PL202253B1 - Sposób zwiększania nośności fundamentów głębokich - Google Patents

Abstract

1. Sposób zwiększenia nośności fundamentów głębokich poprzez poszerzenie podstawy w wyniku wprowadzenia pod podstawę materiału wiążącego przez otwór wykonany w fundamencie, znamienny tym, że bezpośrednio pod podstawą fundamentu (2) formuje się strefę zeskalonego gruntu (3) powiązanego z fundamentem (1), o wymiarach większych niż podstawa fundamentu, przez wstrzykiwanie pod ciśnieniem strumienia materiału wiążącego (6) w otwór (40, wykonany pod podstawą fundamentu (2).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób zwiększania nośności fundamentów głębokich, zwłaszcza w postaci pala, posadowionych w dowolnych gruntach, polegający na wprowadzeniu materiału wiążącego pod podstawę tego fundamentu.

Znane są różne sposoby zwiększania nośności pali fundamentowych poprzez wzmocnienie gruntu pod podstawą pala. Jeden ze sposobów, znany z polskiego opisu patentowego 162 017, polega na tym, że po zagłębieniu w podłoże rury osłonowej i usunięciu z niej gruntu wykonuje się w rurze korek betonowy, a po jego stwardnieniu wbija się rurę z korkiem w podłoże a następnie betonuje się pal. Inny sposób, znany z polskiego opisu patentowego nr 172 055, polega na tym, że na dnie wykopu, wykonanego pod fundamentem palowym, układa się elastyczną przeponę separacyjną, a następnie w dowolnym, dogodnym czasie po zabetonowaniu fundamentu tłoczy się pod tę przeponę iniekt przez rurki umieszczone razem ze zbrojeniem w czasie formowania pala. W efekcie osiąga się redukcję osiadania, a tym samym zwiększa się nośność podstawy. Innym znanym sposobem wzmocnienia pala jest poszerzenie jego podstawy przez zastosowanie specjalnych narzędzi lub ręcznie. Takie poszerzenie jest możliwe do wykonania tylko w gruntach spoistych, gdy nie zachodzi niebezpieczeństwo osuwania się gruntu. Inny znany sposób zwiększania nośności pali, opisany w polskim zgłoszeniu patentowym nr P.332911, polega na zainiektowaniu w sposób tradycyjny gruntu pod podstawami wiązki pali. Zgodnie z tym sposobem w podłożu wykonuje się rozstawione symetrycznie, co najmniej trzy mikropale lub pale na głębokość do warstwy nośnej piasków grubych i żwiru. Każdy z pali lub mikropali ma osiowy otwór, przez który prowadzi się iniekcję środka twardniejącego do wymienionej warstwy nośnej. Iniekcję prowadzi się pod ciśnieniem 1 do 15 Mpa. Sposób ten jest przydatny jedynie w gruntach niespoistych oraz mał ospoistych i ogranicza się do zastosowania tradycyjnej iniekcji o ciśnieniu do 15 Mpa.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu poszerzenia podstawy fundamentu głębokiego o dowolnym kszta ł cie i wymiarach poprzez zeskalenie gruntu pod, a takż e poza podstawą fundamentu w dowolnych warunkach gruntowych.

Istota wynalazku polega na tym, że przez przelotowy otwór wykonany w fundamencie wprowadza się żerdź wiertniczą wyposażoną w narzędzie wiercące i końcówkę iniekcyjną, z co najmniej jedną dyszą, a następnie nawierca się w podłożu pod podstawą fundamentu do zamierzonej głębokości otwór i wykonuje się zeskalenie podłoża przez wprowadzenie pod ciśnieniem strumienia materiału wiążącego przez obracającą się co najmniej jedną dyszę, w trakcie wyciągania urządzenia.

