RU2674488C1

RU2674488C1 - Method for preparing foundation of buildings on weak soils

Info

Publication number: RU2674488C1
Application number: RU2018109226A
Authority: RU
Inventors: Александр Леонидович Невзоров; Алексей Михайлович Ширанов; Алексей Анатольевич Коршунов
Priority date: 2018-03-15
Filing date: 2018-03-15
Publication date: 2018-12-11

Abstract

FIELD: construction.SUBSTANCE: invention relates to construction and can be used in the construction of the foundations of buildings on weak soils. This method for preparing the foundation of a building on weak soils includes footing excavation, filling of the soil bedding with layer-by-layer compaction, laying of reinforcing sheets and anchoring their ends with the help of rigid elements. Above compaction of the layers of the soil bedding, underlying the sheets of the reinforcing material in areas outside the contour of the foundations, is done before laying the sheet, and the areas inside the contour of the foundation – simultaneously with the compaction of the layers covering the sheets. Anchoring of the ends of the sheets is achieved by incomplete unrolling of their rolls wrapped around rigid elements.EFFECT: method for preparing the foundation of a building on weak soils has been proposed.1 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при возведении фундаментов зданий на слабых грунтах.The invention relates to construction and can be used in the construction of foundations of buildings on soft soils.

Известен способ создания искусственного основания фундаментов зданий и сооружений, насыпей транспортных сооружений на слабых грунтах путём устройства грунтовой подушки, армированной полотнищами геосинтетиков – геотекстиля, георешёток, геоячеек (К. Д. Джоунс «Сооружения из армированного грунта. М., Стройиздат, 1989, с. 11, рис. 2.18 – аналог).There is a method of creating an artificial foundation for foundations of buildings and structures, embankments of transport structures on soft soils by arranging a soil pillow reinforced with geosynthetics panels - geotextiles, geogrids, geocells (K. D. Jones “Constructions from reinforced soil. M., Stroyizdat, 1989, p. . 11, Fig. 2.18 - analogue).

Эффективность армирования грунтовой подушки полотнищами геосинтетиков, размещаемыми в горизонтальной плоскости, существенно снижается за счёт их прогиба и растяжения в местах действия максимальных напряжений, а также из-за проскальзывания в грунте концов полотнищ (К. Д. Джоунс «Сооружения из армированного грунта. М., Стройиздат, 1989, с. 133-134).The effectiveness of reinforcing the soil cushion with geosynthetics panels placed in the horizontal plane is significantly reduced due to their deflection and stretching at the points of maximum stress, as well as due to the slipping of the ends of the panels in the soil (K. D. Jones, “Structures from reinforced soil. M. , Stroyizdat, 1989, pp. 133-134).

Указанные недостатки могут частично или полностью устраняться за счёт предварительного, то есть до возведения фундаментов, прогиба и напряжения армирующих слоёв, а также анкеровки концов полотнищ. These shortcomings can be partially or completely eliminated by preliminary, that is, before the construction of foundations, deflection and tension of the reinforcing layers, as well as anchoring of the ends of the panels.

Известен способ включения в работу полотнищ геосинтетика не за счет прогиба при осадке основания, а за счёт их укладки по криволинейным поверхностям, с выгибом вверх в пространстве между фундаментами. В частности, этот способ реализован в фундаменте здания, опирающемся на естественное или искусственное основание с криволинейной цилиндрической поверхностью, покрытой мембраной, края которой прикреплены к опорному контуру (Патент РФ №2491386, МПК ЕО2D 27/01, 2013 – аналог). При загрузке фундамента мембрана натягивается, благодаря чему напряжения перераспределяются на большую площадь основания. Однако формирование криволинейной поверхности основания весьма нетехнологично и трудоёмко, а валы грунта выше подошвы фундамента уменьшают полезный объём подвальных помещений. Кроме того, из-за отсутствия предварительного напряжения армирующих слоев их включение в работу будет происходить лишь по мере развития деформаций основания.A known method of including geosynthetics in the work is not due to deflection during base settlement, but due to their laying on curved surfaces, with a bend upward in the space between the foundations. In particular, this method is implemented in the foundation of a building, based on a natural or artificial foundation with a curved cylindrical surface covered with a membrane, the edges of which are attached to the support contour (RF Patent No. 2491386, IPC EO2D 27/01, 2013 - analogue). When loading the foundation, the membrane is stretched, so that the stress is redistributed over a large area of the base. However, the formation of a curved surface of the base is very low-tech and time-consuming, and soil shafts above the base of the foundation reduce the useful volume of basements. In addition, due to the lack of prestressing of the reinforcing layers, their inclusion in the work will occur only as the deformations of the base develop.

