способ выравнивания кренов зданий и сооружений, возведенных на плитных фундаментах

Формула изобретения

Способ выравнивания кренов зданий и сооружений, возведенных на плитных фундаментах, включающий удаление грунта под подошвой фундамента, отличающийся тем, что после удаления грунта на дне выемки устраивают траншеи, заполняют их уплотненным грунтом и устанавливают в траншеи стойки с опорами, при этом между подошвой фундамента и стойками оставляют зазоры, производят вторичное удаление грунта под подошвой фундамента во время его перемещения в направлении, противоположном крену, зазоры между подошвой фундамента и стойками заполняют частично или полностью несжимаемым материалом, а после выравнивания крена производят упрочнение грунта под опорами стоек путем введения в грунт закрепляющего раствора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительству, а именно к зданиям и сооружениям на плитных фундаментах, подвергшихся одному из видов деформаций - крену.

Известен способ выравнивания кренов здания посредством его подъема гидравлическими цилиндрическими домкратами. Причем домкраты устанавливаются на головы свай Мега, задавленных до практически несжимаемых грунтов (В.Г.Симагин, П.А.Коновалов. Основания и фундаменты зданий после перерыва в строительстве. - Петрозаводск-Москва: Издательство ассоциации строительных вузов. - 2004. - С.151). Недостатки рассматриваемого способа заключаются в высокой трудоемкости и значительной стоимости реализации ввиду большого объема подготовительных работ и необходимости применения специального оборудования; невозможности применения в условиях, когда грунты основания обладают повышенной сжимаемостью.

Наиболее близким к предлагаемому способу является гидромеханический способ выравнивания крена многоэтажных зданий и сооружений посредством размыва струей воды и удаления некоторых объемов грунта из контактной зоны основания фундаментной плиты (А.П.Криворотов, А.В.Лубягин. К вопросу о выравнивании кренов высоких зданий и сооружений на плитных фундаментах. - Издательство вузов. Строительство, 2005, №2. - С.113-116). Способ осуществляется путем устройства в узлах прямоугольной сетки фундаментной плиты скважин, в которые погружаются металлические инъекторы для подачи под напором воды в грунт основания с последующим образованием и удалением пульпы. Такое удаление объемов грунта из-под фундаментной плиты приводит к появлению ее прогиба в обоих направлениях - продольном и поперечном. В качестве недостатков известного способа можно перечислить следующие:

- технологические трудности, связанные с устройством скважин в фундаментных плитах эксплуатируемых зданий;

- снижение прочности материала и конструкции самой плиты ввиду нарушения сплошности железобетонного массива и неизбежного изменения схемы армирования из-за разрыва отдельных арматурных стержней;

- сложность контроля размеров образующихся под плитой зумпфов, вследствие чего регулирование положения плиты в обоих направлениях становится затруднительным;

- высокая стоимость реализации способа.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности и надежности выравнивания кренов зданий и сооружений.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что в способе выравнивания кренов зданий и сооружений, включающем удаление грунта под подошвой фундамента, после удаления грунта на дне выемки устраивают траншеи, заполняют их уплотненным грунтом и устанавливают в траншеи стойки с опорами, при этом между подошвой фундамента и стойками оставляют зазоры, производят вторичное удаление грунта под подошвой фундамента во время его перемещения в направлении, противоположном крену, зазоры между подошвой фундамента и стойками заполняют частично или полностью несжимаемым материалом, а после выравнивания крена производят упрочнение грунта под опорами стоек путем введения в грунт закрепляющего раствора.

Заявленный способ отличается от прототипа тем, что позволяет исключить технологические трудности, связанные с устройством скважин в фундаментных плитах ввиду отсутствия необходимости в таковых; не снижать прочность фундаментной плиты; позволяет объективно оценивать объемы удаляемого грунта с непрерывным контролем положения плиты и возможностью регулирования ее положения и стабилизации в обоих направлениях; снизить стоимость реализации способа.

Для этого используют:

- установку под подошвой фундаментной плиты стоек с опорами в траншеях, заполненных грунтом;

- зазоры между подошвой фундаментной плиты и стойками, частично или полностью заполняемые несжимаемым материалом;

- предварительное уплотнение грунта под опорами стоек с разной степенью плотности с последующей его стабилизацией путем инъекции в него закрепляющего раствора.

Процесс выравнивания кренов зданий и сооружений можно объяснить следующим образом.

Как известно, одним из способов выправления крена зданий и сооружений является удаление грунта из-под подошвы фундамента. При этом возникают трудности с определением объема удаляемого грунта, достаточного для выравнивания крена в разных направлениях, т.к. при завышенных объемах извлекаемого из-под подошвы фундамента грунта можно получить крен здания противоположного направления. В этой связи необходимость непрерывного контроля за фундаментной плитой и стабилизацией ее положения в любой промежуток времени очевидна.

Таким образом, последовательность работ по выравниванию кренов зданий и сооружений должна включать процедуры по непрерывному контролю за положением плиты вплоть до приведения здания в вертикальное положение. С другой стороны, деформации плиты при выравнивании кренов зданий и сооружений должны быть управляемы вплоть до полного их прекращения.

