книги / Механика грунтов, основания и фундаменты.-1

вая стенка), заглубленной на 2...3 м в водоупор (рис. 14.11). Грунт замораживают, погружая в него трубы, по которым циркулирует охлаждающий раствор (чаще аммиак, реже жидкий азот), понижа­ ющий температуру окружающего грунта до —15...—20 °С. Вокруг труб, погруженных с шагом 0,9...1,5 м, образуются цилиндры мерз­ лого грунта, которые, смыкаясь между собой, образуют сплошную защитную стенку. Толщина стенки замороженного грунта зависит от ее назначения: если она служит только для защиты котлована от притока подземных вод, то достаточно иметь толщину 10...15 см, если же она является и ограждением котлована, то ее толщина устанавливается расчетом на прочность.

Работы по замораживанию грунта проводятся в два этапа. На первом этапе, называемом активным замораживанием, грунт за­ мораживают, а на втором этапе, называемом пассивным замо­ раживанием, грунт поддерживают в замороженном состоянии в течение всего периода производства работ в котловане. Как по­ казала практика, период активного замораживания занимает 40...

...70 сут.

Защита котлованов от подтопления методом замораживания имеет тот недостаток, что при его применении в пылевато-глинис­ тых грунтах наблюдается морозное пучение, т. е. увеличение объ­

421

сдвигу уменьшается. По этой причине следует избегать промерза­ ния грунта ниже подошвы возводимых фундаментов и около фун­ даментов существующих сооружений.

В скальных трещиноватых породах с большим притоком воды через дно котлована иногда прибегают к устройству водонепрони­ цаемых экранов, нагнетая в породу разогретый до жидкого состоя­ ния битум. Битум подается насосом в инъекторы, расположенные в скважинах диаметром 100 мм, пробуренных в породе ниже дна котлована. Инъекторы представляют собой толстостенные трубы диаметром 40...50 мм, имеющие в пределах трещиноватой породы отверстия, через которые жидкий битум поступает в трещины и, остывая, заполняет их. Расстояние между инъекторами обычно принимают равным 0,75...1,0 м и уточняют пробной битумизацией.

Наряду с битумом для заполнения трещин в скальных породах можно использовать цементный раствор или синтетические смолы. Нагнетание в грунт материала с целью устранения его водопрони­ цаемости называется тампонажем.

14.4. Защита помещений и фундаментов от подземных вод и сырости

Необходимость защиты помещений и фундаментов от подзем­ ных вод и сырости вызвана тем негативным воздействием, которое они оказывают на состояние строительных конструкций и усло­ вия эксплуатации заглубленных и надземных помещений. Так, при соприкосновении подземных вод и влаги, проникшей в грунт с поверхности после дождей или таяния снега, с ограждением под­ земных сооружений происходит их увлажнение. В результате на внутренней поверхности стен появляются сырость, плесень, начи­ нает отслаиваться краска, разрушается штукатурка и т. д., а повы­ шенная за счет испарения воды влажность воздуха в помещении ведет к нарушению санитарных условий его эксплуатации. Под влиянием капиллярных сил влага по порам материала стен может распространиться и вверх, вызвав сырость в нижних этажах зданий. И здесь значительно ухудшаются санитарные условия в помещени­ ях, снижаются теплоизоляционные свойства наружных стен, а при замерзании накопившейся в их порах влаги происходит механичес­ кое разрушение материала. При высоком уровне'стояния подзем­ ных вод существует угроза и прямого затопления заглубленных помещений за счет напорной фильтрации, а если подземные во­ ды обладают еще и агрессивными свойствами по отношению к бе­ тону, возможно разрушение подземных частей сооружения и фун­ даментов.

Выработанные практикой строительства различные способы за­ щиты конструкций и подземных помещений от вредного воздейст-

422

вия подземных вод и сырости можно разделить на три основные группы: борьба с проникновением атмосферных осадков в грунт путем отвода дождевых и талых вод с площадки строительства; устройство дренажей для его осушения; применение различных

. видов гидроизоляции.

Выбор одного или одновременно нескольких способов защиты зависит от топографических и гидрогеологических условий стро­ ительной площадки, сезонного колебания и возможного изменения уровня подземиых вод, их агрессивности, особенностей конструкций и назначения заглубленных помещений. Во всех случаях водозащит­ ные мероприятия должны обеспечить заданный режим влажности в проектируемых помещениях и защиту конструкций от агрессив­ ных вод на весь срок их эксплуатации.

Отвод дождевых и талых вод с площадки строительства произ­ водится для защиты грунтов от переувлажнения. Для организации отвода осуществляется вертикальная планировка территории за­ стройки, заключающаяся в придании местности определенных ук­ лонов. Для эвакуации собравшейся воды предусматривается устройство на местности системы водоотливных канав, а на застро­ енной местности, где применениеоткрытой системы водоотлива затруднительно, устраивают закрытые лотки и ливневую канализа-

'цию. С этой же целью вдоль наружных стен зданий устраивают отмостку с уклоном в сторону от сооружения.

