БУРОВОЙ СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ ЛЕНТОЧНЫХ ФУНДАМЕНТОВ В ОБВОДНЕННЫХ ГРУНТАХ
DRILLING METHOD TO ERECT STRIP FOUNDATION IN WATER-BEARING SOILS

Изобретение относится к области строительства при возведении фундаментов в водонасыщенных и переувлажненных грунтах.
На сегодня из технического уровня известен способ устройства ленточных фундаментов [Справочник строителя. Основания и фундаменты. (Смородинов М.И., Федоров Б.С., Ржаницын Б.А.) М.: Стройиздат, 1976], который включает следующие основные виды работ:
- осушение строительной площадки;
- шпунтовые ограждения;
- в условиях плотной и уплотняющей застройки, реконструкции действующих предприятий - устройство защитных подпорных стенок;
- производство земляных работ по вскрытию котлованов или траншей с откосами;
- организацию открытого водоотлива, если не проводилось предварительное водопонижение;
- ликвидацию переборов и недоборов грунтов в основании котлована или траншей;
- уборку разжиженного грунта;
- зачистку дна котлована и траншей;
- при выполнении работ в зимнее время - утепление грунтов основания;
- уборку утеплителя;
- укрепление слабых оснований инъектированием или глубинным уплотнением;
- устройство песчаной подушки;
- проведение опалубочных работ или установку инвентарной опалубки;
- изготовление и установку арматурных каркасов;
- приготовление бетонной смеси и ее укладку с виброуплотнением;
- установку блоков сборных фундаментов;
- выравнивание поверхности фундамента;
- вслед за возведением фундамента проведение заполнения пазух грунтом с его увлажнением и утрамбовкой и много других менее объемных работ, которые рассматриваются как недостатки этого способа.
В целом выполнение указанного комплекса работ требует значительных затрат времени и объемов инвестиционных вложений.
Приведенный способ возведения линейных фундаментов принят как прототип.
Целью изобретения является разработка способа возведения ленточных фундаментов, лишенных перечисленных выше недостатков.
Указанный технический результат по предлагаемому способу достигается путем бурения параллельных горизонтальных инъекционных скважин 1, закладываемых на требуемых отметках и проходимых вдоль оси фундамента. Скважины бурят из небольших котлованов 2, устраиваемых на диагональных углах сооружаемого фундамента (фиг.1). Размеры котлованов назначаются с учетом габаритов применяемого бурового оборудования и требований техники безопасности. По глубине котлованы должны обеспечивать возможность бурения инъекционных скважин на требуемых отметках. Для предотвращения обрушения стенок котлованов и обеспечения безопасности выполнения буровых работ котлованы вскрывают с одновременной установкой временного крепления. Дно котлованов пригружают гравием. При поступлении в котлованы грунтовых вод осуществляют водоотлив 10.
При значительных глубинах заложения фундаментов для бурения инъекционных скважин проходят шахтные стволы.
Инъекционные скважины бурят сплошным забоем с удалением разрушенных грунтов с помощью промывки чистой водой или шнековым способом, не допуская уплотнения грунтов в стенках скважины. Скважины проходят под защитой «глухой» инвентарной колонны обсадных толстостенных труб, подаваемых в скважину с вращением вслед за разрушающим инструментом, что необходимо для предотвращения отклонения скважин от заданного направления, а также предупреждения выноса грунтов в ствол скважины и прорывов грунтовых вод. Длина скважин ограничивается размерами фундаментов.
После завершения бурения для изоляции ствола скважины осуществляют посадку разрушающего инструмента (теряемого) на торец обсадной трубы. После завершения буровых работ в полость скважин подают (до забоя) на длину инъектируемого интервала соединяемые секции пространственных арматурных каркасов. Арматурные каркасы на углах пересечения горизонтальных скважин соединяют сваркой. После чего угловые части фундаментов бетонируют. По завершению этого этапа работ проводят поинтервальное инъектирование, выполняемое твердеющими закрепляющими составами, с расчетом, чтобы условные цилиндры закрепленных пород 3 перекрывались (пересекались) (см. фиг.2). В качестве заполняющих составов применяют цементные, глино-цементные, силикатно-цементные и др. растворы.
Инъектируемый интервал отделяется от незакрепленной части скважины односторонними тампонами. При этом «глухую» колонну обсадных труб извлекают с вращением на величину очередного инъектируемого интервала. Длина инъектируемого интервала в однородных грунтах не должна превышать 10 м. Если основание фундамента слагают неоднородные грунты, то каждый участок, представленный одной литологической разностью грунтов, инъектируют самостоятельно. Закрепляющий состав для инъектирования подбирают с учетом литологического состава грунтов, агрессивности грунтовых вод по отношению к инъектируемым составам и металлам арматуры. В некоторых случаях следует учитывать и агрессивность технологических вод и промстоков, потери которых могут иметь место в процессе производства.
