СПОСОБ УСИЛЕНИЯ ФУНДАМЕНТОВ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ, ПОДВЕРЖЕННЫХ ДЕЙСТВИЮ СИЛ МОРОЗНОГО ПУЧЕНИЯ ГРУНТОВ
METHOD TO REINFORCE FOUNDATIONS OF BUILDINGS AND STRUCTURES, PRONE TO ACTION OF FORCES OF FROST HEAVING OF SOILS

Изобретение относится к области строительства и реконструкции подземных частей зданий и сооружений, а именно к технологии усиления существующих фундаментов зданий и сооружений, испытывающих значительные деформации от действия сил морозного пучения.
Известен способ усиления фундаментов с целью предотвращения морозного пучения, заключающийся в упрочнении пылевато-глинистых грунтов высоконапорной инъекцией (цементным, илоцементным, цементно-песчаным раствором) (см. Полищук А.И. Основы проектирования и устройства фундаментов реконструируемых зданий. - Нортхемптон: STT; Томск: STT, 2004. стр.378-379).
К недостаткам данного технического решения относится следующее. Нагнетанием раствора в грунт через тонкие сваи-инъекторы усиливается толща грунта под фундаментом. При этом тело фундамента не пронзается сваями и передача нагрузки на нижележащие слои осуществляется через усиленную толщу грунта: таким способом для достижения залегающих глубоко коренных пород требуются значительные затраты усиливающего раствора. Качественное распространение раствора в грунте возможно только для сыпучих (слабопучинистых) грунтов, что сильно затрудняет применение способа в районах с преобладанием глинистых сильнопучинистых грунтов.
Известен также способ усиления оснований фундаментов, предполагающий нагнетание быстросхватывающегося цементного раствора в трубы, установленные в скважины, пробуренные через опорную часть фундамента и грунт. Трубы выполняют из эластичной пластмассы с закрытыми нижними концами, а среднюю часть этих труб снабжают металлическими трубами, располагающимися между подошвой фундамента и слоями грунта с повышенной несущей способностью (патент на изобретение 2335602, заявка 006144521/03, 13.12.2006).
К недостаткам данного технического решения относится необходимость доступного пространства на поверхности фундамента для возможности устройства качественных вертикальных скважин под сваи достаточно сложной комбинированной конструкции.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ усиления фундаментов посредством передачи нагрузки от фундамента на буроинъекционные сваи (см. Полищук А.И. Основы проектирования и устройства фундаментов реконструируемых зданий. - Нортхемптон: STT; Томск: STT, 2004. стр.352-353).
К недостаткам данного технического решения относится необходимость удовлетворительного состояния плитной части фундамента и высокая вероятность дальнейших деформаций фундамента при возрастании сил морозного пучения по мере промерзания грунта.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является остановка сезонных деформаций фундамента, вызванных силами морозного пучения грунта.
Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, выражается в снятии нагрузки от фундамента со слабых пучинистых грунтов основания и передаче ее на прочные несжимаемые слои.
Поставленная задача решается тем, что усиление фундамента пронзающими его тело буроинъекционными сваями, опираемыми на нижележащие прочные слои грунта, производится в момент наибольшего сезонного подъема грунтов основания, вызванного силами морозного пучения. Таким образом, при исчезновении таковых сил по мере сезонного оттаивания грунта фундамент не деформируется. Указанным способом нейтрализуется влияние сил морозного пучения на фундамент, и дальнейшие циклы замерзания-оттаивания грунтовой толщи не влияют на несущую способность усиленного фундамента, так как она меняет свой объем в новых объемных границах.
Сопоставительный анализ существенных признаков предлагаемого технического решения с существенными признаками аналогов и прототипа свидетельствует о его соответствии критерию "новизна".
При этом отличительные признаки формулы изобретения решают следующие функциональные задачи.
Признак «…усиление фундамента буроинъекционными сваями производится в момент максимально возможного поднятия здания или сооружения силами морозного пучения» обеспечивает недопущение дальнейших деформаций подъема-опускания фундамента за счет отсутствия сил морозного пучения по подошве фундамента, так как усиление производится при максимальной высоте выпора грунта.
На фиг.1 изображена схема вертикального разреза толщи грунта и фундамент. На фиг.2 изображена та же схема в момент максимального поднятия грунта основания, под действием сил морозного пучения. На фиг.3 изображен фундамент, усиленный пронзающими его тело буроинъекционными сваями в период начала сезонного оттаивания грунта.
1 - Фундамент.
2 - Пучинистый грунт.
3 - Несжимаемый грунт.
4 - Буроинъекционная свая.
5 - Пустота, образовавшаяся в результате оттаивания грунта.
Усиление фундаментов зданий и сооружений, подверженных действию знакопеременных нагрузок замерзания и оттаивания грунтов, отличающееся тем, что усиление фундамента буроинъекционными сваями производится в момент максимально возможного поднятия здания или сооружения силами морозного пучения.