книги из ГПНТБ / Пилягин А.В. Пути повышения качества проектирования и возведения фундаментов в Марийской АССР
.pdfРис. 20. Схема уишренмя делтоматого фундамен та:
1—арматура; 2—существующий фундамент: 3—уширен
ная часть фундамента .
арматура. Схема проведенного усиления .показана на рисунке 20.
Усиление фундаментов .путем увеличения его заглуб ления следует проводить в сухих и маловлажных грун тах для сооружений хорошей сохранности. Порядок про изводства работ по заглублению фундаментов аналоги чен в ыш вопите анн ому.
Иногда вместо уширения подошвы фундаментов или увеличения глубины заложения экономически целесооб разна подводка свайных фундаментов из набивных или задавливаемых металлических свай (рис. 21). Данный
метод усиления может быть |
применен |
в любых |
грун |
тах. Количество овай и их длина устанавливаются |
рас |
||
четом в зависимости от вица |
грунта, диаметра сван и |
||
величины натрузки. Нагрузка |
от веса |
сооружения |
при |
60
этом |
|
передается на |
оваи |
|
|
|
|
|
|
|||||
через |
систему |
металличе |
|
|
|
|
|
|
||||||
ских |
|
отл1И |
железобетон |
|
|
|
|
|
|
|||||
ных |
балок. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Для уменьшения |
ожи |
|
|
|
|
|
|
||||||
даемых |
осадок |
фунда |
|
|
|
|
|
|
||||||
ментов |
|
необходимо |
про |
|
|
|
|
|
|
|||||
водить |
|
nip едв а р ител ыгу ю |
|
|
|
|
|
|
||||||
обжимку |
свай |
|
проектной |
|
|
|
|
|
|
|||||
нагрузкой |
in |
|
выдержку |
|
|
|
|
|
|
|||||
до |
стабилизации |
осадки. |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
•В ыноеные |
мета ллят е- |
|
|
|
|
|
|
||||||
окне |
сваи |
устраиваются |
|
|
|
|
|
|
||||||
путем |
задавливаиия |
дом |
|
|
|
|
|
|
||||||
кратами |
отдельных |
зве |
|
|
|
|
|
|
||||||
ньев |
|
труб, |
соединяемых |
|
|
|
|
|
|
|||||
затем |
|
на |
сварке. |
|
Рис. 21. Мсшление фундамента пе |
|||||||||
|
В |
|
«ачестве |
примера |
ресадкой |
на |
набивные |
сваи: |
||||||
можно |
при «вести |
усиление |
I — продольная |
балка, |
2—поперечная |
|||||||||
фу ида м е н тов |
|
гостом и.цы |
балка, 3—обвязка |
по верху |
сваи, 4— |
|||||||||
|
набивные сван, 5—существующий |
фун |
||||||||||||
«Метрополь» |
|
в |
Москве |
|
дамент. |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
подводкой набивных |
свай |
|
|
|
|
|
|
|||||||
[10]. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Для усиления потребовалось 1700 свай. Имеются и |
|||||||||||||
другие |
примеры |
успешного |
применения |
данного |
мето |
|||||||||
да |
усиления |
фундаментов [4]. |
|
|
|
|
|
|||||||
|
Усиление |
ленгочн.ых фундаментов |
может |
быть |
так |
|||||||||
же |
проведено |
задавшей нем |
с обеих |
сторон |
металличе |
|||||||||
ских листов, закрепленных в верхней части, что приве
дет |
к развитию деформаций |
грунтов |
только |
в |
(верти |
||
кальном направлении и |
уменьшению |
ожидаемой |
осад |
||||
ки |
зданий. |
|
|
|
|
|
|
|
Данный метод |
усиления наиболее |
целесообразен з |
||||
сильно сжимаемых |
грунтах. |
|
|
|
|
||
|
Иногда предотвратить |
чрезмерные деформации зда |
|||||
ний |
п сооружений |
можно |
не |
реконструкцией |
фундамен |
||
та, а усилением его основания. В таком случае не тре буется постановки временного 'Крепления и опор, сохра няется структура грунтов основания, в водонасыщенных грунтах отпадает необходимость проведения водопоннження.
