1. РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН
(19) KZ (13) A4 (11) 28834
(51) E02D 27/28 (2006.01)
E02D 35/00 (2006.01)
КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ
МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ
(21) 2013/1429.1
(22) 24.10.2013
(45) 15.08.2014, бюл. №8
(72) Грузин Владимир Васильевич (KZ); Нураков
Серик Нуракович (KZ); Жантлесов Жангобыл
Хамитович (KZ); Грузин Андрей Васильевич (RU)
(73) Акционерное общество "Казахский
агротехнический университет им.
Сакена Сейфуллина"
(56) Патент RU2211284, E02D 35/00, бюл. №32,
20.11.2006
(54) СПОСОБ УСИЛЕНИЯ ГРУНТОВЫХ
ОСНОВАНИЙ И ФУНДАМЕНТОВ ЗДАНИЙ И
СООРУЖЕНИЙ
(57) Изобретение относится к строительной
отрасли, в частности к технологии усиления
грунтовых оснований и фундаментов зданий и
сооружений промышленного, гражданского и
жилищного назначения в условиях плотной
городской застройки.
Задачей изобретения является снижение затрат
на усиление грунтовых оснований и фундаментов с
одновременным повышением степени уплотнения
их грунта основания и повышением несущей
способности фундамента за счет набивных свай,
устраиваемых в скважинах раскатыванием на
уплотненном основании.
Способ усиления грунтовых оснований и
фундаментов зданий и сооружений в условиях
плотной городской застройки включает
формирование методом раскатывания в шахматном
порядке скважин с поперечным сечением в виде
укороченной гипоциклоиды, коэффициент
скольжения которой изменяется в пределах:
0,7≤λ<1,0, (1)
где λ - коэффициент скольжения.
При этом максимальное значение удельной
несущей способности соответствует гипоциклоиде с
тремя ветвями грунтовой или железобетонной свай
на уплотненном основании, а их раскатывание
осуществляется на расстоянии L от фундамента,
равном:
,
2
3
DL ⋅= (2)
где L - расстояние от наружной боковой
поверхности фундамента здания до оси
раскатываемой скважины;
D - диаметр цилиндрического профилировщика
раскатывающего рабочего органа;
и между осями соседних скважин на расстоянии
равном (2·L).
Набивные железобетонные сваи на уплотненном
основании соединяются между собой и с
фундаментом с помощью железобетонных
элементов.
Технический результат изобретения достигается
за счет снижения затрат на усиление фундамента
при изготовлении вокруг него набивных грунтовых
или железобетонных свай на уплотненном
основании в раскатанных скважинах с
гипоциклоидальным поперечным сечением и с их
размещением в шахматном порядке для образования
уплотненного уширения вокруг всего фундамента.
(19)KZ(13)A4(11)28834
2. 28834
2
Изобретение относится к строительной отрасли,
в частности к технологии усиления грунтовых
оснований и фундаментов зданий и сооружений
промышленного, гражданского и жилищного
назначения в условиях плотной городской
застройки.
Известно использование шпунтовых
разделительных стен, отделяющих сжимаемую
толщу грунта под вновь устраиваемыми
фундаментами от существующих (Долматов Б.И.
Механика грунтов, основания и фундаменты. Л.,
Стройиздат, 1988, с.397, рис. 16, 10).
Основным недостатком указанного способа
является то, что в нем осуществляется
значительный расход дорогостоящих строительных
материалов, из которых изготовлены шпунтовые
разделительные стены.
Наиболее близким аналогом изобретения
является способ усиления фундамента
реконструируемых зданий, включающая
вертикальные сваи, расположенные с внешней
стороны сооружения по его периметру, и
вертикальные сваи, расположенные рядами по
площади подвального помещения сооружения, при
этом вертикальные сваи, расположенные с внешней
стороны сооружения, размещены на расстоянии 0,2-
0,5 м от стены сооружения с шагом 1-5 м и имеют
диаметр 42-112 мм, вертикальные сваи,
расположенные по площади подвального
помещения, размещены рядами по квадратной сетке
со сторонами квадрата 1-2 м и имеют диаметр
42-93 мм (Патент РФ №2211284, E02D 27/08, E02D
35/00, бюл. №32, опубл. 20.11.2006).
