Крутов в и основания и фундаменты на просадочных грунтах

Добавлено: 09 Июл 2009   eilukha
Обновлено: 10 Июл 2009

Основания и фундаменты на просадочных грунтах/Крутов В. И. — Киев: Будiвельник, 1982.— 224 с.

В книге описываются основные особенности и характеристики просадочных грунтов, закономерности развития деформаций от нагрузок фундаментов, собственного веса грунта, освещено взаимодействие свай, фундаментов, закрепленных массивов, приведены методы уплотнения грунтов. Даны методы расчета осадок оснований и фундаментов под зданиями, расположенными на просадочных грунтах.

Нормативные материалы приведены по состоянию на 01.01.82.

Рассчитана на проектировщиков, инженеров-строителей и изыскателей.

Табл. 9. Ил. 80. Библиогр.: 84 назв.

Рецензент докт. техн. наук С, Н, Клепиков

Редакция литературы по строительным конструкциям, деталям и изделиям.

Зав. редакцией инж. А. А. Петрова

Добавлено: 23 Мар 2015, Ricky

Описаны основные виды, особенности и физико-механические характеристики насыпных грунтов. Даны рекомендации по проведению инженерно-геологических исследований. Приведены особенности расчета оснований и фундаментов на насыпных грунтах и указаны причины возникновения деформаций зданий и сооружений. Освещен опыт устройства оснований и фундаментов на планомерно-возведенных насыпях, отвалах грунтов и отходов производства. а также свалках всевозможных материалов.

Для инженерно-технических и научных работников проектных, изыскательских, строительных и научно-исследовательских организаций.

Оглавление

Оглавление:

Предисловие

Введение

Особенности насыпных грунтов

Образование и распространение насыпных грунтов

Особенности состава, залегания и сложения насыпных грунтов

Процессы, происходящие в насыпных грунтах

Самоуплотнение насыпных грунтов от собственного веса

Классификация и основные типы насыпных грунтов

Классификация насыпных грунтов

Особенности и физико-механические характеристики основных типов насыпных грунтов

Инженерно-геологические исследования насыпных грунтов

Учет условий образования и основных особенностей насыпных грунтов

Изучение состава и сложения насыпных грунтов

Лабораторные испытания насыпных грунтов

Полевые испытания насыпных грунтов

Исследования при деформациях зданий

Расчет оснований, фундаментов и зданий на насыпных грунтах

Основы расчета оснований и фундаментов зданий по предельным состояниям

Расчет дополнительных осадок фундаментов на насыпных грунтах

Расчетные сопротивления оснований на насыпных грунтах

Проектирование уплотненных оснований на насыпных грунтах

Проектирование фундаментов в вытрамбованных котлованах

Особенности работы и расчета свайных фундаментов в насыпных грунтах

Расчет конструкций зданий на неравномерные осадки

Мероприятия при строительстве на насыпных грунтах

Учет сов местной работы конструкций с грунтом основания

Методы строительства на насыпных грунтах

Подготовка оснований на насыпных грунтах

Прорезка насыпных грунтов сваями

Конструктивные мероприятия

Водозащитные мероприятия

Выбор мероприятий при строительстве зданий и сооружений не насыпных грунтах

Уплотнение насыпных грунтов

Общие положения по уплотнению насыпных грунтов

Необходимая степень уплотнения насыпных грунтов

Опытные работы по уплотнению грунтов

Уплотнение грунтов укаткой

Уплотнение грунтов тяжелыми трамбовками

Вытрамбовывание котлованов

Глубинное уплотнение грунтовыми сваями

Глубинное уплотнение песчаными сваями

Гидровиброуплотнение песчаных грунтов

Деформация зданий и сооружений на насыпных грунтах

Развитие строительства на насыпных грунтах

Деформации промышленного здания на шлаковых отвалах

Деформации здания жилого дома на свалке грунтов и бытовых отходов

Деформации промышленного корпуса на свайных фундаментах

Основные причины деформации зданий и сооружений на насыпных грунтах

Устройство оснований и фундаментов на планомерно возведенных насыпях

Подготовка поверхности и грунта для планомерно возведенных насыпей

Возведение планомерно возведенных насыпей послойной отсыпкой грунта

Возведение планомерно возведенных насыпей гидронамывом

Доуплотнение грунтов в планомерно возведенных насыпях

Контроль за качеством работ при устройстве планомерно возведенных насыпей

Опыт строительства металлургического завода на планомерно возведенной насыпи из гравелистого грунта

