Способы уплотнения и укрепления грунтов.

Конструктивный метод – устройство грунтовых подушек, шпунтового ограждения, использование боковых пригрузок.

Уплотнение грунтов – поверхностное (тяжелые трамбовки, пневманические трамбовки, катки, виброплиты), глубинное (вибраторы, взрывы, песчаные, грунтовые сваи).

Уплотнение трамбовками применяется для грунтовых условий 1-го и 2-го типа для устранения просадочных свойств только оснований фундамента, а также создания малопроницаемого экрана под всем зданием.

Грунтовую подушку применяют для создания в основании уплотненных грунтов большей толщины, чем при уплотнении трамбовками. Фундаменты в вытрамбованных котлованах применяют в грунтах 1-го и 2-го типов.

Уплотнение грунтовыми сваями применяется при толщине слоя 10-24м и отсутствии слоев из пылевато-глинистых грунтов, песков, переувлажненных грунтов.

Закрепление грунтов - применяют в тех случаях, когда устройство фундаментов невозможно или связано с затратами значительных средств (например, при усилении основания под существующим фундаментом), либо для уменьшения фильтрации воды около мест ее проникания в подземные помещения.

Цементация (нагнетание цементационного раствора под большим давлением) производят для закрепления гравия, гальки, крупного песка. Цементацию применяют для уменьшения водопроницаемости и повышения прочности материала самого фундамента. С этой целью в бетонной кладке фундамента делают шпуры, в которые заделывают трубки. Затем через эти трубки подают цементационный раствор под большим давлением. Он проникает в поры бетона, в связи с чем его прочность повышается, а водопроницаемость резко снижается.

Силикатизация. Химические растворы (силикаты натрия) легко проникают в поры песков и других грунтов, хорошо фильтрующих воду (к=2…80м/сут). 2-х растворный метод применяют для закрепления песков крупных и средней крупности. При 2-х растворном методе в песок забивкой или виброванием погружают инъектор, через который в грунт нагнетают раствор силиката натрия. Слабофильтрующие грунты и лессовые закрепляют однорастворным методом. При закреплении в инъектор нагнетают сложный раствор, состоящий из силиката натрия и фосфорной кислоты.

Электрохимическое закрепление. Слабые грунты (илы, глины и суглинки, находящиеся в текучем и текучепластичном состоянии) имеют малый коэффициент фильтрации(к=0, 1м/сут). Чтобы ввести растворы силиката натрия и хлористого кальция, через них пропускают постоянный электрический ток, при его пропускании в грунтах развивается электроосмос - движение воды, находящейся в порах, от анода к катоду.

Смолизация. Растворы синтетических смол, способных твердеть в грунтах, можно нагнетать в поры грунта. После твердения смол грунт превращается в достаточно твердое тело. В качестве вяжущего вещества применяют карбомидную смолу с отвердителями(мелкие, пытеватые, лессовые пески).

Термический метод. Сущность термического закрепления заключается в увеличении прочности структурных связей в грунте под влиянием высокой температуры. Для обжига грунта в пробуренных скважинах сжигают топливо, в качестве которого используют обычно природный и иные горючие газы. С целью поддерживания процесса горения в скважины подают воздух под давлением (просадочные лесовые грунты).

Фундаменты глубокого заложения. Условия применения и классификация фундаментов глубокого заложения: свай, свай-оболочек, опускных колодцев кессонов, «стена в грунте» и т.д. Их отличие от фундаментов, закладываемых в котлованах.

Необходимость фундаментов глубокого заложения возникает: Если сооружение д.б. опущено на большую глубину; Если сооружение создает большие нагрузки, а верхние слои представлены толщей; слабых грунтов, подстилаемые прочными скальными грунтами; Если сооружение передает на основание значительные вертикальные нагрузки; Если имеются высокое залегание грунтовых вод.

Свая – относительно длинный конструктивный элемент, расположенный в грунте в вертикальном и в наклоненном положении и предназначенные для передачи нагрузки на лежащие ниже плотные слои грунта.

По способу заглубления в грунт надлежит различать следующие виды свай: забивные железобетонные, деревянные и стальные; железобетонные сваи-оболочки; сваи-оболочки железобетонные; набивные бетонные и железобетонные; буровые железобетонные; винтовые.

