Электрод для контроля инъекционного закрепления тела фундамента

Полезная модель относится к строительству, в частности к устройствам для контроля качества инъекционного закрепления бутовой кладки фундамента при реконструкции зданий.
Одним из характерных дефектов бутовых фундаментов исторических зданий является потеря раствором прочности под воздействием агрессивных грунтовых вод, сезонного промерзания-оттаивания или чрезмерных нагрузок.
Известен инъектор для нагнетания закрепляющего состава, устанавливаемый в скважину, предварительно пробуренную в теле фундамента (Справочник геотехника. Основания, фундаменты, подземные сооружения/ под ред. Р.А. Мангушева, В.А. Ильичева -М.: Издательство AСВ, 2016, с.838-аналог).
Недостатком его применения является отсутствие контроля качества при производстве работ, следствием чего может быть неполная инъекция полостей, трещин, швов или, наоборот, поступление нагнетаемого через инъектор раствора в обратную засыпку фундамента, дренажные трубы и др.
Известны электроды, применяемые для контроля полноты инъекции при реализации способа усиления фундамента (патент РФ №2642762, МПК E02D 27/08, 2018 - аналог). Они представляют собой металлические стержни, верхняя часть которых покрыта электроизоляционным материалом. Электроды погружаются с двух сторон фундамента вдоль его боковых поверхностей. В ходе нагнетания в тело фундамента закрепляющего состава измеряют электрическое сопротивление между трубой и инъекторами-электродами. В качестве закрепляющего состава может применяться, например, цементный раствор, в который внесена добавка электропроводного вещества. По мере заполнения ослабленной зоны бутовой кладки электрическое сопротивление уменьшается, а достижение постоянных его значений показывает, что состав заполнил все пустоты и достиг поверхности фундамента.
Недостатком электродов является ненадежный контакт их оголенной неизолированной части с телом фундамента, что обусловлено двумя факторами – неровной поверхностью бутовой кладки и налипающим на контактную поверхность электрода грунтом.
Известен электрод, так называемого, электролитического заземления, представляющий собой перфорированную трубу, заполненную солью, которая по мере растворения медленно проникает во вмещающий его грунт и понижает его электрическое сопротивление (патент РФ №157109, МПК H01R 4/66, 2015; комплекты электролитического заземления компаний «Ezetek», Москва, и «ИПС-Энерго», Санкт-Петербург - аналоги). Помещается такой электрод в предварительно пробуренную скважину, пространство между стенками скважины и трубой заполняется специальным составом, например смесью высокодисперсной глины с графитом.
Недостатком электрода, является медленное проникновение раствора в массив грунта, что не позволяет применять его для оперативного контроля качества инъекционного закрепления бутовой кладки фундамента.
Известен электрод-инъектор для электрохимического закрепления грунта, включающий трубчатый перфорированный корпус, конический наконечник и приспособление для перекрытия отверстий, выполненное в виде сплошной фильтрующей оболочки, например из хлопчатобумажной ткани (патент РФ №94989, МПК E02D 3/00, 2010 - аналог).
Недостатком устройства является ненадежная защита отверстий на трубчатом корпусе от попадания грунта при погружении инъектора и налипание грунта на фильтр, снижающее его водопроницаемость.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является электрод-инъектор, включающий токопроводящий трубчатый перфорированный корпус с коническим наконечником и расположенной внутри него выводной трубкой с винтообразной направляющей (патент РФ №137564, МПК E02D 3/14, 2011 - прототип). После погружения в грунт в полость электрода подают закрепляющий раствор, а корпус подключают к источнику тока. Проникновение закрепляющего раствора в грунт происходит под действием сил, обусловленных явлением электроосмоса. Выводящая трубка обеспечивает возможность циркуляции раствора внутри трубчатого корпуса.
Недостатками устройства являются медленное проникновение раствора в грунт и отсутствие какой-либо защиты отверстий на корпусе от попадания грунта при погружении инъектора.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является обеспечение надежного контакта электрода с поверхностью фундамента при осуществлении контроля полноты инъекции электропроводного закрепляющего состава в поврежденную бутовую кладку, а также упрощение конструкции электрода.
