Главная › Фасад

16.12.2019

Крутов в и основания и фундаменты на просадочных грунтах

УСТРОЙСТВО ФУНДАМЕНТОВ НА ПРОСАДОЧНЫХ ГРУНТАХ

Евгения Ширинкина 3 лет назад Просмотров:

1 УДК Пустовойтенко В.П., д.т.н., проф. каф. СГГМ, Коренев А.В., студ. гр. ПБ-13-1м, Государственный ВУЗ «НГУ», Днепропетровск, Украина УСТРОЙСТВО ФУНДАМЕНТОВ НА ПРОСАДОЧНЫХ ГРУНТАХ Строительство в районах с просадочными грунтами. Огромный размах строительства в районах распространения лессовых просадочных грунтов, а также необходимость обеспечения надежности и долговечности построенных на этих грунтах зданий и сооружений при минимальных затратах на противопросадочные мероприятия требует усовершенствования, дальнейшего развития существующих и разработки новых эффективных методов расчета фундаментов на этих грунтах. Просадочные грунты представляют собой одну из разновидностей глинистых грунтов. Находясь в напряженном состоянии под действием нагрузки от веса здания или сооружения и собственного веса, эти грунты при замачивании дают дополнительную деформацию просадку, вызванную коренным изменением структуры грунта. Просадка грунта приводит к образованию больших трещин в стенах, нарушению соединений конструктивных элементов, раскрытию стыков крупнопанельных зданий и др., а в целом – к нарушению прочности к эксплуатационной пригодности здания [1, 2, 3]. Прочность, устойчивость и эксплуатационная пригодность зданий, возводимых в районах просадочных грунтов, может быть обеспечена, с применением следующих мероприятий: 1) устранением просадочных свойств грунтов путем их уплотнения или применения грунтовых свай; 2) предварительным замачиванием грунтов основания; 3) мерами, исключающими возможность проникания воды в грунты основания, 4) выбором конструктивных решений, обеспечивающих жесткость несущего остова; 5) возможность быстрого восстановления конструкций после их просадки в проектное положение [2]. Для полного устранения просадочных свойств грунтов предварительное замачивание применяется в комбинации с другими методами, например с уплотнением тяжелыми трамбовками, устройством грунтовых подушек и др. Уплотнение просадочных грунтов предварительным замачиванием сопровождается водонасыщением массива грунта и проявлением просадки в пределах замачиваемого участка и на окружающей его территории. В связи с этим данный метод наиболее целесообразно применять на вновь застраиваемых площадях. При применении предварительного замачивания в застроенных 139

2 Материалы конференции Перспективы развития строительных технологий районах должны выполняться мероприятия по исключению замачивания грунтов в основании существующих зданий. В зависимости от конструкций проектируемых зданий и сооружений уплотнение просадочных грунтов предварительным замачиванием рекомендуется применять для относительно нетяжелых зданий, когда можно сравнительно простыми методами доуплотнить грунт в пределах большой части деформируемой зоны от нагрузки фундаментов. Здания следует проектировать простой конфигурации в плане. Протяженные здания разрезаются осадочными швами, которые совмещаются с температурными и располагаются у поперечных стен [3]. Характеристики просадочных грунтов. К просадочным грунтам относятся лёссовидные суглинки и лёссы, которые имеют следующие характерные признаки: относительно высокую пористость (около 50 %) при однородном зерновом составе (в основном состоят из пылеватых частиц) и малую влажность. Вследствие высокой пористости лёссовые грунты часто называют макропористыми, в некоторых случаях макропоры достигают размеров 0,5-5 мм и более. В просадочных грунтах из-за наличия карбонатов при замачивании происходит их быстрое размокание, вызывающее нарушение первоначальной структуры, что приводит к значительному росту осадок. В практике строительства зафиксированы случаи, когда после замачивания сравнительно большой толщи лёссовых грунтов просадка поверхности грунта составляла 2-2,5 м. Основными характеристиками просадочных грунтов, определяющими их специфические свойства, являются: относительная просадочность ε sl, определяемая экспериментально при компрессионных испытаниях. Относительная просадочность ε sl представляет собой относительное сжатие грунта при заданных давлениях и степени повышения влажности и определяется по формуле (1) [СНиП * [2]] n, g hh, p hsat, p sl ; (1) h начальное просадочное давление рsl это минимальное давление от нагрузки фундамента или собственного веса, при котором проявляются просадочные свойства грунта в условиях его полного водонасыщения. За начальное просадочное давление рsl. при лабораторных испытаниях грунтов принимается давление, при котором относительная просадочность εsl = 0,01; при полевых испытаниях штампами давление, равное пределу пропорциональности (на графике «осадка штампа нагрузка»), при котором фаза нормального уплотнения переходит в фазу просадки и осадка штампа возрастает не менее чем в 1,5 раза; 140