Осушение грунтов дренированием является одной из наиболее важных задач в комплексе водозащитных мероприятий.

Дренаж — это система дрен и фильтров, предназначенная для перехвата, сбора и отвода от сооружения подземных вод. Попавшие в дренажную систему грунтовые воды самотеком направляются к водоотводящим коллекторам или водосборникам насосных стан­ ций. Дренажи могут устраиваться как для одного здания или соору­ жения (кольцевой дренаж), так и для их комплекса в период ин­ женерной подготовки территории (систематический дренаж), что более экономично, так как в этом случае дренажная сеть получается

менее протяженной.

В современной практике строительства находят применение сле­ дующие виды дренажей: траншейные, закрытые беструбчатые, трубчатые, галерейные и пластовые.

Транш ейные дренажи (открытые траншеи и канавы) приме­ няют для осушения территорий, предназначенных под застройку. Являясь эффективным средством водопонижения, они в то же время занимают большие площади, осложняют устройство транспортных коммуникаций и требуют существенных эксплуатационных затрат для поддержания их в рабочем состоянии.

Закрытый беструбчаты й дренаж представляет собой тран­ шею, заполненную фильтрующим материалом (гравий, щебень, камень и др.) от дна до уровня подземных вод (рис. 14.12, а). Этот

423

Дренажные галерён (галерейный дренаж) применяют только в наиболее ответственных случаях, например для особо надежной долговременной эксплуатации, в процессе которой переустройство дренажа в случае выхода его из строя будет невозможным. В дре­ нажной галерее устраивают бетонный лоток (рис. 14.12, г) или водоотводную канавку, высоту галереи принимают не менее 1,3 м,

ауклон в сторону выпуска должен составлять не менее 0,003.

Пластовы й дренаж представляет собой слой фильтрующего материала, уложенный под всем сооружением (рис. 14.13). Вода из пластового дренажа отводится с помощью обычных трубчатых дрен. Пластовый дренаж состоит, как правило, из двух слоев: нижний слой толщиной не менее 100 мм выполняется из песка средней крупности, а верхний, мощности) не менее 150 мм,— из щебня или гравия. В скальных и полускальных трещиноватых грун­ тах укладывается только слой щебня или гравия (однослойный дренаж). При защите отдельных зданий и сооружений пластовый дренаж сочетается с пристенным дренажем.

Пристенный (сопутствующ ий) дренаж представляет собой вертикальный слой из проницаемого материала, устраивается с на­ ружной стороны фундамента и заглубляется ниже его подошвы. Соединение пластового дренажа с пристенным в зданиях с ленточ­

ными фундаментами осуществляется с помощью труб, а с отдель­ ными фундаментами — через дренажные прослойки.

При неглубоком залегании водоупора и слоистом основании иногда достаточно устройства только одного пристенного дренажа.

Отметим, что дренаж, полностью прорезающий водоносный слой и доходящий до водоупора, называется дренажем совершен­ ного типа, а прорезающий этот слой частично — дренажем несовер­ шенного типа.

Воды, собираемые и откачиваемые водопонижающими установ­ ками или дренажными системами, должны быть максимально ис­

425

щиты от коррозии и разрушения материалов фундаментов и под­ земных конструкций при физической или химической агрессивности подземных вод (ахтикоррозионная гидроизоляция).

В настоящее время известно много видов антифильтрационной гидроизоляции, различающихся по своей надежности, стоимости и сложности устройства. Из них в каждом конкретном случае выбирается наиболее рациональный тип, который в комплексе с другими водозащитными мероприятиями обеспечивает заданный режим влажности в изолируемых помещениях на весь срок их службы. Так, в простейшем случае, когда необходимо защитить от капиллярной влаги надземные помещения, достаточно ограничить­ ся устройством по выровненной поверхности всех стен на высоте 15...20 см от верха отмостки или тротуара непрерывной водоне­ проницаемой прослойки из жирного цементного раствора толщи­ ной 2...3 см или 1...2 слоев рулонного материала на битумной мастике (рис. 14.14, а). Гидроизоляция от сырости и грунтовых вод подвальных и заглубленных помещений является значительно более сложной, выбор типа такой гидроизоляции зависит от гидроге­ ологических условий строительной площадки, уровня подземных вод, их агрессивности, особенностей конструкций и назначения по­ мещений.

Бели уровень подземных вод находится ниже пола подвала (рис. 14.14, б), то изоляция от сырости подвальных и заглубленных помещений осуществляется обмазкой за 1...2 раза наружной поверх­ ности заглубленных стен горячим битумом и прокладкой рулонной, изоляции в стене на уровне пола подвала. С внутренней стороны пол и штукатурку выполняют из плитки или в виде цементного слоя с железнением.

