Фундаменты на засоленных грунтах

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 22Следующая ⇒

Проблема строительства на засоленных грунтах стала особенно актуальной в последние годы в связи с тем, что в результате интенсивной мелиорации засушливых районов большие площади ранее маловлажных засоленных грунтов оказались обводненными. Маловлажные и сухие грунты при увлажнении резко изменяют свои прочностные, деформационные и фильтрационные свойства вследствие выноса солей. Развиваются также процессы вторичного засоления, повышается засоленность поверхностных слоев грунта. Сложность строительства на засоленных грунтах обусловлена и тем, что деформации зданий и сооружений происходят как в процессе их возведения, так и эксплуатации, часто проявляются в виде резкой просадки.

Рис. 15.15. Изменение модуля общей деформации глинистых засоленных грунтов при повышении влажности (а) и выщелачивании

солей (б)

На рис. 15.15 показано влияние изменения влажности засоленных грунтов и выщелачивания солей на модуль деформации. Видно, что при естественной влажности (w = 0,08) и природном содержании солей (d_o = 5,7 %) рассматриваемые грунты имеют высокий модуль деформации. Снижение модуля деформации при увеличении влажности или выщелачивании солей достигает 4...10 раз и более. Аналогичные закономерности проявляются в изменении прочности засоленных грунтов. При проведении сдвиговых испытаний грунтов естественной влажности и после удаления солей (рис. 15.16) отмечается снижение сцепления и значительное уменьшение угла внутреннего трения.

Ухудшение механических свойств засоленных грунтов при их увлажении и выщелачивании приводит к снижению несущей способности и росту деформативности оснований.

Известно много случаев аварий и деформаций сооружений, построенных на засоленных грунтах, которые происходили либо в результате потери устойчивости фундаментов при обводнении оснований, либо в результате коррозионного разрушения материала фундаментов и подвальных частей сооружений.

Относительное суффозионное сжатие часто находят по результатам компрессионно-фильтрационных испытаний при давлениях p₁, значения которых увязываются с напряженным состоянием оснований:

e_sf = (h' - h'') / h_o (15.23)

где h' - высота образца после полного водонасыщения при давлении, равном сумме природного и дополнительного, т. е. p₁ = s_zp + s_zg; h" — высота образца после выщелачивания солей при давлении р₁; h_o — высота образца природной влажности при давлении, равном природному р_o = s_zg .

За начальное давление суффозионного сжатия p_sf принимается давление, при котором e_sf = 0,01.

Осадка естественных оснований определяется как для обычных незасоленных грунтов с использованием деформационных характеристик грунтов естественной влажности.

При возможности замачивания основания определяются суффозионные деформации (осадки, разности осадок, крены и т. п.). При этом вводится понятие зоны суффозионной осадки Н_c, ограничиваемой глубиной, где суммарные вертикальные напряжения от нагрузки фундамента и собственного веса грунта равны начальному давлению суффозионного сжатия, т. е. s_zp + s_zg = p_sf. В пределах этой зоны производится разбивка основания на элементарные слои, как и в методе послойного суммирования, и суффозионная осадка определяется по формуле

e_sf = e_sf,_i h_i (15.24)

где e_sf,_i — относительное суффозионное сжатие грунта i-го слоя при давлении p = s_{zp, i} +s_{zg, i}; h_i — толщина i-го слоя; п — количество элементарных слоев. Расчетное сопротивление R основания, сложенного засоленными грунтами, при возможности длительного замачивания и выщелачивания солей вычисляется по формуле (9.5) с использованием прочностных характеристик, полученных для водонасьпценных грунтов после выщелачивания солей.

При расчетных деформациях оснований, превышающих предельные, или недостаточной несущей способности основания предусматриваются специальные мероприятия.

Естественные основания на засоленных грунтах. При использовании засоленных грунтов в качестве естественных оснований необходимо принять меры по предотвращению замачивания основания,

размыва грунтов поверхностными водами, нарушения грунтов дна котлована строительными механизмами и транспортными средствами. Планирование территории делается таким образом, чтобы исключалось попадание поверхностных вод в котлован и впоследствии под фундаменты. Особое внимание следует уделять предотвращению утечек воды из сетей водопровода, канализации и т. п. Указанные водозащитные мероприятия оказываются обычно достаточными при строительстве на маловлажных засоленных глинистых грунтах твердой и полутвердой консистенции, в которых в основном содержатся среднерастворимые соли, а содержание легкорастворимых не превышает 0,3 %.

