СПОСОБ СИНХРОННОГО ПОДЪЕМА И ОПУСКАНИЯ ЧАСТИ КОНСТРУКЦИИ ЗДАНИЯ
METHOD OF SYNCHRONOUS LIFTING AND LOWERING OF A PART OF A BUILDING DESIGN

Изобретение относится к строительству, в частности к защите эксплуатируемых зданий от неравномерных деформаций и устройствам управления процессом подъема и опускания элементов конструкций сооружений.
Известна система для корректировки геометрического положения здания, с использованием датчиков перемещений (для контроля вертикальных перемещений) и выводом контрольного аналогового сигнала на вольтметры. По показаниям вторичных приборов (вольтметров), оператор осуществляет управление подъемом в мануальном режиме методами плоскопараллельного подъема или поворотом здания относительно наружных осей здания (наружных несущих панелей) по Х или У (см. SU №1590512 A1, Е 02 D 35/00, опубл. 15.06.1990).
Известна также система для геометрической корректировки зданий в пространстве, где контроль за перемещениями конструкций здания осуществляется с пульта управления, а управление процессом подъема осуществляется мануально (см. патент RU № 2090703 C1, Е 02 D 35/00, опубл.20.09.1997).
Наиболее близким к заявленному  по технической сущности является способ непрерывного подъема и выравнивания зданий, при этом вертикальные размеры домкратных ниш выполняют равными по величине подъема здания со стороны противоположной крену, монтируют домкратные узлы и поджимают их на полную величину вертикальных перемещений и формируют линию отрыва путем выполнения горизонтального разреза на уровне основания домкратных ниш, а затем путем наклонного разреза цокольной части здания формируют полость отрыва в виде призмы (см. патент RU №2 420 631 С1,  Е 02 D 35/00, опубл. 10.06.2011).
Недостатком способа, является высокая стоимость выполнения горизонтального и наклонного разреза цокольной части здания (алмазным канатом), а также большие отклонения от горизонтальной плоскости (вогнутость, выпуклость) на прорезанных участках конструкции здания, в процессе отрезки здания необходимо создать в каждом домкратном узле определенное усилие, иначе отрезать здание от фундаментной части не удастся.
Задачей, является разработка синхронного способа подъема и опускания части конструкции здания с целью его геометрической корректировки в пространстве.
Сущность изобретения заключается в том, что способ синхронного подъема и опускания части конструкции здания, включающий исследование, подготовку здания, в том числе изготовление и монтирование силовых поясов, домкратных ниш и установку домкратной системы, состоящей из плоских домкратов, гидромагистрали, гидрозатворов и насосной станции, также системы контроля,  параллельно с прорезкой домкратных ниш выполняют работы по удалению отмостки и отрывке траншеи вокруг здания, перед проведением работ в программное обеспечение системы  вводятся данные по величине вертикальных перемещений датчиков, установленных на каждом силовом узле, датчики вертикальных перемещений  привязываются к системе координат Х, У, задается ось относительно которой ведется поворот конструкции при этом ось можно расположить продольно, поперечно, по диагонали здания, данные прописываются в исходном файле управляющей программы, которая проводит расчет работы гидроаппаратуры, величин давлений и расхода рабочей жидкости на напорных  и сливных  магистралях, при этом используется многопоточная станция высокого давления, позволяющая создавать на каждом напорном потоке в группе силовых узлов различные давления и изменять их величину в процессе работы при подъеме части конструкции здания,  дополнительно в составе системы блока используются сливные регулируемые дроссели, при этом осуществляется плоскопараллельный подъем здания, а затем синхронный подъем и опускание конструкций здания, при этом суммарная величина передаваемых нагрузок домкратами со стороны крена -поднимаемая часть конструкций здания, должна быть больше, чем суммарная величина передаваемых нагрузок домкратами  с противоположной стороны крена -опускаемая часть конструкций здания, а угловые скорости  поднимаемой и опускаемой части конструкции здания должны быть равны.
Техническим результатом, достигнутым при решении поставленной задачи, является геометрической корректировка здания в пространстве за счет использования блока сливных регулируемых дросселей и контроля за величиной давлений на напорных и сливных магистралях, а также за величинами вертикальных перемещений.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где на
фиг.1 – эскиз синхронного подъема и опускание части конструкции здания;
фиг.2 – схема управления и контроля плоскопараллельного подъема здания;
фиг.3 – схема управления и контроля синхронного подъема и опускания части конструкции.
Плоскопараллельный подъем необходим для формирования линии отрыва, при этом величины вертикальных перемещений всех элементов конструкции здания должны составлять не более 30 мм. При выполнении плоскопараллельного подъема особое внимание уделяется равномерности (допуску) вертикальных перемещений всех элементов конструкции, которые контролируются датчиками перемещений.
