способ выравнивания сооружений

Формула изобретения

1. Способ выравнивания сооружений, включающий бурение скважин, удаление и замачивание грунта под подошвой фундамента, отличающийся тем, что скважины бурят вертикально в фундаментной плите выравниваемого сооружения, погружают в них коаксиальные инъекторы, по внутренней полости которых подают воду под напором, а грунт в виде пульпы удаляют по внешней полости инъекторов, при этом задают последовательность разработки грунта под подошвой плиты с учетом условий работы сооружения, обеспечивая тенденцию к появлению прогиба в обоих направлениях - в продольном и поперечном, а именно на начальном этапе грунт удаляют в объеме 0,3-0,8 необходимого для выравнивания сооружения, затем последовательно увеличивают его объем в зависимости от данных непрерывного контроля осадки сооружения, а после ликвидации крена положение сооружения фиксируют путем подачи через скважины под подошву фундамента твердеющего раствора под давлением.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перед началом работ определяют характеристики грунта, проводят оценку его напряженно-деформированного состояния и на основании полученных данных составляют схему расположения скважин.

3. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что в процессе проведения работ и после их окончания осуществляют непрерывный контроль осадки здания с помощью геодезических приборов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для выравнивания осевших зданий, сооружений.

Известен способ выравнивания зданий путем подъема наиболее просевшей части гидравлическими домкратами большой грузоподъемности (Коханенко М.П. и др. Восстановление гражданских зданий на просадочных грунтах. - М.: Стройиздат. - 1990. - с.149).

Как показала практика, после проведения работ по выравниванию сооружений путем отрыва с помощью домкратов наиболее просевшей части здания возможно повторное возникновение кренов в том же направлении. Кроме того, сам процесс выравнивания может сопровождаться разрушениями в виде трещин в простеночных и подоконных частях наружных стен. Поэтому более предпочтительными являются методы осаживания сооружения со стороны, противоположной крену.

Наиболее близким к предлагаемому является способ выравнивания зданий, сооружений (а.с. СССР № 1670046, опубл. 15.08.91, Бюл. № 30), включающий бурение скважин переменного сечения с уменьшающимися диаметрами по их длине, в зависимости от требуемой осадки здания и шага скважин, и дозированное заполнение скважин водой температурой не менее 60°С.

Недостатком данного способа является то, что он не позволяет избирательно управлять процессом выравнивания фундамента в зависимости от направления крена. Рассмотренный способ будет работать в том случае, когда наклон здания произошел вокруг оси ребра основания фундаментной плиты. Если же здание наклонено так, что все стены отклонились от вертикали (например, при крене на угол здания), для осуществления данного способа необходимо бурить разнокалиберные скважины, диаметры которых зависят от высоты крена в месте бурения конкретной скважины. Необходимость бурения горизонтальных скважин под подошвой фундамента ограничивает область применения данного способа только небольшими сооружениями, поскольку максимальная длина существующих буров составляет примерно 20 метров. Очевидно, что эта технология предопределяет также большой объем подготовительных земляных работ в виде вертикальной траншеи для размещения бурового оборудования.

Техническая задача, решаемая в предлагаемом изобретении, заключается в расширении области его применения за счет обеспечения возможности регулирования осадки в процессе выравнивания фундаментной плиты при повышении безопасности и эффективности проводимых работ.

Поставленная задача решается тем, что в способе выравнивания сооружений, включающем бурение скважин, удаление и замачивание грунта, скважины бурят вертикально на фундаментной плите выравниваемого сооружения, затем погружают в них коаксиальные инъекторы, по внутренней полости которых подают воду под напором, а грунт в виде пульпы удаляют по их внешней полости. Предлагаемая последовательность операций позволит значительно расширить область применения способа, поскольку скважины можно бурить в любой точке фундаментной плиты, регулируя таким образом процесс выравнивания сооружения с учетом неоднородности грунта и направления крена выравниваемого сооружения. Не требуется также проведение подготовительных земляных работ, так как буровое оборудование размещают непосредственно на фундаментной плите.

Целесообразно также перед началом работ определить характеристики грунта, провести оценку его напряженно-деформированного состояния и на основании полученных данных составить схему расположения и глубину скважин. Это повысит эффективность и надежность осуществления предлагаемого способа, так как позволит определить необходимое и достаточное количество пробуриваемых скважин для выравнивания конкретного сооружения.

