Спосіб захисту будівель, споруд від зсувів

Реферат: UA 98719 U UA 98719 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі будівництва і може бути використана при експлуатації будівель, споруд для їх захисту від зсувів схилів. Стійкість схилів може бути порушена з різних причин. Однією із головних причин є збільшення вологості ґрунтів, що спричиняє, по-перше - збільшення навантаження на масив ґрунту схилу від ваги води, по-друге, що головне - зміна в гіршу сторону характеристик слабкого ґрунту і в першу чергу структурного зчеплення слабкого шару, яке обумовлює опір зрушенню. Внаслідок недостатньої величини структурного зчеплення або його відсутності виникає зрив призми ґрунту по поверхні ковзання і його переміщення, яке завдає будівлям та спорудам шкоди у вигляді різних форм деформацій впритул до руйнування. Тому виникає необхідність закріплення ґрунтів в зоні розташування поверхні ковзання зсуву. При цьому укріплення ґрунтів повинно відповідати наступним умовам, по-перше, економічному обґрунтуванню, по-друге непорушенню режиму природної міграції вологи для попередження провокування зсувних процесів. Найбільш близьким за сукупністю ознак до способу, що заявляється, є відомий спосіб укріплення ґрунтів зсувонебезпечних схилів цементацією [Великодний Ю.Й., Зоценко М.Л. та ін. "Зміна характеристик міцності ґрунтів при їх закріпленні за допомогою цементації" (збірник "Будівельні конструкції" № 71, 2008, кн. 2), де на рис. 5 (стор. 59)] наведений приклад, що містить застосування комплексу протизсувних заходів, основними з яких є закріплення ґрунтів зсувонебезпечного схилу вертикальним армуванням ґрунтоцементними елементами по бурозмішувальній технології. Вертикальними ґрунтоцементними елементами (ВЩЕ) виконано закріплення ґрунтів всієї товщі схилу, у тому числі слабкого шару ґрунту, де проходить поверхня ковзання, по якій відбувається зсув вищерозташованої призми ґрунтів. Завдяки цьому в закріпленому шарі структурне зчеплення ґрунту Сс збільшується від 0 до 5 кПа, що суттєво підвищує опір зрушенню ґрунту. Недоліком відомого способу є те, що через невизначеність адресності зони потрібного закріплення ґрунтів збільшується об'єм закріплення, а також через невдалий вибір способу закріплення ґрунту зменшується ефективність способу. ВГЦЕ мають максимальну довжину біля 8 м і пересікають всю товщу ґрунтів схилу майже до рівня ґрунтової води, починаючи із поверхні насипних ґрунтів, що призводить, по-перше - до значного об'єму закріплення ґрунту, по друге до виникнення суттєвого опору вільній міграції підземної води на схилі, оскільки ґрунтоцемент практично не пропускає воду, що сприяє підвищенню рівня підземної води і поліпшенню умов зсуву. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення способу захисту будівель, споруд від зсувів, в якому за рахунок визначення адресності області ґрунту, який необхідно закріпити з метою припинення процесу зсуву схилу, забезпечується можливість стабілізації положення будівель, споруд, розташованих на схилі та підвищується ефективність способу, зменшується витрати матеріалів, енергоресурсів та часу. Для вирішення поставленої задачі у способі захисту будівель, споруд від зсуву, що включає буріння свердловин, закріплення ґрунтів на схилі, згідно з корисною моделлю перед закріпленням ґрунтів бурять на схилі серію наглядових свердловин на глибину залягання слабкого шару ґрунту, через який імовірно проходить поверхня ковзання, в порожнинах свердловин встановлюють еластичні пластикові труби з можливістю переміщення в їх порожнинах мірної стрічки з вагою, вимірюють глибину до місця непрохідності мірної стрічки з вагою, визначають межі та профіль поверхні ковзання зсуву схилу і закріплення частини рухомого масиву ґрунту виконують в межах від границі поверхні ковзання до залягання нерухомого масиву ґрунту. При відсутності підземної води в порожнині свердловини можна спалювати пальне або електронагрівачами нагрівають до високої температури стиснене повітря і закріплення ґрунтів виконують шляхом їх випалу. При наявності підземної води закріплення ґрунтів можна виконувати бурозмішувальним способом, де зруйнований у свердловині ґрунт перемішують із в'яжучим розчином, утворюючи при цьому термоґрунтові або ґрунтоцементні елементи на границі поверхні ковзання, які перетинають частину рухомого масиву ґрунтів та входять в нерухомий масив ґрунтів. Сутність заявленого способу захисту будівель, споруд пояснюється фігурами 1, 2, 3, 4, де показані схеми здійснення способу. На фіг. 1 умовно показана схема схилу до виникнення зсуву, інженерно-геологічні елементи ґрунту (ІГЕ 1-3), які складають схил та облаштування наглядових свердловин, на фіг. 2 - схема схилу після виникнення зсуву, на фіг. 3 - схема адресного закріплення ґрунтів у випадку при відсутності ґрунтової води, на фіг. 4 - при наявності ґрунтової води, де 1 - схил, який зложений умовними інженерно-геологічними