RU2199628C1

RU2199628C1 - Method of restoration of foundations

Info

Publication number: RU2199628C1
Application number: RU2001134591/03A
Authority: RU
Inventors: А.И. Агапов; Ф.П. Егорова
Original assignee: Агапов Александр Иванович; Егорова Фарида Поляровна
Priority date: 2001-12-24
Filing date: 2001-12-24
Publication date: 2003-02-27

Abstract

FIELD: construction engineering; restoration of building foundations. SUBSTANCE: proposed method consists in making boreholes which are filled with cementing mortar. Novelty of invention consists in drilling borehole first without extension from foundation body followed by charging cementing mortar by short descending stopes monolithizing foundation body, after which boreholes are drilled through cement stone thus formed extending to ground and second protective layer is formed by forcing cement mortar in required portion adjustable in pressure, density and concentration and compacting the ground in area of ground- foundation contact. EFFECT: enhanced reliability. 2 dwg

Description

Изобретение относится к области строительства и в частности к восстановлению фундаментов при реконструкции зданий и сооружений. The invention relates to the field of construction and, in particular, to the restoration of foundations during the reconstruction of buildings and structures.

Практически все здания и сооружения, фундаменты которых выполнены из камня на известковом растворе и подобных ему составляющих, со временем разрушаются, поскольку известковый раствор в кладке фундаментов подвергается замачиванию, выносу грунтовыми водами, выщелачиванию. Almost all buildings and structures, the foundations of which are made of stone on lime mortar and similar components, are destroyed over time, since the lime mortar in the laying of foundations is soaked, removed by groundwater, leached.

Наиболее часто разрушение зданий происходит в результате неправильной эксплуатации водонесущих коммуникаций, нарушения вертикальной и горизонтальной гидроизоляции, что приводит к развитию неравномерных осадков зданий и, как следствие, развитию трещин в стенах и их деформации. Most often, the destruction of buildings occurs as a result of improper operation of water-bearing communications, violation of vertical and horizontal waterproofing, which leads to the development of uneven precipitation of buildings and, as a result, the development of cracks in the walls and their deformation.

Особенно данная проблема актуальна для памятников архитектуры, срок службы которых превысил нормативный (более 100-120 лет). В процессе ведущейся многолетней реставрационной деятельности архитектурных памятников чаще всего обращается внимание на восстановление внешнего и внутреннего облика исторического здания, тогда как негативные воздействия, формирующиеся в конструкциях и материале, продолжают самым негативным разрушительным образом сказываться на его физической сохранности. В результате неуклонно повышается степень физического износа сооружения, что приводит к его потере. This problem is especially relevant for architectural monuments whose service life exceeded the standard (more than 100-120 years). In the process of ongoing restoration of architectural monuments over many years, attention is most often paid to the restoration of the external and internal appearance of a historical building, while the negative influences formed in structures and materials continue to have a most negative and destructive effect on its physical safety. As a result, the degree of physical deterioration of the structure is steadily increasing, which leads to its loss.

Известен способ закрепления оснований фундамента, согласно которому вдоль укрепляемой конструкции здания выкапывают траншеи, затем в основании пневмопробойником прокладывают скважины, изогнутые подобно расчетным линиям одинаковых горизонтальных напряжений, которые заполняют цементным раствором и соединяют на концах перемычкой (авт. св. СССР 1671778, E 02 D 27/08, 1988). There is a method of fixing the foundations of the foundation, according to which trenches are dug along the building structure to be strengthened, then wells are laid in the base with a pneumatic punch, bent like equal horizontal stress lines, which are filled with cement mortar and connected at the ends with a bridge (ed. St. USSR 1671778, E 02 D 27/08, 1988).

Недостатком данного способа является невозможность его применения в грунтах, где происходит оплывание или осыпание стенок прокладываемых скважин. The disadvantage of this method is the impossibility of its use in soils, where there is splashing or shedding of the walls of the laid wells.

Известен способ упрочнения горных пород путем двукратного нагнетания нестабильного цементного раствора в скважины, расположенные по периметру, до момента его излива в выработку (патент России 2112881, E 21 D 17/16, 1998 г. ). There is a method of hardening rocks by double injection of unstable cement into the wells located around the perimeter, until it is poured into the mine (Russian patent 2112881, E 21 D 17/16, 1998).

Недостатком данного способа является невозможность избежать растекания нестабильного цементного раствора по естественным обнаженным полостям, вскрытых скважиной, и качественно прокачать скважину на всю ее длину. The disadvantage of this method is the inability to avoid the spreading of unstable cement mortar on naturally exposed cavities exposed by the well, and to pump the well qualitatively over its entire length.

