Грунты учебник

учитывать возможность возникновения деформации при уменьшении объёма грунта за счёт таяния льда.

При использовании принципа II, дополнительно к указанным, необходимо предусматривать конструктивные мероприятия по уменьшению чувствительности зданий и сооружений к неравномерным осадкам.

Кконструктивным мероприятиям относятся:

−применение жёсткой конструктивной схемы здания;

−проектирование зданий простой геометрической конфигурации в плане;

−разрезка зданий деформационно-осадочными швами на отдельные жёсткие отсеки длиной до полуторной ширины здания;

−устройство монолитных железобетонных или армированных поясов;

−прорезка слоя оттаивающих грунтов столбчатыми или свайными фундаментами с опиранием их на вечномёрзлые грунты.

Рис. 71. Мероприятия для сохранения вечномёрзлого состояния грунтов

1 – вечномёрзлый грунт; 2 – верхняя граница слоя вечномёрзлого грунта; 3 – деятельный слой; 4 – насыпной непучинистый слой; 5 – теплоизоляция; 6 – вентилируемое подполье; 7 – сваи;

8 – неотапливаемый I этаж; 9 – вентиляционные каналы; 10 – замораживающие колонки.

90

12. ФУНДАМЕНТЫ ПОД МАШИНЫ С ДИНАМИЧЕСКИМИ НАГРУЗКАМИ

12.1. Основные положения

Динамические воздействия на здания, сооружения и грунты основания могут быть вызваны различными причинами:

−технологией ведения строительных работ (уплотнение работ трамбовкой, вибраторами, забивка свай и шпунта и т. д.);

−технологическими и эксплуатационными условиями (движение неуравновешенных масс стационарно установленных машин и оборудования, движение наземного и подземного транспорта и т. д.);

−локальными природными или инженерно-геологическими процессами, последствиями хозяйственной деятельности человека (порывы ветра, удары волн, карстовые провалы, отвалы, откачка больших масс воды, мощные взрывы, тектонические движения,

землетрясения и т. д.).

Эти воздействия проявляются в виде динамических нагрузок, быстро изменяющихся во времени, величине и направлению.

По виду нагрузки подразделяются:

−вибрационные – изменяются по гармоническому закону (вращение частей машин с неуравновешенными массами);

−ударные (импульсные) – нагрузки, характеризуемые однократными и многократными кратковременными импульсами (взрывы, кузнечные молоты, забивка свай и шунтов и др.);

−сейсмические нагрузки, возникающие при землетрясениях.

По интенсивности:

−слабые, сильные, сверхсильные.

По времени действия:

−кратковременные, временные, длительные.

Влияние воздействия динамических нагрузок на изменение свойств грунтов зависит как от их интенсивности, частоты и продолжительности действия, так и от вида грунта, его состояния по плотности и влажности. При этом рассматриваются два явления:

−виброкомпрессия – дополнительное уплотнение рыхлых несвязных грунтов или часто повторяющихся ударных нагрузок;

−виброползучесть – длительное накопление деформаций во времени. Расчёт грунтовых оснований от действия динамических нагрузок

выполняется по двум группам предельных состояний.

Проверка среднего давления под подошвой фундаментов производится только на действие статистической нагрузки. Влияние динамических

91

нагрузок учитывается коэффициентом условий работы грунтов основания.

При этом должно выполняться условие:

P‹‹≤γ a · γ \ · R,

где PII – среднее давление под подошвой фундамента от расчётных статистических нагрузок;

γcо – коэффициент условий работы грунтов основания, учитывающий характер динамических нагрузок;

γci – коэффициент условий работы грунтов основания, учитывающий возможность возникновения длительных деформаций при действии динамических нагрузок;

R – расчётное сопротивление грунта основания.

Расчёт грунтовых оснований по второй группе предельных состояний выполняется в зависимости от характера динамических нагрузок; расчёты ведутся на вынужденные колебания. При этом выполняется условие:

а ≤ аu,

где а – наибольшая амплитуда колебаний фундамента, определяемая расчётом;

аu – предельно допустимая амплитуда колебаний фундамента, устанавливаемая заданием на проектирование, а при её отсутствии в задании, принимаемая по СНиП 2.02.05-85 «Фундаменты под машины с динамическими нагрузками».

12.2. Основные типы фундаментов под машины с динамическими нагрузками

При проектировании машин и оборудования с динамическими нагрузками применяют как фундаменты мелкого заложения, так и свайные. Фундаменты могут быть монолитными, сборно-монолитными и сборными.

Форма и размеры фундаментов определяются особенностями оборудования и уточняются расчётом.

