Прочность грунтов в неконсолидированном состоянии

Изложенное выше соответствует проведению испытаний грунтов в стабилизированном состоянии, т. е. когда осадка образца от действия сжимающего напряжения прекратилась.

При незавершенной консолидации водонасышенного глинистого грунта эффективное напряжение в скелете , вызывающее уплотнение грунта, всегда меньше полного напряжения и закон Кулона будет иметь следующий вид:

, (2.13)

где - избыточное (поровое) давление.

2.4. Полевые методы определения параметров механических свойств грунтов.

В тех случаях, когда сложно или невозможно отобрать образцы грунта ненарушенной структуры для определения деформационных и прочностных характеристик используют полевые методы испытаний.

Испытания пробной статической нагрузкой для определения модуля деформации грунтов проводятся в шурфах инвентарными жесткими штампами. Модуль деформации определяется по формуле:

, где (2.14)

- коэффициент, зависящий от формы жесткого штампа; - ширина или диаметр штампа; - коэффициент Пуассона; - давление и осадка штампа в пределах линейной зависимости кривой на рис. 2.1.б.

Рис. 4.18. Схема (а) и результаты (б) полевых испытаний грунта на сжатие

 

Статическое зондирование заключается в медленном задавливании в грунт стандартного зонда. Механические и прочностные характеристики определяются по величине удельного сопротивления погружению зонда .

Рис. 7.6. Схема погружения зонда при статическом зондировании.

1 — винтовые анкерные сваи; 2 — рама; 3 — зонд; 4и5 — динамометры; 6 — домкрат; 7 — направляющая

Динамическое зондирование производится путем забивки в грунт зонда из колонки штанг с коническим наконечником. Основой для определения механических параметров грунта является показатель зондирования - число ударов, необходимых для погружения зонда на 10 см.

Рис. 7.3. Схема установки динамического зондирования.

1 — конический наконечник; 2 — штанга зонда; 3 — наковальня; 4 — молот; 5 — захват молота; 6 — ограничитель высоты подъема молота

 

 

8. Определение глубины заложения фундаментов мелкого заложения (влияние климатических и инженерно-геологических условий, конструктивных требований)

Очевидно, что чем меньше глубина заложения фундамента, тем меньше объем затрачиваемого материала и ниже стоимость его возведения. Однако при выборе глубины заложения фундамента приходится руководствоваться целым рядом факторов:

- Геологическое строение участка и его гидрогеология (наличие воды);

- Глубина сезонного промерзания грунта;

- Конструктивные особенности здания, включая наличие подвала, глубину прокладки подземных коммуникаций, наличие и глубину заложения соседних фундаментов.

1. Учет ИГУ строительной площадки заключается в выборе несущего слоя грунта. Этот выбор производится на основе предварительной оценки прочности и сжимаемости грунтов. По геологическим разрезам. Все многообразие напластования грунта можно представить в виде трех схем:

Рис 10.10. Схемы напластований грунтов с вариантами устройства фундаментов:

1 – нормальный грунт; 2 – более прочный грунт; 3 – слабый грунт; 4 – песчаная подушка; 5 – зона закрепления грунта

 

При выборе типа и глубины заложения фундамента придерживаются следующих общих правил:

- Минимальная глубина заложения фундамента принимается не менее 0,5 мот планировочной отметки;

- Глубина заложения фундамента в несущий слой грунта должна быть не менее 10-15 см;

- По возможности закладывать фундаменты выше УГВ для исключения необходимости применения водопонижения при производстве работ;

- В слоистых основаниях все фундаменты предпочтительно возводить на одном грунте или на грунтах с близкой прочностью и сжимаемостью. Если это условие невыполнимо, то размеры фундаментов выбираются главным образом из условия выравнивания осадок.

2. Глубина сезонного промерзания грунта.

Проблема заключается в том, что многие водонасыщенные глинистые грунты обладают пучинистыми свойствами, т.е. увеличивают свой объем при замерзании, за счет образования в них прослоек льда. Замерзание сопровождается подсосом грунтовой воды из ниже лежащих слоев.за счет чего толщина прослоек льда еще более увеличивается. Это приводит к возникновению сил пучения по подошве фундамента. Которые могут вызвать подъем сооружения. Последующее оттаивание таких грунтов приводит к резкому их увлажнению, снижению их несущей способности и просадкам сооружения.

