PL226652B1 - Sposób zwiększania nośności fundamentów głębokich oraz urządzenie do zwiększania nośności fundamentów głębokich - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób zwiększania nośności fundamentów głębokich oraz urządzenie do zwiększania nośności fundamentów głębokich, zwłaszcza w postaci pali, posadowionych w dowolnych gruntach, polegający na wtłoczeniu 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 PL 202 253, polega na tym, że bezpośrednio pod podstawą fundamentu formuje się strefę zeskalonego gruntu, powiązanego z tym fundamentem, o wymiarach większych niż podstawa fundamentu, przez iniekcję strumieniową materiału wiążącego, przez co najmniej jeden otwór w fundamencie. Wtłaczanie materiału wiążącego wykonuje się pod ciśnieniem, urządzeniem do iniekcji wyposażonym w narzędzie wiercące i końcówkę iniekcyjną z co najmniej jedną dyszą w trakcie obracania i wyciągania urządzenia z otworu wykonanego pod podstawą fundamentu. Inny sposób znany z polskiego opisu patentowego PL 172 055, polega na tym, że na dnie wykopu fundamentowego układa się elastyczną przeponę separacyjną a po zabetonowaniu fundamentu w dowolnym, dogodnym czasie tłoczy się pod tę przeponę materiał wiążący przez rurki umieszczone razem ze zbrojeniem w czasie formowania pala. W efekcie osiąga się redukcję osiadania i zwiększa się nośność podstawy. Innym znanym sposobem wzmocnienia pala jest poszerzenie jego podstawy mechanicznie za pomocą specjalnych narzędzi mocowanych do żerdzi wiertniczej. 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 10 do 150 Barów. Sposób ten jest przydatny jedynie w gruntach niespoistych oraz małospoistych i ogranicza się do zastosowania tradycyjnej iniekcji o ciśnieniu do 150 bar. Jeszcze inny sposób wzmacniania podstaw pali, znany z polskiego opisu patentowego nr PL 188 356, polega na tym, że do dolnego końca kosza zbrojenia formowanego pala przymocowuje się worek z półprzepuszczalnej geotkaniny. Wewnątrz worka umieszcza się dyszę iniekcyjną w postaci dwóch równoległych płytek, do której doprowadza się co najmniej dwie rurki iniekcyjne. Na dnie wywierconego w gruncie, w znany sposób, otworu osadza się worek wraz ze zbrojeniem i zabetonowuje się trzon pala. Po upływie, co najmniej pięciu dni wykonuje się iniekcję wprowadzając pod ciśnieniem 1,0-6,0 MPa ciekły materiał wiążący w worek, aż do osiągnięcia dogęszczenia podłoża.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu i urządzenia do wykonania naprężenia podłoża pod podstawą fundamentu głębokiego o dowolnym kształcie i wymiarach, poprzez wtłoczenie pod dużym ciśnieniem materiału wiążącego pod podstawę fundamentu przez jeden lub kilka otworów w dowolnych warunkach gruntowych.

Istota wynalazku polega na tym, że w górnej części otworu, wykonanego przelotowo w fundamencie, mocuje się przyłącze z przewodem ciśnieniowym, wyposażone w zawór zwrotny, przez który tłoczy się materiał wiążący. Materiał ten wypływa z otworu pod podstawę fundamentu zagęszczając podłoże i częściowo wnikając w grunt. Zawór zwrotny nie pozwala na powrotny wypływ górą materiału wiążącego, dzięki czemu ciśnienie pod podstawą fundamentu utrzymuje się przez długi czas. Przy odpowiednio dużym ciśnieniu nastąpi rozprowadzenie materiału wiążącego pod całą powierzchnią fundamentu i naprężenie podłoża. Po związaniu materiału stanowi on, wraz z naprężonym podłożem, doskonałe oparcie dla fundamentu, powodując ograniczenie osiadań i zwiększenie jego nośności.

Rozwiązanie według wynalazku umożliwia wykonanie naprężenia podłoża w każdych warunkach gruntowych. Sposób ten może być stosowany do wzmocnienia posadowienia fundamentów głębokich o dowolnym kształcie i technologii wykonania. Pal z podłożem podstawy naprężonym sposobem według wynalazku uzyskuje większą nośność i mniejsze osiadania; dotyczy to zwłaszcza pali wierconych.

Zaletą wynalazku jest to, że może on być stosowany w dowolnym okresie po wykonaniu fundamentu, również wtedy, gdy nie była przewidywana potrzeba zwiększania jego nośności, ponieważ stosowane rozwiązanie nie wymaga wprowadzenia urządzeń i specjalnych zabiegów technologicznych w czasie formowania fundamentu. W takim przypadku konieczne jest wykonanie w fundamencie

PL 226 652 B1 przelotowego otworu pomiędzy górną powierzchnią a podstawą. W niektórych przypadkach, przy porowatych gruntach, materiał wiążący szybko wnika w podłoże i może to spowodować obniżenie poziomu materiału wiążącego w otworze, a nawet poniżej podstawy pala. W takich sytuacjach, jeszcze przed związaniem materiału, dokonuje się powtórnego jego tłoczenia, powodując dodatkowe doprężenie podłoża. W wyniku powtórnego doprężenia podłoża uzyskuje się jeszcze lepsze jego wzmocnienie.

Przedmiot wynalazku jest bliżej wyjaśniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój pionowy fundamentu, fig. 2 - przekrój pionowy urządzenia z przyłączem, fig. 3 - końcówkę wylotową urządzenia z opaską.

Na rysunku uwidoczniona jest, wykonana sposobem według wynalazku, strefa iniekcji pod podstawą palą wzmacniająca podłoże, oznaczona numerem 3.