§ 4. ИСКУССТВЕННОЕ ЗАКРЕПЛЕНИЕ ГРУНТОВ
При реконструкции сооружении в сложных ниженер- но-геологнчесвдпх условиях нередко возникает необходи мость в искусственном закреплении грунтов. Ознакомле ние широкого круга специалистов со способами закреп ления грунтов будет способствовать их практическому внедрению. Поэтому в данной работе на основании обобщения отечественного опыта приводятся рекомен
дации по применению спо собов упрочения грунтов, наиболее приемлемые для условий Марийской А'ОСР.
|
|
|
|
Увеличение |
несущий |
спо |
|||
|
|
|
|
собности |
.грунтов |
основания |
|||
|
|
|
|
существующих |
зданий |
до |
|||
|
|
|
|
стигается: цементацией, |
сн- |
||||
|
|
|
|
лн ка тнз аци ей, |
смолиз аци ей, |
||||
|
|
|
|
глинизацией, |
термическим и |
||||
|
|
|
|
эл ектр ох и м i гч е с к и м з а кр е |
|||||
|
|
|
|
лением. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Цементация |
|
на иболее |
|||
|
|
|
|
эффективна |
в |
трещинова |
|||
Рис. |
22. |
Схема |
силика |
тых скалвньих, |
крупнообло- |
||||
тизации основания: |
мочнык, |
гравелист.ых |
и |
||||||
1 — |
фундамент . |
2 — пнъ- |
кpiyп 11 оз ерн и стыл |
пее ч а н ь |
|||||
сктор, |
3 |
— закрепленный |
грунтах |
с |
коэффициентом |
||||
|
|
Фунт . |
|
фильтрации более 50 м,'сут- |
|||||
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
кп. Для |
цементации приме |
||||
няют цементные или цементно-песчаные растворы соста ва 1 : 1, нагнетаемые в грунты через пиъекторы. Марка цемента должна быть не ниже 300. Прочность грунта па 28-й день достигает 20—30 кг см2 . Цементация находит все более широкое применение для уменьшения водопро
ницаемости прунтов. Она использовалась на |
строитель |
||||||
стве |
Волховской |
ГЭС, |
Днепрогэс, |
а также |
при тон |
||
нельном |
и шахтном строительстве. |
|
|
|
|||
Силикатизация заключается в последовательном на |
|||||||
гнетании |
в грунт |
через |
инъекторы |
водного |
.раствора |
||
силиката |
натрия |
(жидкого стекла) |
и хлористого |
каль |
|||
ция (рис. 22). Удельный вес раствора жидкого |
стекла |
||||||
при |
модуле 2,5 принимается 1,35—1,44 г/см3 , |
а раство- |
|||||
62
pa хлористого кальция |
1,26—-il,28 г/дм3 . Данный метод |
||
используется при коэффициенте фильтрации |
грунтов |
от |
|
2 до 80 м/юутж'И. Прочность запорепленнопо |
грунта |
со |
|
ставляет 15—30 иг/см2 . |
|
|
|
Двухрастворная силикатизация (применялась для за |
|||
крепления грунтов ряда |
зданий в Москве в |
связи |
со |
строительством метрополитена. Данный способ исполь
зовался для усиления основания здания |
Большого теат |
ра СССР в Мошве. Фундаменты были |
выполнены из |
деревянных свай, 'Которые начали загнивать при пони
жении уровня грунтовых вод в связи |
с введением реки |
||||||||
Неглмнки в |
коллектор. |
Обследование |
закрепленных |
||||||
грунтов, проведенное через 20 лет, показало |
хорошее их |
||||||||
состояние. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Закрепление лессовидных грунтов, .мелких и пылева- |
|||||||||
тых песков может быть |
проведено |
одним |
раствором |
||||||
жидкого стекла. При STOIM прочность |
закрепления грун |
||||||||
та снижается и составляет 3—6 кг/см2 . |
|
|
|
||||||
Однораствориая силикатизация |
применялась |
для за |
|||||||
крепления лессовых |
грунтов |
основания нескольких ды |
|||||||
мовых труб в Запорожье, на Никопольском |
|
металлурги |
|||||||
ческом заводе, а также для прекращения |
развития не |
||||||||
равномерных |
осадок |
здания |
театра |
оперы |
и |
балета |
|||
в Одессе. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Примерам |
электрохимического |
закрепления |
грунтов |
||||||
может служить его использование для предотвращения неравномерных осадок Дома Советов в Ростове-на-До- ну, а также в Польской народной республике в период послевоенного восстановления Варшавы. Стоимость за крепления 1 |м3 прунта составляет 25—30 руб. [25].
