СПОСОБ СОЗДАНИЯ ЗАЩИТНЫХ МНОГООБОЛОЧЕЧНЫХ СИСТЕМ ИСКУССТВЕННЫХ ОСНОВАНИЙ И ФУНДАМЕНТОВ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD TO CREATE PROTECTIVE MULTI-SHELL SYSTEMS OF MAN-MADE BASES AND FOUNDATIONS OF BUILDINGS AND STRUCTURES AND DEVICE FOR ITS REALISATION

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при устройстве оснований и фундаментов зданий и сооружений на техногенных грунтах, подтапливаемых территориях, в т.ч. при подъеме и перемещении зданий и сооружений.
Известно устройство основания, которое представляет собой сооружение, в теле которого уложены дополнительные пустотелые оболочки, а их полости заполняют рабочей средой под давлением при строительстве и эксплуатации его с возможностью расположения вдоль и поперек и локально в шахматном порядке [1].
Недостатком данного устройства является невозможность регулирования подъема и опускания зданий и сооружений при чрезвычайных ситуациях, например подтоплении, наводнении и т.п.
Известен способ создания сооружения, в теле которого укладываются пустотелые оболочки и затем заполняются по мере необходимости рабочей средой под давлением [1].
Недостатком данного способа сооружения является то, что заполненные пустотелые оболочки увеличивают высоту сооружения, но не могут занять проектное (первоначальное) положение.
Известно грунтоармированное основание, состоящее из системы продольных оболочек и поперечных многооболочечных элементов из композитных материалов, способных изменять свои параметры и восстанавливать проектное положение, при этом продольные оболочки содержат анкерные элементы и гофрированные гибкие связи, обеспечивающие их проектное положение [2].
Недостатком данного устройства является возможность повышения высоты данного массива и сохранение его формы, но нет возможности регулирования, т.е. поднятия и опускания зданий и сооружений при чрезвычайных ситуациях.
Известен способ создания грунтоармированного основания и фундаментов сооружений, состоящего из системы продольных оболочек и поперечных многооболочечных элементов из композитных материалов, причем оболочки заполняют водогрунтовой смесью с помощью инъекционной трубы и подающих задвижек-клапанов [2].
Недостатками данного способа-устройства грунтоармированного основания и фундаментов сооружений, состоящих из системы продольных оболочек и поперечных многооболочечных элементов из композитных материалов, является невозможность их регулирования и сложной системы заполнения, требующих дополнительных затрат на устройство систем наполнения и откачки.
Данный технический результат достигается за счет создания защитных многооболочечных систем искусственных оснований и фундаментов, состоящих из двух или более распластанных оболочек многооболочечной системы - домкрат, выполненных из композитных материалов (наноматериалов), обладающих памятью формы, соединенных между собой гибкой связью, а в верхней и нижней оболочках-домкратах устроены щиты-платформы из композитных материалов, обеспечивающие устойчивость, надежность и безопасность устроенных на них объектов (зданий и сооружений) за счет крепления их анкерными устройствами к грунту и гибкой связью к верхней распластанной оболочке-домкрату.
Отличительными признаками защитных многооболочечных систем, искусственных систем оснований и фундаментов зданий и сооружений являются распластанные оболочки-домкраты, соединенные между собой гибкими связями и разделенные внутри на горизонтальные и вертикальные элементы мембранами-разделителями, заполненными рабочей средой, поступающей из контейнера, в котором хранятся вода, воздух, водогрунтовая смесь и т.п. рабочая среда, в регулирующую систему, состоящую из осевого стержня с патрубками, управляемую регулируемым щитом, причем распластанные оболочки-домкраты установлены на щитах-платформах, которые крепятся к грунтовому массиву и к верхней оболочке-домкрату анкерными устройствами.
Предлагаемое техническое решение позволит обеспечить безопасность населенных пунктов и промышленных объектов при повышении уровня воды в естественных и искусственных водотоках при подтоплении территорий в зонах, например, вечной мерзлоты, при наводнении и подтоплении и т.п., предупреждая чрезвычайные ситуации и т.п. природные и техногенные катастрофы.
