Конструктивные методы улучшения условий работы грунтов основания

 

 

(36ч2)Уплотнение грунтов

Методы уплотнения грунтов подразделяются на поверхност­ные, когда уплотняющие воздействия прикладываются на поверх­ности и приводят к уплотнению сравнительно небольшой толщи грунтов, и глубинные при передаче уплотняющих воздействий на значительные по глубине участки грунтового массива.

Поверхностное уплотнение производится укаткой, трамбова­нием, вибрационными механизмами, подводными взрывами, мето­дом вытрамбовывания котлованов. К методам глубинного уплот­нения относятся устройство песчаных, грунтовых и известковых свай, глубинное виброуплотнение, уплотнение статической пригрузкой в сочетании с устройством вертикального дренажа, водопонижение.

При любом режиме уплотнения повышение степени плотности грунта происходит только до определенного предела, зависящего от вида и физического состояния грунта, а также от характера уплотняющего воздействия.

Уплотнение укаткой. Вследствие того, что укаткой удается уплот­нить грунты только на небольшую глубину, этот метод в основ­ном применяется при послойном возведении грунтовых подушек, планировочных насыпей, земляных сооружений, при подсыпке ос­нований под полы. Уплотнение укаткой производится самоходны­ми и прицепными катками на пневматическом ходу, гружеными скреперами, автомашинами, тракторами.

Уплотнение трамбующими машинами. Этот способ используется, как правило, при укладке грунтов в стесненных условиях — при возведении обратных засыпок котлованов, траншей, засыпке пазух, щелей.

Уплотнение тяжелыми трамбовками. Уплотнение производится сво­бодным сбрасыванием с помощью крана-экскаватора с высоты 5...10 м трамбовок диаметром 1,2...3,5 м и весом 25...150 кН.

Уплотнение подводными взрывами. Метод применяется в просадочных лессовых грунтах, рыхлых песчаных и глинистых грунтах. Наибольший эффект уплотнения достигается при степени влажности грунтов 5_Г = 0,7...0,8. При меньшей степени влажности грунтов про­изводится их предварительное замачивание.

Суть метода заключается в использовании энергии взрыва, про­изводимого в водной среде, для разрушения структуры и уплотне­ния грунтов. Водная среда, с одной стороны, обеспечивает более равномерное распределение уплотняющего взрывного воздействия по поверхности грунта, с другой — гасит энергию взрыва, направ­ленную вверх.

Вытрамбовывание котлованов. Метод заключается в образова­нии в грунтовом массиве полости путем сбрасывания в одно и то же место трамбовки, имеющей форму будущего фундамента. Затем полость заполняется бетонной смесью, после твердения которой образуется фундаментная конструкция.

Метод эффективен тем, что при вытрамбовывании полости грунт вокруг нее уплотняется, за счет чего увеличивается несущая способность основания и снижается деформируемость, а сооруже­ние монолитной фундаментной конструкции не требует применения опалубки.

работы, снизить расход бетона в 2...3 раза, металла в 1,5...4 раза, а стоимость и трудоемкость уменьшить в 2...3 раза.

Песчаные сваи применяют для уплотнения сильносжимаемых глинистых грунтов, рыхлых песков, заторфованных грунтов на глу­бину до 18...20 м.

Песчаные сваи изготовляют следующим образом. В грунт с по­мощью вибратора или свайного молота погружается пустотелая металлическая труба диаметром 300...400 мм с инвентарным само­раскрывающимся наконечником (рис. 12.9, а). В верхней части тру­бы имеется отверстие, иногда оборудованное воронкой, для засып­ки песка в трубу без снятия вибратора или молота. После погруже­ния трубы в нее засыпается песок на высоту 3...4 м.. После этого включается вибратор и трубу начинают поднимать.

Грунтовые сваи. Глубинное уплотнение грунтовыми сваями при­меняется для улучшения строительных свойств просадочных мак­ропористых и насыпных глинистых грунтов при степени влажности S_r — 0,3...0,7 на глубину до 20 м. Суть метода заключается в устройстве вертикальной полости в основа­нии, которая затем засыпается мест­ным грунтом с послойным уплотне­нием.

Глубинное виброуплотнение применяют в рыхлых песчаных гру­нтах естественного залегания, а также при укладке несвязных грун­тов в насыпи, устройстве обратных засыпок.

При вибрации сыпучие грунты, у которых отсутствует сцепление между частицами, приходят в движение и под действием инерцион­ных сил вибрации и сил тяжести происходит смещение частиц.

Уплотнение грунта водопонижением. Метод эффективен при уп­лотнении оснований, сложенных мелкими и пылеватыми песка­ми. При коэффициенте фильтрации песков от 0,05 до 0,002 см/с для водопонижения используют иглофильтровальные установки.

 

Закрепление грунтов

Закрепление грунтов закл-ся в искус преобразова­нии стр св-в грунтов в усл-ях их ест залегания разнообразными физ-хим м-дами. В пр-се закрепления м/у ч-цами грунта возникают прочные структурные связи за счет инъецирования в грунт и последующего тв-ия опред реагентов. М-ды инъекционного закрепления грунтов, не сопровожда­емые мех, в особ-ти динам возд-ями, в осн применяют для усиления осн-ий соор-ий, защи­ты сущ-щих зд и соор при стр-ве новых, в т.ч. подзем сооружений, создания противофильтрационных завес.

