способ усиления фундамента реконструируемых зданий и устройство для его реализации

Формула изобретения

1. Способ усиления фундамента реконструируемых зданий, включающий отрывку шурфов, из которых осуществляют подведение под подошву фундамента полых элементов усиления на всю длину подошвы фундамента и закачку твердеющего материала в полость элементов усиления и в окружающий их грунт, отличающийся тем, что шурфы отрывают Г-образной формы на противоположных углах периметра фундамента, причем при подведении под подошву фундамента полых элементов усиления стабилизируют направление их движения, а вокруг полых элементов усиления осуществляют регулируемый сезонный обогрев грунта.

2. Устройство для усиления фундамента реконструируемых зданий, содержащее задавливающее устройство, полые элементы усиления, инъектор, отличающееся тем, что на выполненных в виде конуса концах полых элементов усиления установлены ортогонально расположенные стабилизаторы направления, инъектор размещен на конусе соосно с элементом усиления и соединен со звеном трубы для закачки твердеющего материала, а на внутренней поверхности элементов усиления установлены каналы, в которых закреплена система нагревательного кабеля, соединенная с электросетью и автоматическим терморегулятором.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при реставрации памятников архитектуры, возведенных на грунтах, склонных к морозному пучению, и для исключения деформаций зданий памятников с деревянным свайным фундаментом, частично или полностью сгнившим.

Известен способ усиления фундамента реконструируемых зданий и устройство для его реализации, в котором усиление фундамента осуществляется способом, включающим разработку траншеи с внешней стороны фундамента, создание горизонтальных выработок под фундаментом методом продавливания полого элемента с одновременным удалением грунта из полости, закладку в полость элемента арматуры и закачку раствора через патрубок в заглушке в полость полых элементов и через отверстия для заполнения пустот вокруг элемента. При этом используется задавливающее устройство, содержащее упорную стенку (см. SU 353000 A, Е 02 D 27/48, 02.11.1972).

Недостатками данного технического решения являются:

- необходимость отрывки траншеи ниже подошвы фундамента по всему внешнему периметру здания;

- трудоемкость работ, связанных с удалением грунта из полых элементов;

- разгрузка фундамента в период его усиления;

- нагнетание раствора через отверстия в элементах не обеспечивает надежное закрепление грунта;

- невозможность исключения процесса морозного пучения грунтов основания.

Известно также принятое за прототип техническое решение, в котором усиление фундамента осуществляется способом, включающим отрывку шурфов, из которых осуществляют подведение под подошву фундамента полых элементов усиления на всю длину подошвы фундамента и закачку твердеющего материала в полость элементов усиления и в окружающий их грунт. При этом используется устройство для усиления фундамента реконструируемых зданий, содержащее задавливающее устройство, полые элементы усиления, инъектор (см. RU 2164982 C1, Е 02 D 27/08, 10.04.2001).

Однако и это техническое решение имеет ряд недостатков:

- невозможность размещения элементов усиления в заданном положении из-за возможного отклонения этих элементов в сторону от намеченной траектории при задавливании. Отсутствие элемента стабилизации направления движения не позволяет обеспечить размещение элементов усиления точно в запроектированном месте;

- значительный объем и стоимость работ, связанный с подведением большого количества элементов усиления по всей площади подошвы фундамента;

- малая зона укрепления грунтов под подошвой фундамента;

- невозможность исключения деформаций зданий памятников с деревянным свайным фундаментом, частично или полностью сгнившим;

- не устраняет процесса морозного пучения.

Техническим результатом настоящего изобретения является повышение эффективности выполнения работ, снижение затрат на их осуществление и устранение процесса морозного пучения грунтов.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в способе усиления фундамента реконструируемых зданий, включающем отрывку шурфов, из которых осуществляют подведение под подошву фундамента полых элементов усиления на всю длину подошвы фундамента и закачку твердеющего материала, например, цементно-бентонитового раствора в окружающий грунт, шурфы отрывают Г-образной формы на противоположных углах периметра фундамента, причем при подведении под подошву фундамента полых элементов усиления стабилизируют направление их движения, а вокруг полых элементов осуществляют регулируемый сезонный обогрев грунта, после чего полые элементы усиления заполняют твердеющим материалом.