Глинизация применяется для уменьшения водопро ницаемости трещиноватых скальных пород и для устра нения просадочных свойств лессовых грунтов и заклю чается в нагнетании в грунт водной суспензии бенто нитовой .глины.
В настоящее время в. связи с бурным развитием хи мии внедряются химические /методы закрепления грун тов. Наибольшее распространение в строительстве по лучила карбамидам я смола. Для (закрепления песчаных грунтов с коэффициентом фильтрации от 0,3 до 5 м/суткп нагнетается 25°/о-нып раствор амолы и 3—5°/о-ный раствор соляной кислоты в качестве отвердителя. Проч ность закрепленного прунта достигает 10—30 юг/см2 .
6.3
Данный |
метод |
закрепления |
грунтов |
был |
приманен |
на |
||||
Ново-Липецком металлургическом заводе [10,35]. |
|
|
||||||||
Другим примером |
использования |
карбамидиой |
смо |
|||||||
лы |
для ликвидации |
деформаций |
наружных конструк |
|||||||
ций |
является закрепление |
грунтов |
основания |
театра |
||||||
оперы и балета |
HIM. С. М. Кирова в Ленинграде [17]. |
|||||||||
Закрепление |
водоиасыщенны'Х |
песков |
карбамндион |
|||||||
смолой |
было успешно применено |
в 1958 г. в Новгороде |
||||||||
в связи |
с непрекращающимися |
деформациями |
одного |
|||||||
архитектурного |
памятника, |
а также в Угличе — для за |
||||||||
крепления основания Воскресенского собора [51]. Боль шие работы по закреплению грунтов смолами проводи
лись в Липецке, Горьком и других |
городах. |
||
Смолнзация успешно используется н для закрепле |
|||
ния насыпных грунтов с большим |
содержанием органи |
||
ческих включений |
[20]. Прочность |
на сжатие образцов |
|
насыпного грунта |
основания завода |
«Гипроиефтемаш^ |
|
в Москве составила 3,5 иг/см"2. Проведенное закрепление предотвратило нарастание деформации здания.
Электрохимическое закрепление сводится к воздей ствию постоянного тока на глинистые грунты с одновре менным вводом химических добавок: силиката патрнл, хлористого кальция, хлористого железа и некоторых других. Данный метод наиболее эффективен при коэф
фициенте фильтрации менее 0,01 м/сушки. При |
пропу |
||||||||
скании постоянного электрического тока через |
глини |
||||||||
стые грунты |
наблюдается |
перемещение |
влаги |
к |
катоду, |
||||
а минеральных |
частиц—к |
аноду, что приводит |
к уплот |
||||||
нению и обезвоживанию |
грунта |
'между |
электродами и |
||||||
увеличению |
их несущей |
способности. |
Прикладываемое |
||||||
напряжение |
на |
электродах |
35'—60 в на |
1 м |
расстояния |
||||
между рядами электродов, а плотность тока |
8—12 а на |
||||||||
1 м2 . Средний |
расход |
электроэнергии |
не |
превышает |
|||||
50 квт на 1 м 3 |
закрепленного |
.грунта. |
Эффективность |
||||||
закрепления возрастает при введении химических доба
вок. В зависимости от вида химической добавки |
стои |
|||
мость закрепления 1 м г |
грунта |
составляет 3-'г20 руб., а |
||
прочность от 6 до 15 кг/см2 . |
|
|
|
|
Термический способ закрепления грунтов заключа |
||||
ется в нагнетании в скважину |
горячего |
воздуха |
при |
|
температуре 600—800° С |
ИЛИ |
сжигания |
топлива |
непо |
средственно в скважине. Под влиянием высоких темпе ратур в грунтах происходят различные химические реак-
64
ции, приводящие к изменению их фпзш<о-механпчеоких свойств. В результате химической обработки устраня ются просадочные свойства грунтов, повышается несу щая способность п водостойкость. В качестве топлива используется газ пли мазут. Радиус упрочненного грун та при продолжительности обжига в 5—10 дней состав ляет 0,7—-1,5 1м, а прочность 10—30 иог/см2.
