Спосіб улаштування ґрунтоцементних оболонок в структурно нестійких ґрунтах

Реферат: Спосіб улаштування ґрунтоцементних оболонок в структурно нестійких ґрунтах включає розпушування ґрунту по глибині свердловини, введення текучо-пластичної суміші з наступним перемішуванням створеної ґрунтоцементної суміші до однорідного стану, занурення в ґрунтоцементну суміш жорстких елементів як у вигляді арматурних каркасів, так і залізобетонних паль. UA 78059 U (12) UA 78059 U UA 78059 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі будівництва, зокрема як до окремих конструктивних елементів, тобто ґрунтів основ та фундаментів, так і в цілому до промислових, цивільних, суспільних, сільськогосподарських і житлових будівель та споруд, які експлуатуються або будуть збудовані на основах складених із структурно нестійких ґрунтів (просідаючих, ілистих, заторфованих та ін.). Для підвищення несучої здатності та усунення можливих деформацій ґрунтів основ (осідання, просідання та ін.) використовують декілька дійових основних груп заходів, а саме механічні, гідравлічні, хімічні, електрохімічні, термічні (термохімічні) методи. Найбільш відомим способом на сьогоднішній день, який широко використовується, є так звані набивні шлакоґрунтоцементні палі [див. 1, п. 64 с. 8], які виготовляються з використанням трубчатих оболонок (трубобетонні). Такі палі представляють конструкцію, яка складається із збірної залізобетонної оболонки або металевої труби, наповненої бетоном. При цьому оболонка залишається в ґрунті. Зазвичай конструкція таких паль може бути використана в неоднорідних глинистих ґрунтах текучої консистенції з прошарками піску, супіску. Довжина таких паль може досягати 50 м [див. 2, с. 35, 3, 4-й абзаци знизу]. Основними недоліками таких паль є складнощі при виготовленні їх особливо, якщо роботи виконуються в стиснених умовах забудови або на об'єктах, які експлуатуються. Найбільш близьким аналогом є "Спосіб улаштування ґрунтоцементних елементів" [3], який забезпечує занурення залізобетонної призматичної палі різної форми поперекового перетину. А робота в такому випадку забезпечується буровим інструментом для розпушування ґрунту по всій глибині свердловини. Цемент та розрахункову додаткову кількість води подають у свердловину і перемішують зворотним обертанням бурового інструменту із розпушеним ґрунтом. Зворотне обертання бурового інструменту забезпечує не тільки перемішування необхідних інгредієнтів, а і їх ущільнення. Залізобетонна паля встановлюється в текучо-пластичну суміш. Занурення залізобетонної палі забезпечується під дією власної ваги або за допомогою вібратора, обертання та ін. Недоліком такої палі є відсутність можливості створення робочої оболонки, здатної сприймати негативне тертя при виникненні деформацій. Отже неможливо попереджати виникнення деформацій і на цій основі підвищити несучу здатність подібних ґрунтоцементних елементів виготовлених в структурно нестійких ґрунтах. Загальними ознаками з найближчим аналогом є розпушування ґрунту по глибині свердловини, введення текучо-пластичної суміші з наступним перемішуванням створеної ґрунтоцементної суміші до однорідного стану, занурення в ґрунтоцементну суміш жорстких елементів, як у вигляді арматурних каркасів, так і залізобетонних паль. В основу корисної моделі, що заявляється, поставлено задачу удосконалити улаштування буронабивної палі, підвищити несучу здатність та міцність ґрунтів основ, армованих жорсткими елементами, шляхом занурення призматичних конічного перетину паль та попередити виникнення деформацій (осідання, просідання та ін.), забезпечити спільну роботу ґрунтоцементного елемента та палі, що призведе до зменшення впливу негативного тертя на робочу призматичну конічного перетину палю. Ця паля, що занурюється в ґрунтоцементний елемент, забезпечує ущільнення ґрунтоцементного елемента, збільшує зону проникнення ґрунтоцементу в масив навколишнього непорушеного ґрунту, підвищує зчеплення ґрунтоцементу і непорушеного навколишнього ґрунту. Виконана додатково порожнина в ґрунтоцементному елементі (так звана лідерна свердловина) та занурена в порожнину призматична конічного перетину паля з відповідним антифрикційним покриттям з мастики, що завадить зчепленню ґрунтоцементу та занурюваної палі. Створена таким чином оболонка із ґрунтоцементу відносно робочої призматичної конічного перетину палі збільшить несучу здатність палі до 25 %, а враховуючи можливе додаткове ущільнення непорушеного навколишнього ґрунту, збільшуючи перетин ґрунтоцементного масиву, що також сприятиме ефективності використання подібних масивів як основу фундаментів. При цьому ґрунтоцементний масив по глибині структурно нестійких ґрунтів обмежений