Патент на винахід №2371547

Адреса для листування: 630015, м. Новосибірськ-15, а/с 189, А.В. Лубягіну

(72) Автор(и): Зубачов Павло Вікторович (RU), Лубягін Олександр Васильович (RU), Бобряков Альберт Павлович (RU)

(73) Патентовласник(и): Товариство з обмеженою відповідальністю проектно-будівельна компанія "Фундамент" (RU)

(54) СПОСІБ ЗМІЦНЕННЯ ВІДКОСІВ І ЩІЛЬНООСВІТНИК ДЛЯ ЙОГО ЗДІЙСНЕННЯ

Винахід відноситься до будівництва і може бути використане для зміцнення укосів, насипів та виїмок, а також при виробництві глибоких котлованів, у тому числі з вертикальними стінками в нестійких сипких і слабких ґрунтах, а також при уривку котлованів у стиснених умовах. Спосіб зміцнення укосів включає розробку котловану та горизонтальне армування ґрунту в міру розробки котловану крізь межу зсуву. Армування ґрунту здійснюють пошарово шляхом вдавлювання в стінку природного ґрунту плоских щілиноутворювачів з арматурою і подальшого напірного ін'єктування розчину, що твердіє. Також заявлено щілинник. Технічний результат полягає в розширенні сфери застосування при підвищенні надійності кріплення стін котловану і несучої здатності його верхнього майданчика. 2 зв. та 3 з.п. ф-ли, 3 іл.

Даний спосіб забезпечує повне використання властивостей міцності армуючих елементів.

Недоліком способу за патентом 2138596 є обмежена область застосування, оскільки він може бути використаний тільки для зміцнення укосівпроцесі створення штучних насипів Зміцнення стін котлованів або вже спорудженого насипу даним способом неможливе.

Недоліком даного способу є складна та дорога технологія армування ґрунту, а також ненадійність, отримана в результаті зчеплення електрохімічної палі з ґрунтом.

Сутність цього методу полягає в тому, що для забезпечення стійкості крутих укосів або вертикальних стін котлованів у ґрунт забивають, вдавлюють або встановлюють на цементно-піщаному розчині готову свердловину стрижні (нагелі). В результаті утворюється масивна підпірна (ґрунтово-арматурна) стіна великої маси. Зміцнення армуванням засноване на розвитку між стрижнями та ґрунтом при навантаженні сил тертя, зчеплення. Даний спосіб дозволяє підвищити стійкість бортів котлованів, укосів, насипів, запобігти обповзанню призми обвалення вздовж потенційно небезпечної зсуву поверхні ковзання за рахунок кількості стрижнів. При цьому стрижні забивають на глибину, яка пройдена через потенційну призму обвалення, смугу локалізованих деформацій та заглиблені у стійку ділянку основи.

Метод нагельного армування є найбільш близьким до пропонованого і прийнятий як прототип.

Недоліком нагельного армування є недостатня площа контактуючої поверхні кожного стрижня окремо, звідси малі зусилля висмикування його з ґрунту. Цей недолік зазвичай поповнюється за рахунок кількості стрижнів, що веде до подорожчання. Однак більш істотним недоліком є непридатність способу армування нагельного для піщаних фунтів. В цьому випадку найбільш надійною була б плоска поверхня армуючого майданчика, а не стрижнева.

Технічна задача, розв'язувана у пропонованому винаході,полягає в розширенні сфери застосування при підвищенні надійності кріплення стін котловану і несучої здатності його верхнього майданчика.

Поставлене завдання вирішується тим, що в способі зміцнення укосів, що включає горизонтальне армування грунту крізь межу зсуву, армування грунту здійснюють пошарово шляхом вдавлювання в стінку природного ґрунту плоских щілин утворювачів з арматурою і наступного напірного ін'єктування розчину, що твердіє.

Будівництво котлованів за умов надзвичайно щільної міської забудови має свої особливості. Насамперед це стосується неможливості влаштування огорож котлованів за допомогою забиття паль або металевого шпунта через негативний вплив на фундаменти та стіни близько розташованих будівель. Задавлювання статичним навантаженням забезпечує можливість контролю та оперативного коригування перекосів, що виникають, а головне - збереження непорушності скелета грунту, яке неминуче при динамічних навантаженнях, особливо шару грунту, що контактує з корпусом. Зазначимо, що пріоритетним у запропонованому способі є використання машин, в яких розвиваються великі тягові зусилля, наприклад машин, що з'явилися останнім часом, для статичного задавлювання не тільки паль, але і інших конструкцій в недоторканий грунт.

При задавлюванні в недоторканий грунт щілин утворювачів з арматурною сіткою відбувається додаткове ущільнення грунту, а подальше напірне ін'єктування забезпечує подальше ущільнення і хороший контакт з грунтом. Така послідовність операцій дає можливість зміцнення схилів як існуючих насипів і котлованів, і у процесі спорудження нових. При цьому підвищуються надійність кріплення стін котловану та здатність його верхнього майданчика.

Для збільшення контактного армуючого майданчика при зміцненні вертикальних стін великої висоти необхідно по периметру майбутнього котловану зробити пристрій шпунтових паль, заглиблених нижче дна проектованого котловану, а напрямок вдавлювання в фунт щілинноутворювачів здійснювати горизонтально під нахилом до поверхні борту котловану, розташовуючи їх у міжпальному проміжку. і такими, що розходяться до втрати контакту при повному заглибленні.

Найбільш близький аналог, що відповідає родовому поняттю щілинноутворювача, не виявлено.

Технічна задача, розв'язувана в пропонованому щілиноутворювачі, як і в способі, для реалізації якого він призначений, полягає у підвищенні надійності армування фунта при розширенні області застосування.

Поставлене завдання вирішується так. Пристрій для реалізації способу зміцнення укосів (щілинник) включає в себе корпус з наконечником, що втрачається, розміщений на зовнішній поверхні корпусу запірний елемент, що фіксується в гирлі свердловини, упор для створення зусиль вдавлювання щілиноутворювача, що фіксується на корпусі в заданому положенні, і розміщена всередині корпусу .

Пропонований винахід пояснюється кресленнями, де на фіг.1 представлена схема зміцнення вертикальної стінки великої висоти; на фіг.2 - схема зміцнення укосів при виробництві котлованів; на фіг.3 - схема пристрою щілинноутворювача.

Пропонований спосіб реалізується, а щілинник працює наступним чином.

При створенні котловану з вертикальними стінками в грунті, що обрушується, необхідно перед початком робіт, пов'язаних з армуванням, по периметру майбутнього котловану зробити пристрій шпунтових паль 1, заглиблених нижче дна проектованого котловану, а потім вжепроводити пошарову екскавацію ґрунту з котловану та зміцнення його стінок за допомогою утворення армуючих елементів 2. Потім відривають котлован заданої площі на глибину 1-2 метри. По периметру котловану його стінки послідовно задавлюють щілиноутворювачі в горизонтальному напрямку під нахилом до поверхні борту котловану на глибину, що перевищує глибину потенційної призми обвалення. Запірний елемент 3 і 4 упор фіксують в гирлі отриманої свердловини. Потім у внутрішню порожнину подають розчин, що твердіє, під тиском. Під дією тиску губиться наконечник 5 із закріпленою на ньому арматурною сіткою 6 відокремлюється від корпусу 7 щілинноутворювача. Корпус 7 щілинноутворювача у міру заповнення свердловини твердіючим розчином переміщують до вільної поверхні борту котловану, фіксуючи запірний елемент 3 в гирлі свердловини (як пакер). Після заповнення свердловини розчином, що твердіє, щілинник задавлюють в сусідній міжпальний проміжок під тим же кутом нахилу до поверхні борту котловану. Операцію повторюють по всьому контуру котловану. Після затвердіння розчину аналогічно виготовляють армуючі елементи іншого напрямку по всьому контуру

Після завершення робіт проводять екскавацію ґрунту наступного шару заввишки 1-2 метри та аналогічно зміцнюють його.

Операцію зміцнення повторюють послідовно і закінчують, коли буде досягнуто заданої глибини котловану.

У разі зміцнення укосів шпунтові палі 1 не застосовуються, а армуючі елементи укладають 2 в ряд без нахилу до поверхні борту котловану (фіг.2).

1. Спосіб зміцнення укосів, що включає розробку котловану та горизонтальне армування ґрунту в міру розробки котловану крізь кордон зсуву, який відрізняється тим, що армування ґрунту здійснюютьпошарово шляхом вдавлювання в стінку природного ґрунту плоских щілиноутворювачів з арматурою та подальшого напірного ін'єктування розчину, що твердіє.

2. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що перед початком розробки по периметру майбутнього котловану заглиблюють шпунтові палі нижче дна майбутнього котловану.

3. Спосіб за п. 2, який відрізняється тим, що щілиноутворювачі вдавлюють у ґрунт горизонтально під нахилом до поверхні борту котловану, розташовуючи їх у міжпальному проміжку один над іншим і розходяться на величину контакту при повному заглибленні.

4. Спосіб за п.3, який відрізняється тим, що армування здійснюють шляхом заповнення розчином, що твердне, спочатку щілиноутворювачів одного напрямку, а після повного затвердіння розчину - іншого напрямку.

5. Щілинник, що включає корпус з наконечником, що втрачається, розміщені на зовнішній поверхні корпусу запірний елемент і упор, що фіксуються в заданому положенні, і розміщену всередині корпусу арматурну сітку.