способ выравнивания сооружений

Формула изобретения

1. Способ выравнивания сооружений, включающий замораживание, оттаивание грунта и его экскавацию, отличающийся тем, что в основании фундамента бурят управляющие и выпускные вертикальные скважины, замораживание и оттаивание грунта осуществляют, опуская в управляющие скважины поочередно замораживающие и нагревательные элементы, а экскавацию грунта осуществляют через выпускные скважины путем выдавливания полученной пасты под действием веса выравниваемого сооружения или в случае бесскважинной технологии замораживание и оттаивание грунта осуществляют при циклическом охлаждении-нагреве фундамента за счет изменения температуры окружающей среды, с утеплением части фундамента в зимний период, а экскавацию грунта осуществляют путем выдавливания полученной пасты под действием веса выравниваемого сооружения.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что до начала и в процессе промерзания осуществляют дополнительное увлажнение грунта.

3. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что до начала процесса выравнивания определяют крен сооружения, характеристики грунта и на основании полученных данных устанавливают необходимый для экскавации объем грунта.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к строительству и может быть использовано для выравнивания зданий и сооружений путем опускания фундаментов, оказавшихся выше отметки остальных фундаментов данного сооружения в результате неравномерных осадок основания, преимущественно на пылевато-глинистых грунтах, способных к морозному пучению.

Известен способ выравнивания зданий, сооружений (а.с. СССР №1670046, опубл. 15.08.91, бюл. №30), включающий бурение горизонтальных 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 эффективен 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 для небольших сооружений, поскольку максимальная длина существующих буров составляет приблизительно 20 метров. Очевидно, что эта технология предопределяет также большой объем подготовительных земляных работ в виде вертикальной траншеи для размещения бурового оборудования.

Наиболее близким к предлагаемому является способ выравнивания сооружений (патент РФ №2275474, опубл. 27.04.2006, бюл. №12, Е02D 35/00), включающий бурение скважин вертикально на фундаментной плите выравниваемого сооружения, погружение в них коаксиальных инъекторов, по внутренней полости которых подают воду под напором, а по внешней полости удаляют грунт в виде пульпы.

Недостатком способа по патенту РФ №2275474 является необходимость создания пульпоотстойников и мест захоронения большого количества отработанного шлама. Кроме того, технология усложняется необходимостью использования дополнительного оборудования, например грязевых насосов и т.п.

Техническая задача, решаемая в предлагаемом изобретении, заключается в упрощении технологии выравнивания крена при сокращении мокрых технологических процессов.

Поставленная задача решается тем, что в способе выравнивания сооружений, включающем разжижение грунта и его экскавацию, разжижение грунта осуществляют посредством нескольких циклов замораживания и оттаивания, а экскавацию грунта осуществляют выдавливанием полученной в результате разжижения пасты под действием веса выравниваемого сооружения.

Предлагаемая последовательность операций позволит сократить мокрые технологические процессы и упростить технологию выравнивания, поскольку не требуется оборудование для подачи воды и откачки грунта в виде пульпы.

При небольших кренах на грунтах, сильно подверженных пучению (пылеватые пески, пылеватые супеси и суглинки), целесообразно использовать низкие естественные температуры в зимний период с утеплением части фундамента, не требующей опускания. В этом случае для замораживания и оттаивания грунта используется теплопроводность самого фундамента, а циклическое охлаждение-нагрев фундамента происходит за счет изменения температуры окружающей среды. При этом не требуется дополнительное оборудование для охлаждения и нагревания основания фундамента.