величиною можливої деформації (просідання, осідання S пр) відносно верхнього положення щільних, структурно стійких ґрунтів, а нижній кінець призматичної конічного перетину палі занурюється в структурно стійкі ґрунти відносно верхнього положення щільних, структурно стійких ґрунтів на глибину не менше 1 м, у відповідності [4]. В основу корисної моделі поставлено задачу розробити такий "Спосіб улаштування ґрунтоцементних оболонок в структурно нестійких ґрунтах", в якому за рахунок розпушування ґрунту по глибині свердловини, введенням текучо-пластичної суміші до однорідного стану, занурення в ґрунтоцементну суміш жорстких елементів, замінивши призначення деяких шляхом 1 UA 78059 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 конструктивних змін, додавши нові елементи і, забезпечивши їх взаємозв'язок при спільній роботі, стало б можливим створення такого способу, який би забезпечив виконання оболонки навколо зануреної призматичної конічного перетину палі та ущільнення ґрунтоцементного масиву і подальше проникнення в навколишній ґрунт, що збільшує перетин ґрунтоцементного масиву, зменшує навантаження на залізобетонну палю від так званого негативного тертя, завдяки створенню додаткового конструктивного елемента у вигляді оболонки. Використовуючи ґрунтоцементну суміш, забезпечить ефективність спільної роботи ґрунтоцементної оболонки і призматичної конічного перетину палі, збільшить несучу здатність до 25 %. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, де зображено на: Фіг. 1 - Загальний вигляд формування порожнини (лідерної свердловини) в ґрунтоцементному масиві; Фіг. 2 - Вигляд улаштування ґрунтоцементних оболонок в структурно нестійких ґрунтах на основі запропонованого способу. Запроваджений "Спосіб улаштування ґрунтоцементних оболонок в структурно нестійких ґрунтах" є комплексним, до якого входять: 1 - голова залізобетонної призматичної конічного перетину палі; 2 - верх ґрунтоцементного елемента; 3 - відмітка денної поверхні ґрунту; 4 - стовбур ґрунтоцементного елемента; 5 - залізобетонна призматична конічного перетину паля; 6 - сформована порожнина (лідерна свердловина); 7 - рослинний шар; 8 - суглинок; 9 - лес; 10 - глина; 11 - нижня межа ґрунтоцементного елемента; 12 - нижня межа структурно нестійких ґрунтів (7, 8, 9); 13 - верхня межа структурно стійких ґрунтів (10); 14 - нижній кінець залізобетонної призматичної конічного перетину палі; 15 - зона можливих найбільших просідаючих деформацій при навантаженні. Конструктивні елементи, які є складовими запропонованого, представляють класи матеріалів, які відповідають діючим стандартам та умовам, в яких вони експлуатуються. Запропонований спосіб улаштування ґрунтоцементних оболонок в структурно нестійких ґрунтах здійснюється таким чином. В зоні улаштування ґрунтоцементного масиву проводяться інженерно-геологічні вишукування, визначаються фізико-механічні властивості, в тому числі показники деформацій та межі напластувань відповідних ґрунтів основ. Для виконання усіх необхідних робіт використовують спеціальне обладнання, а саме: бурову колону, складену із двох штанг - прямої та зворотної дії - та відповідні приводи, здатні обертати штанги в прямому та зворотному напрямках. Для установки робочих механізмів використовується монтажна площадка типу портал (нами умовно не показано). Після створення ґрунтоцементного масиву - 3, 4, 7, 8, 9, 12, 15 та пробурювання порожнини, тобто лідерної свердловини - 6, забезпечують занурення залізобетонної призматичної конічного перетину палі - 1, 5, 14, на поверхню якої попередньо наноситься водовідштовхуючий антифрикційний шар з мастики. Залізобетонна призматична конічного перетину паля занурюється - 1, 5, 14 в структурно стійкі ґрунти - 10, 13 не менше як на 1 м відносно верхнього положення щільних структурно стійких ґрунтів - 13. Таким чином підготовчі роботи виконані. Далі в процесі експлуатації об'єкта навантаження від споруди передається вістрям палі - 1, 5, 14 на структурно стійкі ґрунти - 10, 13, а структурно нестійкі ґрунти - 7, 8, 9, 15 під дією відповідних зовнішніх факторів (зволоження та ін.) починають осідати і тиснуть на встановлену палю - 15, 14 і оболонку ґрунтоцементну - 4. Остання, сприймаючи навантаження вище лежачих структурно нестійких ґрунтів, буде переміщуватися униз, сприймаючи навантаження від так званого негативного тертя, зможе переміщатися в просторі обмеженим показником Sпр, таким чином розвантажуючи залізобетонну призматичної конічного перетину палю. Таке навантаження може складати до 25 % куша, складеного із чотирьох паль. Згідно з корисною моделлю величина кожної із занурюваних в ґрунтоцементну суміш залізобетонної палі - 1, 14, 5 в залежності від розмірів