Конструкция для предотвращения морозного пучения грунта

Техническое решение относится к области строительства и эксплуатации зданий и сооружений, конкретно, к защите от выпучивания малозаглубленных фундаментов, дорожных покрытий и конструкций зданий, в частности, входных крылец, пандусов и отмосток, окружающих здания, к обеспечению их целостности от разрушения силами морозного пучения.

В конструкции для предотвращения морозного пучения грунта, включающая скважины, пробуренные под сооружение и заполненные рабочим телом, большая часть скважин выполнена в виде набивных свай, формируемые неоднократными проходками пневмопробойника по сухой цемнтно-песчаной смеси с последующим окончательным заполнением скважин в качестве рабочего тела литой бетонной смесью, при этом скважины расположены веерообразно до перекрытия их зон уплотнения друг с другом в грунтовом основании по всей глубине деятельного слоя,

в части скважин с литой смесью размещена арматура, верхние концы которой жестко скреплены с верхними концами арматуры анкерных нисходящих скважин, пробуренных на глубину, достаточную для заанкеривания и восприятия сил морозного пучения, для чего длина этих скважин L определена согласно зависимости

L>2Н,

где Н - максимальная глубина промерзания грунта,

а в промежутках между заанкеренными сваями минимум одна скважина выполнена в виде демпферной сваи с заполнением упругим водонепроницаемым материалом, например, резиновой крошкой, покрытой отходами битумного производства, или пластмассовыми герметичными емкостями, или пенополиуретаном с закрытыми порами,

Количество армированных скважин зависит от гидрогеологических условий грунтового основания защищаемых конструкций.

Заявленное техническое решение относится к области строительства и эксплуатации зданий и сооружений, конкретно, к защите от выпучивания малозаглубленных фундаментов, дорожных покрытий и конструкций зданий, в частности, входных крылец, пандусов и отмосток, окружающих здания, к обеспечению их целостности от разрушения силами морозного пучения.

Проблема заключается в том, что все указанные выше конструкции зданий подвержены деформациям из-за увеличивающихся в объеме промерзающих в холодный период года грунтов, находящихся в основании этих конструкций. Эти грунты чрезвычайно увлажнены стекающими с крыш зданий водными потоками и при промерзании через оголенные бетонные поверхности происходит их замерзание и выпучивание.

Существующие мероприятия по борьбе с пучением в виде замены подстилающего грунта теплоизоляционными материалами позволяют снизить вредное его воздействие. Однако при ремонте крылец или отмостки это мероприятие не применимо. Кроме того, искусственные теплоизоляционные материалы, как правило, с течением времени увлажняются и сами становятся пучинистыми. Вода за это время проникает во все пустоты и поры теплоизоляции и, в дальнейшем при замерзании, вызывает еще большие разрушения конструкций. Теплоизоляционные материалы имеют низкие прочностные характеристики.

Наиболее эффективным мероприятием, устраняющим указанные выше недостатки является засоление грунта (см., например. Долматов Б.И., Ласточкин B.C. «Искусственное засоление грунтов в строительстве». Л. - М., 1966, с.76).

С этой целью пробуренные под отмостку и под крыльцо скважины заполняют рабочим телом в виде солевого раствора, который обеспечивает снижение точки температуры замерзания грунта до минус 21°С в зависимости от концентрации раствора.

Недостатком указанного мероприятия является снижение прочности грунтового основания, так как скважины под раствор образуют грязевые полости в грунте. Пока происходит впитывание грунтом солевого раствора скважина затягивается илом, поэтому после этого процесса требуется проводить дополнительные операции по бурению и уплотнению грунтового основания для восстановления требуемой плотности грунта. Кроме того, сам процесс засоления отрицательно сказывается на коррозионной стойкости бетона фундамента зданий и проложенных коммуникаций.

Предлагаемое техническое решение устраняет указанные недостатки.

В конструкции для предотвращения морозного пучения грунта, включающая скважины, пробуренные под сооружение и заполненные рабочим телом, большая часть скважин выполнена в виде набивных свай, формируемые неоднократными проходками пневмопробойника по сухой цементно-песчаной смеси с последующим окончательным заполнением скважин в качестве рабочего тела литой бетонной смесью, при этом скважины расположены веерообразно до перекрытия их зон уплотнения друг с другом в грунтовом основании по всей глубине деятельного слоя,

в части скважин с литой смесью размещена арматура, верхние концы которой жестко скреплены с верхними концами арматуры анкерных нисходящих скважин, пробуренных на глубину, достаточную для заанкеривания и восприятия сил морозного пучения, для чего длина этих скважин L определена согласно зависимости

L>2H,

где Н - максимальная глубина промерзания грунта,

а в промежутках между заанкеренными сваями минимум одна скважина выполнена в виде демпферной сваи с заполнением упругим водонепроницаемым материалом, например, резиновой крошкой, покрытой отходами битумного производства, или пластмассовыми герметичными емкостями, или пенополиуретаном с закрытыми порами,

Количество армированных скважин зависит от гидрогеологических условий грунтового основания защищаемых конструкций.

