37. Определение размеров подошвы жестких фундаментов.

37. Определение размеров подошвы жестких фундаментов.

Жесткие фундаменты – это фундаменты воспринимающие сжимающие усилия.

Площадь подошвы определяют по формуле

А =

где No2 - максимальная сумма нормативных вертикальных нагрузок (Nmax/1, 15+N_ст. /1, 1), действующих на обрезе фундамента, кН; R_o - расчетное сопротивление грунта, кПа, принимаемое по табл. 9; gmt - среднее значение удельного веса грунта и бетона, равное 20 кН/м. Размеры подошвы определяют, считая, что фундамент имеет квадратную или прямоугольную формы. Последняя предпочтительнее при действии на фундамент моментов и горизонтальных сил, при этом фундамент ориентируется длинной стороной в плоскости действия наибольшего момента. Соотношение сторон прямоугольного фундамента n=l/b рекомендуется ограничивать значением п< 1, 65; размеры сторон его подошвы определяются по соотношениям

b =  и l = n  b.

Полученные данные округляют (кратно модулю 300 мм).

38. Защита котлована от подтопления.

Защита котлованов от подтопления подземными водами осуще­ствляется с помощью водопонижения, устройства противофильтрационных завес или комбинации этих методов. Водопонижение осуществляется с помощью открытого водоотлива или глубинного водопонижения. Для устройства противофильтрационных завес прибегают к естественному или искусственному замораживанию или битумизации грунта вокруг котлована. Противофильтрацион- ной завесой может служить и шпунт, забитый до водоупора. Способы защиты выбирают в зависимости от вида подземных вод, особенностей напластований и свойств грунтов, глубины, раз­меров и формы котлована в плане и других факторов. Все применя­емые способы защиты котлованов от подземных вод должны ис­ключать нарушение природных свойств грунтов в основании воз­водимого сооружения, обеспечивать устойчивость откосов выработ­ки и сохранность расположенных вблизи сооружений. Открытый водоотлив и глубинное водопонижение. Наиболее про­стым способом является открытый водоотлив, при котором воду откачивают насосами непосредственно из котлована. Для организа­ции открытого водоотлива на дне котлована устраивают систему водосборных канавок глубиной 0, 3... 0, 6 м, по которым воду отводят в приямки (зумпфы) глубиной 0, 5... 0, 7 м, откуда она систематически откачивается насосом. Мощность насоса принимается в зависимо­сти от ожидаемого фильтрационного притока воды, который, в свою очередь, зависит от градиента напора воды и фильтрацион­ных свойств грунтов и наиболее точно устанавливается пробной откачкой при гидрогеологических изысканиях.

При откачке надо следить, чтобы зумпфы не переполнялись и вода не покрывала дна котлована, так как это может привести к ухудшению свойств грунтов в основании. В принципе применение открытого водоотлива не имеет ограни­чений в зависимости от видов грунта и их фильтрационных свойств, но в мелкозернистых грунтах его применение может привести к оп­лыванию откосов котлована и разрыхлению грунта основания. Чтобы избежать этих нежелательных последствий открытой откач­ки воды, откосы котлованов приходится пригружать песчано-гра­вийной смесью, а канавки выкладывать щебнем или гравием, что значительно усложняет и удорожает строительство. Поэтому на практике открытый водоотлив применяют при вскрытии котлова­нов только в скальных, обломочных и гравийно-галечных грунтах, а в случае мелкозернистых грунтов — глубинный водоотлив, кото­рый исключает просачивание подземных вод через откосы и дно котлована. Глубинный водоотлив заключается в искусственном понижении уровня подземных вод в районе котлована. Водопонижающие рабо­ты выполняются чаще всего с помощью иглофильтров. В тех случа­ях, когда погружение иглофильтров невозможно или приток воды велик, например если вблизи имеется водоем, водопонижение осу­ществляется откачкой воды из трубчатых колодцев, оборудованных глубинными насосами.         Иглофильтр представляет собой стальную трубу диаметром 50 мм, собранную из отдельных звеньев. Нижнее звено на конце оборудовано специальным фильтрующим устройством, через кото­рое производятся всасывание и откачка воды. Фильтрующее устройство не пропускает даже мельчайшие частицы грунта, что обеспечивает водопонижение без нарушения структуры грунтов в районе котлована. Так как при глубинном водопонижении вода откачивается из зоны, расположенной ниже дна котлована, то воз­никающее при движении воды гидродинамическое давление способ­ствует уплотнению грунтов, а следовательно, улучшению их стро­ительных свойств.

