 |
Конструкции и методы устройства фундаментов, возводимых по принципу I.
|
|
|
|
Применение ФМЗ в этом случае не всегда оправдано по технологическим и экономическим соображениям. Прорезка оттаивающего слоя с заглублением фундамента в вечномерзлые грунты практикуется редко из-за трудоемкости.
Наибольшее распространение получили свайные фундаменты, при условии специальных способов их устройства.
- Буроопускные сваи (рис. а) применяют во всех грунтовых условиях при температуре грунта 
- 0,5 С. Сначала в основании пробуривают скважины d на 5…10 см привышающий поперечный размер сваи. Затем скважины заполняют грунтовым раствором, после чего погружают в них сваи. После замерзания грунтового раствора свая оказывается в вечномерзлом грунте.
- Бурозабивные сваи (рис. б) устраивают забивкой свай в предварительно пробуренные лидерные скважины, имеющие d несколько меньший. Такие сваи эффективны в пластичномерзлых грунтах, не содержащих крупнообломочных включений.
- 
Опускные сваи (рис. в) изготавливают методом вмораживания и применяются в твердомерзлых грунтах. Суть метода заключается в том, что сначала производится локальное оттаивание грунта паровой иглой, а затем в оттаивший грунт погружается готовая свая. После промерзания грунта вокруг свая она оказывается вмороженой в грунт.
Рис. 15.7. Способы погружения свай в вечнрмерзлый грунт:
1 – свая; 2 – верхняя граница вечномерзлого грунта; 3 – грунтовый раствор; 4 – стенка скважины; 5 – граница оттаивания
Сопряжение несущих конструкций со сваями обычно осуществляется с помощью высоких ростверков или специальных свайных оголовков. Иногда совмещают сваю со стойкой каркаса в одну конструкцию – сваю колонну.
· Конструкция и методы устройства фундаментов, возводимых по принципу II, практически не отличаются от применяемых на немерзлых основаниях.
|
|
|
· Мероприятия по борьбе с морозным пучением. Для уменьшения касательных сил пучения фундаменты в пределах деятального слоя покрывают незамерзающими обмазками на основе битума или эпоксидной смолы. Приемлемы и противопучинистые засыпки из сухого гравия, гальки, шлака или засоленной глины, имеющей пониженную температуру замерзания. Конструктивным мероприятием является заанкерирование фундаментов в вечномерзлый грунт, что достигается увеличением глубины заложения. При этом проверяется прочность фундамента на разрыв от действия сил пучения.
41. Стена в грунте
Этот способ предназначен для устройства фундаментов и заглубленных в грунт сооружений (рис. 13.13).
Рис.13.13. Конструкции, сооружаемые способом «стена в грунте»: а – котлованы в городских условиях; б – подпорные стенки; в – тоннели; г – противофильтрационные диафрагмы; д – подземные резервуары
Способ заключается в том, что сначала по контуру будущего сооружения в грунте отрывается узкая глубокая траншея (b=60…100 см, H≤40…50 м) с помощью жесткого грейфера или механизированного траншеекопателя на проектную глубину с врезкой в водоупор, которая затем заполняется бетонной смесью или сборными железобетонными элементами.
Возведенная таким образом стена может служить конструктивным элементом фундамента, ограждением котлована или стеной заглубленного помещения.
Помимо заглубленных сооружений способом «стена в грунте» можно устраивать противофильтрационные завесы. Устройство «стены в грунте» наиболее целесообразно в водонасыщенных грунтах при высоком уровне подземных вод. Способ особенно эффективен при заглублении стен в водоупорные грунты, что позволяет полностью отказаться от водоотлива или глубинного водопонижения.
Существенным достоинством способа является возможность устройства глубоких котлованов и заглубленных помещений вблизи существующих зданий и сооружений без нарушения их устойчивости, что особенно важно при строительстве в стесненных условиях, а также при реконструкции сооружений.
|
|
|
Технология устройства «стены в грунте».
1. Сооружение «стена в грунте» начинается с устройства сборной или монолитной форшахты, которая служит направляющей для землеройных машин, опорой для подвешивания армокаркасов, бетолитных труб, сборных железобетонных панелей и т.п. и обеспечивает устойчивость стенок в верхней части.