Чтобы предупредить возникновение неравномерных осадок и деформаций фундаментов, все литологические разности грунтов основания закрепляют одним составом, а радиусы закрепления грунтов с различной проницаемостью выравниваются путем регулирования давления нагнетания растворов или изменения их вязкости за счет корректировки доз добавляемых в раствор отвердителей.
Уширенное основание фундамента (подушка) выполняется путем увеличения числа горизонтальных инъекционных скважин нижнего ряда, как это показано на фиг.2.
На углах фундамента, на которых не были вскрыты котлованы для размещения буровых установок, также отрываются котлованы с размерами в плане 1,5×1,5 м, глубина этих котлованов не превышает одного метра от обсадных труб.
Котлованы для размещения буровых станков до отметки на 1 м ниже обсадных труб заполняются местным грунтом с проведением тщательного уплотнения.
На углах будущего фундамента закладывают по одной вертикальной инъекционной скважине 8 глубиной до кровли плотных грунтов. Затем проводят через них инъектирование грунтов (до устья угловых скважин).
С целью осуществления контроля за продвижением закрепляющих растворов вдоль сооружаемых фундаментов во всех литологических разностях грунтов закладывают контрольно-наблюдательные скважины 9 глубиной, превышающей на 1,5 м от низа обсадных труб. От внешних стен сооружения контрольно-наблюдательные скважины размещают на расстоянии расчетного градуса закрепления грунтов.
После истечения срока отверждения закрепляющих составов над закрепленными грунтами по осям фундамента вскрывают траншеи, выполняют зачистку и выравнивание поверхности закрепленных грунтов с помощью укладки бетонного раствора. Затем выполняют гидроизоляционные работы, после чего приступают к возведению стен.
Технические результаты, достигаемые при реализации заявленного изобретения, заключаются:
- в снижении объема земляных работ;
- в отказе от выполнения дренажных работ;
- в отсутствии необходимости ликвидации недобора или перебора грунтов, уборки разжиженных грунтов, зачистки дна котлована;
- в отсутствии работ по уплотнению или закреплению грунтов основания, устройства песчаной подушки;
- в отсутствии необходимости устройства шпунтовых ограждений, защитных подпорных стенок;
- работ по защите грунтов от промерзания;
- исчезает необходимость заполнения пазух;
- в возможности применения в условиях плотной и уплотняющей застройки;
- в снижении капитальных затрат.
Практическая применимость заявленного способа возведения ленточных фундаментов показана на следующем примере.
Участок, отведенный под строительство жилого дома, слагают: от 0 до 1,2 м почвенный слой 4, от 1,2 до 4,5 м мелкозернистые пески 5, с 4,5 м залегают плотные глины 6. Уровень грунтовых вод 7 в межень находится на глубине 1,5 м, грунтовые воды по отношению к бетонам неагрессивны.
Запроектированный дом имеет размеры в плане 60 м × 12 м.
Для возведения ленточных фундаментов буровым способом на глубине 2,9 м из угловых котлованов пройдены параллельно длинным и торцевым стенам по три горизонтальных скважины с расстоянием между ними 1 м. Длина скважин составляла 65 м и 15 м, диаметр бурения 200 мм. Бурение скважин осуществлялось установкой УЛБ-130М с удалением разрушенных грунтов шнеком и промывкой чистой водой. Проходка выполнялась с одновременной посадкой «глухой» инвентарной колонны толстостенных обсадных труб.
По углам здания на глубину 5 м пройдены вертикальные скважины 8 диаметром 12" также под защитой обсадных труб. В угловых скважинах выполнялись буронабивные сваи, которые заглубляли на 0,5 м в плотные глины.
2
В горизонтальные инъекционные скважины поинтервально размещали пространственные арматурные каркасы треугольного сечения. Длина интервалов была принята равной 10 м. Поинтервальное инъектирование несущих песков производили цементно-силикатными растворами при давлении нагнетания до 5 атм, что обеспечивало радиус закрепления 50-60 см. Применяемые закрепляющие растворы после отверждения набирали прочность до 50 кг/см. Инъектирование песков через вертикальные скважины также выполняли нагнетанием цементно-силикатных растворов.
Для контроля продвижения закрепляющего раствора вдоль сооружаемых фундаментов строящегося дома на расстоянии 0,5 м от обсадных труб были заложены по 3 наблюдательные скважины диаметром 89 мм и глубиной по 4 м.
На второй (верхней) ступени фундамента было пробурено по две горизонтальные скважины 1, длина и диаметр которых принимались такими же, как для нижней ступени (подушки). Расстояние между осями инъекционных скважин на первой и второй ступенях принималось равным 1 м.
В разрезе скважины второй ступени по отношению к скважинам нижнего ряда располагались в шахматном порядке (см. фиг.2).
Скважины второй ступени также армировали поинтервально пространственными каркасами и инъектировали цементно-силикатными растворами.
Наблюдения по контрольным скважинам показали, что радиус закрепления песков соответствовал проектным значениям и не был меньше 50 см.
После истечения периода схватывания закрепляющих растворов строительные работы были продолжены.