Наибольшему пучению подвержены грунты, содержащие пылеватые и глинистые частицы. К непучинистым грунтам относят: крупнообломочный грунт с песчаным заполнителем, пески гравелистые, крупные и средней крупности, глубина заложения фундаментов в них не зависит от глубины промерзания (в любых условиях).

Рис. Схема морозного пучения основания

 

d_f – глубина сезонного промерзания грунтов.

Если d<d_f – фундамент поднимается.

Надо пройти мощность промерзания грунта и заложить фундамент на большую глубину (в Подмосковье это 1,4 м). d>d_f

Для малых зданий (дачные постройки) настоящий бич – боковые силы пучения грунта:

K_h – коэффициент, учитывающий тепловой режим подвала здания.

d_fn – нормативная глубина сезонного промерзания грунта

M_t – коэффициент, численно равный ∑ абсолютных значений (-) температур за зиму в данном районе.

d_o– коэффициент, учитывающий тип грунта под подошвой фундамента.

3. Конструктивные особенности сооружения.

Основными конструктивными особенностями возводимого сооружения, влияющими на глубину заложения его фундамента, являются:

- Наличие и размеры подвальных помещений, приямков или фундаментов под оборудование;

- Глубина заложения фундаментов примыкающих сооружений;

- Наличие и глубина прокладки подземных коммуникаций и конструкций самого фундамента.

Глубина заложения фундамента принимается на 0,2-0,5 м ниже отметки пола подвала (или заглубленного помещения), т.е. на высоту фундаментного блока.

Фундаменты сооружения или его отсека стремятся закладывать на одном уровне.

 

Рис. 10.11. Выбор глубины заложения фундамента в зависимости от конструктивных особенностей сооружения:

а – здание с подвалом в разных уровнях и приямком; б – изменение глубины заложения ленточного фундамента; 1 – фундаментные плиты; 2 – приямок; 3 – трубопровод; 4 – стена здания; 5 – подвал; 6 – ввод трубопровода; 7 – стеновые блоки

 

В других случаях, разность отметок заложения расположенных рядом фундаментов (Δh) не должна превышать:

a – расстояние в свету между фундаментами;

p – среднее давление под подошвой расположенного выше фундамента.

Фундаменты проектируемого сооружения, непосредственно примыкающие к фундаментам существующего, рекомендуется закладывать на одном уровне, либо проведение специальных мероприятий (шпунтовые стены).

Ввод коммуникаций (трубы водопровода, канализации) должен быть заложен выше подошвы фундамента.

Рис. Схема неправильного и правильного ввода коммуникаций

 

При этом условии трубы не подвержены дополнительному давлению от фундамента, а фундаменты не опираются на насыпной грунт траншей, вырытых для прокладки труб. Кроме того, при необходимости замены труб не будут нарушены грунты основания.

 

 

9. Гидроизоляция фундаментов мелкого заложения при низком и высоком положении уровня грунтовых вод

Гидроизоляция предназначена для обеспечения водонепроницаемости сооружений (антифильтрационная гидроизоляция), а также защиты от коррозии и разрушения материалов фундаментов при физической или химической агрессивности подземных вод (антикоррозионная гидроизоляция).

1). Простейший случай – защита от капиллярной влаги.

На высоте 15-20 см от верха отмостки по выровненной горизонтальной поверхности стен устраивают непрерывную водонепроницаемую прослойку из 1…2 слоев рулонного материала на битумной мастике (рис.)

Рис. 14.14. Изоляция стен от сырости и капиллярной влаги:

а – стена бесподвального здания; б – стена подвального помещения; 1- цементный раствор или рулонный материал; 2 – обмазка битумом за два раза

 

2). Если уровень грунтовых вод находится ниже пола подвала (рис.14.14 б), то для защиты фундаментов применяют изоляцию от сырости.

Для этого с наружной поверхности заглубленных стен осуществляется обмазка горячим битумом за 1…2 раза и прокладываются рулонная изоляция в стене на уровне ниже пола подвала.