Цементация грунтов. Прим-ют для упрочнения осн-ий под зд и соор при кап стр-ве и рек-ции для созд-ия противофильтрационных завес, для предания водонепрониц-ти породам при устрой-ве шахт и туннелей. Ц-ние представляет собой заполнение пустот, трещин и крупных пор ц-тным или ц-глин р-ром, образующим со временем тв камень. Для цементации песч и скал грунтов применяют забивные инъекторы или инъекторы-тампоны, опускаемые в пробуренные скважины.

Силикатизация грунтов. Прим-ся для хим закрепле­ния песков с к-том фильтрации 0,5-80м/сут, мак­ропористых просад грунтов с к-том фильтрации 0,2-2,0м/сут и отдел видов насып грунтов. Сущность м-да закл-ся в том, что в грунты нагнетается силикат натрия в виде р-ра (жидкое стекло), к-ым заполняется поровое пр-во и при наличии отвердителя образуется гель, тв-щий с течением времени.

Смолизация. Сущность закл-ся во введении в грунт высокомолекулярных орган соед-ний типа карбамидных, фенолформальдегидных и других синтет смол в смеси с отвердителями – к-тами, кислыми солями. Исп-ся в песч и лессовых просадочных грунтах. При этом в грунт ч/з систему иъекторов или скважин нагнетают синтет смолы с отвердителем.

Глинизация и битумизация. Глинизацию применяют для умень­шения водопрониц-ти песков. Технология глинизации закл-ся в нагнетании ч/з инъекторы, погруженные в песчаный грунт, водной суспензии глины. При повышении давления вода из р-ра отжимается и обезвоженное глинистое тесто заполняет пустоты и придает породе водонепрониц-ть. Сп-б горячей битумизации закл-ся в нагнетании расплавленного битума ч/з пробуренные скважины, к-ый при остывании в породе придает ей водонепрониц-ть. Сп-б холодной битумизации закл-ся в нагнетании битумной эмульсии ч/з пробуренные скважины.

Эл/хим закрепление грунтов. М-д прим-ют для закрепления водонасыщ глинистых грунтов в сочетании с эле­ктроосмосом. В этом м-де ч/з аноды в грунт подают водные р-ры солей многовалентных мет-лов, к-ые, соединяясь с глинистым грунтом, коагулируют глинистые ч-цы. Создаются глинистые агрегаты, сцементированные м/у собой гелями солей железа и алюминия. При этом проч-ть грунтов сущ-но возрастает, резко снижается их сп-ть к набуханию.

Термич закрепление грунтов. Наиб часто этот м-д исп-ся для устранения просадоч св-в макропористых лессовых грунтов. Глубина закрепляемой толщи достигает 20м. Сущность м-да заключ-ся в том, что ч/з грунт в течение неск-ких суток пропускают раскален­ный воздух или раскаленные газы. Под действием высокой тем­-ры отдел минералы, входящие в состав скелета, опла­вляются. В рез-те этого образ-ся прочные водостойкие стру­ктурные связи м/у ч-цами и агрегатами грунта. При тем-ре >900 происходит спекание грунта и оплывание стенок скважин, а при тем-ре <300 не происходит устранение просадоч св-в.

 

 

(38ч2)ПРОЕКТИРОВАНИЕ КОТЛОВАНОВ.

Котлованами называют выемки, выполненные в грунте и предназначенные для различных целей: устройства фундаментов, монтажа подземных конструкций, прокладки туннелей и т. п. Выемки, имеющие малую ширину и большую длину, называют траншеями, а имеющие малые размеры в плане и большую глубину — шахтами.

На чертежах котлована (план и разрезы) указываются горизон­тальная и вертикальная привязки котлована к местности, основные оси, размеры поверху и понизу, абсолютные отметки дна и всех заглублений, заложение откосов.

Проект производства и организации работ содержит указания о способе производства работ, последовательности и сроках выпол­нения операций, комплекте машин и механизмов для производства работ, расстановке землеройных машин и транспортных средств в забое и т. д.

Целью защитных мероприятий является сохранение природной структуры грунтов в основании возводимых фундаментов и обес­печение устойчивости стенок котлована на все время производства строительных работ.

Так, у большинства неводонасыщенных грунтов при замачива­нии за счет изменения природной структуры уменьшаются про­чностные и деформативные характеристики. Отсюда требование — не допускать скапливания на дне котлована атмосферной или грунтовой воды, для чего проектом предусматриваются специаль­ные меры для защиты

котлована от обводнения (затопления повер­хностными или подтопления подземными водами).

При отрывке котлованов в зимнее время следует иметь в виду, что большинство влажных и водонасыщенных грунтов при промер­зании обладает пучинистыми свойствами. Чтобы предотвратить промерзание грунтов дна котлована, -их покрывают слоем шлака или другого аналогичного по свойствам материала.

Особое внимание при отрывке котлованов уделяется обеспече­нию устойчивости их стенок. Конструкции крепления стенок или откосов котлованов должны воспринимать все нагрузки от давле­ния грунта и подземных вод и защищать его от их оползания или обрушения.

Кроме того, при разработке котлованов и траншей в непосред­ственной близости и ниже уровня заложения примыкающих соору­жений необходима разработка специальных мероприятий против осадки и деформации этих сооружений. К таким мероприятиям относятся забивка шпунтовой стенки, ограждающей основание су­ществующего здания, или закрепление грунтов основания. При необходимости производится заглубление подошвы существующе­го фундамента ниже дна проектируемого котлована путем подвод­ки под него нового фундамента.