общей деформации в основании торца здания, противоположного крену, образовавшемуся в процессе его возведения с получением после выполненной коррекции основания стабилизированных осадок здания.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что адаптационный технологический канал выполняют в виде усеченного конуса, контактирующего с основанием большим диаметром.

3. Способ по любому из пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в установленной арматуре плитного фундамента закрепляют арматурные кольца различных диаметров.

4. Способ по любому из пп. 1 и 2 отличающийся тем, что к установленной арматуре плитного фундамента прикрепляют усеченный конус из пенопласта, пенобетона или пористого бетона.

5. Способ по любому из пп. 1 и 2, отличающийся тем, что к установленной арматуре плитного фундамента прикрепляют полый усеченный конус из металла или пластмассы, а при бетонировании закрывают адаптационные технологические каналы.