99. Неравномерные осадки фундаментов. Процессы утраты строительных свойств основаниями при эксплуатации. Способы обследования оснований и фундаментов.

Как правило неравномерные осадки фундаментов протекают в период приработки здания (в первые 2 года жизни объекта) в весенний период. В этот период возле фундаментов формируется напряженно-деформируемая зона. В этой зоне проходят тиксотропные изменения (отжатие влаги).

Исследования показывают, что при индустриальной застройке такие фундаменты превращаются в дамбу на пути фильтрации подземных вод. Было выявлено, что процессы суффозии в индустриальной застройке протекают в 10 раз быстрее, чем в природных условиях. Поэтому все грунты исследуются на просадочность трехосного сжатия.

Виды осадок:

1. Осадка от уплотнения грунта.

Причины:

- Выклинивание отдельных слоев грунта в пределах контура здания

- Линзообразное залегание отдельных видов грунта

- Неодинаковая мощность слоев грунта, залегающих в основании

- Неодинаковые нагрузки на отдельные фундаменты и разные размеры фундаментов при равных контактных давлениях

- Неодинаковое влияние соседних фундаментов на осадку фундаментов в средних и крайних частях сооружения

- Неодновременное загружение фундаментов в период постройки сооружения

2. Вспучивание фундаментов из-за набухания грунта при уплотнении под нагрузкой.

Причины:

- Откопка одного котлована на различную глубину

- Большее набухание грунта под центральной частью котлована, чем под краями и углами

- Различная продолжительность набухания грунта в отдельных частях котлована

3. Осадка разрушения с пластическими деформациями.

Причины:

- Неодинаковое развитие зон пластических деформаций

- Воздействие метеорологических факторов: промерзание и опаивание грунта в основании при устройстве фундаментов и строительстве зданий; набухание и размягчение грунта в оснований при увлажнении его атмосферными водами

- Воздействие грунтовых вод: разрушение слоев грунта гидростатиче скимдавлением; разрушение грунта в результате гидродинамического воздействия; суффозия грунта потоком грунтовых вод в котлован или приямки.

4. Осадка разрушения вследствие нарушения структуры грунта при производстве работ.

Причины:

- Динамическое воздействие на водонасыщенные, очень пористые пылеватые и глинистые грунты; при перемещении механизмов по дну котлована; при ударах землеройных машин о грунт (например, при разработке прочного или мерзлого грунта); при выполнении взрывных работ около возводимого сооружения.

Способы борьбы с неравномерными осадками грунтов.

Уплотнение грунта выполняют методом укатывания различными катками, транспортными и землеройно-транспортными машинами, механическими или электрическими трамбовками, вибрированием. Песчаные и пылеватые грунты уплотняют поверхностными вибраторами. Для глинистых грунтов вибрирование малоэффективно. Слабые или особо слабые грунты закрепляют.

Силикатизация предусматривает укрепление мелких и пылеватых песков и плывунов однорастворным или двухрастворным составами на основе жидкого стекла. При однорастворном составе используют силикат натрия — жидкое стекло и алюминат натрия. В двухрастворном составе вместо алюмината натрия используют хлористый кальций. Растворы нагнетают инъекторами под давлением 3 — 6 атмосфер, закрепляя грунт в радиусе 0,3 — 1м. Способом силикатизации можно закреплять отдельные участки, а также целые массивы грунта. При сплошном закреплении массива грунта инъекторы располагают в шахматном порядке с расстоянием между рядами, равным 1,5 радиуса закрепления одним инъектором.

Цементация выполняется специальными инъекторами (перфорированными трубами) обычно для укрепления песчаных (реже глинистых) грунтов. Цементная смесь марки 400 , при соотношении 0,8:1 (вода: цемент) под давлением заполняет все пустоты в грунте. После того как инъектор извлекают из грунта, скважину тоже заполняют раствором.

Электросиликатизация ускоряет темпы и качество работ за счет пропуска через инъекторы постоянного тока.

Все перечисленные методы укрепления грунтов предусматривают наличие специального оборудования и могут выполняться организациями, обладающими необходимыми технологиями.

Инженерно-геологическое обследование оснований и фундаментов обследования производят с помощью открытых шурфов. Проходку шурфов по одному-два осуществляют у каждого вида конструкций в наиболее нагруженном и ненагруженном участках, у наружных и внутренних стен, колонн, фундаментов под оборудование и др. Шурфы обязательно отрывают вблизи продеформировавшихся конструкций, на участках, выделенных под проектирование пристроек к зданиям, надстроек, и в местах предполагаемого существенного повышения нагрузок.

Глубина шурфа д.б. не менее 0,5 – 1м ниже подошвы фундамента.

После определения типа и конструкции, размеров и глубины заложения, наличия и вида гидроизоляции устанавливают физико-механические и физико-химические характеристики материала фундаментов след. методами:

Механические:

1. Методы пластической деформации:

- вдавливают штамп в поверхность раствора, бетона и эталонов

- стреляют строительно-монтажным пистолетом (прочность бетона зависит от объема воронки)

2. Методы испытания на отрыв и скалывание:

- гидравлическим пресс-насосом отделяют бетон от бетона путем отрыва со скалыванием

- просто путем отрыва

- путем скалывания ребра конструкции

3. Методы упругого отскока:

- при помощи склерометра Шмидта

Физические:

1. Ультразвуковые методы:

- при помощи ультразвукового прибора измеряют скорость распространения упругих волн (продольных и поперечных ультразвуковых) вызванных импульсным ударом

2. Радиоизотопные методы, основанные на определении плотности по изменению интенсивности гамма-излучения.

Извлечение опытных образцов из конструкции может вызвать ослабление этой конструкции. Поэтому в ряде случаев предпочтительнее неразрушающие методы.

В результате выявляют дефекты, повреждения, отступления от проекта.

При обследовании свайных фундаментов устанавливают их диаметр, количество и глубину, которую можно определить как шурфированием, так и геофизическими методами.

В процессе обследования грунтов в шурфах используют неразрушающие и экспресс-методы. Так, модуль деформации и прочность при одноосном сжатии м/б определены на образцах электронно-акустическим методом, суть которого заключается в определении скорости распространения акустического импульса в грунте, и по известным зависимостям в вычислении деформативно-прочностных характеристик. Плотность и пористость грунтов можно установить пользуясь тарировочными кривыми по данным замеров интенсивности гамма- или нейтронного излучения импульсов.

Лабораторные испытания проводят с целью определения физико-механических характеристик грунтов с нарушенной и ненарушенной структурой: удельного веса, плотности, влажности, сопротивления грунта срезу, сжимаемости; для просадочных грунтов – коэф. просадочности.