Недостатками этого способа являются
трудоемкость работ по усилению фундамента
зданий и сооружений и значительный расход
строительных материалов.
Указанный способ, как содержащий наибольшее
количество существенных признаков по отношению
к предлагаемому способу, принят в качестве
прототипа.
Задачей изобретения является снижение затрат
на усиление грунтовых оснований и фундаментов с
одновременным повышением степени уплотнения
их грунта основания и повышением несущей
способности фундамента за счет набивных свай,
устраиваемых в скважинах раскатыванием на
уплотненном основании.
Технический результат изобретения достигается
за счет снижения затрат на усиление фундамента
при изготовлении вокруг него набивных грунтовых
или железобетонных свай на уплотненном
основании в раскатанных скважинах с
гипоциклоидальным поперечным сечением и с их
размещением в шахматном порядке для образования
уплотненного уширения вокруг всего фундамента.
На фиг.1 представлена технологическая
последовательность операций усиления грунтового
основания и фундамента задания в условиях
плотной городской застройки: а) раскатывание
скважины сложного профиля; б) изготовление
грунтовой набивной сваи; в) изготовление
железобетонной набивной сваи.
На фиг.2 представлен профиль поперечного
сечения раскатанной гипоциклоидальной скважины.
На фиг.3 представлены результаты выполнения
заключительных операций (вид сверху): а) позиция
6; б) позиция 13.
Способ усиления грунтового основания и
фундаментов зданий и сооружений в условиях
плотной городской застройки включает следующую
технологическую последовательность операций (см.
фиг.1-а):
Поз.1 - на расчетном расстоянии L от
фундамента 1 устанавливают навесное
оборудование 2 с раскатывающим рабочим органом,
включающим в себя гипоциклоидальный
профилировщик 3, цилиндрический
профилировщик 4 с диаметром D и конические
вальцы с лидерным шнеком 5.
Раскатывание уплотненных скважин с
гипоциклоидальным поперечным сечением
осуществляется на расстоянии L от фундамента,
равном:
,
2
3
DL ⋅= (1)
где L - расстояние от наружной боковой
поверхности фундамента здания до оси
раскатываемой скважины;
D - диаметр цилиндрического профилировщика
раскатывающего рабочего органа.
Поз.2 - производят одновременное вращение и
постепенное погружение раскатывающего рабочего
органа на требуемую глубину с образованием
уплотненной раскатанной скважины 6 с
гипоциклоидальным поперечным сечением (см.
фиг.2).
Поз. 3 - включают реверс вращения в навесном
оборудовании 2 и осуществляют постепенное
извлечение раскатывающего рабочего органа из
уплотненной скважины 6.
Конструкция раскатывающего рабочего органа
предусматривает его соосное размещение
гипоциклоидального профилировщика 3,
цилиндрического профилировщика 4 и конические
вальцы с лидерным шнеком 5 и совместное
использование вращательного движения привода
для последовательного завинчивания, раскатывания
скважины и заключительного формирования
поперечного сечения скважины заданной формы.
В зависимости от исходных параметров в
конструкции формирователя результатом
локального уплотнения стенок гипоциклоидальной
скважины может быть её поперечное сечение в
форме визуально-подобных треугольнику, квадрату,
пятиугольнику и шестиугольнику.
Раскатывание уплотненных скважин с
гипоциклоидальным поперечным сечением вокруг
фундамента осуществляют в шахматном порядке и
на расстоянии равном (2·L) между их
вертикальными осями.
