способ устройства грунтового основания

Формула изобретения

Способ устройства грунтового основания преимущественно на слабых грунтах, включающий отсыпку поверхностного слоя местным грунтом отдельными участками с промежутками между ними из минерального грунта с втапливанием последнего в слабый грунт, заполнение промежутков до уровня поверхностного слоя с последующим уплотнением поверхностного слоя, отличающийся тем, что перед отсыпкой поверхностного слоя по поверхности слоя слабого грунта укладывают гибкие элементы с направляющими на концах, а после втапливания минерального грунта измеряют длину концов гибких элементов над поверхностью втопленного грунта, по которой судят о размерах зоны втапливания.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при устройстве оснований и фундаментов преимущественно на слабых грунтах и при уплотнении забоя буронабивных свай путем втапливания (втрамбовывания) крупнообломочного материала или жесткой бетонной смеси.

Известен способ устройства буронабивных свай, включающий образование выемки (скважины) в грунте, закрепление ее стенок крепью (обсадной трубой), отсыпку на дно (забой скважины) крупнообломочного материала (глыб крупного щебня) или жесткой бетонной смеси, втапливание (втрамбовывание) крупнообломочного материала в грунт и устройство фундамента (ствола сваи) [1].

Недостаток способа состоит в неопределенности формы образующегося тела втрамбованной зоны и невозможности контроля ее размеров.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому решению является способ возведения грунтового основания по авт. св. N 729305, согласно которому в массиве насыпи производится отсыпка отдельных участков из минерального крупнообломочного грунта с последующим втапливанием его в слабый грунт, заполнение отдельных участков до уровня поверхности насыпы, уплотнение насыпи и устройство фундамента [2]. Описанный способ принят нами за прототип.

Недостаток прототипа состоит в неопределенности формы образующегося тела из втопленного грунта, невозможности контроля его размеров, а также в недостаточной глубине проникновения втопленного грунта в слабый грунт.

Задачей изобретения является обеспечение условий образования тела из втопленного грунта более определенной геометрической формы, возможности контроля размеров тела из втопленного грунта, увеличение глубины проникновения втопленного грунта в слабый грунт и, как следствие, повышение несущей способности уплотненного основания, что обусловлено увеличением несущей способности слабых грунтов с глубиной, а также концентрацией энергии удара при втапливании преимущественно в вертикальном направлении.

Для достижения задачи в способе устройства грунтового основания, включающем отсыпку поверхностного слоя местным грунтом отдельными участками с промежутками между ними из минерального грунта с втапливанием последнего в слабый грунт, заполнение промежутков до уровня поверхностного слоя и последующее уплотнение поверхностного слоя, согласно изобретению перед отсыпкой поверхностного слоя на поверхности слоя слабого грунта укладывают гибкие элементы с направляющими на концах, а после втапливания минерального грунта измеряют длину концов гибких элементов над поверхностью втопленного грунта, по которой судят о размерах зоны втапливания.

Назначение гибких элементов состоит в том, чтобы оказывать сдерживающее влияние на массив втапливаемого грунта, препятствуя его хаотичному распространению в стороны.

В качестве гибких элементов можно использовать стальные стержни с накладкой из железного листа, сплошной лист из железа либо другой гибкий достаточно прочный и малорастяжимый материал, например мембрану из армированного синтетического материала.

Направляющие на концах гибких элементов обеспечивают поступательное перемещение гибких элементов при втапливании грунта, предотвращая их изгиб и попадание концов в зону втапливания.

Таким образом, первоначальная длина гибких элементов должна приниматься с учетом ожидаемой глубины и ширины уплотненной зоны, а также длины концевых участков элементов, подлежащих измерению после осуществления втапливания в слабый грунт минерального грунта. Расстояние между гибкими элементами устанавливают по результатам пробных испытаний в зависимости от размера преобладающей фракции в составе минерального грунта.

При анализе уровня техники не выявлен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявляемого решения, т.е. оно отвечает требованию новизны.

