Конструктивные методы улучшения работы грунтов в основании.

Конструктивные мероприятия· Замена грунта основания (грунтовые подушки) · Шпунтовые ограждения · Армирование грунтов · Боковые пригрузки

Если в основании залегают слабые грунты и их использование оказывается невозможным или нецелесообразным, то возможно экономичной может оказаться замена слабого грунта другим, т.е. применяют т.н. грунтовые подушки. Шпунтовые конструкции используются для улучшения условий работы грунтов как ограждающие элементы в основания сооружений Шпунт погружают через толщу слабых грунтов в относительно плотный грунт. И на песчаной подсыпке (дренирующий слой) в сопряжении со шпунтовым ограждением устраивается сооружение. Такое технической решение исключает возможность выпирания грунта в сторону из-под фундамента, т.е. увеличивает его несущую способность, за счет того, что грунт приводит к уменьшению осадок.

Метод армирования грунта заключается в введении в него специальных, армирующих элементов, уменьшающих его сжимаемость и увеличивающих его прочность. Армирование производится в виде лент или сплошных матов, выполненных из геотекстиля. Реже используется металлическая арматура (см. рис. 12.2). Армирующие элементы должны обладать достаточной прочностью и обеспечивать необходимое зацепление с грунтом, для чего их поверхность делается шероховатой. Устройством пригрузок основания и низовой части откосов можно повысить устойчивость откосов, а также основание грунта под ее подошвой. Пригрузки выполняются из крупнообломочных или песчаных грунтов.

40 Закрепление грунтов-искусственное преобразование (физико-химическими методами) свойств грунтов для целей строительства в условиях их естественного залегания. В результате З. г. увеличивается несущая способность основания сооружения, повышается его прочность, водонепроницаемость, сопротивление размыву и др. З. г. широко применяется при строительстве промышленных и гражданских зданий на просадочных грунтах, для укрепления откосов выемок дорог и стенок котлованов в водонасыщенных грунтах, в качестве противооползневых мероприятий, при проходке горных выработок, создании противофильтрационных завес в основании гидротехнических сооружений, для защиты бетонных сооружений (фундаментов) от воздействия агрессивных промышленных вод, для увеличения несущей способности свай и опор большого диаметра и т.д. З. г. достигается нагнетанием в грунт вяжущих материалов и химических растворов, а также воздействием на грунт электрическим током, нагреванием и охлаждением.

Основные способы З. г.: цементация, глинизация, битумизация, силикатизация, смолизация, методы электрохимического или термического воздействия, искусственное замораживание.

Цементация заключается в нагнетании в закрепляемый грунт через систему пробуренных в нём скважин цементной суспензии. Прочность и водонепроницаемость грунта после цементации значительно увеличиваются. В кавернозных скальных породах при большой скорости грунтового потока наряду с цементацией применяется горячая битумизация. Глинизация служит для уменьшения фильтрационной способности трещиноватых скальных, кавернозных пород и гравелистых грунтов. При этом способе в трещины породы нагнетается под большим давлением глинистая суспензия с добавкой небольшой дозы коагулянта.

Способ силикатизации основан на использовании силикатных растворов. Для закрепления среднезернистых песков применяется т. н. двухрастворный способ, состоящий в последовательном нагнетании в грунт растворов силиката натрия и хлористого кальция. Получающийся в результате реакции гель кремниевой кислоты придаёт грунту значительную прочность и водонепроницаемость. Мелкие пески закрепляются способом однорастворной силикатизации, т. с. раствором силиката натрия с добавкой фосфорной кислоты В лёссовых грунтах нагнетается лишь раствор силиката натрия; роль второго раствора выполняют соли самого грунта. Смолизация — нагнетание водного раствора карбамидной смолы с добавкой соляной кислоты, щавелевой кислоты или хлористого аммония. Применяется для закрепления, повышения прочности и водонепроницаемости мелкозернистых песчаных грунтов.

Для глинистых грунтов, где нагнетание растворов невозможно, используется электрохимический способ закрепления, основанный на пропускании постоянного электрического тока через грунт, в который вводится раствор хлористого кальция, в результате чего грунт обезвоживается и уплотняется. Реакции обмена, происходящие при этом в приэлектродной зоне, также способствуют уплотнению и закреплению грунта. Электрохимическое закрепление подразделяется на электроосушение, электроуплотнение и электрозакрепление.

