Массив грунта расположенный под фундаментом и воспринимающий нагрузку от здания

Массив грунта расположенный под фундаментом и воспринимающий нагрузку от здания

Статьи и новости

Основанием называется массив грунта, залегающий под фундаментом и воспринимающий нагрузку от здания.

Грунты, расположенные в основании, должны удовле­творять следующим требованиям: иметь достаточную не­сущую способность; обладать небольшой и равномерной сжимаемостью, обеспечивающей равномерную осадку здания в допустимых для него пределах; быть устойчи­выми к воздействию грунтовых вод (не размываться и не растворяться ими); не выпучиваться при промерзании; обладать неподвижностью (не допускать просадок и оползней).

Большое влияние на структуру, физическое состояние и механические свойства грунтов оказывают грунтовые воды, которые в ряде случаев снижают несущую способ­ность основания.

Уровень грунтовых вод может меняться как в резуль­тате изменения сезонного режима, так и в результате проведения различных технических мероприятий (плани­ровочных работ, устройства дренажа, ливневой канали­зации и др.). Необходимо иметь в виду, что повышение или понижение уровня грунтовых вод, не учтенное при проектировании, может вызвать дополнительную и не­равномерную осадку здания.

Влажность некоторых грунтов может явиться причи­ной увеличения их объема при промерзании. Если грунт способен удерживать в своих порах воду, то при промер­зании он вспучивается, так как вода, превращаясь в лед, увеличивается в объеме. Весной, при оттаивании, грунт оседает. Пучение и оседание могут вызвать неравномер­ную осадку здания и образовать в нем трещины.

Способность грунтов вспучиваться при замерзании зависит не только от их влажности, но также от их зер­нового состава. Размер пучения грунта тем больше, чем меньше размер зерен грунта и чем больше его влажность.

Грунты весьма разнообразны по своему составу, структуре и характеру залегания. Принята следующая строительная классификация грунтов: скальные, крупно­обломочные, песчаные и глинистые.

Скальные грунты залегают в виде сплошного массива. К ним относятся граниты, кварциты, песчаники, извест­няки и др. Эти грунты несжимаемы, водоустойчивы и при отсутствии трещин и пустот являются наиболее прочны­ми и надежными основаниями. Менее прочны скальные грунты, залегающие в виде трещиноватых слоев, обра­зующих подобие сухой кладки.

Крупнообломочные грунты — это несвязные обломки скальных пород с преобладанием по массе (свыше 50 %) частиц размером более 2мм. К ним относятся гравий, щебень, галька, дресва. Эти грунты не подвержены вспу­чиванию, малосжимаемы, не размываются водой. Так же как скальные грунты, они являются надежным основа­нием.

Песчаные грунты состоят из частиц крупностью 0,1. 2 мм. В зависимости от соотношения зерен различной крупности пески разделяют на гравелистые, крупные, средней крупности, мелкие и пылеватые. Чем крупнее и чище песок, тем большую нагрузку он может воспринять.

Вследствие значительной водопроницаемости увлаж­нение гравелистых, крупных и средней крупности песков почти не сказывается на их механических свойствах, а мелкие и пылеватые пески, насыщенные водой, приоб­ретают подвижность (плывуны). Это ведет к резкому снижению несущей способности основания.

Крупные и чистые пески при промерзании не вспучи­ваются, дают быструю, окончательную осадку под на­грузкой и являются хорошим основанием.

Глинистые грунты состоят из.очень мелких (размером менее 0,005мм) частиц, имеющих в основном чешуйча­тую форму. Глинистые грунты делятся на глины (с со­держанием глинистых частиц более 30 %), суглинки (10. 30%) и супеси (3. 10%).

В отличие от песчаных грунтов глины имеют тонкие капилляры и большую удельную поверхность соприкос­новения между частицами. Капиллярные силы всасыва­ют воду, которая заполняет все поры глины, поэтому при промерзании происходит ее вспучивание.

Несущая способность глинистых грунтов зависит от влажности. Сухая глина может выдерживать довольно большую нагрузку.

