40. Конструкции и методы устройства фундаментов, возводимых по принципу 1 на вечной мерзлоте.

40. Конструкции и методы устройства фундаментов, возводимых по принципу 1 на вечной мерзлоте.

Принципы использования вечномерзлых грунтов в качестве ос­нований зданий 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 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. Мероприятия по сохранению вечномерзлого состояния грунтов при строительстве по принципу I. Для сохранения вечномерзлого состоя­ния оснований используются различные методы. Выбор одного метода или их сочетания производится на основании теплотехничес­ких расчетов с учетом конструктивных и технологических особен­ностей сооружения.

Возведение зданий на подсыпках (рис. 15. 3, а) целесообразно, например, если вблизи поверхности грунта размещаются линзы подземного льда. Подсыпка применяется при вертикальной плани­ровке территорий или устраивается под отдельными зданиями или сооружениями. Этот метод может использоваться одновременно с другими мероприятиями, обеспечивающими сохранение мерзлого состояния оснований (теплоизоляция, вентилируемые подполья, воздушные и другие системы охлаждения и т. п. ), которые рассмат­риваются ниже. В качестве материала подсыпок используются пески средней крупности и крупные, крупнообломочные грунты, шлаки. Теплоизоляция применяется в сочетании с другими методами, а также при устройстве фундаментов на естественном вечномерзлом основании (рис. 15. 3, б) для сооружений, возводимых в суровых климатических условиях и занимающих небольшую площадь.

Устройство вентилируемых подполий (рис. 15. 3, в) является основным и наиболее распространенным способом регулирования теплового влияния зданий на температурный режим оснований. Открытые подполья имеют в течение всего года сообщение с наружной средой. Недостатком этого метода является то, что подполья в зимний период заносятся снегом, а летом в них непреры­вно поступает теплый воздух, растопляющий основание. Кроме того, при открытом доступе холодного воздуха в зимний период возникает неблагоприятный температурный режим во внутренних помещениях первого этажа. Более эффективны подполья с регу­лируемым проветриванием, средством вентиляции которых служат отверстия (продухи), устраиваемые в цоколе здания. Обыч­но в зимнее время продухи открыты, что способствует поступлению холодного воздуха к поверхности грунта и промерзанию основания. В летние месяцы продухи целесообразно закрывать. Низ продухов располагают на 0, 25 м выше поверхности грунта во избежание их снегозаносов. Форма сечения продухов квадратная или прямоуголь­ная с размером сторон 0, 2... 0, 5 м. Минимальная высота подполий колеблется в пределах от 0, 5 до 1, 2 м. Иногда роль вентилируемого подполья выполняют неотапли­ваемые помещения I этажа (рис. 15. 3, г). Подсыпки с трубами воздушного охлаждения (рис. 15. 3, д) применяют главным образом для тепловыделяющих зданий значи­тельных в плане размеров, где другими способами при наличии сильнольдистых грунтов в основании трудно обеспечить заданный температурный режим. Трубы прокладываются в пределах насып­ного слоя и выводятся наружу в подполье или вблизи стен здания. Охлаждение основания достигается движением по трубам холод­ного наружного воздуха в зимний период.

Для предпостроечного промораживания оснований, а также для последующего поддержания в основании заданного температурного режима применяют специальные промораживающие колонки, (рис. 15. 3, е).

41. Возведение фундаментов методом «стена в грунте».

Способ «стена в грунте» предназначен для устройства фундаментов и заглубленных в грунт сооружений различного назначения. Способ заключается в том, что сначала по контуру будущего сооружения в грунте отрывается узкая глубокая траншея, которая затем заполняется бетонной смесью или сборными железобетонными элементами. Возведенная таким образом стена может слу­жить конструктивным элементом фундамента, ограждением кот­лована или стеной заглубленного помещения. Способ «стена в грунте» используется при возведении фундамен­тов под тяжелые здания и сооружения, подземных частей и конст­рукций промышленных й гражданских зданий, строительстве под­земных гаражей, переходов и развязок на автомобильных дорогах, водопроводно-канализационных инженерных сооружений. Помимо фундаментов и указанных конструкций способом «сте­на в грунте» можно устраивать цротивофильтрационные завесы, заполняя траншею противофильтрационными материалами. 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, а также от выполнения таких строительных работ, как забивка шпунта, замораживание и т. п. для крепления стен глубоких котлованов. Существенным достоинством этого 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.