Для упрочнения просадочных лёссовых грунтов применяется термическое закрепление, осуществляемое обжигом закрепляемых грунтов газообразными продуктами горения топлива, имеющими температуру 700—1000°С. Наиболее эффективным является сжигание топлива непосредственно в толще закрепляемого грунта (рис.2). Стабилизация и закрепление неустойчивых водоносных грунтов достигается искусственным замораживанием грунтов.

41 Преобразование строительных свойств грунтов основания (устройство искусственных оснований) достигается:

а) уплотнением грунтов (трамбованием тяжелыми трамбовками, устройством грунтовых свай, вытрамбовыванием котлованов под фунда­менты, предварительным замачиванием грунтов, использованием энергии взрыва, глубинным гидровиброуплотнением, вибрационными машинами, катками и т. п.);

б) полной или частичной заменой в основании (в плане и по глубине) грунтов с неудовлетворительными свойствами подушками из песка, гра­вия, щебня и т. п.;

в)устройством насыпей (отсыпкой или гидронамывом);

г)закреплением грунтов (химическим, электрохимическим, буро-сме­сительным, термическим и другими способами);

д) введением в грунт специальных добавок (например, засолением грунта или пропиткой его нефтепродуктами для ликвидации пучинистых свойств);

е) армированием грунта (введением специальных пленок, сеток и т. п.).

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.

 

42 К структурно-неустойчивым грунтам относятся грунты, обладающие в природном состоянии структурными связями, которые при определенных воздействиях снижают свою прочность или полностью разрушаются. Эти воздействия могут заключаться в существенном изменении температуры, влажности, приложении динамических усилий. К структурно-неустойчивым относятся мерзлые и вечномерзлые грунты, лессовые просадочные грунты, засоленные и заторфованные грунты, рыхлые пески, набухающие грунты и др. Неучет специфических свойств этих грунтов может привести к нарушению устойчивости зданий и сооружений, к чрезмерным их деформациям. неустойчивые грунты часто относят к региональным типам грунтов, тк они часто группируются в пределах определенных географо-климатических зон и тяготеют к определенным регионам страны, преобладают в одних регионах и практически могут отсутствовать в других.

Мероприятия можно подразделить на четыре группы:

1) Исключение неблагоприятных воздействий на грунты основания.

2) Улучшение свойств грунтов основания, то есть превращение естественного состояния в искусственное.

чуть менее, чем у свай;

43 Грунтовая подушка представляет собой искусственно укладываемый слой хорошего грунта, который заменяет слабый вынимаемый грунт. Грунтовая подушка обычно делается из крупнообломочных грунтов, крупных или средней крупности песчаных грунтов. Обычная толщина песчаной подушки 1-3 м. Не следует путать песчаную подушку с песчаной подготовкой. Толщина подготовки обычно не превышает 0,2 м. Грунтовая подушка более равномерно распределяет давление, передаваемое на нижний более слабый грунт, а, кроме того, она выполняется из непучинистого при промерзании грунта.

Грунтовая подушка делается шире подошвы фундамента. Грунт, укладываемый в ее тело, уплотняется трамбованием или укаткой для увеличения прочности и уменьшения его сжимаемости.

Толщина ее должна быть более, чем 1/4 ширины подошвы фундамента и, следовательно, расчетное сопротивление под подошвой фундамента принимается исходя из ее материала. Расчет толщины подушки ведется из условия, что расчетное сопротивление слабого грунта, на котором устроена подушка, не больше, чем условно расширенный фундамент за счет включения в него центральной части грунтовой подушки. Расчет осадки производится обычным путем по методу послойного суммирования, причем верхним слоем сжимаемой толщи грунта служит грунтовая подушка. Каким образом следует изменять ширину подошвы фундамента Имея размеры в плане подошвы фундамента b и зная коэффициент пористости e ее материала, а также нагрузку на этот фундамент, вызывающую осадку , определяем  _zp по глубине. После этого из условия  _zp + _zg R_z находим необходимую толщину песчаной подушки. Уменьшить эту толщину можно, увеличив ширину подошвы фундамента b и повторив расчет. Окончательный результат целесообразно получить из технико-экономического сопоставления двух вариантов:

1) более узкий фундамент и подушка большей толщины;

2) более широкий фундамент при меньшей толщине подушки.

