Просадка учитывается в тех слоях, где выполняется условие

ОИФ спецкурс.

№1. Общие требования и последовательность проектирования основания и фундаментов. Характеристики строящихся сооружений

В основу проектирования оснований и фундаментов заложены следующие принципы:

1) проектирование оснований сооружений по предельным состояниям;
2) учет совместной работы системы «основание - фундамент - сооружение»;
3) комплексный учет факторов при выборе типа фундаментов, несущего и подстилающих слоев основания в результате совместного рассмотрения, в том числе инженерно-геологических условий площадки строительства; особенностей сооружения и чувствительности его несущих конструкций к неравномерным осадкам; методов выполнения работ по подготовке оснований и устройству фундаментов.
           Фундаменты должны удовлетворять следующим основным требованиям:

• быть прочными и долговечными, устойчивыми к грунтовым водам и морозному выветриванию;
• быть устойчивыми на опрокидывание и сдвиг в плоскости подошвы;
• не превышать нормативных величин абсолютных и неравномерных осадок;
отвечать технико-экономическим требованиям и современным способам производства работ.

 

4.1 Основания и фундаменты должны проектироваться на основе и с учетом:

а) результатов инженерных изысканий для строительства;

 б) сведений о сейсмичности района строительства;

в) данных, характеризующих назначение, конструктивные и технологические особенности сооружения и условия его эксплуатации;

г) нагрузок, действующих на фундаменты;

д) окружающей застройки и влияния на нее вновь строящихся сооружений;

 е) экологических требований;

 ж) технико-экономического сравнения возможных вариантов проектных решений для выбора наиболее экономичного и надежного проектного решения, обеспечивающего наиболее полное использование прочностных и деформационных характеристик грунтов и физико-механических свойств материалов фундаментов и других подземных конструкций.

4.2 При проектировании должны быть предусмотрены решения, обеспечивающие надежность, долговечность и экономичность сооружений на всех стадиях строительства и эксплуатации

Основания, фундаменты и подземные части высотных зданий следует рассчитывать по двум группам предельных состояний: по первой группе — по прочности грунтов и несущей способности оснований и конструк­ций фундаментов и подземной части здания; по второй группе — по деформациям (осад­кам, кренам, прогибам, отклонениям центра тяжести здания от вертикали и т.п.) и по при­ годности к нормальной эксплуатации

 В расчетах оснований, фундаментов и подземных частей высотных зданий и сооруже­ний следует учитывать неоднородность основа­ния по глубине и в плане, а также неупругие деформации грунта и материалов подземных и надфундаментных конструкций.

Последовательность проектирования

 1. Оценка инженерно-геологических условий строительной площадки. Рассматривается общее строение площадки, характер напластования грунтов, их возраст, возможное течение геологических процессов и их влияние на деформируемость и устойчивость грунтов; определяются вид, физико- механические свойства и состояние отдельных слоев грунта; уточняются уровень подземных вод, их сезонное и многолетнее колебание, возможное изменение уровня при эксплуатации сооружения, агрессивность воды по от- ношению к строительным материалам и другие данные, характеризующие основание.

 2. Ознакомление с проектируемым зданием. Выявляются особенности; уточняются размеры, материал основных конструкций и элементов, конструктивные и расчетные схемы; анализируется жесткость принятых конструкций и их чувствительность к неравномерным осадкам, а также возможные деформации отдельных частей и элементов при осадке грунтов основания; выявляются особенности и требования технологического процесса, эксплуатационные условия, влияние их на грунты основания; устанавливается характер и допустимые предельные деформации конструкций.

3. Определение нагрузок, действующих на основание, в результате статического расчета строительных конструкций или сбора нагрузок от элементов и конструкций, которые опираются на рассчитываемый фундамент. При расчете по двум предельным состояниям уточняются невыгодные условия загружения для каждого состояния и принимаются соответствующие расчетные коэффициенты. Нагрузки в зависимости от расчетной схемы суммируются на уровне спланированной отметки земли или подошвы фундамента.

 4. Предварительный выбор конструкции и основных размеров фундаментов в открытых котлованах (глубина заложения, размеры и форма подошв) и фундаментов глубокого заложения (тип и конструкция, отметка начала погружения, глубина и условия погружения) в зависимости от назначения и конструкции наземных частей зданий и сооружений, инженерно- геологических условий строительной площадки, условий производства работ.

5. Проверочные расчеты оснований по деформациям. Для принятых размеров фундамента и сочетаний нагрузок определяют осадку оснований и сопоставляют ее с допустимыми деформациями конструкций; при необходимости изменяют размеры или выбирают более рациональный тип фундамента.

6. В необходимых случаях проверочные расчеты оснований вместе с сооружением по несущей способности (устойчивости). Если по условиям устойчивости в конструкцию сооружения внесены изменения, их нужно увязать с требованиями проектирования по деформациям.

7. Установление окончательных размеров фундамента, удовлетворяющих двум группам предельных состояний основания; расчет и конструирование фундамента.

К характеристикам строящегося здания относят:

- Этажность, Высоту, Общую площадь м2, Строительный объём м3, Тип фундамента, Стены-тип, толщину, Общую площадь квартир м2

Архитектурная и конструктивная характеристики строящихся объектов:

Площадь застройки, Площадь жилого здания, Жилая площадь квартир, Площадь квартир (без учета летних помещений), Общая площадь квартир, Летние помещения, Строительный объём, Количество квартир,Этажность жилой части здания

 

№2 Проектирование фундаментов на скальных и элювиальных грунтах. Общие сведения

Фундамент для скального грунта должен учитывать особенности породы и ее физические и геологические характеристики. Это надежное основание, но иногда оно сложно в обработке и освоении. Поскольку скальные грунты дают малые деформации, то при проектировании фундаментов определяющими являются расчеты по первому предельному состоянию − по прочности. При глубоком залегании скальных грунтов следует знать: если верхние четвертичные отложения обладают небольшой мощностью, то следует их прорезать и опереть фундаменты на скальные грунты. Целесообразно также применение свай-стоек или буровых опор. Их немного заглубляют в скальный грунт.

Характеристиками такого грунта являются коэффициент размягчения, выветриваемость и степень растворимости. От каждого из них зависит легкость устройства фундамента и несущая способность. Их принимают во внимание при обосновании конструкции, размеров и необходимость привлечения нужной для работы техники. Породы мало подвержены деформации, пучению и размягчению. Основание бывает не только из одного, а и из нескольких типов грунтов на разном уровне.

Фундамент на скальном грунте не относят к простым конструкциям. Это связано со сложностью его обработки. Ленточные опоры любой глубины заложения требуют выровненной площадки под подошву, что в скальных грунтах сделать сложнее чем в других типах. Это же относится и к плитным и к свайным конструкциям.