Некоторые примеры использования способа «стена в грунте» показаны на рис. 13. 13.

Технология устройства «стены в грунте». Сооружение «стены в грунте» начинается с устройства сборной или монолитной фор- шахты. Форшахта служит направляющей для землеройных машин, опорой для подвешивания армокаркасов, бетонолитных труб, сбор­ных железобетонных панелей и т. п. и обеспечивает устойчивость стенок в верхней части.

Форшахту обычно устраивают в траншее, отрытой по контуру будущей стены на глубину 0, 7... 0, 8 м, внутрен­нее расстояние между стенками форшахты принимают на 10... 15 см больше ширины траншеи. При высоком уровне подземных вод форшахту устраивают на подсыпке из песчаного грунта. После устройства форшахты приступают к отрывке траншеи. Отрывку ведут отдельными захватками длиной 4... 6 м. Откопав первую захватку на всю глубину стены (до 30... 50 м), по ее торцам устанавливают ограничители из стальных труб или железобетонных столбов, арматурные сетки и методом вертикально перемещающей­ся трубы (ВПТ) укладывают бетонную смесь. Затем- переходят к захватке «через одну», а после ее устройства — к промежуточной и т. д., в результате чего получается сплошная стена (рис. 13. 14). Такой метод устройства «стены в грунте» называется методом последовательных захваток или секционным методом. На практике работы по бетонированию одной захватки и отрывхе последующей часто совмещают.

Для удержания стен захватки против обрушения по мере углу­бления в нее подливают тиксотропный глинистый раствор. Уровень раствора должен быть всегда выше уровня подземных вод, чтобы исключить фильтрацию воды из грунта в траншею. Для приготов­ления глинистых растворов используют бентонитовые глины, а при их отсутствии — местные глины, к которым предъявляются опреде­ленные требования (см. § 13. 1). После отрывки захватки и заполне­ния ее бетонной смесью вытесненный глиняный раствор, содер­жащий частицы разрабатываемой породы, идет на очистку (регене­рацию) и снова поступает в траншею.

Разработка грунта в траншеях ведется оборудованием цикличес­кого или непрерывного действия. К оборудованию циклического действия относятся экскаваторы типа «обратная лопата» с удлинен­ной стрелой и узким ковшом, позволяющие отрывать траншеи глубиной до 7. „8 м, к двухчелюстные грейферы, подвешенные на канате стрелы крана-экскаватора либо закрепленные на специаль­ной жесткой штанге. Грейферы имеют большое раскрытие челюстей (3... 5 м), что позволяет разрабатывать грунт одновременно на всю длину захватки. Более удобны штанговые грейферы, внедряемые в грунт под значительным усилием.

В механизмах непрерывного действия грунт разрабатывается вращающимися фрезами, перемешивается с глинистым раствором и в виде пульпы эрлифтом выдается на поверхность. Оборудование непрерывного действия бол& нроизводительное, но и более слож­ное и дорогое в эксплуатации. Наряду с монолитным бетоном формирование «стены в грунте» можно осуществлять заполнением секций траншей сборными желе­зобетонными панелями. Для удобства монтажа толщина панелей принимается на 6... 10 см меньше ширины траншеи, а образовавшие­ся зазоры заполняют специальным цементно-песчаным или цемент­но-глинистым тампонажным раствором. Тампонажный раствор во время закладки должен быть жидким, а после твердения иметь прочность не ниже прочности окружающего грунта, легко снимать­ся с внутренней поверхности панелей при отрывке, котлована и быть водонепроницаемым.

При устройстве стен из сборных железобетонных панелей из технологического цикла исключается трудоемкий процесс бетони­рования на строительной площадке, ускоряются темпы производст­ва работ, достигается высокое качество внутренней поверхности стен. Кроме того, появляется возможность устройства стен с высту­пами, окнами для пропуска анкеров, закладных деталей для крепле­ния панелей и т. д. После возведения «стены в грунте» по всему периметру сооруже­ния (массивного фундамента, заглубленного помещения и т. п. ) удаляют грунт из внутреннего пространства и возводят внутренние конструкции. Устойчивость стены при удалении грунта обеспечива­ется ее заделкой в основание. Если заделки в основание недостаточ­но, то проектом должны предусматриваться распорные или анкер­ные крепления. Распорные крепления применяют при расстоянии между параллельными несущими стенами до 15 м. При расстоянии между стенами свыше 15 м, когда установка распорных креплений затруднена, устойчивость стен обеспечивается применением анкеров.