способ защиты существующих зданий и сооружений

Формула изобретения

1. Способ защиты существующих зданий и сооружений в зоне устройства открытой выработки, содержащей ограждающую конструкцию, включающий установку инъекторов со стороны существующих зданий и сооружений и инъецирование закрепляющего раствора в грунт, с последующей экскавацией грунта из выработки, отличающийся тем, что инъекторы устанавливают внутри ограждающей конструкции на расстоянии от наружной поверхности последней, а инъецирование закрепляющего раствора производят в направлении существующего здания.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что инъецирование закрепляющего раствора производят многократно в процессе и после экскавации грунта из выработки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительству и касается обеспечения сохранности существующей застройки в зоне строительства.

Известен способ защиты фундаментов при строительстве вблизи различных выработок и сооружений, включающий возведение стенок в грунте путем забивания в грунт труб с плоскими соединительными элементами, с образованием перед трубами опережающих полостей для облегчения их забивки [1].

Недостатками этого способа являются его трудоемкость, материалоемкость, возможность появления дополнительных осадок фундаментов в результате динамических воздействий и перебора грунта.

Известен способ защиты существующих зданий и сооружений от негативного влияния строящихся зданий путем устройства между ними стенки из буронабивных свай [2].

Недостатками этого способа являются его трудоемкость, материалоемкость, невозможность восстановления первоначального напряженно-деформированного состояния грунтов основания и фундаментов здания.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ, включающий устройство в грунте геотехнического барьера путем внедрения в грунт ряда вертикальных инъекторов на пути распространения волны изменения напряженно-деформированного состояния грунта и однократное или многократное закачивание цементного раствора в грунт. Необходимость второй и последующих закачек раствора в грунт устанавливается на основе контроля напряженно-деформированного состояния грунта основания [3].

Недостатками этого способа при защите вблизи открытых подкрепленных выработок является то, что возникает необходимость выполнять трудоемкие и дорогостоящие работы по погружению в грунт инъекторов. Кроме того для погружения инъекторов необходимо наличие пространства между ограждающими конструкциями выработок и существующими зданиями и сооружениями. В случае же примыкания выработок к существующим зданиям и сооружениям устройство геотехнического барьера не возможно.

Техническая задача заключается в повышении эффективности защиты существующих зданий, сооружений и подземных коммуникаций, расположенных вблизи открытых выработок, за счет совместного устройства ограждающей конструкции открытой выработки и инъекторов.

Поставленная задача решается таким образом, что в способе защиты существующих зданий и сооружений в зоне устройства открытой выработки, содержащей ограждающую конструкцию, включающем установку инъекторов и инъецирование закрепляющего раствора в грунт, согласно изобретению инъекторы устанавливают совместно с устройством ограждающей конструкции открытой выработки со стороны существующих зданий и сооружений, а инъецирование закрепляющего раствора в грунт производят в направлении существующих зданий и сооружений с последующей экскавацией грунта из выработки. Причем инъекторы могут быть установлены внутри ограждающей конструкции, со стороны существующих зданий и сооружений. Кроме этого инъецирование закрепляющего раствора может производиться многократно, в процессе и после экскавации грунта из выработки, в зависимости от результатов мониторинга напряженно-деформированного состояния грунтов основания.

Предлагаемый способ отличается от известного тем, что силовые элементы - конструкции ограждения открытой выработки устраиваются совместно с активными элементами - периодически устраиваемыми со стороны существующих зданий и сооружений инъекторами, через которые после окончания устройства ограждения, но до экскавации грунта выработки, активно воздействуют на примыкающий к ним с внешней стороны выработки грунт - восстанавливают первоначальное напряженно-деформированное состояние и повышают механические свойства грунтов основания фундаментов существующих зданий и сооружений путем нагнетания закрепляющего раствора в грунт через систему инъекторов. Инъекторы устанавливают внутри конструкции ограждения или вплотную к ней со стороны существующих зданий и сооружений.

В процессе экскавации грунта выработки и после ее завершения нагнетание закрепляющего раствора в грунт через систему инъекторов может выполняться многократно, в зависимости от результатов мониторинга напряженно-деформированного состояния грунтов основания.