Лёссовым (макропористым) грунтом называется гли­нистый грунт с содержанием большого количества пылеватых частиц и наличием крупных пор (макропор) в ви­де вертикальных трубочек, видимых невооруженным гла­зом. Эти грунты в сухом состоянии обладают достаточной прочностью, но при увлажнении способны давать под на­грузкой большие просадки. Такие грунты относятся к просадочным и при возведении на них зданий требуют надежной защиты основания от увлажнения или укреп­ления основания.

Под воздействием нагрузок от сооружения основание деформируется. Эти деформации создают дополнитель­ные напряжения и деформации в самом сооружении. Чем меньше и чем равномернее деформируется основание, тем выше его строительные качества, тем меньше будут до­полнительные напряжения и деформации в самом соору­жении, тем меньше будет оно изменять свою форму и по­ложение в пространстве.

Размер возможной осадки зданий проверяется расче­том и не должен превышать допускаемой нормы (80. 150 мм в зависимости от вида здания).

Строительными нормами и правилами (СНиП) опре­деляется также предельная нагрузка, которую можно пе­редать на грунт основания. Давление, вызываемое этой предельной нагрузкой, называется расчетным дав­лением на основание К. Для предварительных (прикидочных) расчетов размеров фундаментов зданий нормами установлены следующие условные расчетные давления (МПа) на основания при глубине заложения 1. 2,5м и ширине подошвы фундамента 0,6. 1,5м.

В период изыскательских работ, на начальном этапе проектирования производят тщательные геологические и гидрогеологические исследования грунтов с тем, чтобы определить их физические и механические свойства, вид грунтовой воды и уровень ее стояния. Исследование или разведку грунтов производят путем бурения или шурфо­вания с последующими лабораторными анализами образ­цов грунта.

Буровой скважиной называется вертикальное отверстие диаметром 75. 200 мм, устраиваемое в грунте при помощи буровых инструментов. Шурфом называется колодец, выкапываемый в грунте, стенки которого во из­бежание обрушения крепят.

Результаты геологических и гидрогеологических ис­следований заносят в специальные журналы, после чего составляют чертежи вертикальных разрезов (колонок) буровых скважин или шурфов и по ним — геологический профиль грунтового массива с указанием полных харак­теристик пластов грунта и положения уровня грунтовых вод, что позволяет правильно выбрать основание под здание (рис. 8).

Рис. 8. Пример колонки буровой скважины а — план расположения скважины; б — колонка буровой скважины- УВГВ уровень высоких грушевых вод; УНГВ — уровень низких грунтовых вод

Основания бывают двух видов: естественные и искус­ственные.

Если строительные качества грунта таковы, что его можно загружать без какой-либо предварительной под­готовки, то основание называется естественным.

Искусственным основанием называют искусственно уплотненный или упрочненный грунт, который в природ­ном состоянии не обладает достаточной несущей способ­ностью.

Увеличить несущую способность слабого грунта мож­но путем его уплотнения, закрепления или замены слабо­го грунта на более прочный (рис. 9).

Уплотнение слабого грунта может быть поверхностное и глубинное. Поверхностное уплотнение грунта осущест­вляется пневматическими трамбовками (иногда с втрамбованием щебня или гравия) или трамбовочными плита­ми массой 2. 4 т, имеющими вид усеченного конуса с диа­метром основания не менее 1 м (из железобетона, стали или чугуна). Этот способ применяют в случае, если грун­ты недостаточно плотные, а также при насыпных грун­тах. Для уплотнения больших площадей применяют кат­ки. Глубинное уплотнение слабых грунтов вы­полняют при помощи грунтовых или песчаных свай, образуемых путем пробивания скважин и заполнения их песком или грунтовым материалом с уплотнением (рис. 9, а).

Рис. 9. Искусственные основания а -грунтовая свая; б — песчаная подушка; в — усиление грунта цементацией (силикатизацией); 1 — слабый грунт; 2 — песчаная подушка; 3 — зона уплот­ненного грунта; 4 — инъекторы; 5 — фундамент

Простейшим видом грунтовых искусственных основа­ний являются песчаные подушки. Слой слабого грунта под будущим фундаментом удаляют и вместо него на­сыпают песок (с тщательным послойным уплотнением). Такие подушки можно устраивать также из материала большей несущей способности: гравия, щебня или смеси грунта с гравием или щебнем. Подушка распределяет давление от фундамента на большую площадь слабого грунта (рис. 9, б).