Известен способ предварительного напряжения армирующего слоя в основании насыпи путём последовательной отсыпки и уплотнения отдельных призм грунта от центра к периферии насыпи, когда эффект растяжения полотнищ геосинтетика возникает за счёт горизонтального смещения грунта в основании откоса крайних призм при работе катков или трамбовок (C. Lackner, D.T. Bergado, S. Semprich. Prestressed reinforced soil by geosynthetics – Concept and experimental investigation. Geotextiles and Geomembranes, № 37, 2013, p 109-123 – аналог).There is a method of prestressing the reinforcing layer at the base of the embankment by sequentially filling and compaction of individual soil prisms from the center to the periphery of the embankment, when the effect of stretching the geosynthetics of the panels occurs due to the horizontal displacement of the soil at the base of the slope of the extreme prisms during the operation of rollers or tampers (C. Lackner, DT Bergado, S. Semprich. Prestressed reinforced soil by geosynthetics - Concept and experimental investigation. Geotextiles and Geomembranes, No. 37, 2013, p 109-123 - analogue).

Предварительное напряжение армирующего слоя путём многократного повторения операций отсыпки и уплотнения небольших призм грунта сложно технологически. Кроме того, способ реализуется лишь при отсыпке крупнообломочного грунта, у которого сцепление с полотнищем геосинтетика достаточно для его растяжения даже при небольшой ширине призмы. При наличии в основании здания нескольких армирующих слоёв трудоёмкость реализуемого способа существенно увеличивается, а при небольших расстояниях между ними по высоте вообще не может быть реализован.The prestressing of the reinforcing layer by repeatedly repeating the operations of filling and compaction of small soil prisms is technologically difficult. In addition, the method is implemented only when dumping coarse soil, in which the adhesion to the geosynthetics panel is sufficient to stretch it even with a small width of the prism. If there are several reinforcing layers at the base of the building, the laboriousness of the implemented method increases significantly, and at small distances between them in height it cannot be realized at all.

Кроме того, армирующий слой в основании насыпи закладывается в горизонтальной плоскости, и для включения его в работу, то есть для создания в нём растягивающих напряжений потребуется появление прогибов за счёт развития осадки основания в местах действия максимальных напряжений (Q. Chen. An experimental study on characteristics and behavior of reinforced soil foundation : thesis for the degree of doctor / Q. Chen; Lousiana State University and Agricultural and Mechanical College. – Baton Rouge, USA, 2007. – figure 2.3.1 (b) p. 22; B. R. Jones. A qualitative model study on the effect of geosynthetics foundation reinforcement in sand overlying very soft clay / B. R. Jones, S. W. Jacobsz, J. L. van Rooy // Journal of the South African Institution of Civil Engineering. – 2016. – Vol. 58 (2). P. 25-34 – figure 4-6 p. 28-30).In addition, the reinforcing layer at the base of the embankment is laid in a horizontal plane, and for it to be included in the work, that is, to create tensile stresses in it, the appearance of deflections will be required due to the development of subsidence of the base in places of maximum stress (Q. Chen. An experimental study on characteristics and behavior of reinforced soil foundation: thesis for the degree of doctor / Q. Chen; Lousiana State University and Agricultural and Mechanical College .-- Baton Rouge, USA, 2007 .-- figure 2.3.1 (b) p. 22; BR Jones A qualitative model study on the effect of geosynthetics foundation reinforcement in sand overlying very soft clay / BR Jones, SW Jacobsz, JL van Rooy // Journal of the South African Institution of Ci vil Engineering. - 2016. - Vol. 58 (2). P. 25-34 - figure 4-6 p. 28-30).

Известен способ предотвращения проскальзывания в грунте армирующих слоёв путём отгиба вверх и закладки в следующий слой концов их полотнищ (К. Д. Джоунс «Сооружения из армированного грунта. М., Стройиздат, 1989, с. 161 рис. 5,24, Патент РФ № 2365700, МПК Е01С 21/00 2009 – аналоги).There is a method of preventing slipping in the soil of reinforcing layers by bending up and laying in the next layer the ends of their panels (K. D. Jones, “Structures from reinforced soil. M., Stroyizdat, 1989, p. 161, Fig. 5.24, RF Patent No. 2365700, IPC Е01С 21/00 2009 - analogues).

