2. Анализ грунтовых условий строительной площадки

Площадка характеризуется: почти горизонтальным залеганием пластов, мощность которых выдержана по простиранию; имеется один выдержанный уровень подземных вод; поверхность участка не расчлененная. Следовательно, площадка относится к первой (простой) категории сложности инженерно-геологических условий.

Характер напластований и сведения о физико-механических свойствах грунтов позволяют выделить в пределах исследованной толщи пять инженерно-геологических элементов:

Горизонт 1 - почвенно-растительный слой;

Горизонт 2 – супесь твердая, просадочная, с коэффициентом пористости е=0,8;

Горизонт 3 – супесь пластичная, с коэффициентом пористости е=0,81;

Горизонт 4 – песок средней крупности, средней плотности,

с коэффициентом пористости е=0,67;

Горизонт 5 – глина полутвердая, с коэффициентом пористости е=0,86;

Характер напластований и сведения о физико-механических характеристиках грунтов позволяют выделить в пределах исследованной толщи четыре инженерно-геологических элемента. Итак, исходя из оценки инженерно-геологических условий строительной площадки, можно сделать вывод — два верхних слоя не могут служить надежным основанием для опирания, на них фундаментов здания, вследствие своей значительной просадочности и текучести. Значит, их необходимо заменить искусственным основанием или принять меры для укрепления существующего. Из предлагаемых способов наиболее эффективным по технико-экономическим показателям является устройство грунтовых свай.

2.1 Проектирование глубинного уплотнения грунтов грунтовыми сваями

Грунтовые сваи обычно применяют для улучшения строительных свойств просадочных макропористых или насыпных неводонасыщенных глинистых грунтов. Глубина устройства до 20м. Уплотнение грунтовыми сваями производят в пределах всей деформируемой зоны.

Зададимся характеристиками, которыми должен обладать грунт после его уплотнения грунтовыми сваями:

ρ_d=1,75 г/см³— средняя плотность сухого грунта в уплотнённом состоянии;

Среднее значение коэффициента пористости должно быть e=0,542.

Далее определим среднее значение коэффициента пористости e неуплотнённой толщи в природном состоянии:

(6)

где е₁h₁, е₂h₂—произведение пористости на высоту соответствующих слоёв, уплотняемых грунтовыми сваями.

Определяем прочностные и деформативные характеристики уплотнённого основания, имеем два первых слоя с коэффициентом пористости после уплотнения =0.542 .

Слой №1: _s=2.7г/см³; _d=1.75г/см³; w_opt=16,8%;

супесь твердая.

По таблицам 9,10,11[1] определим механические характеристики грунта: R₀=289,5кПа; с_n=17,32кПа; φ_n=29,08; Е_n=24,64 Мпа.

кН/ м³

Слой №2: _s=2.7г/см³; _d=1.75г/см³; w_opt=19%;

супесь твердая.

По таблицам 9,10,11[1] определим механические характеристики грунта: R₀=289,5кПа; с_n=17,32кПа; φ_n=29,08; Е_n=24,64 Мпа.

кН/ м³

Так как при уплотнении массива грунта верхняя его часть, называемая “буферным слоем ”, разуплотняется, этот слой перед устройством фундамента снимают или доуплотняют.

Толщина буферного слоя принимается равной

(7)

где dс – диаметр скважин (грунтовых свай),

кb – коэффициент пропорциональности, принимаемый равным для супеси - 4.

Размеры уплотняемого котлована должны превышать на 3м в каждую сторону контуры уплотняемой площади.

После частичной обрезки буферного слоя его доуплотняют тяжелыми трамбовками на глубину не менее 1,5м.

Рисунок 1—К определению длины грунтовых свай.

Определим расстояние L между центрами грунтовых свай диаметром d_c=0.5м, по формуле:

L=кd,м, (8)

где d –диаметр грунтовой сваи,

к – коэффициент между осями грунтовых свай, принимаем по табл.2,2 МУ№2.

L=2,47·0,5=1,235≈1,3м.

Величина недобора грунта до проектной отметки заложения фундаментов определим по формуле:

(9)

С учетом разрыхления поверхности уплотняемого грунта при трамбовании (принимается 10…15см) назначают величину недобора грунта до проектной отметки:

(10)