RU2642762C1

RU2642762C1 - Method of strengthening foundation

Info

Publication number: RU2642762C1
Application number: RU2017107922A
Authority: RU
Inventors: Мария Алексеевна Авдушева; Александр Леонидович Невзоров; Аркадий Михайлович Айзенштадт
Priority date: 2017-03-10
Filing date: 2017-03-10
Publication date: 2018-01-25

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: method of strengthening a foundation includes drilling a well, installing a pipe-injector, and pumping a fixing composition. After installing the pipe-injector, along the lateral surface of the two foundation sides and into the previously performed well, through which the injection has already been carried out, electrodes are immersed. A powder additive of an electrically conductive material is introduced into the fixing material, and while pumping the fixing composition, electrical resistance of the foundation body is measured between the pipe-injector and each of the electrodes.

EFFECT: increasing the reliability of the injection fixing of the foundation stone masonry due to ensuring the possibility of quality control during the production process.

1 tbl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к строительству и, в частности, к инъекционному закреплению бутовой кладки фундаментов при реконструкции зданий и сооружений.The invention relates to the construction and, in particular, to the injection fixing of rubble masonry foundations during the reconstruction of buildings and structures.

Одним из характерных дефектов фундаментов исторических зданий является расслоение бутовой кладки из-за потери прочности раствором. Причиной этого может быть воздействие агрессивных веществ, содержащихся в грунтовых водах, сезонное промерзание-оттаивание, а также воздействие на фундамент чрезмерных нагрузок.One of the characteristic defects in the foundations of historical buildings is the separation of rubble masonry due to loss of strength by mortar. The reason for this may be the effect of aggressive substances contained in groundwater, seasonal freezing-thawing, as well as the impact on the foundation of excessive loads.

Известен способ закрепления бутовой кладки фундамента, включающий проходку с внешней стороны здания, со стороны подвала или пола первого этажа наклонных скважин, установку в них инъекторов и нагнетание закрепляющего раствора (Мангушев Р.А., Ильичев В.А. Справочник геотехника. Основания, фундаменты, подземные сооружения. - М.: Издательство ABC, 2016, с. 838 - аналог).A known method of fixing the rubble laying of the foundation, including sinking from the outside of the building, from the basement or floor of the first floor of deviated wells, installing injectors in them and injecting the fixing solution (Mangushev R.A., Ilyichev V.A. Geotechnical reference book. Grounds, foundations , underground structures. - M .: Publishing house ABC, 2016, p. 838 - analogue).

Недостатком способа является отсутствие контроля качества инъекционного закрепления при производстве работ, следствием чего может быть неполная инъекция швов бутовой кладки или, наоборот, выдавливание закрепляющего состава за пределы фундамента, например в дренажную систему, лотки и колодцы коммуникаций и т.п. Контроль качества осуществляется лишь после набора прочности закрепляющим составом путем выборочной отрывки участков фундамента или проходкой скважин через тело фундамента с отбором и последующим испытанием образцов.The disadvantage of this method is the lack of quality control of injection fixation during work, which may result in incomplete injection of rubble masonry seams or, on the contrary, squeezing the fixing composition beyond the foundation, for example, into the drainage system, trays and communication wells, etc. Quality control is carried out only after curing by fixing composition by selectively extracting sections of the foundation or by drilling holes through the foundation body with sampling and subsequent testing of the samples.

Известен способ восстановления фундаментов, включающий выполнение в их теле буроинъекционных скважин, порционное закачивание цементного раствора короткими нисходящими заходками, а также последующее нагнетание раствора в грунт основания (Патент РФ №2199628, МПК E02D 35/00, 2001 - аналог). Закачивание раствора небольшими порциями позволяет дифференцированно подойти к закреплению различных участков кладки с разной степенью повреждений, однако, как и в предыдущем случае, при реализации способа не предусмотрена возможность операционного контроля качества инъекции.There is a method of restoring foundations, including the implementation in their body of injection wells, batch injection of cement with short downflows, as well as subsequent injection of the mortar into the soil of the base (RF Patent No. 2199628, IPC E02D 35/00, 2001 - analogue). Pumping the solution in small portions allows differentially approaching the fixing of various sections of the masonry with a different degree of damage, however, as in the previous case, the method does not provide for the possibility of operational control of the quality of the injection.