Возведение обратных засыпок котлованов на строительстве Камского автомобильного завода

Возведение насыпи стипль-чезного круга Олимпийской конно-спортивной базы в Москве

Устройство оснований и фундаментов на отвалах грунтов и отходов производств

Доуплотнение отвалов грунтов и отходов производств

Опыт строительства на отвалах вскрышных пород

Опыт строительства на отвалах песчаных грунтов

Опыт строительства промышленного корпуса на отвалах из лессовидных суглинков

Опыт строительства на шлаковых отвалах

Устройство оснований на свелках грунтов и отходов производств

Учет особенностей свалок грунтов и отходов производств

Опыт строительства промышленного цеха на свалке грунтов

Опыт строительства здания речного вокзала на свалке грунтов и городских отходов

крутов в и основания и фундаменты на просадочных грунтах

Добавлено: 09 Июл 2009   eilukha
Обновлено: 10 Июл 2009

Основания и фундаменты на просадочных грунтах/Крутов В. И. — Киев: Будiвельник, 1982.— 224 с.

В книге описываются основные особенности и характеристики просадочных грунтов, закономерности развития деформаций от нагрузок фундаментов, собственного веса грунта, освещено взаимодействие свай, фундаментов, закрепленных массивов, приведены методы уплотнения грунтов. Даны методы расчета осадок оснований и фундаментов под зданиями, расположенными на просадочных грунтах.

Нормативные материалы приведены по состоянию на 01.01.82.

Рассчитана на проектировщиков, инженеров-строителей и изыскателей.

Табл. 9. Ил. 80. Библиогр.: 84 назв.

Рецензент докт. техн. наук С, Н, Клепиков

Редакция литературы по строительным конструкциям, деталям и изделиям.

Зав. редакцией инж. А. А. Петрова

Описываются основные виды, особенности, классификация основных грунтов, причина деформаций зданий и сооружений на этих грунтах, рекомендации инженерным изысканиям, а также приводятся особенности напряженно-деформированного состояния насыпных грунтов, взаимодействие их со сваями типов и видов оснований, проектирование фундаментов мелкого заложения ( обычных, в вытрамбованных котлованах, из забивных блоков) и свайных ( из забивных, набивных и пробитых скважинах и др.) . Описываются устройство искусственных оснований, фундаментов мелкого заложения и свайных, восстановление деформированных зданий, геотехнический мониторинг, примеры из опыта строительства на насыпных грунтах, в заключении – некоторые направления научных исследований данной проблемы. Большинство описанных в книге методов устройства оснований и фундаментов широко применимы и на др. видах грунтов. Нормативные материалы приведены по состоянию на 01,01,2015 г. Для инженерно-технических работников проектных, строительных а также научных, изыскательских организаций, студентов и преподавателей строительных специальностей Вузов.

Лекция 24.

Фундаменты на просадочных грунтах

Лёсс – 17 % территории России

Торфяные грунты – 15%

На торфах строят крайне редко за исключением

Санкт-Петербурга, Мурманска и торфяных районов нового севера (Тюмень)

Просадочные грунты

Лессовые грунты занимают почти всю Украину, Среднею Азию и встречаются в Восточной Сибири. Самая большая территория лёсса находится в Китае (на географических картах Китай всегда окрашивается в желтый цвет – цвет лёсса).

Из инженерной геологии известно, что лёсс

— эолового происхождения

— содержит соли CaCO3; CaSO4

— мало влажен

-довольно однороден

— характерная особенность наличия макропор.