К более сложным способам искусственного улучше­ния свойств грунтов относят закрепление их различными вяжущими материалами, нагнетаемыми под давлением через инъекторы: цементным молоком (цементация), ра­створом жидкого стекла и отвердителя (силикатизация), горячим битумом или холодной битумной мастикой (би­тумизация). Вяжущие материалы после отвердения свя­зывают частицы грунта в прочный камневидный моно­лит (рис. 9, в).

Цементация применяется для укрепления гравелистых, крупных и среднезернистых песков, силикатизации подвергаются пылеватые пески и лёссовые грунты. Би­тумизация применяется для закрепления сильно трещи­новатых скальных пород и песчаных грунтов. Лёссовид­ные просадочные грунты можно закрепить термическим способом — обжигом раскаленными газами через пробу­ренные скважины диаметром 150. 200 мм, глубиной 15м.

Ю. М. Соловей Основы строительного дела. — М.: Стройиздат, 1989г. — 429с.

КОНСТРУКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗДАНИЙ

Естественные и искусственные основания

Основанием сооружения называется грунт, несущий все нагрузки от сооружения как в строительный, так и в эксплуатационный период времени.

Основания могут быть естественными и искусственными.

Естественным основанием называют толщу грунта, залегающую под фундаментом и воспринимающую нагрузку от зданий. Если же природный массив грунта не способен воспринимать нагрузку от намеченного к строительству объекта, то грунт заменяют, укрепляют или передают нагрузки на более глубинные слои с помощью инженерных средств (сваи, опускные колодцы и т.п.), и такие основания называют искусственными.

Искусственные основания — это такие, в которых несущая способность повышается различными способами; заменой слабых грунтов на более прочные (например, устройством подушки основания из песчаных или гравийных уступов либо введением специальных веществ, заполняющих поры и пустоты, связывающих частицы грунта, повышая его прочность и др.).

Естественные основания должны удовлетворять следующим требованиям:

• • обладать небольшой и равномерной сжимаемостью, обеспечивающей равномерную осадку здания в допустимых для него пределах;
• • иметь достаточную несущую способность;
• • не подвергаться выщелачиванию грунтовыми водами;
• • не подвергаться пучению (увеличению в объеме) при промерзании или располагаться ниже уровня промерзания;
• • обладать неподвижностью.

Большое влияние на структуру, физическое состояние и механические свойства грунтов оказывают грунтовые воды, которые в большинстве случаев снижают несущую способность основания. При наличии в грунте легкорастворимых в воде веществ (например, гипса) возможно выщелачивание грунта, что влечет за собой увеличение пористости и возрастание опасных деформаций. Для борьбы с этим явлением искусственно понижают уровень грунтовых вод.

Влажность некоторых грунтов может оказаться причиной увеличения их объема при промерзании. Если грунт способен удерживать в своих порах воду, то он при замерзании вспучивается, так как вода при превращении в лед увеличивается в объеме. Весной при оттаивании грунт оседает. Пучение и оседание грунта могут вызвать неравномерную осадку здания и образование в нем трещин.

Неподвижность грунта основания связана с устойчивостью всего напластования. В строительной практике известны примеры, когда при наклонном расположении пластов грунта происходило скольжение одного пласта по другому. Такое скольжение (оползень) может увлечь за собой здание и привести к его разрушению. Борьба с оползнями представляет значительные трудности.

