ОПОРНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

Полезная модель относится к области строительства, а именно к области возведения свайных фундаментов.
Известна опорная система для зданий и сооружений, содержащая заглубленный в грунты оснований распределительный элемент и опертый на него ствол сваи (Патент РФ №2510441). Распределительный элемент выполнен в виде плиты, помещенной на дно скважины диаметром, позволяющим укладку плиты. На плиту оперт ствол сваи, а пространство между сваей и стенкой скважины заполнено грунтом.
Недостатком данного технического решения является повышенные затраты труда для бурения скважины большого диаметра.
Известна опорная система для зданий и сооружений, содержащая заглубленный в грунты оснований распределительный элемент и опертый на него ствол сваи, при этом вокруг распределительного элемента расположена зона уплотненного грунта (Патент РФ №2037602). Распределительный элемент выполнен в виде бетонного массива в полости, образованной с использованием взрывчатых веществ.
Недостатком такого технического решения является использование взрывчатых веществ. У распределительного элемента получается неправильная геометрическая форма с рваными краями из-за неоднородности грунта. Возможна коррозия искусственного камня. Такой распределительный элемент трудно, а иногда невозможно, сформировать в условиях плотной застройки и близкого расположения коммуникаций.
Целью предлагаемого технического решения является повышение надежности опорной системы, снижение затрат труда при изготовлении и расширение области применения.
Поставленная цель достигается тем, что опорная система для зданий и сооружений содержит заглубленный в грунт оснований распределительный элемент и опертый на наго ствол сваи, при этом вокруг распределительного элемента расположена зона уплотненного грунта, а распределительный элемент выполнен в виде разрыхленного грунта, смешанного с цементным раствором и пропитанного высокопроницаемым раствором на основе микроцементов, причем по вертикальной оси распределительного элемента расположена на всю высоту элемента инъекционная манжетная труба, в стенках которой через определенный интервал расположены отверстия с упругими манжетами.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где
на фиг. 1 изображена опорная система для строительных сооружений - предлагаемое техническое решение;
на фиг. 2 - то же, прототип;
на фиг. 3 - то же, аналог;
на фиг. 4 - общий вид оборудования для цементации;
на фиг. 5 - схема для нагнетания раствора.
с
п
Опорная система для зданий и сооружений содержит заглубенный в грунт 1 распределительный элемент 2, опертую на него сваю 3 диаметром «d» и глубиной заложения «h» и слой 4 уплотненного грунта. Свая 3 может свободно опираться на распределительный элемент 2, а может быть жестко с ним соединена. Распределительный элемент имеет форму цилиндра диаметром «D» и высотой «h» и выполнен в виде разрыхленного грунта, смешанного с цементным раствором и пропитанного высокопроницаемым раствором на основе микроцементов.
По вертикальной оси распределительного элемента расположена на всю высоту элемента инъекционная манжетная труба 5, в стенках которой через определенный интервал расположены отверстия с упругими манжетами.
Для пояснения сущности возведения и работы опорной системы для зданий и сооружений в описании используются также следующие обозначения:
6 - отверстие в инъекционной манжетной трубе 5;
7 - упругие манжеты в трубе 5;
8 - корпус инъектора раствора;
9 - надувные запорные подушки;
10 - воздухопровод;
11 - компрессор;
12 - шланг для раствора;
13 - канал для насосной станции;
14 - насосная станция;
15 - отверстия в шланге для раствора.
Опорная система для зданий и сооружений сооружается следующим образом.
с
п
с
Вначале осуществляют бурение скважины диаметром «d» и глубиной «h», далее пробуривают с помощью буровой штанги, оснащенной буровым наконечником и соплом, скважину на высоте «h» (фиг. 1), т.е. на месте расположения распределительного элемента 2, далее через сопло осуществляют под давлением 450-500 атм подачу цеметно-воздушной суспензии и сжатого воздуха и путем обратного хода постепенно, не прекращая подачу указанных компонентов, поднимают буровую штангу до уровня верха распределительного элемента 2, т.е. до глубины «h». При этом создается в пределах объема распределительного элемента 2 однородная пористая грунтоцементная смесь. Способ изложен в книге: Малинин А.Г.. Струйная цементация грунтов. М, Стройиздат, 2010, с. 95.
Общий вид оборудования для цементации представлен на фиг. 4.
После этого по оси распределительного элемента 2 вертикально на всю глубину этого элемента устанавливают инъекционную манжетную трубу, в стенках которой через определенный интервал расположены отверстия с упругими манжетами. Через эту трубу осуществляют под давлением 5 атм нагнетание высокопроницаемого раствора на основе микроцементов.
Схема нагнетания представлена на фиг.5.
В стенках инъекционной манжетной трубы 5 через определенный интервал расположены отверстия с упругими манжетами 7. Для инъектирования в трубу 5 вставляется инъектор раствора.
Инъектор раствора содержит корпус 8, в который вмонтированы две надувные запорные подушки 9, воздухопровод 10, соединенный с полостями надувных запорных подушек 9 и присоединенный через воздухопровод 10 к компрессору 11, шланг 12 для раствора, присоединенный через канал 13 к насосной станции 14. Шланг 12 содержит отверстия 15.
Инъектор раствора устанавливают в канал 5 напротив очередного отверстия 6 в трубе 5. Компрессор 11 подает воздух в надувные запорные подушки 9, в результате чего подушки запирают полость канала. После этого насосная станция 14 через отверстия 15 подает раствор.
После затвердевания грунтоцементной смеси формируют тело сваи 3 путем заливки скважины бетонной смесью, причем при необходимости предварительно в скважину может быть установлен арматурный каркас.
1
Опорная система для зданий и сооружений работает следующим образом. Нагрузка «Р» (см. фиг. 1, 2, 3) воспринимается грунтом в виде двух составляющих: за счет сопротивления «σ» по торцу, за счет бокового сцепления «τ». В предлагаемом техническом решении распределительный элемент 2 создается при высоком давлении на всех стадиях. В связи с этим формируется хорошая зона 4 уплотненного грунта, за счет чего по боковой поверхности напряжения «τ» сцепления превышают напряжения «τ». За счет лучшей управляемости процесса возможно создание распределительного элемента повышенных размеров.
Технический результат заключается в повышении надежности опорной системы за счет более надежной управляемости процесса, исключении вероятности коррозии, в связи с этим снижении затрат труда и материалов при изготовлении, в расширении области применения в связи с возможностью использования данного технического решения в условиях плотной застройки. Кроме того в связи с возможностью создания цилиндра любой высоты появляется возможность широкого использования на слабых грунтах.