Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
M.L.Zocenko_-_Inzh_geol_Mehan_gruntiv_osnovy_i_fund.pdf
Скачиваний:
658
Добавлен:
05.02.2016
Размер:
6.57 Mб
Скачать

дбувається у верхній зоні. Для зменшення бічних переміщень можна запропонувати створення по периметру будови одноабо дворядну стінку із забивних залізобетонних паль, верхня частина яких поєднана монолітним ростверком. Для фільтрації води на поверхні влаштовують піщану подушку завтовшки близько одного метра. В цьому випадку робота основи стає подібною до компресійного стиснення ґрунту без можливості бічного розширення.

Слід пам’ятати, що застосування піщаних подушок в умовах суфозії недоцільне, так само і при наявності напірного горизонту води в межах подушки.

16.5. ФУНДАМЕНТИ НА НАСИПНИХ І НАМИВНИХ ҐРУНТАХ

Насипні ґрунти – це відклади, штучно утворені людиною. Вони мають обмежену площу розповсюдження і досить різну потужність: від часток до кількох десятків метрів. Насипні ґрунти характерні значною неоднорідністю складу, нерівномірністю стисливості, можливістю самоущільнення, особливо від вібраційних навантажень і зволоження, а також від розкладання органічних речовин. У старовинних містах, що існують багато років, товщина шару насипного ґрунту (культурного шару) досягає 30-40 м.

Існує багато твердих відходів, які утворилися від діяльності металургійної, деревообробної, паперової, збагачувальної промисловості, роботи теплових електростанцій тощо. Вони займають великі площі, що раніше використовувалися для сільського господарства та лісових насаджень. В Україні щорічно за рахунок згоряння вугілля утворюється близько 15 млн. т золи і шлаків

(В. І. Крутов, 1988).

У Донбасі, навіть у такому великому місті, як Донецьк, можна бачити багато териконів – конусоподібних відвалів порожньої породи на поверхні землі біля старих та діючих шахт. Висота териконів досягає 200 м. У масі відходів підприємств значні об’єми займають відходи збагачувальних фабрик. Сховища таких відходів (хвостосховища) мають місткість до 0,1 км3.

Залежно від складу й особливостей будови насипні ґрунти поділяють на три групи.

Перша група – штучні відклади, утворені організованим відсипанням. Такі насипні ґрунти відзначаються однорідністю складу і рівномірною стисливістю. Для таких насипів використовують гальку, гравій, піски, шлаки, а також глинисті ґрунти. Вони утворюються сухим способом з ущільненням укладеного матеріалу або шляхом намиву. Насипні ґрунти першої групи є цілком надійною основою. Особливо високоякісні намивні піски, які можуть мати в насипу високу щільність, а отже, малу стисливість.

Друга група – відвали ґрунтів та відходів підприємств (шлаки, формувальний ґрунт, відходи збагачувальних фабрик), які хоч і однорідні за складом, але мають нерівномірну стисливість.

Третя група – звалища відходів підприємств, побутових відходів і ґрунтів. Такі відкладення відзначаються великою та нерівномірною стисливістю.

Деякою мірою якість насипної основи залежить від давності її створення. Строк самоущільнення насипного ґрунту залежить від його складу й характеру

448

утворення насипу. Орієнтовно можна керуватися строками, які наведено в таб-

лиці 16.7.

Таблиця 16.7. Тривалість самоущільнення насипного ґрунту, роки

Вид насипного ґрунту

Планомірно

Відвали

Звалища

зведені насипи

 

 

 

Великоуламкові ґрунти та відходи

0,2-1

1-3

2-5

Піщані ґрунти

0,5-1

2-5

5-10

Глинисті ґрунти

2-5

10-15

10-30

Фундаменти на насипній основі розраховують за деформаціями. Для розрахунку осідання використовують значення модуля деформації, який установлюють за допомогою штампових випробовувань ґрунтів.