Предлагаемое техническое решение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображены фундамент и стена здания 1, защищаемые сооружения в виде крыльца 2 с отмосткой 3, пробуренный веерообразно под ними ряд скважин в виде набивных свай 4, на фиг.2 изображена часть скважин 5 с литым бетоном, где размещена арматура, а рядом с армированной скважиной 5 выполнена анкерная свая 6, заглубленная на проектную величину, согласно приведенной зависимости. Верхние концы арматуры скважин 5 и 6 сварены между собой. На фиг.3 показана часть скважин в виде демпферных свай 7 с заполнением упругим материалом.

Осуществление предлагаемого технического решения производится следующим образом.

После проведения требуемых изысканий на предмет исследования грунтовых условий, слагающих основание защищаемой конструкции и обеспечения ее целостности, пневмопробойником производят веерообразную проходку скважин под крыльцо 2 и под отмостку 3, при этом проходку осуществляют таким образом, чтобы зоны уплотнения соседних скважин перекрывались друг с другом. После нескольких проходок с трамбованием по сухой смеси в одной и той же скважине производят ее заполнение литой смесью, формируя набивную сваю 4. В части скважин 5 с бетонной смесью размещают арматуру. Рядом с устьем каждой скважины 5 бурят заглубленную скважину 6 под анкерную сваю с заполнением ее бетонной смесью и размещением в ней арматуры, которая жестко скреплена с арматурой скважины 5. В промежутках между заанкеренными сваями выполнена минимум одна скважина 7 с размещением в ней упругого водонепроницаемого материала.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является полное устранение сил морозного пучения за счет:

- во-первых, уплотнения грунта с внедрением сухой смеси в стенки скважины неоднократными проходками пневмопробойником, что способствует ликвидации пор и отжатию воды в зоне размещения крылец и отмостки;

- во-вторых, внедрения в грунт и заполнения скважин вначале сухой цементно-песчаной смеси, а затем литой бетонной смесью, которые после схватывания и затвердения цементной составляющей продолжает в течение многих лет набирать прочность путем гидратации цемента, т.е. поглощать и связывать грунтовую воду, вызывающую развитие сил морозного пучения;

- в-третьих, размещения в грунте упругого материала, что способствует нейтрализации сил пучения;

- в-четвертых, создается противопучинный экран из ряда набивных свай, который воспринимает силы морозного пучения грунта в наиболее неблагоприятный период года, когда во время обильных весенне-осенних осадков и ночных низких отрицательных температур через оголенную поверхность отмостки непосредственно под ней происходит интенсивное образование льдогрунтовой массы.

1. Конструкция для предотвращения морозного пучения грунта, включающая скважины, пробуренные в грунте под сооружением и заполненные рабочим телом, отличающаяся тем, что большая часть скважин выполнена в виде набивных свай, формируемые неоднократными проходками пневмопробойника по сухой цементно-песчаной смеси с последующим окончательным заполнением скважин в качестве рабочего тела литой бетонной смесью, при этом скважины расположены веерообразно до перекрытия их зон уплотнения друг с другом в грунтовом основании по всей глубине деятельного слоя, в части скважин с литой смесью размещена арматура, верхние концы которой жестко скреплены с верхними концами арматуры анкерных нисходящих скважин, заполненных литой бетонной смесью и пробуренных на глубину, достаточную для заанкеривания и восприятия сил морозного пучения, а в промежутках между заанкеренными сваями минимум одна скважина выполнена в виде демпферной сваи с заполнением упругим водонепроницаемым материалом.

2. Конструкция по п.1, отличающаяся тем, что длина анкерных нисходящих скважин L для заанкеривания определена согласно зависимости

L>2H,

где Н - максимальная глубина промерзания грунта.

3. Конструкция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве водонепроницаемого материала использованы, например, резиновая крошка, покрытая отходами битумного производства, или пластмассовые герметичные емкости, или пенополиуретан с закрытыми порами.