3 начальная просадочная влажность Wsl, представляющая собой влажность, при которой грунты, находящиеся в напряженном состоянии от внешней нагрузки или собственного веса грунта, начинают проявлять просадочные свойства. За критерий начальной просадочной влажности при компрессионных испытаниях принимается относительная просадочность εsl = 0,01; при испытании штампами давление, равное пределу пропорциональности, при котором фаза нормального уплотнения переходит в фазу просадки [1]. В зависимости от условий проявления просадки толщи просадочных грунтов на строительной площадке подразделяют на два типа. I тип – грунтовые условия, при которых возможна просадка от внешней нагрузки, а просадка от собственного веса грунтов не происходит или не превышает 5 см; II тип – грунтовые условия, при которых просадка происходит от внешней нагрузки и собственного веса и значение последней превышает 5 см. При I типе грунтовых условий по просадочности применяют следующие способы рис. 1 (толща просадочных грунтов в пределах 5-6 м). Рис. 1. Различные варианты устройства оснований и фундаментов в грунтовых условиях I типа просадочности: 1 – уплотненный грунт; 2 – просадочный грунт: 3 – непросадочный грунт: 4 – нижняя граница просадочного грунта; 5 – грунтовая подушка, уплотненная послойно: 6 – сваи; 7 – набивной или забивной фундамент, пирамидальная короткая свая; 8 – щебень, втрамбованный в грунт 1. Уплотнение грунтов с помощью тяжелых трамбовок после доведения влажности грунта до оптимальной (рис. 1,а). Этот способ применяют, если глубина заложения фундамента 1,5-2 м, так как толщина остающихся под ними слоев просадочных грунтов, составляя 3,5-4 м, допускает уплотнение с помощью трамбовок. 141

4 Материалы конференции Перспективы развития строительных технологий 2. Уплотнение и устройство подушек из непросадочных местных грунтов. Данный метод применяют, если не удается уплотнить грунт с помощью трамбования на требуемую глубину. Подушку устраивают над уплотненным слоем просадочного грунта (рис. 1,б). 3. Уплотнение грунтов подводными взрывами с использованием предварительного замачивания, для чего снимают перед замачиванием верхний слой грунта в зоне предполагаемой застройки, на спланированное дно выемки насыпают песок, а выемку обваловывают. Затем в полученный котлован наливают воду и после замачивания просадочнои толщи производят взрывы, которые, нарушая структуру грунта, способствуют его уплотнению (рис. 1,в). 4. Устройство свайных фундаментов с прорезкой всей толщи просадочных грунтов с целью передачи давления на непросадочные подстилающие слои грунта (рис. 1,г). При II типе грунтовых условий по просадочности применяют следующие способы ее устранения рис Прорезка просадочной толщи сваями различного типа или глубокими фундаментами (рис. 2,а); 2. Закрепление грунтов химическими или термическими способами (рис. 2,б); 3. Уплотнение грунтов предварительным замачиванием в сочетании с глубинными взрывами и уплотнение тяжелыми трамбовками (рис. 2,в); 4. Уплотнение грунтов грунтовыми сваями (рис. 2,г). Рис. 2. Различные варианты устройства оснований и фундаментов в грунтовых условиях при II типе просадочности: 1 – просадочный грнт; 2-непросадочный грунт; 3 – закрепленный грунт; 4 – зона уплотнения грунтовыми сваями; 5 – грунтовые сваи: 6 сваи; 7 – уплотненный грунт; 8 – грунт. уплотненный тяжелыми трамбівками 142

