способ выравнивания сооружений

Формула изобретения

Способ выравнивания сооружений, включающий бурение вертикальных скважин по внешнему краю сооружения на необходимую глубину ниже подошвы фундамента со стороны, противоположной крену, экскавацию грунта из-под подошвы фундамента и фиксацию положения сооружения после ликвидации крена, при этом экскавацию грунта осуществляют из-под подошвы фундамента в свободные объемы скважин, отличающийся тем, что скважины бурят на глубину 20-30 см ниже подошвы фундамента, затем осуществляют экскавацию грунта за счет его виброползучести, которую осуществляют посредством глубинных вибраторов, которые опускают в каждую вторую-третью вертикальные скважины, а после ликвидации крена осуществляют фиксацию положения сооружения путем подачи через скважины под подошву фундамента твердеющего раствора под давлением.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к строительству и может быть использовано для выравнивания неравномерно осевших зданий, сооружений преимущественно на песчаных фунтах.

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 сооружений (патент на изобретение RU №2275474, опубл. 27.04.2006, Бюл. №12), включающий бурение вертикальных скважин в фундаментной плите выравниваемого сооружения и погружение в них коаксиальных инъекторов, по внутренней полости которых подают воду под давлением, а грунт в виде пульпы удаляют по их внешней полости.

Недостатком данного способа является возможность неконтролируемого процесса осадки сооружения сверх заданной величины, поскольку смоченный грунт продолжает давать осадку даже после прекращения подачи воды. Кроме того, данный способ характеризуют высокая трудоемкость подготовительных работ, обусловленная необходимостью бурения самого фундамента, и область применения, ограниченная штатными фундаментами.

Техническая задача, решаемая в предлагаемом изобретении, заключается в повышении безопасности работ за счет управляемости процесса при повышении производительности и снижении стоимости затрат на выравнивание зданий и сооружений на песчаных грунтах.

Поставленная задача решается тем, что в способе выравнивания сооружений, включающем бурение вертикальных скважин, экскавацию грунта из-под подошвы фундамента и фиксацию положения сооружения после ликвидации крена, скважины бурят вертикально по внешнему краю сооружения на глубину 20-30 см ниже подошвы фундамента со стороны, противоположной крену, затем осуществляют вибрационное воздействие на грунт, а экскавацию грунта осуществляют за счет его виброползучести.

При воздействии вибрации на дисперсную среду с ней происходит ряд превращений, особенности которых обусловлены интенсивностью колебаний. По мере увеличения интенсивности дисперсная среда начинает приобретать подвижность, вибротекучесть (состояние псевдоожижения). В этом состоянии сцепление между частицами материала ослабевает, а под действием давления сооружения возникают линии скольжения, приводящие к выдавливанию грунта из-под подошвы фундамента. Происходит экскавация грунта в свободные объемы вертикальных скважин. После выравнивания сооружения на заданную величину вибрационное воздействие прекращают, и процесс дальнейшей осадки фундамента останавливается. Таким образом, предлагаемая последовательность операций позволит процесс выравнивания зданий, сооружений сделать управляемым, что способствует повышению безопасности проводимых работ.При этом бурение производят по внешнему краю сооружения фундамента, что также способствует повышению производительности и снижению стоимости затрат на выполнение работ по выравниванию зданий и сооружений на песчаных грунтах.

При выравнивании небольших кренов целесообразно вибрационное воздействие на грунт осуществлять непосредственно через фундамент выравниваемого сооружения.

В случае существенных величин крена вибрационное воздействие целесообразно осуществлять посредством глубинных вибраторов, которые опускают в каждую вторую-третью вертикальные скважины, а экскавацию грунта осуществляют из-под подошвы фундамента в свободные объемы скважин.

