СПОСОБ УСТРОЙСТВА СВАЙНОГО ФУНДАМЕНТА ПОД МАШИНЫ С ДИНАМИЧЕСКИМИ НАГРУЗКАМИ И ВИБРОЧУВСТВИТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
DEVICE FOR PILE FOUNDATION FOR MACHINES WITH DYNAMIC LOADS AND VIBRATION-SENSITIVE EQUIPMENT

Изобретение относится к строительству и может быть применено при возведении свайных фундаментов под машины с динамическими нагрузками или виброчувствительное оборудование на любых нескальных грунтах.
Известен свайный фундамент (а.с. СССР №1502716, МПК E02D 27/20, 27/12, 1989 г.), включающий низкий ростверк со сквозными отверстиями, через которые пропущены сваи и домкраты. В этом свайном фундаменте для обеспечения возможности регулирования жесткости системы «фундамент - основание» в процессе эксплуатации при использовании под машины с динамическими нагрузками и виброчувствительное оборудование каждый домкрат установлен на верхнем торце соответствующей сваи в отверстиях ростверка, причем корпус каждого домкрата жестко прикреплен к ростверку, а его шток - к верхнему торцу сваи.
Недостатками этого свайного фундамента являются относительная дороговизна оборудования и средств регулирования жесткости системы «фундамент - основание» и возможность сохранения зазоров между подошвой ростверка и грунтом основания.
3
Из известных технических решений наиболее близким к заявляемому изобретению является «Способ корректировки вертикального положения зданий на плитном фундаменте» (патент РФ №2352723, МПК E02D 35/00, 2009 г.) (прототип), характеризующийся тем, что в теле плиты устанавливают вертикально ориентированные инъекционные кондукторы с возвышением одного конца над верхним обрезом плиты или уровнем планировки грунта и заглублением другого конца в грунт под подошвой или бетонной подготовкой плиты, через которые производят инъецирование подвижного раствора под частью здания в направлении крена до возрастания падающего давления на 40-50% по отношению к рабочему давлению или до расхода подвижного раствора в объеме 2 м на одном инъекционном горизонте, при этом количество и высотное положение инъекционных горизонтов назначают по данным инженерно-геологических изысканий и уточняют по результатам измерения скорости погружения инъектора в грунт, а необходимость проведения инъекционных работ определяют по материалам геодезических наблюдений за зданием или сооружением в процессе строительства и первых лет эксплуатации. В качестве инъекционных кондукторов используют пластмассовые, металлические или асбестоцементные трубы промышленного производства с внутренним диаметром, достаточным для погружения через них инъекторов с минимальным зазором.
Недостатками способа - прототипа являются неравномерное инъецирование цементно-песчаного раствора под плитой, допуск такого высокого давления инъецирования раствора, которое способствует изменению положения фундамента по вертикали, а в целом не решается проблема снижения уровня колебаний свайного фундамента с ростверком.
Задачей заявляемого изобретения является снижение уровня колебаний свайного фундамента под машины с динамическими нагрузками и виброчувствительное оборудование, создаваемых динамическими нагрузками или за счет кинематического возбуждения, и как следствие, повышение срока службы машин и оборудования, а также уменьшения негативного воздействия на окружающие строительные конструкции.
Поставленная задача решается тем, что в «Способе устройства свайного фундамента под машины с динамическими нагрузками и виброчувствительное оборудование», включающем установку в теле ростверка вертикально ориентированных инъекционных кондукторов с возвышением одного конца над верхним обрезом ростверка и заглублением другого конца в грунтовое основание под его подошвой или бетонной подготовкой, через которые производят инъецирование подвижного цементно-песчаного раствора, согласно изобретению перед инъецированием цементно-песчаного раствора на свайный фундамент воздействуют максимальной динамической нагрузкой от машины установленной на свайном фундаменте или от вибровозбудителя возле свайного фундамента, производят измерение уровня колебаний свайного фундамента, а нагнетание цементно-песчаного раствора производят до тех пор, пока контролируемый уровень колебаний свайного фундамента не снизится до безопасного для эксплуатации свайного фундамента, машины или виброчувствительного оборудования уровня.
Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что перед инъецированием цементно-песчаного раствора на свайный фундамент воздействуют максимальной динамической нагрузкой от машины установленной на свайном фундаменте или от вибровозбудителя возле свайного фундамента, производят измерение уровня колебаний свайного фундамента, а нагнетание цементно-песчаного раствора производят до тех пор, пока контролируемый уровень колебаний свайного фундамента не снизится до безопасного для эксплуатации свайного фундамента, машины или виброчувствительного оборудования уровня.