С целью более точной корректировки регулирования процесса выравнивания целесообразно в процессе проведения работ и после их окончания осуществлять мониторинг осадки здания с помощью геодезических приборов.

Целесообразно на начальном этапе удаление грунта производить в объеме 0,3-0,8 от необходимого для выравнивания сооружения, поскольку дальнейшая осадка здания может происходить за счет давления самого сооружения на увлажненный грунт.

Для прекращения осадок сооружения целесообразно фиксировать его положение путем подачи через скважины под подошву фундамента твердеющего раствора под давлением.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена схема реализации предлагаемого способа, на фиг.2 - расчетная схема расположения скважин на фундаментной плите.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. Определяют характеристики грунта, проводят оценку его напряженно-деформированного состояния и на основании полученных данных составляют схему расположения скважин 1. В соответствии с полученной схемой на фундаментной плите 2 бурят вертикальные скважины 1 и погружают в них коаксиальные инъекторы 3 с уплотнителями 4. По внутренней полости 5 коаксиальных инъекторов 3 под напором подают струю воды. Грунт в виде образующейся пульпы по внешней полости 6 инъектора 3 выводят наружу. В исходном состоянии по углу наклона фундаментной плиты 2 и ее размерам всегда можно вычислить объем удаляемого грунта, при котором фундамент приводится в горизонтальное положение. Однако в связи с тем, что грунт имеет разброс физико-механических свойств (таких как влажность, пористость и т.д.), при проведении работ на начальном этапе необходимо удалять объем меньше расчетного, последовательно наращивая его с учетом данных непрерывного контроля, осуществляемого в процессе проведения работ и после их окончания с помощью геодезических приборов. Подачу воды под напором и удаление грунта в виде пульпы осуществляют до полного выравнивания сооружения. Вода может подаваться прямоточной струей как показано на фиг.1 либо через насадку, изменяющую направление подачи струи воды, что позволит при необходимости соединять соседние скважины общим каналом. После ликвидации крена положение сооружения фиксируют путем подачи через скважины под подошву фундамента твердеющего раствора под давлением.

Пример конкретного выполнения предлагаемого способа.

Жилое многоэтажное кирпичное здание в г.Новосибирске с размерами в плане 49×18 м с фундаментом в виде сплошной железобетонной плиты получило крен с отклонением 0,56 м верхней точке здания от вертикали. Увеличение крена продолжается. Грунтовое основание здания представлено пылеватыми суглинками с гравием и галькой, полутвердыми и тугопластичными, с суммарной мощностью 21-23 м. В основании преобладают грунты сравнительно высокой плотности (с коэффициентом пористости, равным 0,533-0,641) с показателями прочности =12°-16°, С=15-19 кПа, где - угол внутреннего трения, С - сцепление. Модуль деформации этих грунтов Е=9-13 МПа. Эти напластования подстилаются более прочными грунтами. Прослойка мягкопластичной супеси с уменьшенными механическими характеристиками (Е=7 МПа, =10°, С=10 кПа) расположена достаточно глубоко (на 12 м ниже подошвы фундамента), имеет горизонтальное простирание, малую мощность (до 1 м) и поэтому на крен фундамента оказать заметного влияния не может.

На основании расчетов напряженно-деформированного состояния приконтактной зоны под подошвой фундаментной плиты с использованием модели упругопластического основания (Фадеев А.Б. Метод конечных элементов в геомеханике. - М.: Недра. - 1987. - 220 с.) составлена схема расположения скважин на фундаментной плите. На фиг.2 представлена схема расположения скважин в поперечном сечении фундаментной плиты. В соответствии с полученной схемой в узлах прямоугольной сетки на фундаментной плите были пробурены скважины. В скважины погрузили металлические коаксиальные инъекторы, через которые под напором подавали струю воды. Образующуюся пульпу по внешней полости инъектора выводили наружу и удаляли за пределы здания. Последовательность разработки фунта под подошвой плиты задавали с учетом условий работы здания, обеспечивая его тенденцию к появлению прогиба в обоих направлениях - в продольном и поперечном. После достижения требуемого положения здания в процессе его выравнивания под подошву плиты через имеющиеся скважины под давлением нагнетали песчано-цементный раствор. Методика инъекции такого типа освоена и широко применяется в ПСК «Фундамент» в г.Новосибирске. В результате проведенных работ получено полное выравнивание здания и стабилизация его положения. Здание в процессе выравнивания и после его окончания не получило никаких повреждений, не потребовалось даже отселение жителей дома на время проведения работ.