Результат интеллектуальной деятельности: Способ подъема и выравнивания зданий/сооружений

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при подъеме и выравнивании зданий/сооружений путем создания в грунтовом массиве под зданием/сооружением объемных тел строго заданного (требуемого) объема и распределенных в песчаном грунте с определенным шагом в заданной последовательности.

Известен способ корректировки неравномерности осадок зданий и сооружений на плитном фундаменте, в котором перед началом инъектирования подвижного раствора через инъекционные трубы, установленные по периметру укрепляемой части фундамента, осуществляют замачивание грунта, вызывающее его ослабление, затем через те же трубы производят инъекцию подвижного раствора под давлением, вызывающим гидроразрыв ослабленного грунта, а после затвердевания раствора производят инъекцию подвижным раствором внутри полученного контура, и дополнительно осуществляют осадку здания со стороны, противоположной крену. После выравнивания здания его положение фиксируют подачей подвижного раствора в инъекционные трубы со стороны, противоположной крену (патент РФ №2468152, МПК: E02D 35/00, опубл. 27.11.2012 г.).

Недостатками данного способа являются:

- необходимость установки инъекционных труб вертикально сквозь фундаментную плиту, что приводит к ее ослаблению и необходимости ее восстановления после завершения инъекционных работ;

- необходимость организации сплошного контура ослабленного грунта вокруг активной зоны здания;

- нагнетание инъекционного состава внутри одного большого контура, что ограничивает возможность выборочной подачи давления в конкретную точку в зависимости от данных КИА в процессе нагнетания;

- данный способ не позволяет осуществить подъем здания, а лишь устраняет неравномерность осадки путем осадки, не накрененной части здания.

Известен также способ выправления крена зданий, включающий создание экрана по внешнему контуру здания на расстоянии 1,5-2,0 м от его фундамента на глубину активной зоны путем инъекционного уплотнения грунта (патент РФ №2275473, МПК: E02D 35/00, опубл. 27.04.2006 г.). Инъектирование активной зоны наиболее сжимаемой части основания производится уплотняющим раствором до стабилизации грунта основания посредством расположенных на расстоянии 0,5-1,0 м от фундамента или от его внешнего и внутреннего контуров с шагом 2-3 м инъекторов (инъекционных труб), погруженных на глубину активной зоны. Подачу уплотняющего раствора осуществляют до образования в грунте полостей гидроразрыва, а дальнейшую подачу выполняют под постоянным давлением 2-10 атм., обеспечивающим вокруг инъекторов уплотненную зону грунта с радиусом 1,5-2,5 м. Затем осуществляют разуплотнение наименее сжимаемой части массива грунта основания здания для обеспечения осадки части здания путем бурения с отбором керна наклонных скважин без обсадки диаметром 73-146 мм, расположенных в виде веерных кустов или через интервал 0,5-1,5 м, а до выравнивания крена осуществляют дополнительное инъектирование уплотняющего раствора в разуплотненное основание с заполнением им не закрытых скважин до полной стабилизации осадки основания.

По числу сходных признаков и достигаемому результату указанное техническое решение выбрано в качестве прототипа предлагаемого способа.

Недостатками данного метода являются:

- необходимость организации «экрана» вокруг активной зоны здания, ограничивающего зону распространения инъекционного состава;

- ограничение максимальной величины давления нагнетания в связи с отсутствием мероприятий по заполнению пространства между инъекционной трубой и грунтом (отсутствие обойменного состава);

- предлагаемый инъекционный цементно-песчаный раствор имеет весьма ограниченную способность проникновения в грунт;

- данный способ не позволяет осуществить подъем здания, а лишь устраняет неравномерность осадки путем осадки не накрененной части здания;

- нагнетание инъекционного состава внутри одного большого контура, что ограничивает возможность выборочной подачи давления в конкретную точку в зависимости от данных контрольно-измерительной аппаратуры в процессе нагнетания.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в создании объемных тел в грунте для подъема и выравнивания зданий/сооружений.

