СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ ПЛИТНОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОННОГО ФУНДАМЕНТА
METHOD OF ERECTION OF SLAB REINFORCED CONCRETE FOUNDATION

Изобретение относится к строительству, а именно к устройству фундамента зданий и сооружений на гравийно-песчаных грунтах.
Известен способ усиления грунтового основания существующего плитного фундамента путем цементации или химического закрепления/1/. Упрочнение грунта основания позволяет снизить осадки фундамента строящегося здания.
Недостатки известного способа заключаются в том, что улучшение свойств грунта мало сказывается на требуемые по расчету параметры фундамента (толщину плиты, марку бетона и количество арматуры).
Известен способ усиления железобетонных фундаментных плит путем увеличения толщины плит /1/. Усиление производят набетонированием сверху слоя бетона.
Недостаток способа - уменьшение высоты этажа или полная потеря его объема, занимаемого усиливающими фундаментными конструкциями.
Известны коробчатые фундаментные плиты /2/. По сравнению со сплошными коробчатые фундаменты имеют повышенные характеристики по шкале «изгибная жесткость-расход материала».
Недостатками способа устройства фундамента является повышенная трудоемкость изготовления, сложность использования полостей в теле плиты.
Известен способ раздельного бетонирования конструкций /3/, который заключается в инъектировании цементного раствора в формы опалубки, предварительно заполненные инертными материалами (щебнем, песком). /3/
Недостатки этого способа - необходимость тщательного подбора состава инертных материалов, вызванного низкой проницаемостью цементного раствора; необходимость дополнительного армирования изгибаемых элементов, ввиду низкой прочности бетона на растяжение.
Известен способ возведения зданий методом «top-down», т.е. вверх-вниз /4/. Согласно известному способу возводят свайные опоры под колонны, служащие промежуточным фундаментом, затем осуществляют строительство надземной части здания на промежуточном фундаменте, а параллельно выполняют разработку грунта в подземной части, затем бетонируют фундаментную плиту, служащую окончательной частью постоянного свайно-плитного фундамента.
Недостатками известного способа, принятого за прототип являются: перерасход материалов и трудозатрат на возведение подземной части, так как во многих случаях имеет место «двойное фундирование», т.е. временное (свайное) и постоянное (фундаментная плита) сооружение.
Техническая задача заключается в создании способа устройства фундамента с минимальной трудоемкостью и снижение срока возведения здания, сооружения.
Техническая задача решается таким образом, что в способе возведения плитного железобетонного фундамента, включающем откопку котлована на проектную глубину, укладку арматуры на основание, бетонирование плиты фундамента с последующим отверждением и возведением надфундаментных частей здания, согласно изобретению, откопку котлована производят на глубину, менее проектной на величину (0,4-0,6)h, где h - расчетная толщина фундамента, укладывают арматуру и бетонируют верхний слой фундамента с вертикальными и наклонными сквозными отверстиями, а после отверждения возводят надфундаментные части здания и одновременно через сквозные отверстия в верхней части фундамента производят подачу полимерного раствора с целью пропитки слоя гравийно-песчаного грунта в основании верхней части и преобразования его в нижний полимербетонный слой фундамента толщиной (0.5-0.8)h, после отверждения которого достигается расчетная прочность и несущая способность фундамента. При этом, благодаря неровной поверхности и отсутствия гидроизоляционного слоя, верхняя и нижняя часть фундамента прочно соединяются между собой и работают как единый конструктивный элемент здания. При этом, благодаря полной непроницаемости полимербетона, отсутствует необходимость в устройстве специального гидроизоляционного слоя.
При этом, при расположении гравийно-песчаного грунта ниже подошвы верхней части, нижний слой фундамента может сооружаться пропиткой слоя крупнопористого грунта на расстоянии до 2-4 толщин фундамента, и соединяться с верхним опорными элементами, сооружаемыми в скважинах, пробуренных через сквозные отверстия верхнего железобетонного слоя.
Предлагаемый способ возведения фундамента отличается тем, что откопку котлована производят на глубину менее проектной глубины залегания фундамента на (0.4-0.6)h (где h - толщина фундамента), укладывают арматуру и бетонируют верхний слой фундамента с вертикальными и наклонными сквозными отверстиями, а после отверждения возводят надфундаментные части здания и одновременно через сквозные отверстия в верхней части фундамента производят подачу полимерного раствора с целью пропитки слоя гравийно-песчаного грунта и преобразования его в нижний полимербетонный слой фундамента, после отверждения которого достигается несущая расчетная способность фундамента.
Техническим результатом изобретения является создание способа возведения новой конструкции двухслойного фундамента, состоящего из верхней железобетонной части и нижней части полимербетонной, причем нижняя часть возводится после верхней, параллельно с работами по возведению надфундаментных частей здания.