Читать еще: Каркас под сайдинг из профиля как сделать угол

5 Могут применяться и другие методы устранения просадочных свойств грунтов и прорезки просадочной толщи. В грунтовых условиях II типа наряду с устранением просадочности и прорезкой толщи просадочных грунтов должны предусматриваться водозащитные мероприятия, а также соответствующая компоновка генерального плана застраиваемой территории. Лучшими решениями являются сохранение природного рельефа местности и дернового покрова, а также эффективная система водостоков и других водозащитных мероприятий. Использование перечисленных выше мероприятий по устранению просадочности связано с существенными дополнительными материальными затратами, поэтому при застройке территории относительно легкими жилыми и общественными зданиями целесообразно принципиально иное решение, исключающее возможность замачивания толщи просадочных грунтов в основании сооружений. Для этого необходимо полностью исключить возможность проникновения в основания фундаментов дождевых, хозяйственных и подземных вод (при колебаниях уровня), что возможно при специальной планировке территории, устройстве дерновых и асфальтовых покрытий. Однако даже при тщательном выполнении мероприятий по предотвращению замачивания лёссовых грунтов они не гарантированы от местного замачивания при авариях трубопроводов или каких-либо других причин. Поэтому кроме мероприятий по защите от замачивания используют конструктивные приемы, позволяющие снижать чувствительность зданий и сооружений к неравномерным осадкам, или устранять неблагоприятные последствия неравномерности осадок с помощью рихтовки люфтов, поднятия колонн домкратами и т.п. При этом следует стремиться к предотвращению неравномерных осадок с помощью закрепления грунтов и принимать срочные меры по ликвидации возникшего процесса замачивания. Особое внимание следует уделить удалению воды от фундаментов. Для этого обратная засыпка последних тщательно трамбуется, и устраивается специальная водонепроницаемая отмостка, с которой вода удаляется с помощью лотков в кюветы или канализационную систему. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Шашенко А.Н. Механика горных пород / А.Н. Шашенко, В.П. Пустовойтнеко // Учебное пособие для ВУЗов. К.: Новий друк, с. 2. СНиП Здания и сооружения на подрабатываемых территориях и просадочных грунтах 3. СНиП *. Основания зданий и сооружений. 143

Глава 10. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОСНОВАНИЙ СООРУЖЕНИЙ, ВОЗВОДИМЫХ НА СТРУКТУРНО-НЕУСТОЙЧИВЫХ ГРУНТАХ

10.1 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОСНОВАНИЙ НА ПРОСАДОЧНЫХ ГРУНТАХ

10.1.1. Общие положения

К просадочным относятся грунты, в которых под совместным воздействием внешней нагрузки или собственного веса и замачивания возникают дополнительные деформации, называемые просадочными [1].

Просадочными свойствами чаще всего обладают лёссы, лёссовидные супеси, суглинки, глины, покровные глинистые грунты, маловлажные структурные пески, некоторые виды насыпных грунтов, пепловых отложений [3].

Номенклатурными показателями просадочности, определяющими возможность проявления просадочных свойств грунтов, являются степень влажности S_r и показатель просадочности П , определяемый по формуле [8]

где е — коэффициент пористости природного грунта; е_L — коэффициент пористости, соответствующий влажности на границе текучести ω_L;

здесь γ_s и γ_ω — удельные веса частиц грунта и воды.

При предварительной оценке к просадочным относят грунты со степенью влажности S_r ≤ 0,8 и показателем просадочности П , меньшим 0,10, при числе пластичности грунта 0,01 ≤ I_L I_L I_L ε_sl , начальное просадочное давление p_sl и начальная просадочная влажность ω_sl .

Относительная просадочность представляет собой относительное сжатие грунта при заданных давлениях и степени повышения влажности и определяется по формуле

где h_p — высота образца грунта природной влажности, обжатого без возможности бокового расширения давлением р , равным давлению от собственного веса грунта и нагрузки от фундамента или только от веса грунта в зависимости от вида рассчитываемых деформаций; h_sl — высота того же образца после замачивания его до полного водонасыщения при сохранении давления р ; h_g — высота того же образца грунта природной влажности, обжатого без возможности бокового расширения давлением, равным давлению от собственного веса грунта на рассматриваемой глубине.

Начальное просадочное давление р_sl — это минимальное давление от нагрузки фундамента или собственного веса, при котором проявляются просадочные свойства грунта в условиях его полного водонасыщения. За начальное просадочное давление p_sl при лабораторных испытаниях грунтов принимается давление, при котором относительная просадочность ε_sl = 0,01; при полевых испытаниях штампами — давление, равное пределу пропорциональности (на графике «осадка штампа — нагрузка»), при котором фаза нормального уплотнения переходит в фазу просадки и осадка штампа возрастает не менее чем в 1,5 раза.

Начальная просадочная влажность ω_sl представляет собой влажность, при которой грунты, находящиеся в напряженном состоянии от внешней нагрузки или собственного веса грунта, начинают проявлять просадочные свойства. За критерий начальной влажности при компрессионных испытаниях принимается относительная просадочность ε_sl = 0,01; при испытаниях штампами — давление, равное пределу пропорциональности, при котором фаза нормального уплотнения переходит в фазу просадки.

При проектировании оснований и фундаментов на просадочных грунтах учитывается возможность повышения их влажности вследствие:

– замачивания грунтов — сверху из внешних источников или снизу при подъеме уровня грунтовых вод;
– постепенного накопления влаги в грунте в связи с инфильтрацией поверхностных вод и экранированием поверхности;
– одновременного замачивания грунтов сверху и постепенного накопления влаги в грунте.

Читать еще: Какой должен быть фундамент для двухэтажного дома из газобетона?

Просадочные деформации подразделяются на следующие виды (рис. 10.1 и рис. 10.2):

– просадка фундаментов s_sl.p от их нагрузки, происходящая в пределах деформируемой зоны 1, располагающейся от подошвы фундамента до глубины, на которой суммарные вертикальные давления от нагрузки фундамента и собственного веса грунта равны начальному просадочному давлению p_sl ,
– максимальная просадка грунтов от собственного веса , происходящая в нижней части просадочной толщи h_sl.g при замачивании площади шириной В_ω ≥ Н_sl (см. рис. 10.2, б);
– возможная просадка грунтов от собственного веса s_sl.g , проявляющаяся в пределах толщи h_sl.g при B_ωH_sl ;
– горизонтальное перемещение u_sl (см. рис. 10.2, в), возникающее при просадке грунтов от собственного веса в пределах криволинейных участков просадки грунта.

Максимальная просадка грунта от собственного веса характеризуется (см. рис. 10.2, б) горизонтальным участком просадки поверхности грунта b и двумя криволинейными участками r , на которых просадка изменяется от максимальной величины до нуля.

Возможная просадка поверхности грунта s_sl.g включает только два криволинейных участка r . Горизонтальные перемещения поверхности грунта при максимальной просадке характеризуются наличием участков (см. рис. 10.2, в): горизонтального уплотнения, разуплотнения и нейтрального, который при возможной просадке s_sl.g отсутствует.

В зависимости от возможности проявления просадок грунта от собственного веса грунтовые условия строительных площадок подразделяются на два типа:

I тип — когда просадка грунта происходит в основном в пределах деформируемой зоны основания от нагрузки фундаментов или другой внешней нагрузки s_sl.p , а просадка от собственного веса s_sl.g отсутствует или не превышает 5 см;

II тип — когда наряду с просадкой грунта от нагрузки фундамента в нижней части просадочной толщи возможна просадка грунта от его собственного веса более 5 см.

Основными характеристиками для проектирования оснований и фундаментов на просадочных грунтах, полученными при инженерно-геологических изысканиях, являются:

– тип грунтовых условий по просадочности;
– относительная просадочность ε_sl при бытовом и фактическом давлении на грунт, а при изменении фактического давления более чем на 0,1 МПа зависимость ε_sl от давления на грунт;
– величина начального просадочного давления p_sl ;
– величина начальной просадочной влажности ω_sl только при медленном повышении влажности;
– модули деформации при естественной влажности и в водонасыщенном состоянии E_ω ;
– коэффициент изменчивости сжимаемости основания α ;
– удельное сцепление c и угол внутреннего трения φ просадочных грунтов при естественной влажности и в водонасыщенном состоянии;
– удельное сцепление c и угол внутреннего трения φ в водонасыщенном состоянии уплотненных просадочных грунтов до заданной плотности.

Основные положения проектирования оснований и фундаментов на просадочных грунтах

При проектировании фундаментов на просадочных грунтах должны быть установлены: тип грунтовых условий по просадочности; относительная просадочность; начальное просадочное давление; начальная просадочная влажность; модули деформаций в естественной влажности и при водонасыщении; параметры прочности (угол внутреннего трения и удельное сцепление) при естественной влажности и при водонасыщении.

Деформация оснований фундаментов мелкого заложения определяется суммированием осадок и просадок исходя из условия:

s – осадки основания определяются без учета просадочных свойств грунтов исходя из деформационных характеристик грунтов природной влажности (см. раздел 3);

s_sl – величина деформации основания, вызванная просадкой грунта;

s_u – предельно допустимая величина деформации основания.

Величина предельно допустимой осадки s_u составляет обычно несколько сантиметров 5…10 см. Величина же просадок в просадочных грунтах при их значительной мощности от внешней нагрузки и собственного веса достигает до одного метра и более. Просадки возникают тогда, когда основания под зданием или сооружением замачиваются за счет аварийного замачивания в период их эксплуатации. В последнее время проблема строительства на просадочных грунтах сильно осложнилась. Дело в том, что с интенсивной застройкой территорий, особенно в крупных городах начал повсеместно наблюдаться подъем уровня грунтовых вод и просадочные грунты, бывшие ранее пониженной влажности, оказываются частично или полностью замоченными.

При расчете необходимо проверять, чтобы давление под подошвой фундаментов не превышало расчетного сопротивления грунтов (3.6), (3.38). Если предполагается уплотнение или закрепление грунтов, расчетное сопротивление R определяется с использованием характеристик φ₁₁ и с₁₁, полученных при испытании уплотненных или закрепленных грунтов.

Величину просадки основания от внешней нагрузки и собственного веса грунта определяют по величине относительной просадочности [22]. Для этой цели строят эпюры суммарных напряжений под подошвой фундамента от собственного веса грунта szgи от давления фундамента pz, а также график изменения начального просадочного давления psl,zпо глубине просадочной толщи (рис. 8.1). Просадочная толща разбивается на отдельные слои h_i не более 2 м.

(8.2)
где

e_sl,i— относительная просадочность грунта для выделенного i-го слоя, определяемая опытным путем, при давлении pi, равном сумме давлений от фундамента и собственного веса грунта в середине слоя толщиной hi;

k_sl,i— коэффициент условий работы основания.

Рис. 8.1 Схема эпюр P_g , σ_z и P_sl для определения просадки фундамента в лессовой толщи

Коэффициент k_sl,i корректирует условность методики лабораторных испытаний грунтов на просадочность и учитывает особенность просадки грунтов от нагрузки. Этот коэффициент назначается по формуле, выведенной в результате статистической обработки штамповых испытаний замоченных просадочных грунтов. При ширине подошвы фундаментов более 12 м. k_sl_,_I принимается равным единицы для всех слоев грунта в пределах зоны просадки, а при ширине подошвы фундамента меньше 3 м вычисляется по формуле:

(8.3)
где p — среднее давление фундамента на грунт в плоскости его подошвы;

psl,i— начальное просадочное давление i-го слоя грунта;

p – давление, равное 100 кПа.

При ширине подошвы 3

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: При сдаче лабораторной работы, студент делает вид, что все знает; преподаватель делает вид, что верит ему. 9454 – | 7326 – или читать все.

93.79.246.243 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно

Глава 10. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОСНОВАНИЙ СООРУЖЕНИЙ, ВОЗВОДИМЫХ НА СТРУКТУРНО-НЕУСТОЙЧИВЫХ ГРУНТАХ

10.1 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОСНОВАНИЙ НА ПРОСАДОЧНЫХ ГРУНТАХ

10.1.1. Общие положения

здесь γ_s и γ_ω — удельные веса частиц грунта и воды.

– замачивания грунтов — сверху из внешних источников или снизу при подъеме уровня грунтовых вод;
– постепенного накопления влаги в грунте в связи с инфильтрацией поверхностных вод и экранированием поверхности;
– одновременного замачивания грунтов сверху и постепенного накопления влаги в грунте.

Просадочные деформации подразделяются на следующие виды (рис. 10.1 и рис. 10.2):

– просадка фундаментов s_sl.p от их нагрузки, происходящая в пределах деформируемой зоны 1, располагающейся от подошвы фундамента до глубины, на которой суммарные вертикальные давления от нагрузки фундамента и собственного веса грунта равны начальному просадочному давлению p_sl ,
– максимальная просадка грунтов от собственного веса , происходящая в нижней части просадочной толщи h_sl.g при замачивании площади шириной В_ω ≥ Н_sl (см. рис. 10.2, б);
– возможная просадка грунтов от собственного веса s_sl.g , проявляющаяся в пределах толщи h_sl.g при B_ωH_sl ;
– горизонтальное перемещение u_sl (см. рис. 10.2, в), возникающее при просадке грунтов от собственного веса в пределах криволинейных участков просадки грунта.

– тип грунтовых условий по просадочности;
– относительная просадочность ε_sl при бытовом и фактическом давлении на грунт, а при изменении фактического давления более чем на 0,1 МПа зависимость ε_sl от давления на грунт;
– величина начального просадочного давления p_sl ;
– величина начальной просадочной влажности ω_sl только при медленном повышении влажности;
– модули деформации при естественной влажности и в водонасыщенном состоянии E_ω ;
– коэффициент изменчивости сжимаемости основания α ;
– удельное сцепление c и угол внутреннего трения φ просадочных грунтов при естественной влажности и в водонасыщенном состоянии;
– удельное сцепление c и угол внутреннего трения φ в водонасыщенном состоянии уплотненных просадочных грунтов до заданной плотности.

Оценка статьи:

Загрузка...