Известен способ контроля характеристик жидкой колонны, например сваи, в процессе ее образования, включающий нагнетание в массив грунта вяжущего состава, обладающего магнитной восприимчивостью, например, за счет включения в его состав 0,5-1,5% порошка карбонильного железа, электротехнической стали или магнетита, и определение характеристик колонны до начала схватывания вяжущего состава путем замеров магнитной проницаемости среды. С этой целью на L-образной штанге, служащей для нагнетания состава в грунт, размещаются датчики, например, в виде катушек индуктивности. Вращая и поднимая штангу, регистрируют изменение индуктивности катушек, определяя тем самым размеры колонны и ее однородность (Патент РФ №2165495, МПК E02D 5/46, 1999 - аналог). Рассматриваемый способ применим лишь при формировании в грунте тел большого диаметра, например буровых свай.A known method of controlling the characteristics of a liquid column, for example, piles, in the process of its formation, including the injection into the soil mass of an adhesive composition having magnetic susceptibility, for example, by including 0.5-1.5% carbonyl iron powder, electrical steel, or magnetite, and the determination of the characteristics of the column before the setting of the cementitious compound begins by measuring the magnetic permeability of the medium. For this purpose, sensors are placed on the L-shaped rod, which serves to pump the composition into the ground, for example, in the form of inductors. By rotating and lifting the rod, a change in the inductance of the coils is recorded, thereby determining the dimensions of the column and its uniformity (RF Patent No. 2165495, IPC E02D 5/46, 1999 - analogue). The considered method is applicable only when forming large diameter bodies in the soil, for example, drill piles.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ восстановления контактного слоя «фундамент - грунтовое основание», включающий установку труб-инъекторов с инъекционными отверстиями и пакерами (Патент РФ №2572477, МПК E02D 27/26, 2015 - прототип). При нагнетании цементного раствора пакер увеличивается в размерах, препятствуя тем самым выходу раствора вдоль трубы-инъектора на поверхность. Для предотвращения растекания раствора за пределы фундамента по его периметру устраивают жесткий, заделанный в грунт, непроницаемый барьер.Closest to the proposed invention is a method of restoring the contact layer "foundation - soil base", including the installation of pipe injectors with injection holes and packers (RF Patent No. 2572477, IPC E02D 27/26, 2015 - prototype). When injecting the cement slurry, the packer increases in size, thereby preventing the solution from escaping along the injector pipe to the surface. To prevent the spreading of the solution beyond the foundation, a rigid, impermeable barrier imbedded in the ground is arranged along its perimeter.

Как и в первых двух изобретениях, в рассматриваемом способе отсутствует возможность операционного контроля качества инъекционного закрепления, а устройство непроницаемого барьера по периметру фундамента весьма трудоемко.As in the first two inventions, in the considered method there is no possibility of operational quality control of injection fixation, and the installation of an impenetrable barrier around the perimeter of the foundation is very laborious.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение надежности инъекционного закрепления бутовой кладки фундамента за счет обеспечения возможности контроля качества в процессе производства работ.The task to which the invention is directed is to increase the reliability of injection fixing of rubble foundation masonry by providing quality control in the process of work.

Поставленная задача решается за счет того, что после проходки скважины в бутовой кладке фундамента и установки в нее трубы-инъектора, вдоль боковых поверхностей с двух сторон фундамента в этом же поперечном сечении, а также в ранее выполненную скважину, через которую уже осуществлена инъекция, погружают электроды, в закрепляющий состав вводят добавку порошка электропроводного материала, например, магнетита, а степень заполнения швов при инъекции бутовой кладки контролируют, измеряя одним из известных способов электрическое сопротивление тела фундамента между трубой-инъектором и каждым из электродов.The problem is solved due to the fact that after the well has been drilled in the rubble foundation laying and the injector pipe has been installed in it, along the lateral surfaces on both sides of the foundation in the same cross section, as well as in the previously completed well through which the injection has already been made, they are immersed electrodes, an additive of a powder of electrically conductive material, for example, magnetite, is introduced into the fixing composition, and the degree of filling of the joints during the injection of rubble masonry is controlled by measuring one of the known methods foundation bodies between the injector pipe and each of the electrodes.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан вертикальный разрез фундамента до начала работ по закреплению кладки, а на фиг. 2 - вертикальный разрез в ходе выполнения работ, на фиг. 3 и 4 - горизонтальные разрезы в ходе выполнения работ.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a vertical section of the foundation before starting work on fixing the masonry, and in FIG. 2 is a vertical section in the course of work; in FIG. 3 and 4 - horizontal sections in the course of work.

Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.

В ленточном фундаменте 1, на который опираются кирпичная стена 2 и цокольное перекрытие 3, имеются участки бутовой кладки 4, требующие закрепления из-за потери прочности раствором. С наружной стороны стены 2 или с перекрытия 3 в теле фундамента проходится скважина 5 до нижней границы ослабленной зоны 4. В скважину вводится труба-инъектор 6 с пакером 7 на нижнем конце. Внешняя поверхность трубы-инъектора выше пакера покрыта электроизоляционным материалом. В этом же поперечном сечении с двух сторон фундамента вдоль его боковых поверхностей погружаются электроды 8, верхняя часть которых выше ослабленной зоны бутовой кладки также покрыта электроизоляционным материалом. Такой же электрод 8 погружается в ранее выполненную смежную скважину 10, через которую уже осуществлена инъекция закрепляющего состава. Закупорив с помощью пакера 7 зазор между трубой-инъектором 6 и стенкой скважины 5, приступают к нагнетанию закрепляющего состава, например, цементного раствора, в который внесена добавка порошка электропроводного вещества, например, магнетита. В ходе нагнетания состава измеряют электрическое сопротивление тела фундамента на участке закрепления 4 между трубой-инъектором 6 и каждым из трех электродов 8. По мере заполнения закрепляющим составом швов в ослабленной зоне бутовой кладки электрическое сопротивление уменьшается. Достижение постоянных значений электрического сопротивления по трем направлениям означает, что закрепляющий состав заполнил все швы, достиг зоны закрепления, выполненного из смежной скважины, и вышел на поверхности фундамента. Прекратив подачу закрепляющего состава и сбросив давление в пакере 7, извлекают трубу-инъектор 6 и электроды 8. После чего приступают к проходке следующей скважины.In the strip foundation 1, on which the brick wall 2 and the basement 3 rest, there are sections of rubble masonry 4 that require fixing due to loss of strength by the mortar. From the outside of the wall 2 or from the ceiling 3 in the foundation body, a well 5 passes to the lower boundary of the weakened zone 4. An injector pipe 6 with a packer 7 at the lower end is introduced into the well. The outer surface of the injector pipe above the packer is covered with electrical insulating material. In the same cross section, on both sides of the foundation, electrodes 8 are immersed along its lateral surfaces, the upper part of which is also covered with an insulating material above the weakened zone of the rubble masonry. The same electrode 8 is immersed in a previously made adjacent well 10, through which the injection of the fixing composition has already been carried out. Having clogged the gap between the injector pipe 6 and the borehole wall 5 with the help of the packer 7, they begin to pump the fixing composition, for example, cement mortar, into which the powder of an electrically conductive substance, for example, magnetite is added. During injection of the composition, the electrical resistance of the foundation body is measured at the fixing section 4 between the injector pipe 6 and each of the three electrodes 8. As the fixing composition fills the joints in the weakened area of the rubble masonry, the electrical resistance decreases. The achievement of constant values of electrical resistance in three directions means that the fixing composition filled all the seams, reached the fixing zone made from an adjacent well, and emerged on the surface of the foundation. Having stopped the supply of the fixing composition and having relieved the pressure in the packer 7, the injector pipe 6 and the electrodes 8. are removed. After that, the next well is drilled.

Существенное отличие во времени инъекции тела фундамента в направлении двух его поверхностей свидетельствует о неравномерном расслоении бутовой кладки. В этом случае все последующие скважины, предназначенные для размещения инъектора, следует смещать от оси фундамента в сторону с меньшим повреждением раствора. На фиг. 3 показано размещение скважины 5 с инъектором 6 по оси фундамента, а на фиг. 4 со смещением от оси.A significant difference in time of the injection of the foundation body in the direction of its two surfaces indicates the uneven separation of the rubble masonry. In this case, all subsequent wells designed to accommodate the injector should be shifted from the foundation axis to the side with less damage to the solution. In FIG. 3 shows the placement of the well 5 with the injector 6 along the axis of the foundation, and in FIG. 4 with an offset from the axis.