Устройство искусственных оснований. Выбор методов устройства искусственных оснований на засоленных грунтах зависит от степени их водонасыщения. В водонасыщенных засоленных грунтах, залегающих на глубине до 7 м, применяются песчаные подушки, вертикальные дрены, песчаные сваи.

В маловлажных засоленных грунтах используются следующие методы. При степени влажности грунтов менее 0,7 устраивают грунтовые подушки с минимальной толщиной 0,8 м. Материал подушки тщательно уплотняется и служит одновременно экраном, предотвращающим попадание воды под фундамент. В качестве материала подушек используют местные пылевато-глинистые незасоленные грунты, имеющие обычно после уплотнения следующие характеристики: E = 20...25 МПа; j = 20...31°; с = 0,02...0,05 МПа.

Для глубинного уплотнения устраивают грунтовые сваи, располагаемые, как правило, на расстоянии 1,8...3,2 м. Уплотнение грунтовыми сваями производится в пределах всей толщи засоленных грунтов с предварительным их замачиванием.

При значительной толще засоленных маловлажных грунтов возможно их уплотнение предварительным замачиванием из котлована или через скважины. Поскольку засоленные грунты начинают уплотняться под действием собственного веса с определенной глубины, верхний слой обычно доуплотняют тяжелыми трамбовками, грунтовыми сваями или устраивают грунтовые подушки.

Прорезку засоленных грунтов столбчатыми фундаментами целесообразно производить при толщине слоя не более 4...5 м. Заглубление фундаментов в нижележащие грунты должно составлять не менее 0,2...0,3 м.

При толщине слоя более 4...5 м рекомендуется устройство фундаментов из забивных или набивных свай. Заглубление свай в несущий слой должно составлять от 50 см (скальные и полускальные грунты, плотные пески) до 3 м (пески, глины и т. п.) Так как среднерастворимые соли часто залегают в виде больших друз, прослоек, при погружении свай целесообразно применять тяжелые молоты либо использовать при погружении лидирующие скважины.

При устройстве фундаментов под тяжелые сооружения или в особо сложных условиях используют опускные колодцы.

В необходимых случаях возможно применение конструктивных мероприятий, направленных на увеличение жесткости сооружений или снижение их чувствительности к неравномерным деформациям.

Предупреждение солевой коррозии материалов фундаментов и ограждающих конструкций является обязательной мерой при строительстве на засоленных грунтах. В большинстве случаев эффективным и простым способом защиты подземных частей сооружений от солевой коррозии являются защитные покрытия на основе черных органических вяжущих и искусственных смол, полимерные пленочные, а также рулонные гидроизоляционные материалы. Возможные конструктивные решения были рассмотрены в § 14.4.

При строительстве зданий и сооружений на маловлажных засоленных грунтах разрабатывается специальный проект организации работ нулевого цикла, предусматривающий комплекс водозащитных мероприятий для исключения обводнения котлована и грунтов основания. Водозащитные мероприятия также должны осуществляться и в процессе эксплуатации зданий и сооружений.

Насыпные грунты

Основания, сложенные насыпными грунтами, должны проектироваться с учетом их неоднородности по составу, неравномерной сжимаемости и возможности самоуплотнения, особенно при вибрационных воздействиях, замачивании, а также за счет разложения органических включений.

Примечание - В насыпных грунтах, состоящих из шлаков и глин, необходимо учитывать возможность их набухания при замачивании водой или химическими отходами производств.

6.6.2 В зависимости от состава и характера происхождения различают насыпные грунты, отходы производств и бытовые отходы.

Насыпные грунты состоят из минералов природного происхождения, первоначальная структура которых изменена в результате разработки и вторичной укладки. К ним относятся: нарушенные природные грунты, вскрышные породы, хвосты обогатительных фабрик.

Отходы производств представляют собой искусственные материалы, образовавшиеся в результате термической или химической обработки природных материалов. К ним относятся: шлаки, золы, золошлаки, шламы.

Бытовые отходы состоят из бытового и строительного мусора с примесями грунтов различного состава.

6.6.3 Насыпные грунты и отходы производств подвержены процессу самоуплотнения, продолжительность которого в зависимости от гранулометрического состава и способа отсыпки приведена в таблице 6.9. По истечении времени, указанного в таблице, насыпные грунты и отходы производств относятся к слежавшимся.

Таблица 6.9

Виды насыпных грунтов и отходов производств	Продолжительность самоуплотнения, год
	планомерно возведенных насыпей	отвалов	свалок
Крупнообломочные	0,2-1	1-3	2-5
Песчаные	0,5-1	2-5	5-10
Глинистые	2-5	10-15	20-30

Примечания:

1 Планомерно возведенные насыпи выполняют из однородных грунтов и отходов производств путем отсыпки или намыва с уплотнением до заданной плотности сложения.