По условиям взаимодействия с грунтом сваи следует подразделять на сваи-стойки и висячие.

по форме поперечного сечения — на сваи квадратные, прямоугольные, таврового и двутаврового сечений, квадратные с круглой полостью, полые круглого сечения;

по форме продольного сечения — на призматические, цилиндрические и с наклонными боковыми гранями (пирамидальные, трапецеидальные, ромбовидные);

по конструктивным особенностям — на сваи цельные и составные (из отдельных секций);

по конструкции нижнего конца — на сваи с заостренным или плоским нижним концом, с плоским или объемным уширением (булавовидные) и на полые сваи с закрытым или открытым нижним концом или с камуфлетной пятой.

Сваи-оболочки - Фундаменты из оболочек устраиваются следующим образом. Оболочки в виде железобетонных труб диаметром 0, 8....3, 0 м с помощью мощных вибромолотов или низкочастотных вибропогружателей опускаются в грунт на глубину 3...6 м. Для дальнейшего погружения оболочки из нее извлекают грунт и снова приводят в действие вибропогружатель. После погружения одного звена оболочку наращивают с помощью болтов. Таким образом оболочки погружаются на глубину 30 м и более.

При достижении проектной отметки (скальной породы и др.) бурят породы диаметром, равным внутреннему диаметру оболочки, и скважину заполняют бетоном.

В качестве основного недостатка фундаментов из больших оболочек следует отметить возникновение значительных колебаний, которые при забивке распространяются в радиусе иногда сотен метров, поэтому фундаменты не рекомендуется устраивать в застроенной части города.

Опускные колодцы и кессоны

Опускные колодцы устраивают при строительстве подземных сооружений: насосных станций, водозаборов, скиповых доменных печей, установок непрерывной разливки стали, подземных гаражей, фундаментов опор мостов а ч. д.

Устройство опускного колодца заключается в следующем. На поверхности грунта вначале выполняют кладку колодца на определенную высоту, затем внутри его разрабатывают грунт под ножом. Утрачивая опору, колодец под влиянием собственного веса опускается до тех пор, пока не заглубится в не затронутый разработкой грунт. Далее наращивают кладку колодца и эту работу повторяют вновь. Все это выполняется до тех пор, пока не будет пройдена толща слабых грунтов и колодец не достигнет проектной отметки заложения опоры, после чего нижнюю часть вертикальной полоски заполняют бетонной смесью.

Опускные колодцы подразделяются по: 1) форме колодца в плане — на круглые, прямоугольные, квадратные и с закругленными торцовыми стенками. 2) материалу — на железобетонные, бетонные, металлические, каменные и кирпичные; 3) продольному сечению — чаще всего применяется ступенчатая форма колодца, позволяющая уменьшить силы трения при опускании колодца. В нижней части колодца устраивают нож.

Кессоны - также относятся к опускным сооружениям. В отличие от опускного колодца в кессоне сжатие грунтовой воды производится сжатым воздухом. Основной частью кессона является рабочая камера, в которую могут опускаться рабочие и инженерный персонал. Давление в рабочей камере повышают по мере погружения кессона в грунт и, таким образом, оно уравновешивает столб грунтовой воды и не пропускает ее в рабочую камеру. Над кессонной рабочей камерой монтируют шахту, сверху которой устанавливают шлюзовой аппарат, предназначенный для постепенного повышения давления до имеющегося в рабочей камере. Пребывание людей в рабочей камере по времени строго лимитировано требованиями техники безопасности, при этом выход из рабочей камеры производится также с постепенным снижением давления. Аварийная ситуация возможна в кессоне при утечке воздуха. Кроме того, длительное пребывание в кессоне способствует развитию так называемой кессонной болезни. Все это значительно усложняет процесс опускания кессона и удорожает работы по устройству кессонных фундаментов. Максимальная глубина погружения кессона равна35...40 м в связи с ограничением давления в кессонной камере. С учетом вышеуказанных сложностей кессонные фундаменты применяют при наличии в грунте крупных включений или в случае необходимости отпирания фундамента на наклонную поверхность скалы.

