Фундаменты на набухающих и насыпных грунтах

Набухающими называют пылевато-глинистые грунты, которые при замачивании водой увеличиваются в объеме.

Следует иметь в виду, что способность набухать имеют некоторые виды шлаков, а также не набухающие в обычных условиях пылевато-глинистые грунты, если они замачиваются отходами химических производств, в частности растворами серной кислоты. В набухающих грунтах возможен и обратный процесс — усадка или уменьшение объема при снижении влажности.

Набухание и усадка грунтов на строительной площадке возможны в результате следующих явлений: 1) подъема уровня подземных вод или инфильтрации (увлажнения поверхностными или производственными водами); 2) накопления влаги в ограниченной по глубине зоне под сооружением в результате нарушения природных условий. испарения, возможного при застройке и асфальтировании городской территории (экранирование поверхности); 3) за счет изменения водно-теплового режима в верхней части зоны аэрации, происходящих в результате влияния сезонных климатических факторов; 4) за счет высыхания от воздействия тепловых источников (котельных, доменных печей, атомных, тепловых электростанций и др.).

При проектировании оснований и фундаментов на набухающих грунтах используют количественную характеристику, называемую относительным набуханием, значение которой находят из выражения.

Нижняя граница зоны набухания при инфильтрации влаги в грунт (рис. 13.5) Н„ принимается на глубине, где суммарное вертикальное напряжение aztot равно давлению набухания psw (минимальному напряжению, при котором набухание прекращается). При экранировании поверхности и изменении водно-теплового режима нижнюю, границу зоны набухания, а также нижнюю границу зоны усадки определяют по опытным данным, а при отсутствии по-,, следних принимают Hsw=HSk = 5 м.

Рис. 13.5. Схема расчета основания при подъеме набухающего грунта

Неравномерности поднятия или опускания фундаментов, возможные в результате набухания или усадки, суммируются с ожидаемыми неравномерностями осадок от действия внешних нагрузок. Если суммарные неравномерности превысят предельно допустимые, устанавливаемые нормами, необходимо предусматривать мероприятия по предотвращению возможного замачивания, аналогичные рассмотренным при наличии в основании лёссовых грунтов.

В некоторых случаях прибегают к предварительному замачиванию в пределах толщи набухающих грунтов, однако выполнение данного мероприятия осложняется медленным протеканием этого процесса. Для его ускорения иногда применяют вертикальные дрены.

Снижения интенсивности набухания удается добиться за счет максимального сокращения сроков работ по возведению фундаментов, используя при этом водонепроницаемые материалы и слабо фильтрующие обратные засыпки.

Иногда применяют компенсирующие песчаные подушки, позволяющие частично сглаживать неравномерное набухание грунта вследствие более раномерного распределения давления на большую площадь. Одновременно песчаные подушки способствуют сравнительно равномерному развитию набухания, обеспечивая отекание влаги с мест большего подъема набухшего грунта в пониженные зоны, где набухание замедлилось, тем самым автоматически регулируя развитие процесса набухания.

Исключить влияние неблагоприятных воздействий от набухания или усадки удается с помощью полной или частичной замены слоя набухающего грунта ненабухающим.

Использование свайных фундаментов с полной прорезкой слоев набухающих грунтов предотвращают вредное воздействие набухания, но не исключает его влияния на полы и конструкции, устраиваемые непосредственно на поверхности грунта. Набухание довольно часто приводит к поднятию полов первого этажа, поэтому для исключения этого явления полы рекомендуется устраивать по перекрытиям. Применение свайных фундаментов с частичной прорезкой толщи набухающих грунтов приводит к существенному уменьшению поднятия фундаментов в случае, если нижележащий слой набухающего грунта имеет небольшую мощность и загружен значительной нагрузкой от прорезаемой толщи.

При прорезке сваями набухающего грунта следует учитывать развитие сил трения по их боковым поверхностям. Если эти силы окажутся больше нагрузки, приходящейся на сваи, то фундамент может подняться, вызвав деформацию сооружения.

Рис. 13.6. Фундамент из буронабивных свай с уширенной пятой в условиях набухающих и испытывающих усадку грунтов: 1 — водонепроницаемая отмостка; 2 — ростверк; 3 — песок; 4 — набухающий или испытывающий усадку грунт; 5 — свая с уширением; 6 — ненабухающий грунт

Для полного исключения влияния возможных сезонных вертикальных колебаний поверхности грунта часто устраивают фундаменты из буронабивных свай с уширением (рис. 13.6). Заделка нижнего уширенного конца свай в ненабухающий грунт уменьшает вредное воздействие трения по боковой поверхности. Горизонтальное воздействие усадки и набухания устраняют с помощью обратной засыпки пазух песком и укладки в зоне подошвы ростверка продольной арматуры, воспринимающей горизонтальные поперечные разрывающие усилия.

Основания, сложенные насыпными грунтами, необходимо проектировать с учетом их неравномерной сжимаемости, значительной неоднородности по составу, возможности самоуплотнения, рсобен-Но при динамических воздействиях, изменения гидрогеологических условий, а также возможности разложения органических включений. Насыпные грунты из шлаков и глин следует рассчитывать с учетом возможности набухания при замачивании водой.

Модуль деформации насыпных грунтов, как правило, необходимо определять по результатам штамповых полевых испытаний, а неравномерность сжимаемости — по результатам лабораторных и полевых испытаний.

Бели насыпные грунты сложены из просадочных, набухающих или имеют относительное содержание органического вещества I > 0, 1, то их расчет следует производить в соответствии с требованиями, изложенными ранее.

Расчетное сопротивление основания определяют по формуле (4.10) с помощью данных лабораторных исследований о значениях величин (рп и сп. Предварительные размеры фундаментов разрешается назначать в соответствии с условными расчетными сопротивлениями R0, определяемыми по табличным данным СНиПа для насыпных грунтов, имеющих I < 0, 1.

Полная осадка основания из насыпных грунтов должна определяться с помощью алгебраического суммирования деформаций от внешней нагрузки, самоуплотнения основания и разложения органических включений, а также осадок или просадок подстилающих грунтов от веса насыпи и нагрузок на фундаменты.

Помимо требований II группы предельных состояний насыпные грунты должны удовлетворять основным условиям расчета и по несущей способности (I группа предельных состояний).

При недостаточной несущей способности или расчетных деформациях оснований из насыпных грунтов, более предельных, необходимо выполнение следующих мероприятий:
1) поверхностное уплотнение оснований вибраторами, катками и тяжелыми трамбовками;
2) глубинное уплотнение грунтовыми или песчаными сваями;
3) устройство песчаных, щебеночных и гравийных подушек;
4) прорезка насыпных грунтов свайными фундаментами или использование фундаментов глубокого заложения;
5) использование конструктивных мероприятий, снижающих неблагоприятное воздействие неравномерных осадок.

⇐ Предыдущая 2 3 4 5 6 7 8 91011 Следующая ⇒