2 Отвалы формируют путем отсыпки без уплотнения различных видов грунтов, полученных при отрывке котлованов, производстве вскрышных работ, проходке подземных выработок и т.п., а также хвостов обогатительных фабрик и отходов производств.

3 Свалки грунтов, отходов производств и бытовых отходов представляют собой отсыпки, образовавшиеся в результате неорганизованного накопления различных материалов.

6.6.4 В качестве естественных оснований рекомендуется использовать:

- планомерно возведенные насыпи из грунтов и отходов производств;

- отвалы грунтов и отходов производств, состоящие из щебенистых и гравийных грунтов, крупных песков и шлаков.

Свалки грунтов и отходов производств допускается использовать для строительства сооружений III уровня ответственности при проведении расчета по деформациям. Использование свалок бытовых отходов в качестве естественных оснований не допускается.

6.6.5 Неравномерность сжимаемости насыпных грунтов должна определяться по результатам полевых и лабораторных исследований, выполняемых с учетом состава и сложения насыпных грунтов, способа отсыпки, вида материала, составляющего основную часть насыпи. Модуль деформации насыпных грунтов, как правило, должен определяться на основе штамповых испытаний.

6.6.6 Дополнительные осадки фундаментов за счет разложения органических включений учитывают в пределах слоев, расположенных выше уровня подземных вод, при относительном содержании по массе органических веществ в насыпях из песков, хвостов обогатительных фабрик и шлаков более 0,03, а из глинистых грунтов и золошлаков - более 0,05.

6.6.7 Дополнительные осадки, их неравномерность и время развития за счет уплотнения подстилающих грунтов от веса насыпи определяются толщиной слоя насыпных грунтов, а также сжимаемостью и условиями консолидации подстилающих насыпь грунтов.

Примечание - Допускается принимать, что уплотнение подстилающих грунтов от веса насыпи практически заканчивается для грунтов: песков - через 1 год, глинистых, расположенных выше уровня подземных вод, - через 2 года, а находящихся ниже уровня подземных вод - через 5 лет.

6.6.8 Инженерно-геологические изыскания насыпных грунтов предусматривают в дополнение к общим требованиям изучение их состава, способа и давности отсыпки, толщины насыпи и ее изменение на застраиваемом участке, степени изменчивости сжимаемости. При исследовании отходов производств необходимо изучить технологию их образования, химический состав и характерные особенности: склонность к распаду, загрязнение токсичными веществами, наличие органических включений, выделение газов и т.п.

6.6.9 При проведении изысканий кроме бурения необходимо предусматривать проходку шурфов для отбора монолитов для лабораторных исследований и проведения испытаний грунтов штампами (см. 6.6.11).

Для изучения плотности сложения, степени изменчивости сжимаемости, выявления крупных пустот, установления необходимой глубины погружения свай необходимо использовать зондирование (ГОСТ 19912) и геофизические методы исследований.

6.6.10 Скважины бурят на глубину, превышающую глубину насыпного слоя не менее чем на 5 м. Расстояния между скважинами принимают не более: для планомерно возведенных насыпей - 50 м; отвалов - 40 м; свалок - 30 м.

Шурфы проходят на всю толщину насыпного слоя. Расстояния между шурфами принимают не более: для планомерно возведенных насыпей - 100 м; отвалов - 60 м; свалок - 40 м. Монолиты для лабораторных испытаний отбирают через 1-2 м по глубине.

Расстояния между зондировочными скважинами принимают не более: для планомерно возведенных насыпей - 50 м; отвалов - 20 м; свалок -15 м.

6.6.11 Для сооружений I и II уровней ответственности сжимаемость всех видов насыпных грунтов и отходов производств необходимо определять в полевых условиях статическими нагрузками в соответствии с ГОСТ 20276.

Число испытаний штампами в пределах проектируемого сооружения принимают не менее: для планомерно возведенных насыпей 2; для отвалов - 3.

6.6.12 При использовании насыпных грунтов и отходов производств для устройства искусственных оснований, насыпей, подсыпок под полы, обратных засыпок котлованов и т.п. для назначения проектной плотности и диапазона изменения влажности необходимо предусматривать испытания грунтов по ГОСТ 22733.

