способ возведения столбчатого фундамента мелкого заложения с камуфлетным уширением

Формула изобретения

1. Способ возведения столбчатого фундамента мелкого заложения с камуфлетным уширением, включающий создание скважины путем выемки грунта, введение в полость скважины предварительной порции твердеющего впоследствии материала, включающей расчетную часть, образование на конце полости уширения путем размещения в нижней части скважины заряда взрывчатого вещества и последующего его взрыва, обрушение в уширение после взрыва расчетной части предварительной порции твердеющего впоследствии материала, введение в скважину добавочной порции твердеющего бетона, отличающийся тем, что предварительную порцию твердеющего впоследствии материала вводят на высоту не более 4/5 длины скважины с последующим заполнением расчетной частью указанной порции, образовавшейся после взрыва уширения, а перед взрывом заряда производят его предварительное закрепление, причем в качестве предварительной порции твердеющего впоследствии материала используют литой бетон.

2. Способ возведения столбчатого фундамента по п.1, отличающийся тем, что перед введением в скважину предварительной порции литого бетона осуществляют армирование фундамента.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при устройстве фундаментов мелкого заложения, предназначенных для установки на них зданий и сооружений.

Известен способ возведения фундамента, включающий образование скважины путем вытрамбовывания, образование на ее конце уширения с его заполнением путем втрамбовывания жесткого материала, заполнение скважины затвердеваемым материалом (СССР, а.с. 1735494, МКИ: Е 02 D 27/32, 27/28, публ. 23.05.1992, бюл. №19).

Причиной, препятствующей получению требуемого технического результата, является сложность осуществления способа из-за необходимости введения опорного блока, а также втрамбовывания материала в уширение, что увеличивает время возведения фундамента.

Известен способ возведения столбчатого фундамента мелкого заложения, включающий образование скважины-котлована путем вытрамбовки грунта, создание на ее конце уширения, заполнение уширения бетоном, заполнение скважины добавочной порцией в виде схватываемого бетона (СССР, а.с. 844692, МКИ: Е 02 D 27/01, публ. 07.07.1981 г.).

Причиной, препятствующей получению требуемого технического результата, является сложность и длительность осуществления указанного способа, обусловленных созданием и заполнением уширения путем втрамбовывания жесткого бетона, а также недостаточная надежность из-за наличия границы между жестким бетоном уширения и схватываемым бетоном скважины, что может привести к утапливанию последнего в уширение. Кроме того, в указанном способе не предусматривается армирование скважины.

Известен способ возведения столбчатого фундамента, включающий образование скважины путем выемки грунта, создание на конце ее уширения, бетонирование уширения, введение в скважину добавочной порции бетона, армирование скважины (СССР, а.с. 1021713, МКИ: Е 02 D 5/34, 5/58, публ. 07.06.1983, бюл. №21).

Причиной, препятствующей получению требуемого технического результата, является сложность и длительность возведения фундамента из-за необходимости введения в ствол скважины дополнительной конструкции, а также пониженная несущая способность, обусловленная наличием осевой полости в бетонируемой скважине и отсутствием местного уплотнения в области уширения. Кроме того, возведение указанным способом железобетонной конструкции предполагает использование его для фундаментов, работающих на изгиб и, следовательно, на растяжение, вследствие чего он может быть использован для возведения фундаментов глубиной не менее 5 м, а потому не может применяться в фундаментах мелкого заложения.

Наиболее близким по своей сущности и достигаемому техническому результату является способ возведения столбчатого фундамента мелкого заложения с камуфлетным уширением, включающий создание скважины путем выемки грунта, введение в полость скважины предварительной порции твердеющего впоследствии материала, включающей расчетную часть, образование на конце полости уширения путем размещения в нижней части скважины заряда взрывчатого вещества и последующего его взрыва, обрушение в уширение после взрыва расчетной части предварительной порции твердеющего впоследствии материала, введение в скважину добавочной порции твердеющего бетона (см., например, Романов Д.А. Свайные фундаменты глубокого заложения, Киев, Госстройиздат, 1959, с.216-228).

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание способа возведения фундамента мелкого заложения с высокой несущей способностью и не требующего длительного времени и сложных приемов и приспособлений на возведение такого фундамента.

Поставленная задача решается за счет того, что способ возведения столбчатого фундамента мелкого заложения с камуфлетным уширением включает создание скважины путем выемки грунта, введение в полость скважины предварительной порции твердеющего впоследствии материала, включающей расчетную часть, образование на конце полости уширения путем размещения в нижней части скважины заряда взрывчатого вещества и последующего его взрыва, обрушение в уширение после взрыва расчетной части предварительной порции твердеющего впоследствии материала, введение в скважину добавочной порции твердеющего бетона, согласно изобретению предварительную порцию твердеющего впоследствии материала вводят на высоту не более 4/5 длины скважины с последующим заполнением расчетной частью указанной порции, образовавшейся после взрыва уширения, а перед взрывом заряда производят его предварительное закрепление, причем в качестве предварительной порции твердеющего впоследствии материала используют литой бетон.