крутов в и основания и фундаменты на просадочных грунтах

Постепенно растительность сгнивала, вода испарялась, а соли оставались. Поскольку водо-коллоидные связи, оставшейся пленочной воды, прочны и могут выдержать большую нагрузку, то грунт не уплотнялся е ~ const (недоуплотненный грунт) – наличие макропор. (Макропоры увеличивают также большое количество землероев).

Просадочность и ее характеристики

Просадочностью называется способность лессового макропористого грунта очень быстро размокать и уплотняться (под нагрузкой).

Характерная схема просадочного явления лессового грунта

крутов в и основания и фундаменты на просадочных грунтах

Ширина раскрытия трещин составляла 30 – 40 см, а величина просадки 0,3 – 2 м. Явления просадки наблюдались в г. Грозном – у смотровых колодцев в результате переполнения их водой (в Запорожье и т.д.).

Вмассовом количестве с подобными явлениями сталкивались впервые уже в конце 20-х годов при строительстве Западно-Сибирского Металлургического комбината. Большие исследования тогда поэтому вопросу провел Абелев Ю.М. (завод «Запорожсталь»)

Отчего происходит просадка?

Лесс имеет преимущественно такие характеристики:

1.  = 14…16 кН/м3;

2. W = 6 – 15 % (вода в виде пленочной влаги);

3. n = 45 – 55%.

Б

Вода

ольшое наличие макропор в виде трубчатых канальцев = 0.1 … 4 мм (преимущественно вертикальное положение)

макропоры

Макроструктура лессового грунта

в 10 – 50 раз больше 

Микроструктура лессового грунта

Т

— СаСО3 – кальцит – вяжущее вещество

— склеивающие действия пленочной воды глинистых частиц

акая система находится в равновесии и превосходно воспринимает статическую нагрузку в 2 – 3 кг/см2, подобно пространственной конструкции. Роль узлов заменяютсвязи:

И

При замачивании

звесть растворяется

Глина увлажняется

Разрушение макроструктуры

Частицы грунта падают в промежутки, заполняя макропоры, грунт превращается в обычный суглинок

Толстые пленки воды –

расклинивающие действие

При замачивании происходят резкие местные провальные осадки (с разрушением структуры грунта) – просадки

– в результате неравномерные деформации зданий и сооружений.

Характеристика просадочности лессовых грунтов

На компрессионном приборе, в лаборатории можно промоделировать просадку.

P

h

h

Р1

Строим график h = f(P)

В соответствии со СНиП – коэффициент относительной просадочности определяется следующим образом:

h – высота (см) образца природной влажности обжатого давлением Р1 равным давлению от всего сооружения и собственного веса вышележащего грунта.

hI – высота (см) того же образца грунта после пропуска через него воды при сохранении давления Р1

h

В геологических отчетах обычно дает δпр = f(p), или в виде таблицы или в виде графика

0– высота (см) того же образца грунта природной влажности, обжатого давлением равным природному.

Если δпр < 0,01 – лесс не просадочен

Если δпр > 0,01 – лесс просадочен

Рн – начальное давление

0 — Рн – лессовый грунт не просадочен –связи прочны

Определение просадки основания

1. Изучают инженерно-геологический разрез

2. На инженерно-геологический разрез наносят различные фундаменты зданий c различной глубиной залегания.

3. Определяют просадку для самого мелко заглубленного фундамента.

4. Строят эпюры для этого фундамента Pz, Pδz

5. По обычным правилам определения осадок, разделяют всю толщу на слои (h1, h2 …hi), определяют давления в каждом слое (P1 P2 …Pi) – учитывая и собственный вес грунта

6. По таблицам и графикам δпр = f(p) – из геологического отчета определяют просадку всей сжимаемой толщи, как сумма просадки отдельных слоев.

Sпр = h1 δпр1 + h2 δпр2 + …+ hiδпрi

n – число сжимаемости слоев

γc– коэффициент условия работы

Затем сравнивают Sпр с и судят о деформациях сооружения.

