О фундаменте и грунтах

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Основные понятия и определения - грунт, основание, фундамент, сооружение

Фундамент - подземная часть здания, через которую передаются нагрузки от вышележащих элементов (стен, перекрытий и др.), оборудования и мебели на основание, т. е. на грунт. Конструкции, материал и глубина заложения фундаментов зависят от величины и характера действующих на фундамент нагрузок, от капитальности и конструктивных особенностей здания (наличия подвала, фундаментов примыкающих сооружений и т.п.), а также от природных условий строительной площадки (глубины промерзания грунтов, характера их залегания, наличия грунтовых вод и др.). От надежности фундаментов в большой степени зависят эксплуатационные качества здания, его капитальность и долговечность. Виды фундаментов: ленточный, свайный, столбчатый, винтовой, монолитный, деревянный.

Основанием называют массив грунта, расположенный под фундаментом и воспринимающий нагрузку от всего здания. Нагрузка, передаваемая фундаментом, вызывает в основании напряженное состояние и деформирует его. Прочность и устойчивость любого здания зависит, прежде всего, от надежности основания.

Грунтовые основания бывают естественными и искусственными.

Грунты, находящиеся в условиях природного залегания, называют естественным основанием, а предварительно укрепленные различными способами (силикатизации, цементации, смолизации, битуминизации и др.) слабые грунты -- искусственным основанием.

Строительное сооружение, состоящее (по мере необходимости) из наземной и подземной частей, с помещениями для проживания и (или) деятельности людей, размещения производств, хранения продукции или содержания животных. Выполняет определенные несущие, ограждающие, а в открытом виде и эстетические функции.

Грунт - рыхлые горные породы, у которых прочность сцепления между минеральными частицами во много раз меньше прочности самих частиц.

Виды грунтов: глинистые грунты, грунты с органическими примесями, крупноблочные грунты, лёсс, насыпные грунты, песчаные грунты.

2. Основные способы устройств фундаментов на лёссовых просадочных грунтах

фундамент грунт сооружение

При возможности замачивания грунтов и развития недопустимых просадок следует предусматривать одно из мероприятий: а) устранение просадочных свойств грунтов в пределах всей просадочной толщи; б) прорезку просадочной толщи глубокими фундаментами; в) осуществление комплекса мер, включающего подготовку оснований, частичное устранение просадочных свойств грунтов, водозащитные и конструктивные мероприятия.

Выбор указанных мероприятий должен производиться с учетом типа грунтовых условий, вида возможного замачивания, расчетной просадки, конструктивных особенностей сооружений, взаимосвязи проектируемых сооружений с соседними объектами и коммуникациями.

В грунтовых условиях I типа устранение просадочных свойств грунтов допускается выполнять только в пределах верхней части зоны просадки, но не менее 2/3 ее высоты, если конструкции сооружения рассчитаны на возможные деформации основания, а просадки и их неравномерность не превышают 50% предельных деформаций, допустимых для данного сооружения. Устранение влияния просадочности в этих грунтовых условиях возможно следующими способами: снижением давления по подошве фундаментов малоэтажных зданий до величины, при которой в основании на всех глубинах напряжение меньше начального просадочного давления; уплотнением грунта тяжелыми трамбовками, массу которых подбирают в зависимости от мощности просадочной толщи в пределах 5 - 10 т и более; устройством грунтовых подушек или путем сочетания уплотнения нижней зоны просадочной толщи с уплотненной грунтовой подушкой в верхней зоне; устройством набивных или забивных фундаментов в вытрамбованных котлованах, а также изготовлением коротких набивных свай или забивкой пирамидальных свай прорезкой просадочной толщи сваями и передачей нагрузки на подстилающие грунты.

В грунтовых условиях II типа возможны следующие варианты устройства фундаментов: прорезка просадочной толщи сваями различного типа или глубокими фундаментами (рис. 13.6, а); закрепление грунтов химическими или термическими способами (рис. 13.6, б); уплотнение грунтов предварительным замачиванием в сочетании с глубинными взрывами и уплотнение тяжелыми трамбовками (рис. 13.6, в); уплотнение грунтов грунтовыми сваями (рис. 13.6, г).