6.6.13 Основания, сложенные насыпными грунтами и отходами производств, должны рассчитываться в соответствии с требованиями раздела 5. Если насыпные грунты являются просадочными, набухающими или имеют относительное содержание органического вещества 0,1, следует учитывать соответственно требования подразделов 6.1, 6.2 и 6.4. Полная деформация основания должна определяться суммированием осадок основания от внешней нагрузки и дополнительных осадок от самоуплотнения насыпных грунтов и разложения органических включений, а также осадок (просадок) подстилающих грунтов от веса насыпи и нагрузок от фундамента.

6.6.14 Для учета самоуплотнения неслежавшихся насыпных грунтов и отходов производств к значениям дополнительного вертикального напряжения от внешней нагрузки по 5.5.32 в пределах насыпного слоя добавляют вертикальное напряжение от собственного веса грунта, равное произведению , ãäå =0,4 - для неслежавшихся насыпей из песков (кроме пылеватых), шлаков и т.п. и =0,6 - из пылеватых песков, глинистых грунтов, золошлаков и т.п.

При расчете осадок фундаментов учитывают осадку подстилающих грунтов от веса насыпи путем добавления к значениям ниже кровли подстилающих грунтов вертикального напряжения от веса вышележащих слоев.

Примечание - Допускается не учитывать дополнительную осадку подстилающих грунтов при давности отсыпки насыпей из песков и шлаков более двух лет и из глинистых грунтов, хвостов обогатительных фабрик, зол, золошлаков и шламов - пяти лет.

6.6.15 Расчетное сопротивление основания , сложенного насыпными грунтами и отходами производств, определяют в соответствии с требованиями подраздела 5.5.

При определении расчетных сопротивлений грунтов по формуле (5.5) значения коэффициентов è принимают равными для планомерно возведенных насыпей по таблице 5.2; отвалов - =0,8 è =0,9; свалок - =0,6 è =0,7.

Предварительные размеры фундаментов сооружений I и II уровней ответственности, возводимых на слежавшихся насыпных грунтах, допускается назначать исходя из значений расчетных сопротивлений грунтов основания по таблице Д.9 приложения Д. Эти значения допускается использовать также для назначения окончательных размеров фундаментов сооружений III уровня ответственности.

6.6.16 При проведении уплотнения, устройстве песчаных, гравийных и т.п. подушек расчетные сопротивления уточняют из условия, чтобы полное вертикальное напряжение от нагрузки на фундамент и от собственного веса уплотненного грунта на подстилающие насыпные (неуплотненные) или природные грунты не превышало расчетные сопротивления этих грунтов в соответствии с требованиями 5.5.25.

6.6.17 При расчетных деформациях основания, сложенного насыпными грунтами, больше предельных или недостаточной несущей способности основания должны предусматриваться следующие мероприятия в соответствии с требованиями подраздела 5.8:

- поверхностное уплотнение оснований тяжелыми трамбовками, вибрационными машинами, катками;

- глубинное уплотнение грунтовыми сваями, гидровиброуплотнение;

- устройство грунтовых подушек;

- прорезка насыпных грунтов фундаментами, в том числе свайными;

- конструктивные мероприятия.

6.6.18 В проекте основания, уплотняемого тяжелыми трамбовками, должны быть указаны:

- размеры уплотняемой площади и глубина уплотнения;

- параметры трамбования (масса и диаметр трамбовки, высота сбрасывания, число ударов);

- величина недобора грунта до проектной отметки заложения фундаментов (понижение уплотняемой поверхности);

- плотность уплотненного грунта и оптимальная влажность.

6.6.19 Вибрационные машины и катки используют при уплотнении на глубину до 1,5 м для уплотнения отдельных слоев при возведении насыпей из грунтов и отходов производств, имеющих степень влажности 0,7.

6.6.20 Гидровиброуплотнение применяют для уплотнения на глубину до 6 м насыпных грунтов и отходов производств (хвостов, формовочной земли, золошлаков) с содержанием по массе глинистых частиц не более 0,05 и степени влажности 0,7.

6.6.21 Грунтовые подушки применяют при замене сильно- и неравномерно сжимаемых насыпных грунтов. Они могут устраиваться как из природных грунтов (щебеночных, гравийных, песчаных и т.п.), так и из отходов производств (шлаков, золошлаков).

Плотность подушек назначают в зависимости от вида применяемых грунтов и отходов производств и уровня ответственности сооружения.

6.6.22 Модули деформации подушек и основания из насыпных грунтов, уплотненных тяжелыми трамбовками, вибрационными машинами, катками и гидровиброметодом принимают по результатам полевых испытаний статическими нагрузками.

6.6.23 Конструктивные мероприятия при строительстве сооружений на насыпных грунтах и отходах производств применяют в соответствии с подразделом 5.8.

