Общую просадку грунтов основания устанавливают по формуле




Скачать 270.52 Kb.
НазваниеОбщую просадку грунтов основания устанавливают по формуле
страница1/3
Дата09.12.2012
Размер270.52 Kb.
ТипДокументы
  1   2   3
Согласно действующим строительным нормам просадочные грунты при замачивании характеризуются следующими показателями:

  • относительной просадочностью – относительным сжатием грунтов при заданном давлении;

  • начальным просадочным давлением – минимальным давлением, при котором наблюдается просадка;

  • начальной просадочной влажностью– минимальной влажностью, при которой возникает просадка.

Просадку грунта необходимо учитывать, если его относительная просадочность .

Просадочные грунты подразделяются на два типа. В грунтах I-го типа возможна просадка грунтов от внешней нагрузки, а просадка от собственного веса грунта отсутствует или не превышает 5 см, в грунтах II-го типа, кроме просадки от внешней нагрузки, возможна просадка грунтов от собственного веса, величина которой превышает 5 см.

Замачивание грунта может происходить сверху талыми и дождевыми водами, а также вследствие неисправности водопроводящих систем. Замачивание снизу происходит при подъеме уровня подземных вод.

Относительную просадочность грунта определяют с помощью

компрессионных приборов, обеспечивающих его сжатие без бокового расширения, по формуле


, (16.1)


где и – соответственно высота образца природной влажности и влажности после полного водонасыщения при давлении, равном вертикальному напряжению от внешней нагрузки и собственного веса грунта: ; – высота образца природной влажности, уплотненного давлением .

Общую просадку грунтов основания устанавливают по формуле



. (16.2)


Здесь n – число слоев в просадочной толще; – относительная просадочность i-го слоя грунта; – коэффициент, корректирующий расчет.

При b12 м ; при b3 м находят по формуле


, (16.3)


где P – среднее давление под подошвой фундамента, кПа; – начальное просадочное давление i-го слоя, кПа; – давление, равное 100 кПа; - ширина фундамента.

Для промежуточных значений ширины фундамента (3 м b  ≤12 м) коэффициент определяют по интерполяции.

Мероприятия, направленные на устранение просадочных свойств основания или снижение степени их влияния на строительный объект, сводятся к уплотнению грунтов тяжелыми трамбовками и грунтовыми сваями, устройству грунтовых подушек и вытрамбованых котлованов.

При значительных площадях, отводимых под застройку, применяют способ предварительного замачивания грунта в котлованах.

Если просадочная толща подстилается плотными грунтами, тогда возможна прорезка просадочных слоев сваями.

Хорошо зарекомендовал себя метод устранения просадок грунтов посредством снижения давления, передаваемого на просадочный грунт, до величины начального просадочного давления, если оно имеет значительную величину. В этом случае необходимо построить эпюры распределения по глубине дополнительного и природного давлений вдоль вертикальной оси, проходящей через центр фундамента, а также эпюру распределения начального просадочного давления с глубиной (рис.16.1).

В пределах просадочной толщи сопоставляют значения и . Если имеет место условие , то исходные размеры фундамента принимают окончательно. В противном случае (< ) давление на грунт должно быть снижено за

счет расширения площади подошвы фундамента.

Лессовидные грунты, используемые в строительной практике, часто распространяются на сравнительно большую глубину (до 15…20 м). В этом случае для исключения просадок в грунтовом массиве применяют глубинное уплотнение просадочных грунтов с помощью грунтовых свай. Использование их не требует применения строительных материалов, поскольку при их устройстве расходуется только местный грунт. Технология изготовления таких свай довольно простая и не требует применения сложного оборудования. Благодаря этому возведение фундаментов зданий и сооружений с помощью грунтовых свай может давать заметный экономический эффект.




Рис.16.1 - Схема распределения по глубине основания напряжений

от собственного веса грунта , дополнительного напряжения , суммарного напряжения ,

начального просадочного давления


Глубинное уплотнение лессовых макропористых грунтов с помощью грунтовых свай позволяет устранить просадочные явления в пределах глубины всей зоны, которая деформируется при увлажнении основания.

Грунтовые сваи целесообразно применять при толщине просадочного слоя от 8 до 20 м и влажности грунта, близкой к оптимальной.

