Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы геотехники. Учебное пособие
.pdf
61
1
3
1
2
1
2
5
4
Рис. 39. Схемы устройства шпунтовых ограждений:
1 – шпунт; 2 – обвязка; 3 – распорка; 4 – анкерная тяга; 5 – анкер
Деревянные шпунтовые стенки устраивают при глубине котлована не более 5 м (длина деревянных шпунтин обычно не превышает 8,5 м). Применяют их в грунтах с невысокой прочностью при
отсутствии в них твердых включений.
Деревянный шпунт практически не применяется в гравелистых, галечниковых грунтах и глинистых грунтах, которые находятся в твердой консистенции. Деревянный шпунт очень непрочный
и поэтому применяется в основном однократно.
Металлический шпунт применяют для ограждения котлованов
при их глубине более 5 м, а также в труднопроходимых грунтах.
Благодаря малой толщине стенок и высокой прочности стальной
шпунт можно погружать даже в мягкие скальные грунты. Металлический шпунт применяется многократно.
8.6. Осушение котлованов
В тех случаях, когда котлован разрабатывают ниже уровня
вод, его необходимо осушить на период производства работ. В зависимости от свойств грунтов, их фильтрационных показателей,
производственных условий и глубины котлованов применяют один
из методов их осушения. Самые распространенные методы:
− открытый водоотлив;
− закрытый водоотлив (искусственное понижение уровня
грунтовых вод).
Открытый водоотлив
Водоотлив, осуществляемый непосредственно из котлована,
называют открытым (рис. 40). Для водоотлива применяют насосы,
которые пригодны для откачивания загрязненной воды.
62
УГВ
насосная установка
Рис. 40. Схема открытого водоотлива
Работы можно разбить на две стадии:
1) стадия начального осушения, уровень воды в котловане по-
степенно понижается на требуемую глубину;
2) стадия поддержания пониженного уровня воды на заданной
глубине на период бетонирования фундамента и в течение времени,
необходимого для схватывания бетона.
Водоотлив должен опережать земляные работы (особенно на
их последнем этапе), чтобы дно котлована оставалось сухим. Иначе
дно котлована, сложенное мелкозернистыми и пылеватыми песками
и супесями, может разрыхлиться фильтрующейся водой. Слой воды
над глинистыми грунтами может привести к разжижению их и
набуханию (чему особенно подвержены ленточные глины и пылеватые суглинки). В котловане воду забирают из колодцев-приямков,
куда помещают всасывающий конец шланга. Колодцы стремятся
расположить за пределами фундамента, обычно по углам котлована,
а для лучшего стока воды по контуру котлована устраивают канавки с уклоном в сторону колодцев.
Глубинный водоотлив
При глубинном водоотливе устраивают несколько скважин по
периметру котлована, из которых откачивают воду (рис. 41). В результате уровень грунтовых вод на месте устройства котлована понижается, что позволяет отрыть котлован посуху.
63
УГВ
иглофильтр
насосная
установка
Рис. 41. Схема глубинного водоотлива
При применении глубинного водопонижения грунт уплотняется, т. к. сам грунт заполняет поры, освободившиеся от воды, устраняется взвешивающее действие воды. Для глубинного водопонижения в практике дорожного и мостового строительства применяют
иглофильтровые установки.
Контрольные вопросы
1. Как устраивается крепление стен котлованов?
2. В каких случаях устраивают закладные крепления из дерева?
3. Для чего применяются шпунтовые крепления?
4. Что называют открытым водоотливом?
5. Что называют глубинным водоотливом?
ГЛАВА 9. ФУНДАМЕНТЫ ГЛУБОКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ
В основном фундаменты глубокого заложения устраиваются
под тяжелые ответственные сооружения, чувствительные к неравномерным осадкам, когда для восприятия значительных нагрузок
необходимо использовать глубоко залегающие слои грунта, обладающие повышенной прочностью и плотностью (в том числе полускальные и скальные породы). Глубина заложения ФГЗ превосходит
4–6 м, а отношение h / b > 2.
64
Основные различия ФГЗ от фундаментов мелкого заложения:
1) сооружаются без отрыва котлована;
2) имеют большее сопротивление действию горизонтальной
нагрузки;
3) обеспечивают работу грунтов в основании без развития вы-
пора их вверх;
4) передают вертикальную нагрузку на грунты основания не
только подошвой, но и боковыми поверхностями (за счет трения).
9.1. Основные типы фундаментов глубокого заложения
К фундаментам глубокого заложения относятся фундаменты,
глубина заложения которых превышает 6 м:
1) свайные фундаменты;
2) оболочки;
3) кессоны;
4) «стена в грунте»;
5) опускные колодцы.