Додаткове осідання насипного ґрунту від розкладання органічних речо-

вин (після самоущільнення) при неповному водонасиченні:

 

Sor = kor Ir ρd h / ρs ,

(16.19)

де kor – коефіцієнт, що враховує розміщення органічних речовин як у порах ґрунту, так і на контактах між мінеральними частинками, kor=0,4; Ir – відносний вміст органічної речовини; ρd і ρs – щільність відповідно сухого ґрунту та його частинок; h – товщина шару насипного ґрунту, м.

П р и к л а д. Визначи ти додаткове осідання насипу від розкладання органічних речовин Ir=0,08 у шарі товщиною h=2,5 м, якщо щільність сухого ґрунту ρd=1,6 т/м3, а частинок ґрунту ρs=2,6 т/м3, за формулою (16.19)

Sor = 0,4 0,08 1,6 22,,65 = 0,05 м = 5 см.

Крім тих деформацій, які розглядалися вище, можливе також осідання шару ґрунту, що підстеляє насип. Час осідання підстильного шару залежить від виду ґрунту, котрий його складає. Для піщаного ґрунту це приблизно один рік, для глинистого шару, що лежить вище від рівня ґрунтової води (РГВ), – 2 роки, для шару, розташованого нижче від РГВ, – 5 років.

Орієнтовно розрахунковий опір насипної основи визначають за таблицею 16.8. У ній мається на увазі, що ущільнення насипного ґрунту відбулося.

У таблиці 16.9 залежно від особливостей насипної основи наведені можливі засоби влаштування основ та фундаментів. У всіх випадках використання насипного ґрунту як основи фундаментів наведені нижче засоби фундування реалізуються в комбінації з конструктивними заходами для забезпечення просторової жорсткості споруди в цілому або її відсіків.

Останнім часом важливе місце серед штучних основ зайняли намивні ґрунти, які утворюють із використанням засобів гідромеханізації в заплавах річок, на надзаплавинних терасах і в інших низинних місцях. Широко використовують намивання піщаного ґрунту в Україні (в Києві, Дніпропетровську, Харкові, Полтаві та інших містах). Освоєння намитих територій дозволяє частково ліквідувати загрозу повені на освоєних ділянках, використовувати непридатні для сільського господарства землі, розміщувати житлові масиви біля річок. Так, за генеральним планом забудови Києва більше ніж 4 млн. м2 житла розміщено на заплавинних ділянках Дніпра.

449

Таблиця 16.8. Розрахунковий опір насипного ґрунту

 

R0 , кПа, при коефіцієнті водонасичення, Sr

 

Піски крупні, середньої

Піски пилуваті, супі-

Характеристика насипу

крупності

та дрібні,

сок, суглинок, глина,

 

шлаки

 

 

зола

 

 

 

 

 

 

 

 

Sr ≤0,5

 

Sr ≥0,8

Sr ≤0,5

Sr ≥0,8

Планомірно зведені насипи з ущіль-

 

 

 

 

 

ненням

250

 

200

180

150

Відвали ґрунту та відходів:

 

 

 

 

 

з ущільненням

250

 

200

180

150

без ущільнення

180

 

150

120

100

Звалища ґрунту та відходів

 

 

 

 

 

з ущільненням

150

 

120

120

100

без ущільнення

120

 

100

100

80

Таблиця 16.9. Рекомендації щодо вибору способу влаштування основ та фундаментів на

насипних ґрунтах

Метод будівництва

Особливості основи

Засоби влаштування основ та фундаментів

Використання наси-

Планомірно

відсипа-

Звичайні стрічкові або окремі фундаменти

пного ґрунту як ос-

ний насип з ущіль-

з розширеною підошвою для будівель і

нови фундаменту

ненням; відвали піску

споруд при навантаженні до 80 кН/м або

 

 

 

або

гранульованого

до 400 кН; фундаменти на коротких піра-

 

 

 

шлаку

 

 

 