Изготовление грунтовой сваи начинают с бурения скважины диметром 400…500 мм на всю глубину просадочной толщи (II тип просадочности). В случае грунтовых условий по просадочности I типа сваи изготавливают в пределах всей глубины деформируемой зоны или в пределах глубины просадочной толщи , если .

Сваи размещают на площадке в шахматном порядке на вершинах равносторонних треугольников. Скважину вырабатывают с помощью вдавливания, забивки или вибропогружения пустой стальной трубы на проектную отметку. Нижний конец трубы снабжают конусным наконечником, который теряется после изготовления скважины, или башмаком с раскрывающимися шарнирными створками и стопорным кольцом (рис.16.2).

После погружения на необходимую глубину трубу заполняют порциями грунта, каждую из которых уплотняют при постепенном извлечении инвентарной трубы из скважины.

Изготовление скважины в устойчивых грунтах можно выполнять путем погружения инвентарной сваи с закрытым нижним концом. Грунт в этом случае подают в скважину после полного извлечения инвентарной сваи.

Для уплотнения макропористых пылевато-глинистых грунтов скважину заполняют преимущественно суглинками или супесями, которые уплотняют трамбовкой массой 400…500 кг.





Рис.16.2 - Оборудование для изготовления грунтовых свай:

а – инвентарная труба в грунте; б – формирование грунтовой сваи;

в – трамбовка; 1 – ствол инвентарной трубы; 2 – шарниры; 3 – створки в закрытом положении; 4 – стопорное кольцо; 5 – проушина;

6 – створки в открытом положении; 7 – грунтовая свая


Влажность грунта в скважине во время уплотнения должна быть оптимальной. Для пылевато-глинистых грунтов она приблизительно равна влажности на границе раскатывания.

При заполнении скважины пылевато-глинистыми грунтами их средний удельный вес в скважине в сухом состоянии должен быть не меньше 17,5 кН/м3. Средний удельный вес сухого грунта в уплотненном массиве должен быть на площадках с грунтовыми условиями по I типу просадочности равной 16,5 кН/м3; по II типу – в пределах верхнего слоя на глубину до Hs/2 – 16,5 кН/м3, а ниже – 17 кН/м3 (где – длина грунтовой сваи).

По краям площадки, уплотняемой грунтовыми сваями, будет формироваться зона с переходными значениями плотности грунта. Поэтому необходимо увеличить размеры площадки по сравнению с размерами фундамента на величину, равную при грунтовых условиях по просадочности:

I типа – 0,2b, но не менее 0,8 м, а для сооружений, которые будут стоять отдельно с высоким размещением центра тяжести, не менее 0,3b (где b – ширина прямоугольного или диаметр круглого фундамента);

II типа – 0,2 величины просадочной толщи.

Под сваями уплотненный грунт распространяется ну глубину 2,5d (где d – диаметр скважины).

При выполнении работ по устройству грунтовых свай может происходить разуплотнение грунта на уровне дна котлована. Поэтому рекомендуется уплотнение грунта начинать с отметки, превышающей отметку подошвы фундамента на величину буферного слоя, толщина которого

, (16.4)


где d­ – диаметр скважины;– коэффициент пропорциональности, который равен для песков – 3, супесей – 4, суглинков – 5 и глин – 6.

После изготовления грунтовых свай буферный слой частично срезают, а остаток (не больше 1,5 м) уплотняют трамбовками. Хорошие результаты дает щебеночная подготовка толщиной 0,1 м поверх уплотненного сваями грунта.

Расчеты грунтовых свай производят с целью определения предельных расстояний между сваями, их общего числа, а также массы грунта, необходимого для изготовления свай.

Расстояние между центрами скважин грунтовых свай в ряду находят по формуле


, (16.5)


где – средняя плотность сухого грунта уплотненного массива,; – плотность сухого грунта в естественном состоянии.

Исходя из размещения свай в вершинах равносторонних треугольников в шахматном порядке, вместе с расстоянием l становится известным расстояние между рядами свай . Для прямоугольных площадок уплотнения этих данных достаточно, чтобы определить общее количество грунтовых свай. Для площадок уплотнения другой конфигурации удобнее находить общее количество свай в следующем порядке:

  • коэффициент пористости грунта до уплотнения


, (16.6)


где – плотность частиц грунта;

  • коэффициент пористости после уплотнения грунтового массива


, (16.7)


  • площадь поперечного сечения грунтовых свай на 1 м2 уплотненного основания


, (16.8)


  • общее количество грунтовых свай


, (16.9)


где А – площадь уплотненного основания; – площадь сечения скважины с грунтовой сваей.