Свайные фундаменты были рассмотрены нами ранее. Остальные виды ФГЗ рассматриваются далее.
Опускные колодцы
Представляют собой толстостенную оболочку, в нижней части
которой устраивают нож для облегчения опускания. Используются
при устройстве заглубленных подземных сооружений (насосных
станций, отстойников, подземных гаражей, водозаборов, опор мостов). Опускные колодцы применяют в таких геологических условиях, когда грунты, обладающие достаточной несущей способностью, залегают на значительной глубине.
Опускные колодцы классифицируют следующим образом.
По материалу:
1) железобетонные;
2) бетонные;
3) металлические;
4) деревянные;
5) каменные;
6) кирпичные.
Реже применяются опускные колодцы из кирпича, камня, дерева.
По форме колодца (в плане, рис. 42):
1) круглые;
2) прямоугольные;
65
3) квадратные;
4) с закругленными торцевыми стенками.
Рис. 42. Формы опускного колодца в плане: а – круглая; б – квадратная;
в – с закругленными торцевыми стенками; г – прямоугольная
Наиболее целесообразен опускной колодец круглой формы, он
меньше подвержен перекосам при погружении, лучше работает на
сжатие. Устройство фундамента методом опускного колодца начинается с устройства основания под нож.
Кессоны
В сильно обводненных местах опускные колодцы требуют
больших затрат на водоотлив. В этом случае иногда целесообразно
использовать так называемый кессонный фундамент (рис. 43). Кроме этого, кессоны используются в сложных геологических условиях: а) при наличии в грунтах крупных твердых включений; б) при
необходимости опирания фундамента на неровную скальную поверхность. Этот метод дорогостоящий, опасный, прибегают к нему
крайне редко. Вредное воздействие сжатого воздуха на организм
человека также является недостатком данного метода.
Кессон представляет собой железобетонный короб (круглый
или прямоугольный в плане), перевернутый вверх дном. При возведении кессонного фундамента в рабочую камеру, в которой разрабатывается грунт, подают от компрессорной установки сжатый воздух, отжимающий из грунта воду.
а
б
в г
66
УГВ
воздух
Рабочая
камера
шлюзовая
камера
шахта
Рис. 43. Устройство кессона
По мере удаления грунта кессон опускается. Одновременно
наверху выше уровня грунтовых вод ведут кладку тела фундамента,
называемую надкессонной. Сообщение с рабочей камерой обеспечивается через шлюзовой аппарат и шахтные трубы, установленные
в шахтных колодцах. Давление воздуха в камере не должно превышать четырех атмосфер. Разработка грунта в кессоне производится
в основном гидромониторами, а пульпа удаляется землесосами.
Разрушение скальных грунтов и валунов производится взрывным
способом с применением мелких шпуровых зарядов. По мере удаления грунта из рабочей камеры происходит опускание кессона под
действием собственного веса. Из-за ограничения максимального
давления воздуха в рабочей камере кессон можно опустить на глубину не более 35–40 м. После опускания кессона до проектной отметки рабочую камеру заполняют бетоном, шахтные трубы со шлюзовым аппаратом демонтируют, а шахтные колодцы бетонируют
и засыпают песком.
На кессон действуют те же нагрузки, что и на опускной колодец,
плюс давление сжатого воздуха на стенки и потолок рабочей камеры.
Принципы расчета кессонов те же, что и для опускных колодцев.
Метод «стена в грунте»
Метод «стена в грунте» не применим на площадках, сложенных крупнообломочными грунтами без мелкого заполнителя, илами, а также там, где развиты или могут развиваться оползневые
процессы, карст и т. п. Существует землеройное оборудование, ко-
67
торое позволяет разрабатывать траншеи шириной 0,4–1 м и глубиной до 30 м.
Суть возведения фундаментов методом «стена в грунте» сводится к следующему:
1) отрывают участок глубокой траншеи шириной 0,4–1 м. Для
отрыва траншеи можно использовать грейферы, буровые станки,
фрезы и т. д. Для поддержания вертикальных стен траншеи ее в
процессе отрывки заполняют раствором бентонитовой глины. Раствор обеспечивает устойчивое положение траншеи;
2) далее устанавливают в траншее металлический каркас. По-
мещают в траншею бетонолитную трубу для заполнения бетоном.
После заполнения траншеи бетоном глинистый раствор вытесняется
на поверхность и собирается для вторичного использования.
Если «стена в грунте» сборная, в траншею помещаются отдельные сборные элементы с выпусками арматуры. Стенки бетонируются с помощью бетонолитной трубы. Поперечные сечения несущих конструкций фундаментов, сооружаемых методом «стена в
грунте», могут быть различными (рис. 44).