3). Если УГВ выше отметки пола подвала, то гидроизоляцию осуществляют в виде сплошной оболочки, защищающей заглубленное помещение снизу и по бокам.

Выполняется из рулонных материалов с не гниющей основой (гидроизол, стеклорубероид, металлоизол, толь и т.п.) – оклеичная гидроизоляция.

- Вертикальная гидроизоляция наклеивается, как правило, с наружной стороны фундамента, т.к. в этом случае под действием напора подземных вод изоляция просто прижимается к изолируемой поверхности.

Для предохранения изоляции от механических воздействий (например, при обратной засыпки) снаружи ее ограждают защитной стенкой из кирпича, бетона или блоков (рис. 14.15.) Зазор между стенкой и гидроизоляцией заполняют жидким цементным раствором.

Рис. 14.15. Гидроизоляция подвальных помещений:

а – при небольших напорах подземных вод; б, в – при больших напорах подземных вод; 1 – защитная стенка; 2 – уровень подземных вод; 3 – битумная обмазка; 4 – цементный раствор или рулонный материал; 5 – рулонная изоляция; 6 – защитный цементный слой; 7 – бетонная подготовка; 8 – цементная стяжка; 9 – железобетонное ребристое перекрытие; 10 – железобетонная коробчатая конструкция

 

- Горизонтальная гидроизоляция наклеивается на выровненную цементной стяжкой поверхности подготовки и защищается сверху цементным или асфальтовым слоем t=3…5см.

· Гидростатической давление воды при УГВ до 0,5 м выше пола подвала компенсируются весом конструкции пола (рис. 14.15 а)

· Если УГВ выше отметки пола подвала более чем на 0,5 м, то применяют специальные конструкции (заделанные в стены ж/б плиты, специальной плиты с упорами в стены здания и т.п.) – рис.14.15 б, в.

· В любом случае гидроизоляция должна устраиваться на высоту превышающую максимальную отметку УГВ на 0,5 м.

4). Защита от коррозии.

- При слабоагрессивных водах делают глиняный замок из хорошо перемятой и плотоноутрамбованной глины по всей высоте защитной стенки и с боков фундаментов (рис. 14.16)

Рис. 14.16. Изоляция фундаментов от агрессивных подземных вод:

1 – глиняный замок из перемятой глины; 2 – обмазка битумом за три раза; 3 – защитная стенка; 4 – рулонная изоляция; 5 – чистый пол; 6 – железобетонное перекрытие; 7 – защитный слой; 8 – цементная стяжка; 9 – щебеночная или гравийная подготовка на битуме

 

- При более агрессивных водах до устройства глиняного замка поверхность защитной стенки и фундаментов покрывают за 2 раза битумной мастикой или оклеичной изоляции из битумных рулонных материалов.

 

Снизу фундамента и под полом подвала изоляция имеет более сложную конструкцию (см. рис.)

- На ряду с антикоррозионной изоляцией фундаменты защищают за счет применения более стойких к данному виду агрессивности цементов (сульфатостойкие и т.п.), а также плотных бетонов.5

 

 

10. Методы преобразования свойств основания с целью уменьшения площади подошвы фундамента, уменьшения осадки и амплитуды колебаний при динамических нагрузках

Качество грунта часто можно улучшить, и он будет обла­дать достаточной устойчивостью при динамических воздействиях ожидаемой интенсивности. Для этого грунт уплотняют более интенсивными динамическими воздействиями (трамбованием или вибрированием) либо закрепляют его, иногда уплотняют грунтовыми (песчаными) сваями. В некоторых случаях грунт с неустойчивой структурой при динамических воздействиях про­ходят сваями или устраивают фундаменты глубокого заложе­ния.

Существует несколько способов уменьшения динамических воздействий на сооружение от какого-либо источника колеба­ний. Во-первых, можно провести ряд мероприятий по демпфи­рованию (гашению) колебаний на самом источнике колебаний путем улучшения конструкции подвески, применения специаль­ных конструктивных виброгасителей и виброопор, уменьшения неуравновешенных масс в конструкции самого механизма, уст­ройства наружной виброизоляции фундамента. Во-вторых, мо­жно выполнить некоторые мероприятия в грунтах, по которым распространяются колебания. Например, осушить территорию, устроить специальные экраны в виде траншей, заполненных шла­ком или другим подобным материалом. В-третьих, возможно применение мер непосредственно к сооружению. Так, устраивают свайные фундаменты, которые менее восприимчивы к колеба­ниям. При низкочастотных колебаниях (менее 600 импульсов в минуту) большое значение приобретают конфигурация и ориентация здания в плане, его этажность и конструктивная схема.