Технологическая последовательность операций
усиления грунтового основания и фундамента
задания в условиях плотной городской застройки
может быть выполнена с изготовлением грунтовой
3. 28834
3
набивной сваи (см. фиг.1-б) или с изготовлением
железобетонной набивной сваи (см. фиг.1-в).
Для обеспечения большей, в сравнении с
соответствующей ей правильной n-угольной,
удельной несущей способности сваи с поперечным
сечением в виде укороченной гипоциклоиды,
коэффициент скольжения λ должен быть в
пределах:
0,7≤λ<1,0, (2)
где λ - коэффициент скольжения.
Максимальное значение удельной несущей
способности, при прочих равных параметрах,
соответствует гипоциклоиде с тремя ветвями.
Изготовление грунтовой набивной сваи (см.
фиг.1-б) осуществляется в следующей
последовательности:
Поз.4 - в образованную гипоциклоидальную
скважину 6 с помощью лотка 7 засыпают порциями
строительный материал 8, например, глину.
Поз.5 - с помощью трамбовки 9 осуществляют
постепенное уплотнение строительного материала 8
в скважине 6 до образования грунтовой сваи.
Поз.6 - для предотвращения от разрушения под
действием атмосферных осадков сформированной
уплотненной зоны над ней устраивают защитный
козырек (отмосток) 11, примыкающий к
фундаменту 1; готовая набивная грунтовая свая 10
(см. фиг.3-а).
Изготовление железобетонной набивной сваи на
уплотненном основании (см. фиг.1-в)
осуществляется в следующей последовательности:
Поз.4 - в скважину 6 опускают арматурный
каркас 12.
Поз.5 - скважину 6 с арматурным каркасом 12
при помощи лотка 7 заливают товарным бетоном 13
с последующим его уплотнением вибратором.
Поз.6 - для усиления фундамента 1 здания
готовую железобетонную набивную сваю с
гипоциклоидальным поперечным сечением на
уплотненном основании 14 соединяют с ним и с
другими сваями при помощи железобетонных
элементов 15 (см. фиг.3-б).
После завершения перечисленных видов работ
получают готовое упрочненное грунтовое
основание (см. фиг.3 - а) и усиленный фундамент
здания по всему его периметру (см. фиг.3 - б).
Выполнение указанных последовательностей
операций в технологии позволяет более качественно
усилить грунтовое основание и фундамент здания,
уменьшить расход строительных материалов и
достичь требуемой несущей способности по грунту
основания фундамента в условиях плотной
городской застройки.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ усиления грунтового основания и
фундаментов зданий и сооружений, включающий
вертикальные сваи, расположенные с внешней
стороны сооружения по его периметру, и
вертикальные сваи, расположенные рядами по
площади подвального помещения сооружения по
квадратной сетке, отличающийся тем, что по
периметру фундамента методом раскатывания в
шахматном порядке формируют скважины с
поперечным сечением в виде укороченной
гипоциклоиды, коэффициент скольжения которой
изменяется в пределах:
0,7≤λ<1,0, (1)
где λ - коэффициент скольжения.
2. Способ усиления грунтового основания и
фундаментов зданий и сооружений по п.1,
отличающийся тем, что максимальное значение
удельной несущей способности соответствует
гипоциклоиде с тремя ветвями грунтовой или
железобетонной свай на уплотненном основании.
3. Способ усиления грунтового основания и
фундаментов зданий и сооружений по п.1,
отличающийся тем, что раскатывание
уплотненных скважин с гипоциклоидальным
поперечным сечением осуществляют на расстоянии
L от фундамента, равном:
,
2
3
DL ⋅= (2)
где L - расстояние от наружной боковой
поверхности фундамента здания до оси
раскатываемой скважины;
D - диаметр цилиндрического профилировщика
раскатывающего рабочего органа.
3. Способ усиления грунтового основания и
фундаментов зданий и сооружений по п.1,
отличающееся тем, что набивные железобетонные
сваи на уплотненном основании соединяют между
собой и с фундаментом с помощью железобетонных
элементов.