Далее по формуле (16.5) находят расстояние l, а также зависящее от него и выполняют размещение скважин на плане площадки.

Необходимую массу грунта для заполнения одной скважины определяют по формуле


. (16.10)


Здесь – коэффициент, учитывающий увеличение диаметра грунтовой сваи при заполнении скважины: супесями = 1,4; суглинками и глинами 1,1; – площадь сечения сваи; – влажность грунта, которым заполняют скважину; – длина грунтовой сваи с учетом толщины буферного слоя, глубины заложения фундамента и толщины уплотненного слоя грунта под сваями.

Общая масса грунта для уплотнения всей площадки M = m n.


16.2. Слабые грунты


К слабым грунтам, используемым в строительстве, относятся илы и водонасыщенные биогенные (заторфованные) грунты повышенной сжимаемости с низкими значениями прочностных характеристик.

В природных условиях слабые грунты могут располагаться полностью в пределах сжимаемой толщи или чередоваться слоями с достаточно прочными грунтами.

Опирание фундаментов непосредственно на поверхность слабых грунтов, как правило, не допускается. Если слабые грунты частично включены в основание, тогда среднее давление под подошвой фундамента от внешней нагрузки не должно превышать расчетного сопротивления грунта, определяемого аналитическим методом по формуле (9.18).

При выборе табличного коэффициента условия работы грунтового основания учитывают значения показателя относительного содержания органического вещества , выраженного в долях единицы. В расчетах по деформациям основания, сложенного слабыми грунтами, границу сжимаемой толщи принимают на глубине, где дополнительное напряжение = 3 кПа.

Возведению зданий на слабых грунтах предшествуют мероприятия, проводимые на строительной площадке с целью уменьшения осадки основания под нагрузкой. К ним относятся уплотнение грунта и устройство песчаных или гравийно-песчаных подушек.

Радикальными способами устранения чрезмерных осадок основания являются замена биогенных грунтов грунтами с минеральным скелетом, а также прорезка слабых грунтов углубленными фундаментами или сваями.

К конструктивным мероприятиям относятся повышение жесткости зданий, устройство осадочных швов, разделяющих здание на отдельные блоки, и т.п.

Песчаные подушки позволяют в несколько раз снизить давление, передаваемое на слабый грунт в результате рассеивания напряжений по глубине отсыпанного песчаного слоя. Снижение давления дает возможность избежать чрезмерных осадок слабых грунтов, при этом деформация уплотнения песка в песчаной подушке имеет незначительную величину.

При формировании песчаной подушки не допускается рыхлое сложение отсыпанного песка, поэтому отсыпку производят слоями толщиной не более 0,3 м с послойным уплотнением до плотности песка в сухом состоянии 1,65 т/м3. Необходимое уплотнение достигается при оптимальной влажности песка, которую определяют лабораторным путем в конкретных условиях изготовления подушки.

Толщину песчаной подушки устанавливают, исходя из условия  R. Дополнительное давление принимают с учетом эффекта распределения на уровне подошвы подушки, а расчетное сопротивление R определяют для грунта слабого слоя, исходя из значений его физико-механических характеристик.

Ширину подушки назначают с учетом угла распределения давления , который в зависимости от крупности применяемого песка составляет 30…40.

Песчаная подушка чаще всего имеет прямоугольное сечение (рис.16.3). В этом случае ее ширина определяется уравнением


, (16.11)


где b – ширина подошвы фундамента; h – толщина подушки.




Рис.16.3 - Схема определения размеров песчаной подушки


При проверке осадки основания, сложенного слабыми грунтами, может оказаться, что ее значение превышает предельную величину за счет дополнительных горизонтальных деформаций грунта в слабом слое. В этом случае фундамент ограждают шпунтом из железобетонных шпунтовых свай, заведенных концами в прочный грунт, или переходят к устройству фундаментов на сваях и глубоких опорах.

16.3. Набухающие грунты


Особенностью набухающих грунтов является их способность разуплотняться, т.е. увеличиваться в объеме при увлажнении. Последующее снижение влажности в таких грунтах приводит к усадкам.