К естественным грунтам относятся следующие группы:

• • скальные грунты, залегающие в виде сплошного массива (граниты, кварциты, песчаники и т.п.), водоустойчивые, несжимаемые и при отсутствии трещин и пустот являющиеся наиболее прочными и надежными основаниями;
• • крупнообломочные грунты — несвязанные обломки скальных пород с преобладанием обломков размером более 2 мм (щебень, галька, дресва, гравий). Эти грунты, если они подстилаются плотным грунтом и не подвержены размыванию, являются хорошим основанием;
• • песчаные грунты — состоят из частиц крупностью от 0,1 до 2 мм. В зависимости от крупности частиц различают пески гравелистые, крупные, средней крупности, мелкие и пылеватые. Песок, залегающий слоем равномерной плотности и достаточной мощности, если только он не подвергается размывающему действию текущей воды, представляет собой хорошее основание для сооружений. Чем крупнее и чище песок, тем большую нагрузку он может воспринять. Сжимаемость плотного песка невелика, а скорость уплотнения под нагрузкой значительна. Ввиду этого осадка сооружений, основанных на песке, быстро прекращается. Пески гравелистые, крупные и средней крупности имеют значительную водопроницаемость и поэтому не обладают свойством пучения при замерзании. Частицы грунта крупностью от 0,05 до 0,005 мм называются пылеватыми. Если в грунте пылеватых частиц больше, чем песчаных, то грунт получает название пылеватого. Содержание в грунте пылеватых частиц, как правило, ухудшает его строительные качества;
• • глинистые грунты — состоят из очень мелких частиц — крупностью меньше 0,005 мм, имеющих обычно чешуйчатую форму. В отличие от песчаных грунтов, глины имеют тонкие капилляры и большую удельную поверхность соприкасания между частицами. Капиллярные силы всасывают воду, которая заполняет все поры глины и образует тонкие водно-коллоидные пленки, обволакивающие частицы скелета. Благодаря этому создается взаимное притяжение частиц, обуславливающее связность глинистого грунта. При промерзании глина пучится, так как поры ее в большинстве случаев заполнены водой. Сжимаемость глинистых грунтов больше, чем песчаных, а скорость уплотнения под нагрузкой у глин значительно меньше, чем у песка, поэтому осадка сооружений, основанных на глине, продолжается длительное время.

Несущая способность глинистого основания в значительной степени зависит от его влажности. Сухая глина может выдерживать довольно большую нагрузку, тогда как нормативное давление глины в пластичном и особенно в разжиженном состоянии значительно снижается.

Глинистые грунты с песчаными прослойками (ленточные глины) легко разжижаются и поэтому обладают очень небольшой несущей способностью;

• суглинки и супеси представляют собой смесь песка, глины и пылеватых частиц. Суглинки содержат от 10 до 30% глинистых частиц, супеси — от 3 до 10%. По своим свойствам эти грунты занимают промежуточное положение между глиной и песком.

Некоторые разновидности супесей и других мелкозернистых грунтов, разжиженных водой, становятся настолько подвижными, что текут как жидкость, поэтому они получили название плывунов. Плывуны вследствие своей подвижности и незначительной несущей способности малопригодны для использования в качестве оснований;

• лёсс относится к группе пылеватых суглинков. Характерным его признаком является наличие крупных пор (макропор), иногда — в виде вертикальных трубочек. В сухом состоянии лёсс способен образовывать вертикальные откосы и может служить хорошим основанием, но при замачивании водой он размокает и при этом уплотняется, образуя просадки. Поэтому лёссовые (макропористые) грунты называют просадочными. При выборе лёсса в качестве основания принимают меры, устраняющие возможность его замачивания.

Грунты с органическими примесями (растительный грунт, ил, торф, болотный грунт) неоднородны по своему составу, рыхлы, обладают значительной и неравномерной сжимаемостью и поэтому в качестве естественных оснований непригодны;

• насыпные грунты, образованные искусственно при засыпке оврагов, прудов, мест свалки и пр., также обладают свойством неравномерной сжимаемости и в большинстве случаев не могут быть использованы в качестве естественного основания. Исключение составляют рефулированные насыпные грунты, которые являются хорошим основанием.

Рефулированием называется перекачка землесосом (рефулером) разжиженного грунта по трубам.

Нормативным давлением на основание называется среднее давление по подошве фундамента, при котором по его краям образуются зоны пластических деформаций основания глубиной, равной ‘/₄ ширины фундамента.