44 Эти сваи обычно применяют для улучшения строительных свойств просадочных макропористых или насыпных неводонасыщенных глинистых грунтов. Глубина устройства до 20 м. В грунте устраивается полость, в которую засыпается с послойным уплотнением местный грунт. Полости для грунтовых свай устраиваются либо пробивкой ударным снарядом, либо с помощью взрыва гирлянды снарядов в скважине меньшего диаметра 60-80 мм, которая после взрыва увеличивает свой диаметр до 50-60 см. Грунт, образующий сваю, засыпается порциями и уплотняется падающим снарядом, сбрасываемым с высоты 2-3 м. Расстояние между грунтовыми сваями 4-10 м.

При уплотнении массива макропористого грунта в пробитые в нем скважины может быть засыпан тот же макропористый грунт, взятый рядом, который теряет свои просадочные свойства после уплотнения его при трамбовании в скважине.

45 Способ вытрамбования котловановзаключается в образовании в грунтовом массиве полости за счет неоднократного сбрасывания трамбовки, изменяющей форму будущего фундамента. Затем эта полость заполняется бетоном. За счет трамбования происходит уплотнение грунта, увеличение несущей способности основания и модуля деформации. Иногда в уплотняемый путем выбрамбования котлован фундамента втрамбовывается щебень.

Вытрамбование производится сбрасыванием трамбовок весом 15-100 кН по направляющей мачте с высоты 3-8 м в одно место. Количество ударов до 20 в одно место. Масса и высота трамбовки принимаются такими, чтобы ее погружение за один удар не превышало бы 1/6 глубины котлована.

В вытрамбованных котлованах устраиваются фундаменты каркасных и бескаркасных промышленных, гражданских и сельскохозяйственных зданий. Для каркасных зданий вытрамбовываются отдельные котлованы под каждую колонну. Минимальное расстояние между фундаментами в свету принимается не менее 0,8 их ширины поверху. Фундаменты в вытрамбованных котлованах применяются при лессовых макропористых просадочных грунтах, а также при глинистых грунтах с плотностью скелета 1,65-1,70 т/м³, в пылеватых и глинизированных рыхлых и средней плотности песках. Применение фундаментов в вытрамбованных котлованах обладает преимуществами перед обычным способом их устройства: объем земляных работ уменьшается в 3-5 раз, исключаются опалубочные работы, объем бетона снижается в 2-3 раза, металла до 4 раз, стоимость и трудоемкость снижаются в 2-3 раза.

 

46 Особенность заключается в том, что при их обводнении возникают большие часто неравномерные деформации  просадки, достигающие 1 м и иногда более. Просадки возникают при увлажнении  замачивании грунтов при одновременном действии нагрузки от сооружений и собственного веса грунтов.При замачивании характеристики изменяются. При увлажнении структурные связи в грунте ослабляются и разрушаются. Резко снижается сцепление, угол внутреннего трения уменьшается, но значительно меньше. Резко увеличивается коэффициент сжимаемости. Замачивание лессового грунта происходит либо за счет инфильтрации с поверхности за счет атмосферных осадков, таяния снега, полива растительности, неисправностей в коммуникациях, а снизу  за счет капиллярного подъема и за счет общего подъема уровня подземных вод вследствие изменения тепловлажностного режима, что характерно для населенных пунктов при асфальтировании поверхностей и др.

Если исключена возможность замачивания лессовых грунтов, то проектирование оснований и фундаментов ведется как при обычных грунтах.

Конструктивные мероприятия обычно применяют при строительстве на грунтах II типа по просадочности. Они заключаются в повышении пространственной жесткости зданий  разрезкой на блоки, разделенные осадочными швами, устройством железобетонных поясов, армированием кладки.

Для гибких схем конструкций иногда можно, наоборот, увеличить податливость. Может предусматриваться также восстановление зданий в процессе эксплуатации  подъем домкратами или, наоборот, допросадка в частях, где просадка оказалась меньшей, чем рядом.

Просадочные свойства можно устранить следующим образом:

1. Уплотнением грунтов тяжелыми трамбовками. При трамбовании механически ломаются структурные связи в грунте. Для грунтов I типа трамбованием удается полностью устранить просадочные свойства в верхнем слое толщиной до 1-1,5 м. Для грунтов II типа по просадочности необходимо еще и глубинное уплотнение. Недостатком данного метода является возникновение сильных колебаний, поэтому вблизи уже построенных зданий его следует использовать с осторожностью.