Способ поясняется чертежом, на котором представлена последовательность работ по строительству методом «вверх и вниз».
На фиг. 1 - откопанный котлован; фиг. 2 - забетонирована верхняя часть фундамента; фиг. 3 - возведение надфундаментных частей здания; фиг. 4 - устройство нижней части фундамента и возведение надфундаментной части здания; фиг. 5 - узел А фиг. 2; фиг. 6 - то же, что и на фиг. 5 вариант залегания гравийно-песчаных грунтов на расстоянии от подошвы верхней части.
При проектировании заглубленных частей зданий и сооружений глубину котлована стремятся минимизировать с целью уменьшения земляных работ, уменьшения объема крепления бортов, исключения откачки подземных вод для защиты окружающей застройки от дополнительных осадок от водопонижения.
Пример №1
В качестве примера приведем строительство многоэтажного здания с тремя подземными этажами. Котлован под строительство подземной части огражден «стеной в грунте». В основании проектируемой фундаментной плиты толщиной 2.5 м залегают пески средней крупности и крупные, средней плотности. Уровень подземных вод УПВ располагается на 1,25 м выше отметки подошвы фундамента.
Стандартная (традиционная, известная) технология предусматривает откопку грунта до отметки низа фундаментной конструкции (плита, подготовка, гидроизоляция и др.), в данном случае приблизительно на 1,5 м ниже УПВ. Требуется понизить УПВ и поддерживать на все время строительства. Требуется выполнить надежную гидроизоляцию. Эти работы выполняются последовательно и требуют длительного времени.
Предлагаемый способ реализуется в следующей технологической последовательности. Котлован 1 откапывается до отметки низа верхней части 2 фундамента 3. Затем выполняют все работы по возведению верхней железобетонной части 2 фундаментной плиты 3, включая установку вертикальных и наклонных инъекционных трубок 4 в теле бетона с расчетным шагом, принимаемым равным 0,9-1,2 толщины нижней части 6 фундамента 3. После затвердевания и набора прочности бетона начинается возведение надфундаментных несущих конструкций здания 5, при этом параллельно ведут работы по возведению нижней части 6 фундамента 3. Для этого через инъекционные трубки 4 нагнетают полимерное вяжущее, например, эпоксидную композицию Эталак732 для образования методом раздельного бетонирования полимербетонной смеси в ограниченном объеме грунтового массива под подошвой верхней части фундамента. После полимеризации эпоксидной композиции, смесь грунта и смолы превращается в полимербетон. В результате, под подошвой верхней железобетонной части 2 образуется полимербетонная нижняя часть 6 фундамента 3.
Полимербетон с песчано-гравийным заполнителем обладает высокими прочностными и деформационными характеристиками. Так, прочность на растяжение в 3-4 раза выше, чем у портландцемента равной прочности на сжатие. Полимербетон практически водонепроницаем, отпадает необходимость горизонтальной гидроизоляции фундамента.
Предлагаемый способ обеспечивает:
1. Снижение объемов земляных работ и водопонижения в процессе строительства за счет уменьшения глубины откопки котлована
2. Снижение объемов «стены в грунте» и системы крепления бортов котлована (анкера или распорки)
3. Отпадает необходимость устройства гидроизоляции
4. Сокращается срок производства работ из-за возможности параллельного выполнения части фундаментных и надфундаментных конструкций методом «топ-даун».
Пример №2
В случае, когда непосредственно на отметке низа верхней части фундамента залегают глинистые грунты 9, малопригодные для образования прочного полимербетонного материала. В таких условиях, нижнюю часть фундамента 6 возводят отдельно от верхней 2, в благоприятных грунтовых условиях, объединяя между собой обе части фундамента 3 промежуточными опорными элементами 8, армированными по расчету стержнями 7. Нижняя часть фундамента может находиться на расстоянии до (2-4)h, где h - толщина фундамента. Опорные элементы 8 возводят в скважинах, пробуренных через отверстия в верхней части 2. В этом случае, для защиты фундаментной плиты и пола, требуется устройство гидроизоляционного слоя под подошвой верхней части 2.
Источники информации
1. П.А. Коновалов. «Основания и фундаменты реконструируемых зданий». М. 2000.
2. Механика грунтов, основания и фундаменты. М., «Высшая школа», 2004, с. 277.
3. Ю.М. Баженов, Л.А. Алимов и др. «Технология бетона, строительных изделий и конструкций». Изд. АСВ, М., 2008.
4. Сопегин Т.В., Сурсанов Г.В. «Перспективы применения технологии строительства методом «топ-даун». Пермь.