 

Поскольку амплитуда колебаний фундамента может ока­заться недопустимо большой вследствие неточности расчета и приближенности определения расчетных коэффициентов, иногда при проектировании фундаментов предусматривают возмож­ность изменения частоты их собственных колебаний после возве­дения. К приемам, обеспечивающим такую возможность, отно­сится увеличение площади подошвы фундамента без существен­ного изменения его массы (рис. 15.4,а). Для этого из устраи­ваемого фундамента заблаговременно выпускают арматуру. Иногда более целесообразно усилить основание сваями, для чего в выступающих частях делают отверстия, через которые в даль­нейшем бурят скважины и устраивают буронабивные сваи (рис. 15.4,6).

Труднее изменять частоту собственных колебаний в горизон­тальном направлении. Решая эту задачу, Н. П. Павлюк с А. Д. Кондиным предложили присоединить к верхней части чрезмерно колеблющегося фундамента плиту через упругие свя­зи. Плита в таком случае рассматривается в качестве второй массы (рис. 15.4, в). В результате получается система из двух материальных точек, связанных упругой связью. Такое решение часто приводит к желаемому результату.

 

 

11. Особенности проектирования и конструктивных решений фундаментов мелкого заложения на основании, сложенном структурно-неустойчивыми грунтами (многолетнемерзлыми, лессовыми).

 

 

 

12. Методы усиления основания и фундаментов мелкого заложения при реконструкции зданий

Реконструкция, ремонт и усиление фундаментов. Если реконстру­ируемое или ремонтируемое здание имеет трещины и другие дефекты, вызванные неравномерными деформациями, то, как правило, эти дефекты распространяются и на фундаменты. В таком случае проект реконструкции должен предусматривать совместный ремонт как конструкций, так и фундаментов здания. При проектировании ремонта деформируемых стен следует предусматривать возмож­ность частичной разгрузки поврежденных участков путем передачи нагрузки на соседние элементы фундаментов. В этом и других случаях (увеличение нагрузок, надстройка здания и т. п.) может оказаться, что прочность существующих фундаментов недостаточна или давление под подошвой фундамента превышает расчетное со­противление, определяемое по формуле (18.1). Тогда приходится прибегать к следующим мероприятиям: укрепление кладки фун­дамента; уширение фундамента; устройство промежуточных и вы­носных опор; постановка фундамента на сваи.

Указанные выше работы, как правило, связаны с необходимо­стью вскрытия фундамента, трудоемкие, дорогостоящие и требуют тщательного соблюдения техники безопасности. Не следует отры­вать сплошную траншею на всю длину ремонтируемого фундамен­та, так как это может привести к выпору грунта из-под его подошвы и развитию значительных местных деформаций. Обычно в зависи­мости от гидрогеологических условий ремонтируемый участок фун­дамента разбивают на захватки длиной 1,5...2,5 м, где отрывается на всю глубину заложения фундамента траншея шириной 1,2...2 м. Стенки траншеи подлежат обязательному креплению. Стена или колонна в пределах укрепляемого участка при необходимости рас­крепляется подкосами. По окончании работ траншею засыпают, а грунт обратной засыпки плотно утрамбовывают.

Укрепление кладки фундамента. Если прочность материала буто­вого, бетонного или железобетонного фундамента недостаточна или имеются отдельные повреждения, часто применяют укрепление цементацией (рис. 18.1, а). Для этого в теле фундамента пробурива­ются отверстия для установки инъекторов, через которые под дав­лением 0,2...0,6 МН/м² нагнетают цементный раствор с водоцементным отношением 1:1. Обычно зона закрепления составляет объем диаметром 0,6...1,2 м вокруг инъектора. Из этих условий исходят при определении расстановки инъекторов. Средний расход цемент­ного раствора при закреплении фундамента составляет порядка 25...35% объема ослабленной кладки.