2. Устройство фундаментов в вытрамбованных котлованах. По сути, это то же трамбование, но только трамбовками определенной формы с одновременным устройством тела фундамента. Эффект уплотнения ограничен, поэтому иногда устраивают двухслойное основние, втрамбовывая в нижний слой щебень.

3. Предварительное замачивание в сочетании с подводными взрывами мелкими зарядами. При этом поверхность грунта оседает и требуется выполнить досыпку, уплотнив ее трамбованием и укаткой. При замачивании следует определить необходимое количество воды так, чтобы влажность грунта была выше начальной просадочной влажности.

4. Прорезка просадочного грунта сваями. Это метод является косвенным, так как он напрямую не устраняет просадочные свойства грунтов. Применяются забивные призматические или пирамидальные сваи. Неполная прорезка просадочных грунтов применяется только при I типе грунтов по просадочности. При просадочных грунтах II типа необходимо учитывать отрицательное трение, действующее на сваи.

5. Химическое закрепление и термообжиг просадочных грунтов, но они являются наиболее дорогими способами.

Наиболее простым является трамбование, но этот способ наиболее эффективен при грунтах I типа по просадочности.

Предварительное Замачивание ведется с поверхности, из котлованов, в которые по мере убывания, доливается вода, а также через специально выполненные скважины. За процессом ведется наблюдение, и по мере увлажнения отбираются пробы на влажность.

, применяются железобетонные забивные сваи, прорезающие толщу просадочных грунтов. Набивные сваи могут применяться с уширением при условии опирания их на плотные слои непросадочного грунта. Пирамидальные короткие сваи применяются при небольшой толще просадочных грунтов и при условии прорезки ими всей просадочной толщи. Грунтовые сваи применяются  это способ усиления основания. В результате их применения получается не свайный фундамент, а искусственное основание. Грунт в этих сваях глинистый, утрамбованный и практически не проводящий влагу. Песчаные сваи не применяются, так как они являются дренами и способствуют увлажнению грунтов основания, а следовательно, их просадке.

47 Грунты, увеличивающиеся в объеме при повышении их влажности, называются набухающими. При набухании происходит подъем поверхности. Набухание происходит за счет увеличения толщины водных пленок, окружающих частицы. При снижении влажности в этих грунтах они уменьшают свой объем и дают усадку. Относительное набухание определяется в одометре и представляет собой отношение разности высот образца после набухания и в природном состоянии к высоте ненабухающего образца, обжатого природным давлением. У "ненабухающих" грунтов это отношение менее 0,04, сильнонабухающими называются грунты, если оно более 0,12. Давление набухания соответствует давлению, возникающему в грунте в одометре, если ему не дать увеличиваться в объеме. подъем поверхности основания определается методом послойного суммирования. В основании фундамента учитывается противодействие от веса незамоченного грунта. На нижней границе зоны набухания принимается условие, при котором суммарное вертикальное напряжение от веса грунта и внешней нагрузки равно давлению набухания. Мероприятия по предотварщению давления набухания: 1) водозащитные мероприятия; 2) предварительное замачивание; 3) грунтовые подушки; 4) прорезка набухающих грунтов. Водозащитные мероприятия служат для предохранения грунтов от попадания воды или химических растворов. Они состоят из водозащитных экранов, отмостки вокруг зданий, заключения коммуникаций в галереи и лотки. Предварительное замачивание производится при небольшой толще набухающих грунтов и в дальнейшем увлажненные грунты следует предохранять от высыхания. Замачивание ведется через специальные скважины, засыпаемые песком.

Грунтовые и компенсирующие подушки выполняются из ненабухающего грунта, заменяющего вынутые из этого объема набухающие грунты. В оставшемся набухающем грунте подъем при его набухании должен быть не более допустимого. Они также компенсируют возможную неравномерность подъема. Компенсирующие песчаные подушки допускают более или менее равномерный подъем на уровне заложения подошвы фундаментов.