1. Свайные фундаменты. Удобны для использования в таких грунтах. Так как сама горная порода уже является надежной опорой, для свай достаточно пробурить неглубокие скважины. В них закладывают стержни и заливают цементным раствором для надежной связи со стенками. Для небольших легких частных домов на скалу достаточно опереть неглубоко заложенные столбы, а между собой соединить их ростверками для сбора нагрузок от несущих конструкций. Сваи помогают эффективно использовать неровные участки для строительства – нет необходимости их выравнивать.

2. Ленточные конструкции не заглубляют, лишь выравнивают под них основание. Монолитные конструкции заливают непосредственно над поверхностью грунта. Это позволяет уменьшить количество работ.

3. Плиты нецелесообразно применять в таких условиях, так как они требуют финансовых затрат.

Особенностью строительства на скальных основаниях является то, что в таких условиях затруднительно устроить в здании подвал или цокольный этаж.Распространено также наличие скальных пород на некотором уровне от поверхности земли. При этом над ними может быть слой песка или глины. В таком случае целесообразно выбрать котлован до надежного основания и опирать на него ленту или плиту. При использовании свай, они забиваются или бурятся до уровня залегания горных пород. Скальные грунты – надежные основания, но требуют внимательности в выборе типа фундамента и его проектировании.

 Основания, сложенные элювиальными грунтами - продуктами выветривания скальных пород, оставшимися на месте своего образования и сохранившими в той или иной степени структуру и текстуру исходных пород, должны проектироваться с учетом:

- их значительной неоднородности по глубине и в плане из-за наличия грунтов с большим различием их прочностных и деформационных характеристик - скальных разной степени выветрелости и различных типов нескальных грунтов;

- склонности к снижению прочности элювиальных грунтов (особенно крупнообломочных и сильновыветрелых скальных) во время их преобразования в открытых котлованах;

- возможности перехода в плывунное состояние элювиальных супесей и пылеватых песков в случае их водонасыщения в период устройства котлованов и фундаментов;

- возможным наличием просадочных свойств у элювиальных пылеватых песков с коэффициентом пористости 0,6 и степенью влажности 0,7.

6.4. При расчетных деформациях основания, сложенного элювиальными грунтами, больше предельных или недостаточной несущей способности основания должны предусматриваться следующие мероприятия в соответствии с указаниями пп.2.67-2.71:

- устройство уплотненных грунтовых распределительных подушек из песка, гравия, щебня или крупнообломочных грунтов с обломками исходных горных пород, в частности при неровной поверхности скальных грунтов;

- удаление из верхней зоны основания включений скальных грунтов, полную или частичную замену рыхлого заполнения "карманов" и "гнезд" выветривания в скальных грунтах щебнем, гравием или песком с уплотнением.

6.5. В проекте оснований и фундаментов должна предусматриваться защита элювиальных грунтов от разрушения атмосферными воздействиями и водой в период устройства котлованов. Для этой цели следует применять водозащитные мероприятия, не допускать перерывы в устройстве оснований и последующем возведении фундаментов; предусматривать недобор грунта в котловане; применять взрывной способ разработки скальных грунтов лишь при условии мелкошпуровой отпалки.

Для предотвращения выветривания или улучшения свойств уже выветрелых пород пре­дусматривают применение фундаментов глубокого заложения, т. е. прорезка всей толщи элювиальных грунтов с опорой на монолитные невыветрелые породы; планировку строительной территории и отвод атмосферных вод, а также покрытие грунтов водонепроницаемыми мате­риалами (гудроном, цементом и др.).

Не следует допускать перерывов в устройстве оснований и возве­дении фундаментов, так как при многократном увлажнении—высы­хании, промерзании—оттаивании элювиальный грунт превращается в дресву и щебень, которые легко размокают в воде. Чтобы уберечь дно строительного котлована от разрушения процессами выветрива­ния, следует не доводить его до проектной отметки, с тем чтобы оставшийся слой (0,3—0,4 м) снять перед началом возведения фун­дамента.

№3 Оценка характера и степени опасности карста. Устройство противокарстовых фундаментов

Карстом называется совокупность явлений, связанных с растворением горных пород и образованием в них пустот. На поверхности эти явления вызывают просадки, провалы.Опасность карста заключается в том, что этот скрытый процесс, препятствуя строительству и эксплуатации зданий и инженерных сооружений, а также рациональному использованию сельскохозяйственных земель, наносит значительный ущерб населению и хозяйству. Основные виды опасности карста включают: осадку и провалы земной поверхности; деформации сооружений вплоть до их разрушения; потеря воды из водохранилищ через воднорастворимые породы бортов и оснований водохранилищ, прорывы карстовых вод в горные выработки и тоннели, их затопление; загрязнение подземных вод;

Характер опасности карста определяется типом сооружений. «Для наземных – это потеря или снижении несущей способности основания, для подземных – это снижение несущей способности пород, повышение водопритока агрессивных вод, локальным увеличением горного давления в месте нахождения карстопроявления, усиленным растворением карстующихся пород по контуру основания и т.д.»

Основные конструктивные элементы противокарстовой защиты со­оружений следует предусматривать в подземной части, а именно устройст­вом ленточных, перекрестных или сплошных фундаментов, как правило, из монолитного железобетона. Отдельно стоящие фундаменты весьма уязви­мы для подобных грунтов и используются только после специального обоснования и применения соответствующей конструктивной схемы на­земной части.

Рационально применение конструкций зданий и их фундаментов, рассчитанных на сохранение целостности и устойчивости при возможных деформациях основания.

Противокарстовый сборный ленточный фундамент, в том числе с консолями, включает дискретные железобетонные фундаментные плиты (подушки) и бетонные стеновые блоки, смонтированные на цементном растворе. Фундамент выполнен армированным в горизонтальных швах между плитами и блоками едиными арматурными неразрезными сетками, а в вертикальных торцевых пазах блоков - арматурными анкерами, соединенными с нижней и верхней неразрезными сетками и с монтажными петлями на сварке в процессе строительно-монтажных работ для жесткого объединения всех сборных элементов фундамента в сплошную балку-стенку. Технический результат состоит в повышении жесткости и надежности фундамента.

Необходимость устройства свайных фундаментов возникает, если верхние слои грунтов являются слабыми, малопрочными и сильносжимаемыми, то есть они являются малопригодными для устройства на них фундаментов мелкого заложения без улучшения свойств грунтов. Сваи передают нагрузки от сооружения на нижние, как правило, более уплотненные и прочные слои грунта. Свайные фундаменты применяются, если они являются в рассматриваемых условиях более экономичными ииндустриальными

Фундамент с расширительной подошвой имеетрасширенную подошву; цоколь, представляющий собой железобетонную надземную часть высотой от 0,4 метра; толщина бетонной подошвы, ширина бетонной подошвы, толщина песчаной подушки, ширина песчаной подушки, толщина боковой обсыпки и ширина боковой обсыпки рассчитываются индивидуально. Индивидуальные расчеты некоторых параметров необходимы из-за различных дополнительных факторов: воспринимаемой нагрузки дома, сторон света, несущей способности грунта и некоторых других. Причем и расчет количества арматуры ведется по такому же принципу. Фундамент можно укладывать собственно на поверхности, так как имеется специальная подошва. Данный вид конструкции требуется, когда грунтовые воды подходят очень близко на участке строительства.