2. Отрывка котлована отдельными захватками. Откопав первую захватку, на всю глубину стены по ее торцам устраивают ограничители, арматурный каркас и укладывают бетонную смесь.
3. 
Затем переходят к захватке «через одну», а после ее устройства – к промежуточной и т.д., в результате получается сплошная стена (рис. 13.14).
Рис.13.14. Последовательность возведения «стены в грунте»:
а – первая очередь работ; б – вторая очередь работ; 1 – форшахта; 2 – базовых механизм; 3 – бетонолитная труба; 4 – глинистый раствор; 5 – грейфер; 6 – траншея под одну захватку; 7 – арматурный каркас; 8 – бетонная смесь; 9 – забетонированная секция; 10 – готовая «стена в грунте»
Такой метод называется методом последовательных захваток или секционным методом.
Для удержания стен захватки против обрушения по мере углубления в нее подливают тиксотропный глинистый раствор.
Для приготовления глинистых растворов используют бентонитовые глины (глина, содержащая большой процент монтмориллонита). Глинистые частицы раствора не только смачиваются водой, но вода проникает внутрь кристалла и глина разбухает, значительно увеличиваясь в объеме. Монтмориллонитовая глина обладает свойством тиксотропии, т.е. при динамическом воздействии – это раствор, а при отсутствии воздействия через 4…6 часов золь превращается в гель, что позволяет удерживать стенки траншеи.
Уровень раствора должен быть выше уровня подземных вод, чтобы исключить фильтрацию воды из грунта в траншею, также давление от раствора должно быть больше давления окружающей среды (ξ∙γz).
После отрывки захватки и заполнения ее бетонной смесью вытесненный глиняный раствор, содержащий частицы разрабатываемой породы, идет на очистку (регенерацию) и снова поступает в траншею (с некоторой потерей ~10%).
|
|
|
После возведения «стены в грунте» по всему периметру сооружения (т.е. конструкция замыкает в плане будущее сооружение) поэтапно удаляют грунт из внутреннего пространства. При необходимости на каждом этапе по периметру устраивают грунтовые анкера или распорки. Если крепления не изготавливаются, то устойчивость стены при удалении грунта обеспечивается ее заделкой в основание. После полного удаления грунта из внутреннего пространства до проектной отметки возводят внутренние конструкции.
42. Лессовые просадочные грунты широко распространены в Среднем и Нижнем Поволжье, Западной Сибири, на Северном Кавказе и в других районах страны.
В зависимости от увлажнения лессы различным образом ведут себя под действием внешней нагрузки. Так, в «сухом» состоянии (ω≤0,09) лессы отличаются значительной прочностью и относительно высокой несущей способностью. В таком состоянии они выдерживают давление на грунт Р≤0,4МПа при небольших осадках и способны сохранять достаточно большую высоту вертикального откоса.
Просадочные грунты характеризуются:
- относительной просадочностью εsl — относительным сжатием грунтов при заданном давлении после их замачивания (см. п. 4.10);
- начальным просадочным давлением Psl — минимальным давлением, при котором проявляются просадочные свойства грунтов при их полном водонасыщении;
- начальной просадочной влажностью ωsl — минимальной влажностью, при которой проявляются просадочные свойства грунтов.
Относительная просадочность грунта определяется в компрессионных приборах по методу одной или двух кривых (ГОСТ 23161—78).
По методу одной кривой (рис. 5.18,а,б) испытывают пробу грунта естественной влажности при заданном давлении. После стабилизации осадки грунт насыщают водой, замеряя просадку, и испытание продолжают уже для водонасыщенного грунта.
По методу двух кривых (см. рис. 5.18,в) компрессионным испытаниям подвергают две пробы грунта: одну — при естественной влажности, вторую — при полном водонасыщении, после чего строят графики зависимости е, ∆h=ƒ(P). На кривых (см. рис. 5.18,а) различают три области деформирования просадочных грунтов: область ab, соответствующую сжатию грунта в ненарушенном состоянии; область bc, характеризующую просадку грунтов, и область cd — уплотнение грунта с ненарушенными структурными связями. По кривым e, Δ h=ƒ(P) просадочных грунтов непосредственно определяют значение изменения коэффициента пористости грунта при просадке ∆ εsl а также относительную просадочность εsl,по формуле (4.5).
|
|
|
Рис. 5.18. Компрессионные кривые просадочного грунта: а, б — по методу одной кривой, соответственно, пылевато-глинистых при замачивании и рыхлых песчаных при вибрации; в — по методу двух кривых; 1 — для грунта естественной влажности; 2 — для грунта, насыщенного водой
Согласно СНиП 2.02.01—83* расчетным состоянием просадочных грунтов по влажности является полное водонасыщение Sr > 0,8.
Относительная просадочность грунта при его неполном водонасыщении (ωsl≤ω≤ωsat) определяется по формуле
(5.34)
где εsl — относительная просадочность при полном водонасыщении
Начальное просадочное давление Psl — это давление, при котором относительная просадочность esl = 0,01, т.е. при котором грунт считается просадочным. Если провести серию компрессионных испытаний лессового грунта с замачиванием образцов при различных нагрузках, то нетрудно получить график зависимости относительной просадочности от давления (рис. 5.19).
Рис. 5.19. Зависимость относительной просадочности от нормального давления лессового суглинка Георгиевска (1) и Ростова-на-Дону (2) (по Я.Д. Гильману, 1991): Δ — метод одной кривой; х — метод двух кривых
За начальную просадочную влажность ωsl по аналогии принимается влажность, при которой в условиях заданных давлений esl = 0,01.
Ее значения зависят от напряженного состояния грунта, природной плотности и прочности структурных связей. С увеличением давления на грунт начальная просадочная влажность уменьшается.
Значения модуля общей деформации лессового грунта изменяются в широком интервале. Это обусловлено тем, что они существенно зависят от исходной влажности и пористости грунта. В качестве примера в табл. 5.6 приведены систематизированные значения модуля деформации лессовых суглинков Ростовской области. Данными табл. 5.6 можно воспользоваться в том случае, когда отсутствуют результаты штамповых испытаний грунта с учетом прогнозируемой его влажности.
Таблица 5.6. Значения модуля деформации лессовидных суглинков в диапазоне нормативных давлений 0,1—0,3 МПа (по Я.Д. Гильману, 1991)
|
|
|
| Степень влажности Sr | Модуль деформации Е, МПа, при коэффициенте пористости е, равном | ||||
| 0,56-0,65 | 0,66-0,75 | 0,76-0,85 | 0,86-0,95 | 0,96-1,05 | |
| 0,3 | |||||
| 0,4 | |||||
| 0,5 | |||||
| 0,6 | |||||
| 0,7 | |||||
| 0,8 | |||||
| 0,9 | |||||
| 1,0 |
Просадка как деформация зависит (рис. 5.20) от минералогического и гранулометрического составов грунта, его влажности, плотности и напряженного состояния, поэтому для каждого лессового грунта определяют просадочность при давлениях, которые он будет испытывать в основании под сооружением.
Рис. 5.20. График зависимости относительной просадочности от Ip, е и Sr: а — от числа пластичности; б — от коэффициента пористости; в — от степени влажности
| На торфах строят крайне редко за исключением Санкт-Петербурга, Мурманска и торфяных районов нового севера (Тюмень) |
| Лёсс – 17 % территории России Торфяные грунты – 15% |
Просадочные грунты
Лессовые грунты занимают почти всю Украину, Среднею Азию и встречаются в Восточной Сибири. Самая большая территория лёсса находится в Китае (на географических картах Китай всегда окрашивается в желтый цвет – цвет лёсса).
Из инженерной геологии известно, что лёсс
- эолового происхождения
- содержит соли CaCO3; CaSO4
- мало влажен
-довольно однороден
- характерная особенность наличия макропор.
| Ветер |
| Укладка без уплотнения |
Постепенно растительность сгнивала, вода испарялась, а соли оставались. Поскольку водо-коллоидные связи, оставшейся пленочной воды, прочны и могут выдержать большую нагрузку, то грунт не уплотнялся е ~ const (недоуплотненный грунт) – наличие макропор. (Макропоры увеличивают также большое количество землероев).
|
|
|