Выравнивание путем синхронного подъема и опускания части конструкции основано на том, что часть силовых устройств работает на подъем конструкций, а другая часть силовых устройств за осью поворота ON работает на опускание. Регулирующая гидравлическая аппаратура позволяет добиться равномерности подъема и опускания конструкций при пропорциональном нагнетании и отборе рабочей жидкости, что заставляет конструкцию здания сохранять свою геометрическую целостность. Процесс повторяется до тех пор, пока величина вертикальных перемещений не достигнет проектных.
На чертеже представлены пульт управления 1 и система на базе четырехпоточной насосной станции высокого давления 2, включающая напорные гидравлические магистрали 3 с плоскими домкратами 4, гидроклапанами 5, кранами (К1 – К4) 6, сливными управляемыми дросселями (РД1 – РД4) 7, датчиками вертикальных перемещений 8. Гидравлические магистрали 3 выводятся к емкости для рабочей жидкости 9. Блок предохранительных клапанов 10 установлен на насосной станции высокого давления 2.  На сливных магистралях 11 установлен блок сливных управляемые дросселей 7 РД1 – РД4, манометры М5 – М8 позволяющие контролировать избыточное давление при сливе рабочей жидкости с плоских домкратов. Блок регулируемых дросселей 7 РД1 – РД4 позволяет управлять процессом пропорционального расхода рабочей жидкости на каждом потоке. Для корректной работы такой системы необходимо так распределить домкратные узлы на группы по передаваемым им нагрузкам, чтобы они соответствовали нагрузкам от конструкции здания. Представленная четырехпоточная система позволяет, создавать в домкратных узлах усилия равные внешним нагрузкам от конструкций здания. Управление величинами давлений на напорных магистралях осуществляется блоком предохранительных клапанов 10, что позволяет, добиться равенства внешних сил и усилий, развиваемых домкратами 4, установленными под зданием, контроль за величиной давления осуществляется при помощи манометров М1 – М4. В зависимости от конструктивной схемы здания и его массы, а также количества силовых устройств возможно подобрать потребную многопоточную станцию высокого давления с 2-мя или 20-тью напорными потоками.
В качестве устройства управления расходом рабочей жидкости используется дроссель квадратичного типа с 5 – 7-ю степенями регулировки, что позволяет в процессе работы корректировать расход рабочей жидкости.  Монтаж регулируемых дросселей выполняется в сливные потоки из-за нагретая рабочей жидкости при прохождении через них, рабочая жидкость поступает в гидробак, где и охлаждается.
Перед выравниванием каждого здания необходимо выполнить серию технологических операций, направленных на обеспечение надежности процесса подъема. К ним относятся: обследование геометрии здания с помощью современных геодезических инструментов, цикл научных и расчетных работ, определяющих схему усиления здания, работы по монтажу распределительных устройств, устройство проемов в фундаментах и т. д
Подготовка здания к геометрической корректировке включает в себя ряд технологических мероприятий, обеспечивающих надежность и безопасность проводимых работ. Современное оборудование позволяет параллельно с прорезкой домкратных ниш выполняют работы по удалению отмостки и отрывке траншеи вокруг здания. Ширина траншеи до 1,5 м. Глубина траншеи назначается на 20 см ниже линии отрыва здания. После этого приступают к монтажу металлического или железобетонного распределительных поясов. В практике производства работ используются железобетонные пояса и пояса из стальных профилей, расположенные в одном или двух уровнях по балочному или ферменному типу. Пояса, с одной стороны, снижают уровень концентрации напряжений в конструкциях цокольно-подвальной части, с другой – обеспечивают дополнительную пространственную жесткость. Это необходимо потому, что опорной для домкратов является нижняя часть конструкции фундамента. Верхняя часть фундамента (обычно цоколь) отрывается от нижней части и при подъеме работает по совершенно не свойственной ей схеме. Особенностью здесь является необходимость дополнительного обеспечения пространственной жесткости верхней части фундамента, т.к. в нормальных условиях эта жесткость обеспечивалась совместной работой с нижней частью.
Монтируется пульт управления 1 и станция высокого давления 2 и подключается к источнику электроэнергии. Производится монтаж плоских домкратов 4 с установкой гидроклапанов 5 с последующим подключением к пульту управления. Монтируются гидравлические магистрали 3 и 11 и соединяются со станцией высокого давления 2 и блоком управляемых дросселей 7. Производится «обжатие» всех плоских домкратов 4 давлением 3 - 4 мПа и проверка магистралей 3, 11 на герметичность. Выполняется контрольная тахеометрическая съемка геометрического положения здания в пространстве.
Перед проведением работ в программное обеспечение системы  вводятся данные по величине вертикальных перемещений датчиков 8, установленных на каждом силовом узле, датчики вертикальных перемещений 8 привязываются к системе координат Х, У. Задается ось (расположенная внутри пятна здания) относительно, которой ведется поворот конструкции при этом ось можно расположить продольно, поперечно, по диагонали здания. Данные прописываются в исходном файле управляющей программы, которая проводит расчет работы гидроаппаратуры, величин давлений и расхода рабочей жидкости на напорных 3 и сливных 11 магистралях. Принцип работы гидравлической аппаратуры основан на пропорциональности расходов напорных 3 и сливных 11 потоков.