Кольцевой фундамент под сооружения башенного типа на клиновидных основаниях выполнен в виде круглой плиты с отверстием, геометрические параметры которого зависят от угла наклона жесткого подстилающего слоя, расстояния до ребра клина, ширины кольца фундамента, упругих свойств основания. При возведении дымовых труб, водонапорных башен, доменных печей и других сооружений, обладающих очень большой жесткостью, часто используют круглые или кольцевые фундаменты. Относительно большие размеры таких фундаментов (в плане) позволяют принимать значительные величины нормативного давления на грунт основания даже в тех случаях, когда фундаменты обладают средними строительными качествами. Значения предельно допустимой осадки также часто не отражаются на выбираемых размерах (диаметре) таких фундаментов, так как нормы допускают большую величину осадки (30 см).

 

№4. Проектирование фундаментов на подрабатываемых территориях. Общие сведения

К подрабатываемым относятся территории, на которых производятся: подземное строительство камер, тоннелей и т.п.; строительство шахт по добыче угля и других полезных ископаемых; добыча газа и нефти, откачка воды; наземное строительство (с созданием строительных котлованов) над действующими тоннелями и камерами неглубокого заложения. В районах с подрабатываемыми территориями происходит оседание и горизонтальное смещение земной поверхности, в результате чего возникают деформации зданий и сооружений.

Фундаменты зданий и сооружений, возводимых на подрабатываемых территориях, должны применяться жесткой, податливой или комбинированной конструктивных схем в зависимости от величины деформаций земной поверхности при подработке, жесткости надфундаментных конструкций, деформативности грунтов оснований и пр.

Примечания:

1. К фундаментам жесткой конструктивной схемы относятся плитные, ленточные с железобетонными поясами, отдельно стоящие со связями-распорками между ними и т. п.

2. К фундаментам податливой конструктивной схемы относятся фундаменты с горизонтальными швами скольжения между отдельными элементами фундаментов, обеспечивающими возможность их взаимного сдвига между собой, а также фундаменты с вертикальными элементами, шарнирно-опирающимися и наклоняющимися при горизонтальных перемещениях грунта.

3. К фундаментам комбинированной конструктивной схемы относятся жесткие фундаменты, имеющие в нижней своей части швы скольжения.

4. Для каркасных зданий податливая схема фундаментов может обеспечиваться применением шарнирного опирания колонн на фундаменты.

5. Для зданий повышенной этажности и башенного типа применение наклоняющихся фундаментов не допускается.

Рис. 11.1. Устройство общей фундаментной плиты у вертикального деформационного шва каркасного (а) и бескаркасного (б) здания

1 — колонны; 2 — подколенники; 3 — связи-распорки; 4 — плита; 5 — шов скольжения; 6 — парные стены; 7 — железобетонный фундаментный пояс; 8 — уровень пола; a_н — размер деформационного шва

Рис. 11.2. Воздействия на фундаменты жесткой конструктивной схемы, возникающие вследствие деформаций растяжения земной поверхности а — план фундаментов с эпюрами нагрузок; б — разрез; в — эпюра перемещений грунта; l_п1 и l_п2 — участки фундаментов поперечных стен, нагрузки от которых передаются на фундаменты под продольными стенами

Шов скольжения должен устраиваться на хорошо выровненной раствором поверхности фундаментов.Фундаменты должны рассчитываться на нагрузки от воздействия относительных горизонтальных деформаций земной поверхности (растяжения и сжатия), вызывающих горизонтальные перемещения грунта в направлении как продольной, так и поперечной осей зданий или сооружений.

Для восприятия усилий от воздействия горизонтальных перемещений грунта должны устраиваться: в ленточных фундаментах — железобетонные пояса (в податливых фундаментах — над швом скольжения); в столбчатых (в необходимых случаях) — связи-распорки; в плитных и свайных фундаментах должно предусматриваться соответствующее усиление армирования плиты и ростверка.

Жесткие же схемы целесообразнее принимать для бескаркасных зданий с продольными и поперечными несущими стенами, устройство подвалов под частью здания в пределах отсека, как правило, не рекомендуется.

Все фундаменты в пределах отсека должны располагаться на одном уровне;

столбчатые фундаменты желательно связывать между собой горизонтальными связями-распорками. В целях защиты зданий от местных просадок рекомендуется, если это технически целесообразно, устройство фундаментов в виде сплошной плиты, перекрестных балок, балок-стенок и т.п.

Весьма важно для предотвращения от возможных просадок защищать грунты от проникновения в них любых видов влаги — как атмосферной, так и эксплуатационной. Для этого необходимо устраивать надежную отмостку шириной до 1,5 м, тщательно гидроизолировать стены и пол подвалов, места примыкания трубопроводов и т.п.

 

№5. Механические свойства мерзлых грунтов. Основные положения расчета фундаментов, возводимых с сохранением вечномерзлого состояния грунта.

В зависимости от веще­ственного состава и температурно-влажностных условий мерзлые грунты делятся на твердомерзлые, пластичномерзлые и сыпуче-мерзлые.

К твердомерзлым относятся крупнообломочные грунты при температуре Т < 0° С и суммарной влажности w_tot > 0,03, пески при T < -0,1°...-0,3° С и w_tot> 0,03, пылевато-глинистые грунты при Т < -0,6...-1,5° С. Твердомерзлые грунты прочно сцементированы льдом, практически несжимаемы (Е >100 МПа), при быстром нагружении характеризуются хрупким разрушением.

К пластичномерзлым относятся песчаные и пылевато-глинистые грунты при температуре в пределах от начала замерзания Т_bf до указанных выше значений. Они также сцементированы льдом, но обладают сжимаемостью и вязкими свойствами.

К сыпучемерзлым относятся крупнообломочные и песчаные грунты при T < 0° С и w_tot < 0,03. Несмотря на мерзлое состояние, эти грунты не сцементированы льдом ввиду его малого содержания в порах. Их свойства практически не изменяются под влиянием температуры, близки к свойствам тех же грунтов в не мерзлом состоянии и поэтому не нуждаются в дополнительном рассмотре­нии.

Сопротивление мерзлых грунтов сдвигу зависит главным об­разом от температуры грунта, внешнего давления и времени дейст­вия нагрузки. Естественно, оно различно для грунтов разного со­става и состояния.