Для обеспечения более точного контроля за процессом выравнивания целесообразно в основании фундамента пробурить управляющие и выпускные вертикальные скважины, замораживание и оттаивание грунта осуществлять, опуская сначала замораживающие, а затем нагревательные элементы в управляющие скважины, а экскавацию грунта осуществлять через выпускные скважины. При этом замораживание и оттаивание можно осуществлять не под фундаментом, а на заданной глубине. Чтобы исключить повреждения фундамента, необходимо при замораживании основания обеспечить направление фронта распределения температур параллельно подошве фундамента. Для этого охлаждающий элемент в центральной по глубине скважины части должен иметь увеличенные размеры поперечного сечения. Объем замораживаемого грунта регулируется глубиной скважины, параметрами охлаждающего элемента и временем охлаждения. При оттаивании экскавацию грунта можно прекратить в любой момент, перекрыв выпускные скважины.

При глубоком залегании грунтовых вод целесообразно до начала и в процессе промерзания осуществлять дополнительное увлажнение грунта.

Для повышения эффективности и надежности осуществления предлагаемого способа целесообразно до начала процесса выравнивания определить крен сооружения, характеристики грунта и оценить его напряженно-деформированное состояние, а затем на основании полученных данных установить объем грунта, который необходимо замораживать. В любом случае, скорость замораживания и оттаивания должна быть невысокой, поскольку количество жидкости, которое сорбируется в грунте как при замораживании, так и при оттаивании, увеличивается при уменьшении скорости.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена схема реализации предлагаемого способа, на фиг.2 - схема распространения области замораживания грунта.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. Определяют данные о перекосе фундамента 1, характеристики грунта 2, проводят оценку его напряженно-деформированного состояния и на основании полученных данных составляют схему расположения и глубину управляющих скважин 3, а в случае бесскважинной технологии - места на фундаменте, подлежащие температурному воздействию, и необходимый объем замораживаемого грунта. Допустим, что нормаль к поверхности фундамента OO' отклонилась от вертикальной оси на угол . В результате все точки левой части фундамента (фиг.1) оказались выше отметки остальных фундаментов данного сооружения, поэтому схему расположения управляющих вертикальных скважин 3 составляют с уменьшением глубины слева направо. В соответствии с полученной схемой на фундаментной плите 1 бурят вертикальные управляющие скважины 3 заданной глубины и в непосредственной близости выпускные скважины 4 с вентилем 5. Опускают в управляющие скважины 3 охлаждающий элемент 6, связанный с компрессором 7, включают его и замораживают грунт. В промерзающем грунте накапливается в виде льда количество воды, заметно превышающее первоначальный объем пор, что вызывает его пучение. Затем в скважину вводят нагревательный элемент и осуществляют оттаивание грунта. При оттаивании пучин грунт становится переувлажненным и разрыхленным, его сопротивляемость внешней нагрузке практически утрачивается, и под действием веса выравниваемого сооружения происходит его выдавливание в виде пасты и осадка фундамента. При необходимости процесс перехода грунта из одного состояния в другое повторяют до полного выравнивания сооружения. Для более точной корректировки регулирования процесса выравнивания в период проведения работ и после их окончания осуществляют мониторинг осадки сооружения с помощью геодезических приборов. После ликвидации крена положение сооружения фиксируют путем подачи через скважины под подошву фундамента твердеющего раствора под давлением.

При практическом осуществлении предлагаемого способа в качестве охлаждающего элемента использовались трубки с охлаждающей жидкостью с увеличенными размерами поперечного сечения в центральной части (фиг.2). Такое выполнение охлаждающего элемента обеспечило распространение фронта температуры при замораживании основания параллельно подошве фундамента. В результате возможность повреждения фундамента в процессе замораживания была исключена. В качестве нагревательного элемента были использованы ТЭНы и регулятор температуры с коммутирующим устройством ТЕРМОДАТ 10 фирмы Энергосила, обеспечивающий высокую точность регулирования с разрешением 0,1°С. Прибор имеет универсальный вход и предназначен для работы как с термопарами, так и термосопротивлениями. Диапазон изменения температуры от -200°С до +2500°С определяется датчиком. Использование модели термодата 10Н1/19В/1С/1Р с основным симисторным выходом позволило эффективно управлять электромагнитным пускателем для подключения к источнику питания ТЭНа и поддерживать заданный температурный режим.