способ восстановления выработанных карьеров для строительства сооружений

Формула изобретения

1. Способ восстановления выработанных карьеров для строительства сооружений, включающий раздельную выемку, перемещение и складирование в отдельные ленточные отвалы почвенного слоя и вскрышных пород, выработку карьера, закладку выработанного пространства карьера послойно с уплотнением слоев, вначале строительными отходами, близкими по своему составу к природным минералам, а затем вскрышными породами с последующим выравниванием и уплотнением, отличающийся тем, что закладку выработанного пространства карьера производят до проектной отметки глубины котлована под фундамент строящегося сооружения, затем формируют котлован, выравнивают его дно слоем песка средней крупности с последующим его уплотнением, далее производят разбивку осей фундаментов будущего сооружения и разбивку по принятой проектной конструктивной схеме продольных осей будущих монолитных железобетонных элементов относительно осей фундамента и по каждой из размеченных продольных осей будущих монолитных железобетонных элементов на дне котлована возводят щитовые опалубки, равномерно заполняют их бетонной смесью марки не ниже В 15, вначале на четверть высоты щитовой опалубки, уплотняют уложенную бетонную смесь штыкованием, затем на свежую уложенную бетонную смесь укладывают по всей длине каждой из щитовых опалубок арматурные каркасы и полностью заполняют бетонной смесью щитовые опалубки, после того, как залитая в щитовые опалубки бетонная смесь наберет прочность, снимают щитовые опалубки и заполняют пространство между образовавшимися продольными монолитными железобетонными элементами шлаковым щебнем, после этого отсыпают подушку, состоящую из двух слоев: вначале отсыпают промежуточный слой из сухой смеси грунта и шлакового щебня, а поверх него слой щебня из твердых горных пород средней крупности до отметки заложения подошвы фундамента строящегося сооружения, при этом толщина подушки равна высоте поперечного сечения продольных монолитных железобетонных элементов, а толщина промежуточного слоя из смеси грунта и шлакового щебня составляет третью часть от толщины подушки, при этом последний слой выравнивают и уплотняют, а щитовую опалубку под продольные монолитные железобетонные элементы устанавливают на расчетном расстоянии друг от друга.

2. Способ восстановления выработанных карьеров для строительства сооружений по п.1, отличающийся тем, что в качестве строительных отходов используют битый обожженный кирпич, бетон, железобетон, керамическую плитку.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горнодобывающей и перерабатывающей промышленности и может быть использовано для восстановления нарушенных земель в сельском хозяйстве, строительно-энергетической отрасли промышленности.

Известен способ восстановления нарушенных почв (1) при открытой разработке месторождений, включающий выемку, перемещение и складирование в отдельные ленточные отвалы почвенного слоя и вскрышных пород, отработку карьерного поля, перемещение и укладку вскрышных пород и почвенного слоя. Однако восстановление нарушенных земель при этом способе происходит за очень длительный период, а почвенный слой подвержен ветровой и водной эрозиям.

Известен способ восстановления нарушенных земель при открытой разработке месторождений (2), включающий раздельную выемку, перемещение и складирование в отдельные ленточные отвалы почвенного слоя и вскрышных пород, отработку карьерного поля, закладку выработанного пространства и его выравнивание вскрышными породами с последующим укладыванием почвенного слоя. Недостатком известного способа является извлечение больших объемов почвы для создания плодородного слоя, что в свою очередь ведет к образованию больших площадей нарушенных земель, росту трудозатрат и значительному увеличению стоимости восстановительных работ.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ восстановления нарушенных земель при открытой разработке месторождений (3), включающий раздельную выемку, перемещение и складирование в отдельные ленточные отвалы почвенного слоя и вскрышных пород, выработку карьера, закладку выработанного пространства послойно строительными отходами, близкими по своему составу к природным минералам, с уплотнением каждого слоя, укладку дренирующего слоя и отсыпку слоя потенциального плодородного грунта. Недостатком данного способа является высокая стоимость восстановительных работ из-за извлечения больших объемов плодородной почвы.