Известен способ усиления фундаментов буро-инъекционными сваями, в том числе с уплотненным забоем (патент России 2018675, Е 21 D 1/16, 1994, П.В. Шишкин. "НПП "Фундамент - Стройпроект". Фундамент - наша профессия", журнал "Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века", 2 (25), 2001 г. , стр. 28). A known method of reinforcing foundations with drill-injection piles, including with compacted face (Russian patent 2018675, E 21 D 1/16, 1994, P.V. Shishkin. "NPP" Foundation - Stroyproekt ". Foundation is our profession", journal "Building materials, equipment, technologies of the XXI century", 2 (25), 2001, p. 28).

Данный метод применим при наличии ненарушенных фундаментов, т.е. предусматривает образование жесткой системы буро-инъекционная свая - фундамент - грунт. This method is applicable in the presence of undisturbed foundations, i.e. provides for the formation of a rigid system of injection-injection pile - foundation - soil.

Для обеспечения такой системы необходимо создать цементационную подушку вокруг кондукторов скважин, что по техническим причинам сложно, т.к. ее можно получить лишь путем многократного нагнетания растворов и увеличении давления нагнетания до 5-10 кг/см², что труднодостижимо, т.к. прорывы раствора на поверхность неизбежны. В то же время разовое заполнение скважин раствором при уже установленном армирующем каркасе, имеющимся в фундаменте, исключает какие-либо последующие действия (повторное нагнетание и пр.)
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ реконструкции зданий, сооружений путем выполнения через фундамент буро-инъекционных свай, расположенных в шахматном порядке по его обе стороны и образующих под подошвой фундамента вертикальные шлицевые прорези, которые затем заполняются цементным фиброармированным раствором с последующим гидроразмывом грунта в пространстве между шлицевыми прорезями и заполнением образовавшихся пустот цементным фиброармированным раствором с гидрофобными добавками (патент России 20655001, Е 02 D 35/00, 1996 г.).To ensure such a system, it is necessary to create a cementing pad around the conductors of the wells, which is difficult for technical reasons, because it can be obtained only by repeatedly injecting solutions and increasing the injection pressure to 5-10 kg / cm ² , which is difficult to achieve, because breakouts of the solution to the surface are inevitable. At the same time, one-time filling of wells with a solution with the reinforcing cage already installed in the foundation, eliminates any subsequent actions (re-injection, etc.)
Closest to the proposed technical solution is a method of reconstructing buildings and structures by making through the foundation drill-injection piles located staggered on its both sides and forming vertical splined slots under the base of the foundation, which are then filled with fiber reinforced cement mortar, followed by hydraulic soil erosion in space between splined slots and filling the voids formed with a fiber-reinforced cement mortar with hydrophobic additives (Ross patent II 20655001, E 02 D 35/00, 1996).

Недостатком указанного способа является его трудоемкость и небезопасность для несущих конструкций при восприятии буро-инъекционными сваями нагрузки от фундамента, поскольку велика вероятность образования неравномерных осадков существующего фундамента, значительно превышающих допустимые для данного здания нагрузки. The disadvantage of this method is its complexity and insecurity for load-bearing structures when the drill piles perceive the load from the foundation, since there is a high probability of the formation of uneven precipitation of the existing foundation, significantly exceeding the allowable load for the building.

Основная задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в усилении фундаментов существующих зданий без их вскрытия с применением "щадящих" технологий, обеспечивающих минимальное негативное влияние на здание самого процесса восстановления фундамента. The main task, the invention is aimed at, is to strengthen the foundations of existing buildings without opening them with the use of "sparing" technologies that provide minimal negative impact on the building of the process of restoring the foundation.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе восстановления фундаментов, включающем выполнение через фундамент буро-инъекционных скважин с последующим заполнением их цементирующим раствором, согласно изобретению бурение скважин ведут вначале без выхода из тела фундамента с последующим порционным закачиванием цементирующего раствора короткими нисходящими заходками, омоноличивающего тело фундамента, после чего через образованный цементный камень бурят скважины с выходом в грунт и создают второй защитный слой порционным нагнетанием цементирующего раствора с невысокими значениями вязкости с регулированием объема нагнетания, давления и концентрации растворов путем их загущения, уплотняя при этом грунт в зоне контакта фундамент - грунт. The problem is solved due to the fact that in the method of restoring the foundations, including the implementation through the foundation of drilling and injection wells, followed by filling them with cementing mortar, according to the invention, the wells are drilled first without leaving the foundation body, followed by portioned injection of the cementing mortar with short descending runs, monolithic foundation body, after which wells are drilled through the formed cement stone with access to the ground and a second protective layer is created in portions injection of a cementing mortar with low viscosity values with regulation of the injection volume, pressure and concentration of the solutions by thickening them, while compacting the soil in the zone of contact between the foundation and the soil.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:
на фиг. 1 показана схема цементации тела фундамента с последующей силикатизацией его основания;
на фиг. 2 - разрез по А-А усиленного фундамента.The invention is illustrated by drawings, where:
in FIG. 1 shows a cementation diagram of the foundation body with subsequent silicatization of its base;
in FIG. 2 - section along AA reinforced foundation.

