Петраков и др. Осн.ифунд. в СИГУ

прорезка просадочной толщи глубокими фундаментами, в том числе свайными и массивами из закрепленного грунта;

комплекс мероприятий, включающий частичное устранение просадочных свойств грунтов, водозащитные и конструктивные мероприятия.

Конструктивные мероприятия были рассмотрены нами в начале лекции. Устранение просадочных свойств грунтов достигается:

а) в пределах верхней зоны просадки – уплотнением тяжелыми трамбовками, устройством грунтовых подушек, вытрамбовываниемкотлованов, в том числе с устройством уширений из жесткого материала, химическим или термическим закреплением грунта;

б) в пределах всей просадочной толщи глубинным уплотнением грунтовыми сваями

впробитых скважинах, предварительным замачиванием грунтов основания, в том числе с глубинными взрывами, химическим или термическим закреплением.

При проектировании глубоких фундаментов следует учитывать:

в грунтовых условиях I типа – негативное трение грунта по боковой поверхности фундамента;

в грунтовых условиях II типа – негативное трение грунта по боковой поверхности фундамента, возникающее при просадке грунтов отсобственного веса .

Комплекс мероприятий, включающий уплотнение грунтов в пределах деформируемой зоны, водозащитные и конструктивные мероприятия, применяется на площадках с грунтовыми условиями типа по просадочности.

На площадках с грунтовыми условиями типа по просадочности водозащитные и конструктивные мероприятия должны предусматриваться только в тех случаях, когда не могут быть устранены просадочные свойства грунтов впределах деформируемой зоны или применена прорезка ее глубокими фундаментами.

Уплотнение тяжелыми трамбовками применяется при степени влажности грунтов

Sr=0,7 и плотности сухого грунта не более 1,55т/м ( d=1,55т/м). Наибольшая

эффективность уплотнения достигается при оптимальной влажности грунтов w0, определяемой по результатам опытного уплотнения, или приближенно принимаемой w0 = wp

–(0.01 0.03), где wp - влажность на границе пластичности (в этом состоянии грунт имеет твердую консистенцию).

Глубина уплотнения тяжелыми трамбовками может быть определена по эмпирической

где d – диаметр основания трамбовки; k равен 1,8 для супесей и суглинков и 1,5 для

глин.

При этом нижняя граница уплотненной зоны считается слой с плотностью сухого грунта 1,6т/м. При этом в верхней зоне плотность сухого грунта должна составлять

1,65...1,7т/м.

Величина недобора грунта до проектной отметки определяется по формуле

где d и d,s - плотности сухого грунта собственно до и после уплотнения.

Диаметр и масса трамбовок назначаются в зависимости отглубины уплотнения, формы и размеров уплотняемых площадей и т.п. При назначении массы трамбовок следует исходить из того. чтобы статическое давление на грунт составляло не менее 15кПа. Энергия уплотнения (высота сбрасывания трамбовки и количество ударов по одному пятну) определяются пробными уплотнениями. Для устранения влияния динамических воздействий на существующие здания и сооружения уплотнение тяжелыми трамбовками массой до 5т применяется при расположении уплотняемой площадки отсуществующих зданий и сооружений на расстоянии не менее 15м.

При устройстве грунтовых подушек (рис. 9.9) просадочный грунт в пределах всей или части деформируемой зоны заменяется местным грунтом, укладываемым с заданной плотностью.

4

3

bs 1

4

3

Рис. 9.9 Арматурные подушки под фундаментами.

а - армирование штабами; б – армирование сетками; 1 – штаба; 2 – сетка; 3 – подушка грунта; 4 – фундамент.

Грунтовые подушки применяются при степени влажности грунтов в основании фундаментов 0,7 и для создании в основании фундаментов уплотненного слоя большей толщины, чем при уплотнении тяжелыми трамбовками.

При устройстве фундаментов ввытрамбованных котлованах глубина трамбования обычно составляет 0,6...3,0м. Трамбовка, имеющая форму фундамента, падает по направляющей штанге с высоты 4...8м. При небольших размерах фундаментов и нагрузках на них забивают трамбовку – шаблон (с последующим ее извлечением).

После вытрамбовывания котлован заполняется враспор монолитным бетоном или устраивается сборный фундамент, имеющий близкие к котловану форму и размеры.

При вытрамбовывании вокруг котлована образуется уплотненная зона, в пределах которой повышается плотность грунта и устраняются просадочные свойства. За уплотненную зону принимается массив, в пределах которого плотность сухого грунта составляет более 1,55т/м.

Рис. 9.11 Схема к расчету удлиненных фундаментов в вытрамбованных котлованах с расширением.

1 – фундамент; 2 – расширение из вытрамбованного жесткого материала; 3 – защемленная зона грунта.

Фундаменты в вытрамбованных котлованах с уширением проектируются монолитными, Вид жесткого материала для создагния уширения выбирается в зависимости от нагрузки на фундаменты. При втрамбовывании жесткого материала в дно котлована трамбовкой с заостренным нижним концом создается уширение, имеющее форму шара или эллипсоида вращения.

Несущая способность фундамента в вытрамбованном котловане с уширенным основанием на вертикальную нагрузку определяется для случая полного замачивания просадочного грунта в основании как наименьшее из значений несущей способности:

фундамента по жесткому материалу, втрамбованному в дно котлована:

грунта в пределах уплотненной зоны;

грунта природного сложения, подстилающего уплотненную зону.