Рис. 15.1. Зависимости сопротивления сдвигу мерзлого грунта от температуры (а) и от нормального давления (б);

изменение сцепления мерзлых грунтов во времени (в):

1 - лед; 2 - супесь; 3 - глина; 4, 5 - соответственно мгновенное и предельное длительное сопротивление суглинка пылеватого; 6 - песок;

7 - глина ленточная; 8 - супесь пылеватая; 9 - суглинок пылеватый

Сопротивление сдвигу снижается при длительном действии нагрузки, причем в основном за счет уменьшения во времени сцепления грунта, и связывается с нормальным давлением соотношением Кулона

t = s tgj_t + c_t, (15.1)

где j_t и c_t - параметры прочности, зависящие от времени (j_{мгн »} j_{t »} j_дл).

Поскольку инженерные сооружения находятся в эксплуатации продолжительное время, в расчетах оснований должны использо­ваться характеристики длительной прочности мерзлых грунтов. Следует помнить, что при оттаивании твердо- и пластичномерзлых грунтов происходит резкое снижение сопротивления их сдвигу.

Сжимаемость мерзлыхгрунтов проявляется в зависимости от времени действия и нагрузки. Грунты разного состава, температуры и влажности имеют различную сжимаемость.

Для мерзлых грунтов с низкой температурой характерна незна­чительная сжимаемость. При температуре, близкой к нулю, мерз­лые грунты могут даже при малых нагрузках значительно уплот­няться. Величина сжатия достигает 1,5...4,0 см на 1 м сжимаемой толщи. Осадки таких грунтов рассчитываются общепринятыми в механике грунтов методами с использованием соответствующих значений деформационных характеристик.

Сжимаемость оттаивающих грунтов может значительно пре­вышать их сжимаемость в мерзлом состоянии. Это характерно для некоторых типов пластичномерзлых и особенно твердомерзлых грунтов.

Изучение сжимаемости при оттаивании обычно производится в одометрах, оборудованных нагревательной аппаратурой. Образец мерзлого грунта с начальной высотой h_о помещается в камеру одометра и обжимается вертикальной нагрузкой р₁. При этом происходит незначительное сжатие образца и его высота уменьша­ется до величины h_f (участок аб графика на рис. 15.2, а).

Рис. 15.2. Зависимости деформаций образца оттаивающего грунта (а) и коэффициента проса­дочности (б) от нормального давления

Таким образом, осадка оттаявшего грунта складывается из двух частей: осадки оттаивания, не зависящей от нагрузки и характеризу­емой коэффициентом A_th , и осадки уплотнения, пропорциональной нагрузке и характеризуемой коэффициентом d. Эти коэффициенты и являются основными расчетными харак­теристиками при вычислении осадок оттаивающих оснований.

Принципы использования вечномерзлых грунтов в качестве ос­новании здании и сооружений. СНиП 2.02.04 — 88 установлены два принципа строительства на вечномерзлых грунтах:

принцип I — вечномерзлые грунты основания используются в мерзлом состоянии, сохраняемом в процессе строительства и в те­чение всего периода эксплуатации сооружения;

принцип II — в качестве оснований зданий и сооружений ис­пользуются предварительно оттаянные грунты или грунты, отта­ивающие в период эксплуатации сооружений.

Принцип I применяется в тех случаях, когда расчетные дефор­мации основания в предположении его оттаивания превышают предельные и их не удается привести в соответствие с требованиями Норм конструктивными мерами или улучшением строительных свойств основания. Этот принцип рекомендуется, когда грунты находятся в твердомерзлом состоянии и такое состояние может быть сохранено при экономически разумных затратах. Для пластич­номерзлых грунтов, как правило, проектом предусматривают до­полнительное охлаждение основания.

Принцип II рекомендуется применять при неглубоком залегании скальных грунтов, а также при других типах грунтов, которые в пределах расчетной глубины оттаивания малосжимаемы (плотные крупнообломочные грунты и пески, пылевато-глинистые грунты твердой и полутвердой консистенции). В южной зоне распростране­ния вечномерзлых грунтов, где они встречаются в виде островков или слоев небольшой мощности и отличаются высокой температу­рой, применение принципа II часто оказывается неизбежным.

В пределах застраиваемой территории должен предусматривать­ся, как правило, один принцип использования вечномерзлых грун­тов. Применение двух принципов допускается лишь в качестве исключения при разнородных мерзлотно-грунтовых условиях, если это обосновано теплотехническими расчетами и обеспечиваются специальные мероприятия, исключающие взаимное тепловое влия­ние зданий и сооружений.

Основные положения расчета фундаментов, возводимых с сохра­нением вечномерзлого состояния грунта. При наличии в основании твердомерзлых грунтов, имеющих ничтожную сжимаемость, осно­вание рассчитывается только по несущей способности (первая груп­па предельных состояний). Основания, сложенные пластичномерзлыми и сильно льдистыми грунтами, рассчитываются по несущей способности и деформациям.

 Столбчатые и свайные фундаменты, заглубленные в вечномерзлый грунт, передают нагрузку на основание не только по подошве, но и по боковой поверхности за счет смерзания грунта с материа­лом - фундамента.

 Для центрально нагруженных фун­даментов эта особенность учитывается двучленной формулой рас­чета несущей способности основания:

F_u = g_t g_c (RA + R_af,i A_af,i ) (15.5)

где g_t — температурный коэффициент, принимаемый, как правило, равным 1,1 для твердомерзлых и 1,0 для пластичномерзлых грун­тов; g_c — коэффициент условий работы, изменяющийся в зависимо­сти от вида фундаментов и способа их устройства от 0,9 до 1,1; А — площадь подошвы фундамента или площадь опирания сваи;

n — число выделенных слоев вечномерзлого грунта; R — расчетное давление на мерзлый грунт под нижним концом сваи или под подошвой столбчатого фундамента, определяемое с учетом глуби­ны заложения фундамента и расчетной температуры грунта по рекомендациям СНиП 2.02.04 — 88; R_af,i — расчетное сопротивле­ние мерзлого грунта сдвигу по боковой поверхности смерзания фундамента или сваи в пределах i-го слоя грунта (рис. 15.4), прини­маемое согласно указаниям СНиП 2.02.04 — 88; A_af,i — площадь поверхности смерзания i-го слоя грунта с боковой поверхностью сваи или с нижней ступенью фундамента.

Рис. 15.4.Схемы к расчету несущей способ­ности столбчатого фундамента (а) и сваи (б)

Значения температур грун­та устанавливают теплотех­ническим расчетом или испо­льзуют упрощенную методи­ку, рекомендуемую Нормами.

Несущая способность свай может уточняться по резуль­татам полевых испытаний статической нагрузкой. При внецентренном загружении столбчатых фундаментов не­сущую способность допуска­ется определять по формуле (6.25), но при этом следует учитывать, что при действии на фундамент моментных на­грузок возникает сопротивле­ние смерзания грунта по бо­ковым граням нижней ступе­ни фундамента. Дополнитель­ный реактивный момент учи­тывается при вычислении рас­четного эксцентриситета в со­ответствии с рекомендациями Норм.