Строительными нормами и правилами установлены следующие нормативные давления на основания при глубине заложения от 1 до 2,5 м и ширине подошвы фундамента от 0,6 до 1,5 м:

• • глинистые грунты — от 0,2 до 0,25 мН/м 2 в зависимости от влажности и пористости;
• • пески — от 0,2 до 0,45 мН/м 2 в зависимости от крупности частиц, влажности и плотности;
• • супеси — от 0,15 до 0,30 мН/м 2 в зависимости от влажности и плотности;
• • суглинки — от 0,1 до 0,5 мН/м 2 в зависимости от влажности и пористости;
• • крупнообломочные грунты — от 0,3 до 0,6 мН/м 2 в зависимости от крупности частиц.

Под несущей способностью основания понимается нагрузка, после превышения которой в нем возникают опасные для сооружения деформации и недопустимые перемещения.

Характер деформации грунтов основания под воздействием на него возрастающей нагрузки меняется. Принято различать три фазы деформации основания.

В начальной (первой) фазе, называемой фазой уплотнения грунта, осадка основания обуславливается уменьшением размеров пор грунта, расположенного под фундаментом, т.е. уплотнением этого грунта. Для этой фазы характерно, что касательные напряжения для всех площадок, проходящих через любые точки основания, удовлетворяют условию, когда в основании не возникают сдвиги.

При увеличении нагрузки в точках основания, расположенных у краев подошвы фундамента (точки / на рис. 11.1, а), возникают сдвиги. С этого момента начинается вторая фаза деформации основания, называемая фазой сдвига. Сдвиги по мере увеличения нагрузки захватывают все большие области, которые называют областями предельного равновесия (области 1 на рис. 11.1, в). Непосредственно под фундаментом образуется уплотненное ядро грунта в форме клина, в пределах которого сдвиги не происходят. Во второй фазе осадка основания обуславливается не только уплотнением грунта, расположенного под фундаментом, но и его смещениями в стороны. Давление р по подошве фундамента, соответствующее началу второй фазы деформации основания, называют предельным краевым давлением (Р_рг).

При дальнейшем увеличении сжимающей нагрузки образовавшееся под фундаментом уплотненное грунтовое ядро 2 (см. рис. 11.1), перемещаясь вниз, расклинивает окружающий грунт и сдвигает его по поверхностям скольжения в стороны и вверх. Основание оказывается разрушенным. Процесс разрушения основания относят к третьей фазе деформации — фазе выпирания. Давление р по подошве фундамента, соответствующее началу третьей фазы деформации, называют предельным давлением и обозначают Р_ц.

Рис. 11.1. Фазы деформации основания:

а — конец фазы уплотнения; б — фаза сдвигов; в — фаза выпирания; 7 — области предельного равновесия; 2 — уплотненное ядро

В тех случаях, когда прочность грунтов природного состояния недостаточна, устраивают искусственные основания путем повышения несущей способности грунтов, что осуществляется различными способами. Вопрос о выборе того или иного способа решают в зависимости от класса здания и заданной его долговечности, вида грунтов и гидрогеологических особенностей площадки, методов производства работ, иными словами — на основе технико-экономических расчетов.

Распространенный способ повышения несущей способности основания — замена слабых грунтов на более прочные путем устройства подушек — оснований из песчаных или гравийных грунтов. В этом случае подушка, воспринимающая нагрузку от фундамента, передает ее на более прочные нижележащие слои грунта. При этом удельное давление уменьшается, т.е. нагрузка распределяется на большую площадь. При устройстве подушек песок и гравий укладывают слоями, каждый слой уплотняют трамбованием или вибрированием.

При трамбовании грунт уплотняют на глубину 1,5. 2 м и несущая способность основания может увеличиться на 25—30%.

Вибрационное уплотнение песчаных грунтов производят при помощи виброплощадок (поверхностное уплотнение) на глубину до 70—100 см или с помощью вибробулав (глубинное уплотнение). Размеры подушек можно уменьшить устройством шпунтового ограждения, которое предотвращает боковые перемещения грунта и снижает осадку.

Для закрепления грунтов в них вводят специальные вещества, заполняющие поры и пустоты и связывающие частицы грунтов, благодаря чему повышается их прочность.