При значительном ослаблении нижней части фундамента агрес­сивными водами, гниением древесины или по другим причинам

производят ее замену бетонным или железобетонным элементом (рис. 18.1, б). При этом на период ремонтных работ нагрузку от надфундаментного строения передают на соседние участки через металлические подкрепляющие балки. Подобную схему применяют и при увеличении глубины заложения фундаментов.

Рис. 18.1. Укрепление кладки фундамента:

а — цементацией; б — заменой слабого участка; в — обоймой; 1 — старая кладка фундамента; 2 — инъекторы; 3 — металлические подкрепляющие балки; 4 — вновь возводимая часть фундамента; 5 —- бетонная обойма; 6 — анкерующие стержни

 

Распространенным способом укрепления фундамента является устройство бетонной (рис. 18.1, в) или железобетонной обоймы. Минимальная толщина бетонной обоймы 10...15 см, железобетон­ной — не менее 15 см. Взятие фундамента в обойму приводит также к некоторому увеличению ширины подошвы фундамента и соответ­ственно уменьшению давления на основание. Иногда для этой цели специально увеличивают толщину обоймы, создавая двусторонние или односторонние (при внецентренной нагрузке) банкеты. Для того чтобы более полно включить в работу не обжатые ранее под уширяемой частью фундамента участки грунта, в него втрамбовы­вают 5... 10-сантиметровый слой щебня или гравелистого песка.

Бетонная обойма скрепляется с телом фундамента анкерны­ми стержнями диаметром 20 мм, закладываемыми с расстоянием 1... 1,5 м. Железобетонная обойма армируется сеткой и заделывается в теле фундамента с помощью анкеров или несущих балок.

Уширение фундамента, устройство промежуточных опор. Если расчетное сопротивление, определяемое по формуле (18.1), меньше среднего давления по подошве реконструируемого фундамента, устраивают его уширение с целью увеличения площади передачи давления на основание. Примеры таких конструктивных решений промышленных зданий приведены на рис. 18.2.

 

Рис. 18.2. Увеличение опорной площади фун­дамента:

а — с помощью дополнительных блоков; б — омоноличивание фундамента; 1 — существу­ющий фундамент; 2 — дополнительные блоки; 3 — распределительная балка; 4 — ар­матура существующего фундамента; 5 — но­вая арматура; 6 — новый бетон; 7 — поверх­ность выработки существующего фундамента

 

В случае рис. 18.2, а сборные дополнительные блоки омоноличиваются с существующим фундаментом с помощью распределитель-

ной балки. Возможны три варианта работы такой конструкции (Е. А. Сорочан, 1986). Если произвести омоноличивание блоков без предварительного их задавливания в основание, то после нагружения фундамента дополнительной нагрузкой среднее давление под подошвой существовавшего ранее фундамента будет больше, чем под консолями, образованными дополнительными блоками, т. е. эпюра давлений будет приближаться к параболической. Если же вначале произвести вдавливание блоков нагрузкой, соответству­ющей среднему давлению под подошвой существующего фундамен­та, а затем омонолитить всю систему, эпюра давления под подо­швой нового фундамента будет близка к прямоугольной. И нако­нец, если создать под подошвой блоков давление, значительно превышающее давление под подошвой существующего фундамента, то после омоноличивания системы и передачи на нее дополнитель­ной нагрузки вид эпюры давлений будет близок к седлообразному.

При уширении фундамента по схеме, показанной на рис. 18.2, б, можно воспользоваться также повышением жесткости грун­та под консолями за счет втрамбовывания в грунт гравия или гравелистого песка.

При реконструкции зданий, возведенных на неоднородном ос­новании, сложенном слабыми грунтами, и при необходимости пе­редачи больших дополнительных нагрузок, вызывающих опасность значительных неравномерных деформаций, эффективным решением является подводка под здание монолитной фундаментной плиты. На рис. 18.3 показан пример такого решения для здания, имевшего до реконструкции ленточные фундаменты. Фундаментную плиту целесообразно располагать на высоте h = 75...80 см от подошвы существующих фундаментов. Плита армируется по двум взаимно перпендикулярным направлениям. Толщина ее определяется расче­том и составляет не менее 25 см. Заделку в стены существующих

фундаментов выполняют на 35...40 см. Сечение прогонов обычно составляет 50 х 100 см, ребер — 30 х 40 см с шагом порядка 2,5 м.