При этом процесс управления деформациями плиты должен быть доступен наблюдениям с возможностью оперативного принятия решений о перераспределении деформаций в разных точках плиты и, при необходимости, их стабилизации. В прототипе процесс управления деформациями плиты затруднен ввиду сложности объективной оценки размеров зумпфов, находящихся под плитой, зон их смыкания, а также эффективности удаления размытого грунта из-под плиты и инъекции закрепляющего раствора. Это не позволяет реализовать с достаточной оперативностью и точностью мероприятия по стабилизации осадок плиты. Особенно это касается случаев, когда крен фундаментной плиты происходит в двух направлениях или по диагонали. Выравнивание таких кренов и предполагает комплекс мероприятий в заявленном способе, выполняемых с достаточной скоростью и точностью:

- удаление грунта из-под краевых частей фундаментной плиты с одновременной установкой стоек с опорами в разных точках подошвы фундаментной плиты; при этом между подошвой плиты и верхом стоек устраиваются зазоры, а опоры стоек устанавливают в траншеях, заполненных уплотненным грунтом с заранее известными свойствами;

- вторичное удаление грунта из-под подошвы фундаментной плиты вплоть до начала свободных перемещений точек плиты в направлении, противоположном возникшему крену. В случае сложных кренов (продольного и поперечного, диагонального) принимается решение о допущении дальнейшего свободного перемещения отдельных точек плиты, а для других - об ограничении перемещений путем частичного заполнения зазоров между стойками и подошвой плиты несжимаемым материалом; в случае ликвидации упомянутого зазора в процессе дальнейшего деформирования плиты и передачи нагрузки на стойки, под опорами стоек происходит дополнительное уплотнение грунтового основания. Тем самым, отдельные точки плиты получают необходимые для выравнивания крена вертикальные деформации - осадки. Величины указанных осадок определяются исходя из реального положения плиты в пространстве, а также допустимых ее деформаций по условию прочности.

Для предварительного прогноза осадок фундаментной плиты можно провести опыты по определению осадок опор стоек в траншеях, заполненных уплотненным грунтом с известными физико-механическими свойствами, например, модулем деформации Е. Зная величины нагрузок, размеры подошв опор, а также численные значения Е грунта, дополнительно определяют опытные и расчетные значения осадок отдельных точек фундаментной плиты. Таким образом, используя опытно-расчетный метод, получают график зависимости величины осадки опоры, а следовательно, и отдельной точки плиты, в зависимости от нагрузки, передаваемой опорой на предварительно уплотненный грунт траншеи. При этом, изменяя степень уплотнения грунта, получают разные значения его модуля деформации, а следовательно, и разные величины осадки опор даже при одинаковой нагрузке.

Для оценки величины нагрузки, передаваемой плитой на стойки с опорами и, соответственно, на грунт траншей, в зазорах, частично заполняемых несжимаемым материалом, устанавливаются динамометры. Зная величину упомянутой нагрузки в любой момент времени, можно, используя график зависимости осадок от нагрузки, прогнозировать величину осадки опоры стойки, а следовательно, и отдельной точки плиты. В случае необходимости срочного прекращения осадок плиты, не ожидая их стабилизации, под опоры стоек производится инъекция закрепляющего раствора. Указанная процедура - срочное прекращение осадок - может быть произведена вследствие непредвиденных обстоятельств, возникших в процессе выравнивания крена зданий. Обычно процесс стабилизации осадок производится в промежуток времени, определенный опытно-расчетным путем, с последующей инъекцией закрепляющего раствора.

На фиг.1 показана фундаментная плита 1, здание 2, выемка 3 в начальный момент удаления грунта из-под фундаментной плиты, траншея 4, уплотненный грунт с заранее известными свойствами 5, опора 6, стойка 7, зазор 8.

На фиг.2 вид А-А на фиг.1, где 9 - несжимаемый материал, 10 - осадки опор 6.

На фиг.3 показаны положения фундаментной плиты 1 и здания 2 после выравнивания крена, инъекторы 11 для подачи закрепляющего раствора в грунт 5, зона закрепленного грунта 12, заполненный объем вынутого грунта 13.

Реализация способа выравнивания кренов зданий и сооружений осуществляется в следующей последовательности:

- под стороной фундаментной плиты 1, противоположной направлению возникшего крена здания 2, удаляют объемы грунта с образованием выемки 3 с размерами, достаточными для устройства траншеи 4;

- траншеи 4 послойно заполняют уплотненным грунтом 5 с заранее известными свойствами. Это достигается, например, путем предварительного уплотнения грунта до достижения им состояния, отвечающего требуемым физико-механическим свойствам;

- в траншеях 4 устанавливают опоры 6 со стойками 7 таким образом, чтобы между подошвой плиты 1 и верхом стоек 7 были обеспечены зазоры 8, размеры которых обеспечили бы перемещения плиты до требуемого положения;

- производят вторичное удаление объемов грунта из-под фундаментной плиты вплоть до начала свободных перемещений в пределах зазоров 8 точек плиты в направлении, противоположном возникшему крену;

- оценивают возникшие в разных точках плиты перемещения; зазоры 8 между верхом стоек 7 и подошвой плиты заполняют несжимаемым материалом 9 частично или полностью. Далее отдельные точки плиты 1 перемещаются за счет реализации осадок 10 опор 6, расположенных на уплотненном грунте с заранее известными свойствами 5. Другие точки плиты получают свободное перемещение в пределах оставшегося зазора 8. Тем самым обеспечиваются необходимые деформации плиты 1 в продольном и поперечном направлениях;

- ведут непрерывный геодезический контроль за положением плиты 1;

- после достижения требуемого положения плиты и здания, осадки 10 опор 6 в необходимых случаях могут быть прекращены путем создания под опорами 6 зон закрепленного грунта 12 с помощью инъекторов 11 и закрепляющего раствора;

- производят заполнение вынутого объема грунта 13.

В предлагаемом изобретении положительный эффект заключается в том, что оно позволяет:

- эффективно выравнивать крены зданий и сооружений, в том числе и сложные (продольные, поперечные и диагональные);

- обеспечить высокую надежность выравнивания кренов зданий и сооружений;

- исключить снижение прочностных параметров фундаментной плиты;

- снизить стоимость реализации способа.