НИиППЛ «ПиК»

Изобретение «Установка и способ укрепления грунта», заявка на выдачу патента № 2010153942

Авторы: Крыжановский А.Л., Рубцов И.В., Рубцов О.И.

Изобретение « Способ укрепления грунта», патент №2407858

Авторы: Крыжановский А.Л., Рубцов И.В., Рубцов О.И.,Ступаков А.А.

Ноу-хау «Методика изменения физико-механических свойств грунтового основания путём создания горизонтальных механических напряжений» зарегистрирован в реестре РИД №02/2010/НХ.

Правообладатель: ГОУ ВПО Московский государственный строительный университет (МГСУ).

Технология «Песконасос» используется для укрепления грунтов основания, увеличения модуля деформации, предотвращения неравномерности осадок, выравнивания эпюр контактных напряжений под подошвой фундамента, устройства свай повышенной несущей способности, свай- дрен, ускорения процессов консолидации слабых в т.ч. заторфованых грунтов.

Эффект достигается за счёт создания высоких горизонтальных напряжений ( до 10 МПа) в грунтовом массиве путём внедрения песко- гравийной смеси в вертикальные стенки лидерной скважины и увеличения градиента фильтрации в отжимаемой поровой воде.

Технология предусматривает автоматическое изменение объёма внедряемой смеси при изменении грунтовых условий, проста в применении, не требует значительных капитальных вложений, обеспечивает высокую производительность при минимальных затратах. Позволяет увеличить значение модуля деформации укрепляемого слоя основания в 3 и более раз, многократно увеличить значение расчётного сопротивления несущего слоя основания фундаментов мелкого заложения, сократить в 5-10 раз срок фильтрационной консолидации водонасыщенных глинистых грунтов в основании.

Создание устройства, предназначенного для корректировки строительных свойств грунтового основания путём изменения его напряжённо-деформированного состояния и получившего в научной литературе название «Песконасос», было обусловлено рядом факторов. Важнейшими из них являются: массовое строительство высотных сооружений на плитном или плитно-свайном фундаменте; возведение сооружений на слабых грунтах, низкие механические свойства которых обусловлены их природным состоянием или техногенным воздействием; необходимостью корректировки модуля деформации при неравномерной осадке сооружения в процессе эксплуатации или при реконструкции объекта.

Разработанная в МГСУ технология «Песконасос» позволяет осуществлять корректировку напряженного состояния основания при устройстве плитного фундамента, путем максимальной локализации области с низким значением деформационных характеристик.

Преимущества технологии «Песконасос» заключаются в:

• строго адресном воздействии;
• необратимости достигнутого уровня изменения напряжённо-деформированного состояния во времени (отсутствие релаксации напряжений);
• возможности неоднократного усиления достигнутого уровня упрочнения основания в процессе строительства и эксплуатации сооружения;
• простоте технологической схемы и низкой стоимости работ;
• возможности выравнивания эпюры контактных напряжений при устройстве плитных фундаментов.

Корректировка напряжённого состояния основания по технологии «Пексонасос» может быть осуществлена на стадии подготовки строительства, на стадии производства работ и на стадии эксплуатации объекта.

Высокая эффективность использования технологии «Пексонасос» проявляется в решении задачи исправления, например, состоявшегося крена при дальнейшем увеличении нагрузки на фундамент.

Важной особенностью технологии является возможность обеспечения необходимого масштаба изменения модуля деформации основания в плане для получения желаемого результата; реальность получения высоких значений модуля общей деформации при относительно невысоких давлениях впрессования песка в стенки скважин в радиальном направлении.

Технология устройства песковпрессованных свай – «Песконасос» заключения в выполнении следующей последовательности действий.

На первом этапе осуществляется бурение лидерной скважины (1) на проектную глубину. При неустойчивых грунтах бурение ведется под защитой обсадной трубы (2).

На втором этапе в пробуренную скважину опускается эластичная технологическая труба (3) с предварительно установленным в ней рабочим органом (4). Образовавшаяся полость между стенками скважины (1) и технологической трубы заполняется щебнем (5), фракции 5-10мм, до уровня дневной поверхности.

Третий этап начинается с поднятия обсадной трубы на высоту, равную длине рабочего органа. Включается рабочий орган, осуществляющий вдавливание песка в стенки скважины в радиальном направлении. Процесс вдавливания осуществляется за счет циклического увеличения диаметра эластичной технологической трубы. При этом уровень песка в межтрубной полости понижается при каждом цикле вдавливания. Процесс считается завершенным на данном уровне при прекращении поглощения песка стенками скважины. В результате вокруг скважины создается зона щебня высокой плотности (6) и значительные горизонтальные напряжения (7) в окружающем грунтовом массиве.

На четвертом этапе осуществляется синхронное поднятие обсадной трубы и рабочего органа на новый уровень. Процесс вдавливания повторяется на новом уровне, а по его завершении, переходит на следующий, более высокий уровень и так до верха скважины. В результате мы получаем щебенистую сваю (8). В конце четвертого этапа осуществляется извлечение рабочего органа и обсадной трубы из скважины.

Пятый этап заключается в погружении в грунт через технологическую трубу инъектора (9) с отверстиями в нижней части. В инъектор подается вяжущий раствор, внедряемый в грунтовый массив и тело щебенистой сваи. Окончанием процесса инъектирования считается: постоянство давления без расхода вяжущего раствора в течение заданного периода времени; достижение заданного (предельного) давления или расхода укрепляющего раствора.

На шестом этапе в технологическую трубу вставляется арматурный каркас (10) и производится ее заполнение мелкозернистым бетоном. Инъектор используется в качестве дополнительного армирования.

Результатом работ являются:

• Увеличение модуля деформации грунтового массива,

• Свая повышенной несущей способности,

• Свая-дрена,

• Ускорение процесса консолидации слабых обводненных грунтов.

Эффективность технологии песконасосных свай обусловлена:

• двух-трех кратным повышением несущей способности в сопоставлении с буровыми сваями за счет увеличения сил трения по боковой поверхности и расчетного сопротивления по торцу;

• автоматической реакцией технологического процесса на недостаточную достоверность исходной инженерно-геологической информации. В частности при проходке “ослабленных ” зон основания увеличивается диаметр песконасосной сваи и, как следствие,возрастает ее несущая способность;

• возможностью широкого использования свай с уширенной “пятой” и сближения несущей способности свай по материалу и грунту;

• применением песконасосных свай в качестве анкеров, воспринимающих выдергивающие нагрузки

• возможностью устройства свайных фундаментов в грунтах, характеризуемых развитием морозного пучения на значительную глубину;

• уменьшением осадки свайных фундаментов в сопоставлении с вариантом использования буровых свай.

Технология «Песконасос» применена:

• при укреплении грунтов основания в целях предотвращения неравномерности осадок здания музея «Дмитровский Кремль»;

• для создания в грунтовом основании ядра жёсткости, обеспечивающего отсутствие осадок окружающей застройки при строительстве комплекса зданий высшего арбитражного суда в Москве;

• при укреплении слабых заторфованных грунтов основания под фундаментами несущих конструкций и при организации пола по грунту в доме культуры г. Яхрома;

• для устройства фундаментов сооружений на пучинистых грунтах;

• в малоэтажном коттеджном строительстве;

• на опытно-производственных участках для консолидации слабых (илистых) грунтов в Олимпийском парке г. Сочи.