Опорная система для зданий и сооружений

Полезная модель относится к области строительства, а именно к сооружению свайных фундаментов высокой несущей способности для зданий, мостов, причалов и т.п. Опорная система для зданий и сооружений содержит заглубленный в грунт оснований распределительный элемент и опертый на него ствол сваи, при этом вокруг распределительного элемента расположена зона уплотненного грунта. Сам распределительный элемент состоит из грунта, разрыхленного цементно-воздушной суспензией и пропитанного высокопроницаемым раствором на основе микроцементов. Для осуществления указанной пропитки по вертикальной оси распределительного элемента на всю его высоту установлена инъекционная манжетная труба, в стенках которой через определенный интервал расположены отверстия с упругими манжетами. Технический результат данного технического решения заключается в повышении надежности опорной системы для зданий и сооружений за счет высокой управляемости процесса ее осуществления в слабых грунтах и, особенно, в стесненных условиях при строительстве мостовых опор, элементов причальных сооружений и плотной городской застройки. 5 ил.

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.

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 _с» 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_п» 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.

Вначале осуществляют бурение скважины диаметром «d» и глубиной «h_с», далее пробуривают с помощью буровой штанги, оснащенной буровым наконечником и соплом, скважину на высоте «h_п» (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 _с». 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.

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 «» по торцу, за счет бокового сцепления «». 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 «₁» сцепления превышают напряжения «». 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.

Опорная система для зданий и сооружений, содержащая заглублённый в грунт оснований распределительный элемент и опёртый на него ствол сваи, при этом вокруг распределительного элемента расположена зона уплотнённого грунта, отличающаяся тем, что распределительный элемент выполнен в виде разрыхлённого грунта, смешанного с цементным раствором и пропитанного высокопроникающим раствором на основе микроцементов, причём по вертикальной оси распределительного элемента расположена на всю высоту элемента инъекционная манжетная труба, в стенках которой через определённый интервал расположены отверстия с упругими манжетами.