В используемом при осуществлении способа устройстве для усиления фундамента реконструируемых зданий, содержащем задавливающее устройство, полые элементы усиления (трубы), инъектор, на выполненных в виде конуса концах полых элементов усиления установлены ортогонально расположенные стабилизаторы направления, инъектор размещен на конусе соосно с элементом усиления и соединен с звеном трубы для закачки твердеющего материала, а на внутренней поверхности элементов усиления установлены каналы, в которых закреплена система нагревательного кабеля, соединенная с электросетью и автоматическим терморегулятором.

При исследовании технического уровня предлагаемого изобретения не было обнаружено технического решения, обладающего признаками предлагаемого способа и устройства для его реализации, на основании чего можно считать, что предлагаемое решение соответствует критерию "технический уровень".

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен вид сверху фундамента здания с шурфами; на фиг.2 - поперечный разрез фундамента с размещенным под его подошвой устройством для усиления фундамента; на фиг. 3 - система обогрева грунтов основания; на фиг.4 - общий вид устройства для усиления фундамента.

Способ усиления фундамента реконструируемых зданий осуществляют следующим образом. В противоположных углах фундамента 1 с внешней стороны отрывают шурфы 2 Г-образной формы, вскрывающие обе грани фундамента 1, в которых устанавливают упорные конструкции 3 и домкраты 4 для поочередного задавливания в двух направлениях и подведения под подошву фундамента 1 полых элементов усиления 5 (труб) на всю длину подошвы фундамента 1. Элементы усиления 5 (трубы) задавливают заходками по 0,5 м, после задавливания очередной заходки через инъектор 6 и звено 7 под давлением 0,3 МПа производят закачку твердеющего материала, например, цементно-бентонитового раствора, в окружающий грунт до “отказа” в поглощении, причем подведение под подошву фундамента 1 полых элементов усиления 5 осуществляют, стабилизируя направление их движения с помощью стабилизаторов направления 8, обеспечивая заданное направление движения. После очередного задавливания производят наращивание элементов усиления 5 и звеньев труб 7. В процессе задавливания элементов усиления происходит радиальное уплотнение грунтов основания, предварительно уплотненных инъецированными растворами. В результате этих работ под подошвой фундамента образуется уплотненный грунтовый массив, а имеющиеся пустоты-полости заполняются цементно-бентонитовым раствором. Вокруг полых элементов усиления 5 осуществляют регулируемый сезонный обогрев грунта для ликвидации деформаций грунта, вызванных проявлением сил морозного пучения. После подведения полых элементов усиления 5 на всю длину подошвы фундамента 1 полые элементы усиления 5 заполняют твердеющим материалом, например, бетонным раствором.

Устройство для реализации способа усиления фундамента 1 реконструируемых зданий содержит установленное в шурфах 2 задавливающее устройство, состоящее из упорных конструкций 3 и домкратов 4, полые элементы усиления 5 (трубы). На выполненных в виде конуса концах полых элементов усиления 5 соосно размещен инъектор 6, соединенный с звеном труб 7, и установлены ортогонально расположенные стабилизаторы направления 8, а на внутренней поверхности элементов усиления 5 (труб) в каналах 9 для проводки закреплена система нагревательного кабеля 10 от бытовой электросети 11, соединенная с автоматическим терморегулятором 12, размещенным в реконструируемом здании.

