способ защиты заглубленных зданий и сооружений от подпорного подтопления грунтовыми водами

Формула изобретения

Способ защиты заглубленных зданий и сооружений от подпорного подтопления грунтовыми водами, заключающийся в том, что формируют распределительную песчаную подушку, удаляют сильносжимаемые пылевато-глинистые грунты под всей подземной частью зданий и сооружений, отличающийся тем, что при устройстве подземных частей возводимых зданий и сооружений на природных склонах в пылевато-глинистых грунтах с высоким уровнем грунтовых вод, выше нижней границы расчетной сжимаемой толщи грунтового основания, разрабатывают котлован с глубины нижней границы сжимаемой толщи, соответствующей уровню нижней грани распределительной песчаной подушки до дневной поверхности, откосы которого соответствуют положению плоскостей нижних боковых граней проектируемой распределительной песчаной подушки, которую формируют фильтрационной и проектируют в контуре эпюр равных вертикальных и горизонтальных напряжений, соответствующих напряжению природного грунта в нижней части сжимаемой толщи, при этом высоту подушки принимают равной расчетной глубине сжимаемой толщи грунта, а ширину верхней и нижней граней подушки выполняют равными, при этом она превышает ширину подошвы фундамента с обеих сторон на величину, которую находят графически проведением плоскостей, касательных к эпюре равных горизонтальных напряжений под углом к вертикали, равным углу внутреннего трения материала подушки, до пересечения с плоскостью уровня подошвы фундамента, а положение боковых граней подушки определяют проведением из крайних точек верхней и нижней граней подушки плоскостей, касательных к эпюрам равных вертикальных и горизонтальных напряжений до пересечения их друг с другом, при этом угол наклона касательной плоскости к эпюре равных вертикальных напряжений принимают равным углу естественного откоса природного грунта, затем формируют нижнее тело подушки в объеме откосов котлована и верхнее тело подушки в объеме верхних боковых граней подушки, после чего выполняют обратную засыпку пазух между верхним телом подушки и откосами котлована природным грунтом по послойной технологии, далее возводят подземную часть зданий и сооружений.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительству зданий и сооружений, а именно преимущественно к способам их защиты от подпорного подтопления грунтовыми водами.

Известен способ защиты подземных частей зданий и сооружений, заглубленных в грунт с высоким уровнем грунтовых вод (выше нижней границы сжимаемой толщи грунтового основания), включающий выполнение гидроизоляции подземных конструкций путем нанесения на их наружную поверхность оклеечного покрытия (Драченко Б.Ф. и др. Технология строительного производства, Москва, ВО Агропроиздат, 1990, с.421) [1].

Однако этот способ дорогостоящий, трудоемкий и не всегда обеспечивает надежную защиту сооружений от подтопления из-за недолговечности гидроизоляционного покрытия, подверженного нарушению его сплошности при ежегодных сезонных деформациях неравномерного подъема и осадки фундаментов зданий и сооружений.

Наиболее близким к предлагаемому решению является способ формирования распределительной песчаной подушки вместо сильносжимаемых пылевато-глинистых грунтов под всей подземной частью зданий и сооружений [Костерин Э.В. Основания и фундаменты, Москва, Высшая школа 1990, стр.141-143] [2].

Указанный способ предназначен для восприятия давления от фундамента и передачи его окружающему природному грунту и не предусматривает фильтрацию грунтовых вод через распределительную песчаную подушку.

Недостатками указанного способа являются отсутствие функции защиты от подтопления грунтовыми водами подземной части зданий и сооружений, большой объем грунтовых работ по разработке котлована и большой расход непросадочного грунта для формирования подушки.

Задачей изобретения является сохранение природных гидрологических условий, благодаря чему исключается опасность подпорного подтопления грунтовыми водами подземных частей зданий и сооружений, возводимых в пылевато-глинистых грунтах на склонах застраиваемых территорий, а также уменьшение объема грунтовых работ по разработке котлована и уменьшение расхода непросадочного грунта для формирования подушки.

