способ выравнивания кренов зданий, возведенных на водонасыщенных грунтах

Формула изобретения

Способ выравнивания крена зданий, возведенных на водонасыщенных грунтах, отличающийся тем, что производят сооружение шпунтовой стенки по наружному краю фундамента со стороны крена здания на глубину не менее зоны сжатия грунтового основания, осуществляют бурение скважин по наружному краю фундамента со стороны, противоположной крену здания, производят ступенчатую откачку воды из скважин до достижения выравнивания крена здания и осуществляют упрочнение грунта под фундаментом путем введения в грунт закрепляющего раствора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительству, а именно к выравниванию зданий и сооружений, подвергшихся одному из видов деформаций - крену.

Известен способ выравнивания кренов зданий посредством его подъема гидравлическими цилиндрическими домкратами. Причем домкраты устанавливаются на головы свай Мега, задавленных до практически не сжимаемых грунтов (В.Г.Симагин, П.А.Коновалов. Основания и фундаменты после перерыва в строительстве. - Петрозаводск, Москва: Издательство ассоциации строительных вузов. - 2004 г, с.151).

Недостатки 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 и водообильностью.

Известным способом 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 на плитных фундаментах. Новосибирск. Известия вузов. Строительство, 2005, №2. - с.113-116). Способ осуществляется путем бурения в фундаментной плите отверстий, 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. Недостатками способа являются технологические трудности и высокая стоимость реализации способа, а также сложность регулирования положения здания в продольном и поперечном направлениях, способ невозможно применить для водонасыщенных грунтов.

Известные способы не позволяют выравнивать крен зданий, возведенных на водонасыщенных грунтах.

Техническим результатом изобретения является эффективный и надежный метод выравнивания крена зданий и сооружений, возведенных на водонасыщенных грунтах.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что в способе выравнивания крена зданий, возведенных на водонасыщенных грунтах, производят сооружение шпунтовой стенки по наружному краю фундамента со стороны крена здания на глубину не менее зоны сжатия грунтового основания, осуществляют бурение скважин по наружному краю фундамента со стороны, противоположной крену здания, производят ступенчатую откачку воды из скважин до достижения выравнивания крена здания и осуществляют упрочнение грунта под фундаментом путем введения в грунт закрепляющего раствора.

Заявленный способ, в отличие от известных способов, позволяет исключить технологические трудности при его реализации, позволяет эффективно выравнивать крен здания, установленного на водонасыщенных грунтах, при низкой стоимости способа.

Для этого используют:

- сооружение шпунтовой стенки рядом с наружным краем фундамента в направлении крена здания;

- ступенчатую откачку воды из скважин, пробуренных с противоположной крену стороны здания на глубину не менее зоны сжатия;

- упрочнение грунта под фундаментами здания путем введения в грунт закрепляющего раствора.

Процесс выравнивания крена здания в водонасыщенных грунтах можно объяснить следующим образом.

Как известно, одним из способов выправления крена зданий является удаление грунта из-под подошвы фундамента. При этом возникают трудности определения объема удаляемого грунта, достаточного для выравнивания крена, так как при завышенных объемах извлекаемого из-под подошвы фундамента грунта можно получить крен здания противоположного направления. В этой связи имеется необходимость надежной стабилизации положения фундамента в любой промежуток времени.

Особые трудности возникают при нахождении в основании зданий водонасыщенных грунтов, т.е. наличия высокого уровня грунтовых вод. В этом случае удаление водонасыщенного грунта из-под фундамента достаточно проблематично.

Таким образом, последовательность работ по выравниванию крена зданий должна включать процедуры по непрерывному контролю за положением здания с возможностью управления процессом выравнивания крена вплоть до полной его остановки.

В известном способе 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. Для водонасыщенных грунтов упомянутые процедуры осложняются многократно.