Для достижения указанного технического результата в предлагаемом способе подъема и выравнивания зданий и сооружений, включающем установку инъекционных труб и инъекцию подвижного раствора под здание/сооружение, инъекционные манжетные трубы под зданием/сооружением устанавливают горизонтально в две стадии, на первой осуществляют кондиционирование песчаного грунта, обеспечивающее возможность перераспределения грунтового материала вокруг инъектора в заданном радиусе, на второй стадии производят нагнетание основного инъекционного раствора в инъекционные манжетные трубы, в каждую из которых инъекционный раствор подают многократно для создания объемных тел инъекционного материала в строго заданных точках активной зоны.

Отличительными признаками предложенного способа являются установка инъекционных манжетных труб под зданием/сооружением горизонтально в две стадии, осуществление на первой стадии кондиционирования песчаного грунта, нагнетание на второй стадии основного инъекционного раствора в инъекционные манжетные трубы, многократная подача в каждую инъекционную манжетную трубу инъекционного раствора для создания объемных тел.

Это позволяет производить последующее многоразовое нагнетание основных инъекционных растворов, образующих крупноразмерные твердые тела около каждого инъектора, кондиционировать (пропитывать) грунт с целью обеспечения возможности перераспределения грунтового материала вокруг инъектора в заданном радиусе для последующего его уплотнения в процессе нагнетания инъекционного раствора, который должен легко распределяться на поверхности зерен грунта и обеспечивать их скольжение относительно друг друга.

Предлагаемый способ поясняется чертежом, на котором показана схема подъема зданий/сооружений путем создания в песчаном грунтовом массиве объемных тел инъекционного материала.

На чертеже позициями обозначены:

1 - инъекционные манжетные трубы,

2 - инъекторы,

3 - объемные тела,

4 - область нагнетания.

Способ осуществляется следующим образом.

Под зданием/сооружением бурят горизонтальные либо наклонные скважины, устанавливают в них инъекционные манжетные трубы 1, через инъекторы 2, например инъекционные пакеры, закачивают пропиточный состав для кондиционирования грунта в заданном радиусе, после чего осуществляют нагнетание основного инъекционного раствора заданного объема. Инъекционный раствор отверждается и образует материал в виде объемного тела 3, обеспечивающий его совместную работу с грунтовым массивом в области нагнетания 4. Инъекционный раствор не подвергается разрушению под действием грунтовой воды.

Объем твердого тела, создаваемого в процессе нагнетания инъекционного раствора, определяют высотой подъема, массой здания/сооружения и характеристиками грунта.

Затем происходит процесс водоотдачи (отжатия воды) из основного инъекционного раствора, дополнительным эффектом которого является кольматация межзернового пространства частиц грунта и создание тонкого плотного контура вокруг объемного тела 3.

Нарушение соответствия указанных критичных свойств инъекционного раствора, например, вязкости, водо-твердого отношения, плотности, параметров нагнетания, например давления, скорости подачи инъекционного раствора, диаметра шланга и т.п., приводит к разрыву грунта и, соответственно, невозможности управления нагнетанием, процессом формирования объемных тел 3 именно вблизи инъектора 2, а значит и невозможности подъема и выравнивания здания/сооружения. Поэтому эффект водоотдачи из инъекционного раствора обеспечивает образование объемного тела 3 в грунте над и под инъектором 2. Назначение параметров инъекционного раствора устанавливают экспериментальным путем, в зависимости от характеристик грунта и параметров нагнетания.

Назначение указанных параметров выполнено в ходе исследований и разработки технологии подъема в лабораторных условиях АО «ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева» для модельного мелкозернистого и среднезернистого грунта.

Формирование объемного твердого тела достигнуто при следующих параметрах:

Основной инъекционный состав в готовом виде в расходной емкости, при перекачивании через инъекционные манжетные трубы 1 под давлением не должен расслаиваться, иметь водоотделение не более 1% от объема, а вязкость и связность раствора должны обеспечивать возможность нагнетания при скорости не менее 4 л/мин.

Правильное назначение и соответствие параметров инъекционного раствора параметрам нагнетания и характеристикам грунта гарантирует высокую эффективность предлагаемого способа подъема.