На вновь застроенной территории определяют тип просадочности путем проведения опытных работ.

В

H

результате замачивания грунт начинает проседать. Деформации определяют геодезическим способом. Весь процесс может длиться несколько недель.

марки

Н

Просадочный грунт

репер

В результате устанавливают два типа просадочности грунтов:

1 тип – просадка грунта от собственного веса при замачивании практически отсутствует или не превышает 5 см.

2 тип – просадка грунта от собственного веса при замачивании > 5 см.

При проектировании сооружений на лессовом грунтах необходимо внимательно относиться к геологии.

В 1970 в Средней Азии возводилось сооружение башенного типа – труба h = 120 м.

скв

В геологическом отчете – эта территория характеровалась просадочными «блюдцами» и была дана величина δпр = 0,02

Необходимо знать, где заложены скважины?

Скважина была пробурена на уже несколько просевшем грунте. Пробурили новую скважину и получили δпр = 0,04. Не учет этого привел бы к недопустимым осадкам.

Проектирование фундаментов на просадочных макропористых грунтах

  1. Оценка инженерно-геологических условий

  2. Определение осадки + просадки

Sпр + S≤ Su

При соблюдении этого условия – расчет обычен.

Но как быть в противном случае?

1 – фундамент не проходит Sпр > Su;

2 – увеличиваем глубину заложения фундамента;

3 – фундамент глубокого заложения – просадки вообще нет;

4 — прорезка просадочного грунта сваями (необходимо учитывать отрицательное трение);

5 – сжимаемую зону под фундаментом делаем не просадочной;

6 – другие мероприятия. Сюда относиться (согласно СНиП):

— дренаж;

— прокладка инженерных коммуникаций (труба в трубе);

— правильная планировка застраиваемой территории;

— различные мероприятия, уменьшающие возможность замачивания грунта под фундаментами.

Возможная утечка воды приводит к замачиванию грунта и просадке – деформации зданий. Все эти мероприятия четко оговорены в СНиП.

Устранение просадочности лессовых грунтов

А) Предварительное замачивание лессовых грунтов.

— в основании сооружения укладывают песчаный слой (до 20 см);

— первые ряды блоков возводят в сухом котловане;

— в блоки закладываются трубы;

— производится боковая засыпка, затем в слой песка по трубам подается вода.

Обжатие происходит интенсивно под весом сооружения и боковой засыпки. Осадки сооружения в строительный период не страшны и всегда могут быть легко выровнены.

Б) Поверхностные уплотнения грунтов (возможно, поскольку лес имеет крупные поры)

Лес уплотняется (уменьшается количество пор)

Удлиняется путь воде. В результате мы добиваемся только частичного эффекта, путем прорезки верхней зоны и уплотнением, тем самым уменьшаем δпр.

Недостатки: — δпр – устраняется частично

— в зимних условиях не применяется

В) Глубинное уплотнение лесса грунтовыми сваями

(песчаные сваи делать нельзя, т. к. они будут дренировать воду)

  1. забивают Ме сваи – происходит частичное уплотнение грунта

  2. трубы вынимают

  3. в скважину трамбуется тот же грунт с небольшим количеством воды

Вариант этого способа – использование ВВ

Этот вариант в два раза дешевле первого, но здесь использовали ВВ (т.е. специальные организации – дополнительный субподрядчик).

Г) Устройство грунтовых подушек

Отметка подошвы фундамента

Способ этот прост и довольно дешевый, иногда его комбинируют с уплотнением.

Д) Силикатизация грунтов (см. искусственные основания)

Применяют однорастворный метод.

Этот метод дорогой, 1 м3 закрепленного грунта – стоит почти также как бетон – поэтому его применяют в основном в аварийных случаях.

Применение в Одессе. Там «Оперный театр» периодически проседал. Провели силикатизацию за 2 года – укрепили грунт, обеспечив его неподвижное существование.

Е) Термическая обработка грунта

При температуре = 400°С — лесс теряет свои просадочные свойства. (Некоторая аналогия с обжигом кирпича).

