СПОСОБ ВЫРАВНИВАНИЯ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ
METHOD TO BALANCE BUILDINGS AND STRUCTURES

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для устранения крена зданий и сооружений, у которых уровень неравномерных деформаций основания превысил предельно допустимые значения.
Известен способ выравнивания зданий, сооружений (UA 65455 A), который включает в себя бурение в грунте под подошвой фундамента горизонтальных скважин со стороны здания, где произошли наименьшие деформации основания, в один или несколько параллельных рядов, заполнение скважин водой, скважины бурят поэтапно с изменением параметров.
n
Наиболее близким аналогом является способ выравнивания сооружений (A.c. SU 1401110), включающий бурение в грунте наклонных скважин, заполнение скважин водой, скважины бурят несколькими параллельными рядами с переменным шагом скважин a, определяемым по формуле
где d - диаметр скважин, см;
l - расстояние между угловыми точками сооружения, см;
l
S - разность осадок угловых точек вдоль сооружения, получаемая от одного этапа выравнивания, см;
n - порядковый номер скважины.
Недостаток данного способа выравнивания сооружений заключается в том, что после выбуривания происходит замачивание грунта основания через скважины, при этом деформации основания не контролируются.
Задача предлагаемого изобретения - выравнивание зданий и сооружений, подвергшихся воздействию неравномерных деформаций основания, путем опускания наименее осевшей его части методом выбуривания грунта из-под подошвы фундамента без замачивания.
Сущность изобретения заключается в том, что способ выравнивания зданий и сооружений, включающий бурение в грунте скважин, при этом производится отрывка котлована со стороны наименее осевшей части здания, сооружения, глубина котлована, при которой будет происходить разрушение, определяется с учетом максимальной глубины бурения скважин от подошвы по формуле
где h - расстояние от подошвы фундамента до центра скважины,
R - радиус выбуренной скважины,
P - давление под подошвой фундамента,
φ - угол внутреннего трения,
c - коэффициент сцепления грунта.
Монтаж рельсов или направляющих перпендикулярно направлению крена, монтаж установки для горизонтального бурения скважин, бурение горизонтальных скважин переменного диаметра в один ряд в несколько этапов, диаметр скважин подбирается из конструктивных соображений и исходя из возможностей буровой установки, на основании подобранных диаметров определяется шаг буровых скважин, расчетный шаг и диаметр скважин определяется по расчету исходя из величины давления, которое необходимо создать при выбуривании для разрушения целика, разрушающее давление определяется по формуле
где P - разрушающее давление,
k - коэффициент усиления,
c - коэффициент сцепления,
2H+D - расстояние в осях между двумя соседними скважинами,
H - половина расстояния между скважинами, исключая их радиусы,
φ - угол внутреннего трения грунта,
π - постоянная, равная 3,14.
С помощью методов инженерной геодезии определяется направление и величина крена, со стороны наименее осевшей части сооружения вырывается котлован, таким образом, чтобы стена котлована, в которой производят бурение скважин, была перпендикулярна направлению крена, отметка дна котлована находится ниже уровня подошвы фундамента и определяется по расчету исходя из геометрических параметров буровой установки, диаметра буров и проектной величины осадки фундамента, при необходимости выполняют крепление стен котлована, при этом оставляя свободной ту часть стены, в которой будет производиться выбуривание, монтируют рельсы или направляющие для перемещения установки горизонтального бурения, рельсы должны монтироваться перпендикулярно направлению крена, монтируется буровая установка, производится первый этап выбуривания грунта из-под подошвы фундамента, сначала на расчетную длину L1 выбуривается скважина малого диаметра, затем эта же скважина выбуривается большим диаметром на расчетную длину L2 и так далее пока не дойдем до наибольшего расчетного диаметра LN, при этом L1>L2>…>LN, таким образом, скважина, выбуренная разными диаметрами, образует клин. В процессе бурения скважин первого этапа происходит постепенное оседание фундамента за счет разрушения целиков грунта между скважинами, полости скважин частично заполняются грунтом и в результате разрушения целиков приобретают овальную форму, диаметр скважины уменьшается на величину ΔS, после окончания первого этапа бурения и условной стабилизации осадок грунта основания переходят ко второму этапу бурения, бурение на втором этапе производится теми же диаметрами и в той же последовательности в уже выбуренные скважины, повторное бурение позволяет прочистить скважины от осыпавшегося грунта, вернуть исходный диаметр скважин и увеличить высоту целиков грунта до проектной, что приводит к повышению напряжений в целиках и ведет к дальнейшему их разрушению и осадкам основания фундамента, для третьего и последующих этапов повторяют второй этап, пока величина осадки основания фундамента не достигнет проектных значений, на одном из этапов возможно, что повторное бурение в существующую скважину, из-за упрочнения грунта в целиках, уже не будет приводить к их разрушению, тогда необходимо выбуривать грунт между скважинами, новые скважины будут разрушать целик грунта, выбуривать новые скважины необходимо начиная с наименьшего диаметра, максимальная глубина бурения скважин от подошвы фундамента, при которой будет происходить разрушение, определяется по формуле
,
где h - расстояние от подошвы фундамента до центра скважины,
R - радиус выбуренной скважины,
P - давление под подошвой фундамента,
,
φ - угол внутреннего трения,
,
c - коэффициент сцепления грунта.