Если уровень подземных вод находится выше отметки пола подвала, то гидроизоляцию устраивают в виде сплошной оболочки, защищающей заглубленное

426

ГЛАВА 15

ФУНДАМЕНТЫ НА СТРУКТУРНО-НЕУСТОЙЧИВЫХ ГРУНТАХ

15.1.Общие положения

Кгруппе структурно-неустойчивых грунтов по предложе­ нию Н. А. Цытовича обычно относят мерзлые и вечномерзлые грунты, лессовые просадочные грунты, слабые водонасыщенные

глинистые, засоленные, заторфованные грунты. Как отмечалось в гл. 2, несмотря на различия в условиях образования грунтов этой группы разного вещественного состава и состояния, их объединяет общее свойство. В природном состоянии эти грунты обладают структурными связями, которые при определенных воздействиях резко снижают свою прочность или полностью разрушаются. До­ полнительные воздействия могут иметь механическую природу (бы­ стро возрастающие, динамические, вибрационные нагрузки) или обусловливаться физическими процессами (повышение температу­ ры мерзлых грунтов, обводнение лессовых или засоленных грунтов, и т. п.). При разрушении природной структуры снижается прочность грунтов, увеличивается сжимаемость и проявляется склонность к просадочным деформациям. В определенной мере к этой группе могут быть отнесены и насыпные грунты.

Структурно-неустойчивые грунты имеют широкое распростра­ нение на территории стран СНГ, группируясь по преимуществу в определенных географо-климатических зонах (регионах), поэтому их часто называют региональными, а условия строительства относят к региональным или особым грунтовым условиям.

Расчет и проектирование оснований и фундаментов в этих усло­ виях базируются на тех же предпосылках и методах, которые были изложены в предыдущих главах учебника. Однако всегда сле­ дует иметь в виду, что при строительстве на структурно-неустой­ чивых грунтах кроме общепринятых для обычных условий реше­ ний требуется проведение комплекса специальных мероприятий, учитывающих их особые свойства и обеспечивающих нормальную эксплуатацию сооружений. Неучет этих свойств неизбежно при­ водит к чрезмерным осадкам и просадкам оснований, а в худшем случае — к потере устойчивости оснований и разрушению соору­ жений.

Мероприятия, осуществляемые при строительстве в особых гру­ нтовых условиях, можно разделить на четыре группы. К первой относятся меры, предпринимаемые для исключения неблагоприят­ ных воздействий на грунты оснований. Вторая группа объединяет рассмотренные в гл. 12 разнообразные способы искусственного

429

улучшения строительных свойств оснований, с помощью которых нейтрализуются последствия воздействия неблагоприятных факто­ ров. Третья включает конструктивные мероприятия, понижающие чувствительность зданий и сооружений к неравномерным дефор­ мациям оснований. Мероприятия четвертой группы заключаются в применении специальных типов фундаментов. Выбор конкретных мероприятий или их сочетаний требует специальных знаний приро­ ды и свойств структурно-неустойчивых грунтов, методов расчета оснований и особых приемов строительства.

Объемы строительства на структурно-неустойчивых грунтах в нашей стране неуклонно возрастают. Это нашло отражение в нор­ мативных документах. В СНиП 2.02.01 — 83* «Основания зданий и сооружений» впервые введены специальные разделы, регламен­ тирующие правила проектирования оснований и фундаментов на основных видах региональных грунтов. Введен в действие СНиП 2.02.04 — 88 «Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах». Специальные вопросы строительства отражены в многочисленных инструктивных материалах, в Справочнике проектировщика «Ос­ нования, фундаменты и подземные сооружения».

С учетом многообразия видов и особенностей региональных грунтов и способов строительства на них в настоящей главе рас­ сматриваются лишь основные положения расчета и проектирования фундаментов. Более полные сведения приведены в указанных выше источниках, а также фундаментальных работах: Н. А. Цытовича, С. С. Вялова, Б. И. Далматова, В. В. Докучаева и многих других — по строительству на вечной мерзлоте; Ю. М. Абелева, В. П. Ана­ ньева, В. И. Крутова, А. А. Мустафаева и многих других — на лессовых грунтах; М. Ю. Абелева, Ф. П. Винокурова, Б. И. Дал­ матова, П. А. Коновалова, С. Я. Кушнира, В. И. Крутова, Н. Н. Морарескула, Е. А. Сорочана и многих других отечествен­ ных ученых и инженеров — на остальных видах региональных грун­ тов, частично указанных в списке литературы к настоящему учебно­ му пособию.

15.2. Фундаменты в районах распространения вечномерзлых грунтов

Особые природные и экономические условия районов распрост­ ранения вечномерзлых грунтов определяют специальные требова­ ния к проектированию, строительству и эксплуатации сооружений. К числу основных особенностей этих районов следует отнести суро­ вый климат, вечномерзлое состояние грунтов и экономические по­ казатели, обусловленные отдаленностью и малой освоенностью территорий. В большой мере это относится к устройству оснований и фундаментов.

430