Особенности биогенных грунтов, илов и ленточных глин. Основные мероприятия по улучшению свойств грунтов. Методы строительства на этих структурно-неустойчивых грунтах.

Отличительной особенностью этих грунтов является их высокая водонасыщенность и большая сжимаемость, которая проявляется при преодолении прочности структурных связей. Они обладают тиксотропными свойствами, т.е. свойствами восстановления своей структуры после ее разрушения - разрушаются цементационные связи, а с течением времени в грунте возникают связи водно-коллоидные. Эти грунты обладают низкой прочностью, угол внутреннего трения близок к нулю, прочность обеспечивается в основном за счет сцепления. За счет плохой водоотдачи эти грунты консолидируются медленно, поэтому расчет оснований, слагаемых этими грунтами, производится по первому предельному состоянию.

Мероприятия по улучшению свойств оснований из набухающих грунтов

При проектировании фундаментов на набухающих грунтах разрабатываются мероприятия, направленные на снижение или полное исключение возможных деформаций: водозащитные меры; предварительное замачивание основания в пределах всей или части толщи набухающих грунтов; применение компенсирующих песчаных подушек; полная и частичная замена слоя набухающего грунта ненабухающим; полная или частичная прорезка фундаментами слоя набухающего грунта; конструктивные мероприятия, позволяющие уменьшить чувствительность сооружений к деформациям набухания и усадки.

Водозащитные мероприятия служат для предотвращения локального замачивания грунтов атмосферными или производственными водами. С этой целью предусматривают планировку территории с отводом атмосферных вод в открытую или закрытую ливнесточную канализацию. Отмостки устраивают такой ширины, чтобы они перекрывали пазухи засыпанных котлованов не менее чем на 0,4 м. Вода с них должна отводиться в специальные кюветы и далее в ливнесточную сеть. Вводы и выпуски водо-несущих трубопроводов (канализация, водопровод и т. д.) выполняют в виде железобетонных лотков, соединяемых со смотровыми колодцами. В необходимых случаях применяют водонепроницаемые экраны под всем сооружением из полимерных материалов либо из асфальта. В сооружениях, несущих воду (градирни, отстойники и т. д.), целесообразно предусматривать пластовый дренаж с выпуском воды из него в ливневую канализацию.

Предварительное замачивание является способом устранения свойств набухания грунтов: искусственно вызывается процесс набухания грунтовой толщи и в дальнейшем строительство ведется, как на водонасыщенных набухающих грунтах. Предварительное замачивание нельзя использовать, если во время эксплуатации может произойти высушивание грунта, что приведет к развитию усадочных деформаций основания. Замачивание осуществляется через скважины диаметром 100...250 мм (глубиной на 0,5 м меньше, чем требуемая по проекту толщина слоя, подвергаемого замачиванию), располагаемые в шахматном порядке через 2...4 м друг от друга. Скважины заполняются на всю высоту гравием, щебнем или песчано-гравийной смесью. При замачивании ведется наблюдение за поднятием поверхности основания.

Компенсирующие песчаные подушки применяют для уменьшения неравномерности подъема ленточных фундаментов при локальном замачивании основания. Для их устройства используют пески любой крупности, за исключением пылеватых, уплотняемые до плотности скелета не менее 1,6 т/м³. Компенсирующие подушки устраивают на кровле или в пределах слоя набухающих грунтов при давлении на основание не менее 100 кПа. Принцип работы компенсирующей подушки состоит в том, что при подъеме дна траншеи песок вокруг фундамента поднимается, а сам фундамент остается практически неподвижным (рис. 9.7). Размеры подушки назначаются в зависимости от ширины подошвы фундамента (Сорочан Е.А., 1989).

Рис. 9.7. Схема сил, действующих на компенсирующую подушку: 1 - фундамент; 2 - обратная засыпка; 3 - набухающий грунт; 4 - песчаная компенсирующая подушка

Замена набухающего грунта производится местным ненабу-хающим грунтом, уплотняемым до заданной плотности, в пределах всей или части набухающей толщи основания. При неполной замене набухающего грунта деформации основания при замачивании должны находиться в допустимых пределах.

Исключение или уменьшение деформаций основания из набухающих грунтов можно обеспечить путем полной или частичной прорезки набухающей толщи сваями. При этом силы набухания, действующие по части боковой поверхности свай, не должны превышать суммы нагрузок от сооружения и сил сопротивления по боковой поверхности в нижней части свай, заглубленных в ненабу-хающие грунты. Следует отметить, что в набухающих грунтах необходимо рассчитывать сваи и на растяжение силами набухания, кроме того, при проектировании ростверков предусматривать зазор между поверхностью грунта и подошвой ростверка, равный возможной величине набухания толщи набухающих грунтов.