Диаметр скважин подбирается из конструктивных соображений и исходя из возможностей буровой установки, на основании подобранных диаметров определяется шаг буровых скважин, расчетный шаг и диаметр скважин определяется по расчету исходя из величины давления, которое необходимо создать при выбуривании для разрушения целика, разрушающее давление определяется по формуле
где P - разрушающее давление,
k - коэффициент усиления,
c - коэффициент сцепления,
2H+D - расстояние в осях между двумя соседними скважинами,
H - половина расстояния между скважинами, исключая их радиусы,
φ - угол внутреннего трения грунта.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 - сечение здания и котлована с выбуренными скважинами; на фиг.2 - сечение 1-1 с выбуренными скважинами на первом этапе; на фиг.3 - сечение 1-1, этап разрушения целика грунта.
Способ выравнивания зданий и сооружений содержит: накрененное сооружение 1, котлован 2, скважины 3, фундамент сооружения 4, буровая установка 5, рельсы для передвижения буровой установки 6, целики грунта 7, новые скважины для разрушения целиков грунта 8.
Способ осуществляется следующим образом.
С помощью методов инженерной геодезии определяется направление и величина крена, со стороны наименее осевшей части сооружения 1 вырывается котлован 2, таким образом, чтобы стена котлована 2, в которой производят бурение скважин 3, была перпендикулярна направлению крена, отметка дна котлована 2 находится ниже уровня подошвы фундамента 4 и определяется по расчету исходя из геометрических параметров буровой установки 5, диаметра буров и проектной величины осадки фундамента 4, при необходимости выполняют крепление стен котлована 2, при этом оставляя свободной ту часть стены, в которой будет производиться выбуривание, монтируют рельсы 6 или направляющие для перемещения установки горизонтального бурения 5, рельсы 6 должны монтироваться перпендикулярно направлению крена, монтируется буровая установка 5, производится первый этап выбуривания грунта из-под подошвы фундамента 4, сначала на расчетную длину L1 выбуривается скважина 3 малого диаметра, затем эта же скважина 3 выбуривается большим диаметром на расчетную длину L2 и так далее, пока не дойдем до наибольшего расчетного диаметра LN, при этом L1>L2>…>LN, таким образом, скважина 3, выбуренная разными диаметрами, образует клин, в процессе бурения скважин 3 первого этапа происходит постепенное оседание фундамента 4 за счет разрушения целиков грунта 7 между скважинами 3, полости скважин 3 частично заполняются грунтом и в результате разрушения целиков 7 приобретают овальную форму, диаметр скважины 3 уменьшается на величину ΔS, после окончания первого этапа бурения и условной стабилизации осадок грунта основания переходят ко второму этапу бурения, бурение на втором этапе производится теми же диаметрами и в той же последовательности в уже выбуренные скважины 3, повторное бурение позволяет прочистить скважины 3 от осыпавшегося грунта, вернуть исходный диаметр скважин 3 и увеличить высоту целиков грунта 7 до проектной, что приводит к повышению напряжений в целиках 7 и ведет к дальнейшему их разрушению и осадкам основания фундамента 4, для третьего и последующих этапов повторяют второй этап, пока величина осадки основания фундамента 4 не достигнет проектных значений, на одном из этапов возможно, что повторное бурение в существующую скважину 3, из-за упрочнения грунта в целиках 7, уже не будет приводить к их разрушению, тогда необходимо выбуривать грунт между скважинами 3, новые скважины 8 будут разрушать целик грунта 7, выбуривать новые скважины 8 необходимо начиная с наименьшего диаметра, максимальная глубина бурения скважин 3 от подошвы фундамента 4, при которой будет происходить разрушение, определяется по формуле
где h - расстояние от подошвы фундамента 4 до центра скважины 3,
R - радиус выбуренной скважины 3,
P - давление под подошвой фундамента 4,
φ - угол внутреннего трения,
c - коэффициент сцепления грунта.
Диаметр скважин 3 подбирается из конструктивных соображений и исходя из возможностей буровой установки 5, на основании подобранных диаметров определяется шаг буровых скважин 3, расчетный шаг и диаметр скважин 3 определяется по расчету исходя из величины давления, которое необходимо создать при выбуривании для разрушения целика 7, разрушающее давление определяется по формуле
где P - разрушающее давление,
k - коэффициент усиления,
c - коэффициент сцепления,
2H+D - расстояние в осях между двумя соседними скважинами 3,
H - половина расстояния между скважинами, исключая их радиусы,
φ - угол внутреннего трения грунта.
Эффективность способа выравнивания зданий и сооружений заключается:
1) в возможности выравнивания зданий и сооружений без внесения каких-либо конструктивных изменений,
2) низких затратах на проведение подготовительных работ, по сравнению со способами выравнивания зданий методом подъема,
3) в отсутствии необходимости в замачивании грунта основания.