способ ликвидации деформаций устоев мостовых переходов

Формула изобретения

Способ ликвидации деформаций устоев мостовых переходов, включающий увеличение опорной площади устоев путем сооружения вокруг них монолитной оболочки, отличающийся тем, что предварительно по контуру опорной части оболочек возводят водозащитные экраны путем инъекции в грунты оснований устоев водонепроницаемого состава, монолитные железобетонные оболочки сооружают с трех сторон каждого устоя от уровня его подошвы, соединяют оболочки между собой распорной балкой, при этом в опорных частях оболочек, каждая из которых имеет ширину, превышающую ширину соответствующего устоя, выполняют сквозные отверстия, через которые осуществляют напорные инъекции закрепляющих растворов в грунтовое основание устоев.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области эксплуатации автомобильных и железнодорожных мостовых переходов и может быть использовано для ликвидации деформаций их устоев, возникающих вследствие недостаточной несущей способности грунтов основания.

Известен способ усиления фундаментов на естественном основании с недостаточной несущей способностью путем увеличения их опорной площади за счет сооружения дополнительных частей фундамента (банкет) (см. Коновалов П.А. Основания и фундаменты реконструируемых зданий. - 2-е. издание., переработанное и дополненное. - М.: Стройиздат, 1988. - С.161-162).

Недостатки рассматриваемого способа заключаются в недостаточно надежном упрочнении грунтов основания, невозможности применения способа в условиях существования водного потока под мостовым переходом.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ усиления фундамента путем возведения железобетонной «рубашки», представляющей собой монолитную оболочку, которая охватывает существующий фундамент со всех сторон и обеспечивает совместную работу существующего фундамента с конструкцией усиления (см. Реконструкция зданий и сооружений. / А.Л.Шагин, Ю.В. Бондаренко, Д.Ф.Гончаренко, З.Б.Гончаров; под редакцией А.Л.Шагина: Учеб. пособие для строительных спец. вузов. - М.: Высш. школа, 1991. - С.132.).

Недостатками известного способа являются невысокие эффективность и надежность ликвидации деформаций устоев мостовых переходов из-за невозможности укрепления конструкции мостового перехода и укрепления грунтов основания устоев, невозможность применения способа в условиях существования водного потока под мостовым переходом.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности и надежности ликвидации деформаций устоев мостовых переходов, возведенных на грунтовом основании с недостаточной несущей способностью.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что способ ликвидации деформаций устоев мостовых переходов, включающий увеличение опорной площади устоев путем сооружения вокруг них монолитной оболочки, отличается тем, что предварительно по контуру опорной части оболочек возводят водозащитные экраны путем инъекции в грунты оснований устоев водонепроницаемого состава, монолитные железобетонные оболочки сооружают с трех сторон каждого устоя от уровня его подошвы, соединяют оболочки между собой распорной балкой, при этом в опорных частях оболочек, каждая из которых имеет ширину, превышающую ширину соответствующего устоя, выполняют сквозные отверстия, через которые осуществляют напорные инъекции закрепляющих растворов в грунтовое основание устоев.

Заявленный способ отличается от прототипа тем, что позволяет изменить первоначальную конструкцию мостового перехода для ликвидации возникших в процессе его эксплуатации деформаций; реализация способа возможна и в условиях водного потока под мостовым переходом; способ позволяет закрепить грунты оснований устоев с целью недопущения дальнейших деформаций мостового перехода.

Для реализации способа используют:

- предварительное сооружение по контурам опорных частей оболочек водозащитных экранов путем инъекции в грунты основания устоев водонепроницаемых составов;

- закрепление грунтов оснований устоев;

- изменение первоначальной конструкции мостового перехода путем соединения оболочек устоев распорной балкой.

Процесс ликвидации деформаций устоев мостовых переходов можно объяснить следующим образом.

Как известно, деформации устоев мостовых переходов вызваны, как правило, снижением несущей способности грунтов их оснований в процессе эксплуатации. Это связано с различными физико-геологическими процессами, в т.ч. и деградацией многолетнемерзлых грунтов. При этом деформации устоев имеют неоднозначный сложный характер: помимо вертикальных осадок наблюдаются смещения устоев в горизонтальном направлении с поворотом вокруг их вертикальных осей за счет неравномерных осадок оснований устоев, что может сопровождаться повреждением конструкций устоя, т.е. нарушением сплошности его тела, характеризуемого наличием трещин. В связи с этим имеется необходимость надежной стабилизации положения устоев в пространстве в любой промежуток времени их эксплуатации с восстановлением, в случае повреждения устоя, его несущей способности.