При сооружении фундаментов на глинистых грунтах целесообразно предварительно создавать песчаную подушку, которая позволит в случае возникновения кренов выравнивать их посредством вибрационного воздействия.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена схема реализации предлагаемого способа путем поворота выравниваемого фундамента относительно оси ОО¹, на фиг.2 - экспериментально полученная диаграмма виброползучести песчаного грунта при наложении на статические усилия среза слабых сотрясений.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

Бурят вертикальные скважины 1 по внешнему краю сооружения на глубину 20-30 см ниже подошвы фундамента 2 со стороны, противоположной крену, затем осуществляют вибрационное воздействие на грунт 3 и экскавацию грунта 3 из-под подошвы фундамента в свободные объемы скважин 1. После ликвидации крена осуществляют фиксацию положения сооружения путем подачи через скважины 1 под подошву фундамента 2 твердеющего раствора под давлением.

Вибрационное воздействие можно осуществлять путем приложения вибрационной нагрузки непосредственно к фундаменту 2 выравниваемого сооружения.

Вибрационное воздействие также можно осуществлять посредством глубинных вибраторов 4, которые опускают в каждую вторую-третью вертикальные скважины 1, а экскавацию грунта 3 осуществляют из-под подошвы фундамента 2 в свободные объемы скважин 1.

Диаграмма виброползучести смещений песчаного грунта при наложении на статические усилия среза слабых сотрясений представлена на фиг.2.

Когда речь идет о динамических осадках фундаментов зданий и сооружений, сдвиги происходят на сильно уплотненном грунте, соответствующем II фазе деформации по Н.М.Герсевенову. Напомним, что в этом состоянии причиной осадки грунта является не уплотнение толщи и уменьшение пористости материала, а образование малых пластических сдвигов. Было проведено исследование поведения грунта при совместном действии на него постоянной статической срезающей нагрузки и слабых возмущений в виде одиночных периодически повторяющихся сейсмических импульсов. Смещения одной части материала относительно другой показано на диаграмме фиг.2 (аа, бб, вв - обозначена переброска пера графопостроителя), из которой видно, что на начальной стадии величина «скачков» микросмещений с увеличением числа импульсов уменьшается, то есть процесс, в котором новое состояние равновесия достигается «скачком», достаточно быстро себя исчерпывает. При дальнейшем импульсном воздействии на диаграмме виден плавный переход к новому режиму течения за счет виброползучести - свойства, которым обладают только сыпучие материалы. На протяжении всего времени воздействия реализуются медленные незатухающие смещения, скорость накопления которых пропорциональна углу наклона диаграммы к оси абсцисс. Процесс накопления смещений при виброползучести может протекать с постоянной либо слабоизменяющейся скоростью, которая зависит от интенсивности сотрясений (вибраций), внутреннего трения среды и отношения сдвигающей и прижимающей нагрузок под фундаментом.

Таким образом, диаграмма смещений песчаного грунта при наложении на статические усилия среза слабых возмущений имеет плавный характер, который протекает с постоянной для данной интенсивности сотрясений скоростью все время, пока зона среза подвергается воздействию импульсов напряжений.

Пример конкретного выполнения предлагаемого способа.

Посредством геодезических приборов по периметру определяли крен фундамента и согласно этим данным составили схему расположения скважин. В соответствии с полученной схемой были пробурены вертикальные скважины по внешнему периметру сооружения на глубину 30 см ниже подошвы фундамента со стороны, противоположной крену. В каждую вторую скважину на тросе опускали глубинные вибраторы и осуществляли вибрационное воздействие на грунт. При этом происходила экскавация грунта из-под подошвы фундамента в свободные объемы скважин за счет виброползучести грунта. В процессе проведения работ с помощью геодезических приборов осуществляли мониторинг осадки здания. После ликвидации крена в течение 10 суток при помощи геодезических приборов наблюдали состояние фундамента и построили график смещений, который вышел на постоянное значение (асимптоту) после 8 суток, полная стабилизация произошла через 5 суток. Затем осуществили фиксацию фундамента путем подачи через скважины под подошву фундамента твердеющего раствора под давлением.

В результате проведенных работ получено полное выравнивание здания и стабилизация его положения. При этом процесс выравнивания происходил постепенно и контролировался при помощи геодезических приборов. Здание в процессе выравнивания и после его окончания не получило никаких повреждений.