Не выявлены также признаки, являющиеся отличительными в заявляемом решении, т.е. оно отвечает требованию изобретательского уровня.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображено основание после отсыпки поверхностного слоя с промежутками из минерального грунта; на фиг. 2 - основание при осуществлении втапливания минерального грунта; на фиг. 3 - результаты измерений размеров уплотненной зоны без применения гибких элементов; на фиг. 4 - то же, с применением гибких элементов.

Способ устройства грунтового основания реализуется следующим образом.

В соответствии с "Рекомендациями по устройству земляных сооружений и обратных засыпок методом создания метаструктурных массивов (Уральский промстройниипроект, Свердловск, 1980, с. 25) на поверхности слабого грунта 1 (фиг. 1) осуществляют отсыпку из местного грунта 2 высотой 1,6 м в виде полос с промежутками 3, заполненными минеральным крупнообломочным грунтом 4 - глыбовым и щебеночным материалом с размером фракций от 10 до 150 мм. Расстояние между осями промежутков 3 равно 3 м, ширина промежутков 3 не менее 5 м. Предварительно по поверхности слоя слабого грунта 1 по краям промежутков 3 монтируют гибкие элементы 5 (стальные арматурные стержни диаметром 10 мм с шагом 100 мм) с направляющими 6 на концах, закрепленными на боковой поверхности ограждающих элементов - брусьев 7. Соответственно ожидаемой глубине зоны втапливания 1,5 м, ширине 1,2 м и длине направляющих 6, равной 0,5 м, длина стержней принята равной 5,0 м. По верху гибких элементов 5 укладывают лист 8 из железа толщиной 2 мм по всей ширине промежутков 3. Далее с помощью трамбовки 9 (фиг. 2) производят втапливание крупнообломочного материала 4 в слой слабого грунта 1 в виде полос шириной 1,2 м, равной диаметру трамбовки 9. При этом по мере втапливания происходит смещение вниз листа 8 и соответственно ему перемещение гибких элементов 5. Последние, обладая изгибной жесткостью, препятствуют хаотичному распределению втапливаемого минерального грунта 4 в стороны.

После окончания втапливания минерального грунта 4 производят измерение длины свободных концов гибких элементов 5, выступающих над поверхностью трамбования.

Объем зоны втапливаемого материала 4 вычисляют по фактической длине гибких элементов 5 ниже поверхности втапливания, задавшись на основании пробных измерений формой уплотненной зоны (например, в виде усеченного эллипса).

Заключительной операцией является досыпка отдельных участков 3 местным грунтом до уровня поверхности насыпи 2, уплотнение насыпи 2, промежутков 3 и устройство фундамента (на чертеже не показан).

Об эффективности применения гибких элементов 5 как средства, препятствующего хаотичному распространению втапливаемого материала 5 в слабом грунте 1, свидетельствуют показанные на фиг. 3 и 4 размеры зоны уплотнения без применения (фиг. 3) и с применением (фиг. 4) гибких элементов 5 в основании буронабивной сваи 10 диаметром 800 мм. Сравнение внешних контуров зоны уплотнения свидетельствует о том, что при наличии гибких элементов 5 зона имеет более правильные геометрические очертания и более глубокое простирание, причем положение гибких элементов 5 в целом соответствует границам проникновения минерального грунта 4 в слабый грунт 1.

Установлено, что различие между положением гибких элементов 5 и границей зоны втапливания 4 уменьшается с уменьшением шага между гибкими элементами 5.

Применение предлагаемого способа способствует более глубокому проникновению зоны втапливания в массив слабого грунта 1, образованию более правильной геометрической формы зоны втапливания (как показали измерения, близкий к форме усеченного эллипса), что предопределяет более высокую несущую способность уплотненного основания и возможность более правильного определения несущей способности основания путем применения адекватных теоретических схем.

Дополнительным резервом увеличения несущей способности уплотненного основания является армирование уплотненной зоны гибкими элементами.