Цементация грунта оснований заключается в нагнетании в грунт цементного молока или жидкого цементного раствора. После затвердевания цемента прочность грунта значительно возрастает, образуется надежное основание. Особенно эффективно цементировать средне- и крупнозернистые пески и крупнозернистые пески и крупнообломочные грунты.

Нагнетают цементный раствор в грунт через металлические трубы диаметром 19—38 мм, имеющие внизу конические наконечники и отверстия. Трубы погружают в грунт забивкой, а при большой глубине — в предварительно пробуренные скважины.

Силикатизация грунтов, аналогичная их цементации, состоит в нагнетании в грунт растворов жидкого стекла Na₂0 — nSi0₂ и хлористого кальция СаС1₂. При их взаимодействии образуется гель кремниевой кислоты Si0₂, закрепляющий грунт. Для силикатизации плывунов применяют слабые растворы фосфорной кислоты Н₃Р0₄ с добавлением жидкого стекла. Кроме геля кремниевой кислоты, в грунте образуются соли фосфорнокислого натрия Na₂HP0₄, закрепляющие грунт.

В последнее время начали закреплять грунты полимерами. В качестве закрепителя используют растворы соляной кислоты, карбамидные или другие полимеры. Прочность грунтов после такого закрепления может превысить 30—50 кгс/см 2 при нормативной прочности 3—5 кгс/см 2 .

Виды оснований, краткая характеристика грунтов оснований. Работа оснований под нагрузкой.

Основанием считают массив грунта, расположенный под фундаментом, воспринимающий нагрузку от здания и испытывающий вследствие этого дополнительные напряжения и деформации.

Здания размещают на естественных и искусственных основаниях. Естественнымназывают основание в том случае, когда природные грунты находятся в условиях естественного залегания. Если грунты, расположенные под фундаментом, в своем природном состоянии не обладают достаточной прочностью, устраивают искусственные основания путем соответствующего укрепления грунтов.

Грунты, служащие естественнымиоснованиями, подразделяют на: скальные, крупнообломочные, песчаные и глинистые.

Скальные грунты, залегающие в виде сплошного массива (граниты, кварциты, песчаники и др.), водоустойчивы, несжимаемы; при отсутствии трещин и пустот они являются наиболее прочными и надежными основаниями.

Крупнообломочные грунты – несвязанные обломки скальных пород в основном размере более 2 мм (щебень, галька, дресва, гравий). Когда такие грунты подстилаются плотным грунтом и не подвержены размыванию, они являются хорошими основаниями для строений.

Песчаные грунты состоят преимущественно из округленных частиц крупностью от 0,1 до 2 мм. В зависимости от крупности частиц различают пески гравелистые, крупные, средней крупности, мелкие и пылеватые. Чем крупнее зерна и плотнее песчаный грунт, тем меньше осадка под нагрузкой и выше несущая способность грунта. Грунты, сложенные из частиц крупностью от 0,05 до 0,005 мм, называют пылеватыми. Содержание в грунте пылеватых частиц ухудшает его прочность.

Глинистые грунтыявляются связными породами с очень мелкими частицами крупностью меньше 0,005 мм. Они пластичны и уменьшаются в объеме при высыхании и увеличиваются при увлажнении. Глина сильно поглощает воду и при насыщении становится водонепроницаемой; при замерзании она пучится. Глина в сухом состоянии обладает большой прочностью и служит хорошим основанием; несущая способность разжиженной глины резко снижается.

Суглинки и супеси представляют собой смесь песка, глины пылеватых частиц. Суглинки содержат от 10 до 30% глинистых частиц, супеси – от 3 до 10%. По своим свойствам эти грунты занимают промежуточное положение между глиной и песком.

Некоторые супеси и другие мелкозернистые грунты, разжиженные водой, могут течь, как густая жидкость, вследствие чего их называют плывунами. Такие грунты непригодны в качестве естественных оснований под фундаменты крупных зданий.