В вытрамбованных котлованах колонны с фундаментами соединяются посредством стакана, анкерных болтов или анкерной плиты (рис. 9.12)

Рис. 9.12 Сопряжение колонн с фундаментами в вытрамбованных котлованах.

1 – фундамент в вытрамбованном котловане; 2 – фундаментная балка; 3 – колонна; 4 – стакан; 5 – гнездо для фундаментной балки; 6 – анкерные болты; 7 – анкерная плита; 8 – бетонные столбики.

Водозащитные мероприятия предполагают:

компановку генплана;

планировку застраиваемой территории;

устройство под зданиями и сооружениями маловодопроницаемых экранов

(рис 9.13, 9.14);

Рис. 9.13 Принципиальная схема водозащиты просадочного основания с помощью экранаиз полимерных пленок.

1 – просадочный грунт; 2 – пленочный экран; 3 – песчаный слой; 4 – фундамент сооружения; 5 – дренажная траншея с железобетонным лотком; 6 – дренажная траншея; 7 – гравийный фильтр; 8 – съемные плиты для доступа к дренажу; 9 – грунтовое заполнение; 10 – отмостка; 11 – послойно-уплотненный суглинок; 12 – вертикальная гидроизоляция наружных стен; 13 – ограждающий брус для защемления пленочного

экрана.

4

Рис. 9.14 Общий вид участка противофильтрационного экрана, получаемого сваркой

пленочных полос.

1 – пленочная полоса; 2 – одиночный сварной шов; 3 – двойной сварной шов; 4 – свариваемые полотнища.

качественная засыпка пазух котлованов и траншей;

устройство вокруг здания отмосток шириной не менее 1,5м, в том числе с уплотненным грунтовым экраном (рис. 9.15), или смыкающихся с проездными дорогами;

прокладка внешних и внутренних водонесущих коммуникаций в каналах с аварийным сбросом утечек в канализационную сеть;

отвод атмосферных, аварийных и др. вод за пределы зданий в ливнесточную сеть и др. Для выравнивания кренов высоких зданий и сооружений (водонапорных башен,

дымовых труб, многоэтажных жилых домов-башен и др.), возникающего вследствие местного одностороннего замокания просадочного грунта, используют метод организованного замачивания грунта через предварительно пробуренные скважины со стороны, противоположной крену здания или сооружения (рис. 9.16)

Рис. 9.16 Выравнивание крена жесткого сооружения.

1 – сооружение; 2 – трос; 3 – динамометр; 4 – лебедка; 5 – анкер; 6 – наклоненные скважины; 7 – хомут.

ЛЕКЦИЯ № 10. Фундаменты сооружений на набухающих грунтах. Методы методы расчёта и принципы проектирования

(2 часа)

Основания, сложенные набухающими грунтами, должны проектироваться с учетом особенности таких грунтов при повышении влажности увеличиваться в объеме – набухать. При последующем понижении влажности у набухающих грунтов происходит обратный процесс – усадка.

Необходимо учитывать, что способность набухать при увеличении влажности обладают некоторые виды шлаков, например, шлаки электроплавильных производств.

Набухать могут обычные (ненабухающие) пылевато-глинистые грунты, если они замачиваются отходами производств, например, растворами серной кислоты.

При использовании шлаков в качестве оснований возможно их набухание и появление деформаций сооружений. Пригодность, например, электропечного шлака для использования в качестве оснований можно оценить по магнезиальному модулю

Kmg MgO(SiO2 Al2O3 ),

который должен быть не более 0,6.

Возможность набухания нескольких грунтов при их замачивании отходами производства устанавливается опытным путем в лабораторных или полевых условиях.

Набухающие грунты характеризуются:

Подъем основания при набухании грунта hsw определяется по формуле

где - относительное набухание грунта i-го слоя; hi - толщина i-го слоя;

k - коэффициент, учитывающий напряженное состояние грунтового массива. n - число слоев, на которое разбита зона набухания грунта.

Относительное набухание грунта sw определяется по формулам для двух схем замачивания основания:

при инфильтрации влаги

где hn - высота образца природной влажности и плотности, обжатого без возможности бокового расширения давлением Р, равным давлению ;

hsot - высота такого же образца после замачивания до полного водонасыщения,

обжатого в тех же условиях; при экранировании поверхности и изменении водно-теплового режима

нагрузки, грунты относятся к набухающим при sw 0,04.

Набухающие грунты в зависимости от величины набухания без нагрузки

сильнонабухающие, если 0 ,12 sw 0,08 .

Коэффициент ksw , входящий в формулу (1), в зависимости от суммарного вертикального напряжения z,tot на рассматриваемой глубине принимается равным:

KSh - коэффициент, принимаемый равным 1,3;

n – количество слоев, на которые разбивается зона усадки грунта.

Относительная линейная усадка грунта при его высыхании определяется по формуле:

где hп - высота образца грунта возможной наибольшей влажности при обжатии его

суммарным вертикальным напряжением без возможности бокового расширения;

hd - высота образца в тех же условиях после уменьшения влажности в результате

высыхания.

Нижняя граница зоны усадки HSh определяется экспериментальным путем, а пи отсутствии экспериментальных данных принимается равной 5 м.