Таким образом, приведенные научно-исследователь ские работы и накопленный отечественный опыт пока зывают, что в результате искусственного закрепления грунтов в настоящее время можно существенно повы сить их несущую способность и устранить развиваю щиеся деформации зданий и сооружений.
3 А. В. Пи.шпш
Глава IV
ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА ПРОЕКТИРОВАНИЯ И В О З В Е Д Е Н И Я ФУНДАМЕНТОВ
Надежность, эксплуатационная пригодность и долго вечность .здашш зависит от того, насколько точно про
ектировщики, строители п геологи учли |
характер |
взаи |
||||
модействия грунтов основания с фундаментами |
соору |
|||||
жения, насколько совершенна |
сама |
методика |
такого |
|||
учета и удачны конструктивные решения |
фундаментов. |
|||||
Методика проектирования |
фундаментов |
постоянно |
со |
|||
вершенствуется, о чем свидетельствуют |
изменения, |
вно |
||||
симые в строительные нормы п травила, |
а также |
мате |
||||
риалы различных конференций и совещаний. |
|
|
||||
В связи с этим возрастает требование к пиженерио- |
||||||
геологпчеокпм изысканиям |
и |
качеству |
производстза |
|||
строительных работ. От полноты и точности данных ин женерно-геологических изысканий зависит не только правильность выбора проектного решения, но часто эко номное использование строительных материалов si даже долговечность сооружений.
§ 1. И Н Ж Е Н Е Р НО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ |
ИЗЫСКАНИЯ |
|
||||
ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ФУНДАМЕНТОВ |
|
|||||
Инженерные изыскания |
должны |
выполняться |
по |
|||
программе, |
составленной изыскательской |
организацией |
||||
на основании технического |
задания |
заказчика в |
соот |
|||
ветствии с |
требованиями |
ОНнП |
II—\Ъ. |
1—62; ОНнП |
||
II—Б. 5—67; GHiiffl II—А, 13—69 [40]. |
|
|
|
|||
66
Объем iIT 1Р>1Чеi-iepmо- геошoiriii4ie.QKiiх |
исследований зави |
|||||
сит от |
назначения здания и сооружения, |
его капиталь |
||||
ности, |
стадии |
проектирования |
и степени |
изученности |
||
площадей. Боли грунтовые условия строительной |
пло |
|||||
щадки одинаковые с соседними участками, то с |
согла |
|||||
сия проектной |
организации |
объем |
изысканий |
может |
||
быть сокращен. Однако следует иметь в виду, что раз работка рабочих чертежей свайных фундаментов допу скается лишь при наличии скважин в пределах контура, здания или на расстоянии от него не'более 5 м. Глубина бурения скважин согласно СНиП II—iB. 5—67 должна превышать глубину погружения свай на 5 м при на грузке на обрез фундамента 300 т, и на 10 м—при боль шей нагрузке. На работу свайных фундаментов оказы
вают влияние |
сильно сжимаемые прослойки грунта (ил, |
|
торф), находящиеся ниже границы сжимаемой |
толщи, |
|
определяемой |
условием, где дополнительное |
давление |
под подошвой |
фундамента составляет 20"/о |
бытового |
давления. Поэтому в таких случаях глубина исследуе мой толщи грунта ниже острия свай должна быть боль ше указанных выше величин. При строительстве сель скохозяйственных и других рравиителыно лепкпх зданий можно идти по пути сокращения глубины и количества выработок, так как проектирование таких зданий мож но вести по нормативным давлениям, приводимым в СЫи1П II—(Б. 1—62.