При расчете осадок фунда­ментов на пластичномерзлых и сыпучемерзлых грунтах используют методы, применяемые для немерзлых грунтов (см. гл. 7). Характеристики сжимаемости опреде­ляются при максимальной расчетной температуре грунта. При про­ектировании отапливаемых зданий предусматривают мероприятия по искусственному понижению температуры пластичномерзлых гру­нтов либо проектируют основания и фундаменты по принципу II.

№6. Основные положения расчета фундаментов, возводимых без сохранения вечномерзлого состояния грунта. Расчет фундаментов на воздействие сил морозного пучения.

Поскольку оттаявшие грунты обладают большей сжимаемостью, чем мерзлые грунты, основным расчетом при проектировании сооружений, возводимых по принципу II, является расчет по деформациям (вторая группа предельных состояний). Использование предварительного оттаивания вечномерзлых грунтов и при необходимости их уплотнение позволяют создать искусственное немерзлое основание с заданными строительными свойствами. Проектирование таких оснований и возводимых на них фундаментов ведут согласно правилам и методикам, применяемым для немерзлых оснований. Естественно, что при этом должно быть исключено развитие чаши протаивания в процессе эксплуатации сооружения.

Наиболее сложным является случай, когда оттаивание основа­ний происходит после возведения зданий и сооружений. В этих условиях расчет по деформациям должен производиться в пределах глубины оттаивания грунтов за заданный срок эксплуатации соору­жения с учетом развития зоны оттаива­ния во времени, что устанавливается специальным расчетом. Некоторые ре­комендации по прогнозу процессов от­таивания оснований для простых по форме сооружений приведены в СНиП 2.02.04 — 88. Следует особо обратить внимание на то, что оттаивание может развиваться неравномерно по площади сооружения вследствие сложного вза­имодействия природных климатичес­ких факторов и температурных усло­вий внутри зданий и сооружений. Ре­зультатом этого часто становятся не­равномерные осадки и крены фундаме­нтов.

Общая осадка s фундамента на оттаивающем основании склады­вается из осадки s_p, обусловленной дополнительным давлением на грунт от фундамента, и осадки s_th, вызываемой действием собствен­ного веса оттаивающего грунта, т. е.

s = s_p+ s_th (15.6)

Составляющая осадки s_p обычно определяется по схеме основа­ния в виде линейно деформируемого слоя, мощность которого зависит от расчетной глубины оттаивания, с использованием коэф­фициента сжимаемости d оттаивающего грунта. Для вычисления составляющей осадки s_th применяется следующая формула, вытека­ющая из соотношения (15.3):

s_th = (A_th,i + d_i s_zg,i) h_i (15.7)

где A_th,iи d_i —соответственно коэффициенты оттаивания и сжима­емости i-го слоя; s_zg,i — вертикальное напряжение от собственного веса грунта в середине i-го слоя; h_i — толщина i-го слоя отта­ивающего грунта, т. е. производится суммирование осадок п элеме­нтарных слоев в пределах расчетной глубины оттаивания.

Крен фундаментов на оттаивающем основании определяется по формуле (рис . 15.5)

i= (s_б – s_а) / b, (15.8)

где s_б и s_а— осадки краев фундамента; b — ширина фундамента.

При прорезке слоя оттаивающих грунтов сваями и их опирании на скальные или вечномерзлые грунты несущую способность свай определяют как для свай-стоек. Особенностью расчета является то, что по части поверхности свай, расположенной в пределах отта­ивающей толщи, за счет ее просадки могут возникнуть силы от­рицательного трения. С учетом этого расчет свай-стоек по несущей способности производится исходя из условия

F £ F_u / g_k - g_p F_neg (15.9)

где F — расчетная нагрузка на сваю; F_u — несущая способность сваи; g_k —коэффициент условий работы, принимаемый согласно СНиП 2.02.03 — 85; g_p — то же, в пределах зоны оттаивания (g_p = 1 для бурозабивных и буроопускных свай с цементнопесчаным запол­нителем пазух и g_p = 0,7 для буроопускных свай с пылевато-глинистым заполнителем пазух); F_neg — отрицательная сила трения:

F_neg = u_p f_{n, i} h_i (15.10)

где u_p — периметр сваи; f_{n, i} — отрицательное трение i-го слоя отта­ивающего грунта, принимаемое по табл. 11.2; h_i — толщина i-го слоя оттаивающего грунта.

Расчет фундаментов на воздействие сил морозного пучения.Основными климатическими факторами, влияющими на глубину заложения фундаментов, являются промерзание — оттаивание грунтов.

Глубина заложения фундамента из условия промерзания грунтов назначается в зависимости от их вида, состояния, начальной влажности и уровня подземных вод в период промерзания. Известно, что при промерзании некоторых грунтов наблюдается их морозное пучение — увеличение объема, поэтому в таких грунтах нельзя закладывать фундаменты выше глубины промерзания.

Морозное пучение грунтов происходит преимущественно за счет миграции (перемещения) влаги к фронту промерзания из нижележащих слоев. В связи с этим существенное значение имеет положение уровня подземных вод в период промерзания грунта. Миграция влаги обычно наблюдается в пылевато-глинистых грунтах, пылеватых и мелких песках.

Интенсивность морозного пучения грунтов оценивается коэффициентом морозного пучения ε_f- относительной деформацией грунта при промерзании на глубину h_f, т.е.

где - величина морозного пучения.

Коэффициент морозного пучения определяется экспериментально или на основании аналитического расчета по величинам и .

Скальные породы, крупнообломочные грунты с песчаным заполнителем, пески гравелистые, крупные и средней крупности относятся к непучинис-тым грунтам. Глубина заложения фундаментов в них не зависит от глубины промерзания.

Практикой установлено, что если уровень подземных вод во время промерзания находится от планировочной отметки поверхности основания на глубине, равной расчетной глубине промерзания, плюс 2 м и более, пучение пылевато-глинистых грунтов зависит от их консистенции. Поэтому нормы рекомендуют расчетную глубину заложения фундаментов наружных стен и колонн принимать по таблице 2 СНиП 2.02.01-83* в зависимости от положения уровня подземных вод и показателя текучести пылевато-глинистых грунтов, которые должны сохраняться в течение всего периода эксплуатации зданий.

Нормативная глубина сезонного промерзания грунта устанавливается по данным многолетних наблюдений (не менее 10 лет) за фактическим промерзанием грунтов в районе предполагаемого строительства под открытой, лишенной снега поверхностью.