Лёссовые грунты (разновидности суглинков), обладающие в природном состоянии видимыми порами (макропорами), называют макропористыми. Эти грунты при увлажнении быстро намокают и при этом уплотняются и дают просадку, из-за чего их относят к просадочным. При строительстве на таких грунтах предусматривают специальные меры защиты их от увлажнения.

Грунты с органическими примесями (растительный грунт, ил, торф, болотный торф) неод-нородны по своему составу, рыхлы; они неравномерно и сильно сжимаются и поэтому в качестве естественных оснований непригодны.

Насыпные грунты, образованные при засыпке оврагов, прудов, мест свалки, также неравномерно сжимаются, из-за чего в большинстве случаев их нельзя использовать в качестве естественных оснований. Только рефулированные насыпные грунты являются хорошим основанием. Рефулированием называют перекачку землесосом (рефулером) разжиженного грунта по трубопроводу.

Естественные основания сооружений должны удовлетворять следующим требованиям: обладать небольшой и равномерной сжимаемостью, обеспечивающей равномерную осадку здания в допустимых для него пределах; иметь достаточную несущую способность; быть устойчивыми к воздействию грунтовых вод; не выпучиваться при промерзании.

Искусственные основания под здания и сооружения устраивают на слабых грунтах путем их уплотнения или упрочнения, а также путем замены слабого грунта основания более прочным.

Уплотнение слабого грунта производят поверхностным и глубинным способом. В первом уплотняют грунт трамбованием пневматическими трамбовками или трамбовочными плитами. Для уплотнения грунта на больших площадях его можно укатывать катками. Песчаные и пылеватые грунты хорошо уплотняются поверхностными вибраторами. Для глинистых грунтов вибрирование мало эффективно.

Работа грунта под нагрузкой.

Под действием нагрузки от фундаментов в грунтах основания возникает давление, величина которого зависит от собственного веса грунта и от веса здания или сооружения. Давление от собственного веса грунта, зависящее, в свою очередь, от объемного веса грунта и от глубины заложения фундамента, называется природным (бытовым) давлением. Давление от веса здания или сооружения называется дополнительным давлением.

Работа грунтов под нагрузкой.

Основания зданий. Инженерно – геологическая оценка условий строительства

Естественные и искусственные основания.

Основанием называется массив грунта, расположенный под фундаментом и воспринимающий нагрузку от здания. Основания бывают двух видов: естественные и искусственные.

Естественные основания

Естественнымоснованием называют грунт, залегающий под фундаментом и способный в своем природном состоянии выдержать нагрузку от возведенного здания.

Нагрузка, передаваемая фундаментом, вызывает в грунте основания на­пряженное состояние и деформирует его. На рис. 4.1 показана примерная форма напряженного объема грунта. Как видно из рисунка, глубина и ширина напряженной зоны значительно превосходят ширину фундамента.

За b принята величина напряжения под подошвой фундамента в средней её части.

На глубине более 6 b грунт практически не испытывает напряжений.

Действующие нагрузки деформируют основания, вызывая осадку здания.

В соответствии с изложенным грунты, расположенные в основании должны удовлетворять следующим требованиям:

1) Обладать достаточно несущей способностью и малой равномерной сжимаемостью

2) Не подвергаться пучению, т.е. увеличению объема при замерзании влаги, находящейся в его порах

3) Не размывается и не растворяется грунтовыми водами

4) Не допускать просадок и оползней.

Просадки могут произойти при недостаточной мощности грунта, принятого за основание, если под ним залегает слабый грунт.

Оползни могут произойти при наклонном расположении пластов грунта.

Главное же внимание при проектировании уделяется вопросу обеспечения равномерности осадок. При этом необходимо, прежде всего, учитывать, что нагрузка от здания может вызвать разрушение основания при его недостаточной несущей способности. С другой стороны, основание может и не разрушиться, но осадка здания окажется столь неравномерной, что в стенах здания появятся трещины, а в конструкциях возникнут усилия, могущие привести к аварийному состоянию, всего здания или его части.

Грунтовые воды оказывают значительное влияние на структуру, физическое состояние и механические свойства грунтов, понижая несущую способность основания.