Рис. 18.3. Подводка под здание фунда­ментной плиты:

1 — существующие фундаменты; 2 — прогоны фундаментной плиты; 3 — ребристая железобетонная фундамент­ная плита; 4 — ребра жесткости; 5 — щебеночная подготовка

 

Перед устройством фундаментной плиты под нее укладывается щебеночная подготовка общей толщиной 15...20 см с плотной по­слойной трамбовкой.

В ряде случаев в реконструируемых зданиях из условий новой планировки или для уменьшения нагрузок на существующие опоры устраивают промежуточные дополнительные опоры. Фундаменты таких опор выполняют как сборными, так и монолитными и проек­тируют в соответствии с действующими Нормами. Если эти опоры являются составными элементами новой конструкции здания, необ­ходимо иметь в виду следующие условия. Во-первых, максималь­ные и средние абсолютные осадки новых опор не должны превы­шать допустимые Нормами; во-вторых, разность осадок соседних опор не должна превышать допустимого Нормами значения. При этом следует иметь в виду, что осадки существующих в здании опор уже стабилизировались или за счет дополнительной нагрузки будут иметь некоторую величину.

Постановка фундаментов на сваи. При необходимости передачи увеличивающихся на фундамент значительных нагрузок на нижние более прочные слои основания используют усиление фундамента подводкой свай. Несущую способность и число свай определяют расчетом. Недостаток этого решения заключается в сложности про­изводства работ. Забивка свай при усилении фундаментов не приме­няется, так как возникающие при этом динамические воздействия могут оказать вредное влияние на реконструируемое здание. Ино­гда производят задавливание отдельными звеньями призматичес­ких свай до набора требуемой длины, упираясь домкратом в подо­шву вскрытого фундамента. Однако и такая схема является крайне трудоемкой и сложной в исполнении.

Наиболее часто для этих целей используют набивные сваи. Один из способов устройства заключается в том, что рядом с сущест­вующим фундаментом пробуриваются скважины, которые заполня­ют бетоном с последующим механическим или пневматическим уплотнением (рис. 18.4, а). Другим распространенным способом является устройство буроинъекционных свай (рис. 18.4, б).

Рис. 18.4. Постановка фундаментов на сваи:

а — набивные сваи; б — буроинъекционные сваи; 1 — существующий фундамент; 2 — набивные сваи; 3 — ростверк; 4 — рандбалка; 5 — буроинъекционные сваи

 

Несмотря на отмеченные выше сложности постановки фундаме­нтов на сваи, очевидным достоинством этого конструктивного ре­шения является возможность восприятия значительных горизональных и моментных нагрузок за счет увеличения расстояния между осями вертикальных свай или при использовании наклон­ных свай.

Укрепление оснований. Бели задачи реконструкции не удается решить с помощью уширения фу­ндаментов или при этом ожидает­ся развитие чрезмерных деформа­ций, следует прибегнуть к укре­плению грунтов основания. Пере­чень наиболее распространенных способов и условия их примене­ния приведены в табл. 18.2.

Физико-механические и техно­логические особенности этих способов подробно рассмотрены в гл. 12. Однако при их использовании в целях укрепления оснований существующих зданий возникают некоторые дополнительные трудности, например давление цемен­тации должно быть ограничено величинами, безопасными для со­стояния фундаментов и конструкций зданий.

Цементацию часто применяют для заполнения пустот и каверн в закарстованных основаниях. Известен случай закрепления закарстованных лёссов основания одной из АЭС, способствовавшего устранению фильтрационной неоднородности, снижению водопро­ницаемости и предотвращению развития суффозионных процессов в основании. Это позволило избежать развития опасных дефор­маций сооружения.

В крупно обломочных и песчаных грунтах цементация чаще при­меняется для создания водонепроницаемых завес, чем для повыше­ния несущей способности основания. Известны случаи укрепитель­ной цементации таких грунтов, когда под влиянием длительной фильтрации из-под фундаментов выносились мелкие частицы, со­здавая разуплотненное состояние основания.