При этом перед введением в скважину предварительной порции литого бетона могут осуществлять армирование фундамента.

Технический результат изобретения заключается в создании способа, основанного на использовании энергии взрыва, позволяющего осуществить быстрое заполнение уширения и ускорить заполнение скважины, обеспечить надежность способа за счет повышения несущей способности фундамента путем создания монолитности стыковочной границы уширения и скважины, а также обеспечения местного уплотнения в области уширения и монолитности заполнения скважины.

Сущность заявляемого способа возведения столбчатого фундамента мелкого заложения с камуфлетным уширением заключается в том, что способ включает создание скважины путем выемки грунта, образование на ее конце уширения, заполнение уширения твердеющим материалом, введение в скважину добавочной порции твердеющего материала.

Пооперационное выполнение способа представлено на чертежах, где изображены на:

фиг.1 - скважина после удаления из нее грунта;

фиг.2 - введение в скважину арматурного каркаса и заряда взрывчатого вещества;

фиг.3 - введение в скважину предварительной порции бетона;

фиг.4 - обрушение расчетной части бетона в уширение после взрыва;

фиг.5 - заполнение скважины добавочной порцией бетона.

Способ возведения столбчатого фундамента мелкого заложения с камуфлетным уширением включает выемку грунта с образованием скважины 1 путем выемки грунта посредством либо ее вытрамбовки, либо, например, винтового бурения с использованием трубчатой штанги, получающей вращение от бурового станка (на чертеже не показаны), вытесняющей и удаляющей разрыхляемый грунт. После подъема на поверхность и удаления бурового агрегата в образовавшуюся полость скважины опускают заряд 2 взрывчатого вещества с электродетонаторами, соединенными электроприводами 3 с источником энергии (на чертеже не показан), закрепляемый в нижней части скважины, например, путем монтировки на арматурном каркасе 4, опускаемым в нее. При необходимости обеспечивается натяжение арматурного каркаса.

По желанию заказчика армирование фундамента может и не производиться, однако в любом случае заряд 2 должен быть закреплен относительно дна скважины для предотвращения возможности его последующего всплывания в затвердеваемом материале.

Затем в скважину методом инъекции через, например, шланг нагнетают предварительную порцию 5 затвердеваемого материала, в качестве которого может использоваться литая бетонная смесь или жидкое стекло и т.п., на высоту не более 4/5 высоты скважины, после чего заряд 2 взрывчатого вещества подрывают и под воздействием силы взрыва происходит местное уплотнение грунта, вследствие чего в нем образуется камуфлетное уширение 6. Одновременно ударная волна взрыва воздействует и на столб бетона 5, находящийся в нижней части скважины, приподнимая его, после чего он под действием веса обрушивается сверху в образовавшуюся полость уширения, заполняя ее объем. При таком ударном воздействии происходит дополнительное уплотнение бетона, что повышает несущие характеристики и уширения как подошвы и столба оставшейся части предварительной порции бетона 5, расчетная часть которой обвалилась в уширение.

Заполнение скважины предварительной порцией бетона на высоту не более 4/5 обуславливается тем, что при заполнении скважины на высоту более 4/5 и при воздействии максимально допустимой расчетной величины энергии взрыва бетонная смесь может выплеснуться на поверхность земли, что не соответствует условиям техники безопасности, поэтому для предотвращения такой возможности столб предварительной порции бетона не должен, как показал эксперимент, превышать 4/5 высоты скважины. Кроме того, указанная выше необходимость заполнения скважины на высоту не более 4/5 обуславливается необходимостью надежного соединения уширения со стволом скважины, а также более эффективным воздействием взрыва на грунт в среде жидкого бетона, при этом полнее используется энергия взрыва, позволяющая не предпринимать дополнительные меры, связанные с необходимостью уплотнения самого материала.

Затем производится добавление в полость скважины добавочной порции 7 бетона до уровня поверхности грунта.

Расчет объема камуфлетного уширения производят исходя из разницы бетонных столбов до и после взрыва, а исходя из величины диаметра уширения и геологических условий производится расчет массы заряда взрывчатого вещества.

Исходя из общей высоты фундамента мелкого заложения 1,6-2,0 м и соотношения глубины заложения к ширине подошвы-уширения, принятой для мелкого заложения, 2:1 ширина камуфлетного уширения и зона уплотненного грунта вокруг него позволяют отнести данные фундаменты к типу столбчатых фундаментов мелкого заложения.

При осуществлении изобретения возможность достижения указанного технического результата, заключающегося в ускорении и упрощении известного способа по прототипу, а также повышении надежности за счет увеличения несущей способности возводимого фундамента мелкого заложения, возводимого заявленным способом, подтверждается использованием известных операций и приемов, а также средств и серийно выпускаемых материалов, в том числе представленных на уровне функционального обобщения.