Сущность данного технического решения состоит в создании защитной многооболочечной системы искусственных оснований и фундаментов зданий и сооружений 1, обеспечивающей и повышающей качество среды жизни населения, согласно экологической инфраструктуре страны за счет регулируемых распластанных оболочек-домкратов 2, которые повышают, уменьшают или сохраняют проектную высоту оснований и фундаментов зданий и сооружений, предупреждая чрезвычайные ситуации, или при их передвижки и т.п.
Данный технический результат достигается за счет создания защитной многооболочечной системы искусственных оснований и фундаментов из композитных материалов (наноматериалов) 1, состоящей из двух или более распластанных оболочек-домкратов 2, соединяющихся между собой гибкой связью 3, а в верхней и нижней частях располагаются щиты-платформы 4 и 5, обеспечивающие устойчивость, надежность и безопасность расположенных на них объектов, причем нижняя щит-платформа 5 крепится анкерными устройствами 6 к грунтовому массиву.
Первый 7 и второй 8 ярусы распластанных оболочек-домкратов 2 внутри себя разделяются на горизонтальные 9 и вертикальные 10 элементы гибкими мембранами-разделителями 11, рабочей средой которых 12 является грунтовая, водовоздушная или т.п. смесь, а оболочки-домкраты 2 дополнительно могут регулироваться (подъемом или опусканием) осевым гибким стержнем 13 с расположенными на нем регулирующими патрубками 14, через гибкую трубу 15 поступает рабочая среда, находящаяся в специальном контейнере 16 и соединенная с пультом управления 17, например, в здании 18.
Отличительными признаками защитных многооболочечных систем искусственных оснований и фундаментов зданий и сооружений 1 являются основания и фундаменты, выполненные из распластанных оболочек-домкратов 2 различной конфигурации, соединенных между собой гибкими связями 3, причем распластанные оболочки-домкраты 2 разделены на горизонтальные 9 и вертикальные 10 элементы гибкими мембранами-разделителями 11 на элементы-секции, в которые подается рабочая смесь 12, которая может вводиться в каждый элемент-секцию отдельно или одновременно (равномерно), а в нижней части более уплотненной, поступающей через гибкую трубу 15 из контейнера 16, разделенного на секции, в которых содержится рабочая среда, в регулируемую систему через гибкий стержень 13 и патрубки 14, управляемую регулирующим щитом управления 17 в здании 18, что позволяет увеличить или уменьшить или сохранить проектное положение здания или сооружения или осуществить переезд их, а контролируется вся система контролирующей системой-датчиками 19.
Предлагаемая защитная многооболочечная система искусственных оснований и фундаментов иллюстрируется чертежами на фиг.1 и 2.
Защитная многооболочечная система искусственных оснований и фундаментов 1 состоит из распластанных оболочек-домкратов 2 из композитного материала (наноматериалы, обладающие памятью формы), выполненных различной конфигурации, соединенных друг с другом гибкой связью 3 и имеющим внутри себя горизонтальные 9 и вертикальные 10 мембраны-разделители 11, которые разделяют оболочки-домкраты 2 на ряд элементов секции, заполняющихся различной рабочей средой, например, водой и воздухом, водой и грунтом, их сочетание и т.п., причем гибкие мембраны-разделители 11 выполняются из композитного материала (наноматериала), сохраняющего проектную форму в течение всего эксплуатационного периода и при заданных условиях извне. В нижней части многооболочечной системы расположена щит-платформа 4, обеспечивающая и предохраняющая от внешних воздействий нижнюю распластанную оболочку-домкрат 2 и имеющую по всей нижней площади анкерные устройства 6 (шипы, присоски и т.п.), соединяющие ее с поверхностью грунтового массива 20. Для более полного прилегания основания фундамента к объекту (зданию, сооружению), монтируется верхняя щит-платформа 5 гибкими связями к верхней оболочке - 2, причем щиты-платформы 4, 5 выполняются из материала, обладающего памятью формы.
Работа данной защитной многооболочечной системы искусственных оснований и фундаментов контролируется системой датчиков 19: давления, деформации и т.п., а также извещая о предстоящих воздействиях внутренних и внешних.
Регулирование и изменение положения и наполнения оболочек ведется специальными устройствами - патрубками 14, соединенными с центральным стержнем 13 и щитом-управлением 17, а также контейнером с рабочей средой 16 через гибкую трубу 15, разделенным на несколько секций, в которых расположены различные заполнители - рабочая среда 12, например, воздух, вода, пульпа и т.п.