Способ поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена схема устройства котлована с использованием активных ограждений, фиг.2 - 1-1 фиг.1.

Пример защиты существующего здания, расположенного вплотную к котловану.

Вплотную к фундаментам 1 существующего здания устраивается котлован, ограждающими конструкциями которого являются буронабивные сваи 2.

Геотехнические параметры активных ограждений: число инъекторов, длина и положение перфорированного участка инъектора, состав раствора, давление нагнетания раствора, радиус закрепления и характеристики закрепленного грунта, объем инъектируемого в грунт раствора назначаются с учетом данных моделирования изменения напряженно-деформированного состояния грунтового массива в результате статических и технологических воздействий в результате устройства котлована и опытных работ на объекте.

Параметры активных ограждений подбираются таким образом, чтобы прогнозные дополнительные деформации (максимальная дополнительная осадка, максимальная относительная разность осадок, максимальный дополнительный крен, максимальная дополнительная кривизна подошвы фундамента) фундаментов здания от влияния проходки тоннеля не превышали 10...30% от предельных величин.

Устраивают стенку из буронабивных свай 2. Бурят скважину под защитой обсадных труб, заливают скважину бетоном. На армокаркасе крепят инъектора 3 манжетно-тампонного типа, и опускают в скважину. Инъектора 3 имеют отверстия, закрытые манжетами, которые располагаются со стороны существующего здания. Инъектора устанавливают так, чтобы минимальное расстояние между инъектором и наружной поверхностью сваи составляло не более 1 см. Поднимают обсадные трубы.

После затвердевания бетона в буронабивных сваях 2 через инъектора 3 производят уплотнение и закрепление грунта путем однократного нагнетания в грунт цементного раствора с помощью рукава 4 высокого давления. В начале давление нагнетания раствора должно быть таким, чтобы позволить разрушить защитный слой бетона и инъецировать цементный раствор в грунт. Цель нулевого цикла нагнетания - проверка всей системы нагнетания, начальная «опрессовка» (предварительное сжатие, уплотнение и закрепление) грунта, сравнение прогнозной расчетной реакции здания на нагнетание раствора и, как следствие, корректировка принятой методики компенсационного нагнетания. Нагнетание выполняют до момента, когда в грунт будет инъецирован требуемый объем раствора либо обнаружена реакция защищаемого здания - поднятие его фундаментов до 3 мм. В процессе нагнетания производят периодические циклы инженерно-геодезических измерений вертикальных перемещений фундаментов. После этого выполняют экскавацию грунта из выработки с устройством обвязочных балок 5 и распорок 6.

В процессе устройства котлована выполняют периодические инженерно-геодезические измерения. После того как дополнительные деформации здания будут достигать 10...30% (не менее 5 мм) от предельных значений, производят первый и последующие циклы компенсационного нагнетания раствора в грунт через систему инъекторов 3, располагаемых в теле буронабивной сваи 2. При этом давление нагнетания раствора вначале увеличивают до давления Р_грi гидравлического разрыва, расширяющейся после каждого нагнетания «оболочки» из укрепленного грунта. Затем давление снижают до величины 0,8*P _грi. Компенсационное нагнетание выполняют до восстановления первоначального напряженно-деформированного состояния грунтов основания и фундаментов здания, подъема и выравнивания его фундаментов. Допускается незначительное поднятие здания до 3 мм.

После устройства котлована и завершения строительных работ выполняют заключительный цикл нагнетания для фиксации напряженно-деформированного состояния грунта основания.

Техническим результатом изобретения является: снижение негативного воздействия устройства открытых выработок на техническое состояние расположенных рядом или вплотную существующих зданий, сооружений и подземных коммуникаций; повышение эффективности и надежности их защиты в условиях тесной застройки; возможность устройства выработки на расстоянии от существующих зданий до 0,2 м и менее.

Источники информации

1. Патент РФ № 2023811, кл. Е02D 5/20, БИ № 22, 30.11.94.

2. Рекомендации по проектированию и устройству оснований и фундаментов при возведении зданий вблизи существующих в условиях плотной городской застройки в г.Москве. 1999 г.

3. Патент РФ № 2245966, кл. E02D 31/08, БИ № 5, 2005.02.10 (прототип).