За d_fn принимают среднее значение из ежегодных максимальных глубин сезонного промерзания. При отсутствии данных по таким наблкэдениям ее можно принимать для суглинков и глин по схематической карте. Для песков и супесей значения d_fn, найденные по карте, следует увеличивать на 20%, т.е. умножать на коэффициент 1,2.

Возможно определять d_fn по формуле

В районах, где чередуются дождливые и засушливые периоды года, необходимо учитывать возможность сезонного набухания верхних слоев глин и суглинков при увлажнении и их усадку при высыхании. Глубину заложения фундаментов тогда принимают ниже зоны возможного сезонного набухания и усадки грунтов.

Во всех случаях обратная засыпка при укладке должна уплотняться и по ней делается отмостка для отвода воды от здания.

№7. Фундаменты на лессовых просадочных грунтах. Расчет просадочных деформаций.

Трудность строительства сооружений на лессовых просадочных грунтах состоит в том, что после окончания строительства, когда осадка фундаментов стабилизируется, или после ряда лет эксплу­атации сооружений при обводнении грунтов в основании проис­ходят большие и часто неравномерные деформации, называемые просадками. В отдельных случаях просадки достигают 0,5...1,0 м и более. При этом здания и сооружения испытывают чрезмерные деформации, в результате чего разрушаются конструкции и соору­жения становятся непригодными для дальнейшей эксплуатации.

Просадки лессовых грунтов возникают при одновременном воз­действии двух факторов: нагрузок от сооружений и собственного веса грунтовой просадочной толщи и замачивания при подъеме горизонта подземных вод или за счет внешних источников (атмос­ферные осадки, промышленные сбросы, утечки и т. п.).

В условиях естественного залегания лессовые грунты обычно имеют влажность 0,08...0,16 при степени влажности S_r < 0,5 и прояв­ляют просадочные свойства только при достижении влажностью некоторого предела w_sl , называемого начальной просадочной влажностью. Просадочность грунтов часто оценивается показа­телем просадочности П:

П = (е_L – е) / (1+ е) (15.14)

где е - коэффициент пористости грунта природного сложения и влажности; е_L - коэффициент пористости, соответствующий вла­жности на границе текучести w_L и определяемый по формуле

е_L = w_L (r_s /r_w) (15.15)

где r_s и r_w - соответственно плотности твердых частиц и воды.

К просадочным относятся лессы и лессовидные грунты, для которых при числе пластичности 0,01< I_p< 0,l; 0,1< I_p< 0,l4 и 0,14< I_p< 0,22 показатель просадочности П соответственно мень­ше 0,1; 0,17 и 0,24. Следует отметить, что показатель просадочности является номенклатурным признаком и лишь определяет склон­ность грунта к просадкам, не позволяя достоверно дать величину возможной просадочности грунта.

Рис. 15.8. Осадка фундамента на лессовом грунте

Явление просадки можно наглядно проследить на примере дефо­рмаций лессового основания под фундаментом (рис. 15.8). Участок аб кривой, практически прямолинейный, представляет зависимость осадки от давления под подошвой фундамента. Наклон графика характеризует сжимаемость лессового грунта при естественной вла­жности. Участок бв соответствует полной просадке грунта под на­грузкой после замачивания. Важно отметить, что если увеличение осадки связано с ростом нагрузки, то просадка развивается при постоянной нагрузке. Из приведенного примера следует, что полная деформация просадочного основания s' равна сумме осадки s при естественной влажности грунта и просадки s_sl грунта при его зама­чивании, т. е.

s' = s+ s_sl (15.16)

Величину осадки s находят теми же методами, что и для непросадочных грунтов. Определение же просадки s_sl представляет зада­чу, для решения которой применяются специальные способы, использующие экспериментальные данные о просадочных свойствах грунтов.

Характеристики просадочных свойств. К числу основных харак­теристик относятся относительная просадочность e_sl, начальное просадочное давление p_sl,начальная просадочнаявлажность w_sl.

Относительная просадочность определяется по результа­там испытаний грунтов в компрессионных приборах. Одним из методов испытаний является уплотнениегрунта в компрессионном приборе при различных величинах уплотняющих давлении р с по­следующим замачиванием образцов и измерением величины про­садки.

Рис. 15.9. Зависимость деформаций (а) и относительной просадочности (б) лессового грунта от нормального давления

На рис. 15.9, а приведена характерная кривая изменения высоты исследуемого образца грунта впроцессе одного испытания. На участке абпроисходит осадка образца за счет роста давления р от 0 до заданной величины, при которой производится замачива­ниегрунта. Вертикальный участок бв соответствует просадке замоченного образца при постоянномдавлении, участок вг - осадке водонасыщенного грунта при дальнейшем росте давления после стабилизации просадки. Графики на рис, 15.8 и 15.9, а качественно согласуются друг с другом.

Относительная просадочность представляет собой относитель­ноесжатие грунта при заданных давлениях и степени повышения влажности и определяется из результатов испытаний по формуле

e_sl = (h_p – h_sl) / h_g, (15.17)

где h_g - высота образца грунта природной влажности, обжатого давлением, равным давлению от собственного веса грунта s_zg и на­грузки от фундамента s_zp или только отвеса грунта s_zg в зависимо­сти от того, какие силовые факторы являются причиной просадки;

h_sl - высотаобразца после замачиванияпри том же давлении; h_g - высота образца природной влажности, обжатого давлением s_zg (рис. 15.9,а).

Грунт считается просадочным при условии e_sl ³ 0,01. Относитель­ная просадочность зависит от давления, степени плотности грунта природной влажности и его состава,степени повышения влажности.

Начальное просадочное давление p_sl - это давление, при котором относительная просадочность e_sl = 0,01, т. е. при котором грунт считается просадочным. Еслипровести компрессионные ис­пытания лессового грунта с замачиванием образцов при различных нагрузках, можно получить график зависимости e_sl от давления р (рис. 15.9, 6). Тогда оказывается легко установить для исследован­ногогрунта значение начального просадочного давления p_sl.

Как будет показано ниже, эта характеристика является также очень важной при расчете просадок.

За начальную просадочную влажность w_sl по аналогии принима­ется влажность, при которой в условиях заданных давлений от­носительная просадочность равна 0,01. Лабораторные и полевые способы определения основных характеристик просадочности под­робно рассмотрены в книге В. И. Крутова, а также содержатся в ГОСТ 23161-78.

При расчете оснований и фундаментов на просадочных грунтах по II предельному состоянию требуется выполнение условия

s' £ s_u

где s' — полная деформация основания, определяемая по формуле (15.16); s_u - предельно допустимая деформация для проектируемо­го сооружения.