Способ осуществляется следующим образом. The method is as follows.

Способ восстановления фундаментов включает выполнение через фундамент буроинъекционных скважин 1, 2, 3, 4 с последующим заполнением их цементирующим раствором. Бурение скважин 1, 2, 3, 4 ведут вначале без выхода из тела фундамента с последующим порционным закачиванием цементирующего раствора короткими нисходящими заходками, омоноличивающего тело фундамента. После этого через образованный цементный камень 5 бурят скважины 6, 7 с выходом в грунт и создают второй защитный слой 8 порционным нагнетанием цементирующего раствора с невысокими значениями вязкости с регулированием объема нагнетания, давления и концентрации растворов путем их загущения, уплотняя при этом грунт в зоне контакта фундамент - грунт. A method for restoring foundations includes performing through injection wells 1, 2, 3, 4, followed by filling them with cementitious mortar. Wells 1, 2, 3, 4 are drilled initially without leaving the foundation body, followed by portioned injection of the cementitious mortar with short descending runs, which monopolizes the foundation body. After that, wells 6, 7 are drilled through the formed cement stone 5 with an outlet to the ground and a second protective layer 8 is created by portion injection of a cementitious mortar with low viscosity values with the regulation of the injection volume, pressure and concentration of the solutions by thickening, while compacting the soil in the contact zone foundation is soil.

Порядок обработки скважин, глубина заходки определяется в зависимости от конкретных горно-геологических условий - трещиноватость, пористость, коэффициент фильтрации, наличие подземных вод. The order of treatment of wells, the depth of entry is determined depending on the specific geological conditions - fracture, porosity, filtration coefficient, the presence of groundwater.

Инъекцию фунтов ведут в основном в две стадии. На первой стадии обработка фунтов ведется цементными, цементно-силикатными, цементно-силикатно-хлоркальциевыми растворами, заполняющими крупные трещины, поры, пустоты. При этом сложные растворы с добавками ускорения схватывания применяются, как правило, для ограничения радиуса распространения раствора. Основным же раствором на этой стадии является цементный раствор с различным (по известной технологии) водоцементным отношением. The injection of pounds is carried out mainly in two stages. At the first stage, the treatment of pounds is carried out with cement, cement-silicate, cement-silicate-calcium chloride solutions, filling large cracks, pores, voids. In this case, complex solutions with additives acceleration setting are used, as a rule, to limit the radius of the solution. The main mortar at this stage is a cement mortar with a different (by known technology) water-cement ratio.

На второй стадии используются растворы, обладающие невысокими значениями вязкости и более высокой проникающей способностью. Вторая стадия (химическое укрепление) имеет целью закрепить фунт с низкими фильтрационными свойствами (пески, супеси и т.п.) или уменьшить фильтрационные свойства. In the second stage, solutions are used that have low viscosity and higher penetrating power. The second stage (chemical strengthening) is intended to consolidate a pound with low filtration properties (sand, sandy loam, etc.) or to reduce filtration properties.

Комплекс приготовления и нагнетания растворов по данному способу позволяет вести нагнетание при одновременном ступенчатом изменении концентрации раствора в большую или меньшую сторону при постоянном контроле расхода и давления на устье скважины. The complex of preparation and injection of solutions according to this method allows injection to be carried out while simultaneously changing the concentration of the solution in a greater or lesser direction with constant monitoring of flow and pressure at the wellhead.

Нагнетание раствора осуществляется порционно с загущением концентрации от низшей к высшей до достижения проектного давления. The injection of the solution is carried out in batches with concentration thickening from the lowest to the highest until the design pressure is reached.

Для бурения скважин по данному методу могут быть использованы станки отечественного производства, обладающие мобильностью, небольшими весом и габаритами, с возможностью бурения вращательным или ударно-вращательным способом и промывкой (продувкой) скважин диаметром 42-80 мм. For drilling wells using this method, domestic-made machines can be used that have mobility, light weight and dimensions, with the possibility of drilling in a rotary or shock-rotational way and flushing (purging) wells with a diameter of 42-80 mm.

