Глава 4. ОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ
Понятие об основаниях и требования к ним
Основанием называется массив грунта, расположенный под фундаментом и воспринимающий нагрузку от здания. Основания бывают двух видов: естественные и искусственные.
Естественным основанием называют грунт, залегающий под фундаментом и способный в своем природном состоянии выдержать нагрузку от возведенного здания.
Искусственным основанием называют искусственно уплотненный или упрочненный грунт, который в природном состоянии не обладает достаточной несущей способностью по глубине заложения фундамента.
Действующие нагрузки деформируют основания, вызывая осадку здания.
В соответствии с изложенным грунты, составляющие основание, должны отвечать следующим требованиям: обладать достаточной несущей способностью, а также малой и равномерной сжимаемостью (большие и неравномерные осадки здания могут привести к его повреждению и даже разрушению); не быть пучинистыми, т.е. иметь свойство увеличения объема при замерзании влаги в порах грунта (в соответствии с этим требованием выбирают глубину заложения фундамента, которая должна быть согласована с глубиной промерзания грунта в районе строительства), не размываться и не растворяться грунтовыми водами, что также приводит к снижению прочности основания и появлению непредусмотренных осадок здания; не допускать просадок и оползней.
Просадки могут произойти при недостаточной мощности слоя грунта, принятого за основание, если под ним располагается грунт, имеющий меньшую прочность (более слабый грунт). Оползни грунта могут произойти при наклонном расположении пластов грунта, ограниченных крутым рельефом местности.
|
|
|
Главное внимание при проектировании уделяется вопросу обеспечения равномерности осадок. При этом необходимо прежде всего учитывать, что нагрузка от здания может вызвать разрушение основания при его недостаточной несущей способности. С другой стороны, основание может и не разрушиться, но осадка здания окажется столь неравномерной, что в стенах здания появятся трещины, а в конструкциях возникнут усилия, способные привести к аварийному состоянию всего здания или его части.
Грунтовые воды оказывают значительное влияние на структуру, физическое состояние и механические свойства грунтов, снижая несущую способность основания.
Если в грунте содержатся легко растворимые в воде вещества (например, гипс), возможно его выщелачивание, что влечет за собой увеличение пористости основания и снижение его несущей способности. Для этого в необходимых случаях снижают уровень грунтовых вод. В случаях, когда скорость движения грунтовых вод такая, что возможно вымывание частиц мелкозернистых грунтов, необходимо применять меры по защите основания. Для этого устраивают вокруг здания специальное шпунтовое ограждение или дренаж.
|
|
|
Каковы же основные виды грунтов и их свойства? Грунты разнообразны по составу, структуре и характеру залегания. Принята следующая строительная классификация грунтов:
Скальные – залегают в виде сплошного массива (граниты, кварциты, песчаники и т.д.) или трещиноватого слоя. Они водоустойчивы, несжимаемы и при отсутствии трещин и пустот являются наиболее прочными и надежными основаниями. Трещиноватые слои скальных грунтов менее прочны.
Крупнообломочные – несвязные обломки скальных пород с преобладанием обломков размером более 2 мм (свыше 50%). К ним можно отнести гравий, щебень, гальку, дресву. Эти грунты являются хорошим основанием, если под ними расположен плотный слой.
Песчаные – состоят из частиц крупностью от 0,1 до 2 мм. В зависимости от крупности частиц пески разделяют на гравелистые, крупные, средней крупности, мелкие и пылеватые. Чем крупнее и чище пески, тем большую нагрузку может выдержать слой основания из него. Сжимаемость плотного песка невелика, но скорость уплотнения под нагрузкой значительна, поэтому осадка сооружений на таких основаниях быстро прекращается. Пески не обладают свойством пластичности.
|
|
|
Частицы грунта крупностью от 0,05 до 0,005 мм называют пылеватыми. Если в песке таких частиц от 15 до 50 %, то их относят к категории пылеватых. Когда в грунте пылеватых частиц больше, чем песчаных, грунт называют пылеватым.
Глинистые – связные грунты, состоящие из частиц крупностью менее 0,005 мм, имеющих в основном чешуйчатую форму. В отличие от песков глины имеют тонкие капилляры и большую удельную поверхность соприкосновения между частицами. Так как поры глинистых грунтов в большинстве случаев заполнены водой, то при промерзании глины происходит ее пучение. Несущая способность глинистых оснований зависит от влажности. Сухая глина может выдерживать довольно большую нагрузку. Глинистые грунты делятся на глины (с содержанием глинистых частиц более 30%), суглинки (10-30%) и супеси (3-10%).