мідальних палях

Застосування

мето-

Відвали ґрунту та в і-

Поверхневе трамбування важкими трамбі-

дів

підготовки ос-

дходи

промислових

вками; витрамбовування котлованів; про-

нови для підвищен-

підприємств

(“хвос-

бивання свердловин; улаштування ґрунто-

ня щільності та зни-

ти”, шлами, зола, по-

вих або піщаних подушок; поверхневе

ження стисливості

рожні породи)

ущільнення ґрунту вібраторами

Прорізання

насип-

Культурні шари місь-

Улаштування пальових фундаментів (за-

ного

ґрунту

пальо-

ких територій, звали-

бивних, набивних, буроін’єкційних, вико-

вими фундаментами

ща побутових і про-

наних за допомогою струминної техноло-

 

 

 

мислових

відходів із

гії), які прорізають шар насипного ґрунту і

 

 

 

великою

 

кількістю

спираються на міцний шар природного

 

 

 

органіки

без міцних

ґрунту

 

 

 

уключень

 

 

 

Намивання ґрунту на значних площах виконують за розробленими проектами з урахуванням рельєфу. Для намивання в більшості випадків використовують алювіальні піски, іноді з прошарками супісків і суглинків. Слід пам’ятати, що збільшення вмісту глинястого ґрунту в складі намиву суттєво погіршує його будівельні властивості. У Києві для намивання ґрунту на ділянках Русанівського та Оболонського масивів використовували пилуватий пісок із кількістю частинок, менших за 0,1 мм, близько 35...39%. У намитому піску ця кількість зменшилася до 6...11% (С. А. Слюсаренко та ін., 1990).

Через кілька місяців після завершення намивання в основному остаточно встановлюється щільність намитого ґрунту. Вона поступово наростає по глибині, досягаючи ρd=1,6...1,7 т/м3. Випробовування властивостей намитого ґрунту, які виконувалися в різних місцях, дали можливість встановити орієнтовні пока-

450

зники деформативності й міцності: ρd=1,66...1,69 т/м3; φII=32...36°; cII=0...0,001 МПа; E0=15...50 МПа. Взагалі, ці показники визначають за результатами лабораторних та польових випробувань.

Проектом утворення намитих площ передбачається видалення перед намиванням гумусованого шару ґрунту, кущів, пеньків, звалищ тощо. Чорнозем вивозять у відвали і згодом використовують при рекультивації земель.

Намиту основу розраховують за деформаціями. Якщо в складі намитого ґрунту або під ним є заторфований або слабкий шар, то це враховують додатково. Загальну деформацію основи, складеної з намитого й природного ґрунту, визначають з урахуванням осідання підстильних шарів та самоущільнення намитого ґрунту. Якщо загальна деформація основи більша за граничну, передбачають віброущільнення, закріплення ґрунту або його армування. Матеріалом для армування є стійкі до агресивної ґрунтової води склопластикові смуги з перерізом 2х0,15 см, стрічки із геотекстилю, сітки з поліхлорвінілу. Такі елементи закладають під час намивання на глибині h=d+0,4b (d – глибина закладання фундаменту; b – його ширина) впоперек поздовжньої осі фундаменту так, щоб загальна ширина армування була 2b…4b.

Спочатку засобами гідромеханізації намивають ґрунт до рівня майбутнього армування, потім укладають смуги, стрічки або сітки з фіксацією краю елементів місцевим ґрунтом, щоб подальше намивання не змістило армування. Намивання продовжують до рівня підошви майбутнього фундаменту. Армування піщаних намивних або насипних основ дозволяє зменшити осідання в середньому на 25%, а також знизити тиск на слабкі підстильні шари у середньому на 35%.

Крім названих засобів улаштування основ та фундаментів, на намивних ґрунтах широко застосовують монолітні залізобетонні фундаменти у вигляді суцільних плит, перехресні фундаменти, безперервні за довжиною балкистінки. Влаштовують також фундаменти із залізобетонних забивних, іноді складених, паль, які занурюють ще до намивання. Останній спосіб улаштування пальових фундаментів запропоновано в Києві. Його здійснюють, якщо шар намиву не перевищує 3,5 м. Інколи на поверхню підстильного шару кладуть збі р- ну залізобетонну шайбу, яку надягають на палю. Таким чином, на першому етапі занурюють у підстильний шар палі, а на другому – намивають шар ґрунту проектної товщини.