Особые трудности возникают при нахождении под мостовым переходом водного потока. В этом случае осуществление работ по ликвидации деформаций устоев достаточно проблематично, а подчас и невозможно.

Таким образом, последовательность работ по ликвидации деформаций устоев должна включать процедуры по сооружению водозащитных экранов по контурам опорных частей монолитных оболочек, сооружение монолитных оболочек, соединенных между собой распорной балкой, введение закрепляющего раствора в грунтовое основание устоев для целенаправленного изменения параметров свойств грунтов.

В заявляемом способе реализуется следующий комплекс мероприятий:

- сооружение под каждым из двух устоев, по контурам будущих опорных частей монолитных оболочек, водозащитного вертикального экрана путем инъекции в грунт водонепроницаемого состава, способствует исключению возможности попадания воды в зону работ по возведению монолитной оболочки;

- возведение монолитных железобетонных оболочек, соединенных между собой распорной балкой, позволяет не допустить горизонтальные деформации устоев и возникающие при этом моменты сил, вызванных разностью осадок отдельных точек подошв устоев;

- возведение монолитной железобетонной оболочки с трех сторон существующего устоя позволяет ликвидировать обнаруженные дефекты устоя, например трещины в его теле, и обеспечить совместную работу усиливаемой конструкции устоя с элементом усиления - оболочкой;

- возведение опорной части оболочки, ширина которой превышает ширину устоя, снижает удельное давление на грунтовое основание за счет увеличения площади подошвы устоя;

- выполнение напорных инъекций закрепляющего раствора в грунтовое основание через отверстия в опорных частях позволяет в активной зоне опорных частей оболочек, там, где действуют наибольшие сжимающие давления, создать область повышенной жесткости с достаточно однородными характеристиками сжимаемости грунта. Этим достигается снижение абсолютной величины осадки каждого устоя и, что наиболее существенно, ее неравномерности по длине устоев.

На фиг.1 показан общий вид мостового перехода, на фиг.2 - разрез 1-1 на фиг.1, на фиг.3 - разрез 2-2 на фиг.1.

На чертежах изображены: левый устой 1, правый устой 2, существующее пролетное строение 3, точки инъекции в грунтовое основание водонепроницаемого раствора 4, монолитные железобетонные оболочки 5, опорные части оболочек 6, распорная балка 7, сквозные отверстия 8, зоны закрепленного грунта 9, водонепроницаемый экран 10.

Способ осуществляется в следующей последовательности:

- для каждого из устоев 1 и 2 под существующим пролетным строением 3 намечают точки инъекции 4 водонепроницаемого состава в грунты основания. Положение точек в горизонтальной плоскости соответствует контурам будущих опорных частей 6 монолитных железобетонных оболочек 5. В точках 4 производят инъекцию водонепроницаемого состава в грунты основания устоев с целью создания водонепроницаемого экрана 10;

- под защитой водонепроницаемого экрана 10, в пределах контура будущих опорных частей 6 монолитных железобетонных оболочек 5, производят выемку грунта до отметки подошвы устоев 1 и 2 с последующей установкой арматурных каркасов в опорных частях 6, железобетонных оболочках 5 и в распорной балке 7. Опорные части 6, оболочки 5 и существующие устои 1 и 2 должны быть соединены жестко, для этого их примыкание производится с помощью штраб, анкеров, устанавливаемых в теле устоев, либо специальных разгружающих балок, принимаемых по расчету;

- производят бетонирование опорных частей 6, оболочек 5 и разгрузочной балки 7, при этом в опорных частях 6 оставляют сквозные отверстия 8;

- выполняют напорные инъецирования закрепляющего раствора в грунтовое основание через отверстия 8, создавая тем самым зоны закрепленного грунта 9, необходимые для уменьшения или полной ликвидации деформаций основания мостового перехода.

В предлагаемом изобретении положительный эффект заключается в следующем:

- эффективно восстанавливается несущая способность мостовых переходов;

- обеспечивается высокая надежность стабилизации положения мостовых устоев в пространстве и во времени;

- существенно снижаются затраты по восстановлению несущей способности мостовых переходов в сравнении с традиционными подходами.