Jak pokazano na fig. 1 w fundamencie, najkorzystniej w jego osi, znajduje się otwór 1, przez który możliwe jest wykonanie iniekcji gruntu 3 bezpośrednio pod podstawą pala 2. Otwór 1 może być wykonany w dowolnym momencie, ale najkorzystniej w czasie betonowania fundamentu. Aby to uzyskać, jak pokazano na fig. 1, opuszcza się w wywiercony w gruncie otwór fundamentu zbrojenie 11 z przymocowaną do niego rurą 7. Rura 7 wystaje ponad głowicę pala 18 i po zabetonowaniu pozostawia w fundamencie palowym 2 otwór 1. W niektórych przypadkach, np. w palach formowanych świdrem ciągłym zbrojenie 11 wraz z rurą 1 wkładane jest w świeżą mieszankę betonową Po uformowaniu fundamentu palowego 2 w dowolnym momencie mocuje się do rury 7, wystającej ponad fundament, urządzenie, stanowiące zawór zwrotny 4 przedstawiony na fig. 2. Zawór zwrotny 4 ma z jednej strony króciec dolotowy 10 zakończony szybkozłączem 6 i jest wyposażony w dekiel 12 zamykający otwór rury 7. Dekiel 12 ma zamontowaną od dołu dławicę 13 wraz z uszczelkami 5. Dekiel 12 jest osadzany w rurze 7, w jej górnej części i mocowany do rury 7 za pomocą bolców 8, które ręcznie zostają wprowadzone w jeden lub dwa otwory 17, wykonane w górnej części rury 7. Króciec dolotowy 10 jest mocowany przelotowo w deklu 12 i dławicy 13 i zakończony króćcem wylotowym 14. Króciec wylotowy 14, przedstawiony na fig. 3, jest od dołu zaślepiony i ma w dolnej części powierzchni bocznej, walcowej, wykonane otwory 16 zasłonięte opaską gumową 15.

Po podłączeniu do szybkozłącza 6 przewodu pompy iniekcyjnej rozpoczyna się tłoczenie przez króciec 10 zaczynu cementowego, który powoduje chwilowy wzrost jego ciśnienia i rozchylenie opaski gumowej 15 umożliwiając wypływ zaczynu przez otwory 16 do wnętrza rury 7. W ten sposób rura 7 wypełnia się aż do dławicy powodując wypchnięcie powietrza przez zawór odpowietrzający 9. Dalsze tłoczenie powoduje wzrost ciśnienia zaczynu cementowego i jego wypływ pod podstawę pala.

Zaprzestanie tłoczenia zaczynu cementowego powoduje natychmiastowe zamknięcie otworów 16 opaską gumową 15 uniemożliwiając wypływ powrotny zaczynu cementowego i spadek jego ciśnienia. Ciśnienie panujące w rurze 7 utrzymuje się aż do jego rozładowania w gruncie w sposób naturalny. W przypadku gruntów bardzo porowatych, o dużej chłonności, iniekcję można powtórzyć przed związaniem zaczynu cementowego, powodując doprężenie strefy zainiektowanego gruntu 3. Wykonanie iniekcji gruntu 3 pod podstawą fundamentu 2 według wynalazku umożliwia zwiększenie nośności podstawy fundamentu i ograniczenie jego osiadania zapewniając lepsze wykorzystanie materiałów fundamentu.

Wynalazek znajduje zastosowanie zwłaszcza tam, gdzie występują duże obciążenia jednostkowe gruntu, pochodzące od ciężkich obiektów, np. budowli energetycznych, mostów, zbiorników, itp. Innym zastosowaniem jest posadowienie obiektów w słabych, małonośnych podłożach, gdzie zastosowanie wynalazku umożliwia przeniesienie obciążeń na podstawę fundamentu.

Claims (7)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób zwiększania nośności fundamentów głębokich poprzez wprowadzenie pod podstawę materiału wiążącego przez otwór wykonany w fundamencie, znamienny tym, że bezpośrednio pod podstawą fundamentu (2) formuje się strefę zainiektowanego gruntu (3) przez tłoczenie pod ciśnieniem materiału wiążącego pod podstawę fundamentu (2) przez zawór zwrotny (4), osadzony w otworze (1), uformowanym w fundamencie, korzystnie rurą (7), umieszczoną przelotowo w fundamencie.
2. 2. Urządzenie do zwiększania nośności fundamentów głębokich, doprowadzające pod ciśnieniem materiał wiążący pod podstawę fundamentu, znamienne tym, że stanowi go zawór

   PL 226 652 B1 zwrotny, który jest zamocowany wewnątrz górnej części otworu (1) w fundamencie, korzystnie wewnątrz rury (7), formującej otwór (1).
3. 3. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że zawór zwrotny (4) zamocowany jest do rury (7) za pomocą co najmniej jednego bolca (8) wsuniętego w otwór (17) rury (7).
4. 4. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że zawór (4) ma z jednej strony, wystający ponad rurę (7) króciec dolotowy (10), korzystnie zakończony szybkozłączem (6), a z przeciwnej strony osadzoną w rurze (7) dławicę (13) z co najmniej jedną uszczelką (5) uniemożliwiającą powrotny wypływ materiału wiążącego w czasie jego tłoczenia, jak i po zakończeniu tłoczenia.
5. 5. Urządzenie według zastrz. 2 albo 4, znamienne tym, że zawór (4) ma króciec wylotowy (14) z otworami (16) osłoniętymi opaską gumową (15).
6. 6. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że zawór (4) jest wyposażony w dławicę (13) zamkniętą od góry deklem (12) i ma powierzchnię boczną walcową o średnicy dopasowanej do wewnętrznej średnicy rury (7).
7. 7. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że dławica (13) ma przelotowy otwór (19) i zawór odpowietrzający (9).