Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ ФУНДАМЕНТА НА ПУЧИНИСТОМ ГРУНТЕ В ЗИМНИХ УСЛОВИЯХ

Изобретение относится к строительству, а именно к возведению фундаментов в условиях отрицательных температур на пучинистых грунтах.

Известен фундамент зданий и сооружений, включающий частично размещенный в грунте основной опорный элемент, вокруг боковой поверхности которого в зоне сезонного промерзания грунта расположены скользящие относительно друг друга деревянные щиты (А.с. СССР №44186, МКИ G06F 15/00, 1976). Этот способ устройства фундамента позволяет снизить величину сил морозного пучения, действующих на боковых поверхностях фундамента. Однако деревянные щиты в процессе циклического замерзания-оттаивания грунтов сами подвержены выпучиванию. Недостатком способа является также то, что подошва фундамента остается незащищенной от сил пучения в зоне сезонно-мерзлого слоя грунта.

Известен также способ возведения фундамента на сыпучем материале, размещенном между дном, боковой поверхностью и стенками котлована (А.с. №1231144, МКИ Е02D 27/32, 1986). Образование вокруг фундамента оболочки из сыпучего материала частично обеспечивает противопучинную защиту фундамента в основном на боковых поверхностях от касательных сил пучения, однако подошва фундамента снова остается незащищенной.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ возведения фундамента на пучинистом грунте, включающий создание котлована, образование в грунте выработки, погружение в нее тела фундамента и обратную засыпку непучинистым грунтом (ВСН 29-85. Проектирование мелкозаглубленных фундаментов малоэтажных сельских зданий на пучинистых грунтах. М., 1985, с.11 - прототип).

Использование непучинистого грунта в основании фундамента позволяет избежать деформаций при промерзании основания. Однако обратная засыпка непучинистого грунта невозможна ниже уровня грунтовых вод, то есть в наиболее пучинистых грунтах. К недостаткам способа можно также отнести необходимость отрыва котлована на глубину, превышающую глубину промерзания. Обратную засыпку обычно производят крупным песком или керамзитовым гравием, которые в зимних условиях должны быть уложены без включений снега и льда и тщательно уплотнены. Все это требует дополнительно больших затрат труда и материалов. При глубине заложения фундамента, превышающей глубину местного сезонного промерзания, на этапе ведения работ в открытом котловане по возведению фундамента, включающем создание котлована, образование в грунте выработки, погружение в нее тела фундамента и обратную засыпку, может произойти промерзание грунта, поскольку эти работы трудоемки и требуют большого времени на их выполнение.

Техническая задача, решаемая изобретением, - снижение стоимости и повышение производительности возведения фундаментов на пучинистых грунтах в зимних условиях при отрицательных температурах наружного воздуха.

Эта задача решается за счет того, что в период работ в зимних условиях в котловане по возведению фундамента в процессе строительства и когда выстроенное здание или сооружение по той или иной причине еще не отапливается принимаются меры к защите грунта основания от промерзания, так как пучинистые грунты при зимнем промерзании заметно увеличиваются в объеме, а при оттаивании оказываются переувлажненными и резко ослабленными, и любой переход из одного состояния в другое приводит к неблагоприятным условиям работы и даже к разрушению фундамента и возведенного на нем здания или сооружения.

Чтобы избежать опасного пучения грунтов под подошвой фундамента в предлагаемом способе возведения фундамента на пучинистом грунте в зимних условиях, включающем создание котлована, образование в грунте выработки, погружение в нее тела фундамента и обратную засыпку непучинистым грунтом, после образования в грунте выработки в расчетной области основания фундамента размещают нагревательный элемент, который подключают к источнику питания через регулятор температуры. Нагревательный элемент может быть размещен в прифундаментном слое грунта или между грунтом и подбетонкой, а в качестве нагревательного элемента может быть использован провод, термопленка или слой графитового порошка. При этом нагревательный элемент, подключенный к источнику питания через регулятор температуры, обеспечивает поддержание необходимого температурного режима в расчетной области основания фундамента.

Температурный режим зависит не только от свойств грунта, но и теплопроводности бетона, температуры дневной поверхности, глубины заложения фундамента и других факторов. Поэтому расчетная область основания фундамента, в которой размещают нагревательный элемент, может быть определена лишь приближенно на максимально неблагоприятные условия и направлена на оценку необходимой подводимой мощности для поддержания температурного режима.

Одним из основных факторов, определяющих глубину заложения фундаментов, являются климатические особенности района и возможность пучения грунтов при зимнем их промерзании. Определение отметки заложения фундамента осуществляется по условиям глубины промерзания грунтов в связи с опасностью их морозного пучения.

В практической реализации предлагаемого способа нагревательный элемент, например в виде провода, размещали в расчетной области в грунте на глубине 20-30 см от подошвы будущего фундамента после создания котлована и окончания работ по подготовке в грунте выработки. Затем погружали в выработку тело фундамента и производили обратную засыпку непучинистым грунтом.

Тепловые потоки от нагревательного элемента должны быть такими, чтобы грунт, например, средней плотности в талом состоянии, с коэффициентом теплопроводности, колеблющемся в диапазоне 1,5-2,5 Вт/м°С, всегда оставался в области положительных температур. Для достижения этой цели использовали регулятор температуры с коммутирующим устройством, настроенный на заданную температуру, который размещали вблизи контролируемой зоны и который периодически подключал нагревательный элемент к источнику электропитания, например регулятор температуры ТЕРМОДАТ 10 фирмы Энергосила МК, обеспечивающий высокую точность регулирования с разрешением 0,1°С. Прибор имеет универсальный вход и предназначен для работы как с термопарами, так и термосопротивлениями. Диапазон измерения температуры от минус 200°С до 2500°С определяется датчиком. Использование модели термодата 10Н1/19В/1С/1Р с основным симисторным выходом позволило эффективно управлять электромагнитным пускателем для подключения нагревательного элемента к источнику питания и поддерживать заданный температурный режим.