Рис. 44. Поперечные сечения несущих конструкций:
а – фундамент-стенка; б, в – замкнутая форма;
г, д, е – можно использовать как несущие элементы (столбы)
в качестве столбчатого фундамента с устройством поверх них ростверка
Для обеспечения устойчивости «стены в грунте» либо применяют анкеры (рис. 45, а), либо используют в качестве распорок
междуэтажные перекрытия (рис. 45, б) подземной части здания.
«Стена в грунте» устраивается по периметру здания и может
играть роль не только фундамента, но и стен подземных этажей
здания. В этом случае внутри замкнутой «стены в грунте» грунт
разрабатывают и извлекают.
дв
ег
ба
68
Рис. 45. Обеспечение устойчивости «стены в грунте» при помощи:
а – крепления анкерами; б – распорки (междуэтажные перекрытия)
Расчет ведется на вертикальную нагрузку с учетом сопротивления грунта под подошвой фундамента и трения по боковой поверхности, а также на горизонтальную нагрузку давления грунта
(как гибкая подпорная стенка).
Оболочки
Опускные колодцы и кессоны погружаются под действием
собственного веса, поэтому их стенки приходится делать значительно толще, чем требуется по расчету. В связи с этим возникла
идея принудительного погружения колодцев с более тонкими стенками, которые назвали оболочками.
Оболочки (рис. 46) представляют собой полые тонкостенные
железобетонные трубы, которые имеют диаметр 1,2–3,0 м. При
диаметре 0,8–1,2 м оболочки называют сваями-оболочками. Для изготовления оболочек используется бетон не ниже класса В40. Толщина стенок 8–12 см.
Оболочки погружают в грунт вибромолотами большой мощности или низкочастотными вибропогружателями. Под действием
вибрации оболочка погружается в грунт на несколько метров, а затем из ее внутренней полости извлекают грунт. Нижнее звено оболочки снабжено ножом. После погружения одного звена оболочку
наращивают; как правило, каждая оболочка может состоять из нескольких звеньев, длина которых колеблется от 6 до 10 м. Оболочки
а
б
а
б
69
могут погружаться до 30 м, они обладают весьма значительной несущей способностью (10000 кН = 1 т).
Рис. 46. Продольный и поперечный разрез оболочки
Недостатки: при погружении оболочек возникают значительные колебания грунта в радиусе на несколько сотен метров, что
может вызвать повреждение фундаментов существующих зданий.
Оболочки не рекомендуется применять недалеко от существующих
зданий и сооружений.
После погружения оболочки до проектной мощности ее заполняют бетоном в два этапа:
1) из оболочки удаляют шлам, оставляя внизу грунтовую
пробку высотой два метра, далее в оболочку методом подводного
бетонирования укладывают бетонную смесь t = 2–5 м;
2) после того как уложенный бетон наберет необходимую
прочность, воду из оболочки откачивают и остальной бетон укладывают насухо.
Оболочку заполняют либо по всему сечению, либо только у
стен с целью их утолщения.
70
ЧАСТЬ III. ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ
ГЛАВА 10. РАЗДЕЛ «ОСНОВЫ МЕХАНИКИ ГРУНТОВ»
10.1. Лабораторная работа № 1
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА
ПЕСЧАНОГО ГРУНТА СИТОВЫМ МЕТОДОМ
Цель работы
Определение гранулометрического (зернового) состава грунта,
вычисление коэффициента неоднородности. Построение кривой
гранулометрического состава.
Теоретические основы работы
Весовое содержание в грунте частиц различной крупности,
выраженное в процентах от веса грунта, взятого для анализа, называется гранулометрическим составом грунта.
Совокупность частиц грунта с приблизительно одинаковыми
размерами называется фракцией.
Песчаные грунты разделяются на гравелистые – 25 % частиц
крупнее 2 мм; крупные – 50 % частиц крупнее 0,5 мм; средней крупности – 50 % частиц крупнее 0,25 мм; мелкие – 75 % и более частиц
крупнее 0,1 мм; пылеватые – менее 75 % частиц крупнее 0,1 мм.
Существуют различные методы определения гранулометрического состава грунта: ситовый; ареометрический; полевой метод
Рутковского; пипеточный; отмучивания и набухания.
Результаты гранулометрического анализа могут быть представлены в виде таблицы и изображены в графическом виде.
По кривой гранулометрического состава (кумулятивной кривой) определяют два цифровых показателя: эффективный диаметр
частиц и коэффициент неоднородности (рис. 47).
Диаметр частиц, процентное содержание которых в грунте менее 10, называется эффективным диаметром (d10).
Под коэффициентом неоднородности грунта принято понимать отношение диаметра частиц, процентное содержание которых
в грунте менее 60, к эффективному диаметру:
Cн =
d
60
d
10
.
(60)
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]