Для решения поставленной задачи в известном способе, заключающемся в том, что формируют распределительную песчаную подушку, согласно изобретению подушку формируют фильтрационной и проектируют в контуре эпюр равных вертикальных и горизонтальных напряжений, соответствующих напряжению природного грунта в нижней части сжимаемой толщи, при этом высоту подушки принимают равной расчетной глубине сжимаемой толщи, а ширину верхней и нижней граней принимают равной, при этом она превышает ширину просвета между наружными гранями крайних фундаментов продольного и поперечного сечений подземной части сооружения на величину, которую находят графически проведением касательных плоскостей к эпюре равных горизонтальных напряжений под углом к вертикали, равным углу внутреннего трения материала подушки до пересечения с плоскостью уровня подошвы фундаментов, а положение боковых граней подушки определяют проведением из крайних точек верхней и нижней граней подушки плоскостей, касательных к эпюрам равных вертикальных и горизонтальных напряжений до пересечения их друг с другом, при этом угол наклона касательной плоскости к эпюре равных вертикальных напряжений принимают равным углу естественного откоса природного грунта.

Суть предлагаемого решения представлена на чертеже, где дана (в разрезе) схема построения предлагаемой фильтрационной подушки.

Для обеспечения защиты предлагаемым способом под фундаментом 1 сооружения формируют фильтрационную из непросадочного грунта подушку 2.

Подбор гранулометрического состава материала фильтрационной подушки, расчеты его плотности, пористости, а также расхода и скорости фильтрационного потока грунтовых вод через подушку соответствующих природным гидрологическим условиям заменяемого объема грунта выполняют по известным методикам расчета, что позволяет потоку грунтовых вод мигрировать через фильтрационную подушку с одинаковой скоростью и расходом, как и в природном грунте.

Для проектирования подушки 2 проводят аналитический расчет и графическое построение эпюр напряжений грунта основания фундаментов 1 от природного 3 и дополнительного 4 давлений для определения высоты сжимаемой толщи «Hc». Затем рассчитывают и строят эпюры равных вертикальных 5 и горизонтальных 6 напряжений, соответствующих величине напряжений от дополнительного давления в уровне нижней границы сжимаемой толщи «НГСТ».

Высоту подушки hn предусматривают равной высоте сжимаемой толщи «Hc», ширину верхней 7 и ширину нижней 10 граней подушки «в _n» принимают равной, при этом (в_n) превышает ширину подошвы фундамента «в» с обеих сторон на величину «а», которую определяют проведением касательных плоскостей к эпюре равных горизонтальных 6 напряжений под углом « » к вертикали, равным углу внутреннего трения материала подушки 2, до пересечения с плоскостью подошвы 11 фундамента 1, соответствующего верхней грани 7 подушки 2.

Положение боковых верхних 8 и нижних 9 граней подушки 2 определяют графически проведением из крайних точек верхней 7 и нижней 10 граней подушки 2 плоскостей, касательных к эпюрам равных напряжений, соответственно горизонтальных 6 и вертикальных 5, до пересечения их друг с другом, причем угол « » наклона нижних боковых граней 9 к вертикали должен быть не меньше угла естественного откоса природного грунта, т.к. он соответствует и углу откоса разрабатываемого котлована 12.

Способ осуществляют следующим образом.

Для устройства подземных частей возводимых зданий и сооружений на природных склонах в пылевато-глинистых грунтах с высоким уровнем грунтовых вод WL (выше нижней границы расчетной сжимаемой толщи грунтового основания) разрабатывается котлован 12, откосы которого соответствуют положению плоскостей нижних боковых граней 9 проектируемой фильтрационной подушки 2 с глубины нижней границы сжимаемой толщи «НГСТ», соответствующей уровню нижней грани фильтрационной подушки 10 до дневной поверхности 13, затем из подобранного по расчету гранулометрического состава непросадочного грунта формируют нижнее тело подушки 2 в объеме откосов котлована 12, совпадающих с нижними 9 боковыми гранями фильтрационной подушки 2, и верхнее тело подушки 2 в объеме верхних боковых граней 8 подушки 2. После чего выполняется обратная засыпка пазух между верхним телом подушки 2 и откосами котлована 12 природным грунтом по известной послойной технологии. Далее возводится подземная часть зданий и сооружений по проектной технологии.

Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает сохранение природных гидрологических условий в пылевато-глинистых грунтах на склонах застраеваемых территорий и защиту сооружений от подпорного подтопления грунтовыми водами благодаря сформированной на всю глубину сжимаемой толщи под всей подземной частью зданий и сооружений фильтрационной подушки 2.

Кроме того, использование фильтрационной подушки предлагаемой конфигурации дает возможность уменьшить объем грунтовых работ при разработке котлована и расход непросадочного грунта для формирования фильтрационной подушки.