Первый новый признак заключающийся в том, что перед инъецированием цементно-песчаного раствора на свайный фундамент воздействуют максимальной динамической нагрузкой от машины установленной на свайном фундаменте или от вибровозбудителя возле свайного фундамента, позволяет заявленному техническому решению приобрести новое свойство, заключающееся в том, что создается реальный фон негативного воздействия, изменение которого с помощью измерительных приборов можно контролировать при инъецировании раствора. Второй новый признак, заключающийся в измерении уровня колебаний свайного фундамента в процессе нагнетания раствора, позволяет предложенному техническому решению приобрести новое свойство, заключающееся в том, что появляется очень простое средство наглядного контроля изменений колебаний свайного фундамента в процессе инъецирования раствора. Третий новый признак, заключающийся в том, что нагнетание цементно-песчаного раствора производят до тех пор, пока контролируемый уровень колебаний свайного фундамента не снизится до безопасного для эксплуатации свайного фундамента, машины или виброчувствительного оборудования уровня, позволяет предложенному техническому решению приобрести новое свойство, заключающееся в том, что наиболее простым образом доступна наглядная информация о достаточности количества нагнетаемого раствора для достижения безопасной эксплуатации свайного фундамента, машины и виброчувствительного оборудования. Указанные новые признаки и свойства отсутствуют в известных технических решениях и позволяют заявленному техническому решению проявить эффективность, заключающуюся в снижении колебаний до безопасного для эксплуатации свайного фундамента, машины или виброчувствительного оборудования уровня.
Вышеизложенное позволяет утверждать, что предложенное техническое решение соответствует критериям изобретения «новизна» и «изобретательский уровень».
На фиг. 1 представлен пример расположения инъекционных кондукторов в теле ростверка в плане; на фиг. 2 представлен пример расположения инъекционных кондукторов в теле ростверка в разрезе; на фиг. 3 представлен свайный фундамент в разрезе перед инъецированием цементно-песчаного раствора; на фиг. 4 представлен свайный фундамент в разрезе во время инъецирования цементно-песчаного раствора; на фиг. 5 представлен свайный фундамент в разрезе в момент прекращения инъецирования цементно-песчаного раствора.
На фиг. 1, 2, 3, 4 и 5 показаны: свайный фундамент, состоящий из свай - 1 и ростверка - 2; 3 - машина с динамическими нагрузками или виброчувствительное оборудование; 4 - грунтовое основание; 5 - инъекционные кондукторы; 6 - инъекторы; 7 - прибор для измерения уровня колебаний фундамента; 8 - уровень верхнего обреза ростверка; 9 - уровень подошвы ростверка.
После погружения свай 1, в процессе возведения ростверка 2, включающего установку опалубки, укладку арматурных стержней и закладных деталей (не показаны), и его последующее бетонирование, в теле ростверка 2 устанавливают вертикально ориентированные инъекционные кондукторы 5, с возвышением одного конца над верхним обрезом ростверка 8 и заглублением другого конца в грунтовое основание 4 под подошвой ростверка 9 или бетонной подготовкой (не показана). Инъекционные кондукторы 5 крепятся при помощи сварки (для металлических кондукторов) или проволокой к арматуре ростверка 2 или к его опалубке (арматура и опалубка не показаны). В качестве инъекционных кондукторов 5 целесообразно применять металлические, пластмассовые или асбестоцементные трубы промышленного производства с внутренним диаметром, достаточным для погружения через них инъекторов 6 с минимальным зазором. В процессе устройства свайного фундамента состоящего из свай 1 и ростверка 2 и эксплуатации машины или виброчувствительного оборудования 3, как правило, вся нагрузка передается на сваи 1, в результате чего грунт под подошвой свайного ростверка 2 остается неуплотненным. Как следствие, при колебаниях между подошвой ростверка 9 и грунтовым основанием 4 контактная поверхность нарушается и возможно возникновение зазоров. Для ликвидации зазоров и включения в работу грунтового массива под ростверком совершают следующие действия. Включают машину 3 или вибровозбудитель (не показан) возле свайного фундамента в максимальном режиме, т.е. воздействуют на свайный фундамент максимальной динамической нагрузкой. При помощи специального прибора производят измерения уровня колебаний свайного фундамента при максимальных динамических нагрузках до начала инъецирования цементно-песчаного раствора и в процессе инъецирования раствора. Через инъекционные кондукторы 5, установленные в теле ростверка 2 с его верхнего обреза 8 до контакта с грунтом основания погружаются инъекторы 6, посредством которых производится нагнетание цементно-песчаного раствора под подошву ростверка или его бетонную подготовку. Нагнетание раствора производится до тех пор, пока контролируемый специальным прибором уровень колебаний свайного фундамента не снизится до безопасного для эксплуатации свайного фундамента, машины или виброчувствительного оборудования уровня.
Снижение уровня колебаний свайного фундамента свидетельствует о ликвидации зазоров (не показаны) - заполнении их цементно-песчаным раствором и уплотнении грунтового основания 4 под подошвой ростверка 9 или его бетонной подготовкой. После затвердевания инъецированного раствора (через 21 и более дней) происходит дальнейшее снижение амплитуды колебаний свайного фундамента на 15-20% за счет образования твердого грунтоцементного тела в зоне, контактирующей с подошвой ростверка, объединяющего сваи между собой (последнее подтверждено лабораторными и полевыми испытаниями).
Технико-экономическая эффективность предложенного технического решения, по сравнению со способом - прототипом, заключается в том, что достигается снижение до безопасного уровня колебаний свайного фундамента под машины с динамическими нагрузками или виброчувствительное оборудование наиболее простым образом без сложных испытаний и расчетов, с помощью доступного оборудования.