Поскольку цементные растворы и растворы на их основе не могут из-за своих физических особенностей смешиваться с грунтом, состоящим из достаточно мелких частиц (супеси, пылеватые пески, пески, суглинки, глины и им подобные), то при порционном нагнетании раствора в зажимной зоне происходит консолидационное уплотнение грунтов по контакту фундамент-грунт с заполнением всех пустот и трещин. При этом скважина, пробуравленная через цементный камень, является как бы проводником, через который раствор под определенным давлением заполняет контакт грунт-фундамент, уплотняя грунт и образуя защитный слой. Таким образом, решается наиболее сложная задача: укрепление контакта грунт-фундамент, поскольку вмещающий грунт имеет малую фильтрационную способность. Since cement mortars and solutions based on them cannot mix with the soil, which is composed of sufficiently small particles (sandy loam, silty sand, sand, loam, clay, and the like) due to their physical characteristics, when the mortar is injected portionwise in the clamping zone, consolidation compaction of soils at the foundation-soil contact with the filling of all voids and cracks. At the same time, a well drilled through a cement stone is, as it were, a conductor through which a solution under a certain pressure fills the soil-foundation contact, compacting the soil and forming a protective layer. Thus, the most difficult task is solved: strengthening the soil – foundation contact, since the host soil has a low filtration capacity.

Обволакивание фундамента на первом этапе цементным раствором одновременно решает задачи горизонтальной и вертикальной гидроизоляции фундаментов и кладки, поскольку цементный камень и прослойки из цементного камня не гигроскопичны, влагопоглощение их равно нулю. Цементный камень создает своеобразный армирующий каркас, значительно повышая несущую способность фундамента и его водопроницаемость. Covering the foundation at the first stage with cement mortar simultaneously solves the problems of horizontal and vertical waterproofing of foundations and masonry, since cement stone and layers of cement stone are not hygroscopic, their moisture absorption is zero. Cement stone creates a kind of reinforcing frame, significantly increasing the bearing capacity of the foundation and its permeability.

При определенных навыках работы с растворами, нагнетаемыми в скважины, операции по установке и омоноличиванию кондуктора и бурение скважин через кондуктор на первую заходку с нагнетанием высококонцентрированных растворов могут быть совмещены. With certain skills in working with solutions injected into wells, installation and monolithic operations of the conductor and drilling of wells through the conductor for the first run with injection of highly concentrated solutions can be combined.

Несмотря на то, что цементация малыми заходками является трудоемким процессом, ее преимущества - небольшой расход цементного раствора, связанный с низкими давлениями нагнетания, простота контроля за процессом цементации, обеспечение качественного заполнения пустот и трещин благодаря более равномерной цементации фундамента эту трудоемкость нивелируют. Despite the fact that cementing with small fillings is a laborious process, its advantages are the low consumption of cement mortar associated with low injection pressures, ease of control over the cementation process, and ensuring high-quality filling of voids and cracks due to more uniform cementation of the foundation.

По предлагаемому способу были восстановлены разрушенные фундаменты из бутового камня, боя бутового камня и кирпича двух зданий г. Казани (здание по ул. Чернышевского 8 и здание кинотеатра "Спутник"). В порядке авторского надзора по окончании процесса цементации фундаментов этих зданий были вскрыты контрольные шурфы. По результатам их осмотра комиссией с приглашением специалистов вневедомственной экспертизы, геологов, специалистов институтов "Казаньприборпроект" и "ГипроВТИ" установлено, что тело фундамента полностью пропитано цементным раствором, просадочные свойства ликвидированы, вокруг тела фундамента создан каркас из цементного камня марки 480 (контрольный отбор проб цементного камня бурением кольцевой коронкой D 46 мм был исследован в стройлаборатории). According to the proposed method, the destroyed foundations of rubble stone, battle of rubble stone and brick of two buildings of Kazan were restored (the building on 8 Chernyshevsky St. and the building of the Sputnik movie theater). As a result of field supervision, at the end of the cementation process of the foundations of these buildings, control pits were opened. Based on the results of their inspection by the commission with the invitation of experts from non-departmental expertise, geologists, specialists from the institutes Kazanpribroekt and GiproVTI it was found that the foundation body was completely saturated with cement mortar, subsidence properties were eliminated, a frame made of cement stone grade 480 was created around the foundation body (control sampling cement stone by drilling an annular crown D 46 mm was investigated in the construction laboratory).

Claims

A method of restoring foundations, including performing injection wells through the foundation, followed by filling them with cementitious mortar, characterized in that the wells are drilled first without leaving the foundation body, followed by portioned injection of cementitious mortar with short descending runs, monolithic the foundation body, and then through the formed cement stone bore holes with access to the ground and create a second protective layer by portion injection of cementitious mortar with low viscosity values with regulation of the injection volume, pressure and concentration of solutions by thickening them, while compacting the soil in the zone of contact between the foundation and the soil.