елементами (ІГЕ 1, 2, 3), із яких ВГЕ-2 - слабкий ґрунт, через який імовірно проходить поверхня ковзання - 2, в 1 UA 98719 U 5 10 15 20 25 30 35 цьому шарі можливе залягання ґрунтової води з умовним рівнем W L 3, на схилі збудовані будинки або споруди 4, у товщі ґрунтів схилу пробурені наглядові свердловини 5, облаштовані еластичними трубами 6 та мірними стрічками 7 із вагою 8, 9 - порожнина свердловини із якої виконують закріплення ґрунтів термоелементами 10 або ґрунтоцементними елементами 11. Схил розподіляється на рухому частину 12 вище поверхні ковзання та нерухому 13 нижче по поверхні ковзання. З метою економічного обґрунтування пропонується визначення адресності потрібної зони закріплення ґрунтів схилу встановленням меж та профілю поверхні ковзання шляхом влаштування на схилі серії наглядових свердловин 5, споряджених в їх порожнинах еластичними полімерними трубами 6 із можливістю замірювання глибини в їх порожнинах за допомогою мірної стрічки 7 із вагою 8. Еластична полімерна труба 6 деформується на відмітці перетину труби із поверхнею ковзання і, як наслідок, виникає неможливість переміщення мірної стрічки із вагою, що вказує на глибину утворення поверхні ковзання. Серія таких замірів по наглядовим свердловинам дає уявлення про адресу проходження поверхні ковзання, тобто її глибину, ширину і профіль. Укріплення ґрунтів пропонується виконувати лише тих частин рухомого масиву ґрунтів 12 і нерухомого масиву ґрунтів 13, які прилягають до поверхні ковзання. При цьому, з метою покращення умов міграції вологи в зоні проходження поверхні ковзання, що необхідно для зменшення ризику зсуву, закріплення ґрунту в цій зоні запропоновано виконувати випалом ґрунтів. Для цього виконують буріння свердловин 9 глибиною входження до їм в масив нерухомого ґрунту і в свердловині у цій зоні на границі поверхні ковзання спалюють пальне, в зону горіння нагнітають стиснене повітря, або шляхом занурення у цю зону свердловини електронагрівача, який нагріває стиснене повітря до високої температури і внаслідок фільтрації носія тепла по порам ґрунту відбувається його випал 10. На контакті випалених ґрунтів утворюється шпонка, яка з'єднує ці два масиви ґрунтів, внаслідок чого суттєво збільшується міцність контакту, у т.ч. структурне зчеплення. Випалений ґрунт не розмокає у воді і, що не менш важливо, різко збільшується його водопроникність внаслідок вигорання мінеральних речовин, тобто його пористість суттєво збільшується, тому випалений ґрунт поліпшує міграцію вологи, що є запорукою зменшення імовірності виникнення зсуву. У тому випадку, коли у зоні ковзання схилу ґрунт знаходиться у водонасиченому стані, укріплення рухомого масиву ґрунту виконують перемішуванням водонасиченого ґрунту із цементним розчином, суміш 11 у часі твердіє, набирає міцності, у т.ч. суттєво збільшується структурне зчеплення Сс, що призводить до попередження або зупинення зсуву по поверхні ковзання. Таким чином, встановлення адресності поверхні ковзання зсуву схилу, закріплення ґрунту лише в зоні контакту ґрунтів з поверхнею ковзання із заходом в нерухомий масив ґрунтів, раціональний вибір методів закріплення ґрунтів в залежності від ґрунтових умов - випалом ґрунтів при відсутності підземної води і цементацією бурозмішувальним способом при водонасиченні ґрунтів, суттєво підвищують ефективність способу захисту будівель, споруд від зсуву, зменшують витрати матеріалів, енергоресурсів та часу. 40 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 50 55 1. Спосіб захисту будівель, споруд від зсуву, що включає буріння свердловин, закріплення ґрунтів на схилі, який відрізняється тим, що перед закріпленням ґрунтів бурять на схилі серію наглядових свердловин на глибину залягання слабкого шару ґрунту, через який імовірно проходить поверхня ковзання, в порожнинах свердловин встановлюють еластичні пластикові труби з можливістю переміщення в їх порожнинах мірної стрічки з вагою, вимірюють глибину до місця непрохідності мірної стрічки з вагою, визначають межі і профіль поверхні ковзання зсуву схилу і закріплення частини рухомого масиву ґрунту виконують в межах від границі поверхні ковзання до залягання нерухомого масиву ґрунту. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що при відсутності підземної води в порожнині свердловини спалюють пальне або електронагрівачами нагрівають до високої температури стиснене повітря і закріплення ґрунтів виконують шляхом їх випалу. 3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що при наявності підземної води закріплення ґрунтів виконують бурозмішувальним способом, де зруйнований у свердловині ґрунт перемішують із в'яжучим розчином, утворюючи при цьому термоґрунтові або ґрунтоцементні елементи на границі поверхні ковзання, які перетинають частину рухомого масиву ґрунтів та входять в нерухомий масив ґрунтів. 2 UA 98719 U 3 UA 98719 U Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4