Система позволяет работать в двух режимах: плоскопараллельный подъем объектов и синхронный подъем, и опускание конструкций здания. При работе в плоскопараллельном режиме (фиг.2), в напорные магистрали 3 подается рабочая жидкость под различным давлением при этом запорные краны  6 К1 – К4 открыты, а регулируемые дросселя РД1 – РД4 7 закрыты. Включаются гидроклапаны 5 с пульта управления 1 и рабочая жидкость нагнетается во внутреннею полость домкратов 4 группы А и Б в результате чего происходит подъем здания.  Точность вертикальных перемещений достигается возможностью дроссельного регулирования, управляемыми дросселями РД1 – РД4 7 на  напорных магистралях 3, с возможным отключением одного или группы плоских домкратов 4 и сливом рабочей жидкости в бак 9 через магистраль 11. Контроль за внутренней геометрией здания осуществляется датчиками вертикальных перемещений 8 с последующим выводом информации на монитор ЭВМ в реальном времени расположенном на пульте управления 1. Величина вертикальных перемещений при плоскопараллельном подъеме составит не более 10 – 30 мм.
При выполнении работ по синхронному подъему и опусканию конструкций здания (фиг.3) выполняют перемонтаж сливных магистралей 11 для домкратных узлов группы А. Открывают краны 6 К1 – К4 расположенные на напорных магистралях 3 домкратных узлов группы Б, включают все гидроклапаны 5, и открывают регулируемые дросселя РД1 – РД4 7, расположенные на сливных магистралях 11. В результате чего домкратные узлы группы А работают на слив и величины нагрузок равны , а в домкратные узлы группы Б выполняется нагнетание рабочей жидкости и создаются усилия на домкратных узлах равные . Условия выравнивания здания будут представлены в виде зависимости:
где n – количество домкратов на потоке;
– усилие в i,j-том домкрате находящегося на потоке (1, 2, 3, 4);
– расстояние от  i, j-го домкрата до оси  поворота, м;
i,j
Q –  нагрузка, приходящаяся на домкрат от здания, т;
i,j
ω – угловая скорость подъема;
- суммарная величина передаваемых нагрузок домкратами со стороны крена -поднимаемая часть конструкций;
- суммарная величина передаваемых нагрузок домкратами с противоположной стороны крена - опускаемая часть конструкций здания.
Контроль за перемещениями конструкции здания выполняет ЭВМ, которая рассчитывает необходимые вертикальные перемещения и сравнивает их с сигналами, приходящими с датчиков перемещений 8, расположенных на каждом домкратном узле. Вывод информации осуществляется на экран монитора в реальном времени, что позволяет оператору контролировать процесс и вносить корректировки в работу гидроаппаратуры, если это необходимо. В течении каждого цикла подъема, помимо внутренних средств контроля перемещений здания, выполняется тахеометрическая съемка в режиме реального времени.
Цикл геометрической корректировки определяется по максимальной величине вертикальных перемещений конструкций здания и составляет 120 – 150 мм. По окончанию цикла закрывают клапаны 5, краны 6 К1 – К4 и блок управляемых дросселей 7 РД1 – РД4. Осуществляют перемонтаж всех плоских домкратов 4, устанавливают датчики вертикальных перемещений в «0». Поджимают плоские домкраты 4 рабочим давлением, которое может составить 6 – 9 мПа. Уточняют величины остаточных вертикальных перемещений путем выполнения тахеометрической съемки. Процесс геометрической корректировки продолжается до тех пор, пока геометрические параметры здания не достигнут проектных.
По окончании подъема и выравнивания здания закрывают клапаны 5, краны 6 К1 – К4 и блок управляемых дросселей 7 РД1 – РД4, демонтируют пульт управления 1 и станцию высокого давления 2. Восстанавливаются связи(арматура) между фундаментом и цокольно-подвальной частью. Бетонируются швы между домкратными нишами. В таком состоянии здание находится до набора бетоном необходимой прочности. После этого демонтируется оставшаяся часть гидравлической системы с плоскими домкратами 4. Восстанавливаются связи, находившиеся в пятне установки домкратов, и ниши бетонируются. Выполняются земляные работы по засыпке траншеи с послойным трамбованием и восстановлением отмостки. Частично удаляются элементы металлического пояса, мешающие при пользовании зданием в обычном режиме (в дверных проемах, и т.п.)./
Опыт работ показал, что данная система позволяет решать сложные инженерные задачи по геометрической корректировке зданий и сооружений,  силовые элементы системы работают в щадящем режиме, что позволяет увеличить эксплуатационный ресурс плоских домкратов и всей системы в целом.  Использование данного способа позволило увеличить КПД системы на 20% и уменьшить время перемонтажа гидравлического оборудования.