К конструктивным мероприятиям по возведению зд и сооруж на набух грутнах относится увеличение жесткости сооружений. Здания разделяются на короткие блоки осадочными швами длиной не более 30 м. Устраиваются армированные пояса. Здания более чувствительны к неравномерным подъемам, чем к осадкам. Предпочтение отдается ленточным и столбчатым фундаментам. Для конструкций иногда предусматривается возможность рихтовки (например для подкрановых путей). Предпочтительно увеличение давления под подошвой, противодействующего силам подъема. Предельные значения подъема назначаются в размере 25 % предельной осадки, а неравномерность  50 % от неравномерной осадки.

49 При строительстве на слабых сильно сжимаемых грунтах, в сборных фундаментах, для повышения сопротивления растягивающим усилиям и жесткости устраивают железобетонные пояса толщиной 100—150 мм или армированные швы толщиной 30—50 мм, размещая их между
подушкой и нижним рядом фундаментных блоков, а также на уровне верхнего обреза фундамента.
Стены фундаментов, монтируемые из крупных блоков, несмотря на их большую прочность, иногда устраивают толще надземной части стен. В результате прочность материала используется всего на 15—20%. Расчеты показывают, что толщину стен сборных фундаментов допустимо принимать равной толщине надземных стен, но не менее 300 мм.
Экономии строительных материалов можно добиться с помощью устройства прерывистых фундаментов, состоящих из железобетонных блоков-подушек, уложенных не вплотную, как это предусмотрено в ленточных фундаментах, а на некотором расстоянии один от другого, примерно от 0,2 до 0,9 м. Промежутки между блоками засыпают грунтом.

Устройство монолитного фундамента На неравномерно и сильно сжимаемых грунтах, таких как песчаные подушки, торфяники, на сильно пучинистых грунтах и других слабонесщих грунтах нередко осуществляют устройство фундамента из железобетонных плит или монолитных перекрестных лент. Такие фундаменты еще часто называют "плавающими". Их большая поверхность позволяет значительно снизить давление на грунт, а ребра жесткости придают этим конструкциям достаточную устойчивость к действию разнонаправленных нагрузок, возникающих при замерзании, оттаивании и просадке фунта. Производя устройство фундамента для крупных домов фундаменты чаще всего устраивают в виде ребристых плит или армированных перекрестных лент.

Свайные фундаменты устраивают при строительстве зданий на слабых сильносжимаемых водонасыщенных грунтах, а также при передаче на основание больших нагрузок от колонн и стен многоэтажных зданий.

48 Причины динамических воздействий могут быть различными: уплотнение грунта трамбовками, забивка свай и шпунта, работа машин с неуравновешенно вращающимися частями  компрессоров, лесопильных рам, прокатных станов, копров, мельниц; движение наземного и подземного транспорта; порывы ветра, сейсмические воздействия, взрывы и др. Колебания подразделяются на собственные и вынужденные. При свободных колебаниях источник колебания находится внутри колебающегося тела, в результате чего происходит отклонение от устойчивого равновесия. Вынужденные колебания возникают вследствие внешнего воздействия. Если вынужденные колебания совершаются с тем же периодом, что имеет и источник колебания, то такие колебания называются установившимися.

Применяются фундаменты мелкого заложения и свайные. Они могут быть монолитными, сборно-монолитными и сборными. Статические нагрузки на такие фундаменты от оборудования обычно небольшие. Практически применяют фундаменты массивные в виде плиты или блока, стенчатые из поперечных и продольных стен, связанных с фундаментной плитой, и рамные, представляющие пространственную конструкцию из верхней плиты, балок и стоек, опирающихся на фундаментную плиту. Для машин ударного действия с большими нагрузками применяют массивные фундаменты, а для других  облегченные фундаменты. Фундаменты обычно проектируются отдельными под каждую машину или группу машин. От фундаментов зданий фундаменты машин отделяются швами. Целесообразно предусматривать виброизоляцию механизмов и машин, гасящую импульсы. Прецезионное оборудование, требующее спокойного режима, отделяется от остального массива и в данном случае гасящие устройства носят оградительный характер. При наличии слабых грунтов толщиной до 1,5 м производится их замена, а при большей мощности  укрепление или устройство свайных фундаментов. Подошва фундаментов обычно прямоугольная в плане, а смежные фундаменты следует закладывать на одной отметке. Среднее давление под подошвой фундамента должно быть меньше расчетного сопротивления R, вычисленного обычным способом, умноженного на два понижающих коэффициента, один из которых зависит от вида грунта, а второй от вида машины. Это произведение изменяется от 1 до 0,35.