В заявленном способе выравнивание крена зданий в водонасыщенных грунтах предполагает комплекс мероприятий без разрушения и удаления объемов грунта:

- сооружение шпунтовой стенки по наружному краю фундамента со стороны крена здания и на глубину не менее зоны сжатия грунтового основания от здания. Необходимость сооружения шпунтовой стенки объясняется появлением негативных сил трения по боковой поверхности стенки, инициированных осадкой фундамента. Тем самым уменьшается скорость оседания фундамента здания в направлении его крена вплоть до полного прекращения осадки. Таким образом, шпунтовая стенка рассматривается в роли «тормоза и стабилизатора» последующих деформаций фундамента. Но стабилизация крена здания не означает выравнивания его положения в пространстве. Для этого выполняются дополнительные процедуры:

- бурение скважин по наружному краю фундамента со стороны, противоположной крену здания, на глубину не менее зоны сжатия с последующей ступенчатой откачкой из них грунтовых вод. Водопонижение необходимо для того, чтобы в грунтовом основании в пределах зоны сжатия образовалась депрессионная кривая. Водопонижение должно быть таким, чтобы депрессионная кривая начиналась у края фундамента со стороны крена и заканчивалась на максимальной глубине пробуренных скважин - глубине зоны сжатия грунтового основания от здания. В созданной под зданием, таким образом, обезвоженной зоне происходит увеличение удельного веса грунта, возникают дополнительные напряжения в грунте, вызванные снятием взвешивающего действия воды. Эффективное дополнительное напряжение приводит к дополнительным осадкам фундамента в сторону, противоположную крену, достигая максимального значения в районе расположения скважин.

Минимальное значение осадки будет наблюдаться у края фундамента со стороны крена. Таким образом, за счет изменения направления деформаций под противоположными краями здания происходит выравнивание крена здания, возведенного на водонасыщенных грунтах. Управление процессом выравнивания крена осуществляется непрерывно путем постоянного геодезического контроля положения здания в пространстве и путем регулируемой ступенчатой откачки воды из скважин. В случае необходимости процесс обезвоживания может быть остановлен на любом этапе выравнивания крена.

После выравнивания крена здания производится упрочнение грунта под фундаментом здания путем введения в него закрепляющего раствора. Это связано с тем обстоятельством, что после прекращения откачки воды из скважин, положение уровня грунтовых вод восстановится со всеми вытекающими последствиями для деформационных свойств грунта. С целью стабилизации указанных свойств и, соответственно, положения здания необходимо создать под зданием искусственное основание. Для этого с помощью инъекторов, погружаемых наклонно в грунтовое основание с наружной стороны фундаментов в пределах зоны сжатия, производят введение в грунт закрепляющего раствора, например цементно-песчаного.

На чертеже показан фундамент 1, положение здания при его крене 2, положение здания после его выправления 3, шпунтовая стенка 4, зона сжатия 5, скважина 6, глубинный насос 7, положение депрессионной кривой 8, инъектор 9, зона закрепления 10, крен здания 11.

Реализация способа выравнивания крена зданий, возведенных на водонасыщенных грунтах, осуществляется в следующей последовательности:

- по наружному краю фундамента 1 со стороны крена 2 здания осуществляют возведение шпунтовой стенки 4 на глубину не менее зоны сжатия 5;

- с противоположной крену 11 стороны здания производят бурение скважин 6 на глубину не менее зоны сжатия 5;

- производят погружение глубинных насосов 7 в скважины 6 с последующей ступенчатой откачкой грунтовых вод;

- в грунтовом основании в пределах зоны сжатия 5 происходит формирование обезвоженной зоны;

- производят оценку возникших деформаций на противоположных сторонах здания. Для этого производят сравнение геодезическими методами положения здания при его крене 2 с положением после частичного выправления крена 3 (при ступенчатой откачке воды из скважин 6);

- в случае достижения проектного положения здания после выправления крена 3 процесс откачки воды, а следовательно, и процесс деформирования основания останавливается;

- стабилизацию грунтового основания в пределах зоны сжатия 5 осуществляют путем введения в грунт основания закрепляющего раствора с помощью инъекторов 9, погружаемых наклонно в грунтовое основание с наружной стороны фундаментов;

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

- эффективно выравнивать крены зданий, возведенных на водонасыщенных грунтах;

- обеспечить высокую надежность выравнивания крена зданий путем создания искусственного основания;

- снизить стоимость реализации способа.