Уплотнение грунтов Общие требования

Для уплотнения слабых глинистых, рыхлых песчаных и просадочных грунтов необходимо применять следующие способы:

- в пределах деформируемой зоны основания или ее части - поверхностное уплотнение тяжелыми трамбовками, устройство грунтовых подушек и вытрамбовывание котлованов заданной формы и глубины;

- в пределах всей толщи рыхлых, песчаных, водонасыщенных или просадочных грунтов основания - глубинное уплотнение виброустановкой, глубинное уплотнение грунтовыми сваями, предварительное замачивание и замачивание с глубинными взрывами.

Выбор одного или сочетание нескольких способов уплотнения определяется проектом. Уширение уплотненной зоны по периметру здания или сооружения за наружные грани фундаментов принимается не менее 3 м.

Поверхностное уплотнение тяжелыми трамбовками производится свободным сбрасыванием трамбовки массой 5 - 15 т с высоты 4 - 8 м. Трамбование производят по всей площади сооружения или в отдельных котлованах, где расположены фундаменты.

Трамбованием создается уплотненный слой грунта толщиной 2,5 - 8 м в зависимости от веса трамбовки, площади ее рабочей поверхности, высоты сбрасывания, числа ударов, вида грунта, его плотности и влажности.

Поверхностное уплотнение применяется в целях:

- увеличения плотности грунта;

- обеспечения равномерной осадки зданий и промышленных сооружений, возводимых на слабых глинистых, рыхлых песчаных, а также просадочных грунтах;

- уменьшения водопроницаемости глинистых грунтов в основании сооружения (бассейнов, отстойников, резервуаров для воды и т.п.).

Поверхностное трамбование чаще всего применяется для уплотнения слабых глинистых, рыхлых песчаных грунтов, а также на площадках с I типом грунтовых условий по просадочности.

При этом для сравнительно небольших по ширине фундаментов (до 1,5 - 2 м) оно оказывается, как правило, достаточным для полной ликвидации просадочных свойств грунтов в пределах всей деформируемой зоны от нагрузки фундаментов. При большой глубине деформируемой зоны, значительно превышающей глубину уплотнения, а также при необходимости полного устранения возможности просадки грунтов основания фундаментов поверхностное уплотнение осуществляется в комбинации с устройством грунтовой подушки необходимой толщины.

На площадках с II типом грунтовых условий по просадочности поверхностное уплотнение полностью или частично устраняет просадку грунта только от нагрузки фундаментов и применяется в сочетании с водозащитными и конструктивными мероприятиями. При необходимости устранения просадочных свойств грунтов на всю толщину поверхностное уплотнение применяется для доуплотнения верхнего, разрыхленного (буферного) слоя грунта после предварительного замачивания, уплотнение грунтовыми сваями, предварительного замачивания с использованием глубинных взрывов ВВ.

Грунтовая подушка - слой уплотненного грунта - устраивается путем послойной отсыпки глинистых, песчаных и других грунтов в пределах деформируемой зоны основания с последующим их уплотнением укаткой или трамбованием.

Отсыпке грунтов предшествует отрыв котлована глубиной, превышающей отметку заложения фундаментов на принятую в проекте толщину грунтовой подушки. Дно котлована планируется под одну отметку или отдельными террасами. Верхний слой дна котлована уплотняется до проектной плотности, после чего производится послойная отсыпка грунта в подушку. Для отсыпки подушек используются как местные, так и привозные глинистые, песчаные, песчано-гравелистые грунты оптимальной влажности. Толщина слоев назначается в зависимости от используемого оборудования.

После уплотнения каждого слоя проверяется качество выполненных работ и при обеспечении проектной плотности производятся отсыпка и уплотнение следующего слоя.

Грунтовые подушки целесообразно устраивать толщиной 1,5 - 5 м.

Устройство грунтовых подушек обеспечивает создание в основании фундаментов слоя уплотненного грунта с малой сжимаемостью и низкой фильтрационной способностью. В просадочных грунтах подушки устраняют просадку только в пределах деформируемой зоны.

Грунтовые подушки устраивают в котлованах по всей площади сооружения или под отдельными фундаментами и применяют, когда невозможно осуществить поверхностное уплотнение грунтов трамбованием.

При устройстве грунтовых подушек в пределах всей толщины деформируемой зоны от нагрузки фундаментов на площадках с I типом грунтовых условий по просадочности здания и сооружения возводятся как на обычных непросадочных грунтах без применения дополнительных мероприятий.

На площадках со II типом грунтовых условий по просадочности устройство грунтовой подушки, устраняет просадку грунта только от нагрузки фундаментов в пределах толщины подушки. Для исключения просадки грунта от собственного веса при аварийном замачивании необходимо дополнительно применять водозащитные и конструктивные мероприятия, уплотнение предварительным замачиванием или замачиванием с использованием глубинных взрывов.

Метод возведения фундаментов в вытрамбованных котлованах состоит в том, что котлованы под отдельные фундаменты не отрываются, а вытрамбовываются на необходимую глубину (0,6 - 3 м) с одновременным уплотнением грунтов вокруг и под дном котлована.

Вытрамбовывание котлованов производится падающей с высоты 4 - 8 м по направляющей штанге трамбовкой, имеющей форму будущего фундамента и массу 1,5 - 7 т.