16.6. ФУНДАМЕНТИ НА ЗАСОЛЕНИХ ҐРУНТАХ

Ділянки із засоленими ґрунтами в Україні є в Північному Криму, на До н- басі, в західній частині. Засоленими частіше бувають глинисті ґрунти, зокрема глини та суглинки. Менш поширені засолені супіски, іноді зустрічаються загіпсовані піски. Про засолення ґрунту свідчать такі ознаки: білуватий наліт на поверхні ґрунту, кристали та друзи солей на зрізах породи, солонуватий або гіркуватий смак ґрунтової води.

Під час лабораторних випробовувань такого ґрунту слід пам’ятати, що сушити його в шафах необхідно при температурі, яка не перевищує 60...65°С.

451

Щільність частинок засоленого ґрунту визначають у нейтральній рідині (гас, толуол). Відомо, що підвищення вмісту солей зумовлює зменшення щільності частинок. Слід також знати, що межі пластичності для засоленого ґрунту порівняно з таким же ґрунтом без солей неоднакові. Так, вологість на межі текучості для засоленого ґрунту дещо підвищена, а вологість на межі пластичності (розкочування) нижча на 3...4%.

У ґрунті найчастіше містяться легкота середньорозчинні солі. До легкорозчинних солей належать хлориди NaCl , KCl , CaCl2 , MgCl2 , бікарбонати

NaHCO3 , Ca( HCO3 )2 , карбонат натрію Na2CO3 й інші, а до середньо розчин-

них – гіпс CaSO4 2H2O .

Деформативність і міцність засоленого ґрунту залежать від вмісту солей та його вологості. Тривале фільтрування води крізь засолений ґрунт у зв’язку з розчиненням солей веде до зниження модуля деформації і збільшення деформативності основи. Досвід випробувань засоленого ґрунту дає підставу зробити висновок про зменшення показників міцності після зволоження. За нормами для засоленого глинистого ґрунту відносне суфозійне стиснення визначають як

ε

sf

= k d

0

ρ

d

β n

,

(16.20)

ρ

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

g

 

 

де k1 – коефіцієнт, що залежить від типу ґрунту, вмісту гіпсу та величини тиску ( k1 =0...1,38); d0 – початковий вміст гіпсу в частках одиниці; ρd, ρg – початкова

щільність сухого ґрунту й щільність частинок гіпсу т/м3; β – ступінь вилуговування в частках одиниці; n – коефіцієнт, котрий приймають для суглинків 1, а для супіску 0,33. Формулою (16.20) користуються для визначення відносного суфозійного стиснення та подальшого попереднього розрахунку суфозійного осідання.

Для точних розрахунків відносне суфозійне стиснення визначають за результатами довгочасних компресійно-фільтраційних випробувань зразків засоленого ґрунту в лабораторних умовах за формулою

εsf

=

hsat.p hsf .p

,

(16.21)

 

 

 

hn.g

 

де hsat.p – висота зразка після зволоження під тиском p=σzp+σzg; hsf.p – висота зразка після тривалої фільтрації води та вилуговування солей під тиском p; hn.g

висота зразка природної вологості під тиском p=σzg.

Суфозійне осідання основи, складеної із засоленого ґрунту:

S

sf

= Σn

ε

h

,

(16.22)

 

i=1

 

sf .і i

 

 

де n – кількість шарів, на які розділено зону суфозійного осідання; εsf.i – відносне суфозійне стиснення і-го шару ґрунту від тиску p; hi – товщина і-го шару засоленого ґрунту.

Останнім часом проблема будівництва на засолених ґрунтах стала особливо актуальною, в зв’язку з інтенсивною меліорацією в посушливих районах і надмірним зволоженням ґрунту. Складність проблеми полягає у тому, що де-

452

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]