В практике строительства часто применяются три основных конструктивных типа фундаментов:

−массивные – в виде блока или плиты применяются для ударного действия с большими нагрузками (прессы, молоты, формовочные машины литейного производства и т. д.);

−стенчатые – состоящие из продольных или поперечных стен, связанных с фундаментной плитой;

−рамные – представляющие собой пространственную конструкцию из верхней плиты или системы балок, опирающихся через стойки на фундаментную плиту.

92

В практике строительства существует несколько способов снижения динамических воздействий на сооружение. К ним относятся:

−мероприятия по гашению колебаний на самом источнике путём применения специальных виброгасителей и виброопор, уменьшение неуравновешенных масс в конструкции самого механизма, устройство наружной виброизоляции;

−проведение мероприятий в грунтах, в которых распространяются колебания (осушение территорий, устройство специальных экранов в виде траншей, заполненных шлаком или другими подобными материалами);

−проведение мероприятий, применяемых непосредственно к сооружению (устройство свайных фундаментов, которые менее восприимчивы к колебаниям и т. д.).

13.РЕКОНСТРУКЦИЯ И РЕМОНТ ФУНДАМЕНТОВ, СТРОИТЕЛЬСТВО В УСЛОВИЯХ СТЕСНЁННОЙ ЗАСТРОЙКИ

ГОРОДСКОЙ ТЕРРИТОРИИ

13.1. Основные положения по строительству и реконструкции фундаментов в стеснённых условиях городской застройки

В последние годы разрабатывается принципиально новые тенденции в современной строительной политике. В частности, особое внимание уделяется развитию и совершенствованию жилищно-гражданского строительства, а также реконструкции промышленных предприятий.

Важнейшим направлением градостроительства сейчас является повышение этажности и плотности застройки. Всё большее внимание уделяется сохранению и реконструкции зданий старой постройки, особенно памятников архитектуры, строительству загубленных и подземных сооружений разного значения, которые нередко возводятся после завершения строительства здания.

При реконструкции зданий и сооружений возникает необходимость в оценке степени обеспеченности фундаментами эксплуатационной надёжности объектов. При этом нередко возникает необходимость в усилении и переустройстве фундаментов.

Основными причинами, приводящими к этому, являются:

−увеличение нагрузки на фундаменты, возникающей за счёт увеличения этажности здания, замены старых строительных конструкций на более современные и т. д.;

−разрушение конструкций фундаментов;

−ухудшение условий устойчивости оснований и увеличение деформативности грунтов.

93

Строительство новых объектов часто производится в пределах уже застроенных территорий к существующим зданиям. При этом необходимо соблюдать жёсткие требования к правилам ведения строительномонтажных работ, чтобы не допустить значительных деформаций и аварийного состояния зданий и сооружений.

К наиболее опасным видам работ относятся:

−разработка вблизи существующих зданий и сооружений котлованов и траншей, прокладка подземных коммуникаций и транспортных тоннелей;

−строительство вблизи существующих новых;

−динамические нагрузки на основание существующего здания от погружения вблизи него шпунтов или свай.

13.2. Реконструкция, ремонт и усиление фундаментов

Работы по восстановлению фундаментов можно подразделить на три основные группы:

1.Увеличение прочности кладки фундаментов.

2.Увеличение опорной площадки фундаментов.

3.Усиление фундаментов с помощью свай.

Увеличение прочности кладки фундаментов применяется в тех случаях, когда прочность материала фундамента недостаточна, или имеются отдельные повреждения. При этом применяются следующие способы (рис. 72). Укрепление кладки фундамента цементацией (рис.72а). Для этого в теле фундамента пробуриваются отверстия для установки инъекторов, через которые под давлением 0,2 – 0,6 мН/22 нагнетают цементный раствор состава 1:1. Диаметр зоны закрепления составляет 0,6 – 1,2. Средний расход цементного раствора составляет 25 – 35% от объёма ослабленой кладки.

Рис. 72. Укрепление кладки фундамента

94

а – цементацией; б – заменой слабого участка; в – обоймой; 1 – старая кладка фундамента; 2 – инъекторы; 3 – металлические подкрепляющие балки; 4 – вновь возводимая часть фундамента; 5 – бетонная обойма; 6 – анкерующие стержни.

При значительном ослаблении нижней кладки фундамента (агрессивными водам, гниением древесины и т. д.) производят её замену бетонными или железобетонным элементом (рис. 72б). Притом на период ремонтных работ нагрузку от надфундаментного строения передают на соседние участки через металлические балки. Подобную схему применяют и при увеличении глубины заложения фундаментов.

Распространённым способом укрепления фундаментов является устройство бетонной или железобетонной обоймы (рис. 72в). Минимальная толщина бетонной обоймы 10 – 15 см, железобетонной – не менее 15 см. Бетонная обойма скрепляется с телом фундамента керными стержнями диаметром 20 мм, закладываемыми на расстояние 1,0 – 1,5 м. Железобетонная обойма армируется сеткой и заделывается в теле фундамента с помощью анкеров или несущих балок.