Работа данной защитной многооболочечной системы искусственных оснований и фундаментов зданий и сооружений 1, выполненной из композитных материалов, сохраняющих форму (наноматериалов и нанотехнологий), осуществляется следующим образом.
При приближении чрезвычайной ситуации (сели, наводнения и т.п.) срабатывает контролирующая система датчиков 19, затем с пульта управления 17 дается указание на подъем защитной многооболочечной системы искусственных оснований и фундаментов 1, потом с регулирующего щита управления 17 дается команда на заполнение через центральный стержень 13 и специальные патрубки 14, расположенные на различной высоте, из контейнера 16 с рабочей средой 12 заполняются секции элементов горизонтальных 9 и вертикальных 10 оболочек-домкратов 2 и таким образом осуществляется подъем зданий или сооружений 18. После схода паводковых вод (или подтопления) осуществляется опускание здания или сооружения 18 в проектное положение, причем рабочая среда 12 подается вновь в секции контейнера 16. При передвижке зданий перемещение может осуществляться за счет перераспределения рабочей среды 12 в оболочках-домкратах 2, установленных в подготовленных траншеях под ними.
Способ возведения защитной многооболочечной системы искусственных оснований и фундаментов осуществляется следующим образом. На грунтовый массив укладывается нижний щит-платформа 4 с гибкими анкерными устройства 6 , а к нему крепится нижная  облочка-домкрат 2, а затем к нижней распластанной оболочке-домкрату 2 монтируется гибкой связью 3 следующая оболочка-домкрат, причем при изготовлении оболочек-домкратов 2 внутри них предусматривается разделение на горизонтальные 9 и вертикальные 10 элементы-секции гибкими мембранами-разделителями 11. После этого монтируется центральный гибкий стержень 13 с патрубками 14, который соединяется гибкой трубой 15 с подготовленным контейнером 16 с рабочей средой 12, предварительно разделенным на несколько секций, в которых находятся различные рабочие среды 12 (например, воздух, вода, пульпа и т.п.). После проверки проектного положения верхнего щита-платформы 5 и здания-сооружения 18 устанавливается контролирующая система датчиков 19 и соединятся с пультом управления 17.
При необходимости оболочки-домкраты 2 могут устанавливаться без щитов-платформ и пропускаться в специально оборудованные отверстия траншеи под здания или сооружения для осуществления подъема или передвижки эксплуатируемых зданий и сооружений.
В процессе строительства устраивается искусственное основание на гибкой щите-платформе 4 со специальными анкерными устройствами 6, соединяющими ее с грунтовым массивом 20, закрепленными на ней распластанной оболочкой-домкратом 2, разделенной гибкими мембранами-разделителями на горизонтальные 9 и вертикальные 10 элементы-секции заполнителями которых являются рабочая среда (водо-, воздухо-, грунтонаполняемая и т.п.) 12, которая подается через осевой гибкий стержень 13 посредством патрубков 14, соединенных с контейнером 16 через гибкую трубу 15.
При необходимости поднятия защитной многооболочечной системы искусственных оснований и фундаментов подается сигнал через щит-регулятор 17 и ведется наполнение рабочей средой 12, т.е. рабочая среда вводится в каждый элемент отдельно или одновременно (равномерно) в многооболочечные системы домкратов, причем в действие могут вступать различные элементы ее, осуществляя опускание или поднятие построенного здания или сооружения 18, т.е. увеличивая, уменьшая или сохраняя проектную высоту. Весь процесс идет до полного проектного положения их, сохраняется в течение жизненного цикла или меняется при необходимости, что позволяет вести регулирование всей системы в период чрезвычайных ситуаций, например наводнений, сейсмических колебаний и т.п., в т.ч. при переносе зданий или сооружений.
1. Кашарина Т.П., Дандара Н.Т., Кашарин В.И. Авторское свидетельство SU № 1100361 А, Е02В 3/06 «Способ возведения грунтоармированных сооружений и устройство для его осуществления», по заявке № 3549528/2915 от 23.12.08. (для служебного пользования).
2. Кашарина Т.П., Глаголева А.С. Патент №2415229 «Способ создания грунтоармированных оснований и фундаментов зданий и сооружений и устройство для его осуществления» по заявке № 2009118027 от 12.05.2009.