Существующие нормы [40] не дают конкретного от вета на вопрос о выборе необходимой глубины бурения скважин при проведении ннженерно-геолоппчеаких изы сканий. Некоторые рекомендации по выбору глубины проходки разведочных выработок в зависимости от ти па фундамента и действующей нагрузки приводятся в литературе [47].
Однако данны.х рекомендаций недостаточно, так хач глубина выработок должна назначаться исходя из ве личины сжимаемой толщи грунтов. Мощность сжимае
мой толщи зависит не только |
от величины действующей |
||||
нагрузки, но и от глубины заложения подошвы |
фунда |
||||
мента, его размеров и формы, объемного |
веса |
и модуля |
|||
деформашш грунта. |
|
|
|
|
|
При принятой |
мощности |
сжимаемой |
толщи |
расчет |
|
ная осадка фундамента не |
должна превышать |
пре |
|||
дельно допустимой |
величины, |
установленной |
нормам1.!. |
||
3* |
67 |
Рис. 23. Ном&прам'ма определения необходимой глубины бурения скважин,
Следовательно, глубина проходки скважин должна устанавливаться также с расчетам типа здания и допу
стимых |
осадок, не |
препятствующих его |
нормальной |
||
эксплуатации. |
|
|
|
|
|
С учетом указанных замечаний и соответствии с ме |
|||||
тодикой |
определения |
осадок фундаментов |
по |
СИлП |
|
II —Б . |
1—,62 составлена номограмма (рис. 23). Номо |
||||
грамма |
позволяет |
по |
параметрам: предельно |
допусти |
|
мая осадка, модуль деформации грунта, ширина и соот ношение сторон подошвы фундамента и дополнительное
давление — определить глубину бурения |
окважнн |
при |
|
п р он з водетве ииж ей врио -геологиюеакмх |
11з ьюкаии й. |
П р и |
|
известном значении «т» |
глубина выработки находится |
||
из выражения z = — г h; |
где b—ширина подошвы |
фун- |
|
дамента, м; 1т—глубина заложения подошвы или глуби на расположения острия свай при применении свайных фундаментов.
Инженерно-теологическими изысканиями устанавли
вается мощность и характер залегания |
отдельных |
сло |
|||||
ев прут та, |
физико-мехдагическне |
характеристики |
и |
воз |
|||
можность |
их изменения (при |
увлажнении, под |
нагруз |
||||
кой и т. д.), положение уровня грунтовых вод |
и |
сте |
|||||
пень апрессивностп. |
Изыскания |
для |
проектирования |
||||
свай ныл- фундаментов |
должны |
также включать |
зонди |
||||
рование и испытание свай. Стоимость таких изысканий несколько больше обычных, однако практика работы института «Фуидаментпроект» показывает, что они поз воляют достичь большей экономии при строительстве.
При |
определении несущей |
способности |
свай по СНиП |
II— |
Б. 5—67 используются |
нормативные |
сопротивления |
грунта по боковой поверхности и у острия сван, приве
денные в зависимости от плотности |
песков, |
консистен |
||||||
ции глинистых грунтов и глубины погружения сваи. |
||||||||
Практка |
показывает, что ошибки |
в определении |
||||||
плотности песков приводят к завышению или |
заниже |
|||||||
нию несущей способности свай в 2 |
и |
более |
раза |
[48], |
||||
при погрешности в определении консистенции |
глинистых |
|||||||
грунтов |
— на |
0,1 (а |
в определении |
влажноетей—1°/о). |
||||
Поэтому |
изыскателям |
необходимо |
стремиться |
к |
более |
|||
точному определению плотности песков и характерных влажноетей глинистых грунтов. Образцы отбираются из каждой разновидности грунтов и не реже чем через 1 м
69