Если же в грунте содержатся легко растворимые в воде вещества (например, гипс), возможно выщелачивание его, что влечет за собой увеличение пористости основания и снижение его несущей способности. Для этого в необходимых случаях понижают уровень грунтовых вод. В случаях, когда скорость движения грунтовых вод такова, что возможно вымывание частиц мелкозернистых грунтов, необходимо применять меры по защите основания. Для этого устраивают вокруг здания специальное шпунтовое ограждение или дренаж.

Виды грунтов и их свойства.

Несущая способность грунта зависит от их физических свойств (гранулометрического состава, плотности, влажности) и характеризуется величиной нормативного давления.

В соответствии с нормами принята следующая классификация грунтов:

1) Скальные — каменные породы (известняки, песчаники, кварциты, граниты), залегающие в виде сплошного массива или трещиноватого слоя.Являются надежными основаниями

2) Крупнообломочные — несвязные грунты содержащие более 50% обломков скальных пород с размерами частиц более 2мм (щебень, галька, дресва, гравий). Являются хорошим основанием

3) Песчаные — сыпучие в сухом состоянии и содержащие менее 50% частиц крупнее 2мм. Разделяется на гравелистые, крупные, средней крупности, мелкие, пылеватые.

4) Глинистые — связные грунты, содержащие в своем составе минеральные частицы плоской формы (чешуйки) с поперечным размером менее 0,005мм и песок.

Пластичность этих грунтов выше, чем больше содержится глинистых частиц.

Глинистые грунты делятся на:

Глины — с содержанием глинистых частиц более 30%

Суглинки — с содержанием глинистых частиц 10-30%

Супеси — с содержанием глинистых частиц 3-10%

Лессовые (макропористые)- глинистые грунты с содержанием большого количества пылеватых частиц и наличием крупных пор (макропор). Эти грунты в сухом состоянии обладают достаточной прочностью, но при замачивании дают большие просадки под нагрузкой.В качестве естественных оснований под здания непригодны.

В строительной практике встречаются также:

1) Органические — (торфянистые, растительные и илистые являются слабыми, сильно сжимаемыми)

2) Плывуны— мелкие пески с глинистыми примесями Непригодны как естественные основания

3) Насыпныеобразованные при засыпке оврагов, прудов, котловановНепригодны как естественные основания.

Все они не могут служить естественным основанием.

Если в пределах сжимаемой толщи расположены слабые грунты, не имеющие достаточной несущей способности, их необходимо искусственно укреплять либо использовать фундаменты, перерезающие слабый грунт и передающие нагрузки на более прочное основание.

К слабым грунтам относятся:

· пески мелкие и пылеватые;

· суглинки с большим содержанием органических примесей;

· насыпные и намывные грунты.

Работа грунтов под нагрузкой.

Упрочнение слабых грунтов оснований достигается путём их уплотнения или укрепления.

Уплотнение грунтов производят поверхностным трамбованием, послойной укаткой, поверхностным или глубинным вибрированием, устройством грунтовых свай, заменой слабых грунтов основания песчаными или гравийно-щебеночными подушками.

Укрепление грунтов оснований производят физико-химическим способами: цементацией, силикатизацией, битумизацией, путём обжига лёссовых грунтов и т. д. или конструктивными способами: устройство грунтовых подушек, армирование и др.

Под действием нагрузок от здания грунты в основании испытывающей сжимающие напряжения в той или иной степени уплотняясь, вызывают осадку здания.

Величина сжатия грунтов и характер уплотнения зависит от вида грунта и его плотности.

Скальный грунт является практически несжимаемым.

Крупнообломочные и песчаные грунты обладают небольшой и быстро протекающей во времени сжимаемостью, которая заканчиваются с возведением здания.

Глинистые грунты имеют большую сжимаемость, чем песчаные и процесс их уплотнения протекает 2-3 года.

Величина осадки проверяется расчетом и не должна превышать допускаемой нормы (8-15 см в зависимости от конструктивной жесткости здания)

Искусственнымоснованием называют искусственно уплотненный или упрочненный грунт, который в природном состоянии не обладает достаточной несущей способностью по глубине заложения фундамента.

Дата добавления: 2018-04-15 ; просмотров: 142 ; ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