Силикатизацию используют обычно для местного укрепления грунта под отдельными опорами. Иногда, при высокой ценности сооружения, применяют сплошную силикатизацию слабых грунтов или передают нагрузку от фундаментов на своеобразную подушку из закрепленного силикатизацией грунта. Подобное решение ис­пользовалось, например, при реконструкции Одесского театра опе­ры и балета. Следует отметить, что до настоящего времени сто­имость работ по укреплению грунта силикатизацией еще достаточ­но высока.

Смолизация не нашла еще массового применения и обычно используется для особо важных зданий и сооружений. Так, укрепле­ние песчаных оснований карбамидными смолами применялось при реконструкции театра оперы и балета в Санкт-Петербурге, Новоли­пецкого металлургического комбината, где этим способом было закреплено до 15 ООО м³ грунта.

Резкое увеличение объемов реконструкции зданий и сооружений в предстоящие годы будет способствовать появлению новых и зна­чительному удешевлению существующих способов закрепления грунтов оснований.

 

 

13. Опускные колодцы и кессоны. Область применения. Основные положения расчета на опускание и давление грунта на стенки

Рис.13.1 Последовательность устройства опускного колодца:

а – изготовление первого яруса опускного колодца на поверхности грунта; б – погружение первого яруса опускного колодца в грунт; в – наращивание оболочки колодца; г – погружение колодца до проектной отметки; д – заполнение бетоном полости опускного колодца в случае использования его как фундамента глубокого заложения

Рис.13.2. Формы сечений опускных колодцев в плане:

а – круглая; б – квадратная; в – прямоугольная; г – прямоугольная с поперечными перегородками; д – с закругленными торцевыми стенками

 

Данный тип фундаментов применяют при возведении уникальных сооружений - с большими нагрузками на основание, а также при строительстве заглубленных помещений зданий, подземных гаражей, пешеходных переходов и туннелей и др.

Фундаменты глубокого заложения следующими специфическими особенностями: 1) не требуют предварительной разработки котлованов;

2)работа грунта под действием внешних нагрузок происходит иначе, чем у фундаментов в открытом котловане, в частности исключается выпирание грунта на поверхность;

3)условия работы фундамента глубокого заложения позволяют передавать на них
значительные горизонтальные нагрузки и моменты;

4) несущая способность таких фундаментов существенно выше, так как вер­тикальные нагрузки воспринимаются не только грунтом под подошвой фундамента, но и силами трения, развивающимися по боковой поверхности

В настоящее время применяют следующие типы фундаментов глубокого заложения: опускные колодцы и кессоны, глубокие опоры (набивные столбы), фундаменты, возводимые методом «стана в грунте».

Опускной колодец представляет собой сборную или монолитную железобетонную конструкцию, которая может иметь прямоугольное или кольцевое очертание в плане. Тяжелые массивные опускные колодцы выполняют, как правило, в монолитном варианте (рис а), а облегченные — в виде сборных свай-оболочек.

а)

Массивный опускной колодец погружается в грунт следующим образом. На поверхности основания возводят пустотелую нижнюю часть фундамента (рис, в).

Затем, используя землеройные механизмы, через вертикальную полость извлекают грунт. Под действием собственного веса колодец погружается (рис. г).

По мере опускания колодец можно наращивать, получая фундамент требуемой глубины. По достижении проектной отметки нижнюю часть колодца заполняют бетонной смесью, увеличивая площадь подошвы фундамента. При возведении канализационных насосных станций известны случаи погружения опускных колодцев диаметров до 70 м на глубину более 70 м.

Для погружения колодца в окружающий фунт нижнюю часть колодца выполняют в виде специального ножа из листовой стали, закрепляемого с помощью закладных деталей (рис. 11.2, а), а для уменьшения трения фунта о стенки колодца при погружении с внешней стороны делают небольшой уступ, и образующийся зазор заполняют раствором бентонитовой глины, которая поддерживает стенки фунта в процессе погружения (рис. 11.2,6)

Рис. Конструктивные детали и нагрузки, действующие на колодец