Для осуществления водопонижения иглофильтры располагают по периметру будущего котлована, погружая их на 3... 7 м ниже его дна. В результате откачки уровень воды вокруг иглофильтров пони­жается, образуя депрессионную воронку. При расположении иг­лофильтров с шагом 0, 75... 1, 5 м депрессионные воронки соединяют­ся и уровень подземных вод становится ниже дна котлована, как это показано на рис. 14. 9, а, в результате чего земляные работы и устройство фундаментов ведутся насухо. Иглофильтры погружают в грунт под действием собственного веса благодаря интенсивному подмыву водой или в специально пробуренные скважины. Отдельные иглофильтры водопонижающей установки соединя­ют с коллектором из труб диаметром 100... 200 мм гибкими шлангами. Коллектор, в свою очередь, соединяется с одной или несколь­кими насосными установками. В зависимости от фильтрационных свойств грунтов и необходи­мой глубины водопонижения применяют различные типы иглофи­льтровых установок. Легкие иглофильтровые установки (ЛИУ) служат для понижения уровня подземных вод на глубину 4... 5 м в песчаных отложениях. При необходимости понижения подземных вод на большую глуби­ну иглофильтры располагают в несколько ярусов (рис. 14. 9, 6) или применяют специальные эжекторные иглофильтры (водоструйные насосы, создающие большое разрежение около фильтрующего эле­мента, что способствует увеличению всасывания), позволяющие при их однорядном расположении понизить уровень подземных вод на глубину до 25 м.

ЛИУ отличаются мобильностью, возможностью быстрого по­гружения иглофильтров в грунт в собранном виде, простотой и на­дежностью эксплуатации. Их применение наиболее эффективно в крупных, средних и мелких песках. Энжекторные иглофильтры, как более мощные, применяют в пылеватых песках и супесях с коэф­фициентом фильтрации более 0, 1 м/сут. При осуществлении водо­понижения в грунтах, имею­щих коэффициент фильтрации меньше 0, 1 м/сут, используют специальные методы водопо­нижения — вакуумирование и электроосушение.

При применении вакуум­ного метода в скважинах и на наружной поверхности фильтров создается и непре­рывно поддерживается ваку­ум. Этот метод, требующий повышенных затрат электроэнергии, используют при осушении мелкозернистых грунтов (пылеватые и илистые пески, супеси, легкие суглинки, илы, лессы) с коэффициен­том фильтрации не ниже 0, 01 м/сут при требуемом понижении уровня подземных вод до 20 м. Вакуумные скважины отличаются от открытых водопонизительных скважин тем, что их устья герметизи­руются и из них откачиваются вода и воздух.

Электроосушение (электроосмотическое водопонижение) приме­няют в глинистых грунтах с низкой водоотдачей. Способ электро­осушения основан на свойстве передвижения воды в глинистых грунтах под действием постоянного тока (эЛектроосмос). Для элект­роосушения по периметру котлована вдоль его бровки забивают стальные стержни из арматуры или труб. Затем на расстоянии 1, 5... 2 м от бровки котлована погружают иглофильтры, располагая их в шахматном порядке относительно стержней (рис. 14. 10). Стержни подключают к положительному, полюсу источника постоянного. тока с напряжением 30... 60 В, а иглофильтры (через коллектор) — к отрицательному. Под воздействием пропускаемого тока, перемеща­ясь от анода к катоду, грунтовая вода поступает в иглофильтр и откачивается всасывающим насосом. Практика показала, что на 1 м³ осушенного грунта расходуется от 5 до 40 кВт • ч электроэнер­гии.

Применение электроосушения требует соблюдения соответству­ющих правил техники безопасности.