Деформации грунта основания в результате набуханий и усадок могут быть причиной повреждений строительных объектов.

К категории набухающих грунтов относятся в основном глины, особенно с высокими значениями числа пластичности. Кроме того, способностью набухать обладают некоторые виды шлаков, а также пылевато-глинистые грунты при замачивании кислотами, которые попадают в грунт в виде отходов химических производств.

Набухающие грунты характеризуются относительным набуханием при заданном давлении , давлением набухания , влажностью набухания и относительной усадкой .

Давлением набухания называется минимальное давление, предаваемое на грунт, при котором деформации набухания прекращаются. С увеличением влажности постепенно снижается величина разуплотнения грунта, а при определенной влажности, равной влажности набухания, деформации набухания отсутствуют.

Грунт считается набухающим, если при его свободном (без пригрузки) набухании .

В случае инфильтрации влаги в грунт относительное набухание грунта определяют по формуле


, (16.12)


где – высота образца в природном состоянии, обжатого без возможности бокового расширения давлением, равным суммарному вертикальному напряжению на заданной глубине ; – высота того же образца после полного водонасыщения при том же давлении.

Общую деформацию (подъем) основания при набухании грунтов находят по формуле


, (16.13)


где – относительное набухание i-го слоя грунта, определяемое по

формуле (16.12); n – число слоев, на которые разбита зона набухания; – толщина i-го слоя; – коэффициент, определяемый в зависимости от величины суммарного вертикального напряжения на рассматриваемой глубине: = 0,8, если =0,05 МПа; = 0,6, если = 0,3 МПа. Промежуточные значения коэффициента принимают по интерполяции.

Относительную линейную усадку грунта находят по формуле


, (16.14)


где – высота грунтового образца с максимально возможной влажностью при обжатии его заданным вертикальным давлением без возможности бокового расширения; – высота образца в тех же условиях после высыхания.

Для устранения негативного воздействия набухающих грунтов на сооружения осуществляют следующие профилактические мероприятия:

  • проектирование водозащитных устройств;

  • предварительное замачивание основания;

  • устройство компенсирующих песчаных подушек;

  • замена набухающего грунта ненабухающим.

Кроме того, используют конструктивные мероприятия, к которым относятся повышение прочности и жесткости здания, устройство осадочных швов, прорезка набухающих слоев сваями с анкеровкой их в ненабухающем грунте.

Водозащитными мероприятиями и устройствами являются планировка территории для надежного отвода дождевых и талых вод за пределы участка, организованный отвод воды с кровли здания, применение на входах и выходах водонесущих трубопроводов железобетонных лотков, соединенных с контрольными колодцами, и т.д.

Предварительное замачивание приводит к подъему грунта перед началом строительства до уровня, выше которого деформации набухания исключаются.

Для устройства компенсирующих песчаных подушек в набухающих грунтах используют пески любой крупности, за исключением пылеватых. Уплотнение песка в подушках производят до плотности в сухом состоянии = 1,6 т/м3.

Замену набухающего грунта выполняют любым ненабухающим грунтом с послойным уплотнением при укладке в котлован. Укладку сопровождают контролем плотности грунта. Минимальное значение плотности скелета составляет = 1,65 т/м3.

Указанные профилактические мероприятия могут не проводиться, если окажется, что на любой глубине под подошвой фундамента имеет место условие


, (16.15)


Здесь – общее вертикальное напряжение на глубине z ниже подошвы фундамента; – дополнительное напряжение от веса сооружения с учетом его рассеивания с глубиной; – природное давление в зависимости от заданной глубины; – дополнительное давление от веса грунта за пределами зоны увлажнения.

При значительных размерах зоны увлажнения давление не учитывают. Значение на уровне подошвы фундамента должно быть сопоставлено с расчетным сопротивлением грунта основания (R).

Если в верхней зоне набухающего слоя окажется меньше , то нижняя граница набухания будет находиться на глубине, где =.

В качестве радикального метода устранения негативного влияния на сооружения деформаций от набухания и усадки грунта рассматривается прорезка этого слоя сваями, заанкеренными в подстилающем слое ненабухающего грунта. В качестве анкеров используют разбуренные (уширенные) нижние части буронабивных свай, камуфлетные уширения, булавовидные сваи заводского изготовления.

