СПОСОБ УСИЛЕНИЯ ОСНОВАНИЯ ФУНДАМЕНТА
METHOD OF STRENGTHENING FOUNDATION BASE

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для повышения несущей способности оснований фундаментов.
Известен способ усиления основания фундамента, включающий бурение наклонных скважин в основании и заполнение их грунтом с трамбованием для создания под подошвой фундамента зон уплотненного грунта, обладающего большей прочностью и меньшей деформативностью [Алексеев С.И. Конструктивное усиление оснований при реконструкции зданий: монография. - М.: УМЦ ЖДТ, 2013. - 84 с.].
Недостатком указанного способа является существенная неравномерность уплотнения грунта в пределах основания фундамента, ведущая к неравномерному изменению напряженного состояния основания и к его неравномерным и неконтролируемым деформациям под нагрузкой от здания.
Наиболее близким к заявляемому является способ усиления фундамента, включающий отрывку траншеи, проходку под подошвой фундамента микротоннелей и заполнение их полостей песком, при этом стенки микротоннелей упрочняют термообработкой [Патент на изобретение РФ №2209882, Е02D, 27/08. Способ усиления фундамента / Н.С. Балычев, В.И. Игнатов, Н.И. Прохоров и др. // Изобретения. Полезные модели. - 2003, №22 (прототип)].
Недостатком указанного способа является уплотнение грунта вокруг микротоннелей, ведущее к изменению напряженного состояния основания и к его неконтролируемым деформациям под нагрузкой от здания, неконтролируемость результатов термообработки микротоннелей, сложность и трудоемкость осуществления способа.
Техническим результатом изобретения является снижение неравномерности воздействия на грунт основания фундамента мероприятий по его усилению, обеспечению контролируемости напряженного состояния основания и расширение сферы применения способа.
Для достижения технического результата в способе усиления основания фундамента, включающем отрывку траншеи, проходку микротоннелей путем бурения с установкой обсадных труб под подошвой фундамента и заполнение их полостей песком, согласно изобретению проходку каждого микротоннеля на заданную длину осуществляют шнековым бурением с пошаговым погружением обсадной трубы в микротоннель и удалением выбуренного грунта из микротоннеля, а заполнение полости микротоннеля песком производят с одновременным уплотнением песка путем обратного вращения шнека и пошаговым извлечением обсадной трубы и шнека из микротоннеля, при этом пошаговое погружение и извлечение шнека и обсадной трубы производят на величину, равную шагу спирали шнека, а уплотнение песка на каждом шаге извлечения обсадной трубы и шнека производят до достижения заданного реактивного сопротивления уплотненного песка.
Указанные новые признаки и свойства отсутствуют в известных технических решениях и позволяют предложенному техническому решению проявить эффективность, заключающуюся в снижении неравномерности воздействия на грунт основания фундамента мероприятий по его усилению, обеспечению контролируемости и регулируемости напряженного состояния основания и расширение сферы применения способа.
Вышеуказанное позволяет утверждать, что предложенное техническое решение соответствует критериям изобретения «новизна» и «изобретательский уровень».
Сущность способа усиления основания фундамента поясняется чертежом, где на: фиг. 1 - принципиальная блок-схема устройства для осуществления способа усиления основания фундамента;
фиг. 2 - поперечное сечение микротоннелей в основании фундамента здания.
Устройство для реализации способа усиления основания фундамента состоит из шнека 1, разбуривающей насадки 2, обсадной трубы 3, бурильной установки 4, упорной стенки 5, датчика давления 6, оголовка 7, желоба 8.
Бурильная установка 4 предназначена для вращения и погружения шнека 1 при бурении микротоннеля 9 и погружения обсадной трубы 3 в пробуренный микротоннель, а также для обратного вращения шнека 1 при подаче и уплотнения песка в микротоннеле 9 и извлечения шнека 1 и обсадной трубы 3 из микротоннеля 9.
Датчик давления 6 предназначен для контроля величины реактивного сопротивления массива грунта при уплотнении песка на забое микротоннеля 9.
Оголовок 7 предназначен для соединения обсадной трубы 3 с бурильной установкой 4. Оголовок 7 имеет боковое окно для выхода выбуренного грунта из обсадной трубы 3 при бурении микротоннеля 9 и загрузки песка в полость обсадной трубы 3 при заполнении микротоннеля 9 песком.
Желоб 8 предназначен для отвода выбуренного грунта от бурильной установки 4 при бурении микротоннеля 9 и подачи песка в полость обсадной трубы 3 при заполнении микротоннеля 9 песком.
Способ усиления основания фундамента осуществляется следующим образом.
Рядом с основанием фундамента, требующим усиления, отрывают вспомогательную траншею 10, в ней устанавливают бурильную установку 4, упорную стенку 5 и датчик давления 6. К бурильной установке 4 прикрепляют первое звено шнека 1, оголовок 7 и первое звено обсадной трубы 3.
Включают бурильную установку 4 и производят бурение микротоннеля 9 на длину первого звена шнека 1 и пошаговое погружение в него обсадной трубы 3 после каждой проходки микротоннеля 9 на величину, равную шагу спирали шнека 1.
Затем к шнеку 1 и обсадной трубе 3 подсоединяют очередные звенья и аналогичным образом продолжают бурение микротоннеля 9 до заданной длины и пошаговое погружение обсадной трубы 3. После достижения заданной длины микротоннеля 9 последний шаг погружения обсадной трубы 3 не производят, бурение микротоннеля 9 прекращают, очищают полость обсадной трубы 3 путем холостого вращения шнека 1 и извлекают шнек 1 из микротоннеля 9 на один шаг его спирали. Выбуренный грунт, поступающий из обсадной трубы 3 при бурении микротоннеля 9 и очистке полости обсадной трубы 3, отводят с помощью желоба 8.
Затем изменяют направление вращения шнека 3, а в полость обсадной трубы 3 загружают с помощью желоба 8 песок. Шнеком 3 песок подается в микротоннель 9 и уплотняется в его забое. После достижения заданного реактивного сопротивления уплотненного песка, измеряемого датчиком давления 6, производят извлечение обсадной трубы 3 на один шаг спирали шнека 1, а затем производят извлечение шнека 1 на один шаг его спирали. При извлечение обсадной трубы 3 упор бурильной установки 4 может производиться шнеком 1 в забой микротоннеля 9 и/или соответствующими распорками между бурильной установкой 4 и стенкой траншеи 10.
Аналогичным образом производят пошаговое уплотнение песка по всей длине микротоннеля 9 и пошаговое извлечение обсадной трубы 3 и шнека 1 и, соответственно, укрепление основания фундамента.
Изобретение позволяет за счет уплотнения песка в микротоннелях восстанавливать напряженное состояние в основании фундамента сооружения, созданное при его эксплуатации и нарушенное при бурении микротоннелей; повышать жесткость и прочность основания фундамента сооружения за счет большей жесткости и прочности уплотненного песка, чем природного грунта основания фундамента сооружения; усиливать основание фундамента сооружения равномерно по площади его пятна горизонтальными микротоннелями; контролировать и регулировать степень уплотнения и упрочнения песка в ходе его укладки в микротоннели и соответственно применить изобретение как для сильно сжимаемых грунтов, так и для набухающих и т.о. создает определенный технико-экономический эффект.