Увеличение опорной площадки фундаментов выполняется в тех случаях, когда среднее давление под подошвой реконструируемого фундамента PII больше расчётного сопротивления грунта основания R. В первом случае (рис. 73а), сборные дополнительные балки омоноличиваются с существующим фундаментом с помощью анкеров или несущих балок.

При укреплении фундаментов по схеме, приведённой на (рис. 73б), можно воспользоваться повышением жёсткости грунта под консолями за счёт вытрамбовывания в грунт гравия или гравелистого песка.

а – с помощью дополнительных блоков; б – омоноличивание фундамента; 1 – существующий фундамент; 2 – дополнительные блоки;

3 – распределительная балка; 4 – арматура существующего фундамента; 5 – новая арматура; 6 – новый бетон; 7 – поверхность выработки существующего фундамента.

Рис. 73. Увеличение опорной площадки фундамента

95

Другим способом является устройство буроинъекционных свай (рис. 74б). Достоинством этого метода является возможность восприятия значительных горизонтальных нагрузок и моментов.

13.3. Возведение фундаментов вблизи существующих зданий

При возведении фундаментов вновь строящихся зданий вблизи существующих домов последние часто получают недопустимые деформации. Причины, которые могут их вызвать, следующие:

−выпор грунта в сторону котлована;

−уплотнение несвязного грунта динамическими воздействиями при погружении шпунта и свай;

−промораживание грунта под фундаментом;

−смещение шпунта в сторону котлована;

−уплотнение грунтов под действием нагрузок, передаваемых новым сооружением на основание;

−развитие отрицательного (негативного) трения, действующего на

сваи.

Инженерные мероприятия по уменьшению влияния загружения соседних фундаментов следующие:

−первые четыре причины возможного развития дополнительных осадок существующих зданий связаны с производством работ и могут быть исключены;

96

−последующие две причины могут быть исключены отнесением возводимого фундамента на несколько метров от фундамента существующего здания или устройством шпунтового ограждения с погружением его глубже активной зоны в плотные грунты (рис. 75).

1 – фундамент существующего здания; 2 – разделительный шпунт; 3 – фундамент строящегося здания.

Рис. 75. Разделительная шпунтовая стенка

97

3.Механика грунтов, основания и фундаменты : учеб. для студентов вузов / С. Б. Ухов [и др.]. – М. : АСВ, 1994. – 524 с.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ

4.СНиП 2.02.01-83.* Основания зданий и сооружений : строит. нормы и првила : утв. 28.12.10 : дата введ. 20.05.11 / Минрегион России. –

М. : ЦПП, 2011. – 162 с. : ил.

5.СНиП 2.02.03-85. Свайные фундаменты : строит. нормы и првила : утв. 27.12.10 : дата введ. 20.05.11 / Минрегион России. – М. : ЦПП, 2011. – 86 с. : ил.

6.ГОСТ 25100-95 Грунты. Классификация. – Взамен ГОСТ 25100-82 ;

введ. 01.07.96. – М. : МНТКС, 2008. – 30 с.

7.Основания, фундаменты и подземные сооружения : справ. проектировщика / М. И. Горбунов-Посадов [и др.] ; под общ. ред. Е. А. Сорочана, Ю. Г. Трофименкова. – М. : Стройиздат, 1985. – 480

10.СП 50-101-2004. Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений : утв. 09.03.04 : дата изм. 06.06.05/ Минреион России. – М. : ЦПП, 2011. – 36 с.

11.Проектирование оснований и фундаментов гражданских зданий : учеб.-метод. пособие / Г. В. Канаков, В. Ю. Прохоров ; Нижегор. гос. архитектур.-строит. ун-т. – Н. Новгород : ННГАСУ, 2010. – 71 с.

12.Основания и фундаменты домов в малоэтажном строительстве : учеб.-метод. пособие / Г. В. Канаков ; Нижегор. гос. архитектур.- строит. ун-т. – Н. Новгород : ННГАСУ, 2013. – 23 с.

98

КАНАКОВ Глеб Васильевич – профессор кафедры оснований и фундаментов ННГАСУ, к.т.н., академик МАИЭС, академии АМиР

ПРОХОРОВ Вадим Юрьевич – доцент кафедры оснований и фундаментов ННГАСУ

МЕХАНИКА ГРУНТОВ,

ОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ

Базовые положения курса лекций

Редактор – Гришуткина Н.П. Компьютерный набор и оформление – Даниялов А.Д.

Подписано в печать ______________ Формат 61 х 86/8. 1/16. Бумага типографическая. Печать трафаретная. Уч. изд.л. 3.2. Усл. печ. л.5.0. Тираж 100 экз. Заказ №______

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

603950, Н.Новгород, ул. Ильинская, 65