Предлагаемое техническое решение обеспечивает снижение трудозатрат и стоимости восстановительных работ. Это достигается тем, что в способе восстановления выработанных карьеров для строительства сооружений, включающем раздельную выемку, перемещение и складирование в отдельные ленточные отвалы почвенного слоя и вскрышных пород, выработку карьера, закладку выработанного пространства вначале строительными отходами, близкими по своему составу к природным минералам, а затем вскрышными породами, согласно изобретению закладку выработанного пространства карьера производят до проектной отметки глубины котлована под фундамент строящегося сооружения, далее формируют из карьера котлован под фундамент строящегося сооружения, затем выравнивают дно котлована слоем песка средней крупности с последующим его уплотнением, далее производят разбивку осей фундаментов строящегося сооружения и разбивку по принятой проектной конструктивной схеме продольных осей будущих монолитных железобетонных элементов относительно осей фундамента и по каждой из размеченных продольных осей будущих монолитных железобетонных элементов на дне котлована возводят щитовую опалубку. Высоту щитовой опалубки определяют равной высоте поперечного сечения будущих продольных монолитных железобетонных элементов, которую в свою очередь определяют исходя из расчетов на прочность, и зависит от нагрузки на фундамент строящегося сооружения. Затем равномерно заполняют возведенные щитовые опалубки бетонной смесью марки не ниже В15 вначале на четверть ее высоты, уплотняют уложенную бетонную смесь штыкованием, затем на свежую уложенную бетонную смесь по всей длине каждой из щитовых опалубок укладывают арматурные каркасы и полностью заполняют бетонной смесью щитовые опалубки, после того как залитая в щитовые опалубки бетонная смесь наберет прочность, снимают щитовые опалубки и заполняют пространство между образовавшимися продольными монолитными железобетонными элементами шлаковым щебнем, после этого отсыпают подушку основания будущего фундамента, состоящую из двух слоев: вначале отсыпают промежуточный слой из смеси грунта и шлакового щебня, а поверх него слой щебня из твердых горных пород средней крупности до отметки заложения подошвы фундамента строящегося сооружения, при этом толщина подушки основания будущего фундамента равна высоте поперечного сечения продольных монолитных железобетонных элементов, а толщина промежуточного слоя из смеси грунта и шлакового щебня составляет третью часть от толщины подушки основания будущего фундамента, при этом последний слой выравнивают и уплотняют, а щитовую опалубку под продольные монолитные железобетонные элементы устанавливают на расчетном расстоянии друг от друга.

Внедрение данного изобретения резко снижает стоимость восстановительных работ за счет использования выработанного карьера (нет необходимости рыть котлован), строительных отходов, постоянно образующихся в результате реконструкции, сломе и ремонте зданий и сооружений, а также отпадает необходимость извлечения больших объемов почвы для создания плодородного слоя. Учитывая то, что постоянно образующиеся строительные отходы вывозятся на полигоны для захоронения бытовых и промышленных отходов, то внедрение данного изобретения позволит улучшить экологическую ситуацию. Использование продольных монолитных железобетонных элементов при строительстве сооружений, возводимых на основаниях искусственного сложения, позволяет в несколько раз повысить несущую способность такого основания, снизить и перераспределить напряжения в плане и по глубине сжимаемой зоны основания фундаментов строящегося сооружения. Использование металлургических шлаков позволяет также снизить стоимость строительства, так как активность шлакового щебня улучшает прочностные показатели основания фундамента без дополнительного использования вяжущих материалов, и одновременно с этим решаются вопросы ликвидации техногенных образований, рекультивации земель.

Предложенный способ поясняется чертежами, где на фиг.1 показана конструктивная схема реализации данного способа, на фиг.2 - сечение 1-1, на фиг.3 - проектная конструктивная схема расположения продольных осей монолитных железобетонных элементов в плане ленточного фундамента.

Способ осуществляют следующим образом.

Вначале па площади нарушенного участка выполняют планировочные работы. Среднюю абсолютную отметку устанавливают с учетом технико-экономического обоснования. Потом производят предварительную засыпку карьера (1) строительными отходами послойно (2, 3, 4) с различной крупностью фракции. Каждый слой уплотняют методом укатки уплотняющими машинами и механизмами. Затем отсыпают карьер (1) слоем (5) вскрышных пород до отметки дна котлована (6) под фундамент строящегося сооружения. Слой вскрышных пород (5) выравнивают и уплотняют. Производят планировку дна котлована и разбивку осей (А) под фундамент строящегося сооружения. Далее на слой (5) из вскрышных пород укладывают выравнивающий слой (7) из песка средней крупности с последующим его уплотнением. После укладки выравнивающего слоя (7) производят разбивку продольных осей будущих монолитных железобетонных элементов (8) относительно осей фундамента. По каждой из размещенных продольных осей будущих монолитных железобетонных элементов (8) возводят щитовую опалубку (9). Далее готовят бетонную смесь марки не ниже В15 и заполняют ею щитовую опалубку (9) вначале на одну четверть ее высоты, уплотняют ее штыкованием и тут же укладывают на нее арматурные каркасы (10). Затем полностью заполняют щитовую опалубку (9) бетонной смесью. После того как залитая в щитовую опалубку (9) бетонная смесь наберет прочность, опалубку снимают. Пространство между образовавшимися продольными монолитными железобетонными элементами заполняют шлаковым щебнем (11). После этого отсыпают подушку (12) основания строящегося сооружения: вначале отсыпают промежуточный слой (13) из сухой смеси местного грунта и шлакового щебня, а поверх него слой щебня из твердых горных пород средней крупности. Сухую грунто-шлаковую смесь готовят на строительной площадке, процентное соотношение компонентов определяют по результатам исследования грунтов искусственного сложения, входящих в основание фундаментов строящегося сооружения. Последний слой (14) отсыпают до отметки заложения подошвы фундамента (15). Толщина подушки равна высоте поперечного сечения продольных монолитных железобетонных элементов. Толщина промежуточного слоя (13) составляет третью часть от толщины подушки (12). На полученном основании возводят фундамент. В качестве строительных отходов используют битый обожженный кирпич, бетон, железобетон, керамическую плитку.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР № 1062392, кл. Е21С 41/00, 1983 год.

2. Патент России № 2109427, Кл. А01В 79/02, 1988 год.

3. Патент России № 2274749, Кл. Е21С 41/32, 2006 год.