Свайные фундаменты зданий и сооружений рассчитывают таким образом, чтобы полностью исключить их перемещение при сезон-

ных набуханиях и усадках грунтов.

Для устранения свойств набухания способом предварительного замачивания отрывают котлован (или траншею) на глубину 0,1–0,3 м выше проектной отметки заложения подошвы фундамента. В котловане в шахматном порядке на расстоянии 2–4 м пробуривают скважины диаметром 100–250 мм (глубина на 0,5 м меньше, чем требуемая по проекту толщина слоя, подвергаемая замачиванию). Скважины заполняют на всю высоту гравием, щебнем или песчано-гравийной смесью. В пределах котлована по двум взаимно перпендикулярным направлениям устраивают поверхностные марки через 3–5 м одна от другой. До начала замачивания определяют влажность грунта по глубине через 0,5–0,7 м не менее чем по шести образцам с каждой глубины.

В процессе замачивания через 7–10 дней производят нивелирование марок. Замачивание прекращают, когда величина подъема поверхности составит 0,8 расчетной.

Интенсивная инженерно-хозяйственная деятельность человека приводит к значительным изменениям природной среды. Строителям приходится осваивать не только новые территории, но и использовать участки, расположенные в застроенной части города, в основном, неблагоприятные и опасные в инженерно-геологическом отношении. К ним относят площадки, сложенные просадочными грунтами, подтопляемые грунтовыми и химически вредными водами, территории с оползневыми и недоуплотненными грунтами, подрабатываемые горными выработками, организованные из отходов химических, промышленных, обогатительных, пищевых и хозяйственно-бытовых предприятий. Поэтому освоение таких территорий под новое строительство или работы, связанные с усилением или реконструкцией зданий и сооружений, требуют тщательного проведения инженерно-геологических исследований, выбора наиболее правильного решения при минимальных затратах.

  1   2   3

Похожие:

Общую просадку грунтов основания устанавливают по формуле iconУчебно-методический комплекс дисциплины механика грунтов, основания и фундаменты
Основной образовательной программы подготовки дипломированного специалиста по направлению
Общую просадку грунтов основания устанавливают по формуле iconПоложения проведения запроса предложений №14 от 25. 07. 2011 года
Ртрс «Архангельский ортпц» для уточнения физико-механических свойств грунтов основания и гидрогеологических условий
Общую просадку грунтов основания устанавливают по формуле iconПрограмма учебной дисциплины «Геология»
В свою очередь, дисциплина «Геология» дает знания, необходимые для изучения в дальнейшем некоторых разделов учебных дисциплин «Механика...
Общую просадку грунтов основания устанавливают по формуле iconЛитература по дисциплине «Механика грунтов»
Бабков, В. Ф. Основы грунтоведения и механики грунтов / В. Ф. Бабков В. Ф., В. М. Безрук. – М. Высш шк., 1986. 239 с
Общую просадку грунтов основания устанавливают по формуле iconВопросы к государственному экзамену для студентов специальности 020304 – гидрогеология и инженерная геология по дисциплине «Механика грунтов»
Сжимаемость грунтов. Общие положения. Зависимость между нормальным давлением и коэффициентом пористости грунта
Общую просадку грунтов основания устанавливают по формуле icon«механика горных пород и грунтов»
...
Общую просадку грунтов основания устанавливают по формуле iconОпределение деформационных характеристик грунтов различными методами
Определение деформационных характеристик грунтов, а именно модулей деформации и коэффициента Пуассона, согласно гост 12248-96 (1997),...
Общую просадку грунтов основания устанавливают по формуле iconПравила технической эксплуатации магистральных нефтепроводов рд 39-30-114-78 Правила устанавливают и
Правила устанавливают и регламентируют порядок управления и организацию эксплуатации
Общую просадку грунтов основания устанавливают по формуле iconКонтрольная работа №1 по геометрии
Диагональ прямоугольного параллелепипеда составляет с плоскостью его основания угол Стороны основания см и см. Найдите высоту
Общую просадку грунтов основания устанавливают по формуле icon1. Какие вопросы рассматриваются в механике грунтов?
Механика грунтов опирается на результаты научных иссле­дований в области механики сплошных сред (сопротивления мате­риалов, теории...
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib.znate.ru 2014
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница