Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ ФУНДАМЕНТА

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при строительстве зданий и сооружений, в том числе на просадочных и малопрочных грунтах.

Известен способ возведения зданий, включающий устройство свайного фундамента, сооружение несущих железобетонных стен в опалубке, монтаж плит, перегородок и панелей ограждения, санитарно-технических блоков, демонтаж опалубки несущих стен, установку затем плит перекрытий с соединением арматурных выпусков, плиты перекрытия устанавливают на панели ограждения и перегородки с частичным опиранием плит перекрытий на несущие стены до набора бетоном несущих стен нормативной прочности (Авторское свидетельство СССР №1684445, дата приоритета 05.08.1986, дата публикации 15.10.1991, автор Н.И. Баборыкин, SU).

Недостатками известного способа являются: во-первых, долгие сроки строительства в связи с необходимостью перед возведением стен выполнения всех работ по устройству свайного фундамента и ростверка; во-вторых, необходимость задействования крупногабаритных машин для забивки свай, бурения скважин, а также потребность в специальных грузах или упорах для домкратов при задавливании свай.

Известен способ устройства свай, предусматривающий первоочередное устройство ростверков с дальнейшим параллельным возведением несущих конструкций здания и погружением свай, включающий выполнение работ по подготовке основания, выполнение по уплотненному основанию монолитных железобетонных ростверков, в которых предусмотрены анкерные узлы и конические отверстия для прохождения свай, возведение несущих конструкций здания и поэтапное погружение свай по мере возведения несущих конструкций здания, при этом нагрузка от здания на сваю передается по боковому трению бетона оголовка сваи о коническую поверхность ростверка (Эл. ресурс http://reconfiss.com.ua/Obshchestroitelnie-raboti/Ustrojstvo-svajnih-fimdamentov-pri-novom-stroitelstve/Ustrojstvo-svaj-s-zhelezobetonnih-rostverkov-parallelno-s-vozvedeniem-nesushchih-konstruktsij-zdaniya, дата просмотра 03.02.2015).

Недостатками известного способа являются:

- высокая стоимость и материалоемкость в связи с необходимостью устройства металлоемких анкерных узлов;

- сложность выполнения качественного закрепления сваи в конусообразном отверстии ростверка;

- затрудненность применения данного способа в стесненных условиях;

- сложная технология производства работ, предполагающая осуществление одинакового силового воздействия на ростверк от задавливания свай каждого из домкратов, подключенных к одной насосной станции и находящихся на одинаковом расстоянии от центра тяжести ростверка.

В качестве прототипа принят способ устройства свай, включающий устройство ростверка на подготовленном грунтовом основании, поэтапное задавливание свай домкратами по мере возведения несущих конструкций здания, бетонирование полости сваи и формирование оголовка сваи, при этом в местах установки свай поэтапно создают штольни, а задавливание свай осуществляют из штолен, устроенных на соответствующем этапе, под подошвой ростверка с упором домкратов в ростверк, причем на начальных этапах возведения используют несущую способность грунтового основания под ростверком с учетом его ослабления штольнями, а на каждом последующем этапе используют несущую способность свайного ростверка с возведенными на нем конструкциями с учетом ослабления грунтового основания ростверка штольнями под сваи, залавливаемые на очередном этапе (Патент РФ №2581853 С1, дата приоритета 11.03.2015, дата публикации 20.04.2016, автор: Юрченко А.А., RU, прототип).

Недостатками прототипа являются:

- высокая стоимость и трудоемкость в связи с необходимостью устройства штолен под подошвой ростверка;

- снижение несущей способности грунтового основания из-за устройства штолен;

- затрудненность применения данного способа в стесненных условиях и в условиях высокого уровня грунтовых вод;

- сложная технология производства работ, предполагающая строгий контроль и слаженное взаимодействие на всех этапах строительства, включая возведение наземных конструкций, устройство шурфов, задавливание свай;

- сложность усиления фундаментов в случаях увеличения нагрузки на фундамент или ухудшения свойств грунтового основания (с помощью дополнительного задавливания существующих свай).

Задачей изобретения является повышение эффективности способа возведения фундамента путем расширения сферы его использования, в частности при строительстве в стесненных условиях, путем упрощения технологии, уменьшения стоимости и снижения материалоемкости выполнения работ при задавливании свай, путем упрощения контроля задавливания свай одновременно с возведением здания, а также упрощения возможности усиления фундаментов при необходимости.

Для решения поставленной задачи предложен способ возведения фундамента, включающий подготовку грунтового основания, устройство ростверка, поэтапное задавливание свай домкратами по мере возведения несущих конструкций здания, бетонирование полости сваи и формирование оголовка сваи. Согласно изобретению, ростверк выполняют в виде балки с проемами в местах предполагаемой установки свай и устраивают его либо на подготовленном грунтовом основании, либо на фундаментной плите, в частности ленточном фундаменте, а задавливание свай на очередном этапе или задавливание дополнительных секций свай, устроенных на предыдущих этапах, осуществляют из проемов ростверка, с упором домкратов в верхнюю часть проемов, при этом балку ростверка выполняют в виде цокольной стены, монолитной или сборной из фундаментных блоков с проемами в нижней части, ограниченными, в частности, фундаментной плитой, причем в местах задавливания свай в фундаментной плите выполняют отверстия под сваи или образуют разрывы.

Согласно изобретению, устройство проемов в сборном из фундаментных блоков ростверке осуществляют с помощью запланированной раскладки фундаментных блоков, при этом над проемом устанавливают не менее одного ряда фундаментных блоков, которые будут служить упорами домкратов.

Согласно изобретению, устройство проемов в монолитном железобетонном ростверке выполняют с помощью закладки малопрочного материала, который извлекают из тела ростверка или разрушают перед задавливанием свай.

Согласно изобретению, устройство проемов в теле монолитного железобетонного ростверка выполняют с помощью закладки инвентарных объемных элементов, имеющих приспособление для их легкого извлечения, которые будут извлекаться из ростверка перед задавливанием свай, а после задавливания свай при необходимости полностью или частично устанавливаться назад в проем для восприятия части давления с ростверка с выполнением мероприятий по включению этих элементов в работу, например, с помощью подклинки.

Согласно изобретению, закладку инвентарных объемных элементов осуществляют с использованием смазки в местах контакта с бетоном ростверка, снижающей трение между бетоном ростверка и объемным элементом в момент его извлечения из бетонного тела ростверка, а при установке назад в проем после задавливания свай смазку с объемных элементов удаляют.

Согласно изобретению, устройство проемов может выполняться с помощью закладки неизвлекаемых полых вкладышей, которые предотвращают попадание бетона внутрь проема при бетонировании ростверка.

Согласно изобретению, в случае возникновения неравномерных осадок фундаментов, ухудшений грунтовых условий или при предполагаемом увеличении нагрузок и т.п. дополнительно выполняют укрепление фундамента, при этом устанавливают домкраты в существующие опорные узлы, устроенные на предыдущих этапах, срезают сварные швы в узлах и осуществляют задавливание дополнительных секций свай.

Согласно изобретению, устройство проемов может выполняться с помощью закладки извлекаемых и используемых повторно полых вкладышей с жесткими стенками, обеспечивающих неизменность габаритов проема при бетонировании ростверка.

Согласно изобретению, устройство ростверка осуществляют со стальными закладными деталями по нижней грани проема, устраиваемыми в местах предполагаемого размещения домкратов и упорных элементов, передающих усилие со свай на ростверк после задавливания свай.

Согласно изобретению, при усилии задавливания, превышающем вес возведенных строительных конструкций, могут использоваться машины и механизмы, различные строительные конструкции, грунтовые анкера, обеспечивающие неизменяемость положения ростверка и временно служащие в качестве пригруза.

Согласно изобретению, после формирования опорного узла многосекционной сваи осуществляют дополнительное бетонирование проема заподлицо с поверхностью фундаментных блоков или стены.

Согласно изобретению, при возведении ростверка проемы с двух или с одной стороны, в частности со стороны предполагаемого контакта с грунтом, закрывают плоскими или выпуклыми наружу заглушками или дверцами.

Согласно изобретению, в возводимых зданиях, имеющих высокий риск образования неравномерных осадок фундаментов, или в зданиях, имеющих повышенный класс ответственности и т.п., для упрощения и своевременности возможного усиления фундаментов в теле бетона ростверка над или вблизи каждого проема устраивают геодезические анкера (деформационные марки) и осуществляют периодические геодезические наблюдения за осадками этих анкеров (деформационных марок), в случае возникновения неравномерных осадок, превышающих предельно допустимые величины, в местах наибольших неравномерных осадок фундаментов производят задавливание дополнительных секций свай.

Согласно изобретению, в возводимых зданиях, имеющих высокий риск образования неравномерных осадок фундаментов, или в зданиях, имеющих повышенный класс ответственности и т.п., для упрощения и своевременности возможного усиления фундаментов устанавливают в верхней части свай (над грунтом) тензодатчики и производят периодические или постоянные наблюдения за величинами напряжений в теле свай, и в случае уменьшения напряжений, означающих снижение несущей способности свай, в местах наибольших снижений напряжений в сваях производят задавливание дополнительных секций свай.

На фиг. 1 схематично изображен фрагмент фундамента с проемом 1 в сборном свайном ростверке из фундаментных блоков 2, возведенном на фундаментной плите 3 с выполненным в ней отверстием 4; на фиг. 2 схематично изображен фрагмент фундамента с проемом 1 в свайном ростверке, выполненном в виде монолитной стены 5, возведенной на фундаментной плите 3, устроенной с разрывом 6; на фиг. 3 схематично изображен фрагмент устраиваемого фундамента со сваей 7, залавливаемой домкратом 8; на фиг. 4 - то же, с опорным узлом и оголовком сваи 7; на фиг. 5 - то же, с забетонированным проемом 9 ростверка. Возведение свайного ростверка возможно также на подготовленном грунтовом основании (условно не показано).