Лессовые (макропористые) – глинистые грунты с содержанием большого количества пылеватых частиц и наличием крупных пор (макропор) в виде вертикальных трубочек, видимых невооруженным глазом. Эти грунты в сухом состоянии обладают достаточной прочностью, но при увлажнении способны давать под нагрузкой большие осадки. Они относятся к просадочным грунтам и при возведении на них зданий требуют надлежащей защиты оснований от увлажнения. С органическими примесями (растительный грунт, ил, торф, болотный торф) они неоднородны по своему составу, рыхлы, обладают значительной сжимаемостью. В качестве естественных оснований под здания непригодны.
|
|
|
Насыпные – образовавшиеся искусственно при засыпке оврагов, прудов, мест свалки и т.п. Обладают свойством неравномерной сжимаемости, в большинстве случаев их нельзя использовать в качестве естественных оснований под здания. В практике встречаются также намывные грунты, образовавшиеся в результате очистки рек и озер. Эти грунты называют рефулированными насыпными грунтами. Они являются хорошим основанием для зданий.
Плывуны – образуются мелкими с илистыми и глинистыми примесями, насыщенными водой. Они непригодны как естественные основания. Основания должны обеспечивать пространственную жесткость и устойчивость здания, поэтому нормами предусмотрены допустимые величины осадок здания (80-150 мм в зависимости от вида здания).
Обычно производят тщательные геологические и гидрогеологические исследования грунтов с тем, чтобы определить их физические и механические свойства, а также принять соответствующее решение о конструкциях здания. С этой целью определяют вид и мощность отдельных пластов грунта. В зависимости от этажности здания и местных условий глубина исследования колеблется от 6 до 15 м и более.
Исследование, или разведку грунтов производят путем бурения или шурфования и лабораторными анализами образцов пластов грунта. Если в зоне фундаментов обнаружены грунтовые воды, то необходимо провести их химический анализ, так как эти воды могут быть агрессивными и оказывать разрушающее воздействие на материал фундаментов.
Результаты геологических и гидрологических исследований заносят в специальные журналы, после чего составляют чертежи вертикальных разрезов (колонок) буровых скважин или шурфов и по ним - геологического профиля грунтового массива с указанием полных характеристик пластов грунта и положения грунтовых вод, что дает основание для принятия необходимых решений.
Если грунт на участке строительства не удовлетворяет предъявляемым требованиям, а здание необходимо возводить именно в этом месте, то устраиваются искусственные основания. Такие основания при возведении зданий на слабых грунтах устраивают путем их искусственного упрочнения или заменой слабого грунта более прочным. Упрочнение грунта может быть осуществлено следующими способами:
Уплотнением – пневматическими трамбовками (иногда с втрамбованием щебня или гравия) или трамбовочными плитами массой от 2 до 4 т, который имеют вид усеченного конуса с диаметром основания не менее 1 м (из железобетона, стали или чугуна). Этот способ применяют в случае, если грунты недостаточно плотные, а также при насыпных грунтах. Для уплотнения больших площадей применяют катки массой 10-15 т. Если грунты песчаные или пылеватые, то для их уплотнения применяют также поверхностные вибраторы. Необходимо отметить, что этот метод является более эффективным, так как грунт уплотняется быстрее.
Силикатизацией – для закрепления песков, пылеватых песков (плывунов) и лессовых грунтов. Для этого в песчаный грунт поочередно нагнетают растворы жидкого стекла и хлористого кальция, для закрепления пылеватых песков - раствор жидкого стекла, смешанного с раствором фосфорной кислоты, а для закрепления лессов - только раствор жидкого стекла. В результате нагнетания указанных растворов грунт по истечении определенного времени каменеет и имеет значительно большую несущую способность.
Цементацией – путем нагнетания в грунт по трубам жидкого цементного раствора или цементного молока, которые, затвердевая в порах грунта, придают ему камневидную структуру. Цементация применяется для укрепления гравелистых, крупных и среднезернистых песков.
Обжигом (термическим способом) – путем сжигания горючих продуктов, подаваемых в специально устраиваемые скважины под давлением. Этот способ применяют для укрепления лессовых просадочных грунтов.
Если уплотнить или закрепить грунт затруднительно, слой слабого грунта заменяют более прочным. Замененный слой грунта называют подушкой. При небольшой нагрузке на основание применяют песчаные подушки из крупного или средней крупности песка. Толщина подушки должна быть такой, чтобы давление на нижележащий слабый слой грунта не превышало его нормативного сопротивления.
Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 738; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!