№9. Фундаменты при динамических воздействиях. Общие сведенья. Фундаменты под машины и оборудование с динамич нагрузками.

Явления в грунте при динамических воздействиях.

1.1. Распространение колебаний в массиве грунта

Величина распространения колебаний в грунте зависит от источника колебаний и состояния среды.

Любое сооружение, попавшее в зону вибрации, начинает само вибрировать. Опасны резонансные явления, т.е. совпадение собственных частот колебаний с вынужденными колебаниями в грунтовой среде.

Уплотнение грунта

В большей степени характерно для песчаного грунта.

В общем случае S = S _стат. + S _динам.

S _динам.- может быть упругой или (упругой + остаточной), в зависимости от вида динамического воздействия.

1.3. Разжижение водонасыщенных песков

При динамических воздействиях грунтовая вода будет то вытесняться из пор, то засасываться, переходя в колебательные движения.

Е сли скорость движения воды будет создавать гидродинамический напор равный весу частиц песка, то песок будет испытывать взвешивающие действие воды, переходя в плывунное состояние.

П ри взрывных работах на расстоянии 200 м от плотины, водонасыщенный песок плотины перешел в плывунное состояние. Сооружение потеряло устойчивость, т.к. угол откоса грунта составил всего 4° .

Тиксотропные явления (характерны для глинистого грунта)

При динамических воздействиях происходит нарушение структуры глинистых грунтов, с уменьшением характеристик С, Е₀.

При снятии динамических нагрузок глинистый грунт может вновь восстанавливать прежнюю структуру, т.е. проявляет тиксотропные свойства (выполнение стены в грунте под глинистым тиксотропным раствором).

Виды динамических воздействий

2.1. Сейсмические воздействия.

П ри землетрясении, в результате осадки, песчаная толща увлекла за собой сваи, вдавив их в подстилаемую глинистую толщу (явление отрицательного трения).

Осадка сооружения превысила все допустимые величины.

2.2. Динамические воздействия от движения транспорта.

При движении тяжелого транспорта (железнодорожные, трамвайные пути) создается вибрационный фон, который передаваясь по грунтовой среде, оказывает негативное воздействие на здания, сооружения. Вибрационные воздействия от движущегося транспорта могут превышать допустимый уровень вибрации по санитарным нормам проживания людей в здании.

2.3. Забивка свай.

В соответствии со строительными правилами забивка свай в городах на расстоянии ближе 30 м от существующей застройки запрещена.

П ри динамических воздействиях пески уплотняются, разжижаются.

Глины проявляют тиксотропные свойства.

Взрывы.
Работа машин, механизмов. (Строительство промышленных объектов, где возможны динамические воздействия: молоты, прессы, компрессоры, фундаменты пилорам и т.д.).

Фундаменты под машины

Проектирование производится в соответствии со СНиП 2.02.05-87. Фундаменты должны быть запроектированы таким образом, чтобы обеспечить нормальную работу машины и исключить влияние вибрации на конструкции и оборудование. Фундаменты рассчитывают на действие статических и динамических нагрузок. К статическим нагрузкам относят: вес фундамента, вес грунта на уступах фундамента, вес машины, вес оборудования. Динамические нагрузки могут быть периодические, импульсные, ударные, случайные. Также могут быть длительные и кратковременные. Значение динамических нагрузок и частично статических, определяется заводом-изготовителем в техническом задании на проектирование. При отсутствии таких данных допускается определять значение по СНиПу.

По конструкции фундаменты делятся на массивные и рамные.

фундаменты под машины с динамическими нагрузками должны отделяться от смежных фундаментов сквозным швом не менее 100 мм. Размеры и форма верхней части фундамента назначается в соответствии со строительным заданием и расчетом фундамента. Принимается наиболее простая форма, подошва прямоугольная на одной отметке без уступов. Глубина заложения зависит от конструкции, глубины заложения соседних фундаментов, глубины подвалов и приямков. В не отапливаемых зданиях глубина заложения зависит от глубины сезонного промерзания грунтов. При слабых грунтах в основании мощностью до 1,5 м этот слой заменяется полностью на более прочный. Если толщина слоя менее 1,5 м, то используются искусственные основания или свайные фундаменты. Бетонирование массива фундаментов должно производиться непрерывно, так как исключается устройство рабочих швов. Класс бетона более В12,5. В исключительных случаях допускаются сборные фундаменты или сборно-монолитные.

Дата добавления: 2018-06-01; просмотров: 1521; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 123 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!