Фундаменты типа «стена в грунте» - Сущностью этого способа является устройство в грунте траншей, выемок различной в плане конфигурации, устойчивость которых в процессе разработки достигается заполнением глинистыми растворами с тиксотропными свойствами. После разработки в грунте выемок или траншей их заполняют монолитным бетоном, сборными элементами, различного рода смесями глины с цементом, в результате чего формируются несущие, ограждающие конструкции или противофильтрующие завесы. По сравнению с обычным воздействием фундаментов в открытых котлованах способ «стена в грунте» имеет ряд преимуществ: объем земляных работ уменьшается в 5...6 раз; исключается применение стального шпунта и профильного проката; упрощается выемка грунта между стенками (можно разрабатывать экскаватором, как в карьере).

Фундаменты типа «стена в грунте» рассчитывают в большинстве своем как подпорные сооружения. Расчеты выполняют на действие следующих сил: 1) отпорного давления грунту при бетонировании стенок и траншей; 2) бокового давления от веса грунта и временной нагрузки на его поверхность; 3) гидростатического давления грунтовых вод и эксплуатационных нагрузок. При расчете на прочность усилия в ограждающей стене следует определять как для конструкций, взаимодействующих с упругопластическим основанием.

88 Свайные фундаменты. Основные определения. Классификация свай и свайных фундаментов. Конструкция и условия применения различных видов свай. Теория работы свай – стоек и висячих свай (свай трения).

Сваями называется относительно длинные конструктивные элементы, располагаемые в грунте в вертикальном или наклонном положении, предназначены для передачи нагрузки на лежащие снизу плитные слои грунта

Свайные фундаменты - группа свай, объеденная поверху плитами или балками, называется ростверками.

В зависимости от расположения ростверка фундаменты могут быть с низким, высоким ростверком

Свайные фундаменты применяют, когда экономически необоснованно применение мелких ф-тов, глубина котлована больше 5-7м.

Классификация. 1)По особенностям передачи нагрузки на грунт - свая – стойка (нагрузка передается нижним концом или уширением на любые мало сжимаемые грунты). -Сваи висячие, передающие нагрузку боковой поверхностью.-Сваи-стойки передают нагрузку нижним концом на любые сжимаемые грунты.-Сваи-уплотнения (конические, пирамидальные, клиновидне).-Сваи трения. Нагрузка определяется только трением грунта о боковую поверхность (анкерные сваи).

2) По способу заглубления в грунт надлежит различать следующие виды свай:

а) забивные железобетонные, деревянные и стальные, погружаемые в грунт без его выемки с помощью молотов, вибропогружателей, вибровдавливающих и вдавливающих устройств, а также железобетонные сваи-оболочки, заглубляемые вибропогружателями без выемки или с частичной выемкой грунта и не заполняемые бетонной смесью;.

б) сваи-оболочки железобетонные, заглубляемые вибропогружателями с выемкой грунта и заполняемые частично или полностью бетонной смесью;

в) набивные бетонные и железобетонные, устраиваемые в грунте путем укладки бетонной смеси в скважины, образованные в результате принудительного отжатия (вытеснения) грунта;

г) буровые железобетонные, устраиваемые в грунте путем заполнения пробуренных скважин бетонной смесью или установки в них железобетонных элементов;

д) винтовые.

3) По материалу

- деревянные, ж\б, стальные, бетонные, комбинированные.

Деревянные бывают - цельные, сращенные. Длина свай =4, 5…16. Пакетной=20…25 м.

D бревна 18см. Применяют в водонасыщенных грунтах, где срок службы не ограничен. Вся свая должна находиться в воде.

Металлические сваи служат до 100 лет и более. Недостаток коррозия (защита битумом). Поперечное сечение 0, 8м. Изготавливают из цельных сварных труб или прокатных профилей, сваривают встык, усиливают проваркой из 4-х, 6-ти накладок, полость заполняют бетоном.

Железобетонные набивные разделяют.1)по способу армирования с напряженной и не напряженной арматурой.2)по форме поперечного сечения (квадратные, прямоугольного, круглого, квадратные с круглой полостью, полые. 3)по форме продольного сечения (призматические, цилиндрические, с наклонными боковыми гранями). 4)по конструктивным особенностям. 5)по конструкции нижнего конца (призматические заостренные, с плоским или объемным уширением, полые с открытым или закрытым нижним концом

Сваи-стойки прорезают всю толщу сжимаемых грунтов и опираются на несжимаемый грунт. При загрузке их силой F они практически не получают вертикального перемещения. Между боковой поверхностью сваи и грунтом не может возникнуть трение. Считают, что сваи-стойки передают давление только через нижний конец и работают как сжатые стержни в упругой среде.