Поставленная задача решается за счет того, что электрод, включающий трубчатый корпус из диэлектрического материала, размещенный внутри него токопроводящий стержень и наконечник, состоящий из ниппеля с отверстиями и перекрывающего эти отверстия конуса, закрепленного на штоке, проходящем через центральное отверстие в ниппеле, содержит в себе раствор электролита, который на заданной глубине вносится в грунт через раскрытый наконечник, обеспечивая надежный контакт электрода с боковой поверхностью фундамента.
Полезная модель иллюстрируется чертежами, где
на фиг.1 показан общий вид электрода,
на фиг.2 - продольный разрез электрода в ходе погружения,
на фиг.3 - то же при инъекции раствора в грунт,
на фиг.4 - наконечник в закрытом состоянии,
на фиг.5 - то же в раскрытом состоянии,
на фиг.6 - поперечный разрез корпуса с наконечником.
Устройство включает трубчатый корпус из диэлектрического материала 1, внутри которого размещен токопроводящий стержень 2. На нижнем конце корпуса закреплен наконечник 3. Устройство снабжено рукоятками 4 и 5, первая из которых неподвижно закреплена на верхнем конце трубчатого корпуса, а вторая соединяется с токопроводящим стержнем с помощью штифта 6. Наконечник состоит из ниппеля 7, имеющего резьбовое соединение с трубчатым корпусом 1, и конуса8, который выполняет роль острия и клапана, перекрывающего отверстия 9 в ниппеле 7, служащие для подачи раствора в грунт. Сверху на конусе располагается прокладка 10, препятствующая утечке раствора из полости корпуса при погружении электрода. Конус 8 закреплен на штоке11, пропущенном через центральное отверстие в ниппеле. Пружина 12 удерживает конус в верхнем положении и обеспечивает его надежный контакт с токопроводящим стержнем 2 во время проведения измерений электрического сопротивления. На верхнем торце стержня размещены боек 13 и клемма для крепления электрического провода (не показана).
Работает устройство следующим образом.
В ходе сборки электрода в полость корпуса 1 в пространство между стержнем 2 и ниппелем 7 заливают раствор электролита. Его можно залить сверху - перед размещением стержня 2 или снизу - перед установкой наконечника 3. Собранный электрод с помощью сведенных вместе рукояток 4 и 5 погружают в грунт, направляя его вдоль боковой поверхности фундамента. В плотных грунтах погружение осуществляют ударами груза по бойку 13. После достижения заданной глубины электрод приподнимают, благодаря чему под наконечником 3 в грунте образуется полость. Рукоятку 5 перемещают вдоль стержня 2 вверх и закрепляют штифтом 6, вставив его в верхнее отверстие в стержне. Нажимая на рукоятку 5 и удерживая на месте рукоятку 4, приводят в движение стержень 2. Стержень 2 смещается внутри корпуса 1 и приводит в движение шток 11. Конус 8, закрепленный на штоке, открывает отверстия 9, через которые в пространство под электродом выдавливается раствор электролита. После касания рукояток 4 и 5, которое показывает, что стержень переместился на предельное расстояние, и раствор электролита удален из полости, стержень 2поднимают вверх, и рукоятку 5 возвращают в исходное положение. Конус 8 под действием пружины поднимается вверх и перекрывает отверстия 9. Электрод вдавливают обратно до ранее достигнутой заданной глубины, при этом раствор электролита под действием давления, создаваемого наконечником, проникает в грунт, повышая тем самым его электропроводность и обеспечивая надежный контакт электрода с поверхностью фундамента. При необходимости увеличения площади контакта можно извлечь стержень 2 из корпуса 1, залить внутрь новую порцию раствора электролита и повторить операции.
Преимуществом устройства является обеспечение надежного контакта электрода с телом фундамента при неровной поверхности бутовой кладки и налипающего на контактную поверхность грунта.
Электрод может применяться при устройстве электрического заземления, обеспечивая контакт с грунтом на заданной глубине.