Давления под подошвой фундаментов р при этом не должны превышать расчетного сопротивления грунтов R, вычисляемого по формуле (9.5) с использованием полученных экспериментально ха­рактеристик прочности лессовых грунтов j и с. В зависимости от предполагаемого состояния грунтов по влажности эти характери­стики определяются для грунтов природной влажности или в водонасыщенных образцах после их просадки. Следует иметь в виду, что замачивание лессовых просадочных грунтов приводит к значитель­ному снижению прочностных характеристик, а следовательно, к су­щественному уменьшению их расчетного сопротивления и несущей способности. За счет разрушения структурных связей особенно рез­ко (в 2...10 раз) снижается сцепление при относительно небольшом (в 1,05... 1,2 раза) уменьшении угла внутреннего трения. Если пред­полагается уплотнение или закрепление грунтов, расчетное сопроти­вление R определяется с использованием характеристик j и с, полученных при испытании уплотненных или закрепленных грун­тов.

Расчет просадочных деформаций выполняется в тех случаях, ког­да не предусматриваются мероприятия по устранению просадочных свойств грунтов или когда эти свойства устраняются лишь частич­но, а предпринимаемые водозащитные мероприятия недостаточны для исключения вероятности замачивания грунтов просадочной толщи.

Важно установить возможные источники замачивания и области основания, в пределах которых грунты могут перейти в водонасыщенное состояние. На основании такого прогноза назначаются рас­четные зоны, для которых оцениваются возможность просадочных явлений и величина просадки. Принципиально рассматриваются следующие схемы: замачивание значительных площадей при ин­фильтрации влаги с поверхности (например, атмосферные осадки и т. п.) или при подъеме уровня подземных вод; локальное замачи­вание грунтов непосредственно под фундаментом или на некоторой глубине от различных источников (утечки из лотков, трубопрово­дов, коллекторов, накопительных прудов и т. п.).

После того как установлены источник и зона возможного зама­чивания, определяются размеры деформируемой зоны h_sl, в преде­лах которой ожидаются просадочные деформации. Для этой цели строится суммарная эпюра изменения по глубине природных s_zg и дополнительных s_zp, напряжений, атакже эпюра начальных просадочных давлений p_sl (рис. 15.10).

Рис. 15.10. Схемы к расчету просадок основания:

а — I тип грунтовых условий; б, в, г — II тип грунтовых условий; 1 — эпюра вертикальных напряжений от собственного веса грунта s_zg; 2 — эпюра суммар­ных вертикальных напряжений от внешней нагрузкой собственного веса грунта s_z = s_zp + s_zg; 3 — изменение с глубиной начального просадочного давления p_sl; H_sl — толщина слоя просадочных грунтов

Просадка учитывается в тех слоях, где выполняется условие

s_zg + s_zp > p_sl

На рис. 15.10 приведены характерные случаи расположения де­формируемых зон. Просадка при замачивании больших площадей определяется методом элементарного суммирования по формуле

s_sl = e_{sl, i} h_i k_{sl, i} (15.18)

где e_{sl, i} - относительная просадочность грунта i-го слоя, соответ­ствующая давлению s_zg + s_zp, которая может быть определена по опытной кривой типа, показанного на рис. 15.9, б; п - число слоев деформируемой зоны при e_{sl, i} ³ 0,01; h_i - толщина; i-го слоя (h_i £ 2м); k_{sl, i} - коэффициент, учитывающий некоторую условность ме­тодик лабораторных испытаний грунтов и особенность просадки грунтов от нагрузки.

Для широких фундаментов (b ³12 м) и при определении просад­ки от собственного веса грунта принимается k_sl = 1, для фундамен­тов шириной менее 3 м вычисляется по формуле

k_{sl, i} = 0,5 + 1,5 (p - p_{sl, i}) / p_o (15.19)

где р - среднее давление под подошвой фундамента; p_{sl, i} - на­чальное просадочное давление грунта i-го слоя; р_o - давление, равное 100 кПа.

При 3 м< b <12 м коэффициент k_{sl, i} определяется по линейной интерполяции.

В СНиП 2.02.01 - 83 содержатся также указания по расчету просадок и кренов фундаментов при локальном замачивании ос­нований.

Вернемся к схемам на рис. 15.10. На этих схемах выделены два участка деформируемой зоны: h_{sl, p} , на котором просадка проис­ходит от нагрузок, передаваемых фундаментом; h_{sl, g} , на котором просадка обусловлена напряжениями от собственного веса грунта. Расчетные значения просадок на этих участках позволяют опреде­лить тип грунтовых условий строительной площадки по просадочности:

I тип — просадка грунта происходит в основном в пределах участка h_{sl, p} от внешней нагрузки, а просадка от собственного веса (участок h_{sl, g}) не превышает 5 см (рис. 15.10, а);

II тип — наряду с просадкой грунта от нагрузки, передаваемой фундаментом, в нижней части просадочной толщи (участок h_{sl, g}) просадка превышает 5 см (рис. 14.10, б, в, г).

 

№8. Фундаменты на набухающих грунтах, на засоленных грунтах, на насыпных грунтах.

. Фундаменты на набухающих грунтах

Многие виды пылевато-глинистых грунтов твердой и полутвер­дой консистенции при замачивании водой и особенно растворами серной кислоты увеличиваются в объеме. Такие грунты называют набухающими. В процессе набухания происходит подъем поверх­ности грунта, что приводит к деформациям, обычно неравномер­ным, а иногда и к разрушению зданий и сооружений. Кроме того, при набухании грунты способны оказывать дополнительное боко­вое давление на ограждающие конструкции, причем при стесненных деформациях это давление может достигать больших значений (по опытным данным, более 0,2 МПа). При снижении влажности набу­хающие грунты дают усадку, уменьшая свой объем.

Поскольку набухающие грунты обладают особыми свойствами, для них кроме обычных физико-механических характеристик опре­деляются специальные характеристики набухания и усадки. Наибо­лее часто в расчетах используют следующие показатели.

Относительное набухание e_sw исследуется в компрессионных приборах по различным методикам. Часто используемый метод одной кривой заключается в том, что образец грунта природной влажности нагружается давлением р, после чего производят замачи­вание образца и измеряют абсолютную величину набухания (уча­сток кривой аб на рис. 15.11, а).

Рис. 15.11. Зависимости деформаций набухающего грунта (а) и относительного набухания (б) от нормального давления

Относительное набухание определя­ют при различных уплотняющих давлениях р и вычисляют по формуле

e_sw = (h'- h) / h (15.20)

где h — высота образца грунта природного состояния, обжатого давлением р; h' — то же, после набухания образца.

Характерная зависимость относительного набухания хвалынских глин от давления приведена на рис. 15.11, б.

По относительному на­буханию e_sw , определяемо­му для необжатого образ­ца, т. е. при р = 0, грунты классифицируются следу­ющим образом: ненабуха­ющие при s< 0,04; слабо­набухающие при 0,04 < e_sw £ 0,08; средненабухающие при 0,08 < e_sw £ 0,12; сильно­набухающие при e_sw > 0,12.