К структурно-неустойчивым грунтам относят мерзлые и вечномерзлые грунты; лессовые просадочные грунты, слабыеводонасыщенные, пылевато-глинистые, засоленные, заторфованные грунты. В определенной мере сюда могут быть отнесены и насыпные грунты. Несмотря на различие в условиях образования грунтов этой группы их объединяет общее свойство – в природном состоянии эти грунты обладают структурными связями, которые при определенных воздействиях резко снижают свою прочность или полностью разрушаются (это может быть от быстро возрастающих, динамических, вибрационных нагрузок или физических процессов – повышение t-ры мерзлых грунтов, обводнение лессовых или засоленных грунтов и т.п.)

Структурно-неустойчивые грунты часто называют региональными, т.к. эти грунты группируются преимущественно в определенных географо-климатических зонах (регионах).

При строительстве на таких грунтах кроме общепринятых для обычных условий решений требуется проведение комплекса специальных мероприятий, учитывающих их особые свойства.

Эти мероприятия разделяются на четыре группы:

1 группа: меры, предпринимаемые для исключения неблагоприятных воздействий на грунты.

2 группа: способы искусственного улучшения структурных свойств оснований, с помощью которых нейтрализуются последствия воздействия неблагоприятных факторов.

3 группа: конструктивные мероприятия, понижающие чувствительность зданий к неравномерным деформациям основания.

4 группа: применение специальных типов фундаментов.

Существует два принципа строительства на вечномерзлых грунтах:

I принцип – вечномерзлые грунты основания используются в мерзлом состоянии, сохраненном в процессе строительства и в течение всего периода эксплуатации сооружения;

II принцип – в качестве оснований знаний и сооружений используются предварительно оттаянные грунты или грунты, оттаивающие в период эксплуатации сооружения.

I принцип применяется в тех случаях, когда расчетные деформации основания в предположении его оттаивания превышают предельное их не удается привести в нормальное состояние конструктивными мерами или улучшением строительных свойств основания. Принцип эффективен, когда грунты находятся в твердомерзлом состоянии и такое состояние может быть сохранено при экономически разумных затратах.

II принцип рекомендуется применять при неглубоком расположении (залегании) скальных грунтов, а также при малосжимаемых мерзлых грунтах при оттаивании (плотные крупнообломочные грунты и пески, пылевато-глинистые грунты твердой и полутвердой консистенции).

Подсыпка применяется при вертикальной планировке территорий или устраивается под отдельными зданиями;

· Телпоизоляция в сочетании с другими методами для сооружений, занимающих небольшую площадь;

· Вентилируемые подполья – является основным и наиболее распространенным способом регулирования теплового влияния здания на температурный режим основания, открытые подполья имеют сообщение с наружной средой.

“ – “ В зимний период подполья заносятся снегом, а летом в них поступает теплый воздух, растепляющий основание. Кроме того, от этого возникает неблагоприятный температурный режим во внутренних помещениях 1-ого этажа.

В этом случае более эффективны подполья с регулируемым проветриванием – с продухами.

Зимой продухи открыты, а в летнее время их закрывают.

· Иногда роль вентилируемого подполья выполняют неотапливаемые помещения 1-ого этажа.

· Подсыпки с тубами воздушного охлаждения применяют, главным образом для тепловыделяющих зданий значительных, в плане, размеров. Трубы прокладывают в пределах насыпного слоя и выводятся наружу - в подполье или вблизи стен здания. Охлаждение основания достигается движением по трубам холодного наружного воздуха.

Промораживающие колонки применяют для предпостроечногопромораживания оснований, а также для последующего поддержания в основании заданного температурного режима.

Ø При использовании принципа II на вечномерзлых грунтах существуют два основных подхода

· Предпостроечное оттаивание. Для повышения температуры грунта наиболее часто используют игловое гидро- или парооттаивание, или электрический прогрев с применением электроосмоса и иглофильтрового понижения, оттаивание может быть произведено как в пределах всей площади застройки, так и под отдельными фундаментами, если это обосновано расчетом по деформациям.

· Оттаивание грунтов в процессе эксплуотации сооружений должно применятся с большой осторожностью и подкрепляться тщательным прогнозом температурного режима деформаций оттаивающего основания.

 

Новые свайные технологии

Устроймтво буронабивных свай технологией Атлас, Фундекс и Джет Граундинг.

Технология Atlas.

Сваи «Атлас» — набивные сваи, бетонируемые в скважинах; устраиваются путем ввинчивания инвентарных труб, нижний конец которых закрыт оставляемым в грунте башмаком.

Технология устройства свай «Атлас» заключается в образовании скважины под сваю без извлечения грунта — за счет его уплотнения ввинчиваемой инвентарной полой стальной трубой с режущим наконечником, нижний конец которой закрыт оставляемым в грунте башмаком. При ввинчивании трубы режущий наконечник отжимает и уплотняет грунт. Внутренний диаметр режущего наконечника равен диаметру буровых труб. Снизу буровая труба закрыта специальным теряемым башмаком.