Кроме того, на фиг. 1 и фиг. 2 отражены элементы первого этапа возведения фундамента, а на фиг. 3, фиг. 4 и фиг. 5 - элементы второго этапа возведения фундамента.

Способ возведения фундамента, используемый в строительстве, как показано на фиг. 1 - фиг. 5, состоит из следующих этапов.

На первом этапе осуществляют подготовку грунтового основания, устройство на нем (при необходимости) фундаментной плиты 3, например ленточного фундамента с отверстиями 4 или разрывами 6, возведение на фундаментной плите 3 свайного ростверка, сборного из фундаментных блоков 2 или монолитного в виде цокольной железобетонной стены 5 с проемами 1 в местах будущего расположения свай 7, и возведение стен (этажей), перекрытий и других строительных конструкций над ростверком до такой высоты, при которой еще будет обеспечиваться несущая способность ленточного фундамента и грунтового основания под ним. При изготовлении сборного ростверка из фундаментных блоков 2 или монолитного ростверка 5 рекомендуется предусмотреть закладку стальных закладных деталей по низам проемов, устраиваемых в местах предполагаемого размещения домкратов 8 и упорных элементов, передающих усилие со свай 7 на ростверк после их поэтапного задавливания (условно не показано).

На втором этапе из проемов 1 осуществляют задавливание многосекционных свай 7 домкратами 6 с упором в закладные детали уже устроенного ростверка в местах отверстий 4 в плитах 3 или в местах разрыва 8 плит. При задавливании необходимо, чтобы суммарное усилие задавливания свай не превышало суммы веса ростверка, конструкций и возможных пригрузов, находящихся в грузовой площади ростверка. Далее снимают домкрат и выполняют бетонирование полости сваи и при необходимости бетонируют оголовок 9 заподлицо с поверхностью фундаментных блоков 2 или стены 5.

При проведении строительных работ на первом этапе суммарный расчетный вес возводимых конструкций, устраиваемых на ростверке с коэффициентами надежности по нагрузке γ₁ (значение коэффициентов должно быть принято более единицы), должен быть таким, чтобы несущая способность грунтового основания плитной части фундамента (или балки-ростверка при конструкции фундамента без плит) была бы обеспечена.

На втором этапе суммарное расчетное усилие задавливания свай на участке стены с коэффициентами надежности по нагрузке γ₂ (значение коэффициентов должно быть принято более единицы) не должно превысить суммарный расчетный вес этого участка стены с ростверком с коэффициентами надежности по нагрузке γ₃ (значение коэффициентов должно быть принято менее единицы). При этом также должна обеспечиваться несущая способность неразрезной балки-ростверка от усилий задавливания свай и возведенной части здания. После задавливания свай на втором этапе производится окончательное возведение следующего участка стены и перекрытий.

При осуществлении способа возведения фундамента устройство проемов при выполнении монолитного железобетонного ростверка можно производить с помощью разных приемов:

- путем закладки инвентарных объемных элементов, в том числе из малопрочного материала, которые извлекают из-под ростверка или разрушают перед задавливанием свай;

- путем закладки инвентарных объемных элементов, имеющих приспособление и/или смазку для их легкого извлечения, которые будут извлекаться из-под ростверка перед задавливанием свай, а после задавливания свай для усиления проема при необходимости полностью или частично устанавливаться назад в проем с выполнением мероприятий по включению этих элементов в работу (например, с помощью подклинки);

- путем закладки неизвлекаемых полых вкладышей с жесткими стенками, предотвращающих деформации контуров проемов при бетонировании и наборе прочности бетона ростверка;

- путем закладки извлекаемых и используемых повторно полых вкладышей с жесткими стенками, предотвращающих деформации контуров проемов при бетонировании и наборе прочности бетона ростверка.

В тех случаях, когда усилие задавливания превышает вес возведенных строительных конструкций, могут использоваться машины и механизмы, различные строительные конструкции, грунтовые анкера, обеспечивающие неизменяемость положения ростверка и временно служащие в качестве пригруза.

В случае задавливания стальных полых свай-оболочек, после задавливания и формирования узла передачи нагрузки со сваи на ростверк осуществляют установку арматуры и выполняют бетонирование полостей свай.

После задавливания всех или группы свай и формирования у них узлов передачи давления от свай на ростверк выполняют устройство бетонных оголовков.

В возводимых зданиях, имеющих высокий риск в будущем недостатке несущей способности существующих фундаментов, рекомендуется устраивать ниши в стенах фундамента на случай возможного усиления фундаментов.

Преимущество заявляемого способа возведения фундамента по сравнению с прототипом заключается в повышении эффективности способа путем расширения сферы его использования, в частности при строительстве в стесненных условиях; путем упрощения технологии, уменьшения стоимости и снижения материалоемкости выполнения работ при задавливании свай; путем упрощения контроля задавливания свай одновременно с возведением здания, а также упрощения возможности усиления фундаментов при необходимости.