може складати від 10 % до 45 % об'єму 2 UA 78059 U 5 10 15 20 25 ґрунтоцементної суміші - 2, 4, 6, 11, що забезпечує можливість подальшого - 7, 8, 9, 15 ущільнення ґрунтів непорушеної структури навколо ґрунтоцементної суміші - 4. Верхній кінець зануреної призматичної конічного перетину палі - 1, 5, 14 над ґрунтоцементним масивом повинен виступати в залежності від умов спряження палі з ростверком, а саме: - при умові вільного опору приймається конструктивно 5-10 см згідно [4, п. 7.4, другий абзац зверху, с. 20]; - при умові жорсткого спряження приймається за розрахунком, згідно [4, п. 7.4, 7.5, с. 20]. При цьому слід попереджати можливість жорсткого зчеплення ґрунтоцементного масиву та плити ростверку (умовно не показано) з метою роздільної їх роботи. Нижній кінець залізобетонної призматичної конічного перетину палі - 14 встановлюється, як: при зануренні палі в структурно стійкі ґрунти - 10, 13, 14 не менше 1 м згідно [4] відносно верхньої межі щільних структурно стійких ґрунтів. При цьому ґрунтоцементний масив по глибині структурно нестійких ґрунтів - 7, 8, 9, 15 обмежений величиною можливої деформації (просідання, осідання) S пр відносно верхнього положення щільних, структурно стійких ґрунтів - 13, а показник Sпр (можлива величина деформації просідання, осідання) визначається в лабораторних умовах на зразках ґрунтів інженерно-геологічного перетину. Джерела інформації: 1. Рекомендация по проектированию и возведению фундаментов из набивных шлакоґрунтоцементных свай в просадочных лесовых ґрунтах Москва - 1978. 2. Сваи и свайные фундаменты. Справочное пособие. Київ, Будівельник, 1977. 3. Спосіб улаштування ґрунтоцементних елементів. Патент UA 2254, МПК (2006), Ε02D 5/34; Ε02D 5/22 Бюл. № 5, 2007 р. Автори Зощенко Л.М., Бідношея М.В. 4. Строительные нормы и правила. Свайные фундаменты. СНиП 2.02. 03-85 Госкомитет СССР по делам строительства, М. 1986. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 35 40 45 50 55 1. Спосіб улаштування ґрунтоцементних оболонок в структурно нестійких ґрунтах, що забезпечує розпушування ґрунту по глибині свердловини, введення текучо-пластичної суміші з наступним перемішуванням створеної ґрунтоцементної суміші до однорідного стану, занурення в ґрунтоцементну суміш жорстких елементів як у вигляді арматурних каркасів, так і залізобетонних паль, який відрізняється тим, що залізобетонна паля є призматична конічного перетину, а її зовнішню поверхню покривають антифрикційною мастикою, що завадить зчепленню ґрунтоцементного елемента з занурюваною палею. 2. Спосіб улаштування ґрунтоцементних оболонок в структурно нестійких ґрунтах за п. 1, який відрізняється тим, що ґрунтоцементна оболонка створюється в ґрунтоцементному елементі шляхом пробивання, продавлювання, свердління порожнин в межах ґрунтоцементного елемента, утворюючи в ґрунтоцементному елементі так звану лідерну свердловину. 3. Спосіб улаштування ґрунтоцементних оболонок в структурно нестійких ґрунтах за п. 1, який відрізняється тим, що залізобетонну призматичну конічного перетину палю занурюють в лідерну свердловину на початковій стадії робіт під дією власної ваги, а далі вдавлюють за допомогою гідравлічних домкратів, встановлених на відповідних пристроях типу Портал, або загвинчують за допомогою відповідного приводу, а конічного перетину паля, ущільнюючи ґрунтоцементний елемент, також ущільнює непорушений навколишній ґрунт, збільшуючи перетин ущільненого ґрунту. 4. Спосіб улаштування ґрунтоцементних оболонок в структурно нестійких ґрунтах за п. 1, який відрізняється тим, що залізобетонну призматичну конічного перетину палю занурюють нижнім кінцем в структурно стійкі ґрунти на глибину не менше 1 м, відносно межі верхнього положення щільних, структурно стійких ґрунтів. 5. Спосіб улаштування ґрунтоцементних оболонок в структурно нестійких ґрунтах за п. 1, який відрізняється тим, що нижня межа ґрунтоцементного елемента визначається величиною Sпр (можлива величина деформації просідання, осідання) яка є різницею між верхньою межею структурно стійких ґрунтів та нижньою межею ґрунтоцементного елемента, при цьому показник Sпр визначають в лабораторних умовах на зразках ґрунтів, відібраних в місцях виконання робіт. 6. Спосіб улаштування ґрунтоцементних оболонок в структурно нестійких ґрунтах за п. 1, який відрізняється тим, що верхній кінець зануреної призматичної конічного перетину палі над ґрунтоцементним елементом повинен виступати в загальному випадку на 5-10 см, в інших - з 3 UA 78059 U урахуванням особливих умов роботи палі і ростверку, встановлених відповідно будівельним нормам з урахуванням можливої роздільної їх роботи. 4 UA 78059 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5