В ходе лабораторных исследований изучалось электрическое сопротивление цементного раствора на радиоизмерительном приборе - измерителе иммитанса Е7-20М. Измерения проводились на частотах 50 и 60 Гц. Состав исследуемого раствора выражался соотношением массы цемента и песка 1:2; водоцементным отношением 0,5. В качестве добавки использовался порошок магнетита с размерами зерен не более 0,1 мм. Содержание магнетита составляло 1%, 3% и 5% от массы цемента.In the course of laboratory studies, the electrical resistance of the cement was studied on a radio meter - an E7-20M immitance meter. The measurements were carried out at frequencies of 50 and 60 Hz. The composition of the test solution was expressed by the ratio of the mass of cement and sand 1: 2; water cement ratio of 0.5. Magnetite powder with grain sizes of not more than 0.1 mm was used as an additive. The magnetite content was 1%, 3% and 5% by weight of cement.

В таблице представлены результаты измерений.The table shows the measurement results.

По полученным данным видно, что электрическое сопротивление раствора, содержащего 5% порошка магнетита, снижается в 1,8 раза по сравнению с раствором без добавки.According to the data obtained, it is seen that the electrical resistance of a solution containing 5% magnetite powder decreases by 1.8 times compared to a solution without additives.

Заметим, что удельное электрическое сопротивление материала бутовой кладки существенно выше, например, у известняка оно находится в пределах от 100 до 5000 Ом⋅м, у базальта - от 500 до 10⁵ Ом⋅м (Трофимов В.Т., Королев В.А. и др. Грунтоведение - М.: Издательство МГУ, 2005, с. 407).Note that the electrical resistivity of the rubble masonry material is significantly higher, for example, in limestone it ranges from 100 to 5000 Ohm⋅m, in basalt it ranges from 500 to 10 ⁵ Ohm⋅ (Trofimov V.T., Korolev V.A. . and other. Soil science - M.: Publishing house of Moscow State University, 2005, p. 407).

Помимо этого известно, что добавление магнетита в состав цементного раствора способствует ускорению процесса гидратации за счет активации цемента, а также увеличивает прочность каменного материала (Pawel Sikora, Elzbieta Horszcz-aruk, Krzysztof Cendrowski, and Ewa Mijowska. The Influence of Nano-Fe3O4 on the Microstructure and Mechanical Properties of Cementitious Composites. - Nanoscale Res Letters 2016).In addition, it is known that the addition of magnetite to the composition of the cement slurry accelerates the hydration process by activating the cement and also increases the strength of the stone material (Pawel Sikora, Elzbieta Horszcz-aruk, Krzysztof Cendrowski, and Ewa Mijowska. The Influence of Nano-Fe3O4 on the Microstructure and Mechanical Properties of Cementitious Composites. - Nanoscale Res Letters 2016).

Следует отметить, что частицы магнетита, выбранного в качестве компонента, снижающего электрическое сопротивление состава, например цементного раствора, за счет химического взаимодействия в грунте с агрессивной средой образуют нерастворимые соединения, увеличивающие объем твердой фазы. Данное явление приводит с течением времени к закупорке или кольматации пор в растворе, а значит, к снижению его водопроницаемости.It should be noted that particles of magnetite, selected as a component that reduces the electrical resistance of the composition, for example cement mortar, due to chemical interaction in the soil with an aggressive environment form insoluble compounds that increase the volume of the solid phase. This phenomenon over time leads to clogging or colmatization of pores in the solution, and therefore, to a decrease in its water permeability.

Предлагаемый способ усиления фундамента позволяет обеспечить надежное закрепление бутовой кладки за счет обеспечения возможности контроля инъекции в процессе производства работ.The proposed method of reinforcing the foundation allows for reliable fixing of rubble masonry by providing the ability to control injection during the production process.

Claims

A method of reinforcing the foundation, including driving a well therein, installing an injector pipe and injecting a fixing composition, characterized in that after installing the injector pipe along the side surface on both sides of the foundation and into the previously completed well through which the injection has already been made, the electrodes are immersed, an additive of a powder of conductive material is introduced into the fixing composition, and during injection of the fixing composition, the electrical resistance of the foundation body is measured between the injector pipe and each of the electrodes ov.