Работа устройства при реализации способа осуществляется следующим образом. С помощью упорных конструкций 3 и домкратов 4 производят за-давливание элементов усиления 5 (труб) заходками по 0,5 м. После задавливания очередной заходки через звено трубы 7 и инъектор 6 под давлением 0,3 МПа производят закачку твердеющего материала, например, цементно-бентонитового раствора в окружающий грунт до “отказа” в поглощении. Благодаря наличию на конусном конце элементов усиления 5 ортогонально расположенных стабилизаторов направления 8 обеспечивается заданное направление движения устройства. После очередного задавливания производят наращивание элементов усиления 5 и звеньев труб 7. На внутренней поверхности элементов усиления 5 (труб) в каналах 9 для проводки закреплена система нагревательного кабеля 10 от бытовой электросети 11, соединенная с автоматическим терморегулятором 12, размещенным в реконструируемом здании, позволяющим поддерживать заданную температуру в зимний период времени. После подведения полых элементов усиления 5 на всю длину подошвы фундамента 1 полые элементы усиления 5 заполняют твердеющим материалом, например, бетонным раствором. Регулируемый сезонный нагрев грунта позволяет ликвидировать деформации грунта, вызванные проявлением сил морозного пучения.

Пример выполнения предлагаемого способа

В качестве примера выполнения способа усиления фундамента реконструируемых зданий рассмотрен способ реконструкции Успенского собора в г. Дмитрове. В стенах памятника наблюдаются трещины с раскрытием от волосных до 2-3 см. Имеются горизонтальные трещины в подклети. Плохое состояние несущих конструкций и деревянного свайного фундамента исключает возможность использования обычных способов усиления фундамента. С целью увеличения надежности защиты несущих конструкций и грунтов основания от воздействия неравномерных осадок при гниении деревянных свай фундамента и проявления сил морозного пучения было решено в противоположных углах свайного фундамента 1 с внешней стороны отрыть шурфы 2 Г-образной формы, вскрывающие обе грани фундамента 1, в которых установить упорные конструкции 3 и домкраты 4 для поочередного задавливания в двух направлениях и подведения под подошву фундамента 1 полых элементов усиления 5 (труб) диаметром 426 мм на всю длину подошвы фундамента. 1. Элементы усиления 5 (трубы) задавливать заходками по 0,5 м, после задавливания очередной заходки через звено трубы 7 и затем инъектор 6 диаметром 38 мм и длиной 1,0 м под давлением 0,3 МПа производить закачку цементно-бентонитового раствора в окружающий их грунт до “отказа” в поглощении, причем подведение под подошву фундамента 1 полых элементов 5 осуществлять, стабилизируя направление их движения с помощью стабилизаторов направления 8, установленных на конусном конце труб 5, обеспечивая заданное направление движения. После очередного задавливания производят наращивание элементов усиления 5 и звеньев труб 7. Соединение отдельных элементов производят, например, с помощью сварки. В процессе задавливания элементов усиления происходит радиальное уплотнение грунтов основания, предварительно уплотненных инъецированными растворами.

В результате этих работ под подошвой фундамента образуется уплотненный грунтовый массив, а имеющиеся пустоты-полости заполняются цементно-бентонитовым раствором. При проведении работ в зимнее время вокруг полых элементов усиления 5 осуществляют регулируемый обогрев грунта для ликвидации деформаций грунта, вызванных проявлением сил морозного пучения. Нагрев осуществляют за счет того, что на внутренней поверхности элементов усиления 5 (труб) в каналах 9 для проводки закреплена система нагревательного кабеля 10 от бытовой электросети 11, соединенная с автоматическим терморегулятором 12 (ДТР-3102), размещенным в реконструируемом здании и позволяющим поддерживать заданную температуру. После подведения полых элементов усиления 5 на всю длину подошвы фундамента 1 полые элементы усиления 5 заполняют твердеющим материалом, например, бетонным раствором.

Таким образом, может быть осуществлена надежная защита несущих конструкций памятника архитектуры и грунтов основания от воздействия неравномерных осадок при гниении деревянных свай и проявления сил морозного пучения.

Предлагаемое изобретение позволяет повысить эффективность выполнения работ, снизить затраты на их осуществление и устранить процесс морозного пучения грунтов.