Давление набухания p_sw соответствует давлению, возникающему при замачива­нии грунта в замкнутом объеме, т. е. при отсутствии деформаций.

Ответственным этапом при про­ектировании фундаментов на набу­хающих грунтах является расчетный прогноз деформаций оснований. На основе этих расчетов определяют абсолютные значения подъема от­дельных фундаментов и их относи­тельные вертикальные смещения, которые не должны превышать предельных значений.

Подъем основания при набуха­нии грунта h_sw определяют методом послойного суммирования в соотве­тствии со схемой на рис. 15.12.

Рис. 15.12. Схема к расчету подъема основания при набухании

Для расчета необходимо построить эпюры природных напряжений s_zg, дополнительных напряжений от фундамента s_zp и дополнительных давлений s_{z, ad} .

При местном замачиванииоснования процесс набухания в ув­лажненной зоне встречает противодействие от веса незамоченного грунта за ее пределами, что учитывается введением в расчет допол­нительных давлений s_{z, ad} , зависящих от размеров и формы зоны замачивания и вычисляемых поформуле

s_{z, ad} = k_g g (d + z) (15.21)

где k_g - коэффициент, принимаемый по СНиП 2.02.01 - 83.

При увеличении размеров увлажненной зоны этот коэффициент стремится к нулю, что часто с определенным инженерным запасом и принимается в расчетах.

Нижняя граница зонынабуханияН_sw соответствует глубине, на которой суммарное вертикальное напряжение s_{z, tot} =s_zp + s_zg + s_{z, ad} равно давлению набухания p_sw.

Формула для вычисления подъема основания имеет вид

h_sw = e_{sw, i} h_i k_{sw, i} (15.22)

где e_{sw, i} — относительноенабухание грунта i-го слоя, соответст­вующее суммарному напряжению s_{z, tot} в слое; h_i — толщина i-го слоя; k_{sw, i} —коэффициент,принимаемый равным 0,8 при s_{z, tot} = 50 кПа и 0,6 при s_{z, tot} = 300 кПа, а при промежуточных значениях s_{z, tot} — по интерполяции.

Если расчетные деформации набухания h_sw превышают предель­ные значения s_u, применяют различные мероприятия, снижающие или полностью исключающие деформации, вызванные набуханием, или уменьшающие их неравномерность до заданных пределов.

Водозащитные мероприятия. Для предупреждения проникания воды или химических растворов в грунтовое основание устраивают отмостки вокруг зданий шириной 2...3 м, применяют водонепрони­цаемые экраны под всем сооружением из полимерных материалов либо из асфальта, заключают водопроводные и канализационные трубы в специальные железобетонные лотки и т. п. При этом следует иметь в виду, что маловлажные набухающие грунты иногда рассечены большим количеством усадочных трещин, по которым вода может легко проникать в грунтовое основание.

Улучшение свойств оснований. Предварительное замачива­ние применяют при небольших толщах набухающих грунтов. Этим мероприятием искусственно вызывается процесс набухания грун­товой толщи, и в дальнейшем строительство ведется как на водонасыщенных ненабухающих грунтах. Предварительное замачивание нельзя использовать, если во время эксплуатации может произойти высушивание грунта (например, в основании нагревательных печей и т. п.), что приведет к усадочным деформациям.

Замачивание осуществляется через скважины диаметром 89...276 мм, располагаемые в шахматном порядке через 2...5 м друг от друга. Глубину скважин принимают на 0,5 м меньше расчетной глубины замачивания. Скважины засыпаются песком, гравием или дробленым кислым шлаком. При замачивании ведется наблюдение за деформациями поверхности основания.

Грунтовые подушки при­меняют для замены всей или ча­сти толщи набухающих грун­тов. При частичной замене тол­щину подушек назначают из условия, чтобы подъем фунда­мента в результате набухания оставшегося слоя набухающих грунтов находился в допусти­мых пределах. Материалом гру­нтовых подушек могут служить пылевато-глинистые ненабуха­ющие грунты.

Компенсирующие поду­шки применяют для уменьше­ния неравномерности подъема фундаментов при локальном замачивании. Их устраивают из лю­бых, кроме пылеватых, песков на кровле или в пределах толщи набухающих грунтов преимущественно под ленточные фундаменты шириной до 1,5 м, давление по подошве которых составляет менее 0,1 МПа.

Рис. 15.13. Схема сил, действующих на ком­пенсирующую подушку:

1 — фундамент; 2 — обратная засыпка; 3 — набухающий грунт; 4 — песчаная ком­пенсирующая подушка

Размеры подушки в соответствии со схемой на рис. 15.13 прини­мают по табл. 15.1.

Таблица 15.1. Размеры компенсирующей подушки

Ширина фундамента b,м	Размеры подушки, м
	z	bz
0,5 < b < 0,7 0,7 < b < 1,0 1,0 < b < 1,2	1,2 1,15 1,1	2,2 2,0 1,8

Принцип работы компенсирующей подушки состоит в следу­ющем. В связи с тем что ширина песчаной подушки превышает ширину фундамента, при набухании грунтов происходит выпирание песка между фундаментом и стенкой траншеи. Поэтому при подъеме дна такой траншеи песок вокруг фундамента поднимается, а сам фундамент остается практически неподвижным.

Прорезка набухающих грунтов свайными фундаментами и глубо­кими опорами эффективна, если толща набухающих грунтов не превышает 12 м. При набухании грунтов возникают силы набуха­ния, направленные вверх и действующие по части боковой поверх­ности свай, расположенной в пределах толщи набухающих грунтов. Эти силы стремятся поднять сваи вверх. Для исключения подъема длина свай должна быть назначена таким образом, чтобы указан­ные силы были меньше, чем сумма нагрузок от сооружения и силы сопротивления по боковой поверхности в нижней части свай, заглу­бленной в ненабухающие грунты. Для увеличения сил сопротивле­ния в заделанной части свай можно применять винтовые сваи или сваи с уширенной пятой.

К конструктивным мероприятиям относится увеличение жестко­сти зданий путем разбивки их на отдельные отсеки. Крупнопанель­ные здания, наиболее чувствительные к неравномерным подъемам, следует разделять осадочными швами на отсеки длиной не более 30 м. Увеличение прочности достигается введением армированных поясов толщиной не менее 15 см, устраиваемых в нескольких уров­нях по высоте. При использовании набухающих грунтов в качестве естественных оснований необходимо проектировать фундаменты с наибольшим возможным давлением по подошве. Поэтому следует отдавать предпочтение ленточным и столбчатым фундаментам, устраивая фундаменты в виде плит и перекрестных лент только в тех сооружениях, где это обусловлено их конструктивной схемой. Конструкция подкрановых путей должна обеспечивать возможность рихтовки рельсов на величину не менее 50 мм в вертикальном и горизонтальном направлениях.

 

---

Дата добавления: 2018-06-01; просмотров: 860; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!