Расчеты фундаментов машин на динамическую нагрузку проводятся по второму предельному состоянию a  a и сравниваются наибольшая амплитуда колебаний фундамента по расчету a _u предельно допустимая амплитуда колебаний a_u, определяемая из задания на проектирование или по специальной главе СНиП 2.02.05-87. Величина a_u для высокочастотных машин 0,05 мм, для низкочастотных 0,2 мм, для кузнечных молотов a_u = 1,2 мм.

Машина вместе с фундаментом представляет жесткое тело с массой, расположенной в центре тяжести действующих статических нагрузок. Основание рассматривается как не имеющее массы и деформируется упруго-вязко. Пружины деформируются упруго, а поршни с цилиндрами воспроизводят вязкое сопротивление. Действующие усилия раскладываются на вертикальную и две горизонтальных составляющих, а также на три момента. Считается, что эти воздействия вызывают соответственно три линейных перемещения и три поворота в соответствующих плоскостях. Дальнейшие упрощения связаны с предположениями о возможных перемещениях в одном или двух направлениях, поворотом в одной или двух плоскостях, а также с неучетом тормозящего колебания действия вязких сопротивлений  в виде цилиндров. В том случае, если от импульсного источника возникают колебания со скоростью менее 15 мм/с, а от источника периодического действия  менее 2 мм/с, то влиянием колебаний на несущую способность можно пренебречь.

50 три категории можно подразделить грунты по их сейсмическим свойствам: Первая категория  это наиболее устойчивые грунты: скальные, крупнообломочные плотные, вечномерзлые, твердомерзлые.

Вторая категория: выветрелые скальные грунты, пески средней крупности, мелкие средней плотности маловлажные, глинистые грунты пластичные и др.

Третья категория: пески рыхлые, оттаивающие вечномерзлые грунты. С повышением категории повышается сейсмичность площадки в баллах.

Предварительные размеры фундаментов допускается определять по деформациям на основное сочетание нагрузок. Однако затем при окончательных расчетах должна быть произведена проверка по первому предельному состоянию  по несущей способности на особое сочетание нагрузок. Расчет по несущей способности проводится на возможные сдвиг и опрокидывание. Глубина заложения в грунтах I и II категорий принимается такой же, как и в несейсмичных районах. Для грунтов III категории рекомендуются водопонижение, укрепление грунтов, подвальных помещений. Конструкции зданий усиливаются.

При сейсмическом воздействии эпюра предельного давления в расчетах фундаментов мелкого заложения может быть принята прямоугольной или трапецеидальной в зависимости от балльности площадки строительства. В расчет вводится понятие предельного значения относительного эксцентриситета. При расчетах на сейсмические воздействия допускается частичный отрыв подошвы фундамента от грунта, т.е. выход равнодействующей за пределы ядра сечения.

Острие свай рекомендуется опирать на скальные и крупнообломочные грунты, плотные и средней плотности пески, твердые, полутвердые и тугопластичные глины. Не допускается опирать сваи на рыхлые водонасыщенные пески, мягкопластичные и текучепластичные глинистые грунты. Заглубление свай в грунт должно быть не менее 4 м.

Целесообразно применять ленточные, из перекрестных лент и плитные фундаменты. Стыки усиливаются арматурными сетками. Отдельные столбчатые фундаменты соединяются балками. В зданиях выше 9 этажей предусматривается монолитная подвальная часть, а если применяется крупноблочная конструкция, то вводится перевязка швов. Могут применяться специальные прокладки и гасители, снижающие сейсмические нагрузки.

53 Котлован выемка в грунтовом массиве, служащая для устройства фундаментов, монтажа подземных конструкций, прокладки тоннелей. Выемки малой ширины с большой длиной называются траншеями, а небольших размеров в плане и имеющих большую глубину называются шахтами.