Известен также способ анкеровки концов полотнищ геосинтетика путём крепления их к мешкам с песком или крупнообломочным грунтом (Патент РФ № 2597349, Е01С 3/04, 2015; Патент США № US 2012/0020745 A1, МПК E02D 17/18, 2012 – аналоги).There is also a method of anchoring the ends of geosynthetics panels by attaching them to sandbags or coarse soil (RF Patent No. 2597349, Е01С 3/04, 2015; US Patent No. US 2012/0020745 A1, IPC E02D 17/18, 2012 - analogues).

Оба способа отличаются высокой трудоёмкостью, существенно замедляющей производство работ.Both methods are highly labor intensive, significantly slowing down the production of work.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ подготовки основания цилиндрического резервуара на слабых неравномерно сжимаемых грунтах, включающий отрывку котлована, устройство с послойным уплотнением грунтовой подушки, раскладку на каждом уплотняемом слое армирующих полотен и кольцевых жёстких элементов, натяжение армирующих полотен и крепление их к кольцевым элементам (Патент РФ №2308574, МПК E02D 27/00, 2006 – прототип).Closest to the proposed invention is a method of preparing the base of a cylindrical tank on weak, unevenly compressible soils, including a fragment of the pit, a device with layer-by-layer compaction of the soil cushion, a layout on each sealing layer of reinforcing webs and annular rigid elements, tensioning the reinforcing webs and attaching them to the annular elements ( RF patent No. 2308574, IPC E02D 27/00, 2006 - prototype).

Недостатком способа является высокая трудоёмкость его осуществления и необходимость применения специальных приспособлений для натяжения и крепления армирующих полотен. Кроме того, технически сложным является одновременное равномерное натяжение полотен во взаимно перпендикулярных направлениях, без которого из-за деформации кольцевых элементов эффект предварительного напряжения полотен не будет достигаться.The disadvantage of this method is the high complexity of its implementation and the need to use special devices for tensioning and fastening reinforcing paintings. In addition, it is technically difficult to simultaneously uniformly tension the webs in mutually perpendicular directions, without which, due to the deformation of the ring elements, the prestressing effect of the webs would not be achieved.

Задачей изобретения является повышение эффективности работы армированной грунтовой подушки за счёт обеспечения предварительного напряжения и прогиба полотнищ армирующего материала.The objective of the invention is to increase the efficiency of the reinforced soil cushion by providing prestress and deflection of the panels of the reinforcing material.

В способе подготовки основания здания на слабых грунтах, включающем отрывку котлована, отсыпку грунтовой подушки с послойным уплотнением, укладкой армирующих полотен и анкеровкой их концов с помощью жёстких элементов, уплотнение слоёв грунта подушки, подстилающих полотнища армирующего материала, на участках, расположенных вне контура фундаментов, производится до укладки полотнищ, а участков, расположенных внутри контура фундаментов – одновременно с уплотнением слоев, покрывающих полотнища, а анкеровка концов полотнищ достигается за счёт неполной раскатки их рулонов, обёрнутых вокруг жестких элементов.In the method of preparing the foundation of a building on soft soils, including excavating a foundation pit, filling a soil pillow with layer-by-layer compaction, laying reinforcing cloths and anchoring their ends with rigid elements, compaction of the soil layers of the pillow underlying the cloth panels, in areas located outside the foundation contour, before laying the panels, and sections located inside the foundations contour - simultaneously with the compaction of the layers covering the panels, and the anchoring of the ends of the panels is achieved due to incomplete rolling of their rolls wrapped around rigid elements.

Последовательность подготовки основания здания или сооружения на слабых грунтах иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показан начальный этап, заключающийся в отрывке котлована и отсыпке первого слоя грунта подушки, на фиг. 2 – уплотнение первого слоя на участках, расположенных вне контура фундаментов, на фиг. 3 – то же, вид сверху, фиг. 4 – укладка полотнищ армирующего материала и отсыпка вышележащего слоя грунта подушки, на фиг. 5 – конец полотнища армирующего материала, обернутый вокруг жесткого трубчатого элемента, играющего роль анкера, на фиг. 6 – раскатка полотнища армирующего материала из двойного рулона; на фиг. 7 – положение полотнища армирующего материала после сплошного уплотнения вышележащего слоя, на фиг. 8 – готовые фундаменты здания, опирающиеся на грунтовую подушку с несколькими слоями армирующего материала.The sequence for preparing the foundation of a building or structure on soft soils is illustrated by the drawings, where in FIG. 1 shows the initial stage, which consists in extracting the pit and dumping the first layer of soil of the pillow, in FIG. 2 - sealing of the first layer in areas outside the foundations, in FIG. 3 is the same, top view, FIG. 4 - laying of panels of reinforcing material and dumping of the overlying soil layer of the pillow, in FIG. 5 - the end of the panel of reinforcing material wrapped around a rigid tubular element playing the role of an anchor, in FIG. 6 - rolling sheet reinforcing material from a double roll; in FIG. 7 - the position of the panel of the reinforcing material after continuous sealing of the overlying layer, in FIG. 8 - ready-made foundations of the building, based on a soil cushion with several layers of reinforcing material.

Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.

После отрывки котлована 1 в массиве слабого грунта 2, на дно котлована отсыпают слой грунтовой подушки 3 и уплотняют на участках 4, находящихся вне контуров запроектированных фундаментов. На участках 5, находящихся внутри контуров фундаментов, грунт не уплотняют.After extracting pit 1 in an array of weak soil 2, a layer of soil cushion 3 is poured onto the bottom of the pit and compacted in areas 4 located outside the contours of the designed foundations. In areas 5 located inside the foundations, the soil is not compacted.

По поверхности слоя 3 путём раскатки рулонов укладывают полотнища армирующего материала 6. Для обеспечения анкеровки концов полотнищ их рулоны раскатывают не полностью, оставляя несколько слоёв обёрнутыми вокруг жестких трубчатых элементов 7.On the surface of layer 3, by rolling the rolls, the panels of reinforcing material are laid 6. To ensure the anchoring of the ends of the panels, their rolls are not completely rolled out, leaving several layers wrapped around rigid tubular elements 7.

Для сокращения трудозатрат и исключения операций по стыковке полотнищ армирующий материал поставляется на строительную площадку в виде двойных рулонов, в которых каждая из половин полотнища обёрнута вокруг своего трубчатого элемента. Их раскатка производится поперек котлована от центра к его бортам.In order to reduce labor costs and eliminate joining of panels, reinforcing material is delivered to the construction site in the form of double rolls in which each of the halves of the panel is wrapped around its tubular element. Their rolling is carried out across the pit from the center to its sides.

Отсыпав следующий слой грунтовой подушки 8, производят его уплотнение на всей площади. Благодаря тому, что на ранее неуплотнённых участках первого слоя 5 грунт уплотняется одновременно с вышележащим слоём 8, на армирующем материале 6 в пределах контуров запроектированных фундаментов формируются прогибы 9, и он получает предварительное напряжение.After pouring the next layer of soil cushion 8, it is compacted over the entire area. Due to the fact that in previously uncompacted areas of the first layer 5, the soil is compacted simultaneously with the overlying layer 8, deflections 9 are formed on the reinforcing material 6 within the contours of the designed foundations, and it receives prestress.

Повторив необходимое число раз операции по отсыпке и частичному уплотнению подстилающих слоёв грунта, укладке полотнищ армирующего материала, отсыпке и сплошному уплотнению покрывающих слоёв, получают подушку заданной высоты и приступают к устройству фундаментов 10.After repeating the necessary number of times the operations of filling and partial compaction of the underlying soil layers, laying of reinforcing material panels, filling and continuous compaction of the covering layers, they receive a cushion of a given height and proceed to the construction of foundations 10.

Предлагаемый способ подготовки основания здания на слабых грунтах позволяет повысить эффективность работы армированной грунтовой подушки за счёт формирования прогиба полотнищ и их предварительного напряжения в период устройства подушки, а также сократить трудозатраты на анкеровку концов полотнищ.The proposed method of preparing the base of the building on soft soils improves the efficiency of the reinforced soil cushion due to the formation of deflection of the panels and their prestress during the installation of the cushion, as well as reduce labor costs for anchoring the ends of the panels.

Claims

A method of preparing the base of a building on soft soils, including a fragment of the pit, filling the soil cushion with layer-by-layer compaction, laying reinforcing panels and anchoring their ends with rigid elements, characterized in that the compaction of the soil layers of the pillow underlying the panels of the reinforcing material in areas outside the foundation contour is done before laying the panels, and sections inside the foundation contour - simultaneously with the compaction of the layers covering the panels, and the anchoring of the ends of the panels is achieved due to incomplete th rolling their rolls, wrapped around the rigid elements.