Существует несколько методов обжига лесса, наиболее применимый из них — это Харьковский метод

Внедрение этого способа началось с одной аварии «Запорожье. Коксохимический завод».

Турбина на заводе дала течь, замочила основание, в результате — неравномерная осадка. Ремонт и исправления требовали остановку завода на 1,5 месяца. Но был предложен новый способ, – который за 8 дней — полностью прекратил деформации турбины.

К- компрессор

Ф – форсунка

Н – насос

Г – горючие (керосин, солярка)

1–пробуривают скважину.

2–в устье скважины – форсунку.

3–горючие + воздух через форсунку до t>1000°с и проходя через скважину в поры лесса, нагревают его. Приблизительно через неделю образуется обожженный массив  до 3 м.

Важность проектирования и возведения зданий и сооружений на просадочных грунтах определяется широким распространением просадочных грунтов и, как правило, в районах наиболее интенсивного строительства; неизбежным повышением стоимости строительства при учете просадочных деформаций; возникающими иногда недопустимыми деформациями в конструкциях зданий и сооружений при недостаточно полном учете просадочных деформаций.

Сложность рассматриваемой проблемы вызывается специфическим и сложным механизмом развития просадочных деформаций, значительной толщиной слоя просадочных грунтов, достигающей иногда 25—30 м; частым отсутствием близко расположенного подстилающего слоя достаточно высокой несущей способности и залеганием под просадочной толщей водонасыщенных лессовых грунтов с повышенной сжимаемостью; необходимым, учетом при проектировании просадок грунтов, величины которых только от собственного веса иногда достигают 1—2 м, а также дополнительных нагрузок от сил нагружающего трения на уплотненные, закрепленные массивы и свайные фундаменты, возникающих при просадках окружающих их грунтов от собственного веса.

Проблема строительства на просадочных лессовых грунтах является одной из самых «молодых» в области фундаментостроения и возникла, по существу, в конце 20-х годов. Становление и начало ее развития совпало со строительством на лессовых просадочных грунтах крупнейших металлургических, машиностроительных и др. заводов Запорожья, Никополя, Днепропетровска, Жданова, Херсона, Кузнецка в условиях, когда при недостаточной изученности лессовых грунтов необходимо было решать сложнейшие вопросы обеспечения нормальной эксплуатации возводимых зданий и сооружений при полном отсутствии отечественного и зарубежного опыта.

Решение проблемы строительства на просадочных грунтах: достигнуто на основе широкого проведения наряду с лабораторными испытаниями полевых опытных работ в большом масштабе, которые включали испытания грунтов штампами, опытными фундаментами, замачивание опытных котлованов, экспериментальное строительство зданий. Подобный комплексный подход позволил установить и более глубоко изучить основные особенности, сущность, природу, номенклатурные показатели, критерии и основные характеристики просадочных грунтов, а также закономерности развития просадочных деформаций при различных источниках замачивания, взаимодействие уплотненных, закрепленных массивов и свай с окружающим грунтом при просадке его от собственного веса. Все это явилось физико-теоретической основой инженерно-геологических исследований, проектирования и строительства на просадочных грунтах.

На основе учета механизма и закономерностей проявления: просадочных деформаций существенное развитие получили инженерные и аналитические методы расчета просадок грунтов, горизонтальных помещений, учета сил нагружающего трения на уплотненные, закрепленные массивы и сваи, а также методы проектирования оснований, фундаментов и зданий на просадочных грунтах.

Предлагаемый вниманию раздел написан как пособие по проектированию, строительству и инженерно-геологическим изысканиям на просадочных грунтах. В нем по возможности: освещены все последние достижения по рассматриваемым вопросам, передовой опыт проектирования и строительства на просадочных грунтах, за исключением вопросов закрепления грунтов, свайных фундаментов. В разделе широко использованы результаты исследований и разработок, полученные автором, а также сотрудниками и аспирантами лаборатории оснований и фундаментов на просадочных грунтах НИИОСП.