При необходимости заглубления подошвы существующего фундамента ниже дна проектируемого котлована под существующий фундамент подводится новый фундамент таким образом, чтобы отметка его подошвы не оказалась бы выше дна котлована. Представляется возможным также при небольшом перепаде отметок отгородить существующий фундамент шпунтовой стенкой или стенкой из буроинъекционных свай. К основным размерам котлована относятся его размеры по дну, по верху и глубина. Размеры по дну определяются размерами подземного контура сооружения, к которым добавляются размеры, требующиеся по условиям производства работ для устройства опалубки, установки оборудования, в том числе для крепления бортов, если оно предусматривается. В размеры котлована поверху включается также ширина откосов котлована. Котлованы с естественными откосами бортов устраивают в сухих и маловлажных грунтах. При глубине котлованов до 5 м устойчивость откосов можно не рассчитывать, а назначать их уклон по таблице в зависимости от наименования грунтов и глубины (градации глубины 1,5; 3 и 5 м). При большей глубине, а также при высачивании подземных вод в котлован расчеты устойчивости откосов производятся обязательно. В ыемки с вертикальными стенками без крепления можно устраивать в твердых и тугопластичных глинистых грунтах. В твердых грунтах глубина такой выемки не более 3 м, в пластичных  1-1,5 м. При большей глубине обязательно устраивать крепление бортов котлована.

Наиболее простое крепление бортов котлована состоит из забитых в грунт балок или труб, за которые горизонтально постепенно, по мере разработки котлована, закладывают доски. Крепление выбирается в зависимости от глубины котлованов, свойств грунтов, уровня подземных вод и размеров котлована. Если котлованы имеют ширину более 4 м и если мешают распорки, то применяют анкерные и подкосные крепления. Для глубоких котлованов применяют шпунтовое ограждение. Предпочтительно использование металлического шпунта, имеющего неоднократную оборачиваемость. Возможно применение деревянного шпунта. Железобетонный шпунт целесообразен, когда он может потом войти в само сооружение (причалы, набережные). Металлический шпунт погружается паровоздушными или дизельмолотами, а также вибропогружателями. Шпунтовые крепления опускаются ниже подошвы котлована, заделываются в грунт, а в верхней части может быть осуществлено анкерное крепление.

схема используемая для расчета безанкерных и анкерных шпунтовых стен::Отыскивается точка в массиве, при достижении которой активное давление на стену было бы равно пассивному давлению, возникающему со стороны котлована. Расчет ведется на нагрузку, представляющую разность этих двух взаимно уравновешенных эпюр. Для анкерных стен принимается та же эпюра давлений грунта, но вводится дополнительная шарнирная опора в месте расположения анкера. Дополнительно могут быть учтены и силы трения грунта по шпунтовой стенке.

Водопонижение осуществляется с помощью открытого водоотлива и глубинного водопонижения. Противофильтрационной завесой может служить шпунт, забитый до водоупора, а также можно применить искусственное замораживание.

52 Основа - фундамент - сооружение (здание) представляет собой единую систему, состоящую из взаимосвязанных элементов. Слабым звеном в этой системе является сооружение или фундамент, деформации которых ограничены деформацией основы. На этом положении базируется расчет основ за деформациями сооружения (здания).
Случаи нарушения работы оснований и фундаментов встречаются часто. Они, обусловлены преимущественно ошибками, допущенными при инженерно - геологических изысканиях, проектировании, строительстве и эксплуатации.
При проектировании часто невозможно учесть непредсказуемые внешние воздействия на грунты основания. Неблагоприятным является повышение влажности в процессе эксплуатации (обводнения за счет утечек и повышения уровня подземных вод), особенно в условиях просадочных грунтов. В ряде случаев на строительной площадке проходят недостаточное количество геологических выработок, случаются ошибки в лабораторных определениях физико-механических показателей почв.
Отсутствие надлежащего контроля за работами нулевого цикла приводит к нарушению естественной структуры верхних слоев почвы при разработке котлованов, к неправильному проведения водознижувальних (вместо глубинного водопонижения практикуют открытый водоотлив) и взрывных работ, до замачивания и промораживания основания при длительном простое до негативного воздействия динамических нагрузок на соседние дома от погружения свай, шпунта и др.

В процессе строительства встречаются случаи быстрого монтажа и раннего замоноличування стыков, что является неблагоприятным фактором в условиях слабых грунтов, размещение на неуплотненных обратной засыпке механизмов, применение бетона пониженного класса, влияние рядом разташованих существующих фундаментов, отсутствие завершенных планировочных работ и т.д.
При эксплуатации зданий и сооружений часто происходит замачивание основы агрессивными водами, что приводит не только к развитию неблагоприятных процессов в почвах (химического опухание, осадка), но и к разрушению фундаментов вследствие коррозии материала; сказывается динамическое влияние установленного оборудования, переобтяження фун