W wyniku wprowadzania pod fundament strumienia materiału wiążącego przez dyszę w trakcie jej podnoszenia, z jednoczesnym obrotem, następuje cięcie i niszczenie struktury gruntu i uzyskuje się obszar gruntu wymieszanego z materiałem wiążącym o średnicy większej niż grubość fundamentu, zależnie od potrzeb. Po związaniu zeskalony grunt stanowi doskonałe oparcie dla fundamentu pełniąc rolę poszerzonej podstawy tego fundamentu.

Rozwiązanie według wynalazku umożliwia zeskalenie gruntu pod podstawą fundamentu, niezależnie od warunków gruntowych. W przypadku stosowania sposobu do wzmacniania fundamentów w kształ cie pala obszar zeskalenia może mieć średnicę znacznie wię kszą od średnicy pala i głębokość zależną od potrzeb. Pal z tak poszerzoną poprzez zeskalenie podstawą uzyskuje znacznie większe nośności; dotyczy to zwłaszcza pali wierconych. Zaletą wynalazku jest to, że może być stosowany w dowolnym okresie po wykonaniu fundamentu, również wtedy, gdy nie była przewidywana potrzeba zwiększania jego nośności, ponieważ stosowanie rozwiązania nie wymaga wprowadzania urządzeń i specjalnych zabiegów technologicznych w czasie formowania fundamentu. W takich przypadkach konieczne jest wykonanie w fundamencie przelotowego otworu pomię dzy górną powierzchnią a podstawą.

Przedmiot wynalazku jest bliżej wyjaśniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój pionowy fundamentu, fig. 2 - rzut z góry fundamentu palowego, fig. 3 - wykonanie poszerzenia podstawy pala za pomocą strumieniowej iniekcji wysokociśnieniowej, fig. 4 - rzut z góry fundamentów szczelinowych.

Na rysunku uwidoczniona jest zeskalona sposobem według wynalazku strefa gruntu pod podstawą pala, pełniąca rolę poszerzonej podstawy, oznaczona numerem 3.

Jak pokazano na fig. 1 w fundamencie 1, najkorzystniej w jego osi, znajduje się otwór 4, przez który możliwe jest wykonanie zeskalenia gruntu 3, bezpośrednio pod podstawą pala 2. Otwór 4 może być wykonany w dowolnym momencie, ale najkorzystniej w czasie betonowania fundamentu. Aby to

PL 202 253 B1 uzyskać, jak pokazano na fig. 3, opuszcza się w wywiercony w gruncie otwór fundamentu zbrojenie 8 z przymocowaną do niego rurką 9. Rurka 9 po zabetonowaniu pozostawia w fundamencie 1 otwór 4. W niektórych przypadkach, na przykład w palach formowanych świdrem ciągłym, zbrojenie 8 wraz z rurką 9 wkładane jest w świeżą mieszankę betonową. Po uformowaniu fundamentu 1 w dowolnym momencie wprowadza się w otwór 4 żerdź 10, wyposażoną w dolnej części w narzędzie wiercące i końcówkę iniekcyjną 5, z co najmniej jedną dyszą, a następnie wykonuje się pod podstawą fundamentu otwór 4 na wymaganą głębokość. W trakcie wyciągania z wykonanego otworu 4' końcówki iniekcyjnej 5 wtłacza się pod ciśnieniem materiał wiążący 6, korzystnie zaczyn cementowy, przez co najmniej jedną dyszę. Strumień zaczynu 6 wylatuje przez dyszę z dużą prędkością powodując cięcie gruntu i jego wymieszanie z zaczynem 6. Końcówka iniekcyjną 5 jest obracane wokół własnej osi i unoszona ku górze w ściśle określonym czasie, zależnym od warunków gruntowych oraz średnicy strefy zeskalenia, jaką należy uzyskać. W niektórych przypadkach korzystne jest uszczelnienie przestrzeni pomiędzy końcówką iniekcyjną 5 a rurką 9, dzięki czemu zaczyn cementowy 6 wymieszany z gruntem nie wypływa na powierzchnię. Zmniejsza to w sposób istotny zużycie zaczynu cementowego i jednocześnie powoduje zwiększenie ciśnienia mieszaniny gruntu i zaczynu cementowego w strefie pod podstawą fundamentu, co powoduje zwiększenie naprężenia podłoża pod podstawą, a tym samym dodatkowo zwiększenie jej nośności. Po związaniu materiału wiążącego powstaje strefa zeskalonego gruntu 3, pełniąca rolę poszerzonej podstawy, powiązana z fundamentem. Fundament wykonany jest jedną ze znanych metod. W przypadku pali o dużej średnicy może być w nich formowana dowolna liczba otworów jak to pokazano na fig. 2b). Wtedy możliwe jest wykonanie strefy zeskalonego gruntu o wymiarach w planie znacznie przekraczających średnicę pala pomimo tego, że zasięg iniekcji od osi otworu jest mniejszy od średnicy pala. W przypadku zwiększania nośności fundamentów szczelinowych, na przykład o kształcie pokazanym na fig. 4, liczbę i usytuowanie otworów do wprowadzenia końcówki iniekcyjnej 5 ustala się z uwzględnieniem kształtu tego fundamentu i wymaganych warunków posadowienia.