После вытрамбовывания в котлован заливается враспор монолитный бетон (без опалубки) или устанавливается сборный фундамент, имеющий близкие к котловану форму и размеры.

Фундаменты в вытрамбованных котлованах применяются в зависимости от следующих грунтовых условий на просадочных лёссовых грунтах I типа, покровных глинистых, глинистых насыпных грунтах.

В результате вытрамбовывания вокруг котлована образуется уплотненная зона (рис.1), в пределах которой происходит повышение плотности сухого грунта, модуля деформации, прочностных характеристик с и , а также полностью устраняются просадочные свойства грунта.

Рис.1. Фундаменты в вытрамбованных котлованах

а -обычный;

б- с уширенным основанием;

1- фундамент;

2 -втрамбованный жесткий материал;

3 -уплотненная зона.

Фундаменты, в вытрамбованных котлованах, исходя из конструктивных особенностей зданий и сооружений целесообразно применять:

- столбчатые для каркасных промышленных, гражданских и сельскохозяйственных зданий при вертикальной нагрузке на них до 2000 кН;

- ленточные прерывистые и столбчатые для бескаркасных жилых и промышленных зданий при нагрузке до 300 кН;

- с уширенным основанием при нагрузках на столбчатые фундаменты свыше 500 - 800 кН.

По взаимному расположению и характеру взаимодействия с грунтом основания фундаменты в вытрамбованных котлованах подразделяются на следующие виды:

- отдельно стоящие (столбчатые), для которых не сказывается взаимное влияние одного на другой как при вытрамбовывании котлованов, так и при передаче нагрузки на грунт;

- прерывистые ленточные фундаменты (рис.2), устраиваемые в близко расположенных один от другого котлована с учетом взаимного влияния соседних фундаментов.

Рис.2. Ленточные прерывистые фундаменты в вытрамбованных котлованах

а -разрез по ленточным прерывистым фундаментам;

б -вид в плане;

1- ленточный прерывистый фундамент;

2 -уплотненная зона.

Вытрамбовывание котлованов трамбовками массой 3 - 6 т допускается выполнять при расположении фундаментов на расстоянии не менее 10 м от существующих зданий и сооружений; находящихся в удовлетворительном состоянии и не имеющих трещин; 15 м от зданий и сооружений, имеющих трещины в стенах, а также от инженерных коммуникаций, выполненных из чугунных, керамических, асбестовых и железобетонных труб.

При массе трамбовок менее 3 т указанные расстояния могут быть уменьшены в 1,5 раза.

Глубинное уплотнение грунтовыми сваями просадочных и насыпных грунтов, обратных засыпок котлованов осуществляется за счет вытеснения грунта в стороны при пробивке скважин или расширении скважин-шпуров энергией взрыва. Полученные скважины засыпают местным глинистым грунтом с послойным уплотнением.

Глубинное уплотнение обеспечивает создание уплотненного слоя толщиной 5 - 25 м.

Уплотнение оснований зданий и сооружений предварительным замачиванием, а также замачиванием и глубинными взрывами применяется с целью повышения прочности и несущей способности, устранения просадочных свойств грунтов, снижения их деформативности и коэффициента фильтрации.

Уплотнение присадочных грунтов предварительным замачиванием, а также замачиванием и глубинными взрывами основывается на способности их самоуплотнения при замачивании под действием собственного веса на площадках со II типом грунтовых условий. Глубинными взрывами вызывается дополнительная просадка замоченного лёссовидного грунта с полным нарушением его первоначальной структуры.

Для устранения просадочных свойств всей толщи, начиная с отметки заложения фундаментов, методы глубинного уплотнения грунтовыми сваями, предварительным замачиванием, а также замачиванием и глубинными взрывами применяют с доуплотнением верхнего разрыхленного (буферного) слоя грунта тяжелыми трамбовками, устройством грунтовых подушек и т.п.

Уплотнение грунтов предварительным замачиванием грунта, а также замачиванием и глубинными взрывами наиболее целесообразно применять в тех случаях, когда просадочные грунты представлены лессовидными суглинками и супесями, пылеватыми песками с относительно высоким коэффициентом фильтрации (не менее 0,2 м/сут) и с низким значением плотности сухого грунта и нет ограничений по условиям существующей застройки.

Чтобы устранить влияние замачивания и глубинных взрывов на расположенные вблизи здания и сооружения, возведенные без ликвидации просадочных свойств или без полной их прорезки глубокими фундаментами, расстояние от замачиваемой площади до существующих зданий и сооружений должно составлять не менее трехкратной величины толщины просадочного грунта, а при использовании взрывов и расчетной сейсмобезопасной зоны.

Примечания: 1. Если существующие здания или сооружения возведены с устранением просадочных свойств грунтов на всю толщу или с полной их прорезкой фундаментами, расстояния уменьшаются вдвое.

2. Если здания и сооружения расположены на расстояниях меньше вышеуказанных, уплотнение выполняется после устройства противофильтрационных завес.

Применение способов уплотнения грунтов предварительным замачиванием и замачиванием с использованием глубинных взрывов на оползневых склонах не допускается.

В процессе проведения предварительного замачивания грунта и замачивания с глубинными взрывами систематически наблюдают за просадкой грунта по поверхностным и глубинным маркам путем их нивелирования относительно неподвижного репера или системы временных реперов, расположенных вне зоны развития просадки на расстоянии не менее двойной толщины слоя просадочного грунта.