Сваи трения (висячие) окружены со всех сторон сжимаемыми грунтами. Под вдавливающей нагрузкой такие сваи перемещаются вниз (получают осадку) и по их боковой поверхности развивается суммарная сила трения F_S.Под нижним концом сваи возникает сопротивление F_p. Сопротивление основания перемещению сваи трения под нагрузкой называют несущей способностью сваи F_d= F_p+ F_S

Методы определения несущей способности свай.

1)Определение нес. способности по результатам статических испытаний.

Если возникают сомнения в надежности свай, то их подвергают стат-им испыт-ям по ГОСТ 5686-78 проверяют не менее 2-х свай для 1-го здания. Берут две сваи заданных размеров и погружают рекомендуемым в проекте способом, нагрузка накладывается ступенями 1/10, 1/15 от ожидаемой предельной нагрузки. По результатам строят график S = f( P)

для слабых грунтов, 2- общий случай.

Можно разделить на 3 участка (I уч-ок – внешняя нагрузка не превышает сопротивления сваи по грунту, происходит осадка сваи. На II уч. Силы трения достигают и превышают предельной величины и свая постепенно теряет несущ. сп.(F_d).На III уч. Области пред-го напр-го состояния достигают полного развития, происходит полный срыв, кривая опускается вниз, осадка резко возрастает, свая вдавливается в грунт и теряет нес. сп..

Несущая способность сваи - (F_d) = γ _с

Нагрузка, под действием которой испытываемая свая получает осадку S = _u_._mt

2) Динамический метод определения несущей способности основан на зависимости между величиной ее погружения и энергии удара молота. Он основан на замерах расч-го отказа (S_а) определяемого по результатам полевых испытаний сваи после отдыха.

Предельное норм-ое сопрот-ие сваи.

F_u =

3) Метод статического зондирования. Позволяет опред-еь нес, спос. сваи в результате оценки сопрот-ия гр-та как под нижним концом сваи так и по боковой пов-ти.

F_d=

Частное знач-ие пред-го сопрот-ия сваи в точке зондирования

F_u= R_s A+ f h u

R_s – сопр-ие гр-та под нижним концом сваи

f – сопр-ие гр-та по боковой пов-ти

h – глубина погружения сваи от поверх–ти грунта

u – периметр попер. Сечения ствола сваи.

Работа группы свай и свайных фундаментов, определение фактической нагрузки на сваи от сооружения при центрально и внецентренном действии сил. Проверка прочности оснований и определение осадки свайных фундаментов. Проектирование свайных фундаментов с низким и высоким ростверком.

Работа свай в кусте. Сваи трения передают усилия на грунты основания через боковую поверхность и нижний конец. В зависимости от соотношения этих усилий эпюра вертикальных напряжений, возникающих в горизонтальной плоскости, проходящей через нижний конец сваи, будет иметь различное очертание.

При сравнительно частом размещении свай в кустах развитие зон пластических деформаций ограничивается из-за возникновения в грунте напряженного состояния от загрузки соседних свай. По этой причине устойчивость грунтов под свайным кустом, как правило, существенно выше, чем под одиночными сваями.

При устройстве свайных кустов с низким свайным ростверком часто возникает желайте учесть работу ростверка, передающего часть давления па грунт межсвайного пространства по своей подошве. Такой учет возможет когда под подошвой ростверка залегает относительно хороший грунт и в пределах длины свай нет слоев сильносжимаемых грунтов.. Кроме того, необходимо помнить, что учет сжимаемости грунта межсвайного пространства приводит к уменьшению значения трения свай о грунт, так как последний перемещается вместе со сваями вниз. При учете работы межсвайного, пространства под ростверком свайные фундаменты проектируют по второй группе предельных состояний (по деформациям).

Применение свай при низких фундаментах позволяет заглубить напряженную зону. В таком случае даже при однородных грунтах осадки существенно уменьшатся благодаря исключению осадок разуплотнения и возможного расструктурирования при отрывке котлована, а также вследствие того, что однородные грунты на глубине обладают, как правило, меньшей сжимаемостью.

⇐ Предыдущая 1 23