Wykonanie poszerzenia podstawy poprzez zeskalenie gruntu 3 pod podstawą fundamentu 2 sposobem według wynalazku umożliwia uzyskanie dużych nośności podstawy fundamentu i ograniczenie jego osiadania, zapewniając lepsze wykorzystanie materiału fundamentu.

Wynalazek znajduje zastosowanie zwłaszcza tam, gdzie występują duże obciążenia jednostkowe gruntu, pochodzące od ciężkich obiektów np. mostów, urządzeń energetycznych itp. Innym zastosowaniem jest posadowienie obiektów w słabych, małonośnych podłożach, gdzie zastosowanie wynalazku umożliwia przeniesienie obciążeń przez podstawę fundamentów. W tych przypadkach nie jest możliwe na przykład zastosowanie pali wykonanych znanymi sposobami, gdyż wymagałoby to użycia dużej ich liczby o małych rozstawach osiowych. W takiej sytuacji nośność pobocznicy pali ulega znacznej redukcji obniżając ich całkowitą nośność. Wydłużenie pali również nie daje zamierzonego efektu, z podanych wyżej powodów tj. zmniejszenia efektywnej nośności pobocznicy, a ponadto w sposób bezpośredni wpływa na wydłużenie czasu wykonania, a zatem powoduje zwiększenie kosztów posadowienia.

Claims (6)

1. Sposób zwiększenia nośności fundamentów głębokich poprzez poszerzenie podstawy w wyniku wprowadzenia pod podstawę materiału wiążącego przez otwór wykonany w fundamencie, znamienny tym, że bezpośrednio pod podstawą fundamentu (2) formuje się strefę zeskalonego gruntu (3) powiązanego z fundamentem (1), o wymiarach większych niż podstawa fundamentu, przez wstrzykiwanie pod ciśnieniem strumienia materiału wiążącego (6) w otwór (41), wykonany pod podstawą fundamentu (2).

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że materiał wiążący (6) wstrzykuje się pod podstawę fundamentu (2) w trakcie wyciągania i jednoczesnego obrotu końcówki iniekcyjnej (5), wyposażonej w co najmniej jedną dyszę iniekcyjną.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że otwór lub otwory (4) formuje się w fundamencie (1) przelotowo od górnej powierzchni do podstawy (2) fundamentu (1).

4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że otwór lub otwory (4), wykonuje się w trakcie formowania fundamentu (1).

PL 202 253 B1

5. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że otwór lub otwory (4), wykonuje się po zabetonowaniu fundamentu (1).

6. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że przestrzeń pomiędzy żerdzią (10), połączoną z końcówką iniekcyjną (5), a ścianą otworu (4) w fundamencie (1) uszczelnia się obwodowo, korzystnie uszczelką pierścieniową (7).