Могут применяться и другие методы устранения просадочных свойств грунтов и прорезки просадочной толщи. В грунтовых условиях II типа наряду с устранением просадочности и прорезкой толщи просадочных грунтов должны предусматриваться водозащитные мероприятия, а также соответствующая компоновка генерального плана застраиваемой территории. Лучшим решением является сохранение природного рельефа местности и дернового покрова, а также эффективная система водостоков и др. водозащитных мероприятий. После уплотнения или закрепления просадочности грунтов определяют показатели их физико-механических свойств, необходимые для расчета фундамента.

3. Основные факторы, учитываемые при выборе глубины заложения фундаментов

Выбор глубины заложения подошвы фундамента является одним из основных этапов проектирования.

При решении этого вопроса выбирается несущий слой грунта основания, другими словами слой, который будет воспринимать давление от сооружения и передавать на нижележащие подстилающие слои.

Однако часто самые верхние слои грунта не соответствуют требованиям, предъявляемым к грунтам основания, из-за большой сжимаемости; способности в ряде случаев систематически изменять объем под воздействием метеорологических факторов и возможности терять устойчивое положение (приходить в движение).

Именно поэтому при назначении глубины заложения фундаментов нужно выбрать несущий слой грунта, который совместно с подстилающими слоями обеспечивал бы развитие осадки при уплотнении грунтов не выше предельно допустимого значения и отсутствие перемещений фундаментов (стабильное состояние).

Решая этот вопрос, как правило, учитывают три основных фактора:

* климатические воздействия на верхние слои грунта;

* инженерно-геологические условия площадки строительства;

* особенности сооружений как возводимых, так и расположенных по соседству.

4. Особенности устройства кессонных фундаментов

Кессон представляет собой перевернутый ящик, на потолке которого возводят кладку тела фундамента. Для разработки грунта при погружении кессона в его рабочую камеру подают сжатый воздух, который отжимает воду и осушает камеру, обеспечивая возможность разработки. Работы под сжатым воздухом вредны для человеческого организма, поэтому при постройке мостов кессонные фундаменты разрешается применять в исключительных слvчаях. Наибольшая глубина опускания кессонов, считая от уровня воды составляет около 35 м; при этой глубине избыточное давление в рабочей камере кессона может достигать предельного значения 4 кгс/см2, при котором еще возможно разрабатывать грунт.

В настоящее время кессоны применяются, когда: подземное сооружение возводится в непосредственной близости от существующих зданий или сооружений и есть опасность выноса или выпора грунта из-под подошвы их фундаментов; подземное сооружение строится в сильно обводненных грунтах. В этих условиях опускной колодец требует больших затрат на водоотлив, и поэтому экономически выгоднее использовать кессон. Кроме того, кессон находит применение при проходке горизонтальных туннелей в водонасыщенных грунтах.

По назначению различают кессоны: для устройства глубоких фундаментов и заглубленных зданий; для выполнения различных строительных работ под водой. По способу опускания кессоны делят на: опускаемые с поверхности земли и из котлованов; островные, погружаемые на местности, покрытой водой, с искусственных островков; наплавные, опускаемые с воды путем затопления кессонной камеры, которой предварительно сообщается плавучесть.

Кессоны для устройства глубоких фундаментов и заглубленных зданий. Собственно кессон состоит из кессонной камеры, надкессонного строения, гидроизоляции. Обычно кессонная камера устраивается из железобетона и лишь в редких случаях - из металла. Форма сечения кессонной камеры - прямоугольная, квадратная или круглая. Стенки камеры наклонные и заканчиваются ножом.

Высота камеры от банкетки до потолка принимается не менее 2,2 м. В потолке оставляются отверстия для установки шахтной трубы, патрубков для трубопроводов сжатого воздуха, воды, электроэнергии. стенками или в виде сплошного массива из монолитного бетона или железобетона . Иногда в конструкции надкессонного строения предусматривается установка по наружному контуру кессона тонких железобетонных плит-оболочек, выполняющих роль внешней опалубки.

С внутренней стороны плиты-оболочки снабжается выпусками арматуры или покрываются мелким щебнем (щебеночная шуба). То и другое служит связью для бетона, укладываемого в надкессонное строение.

5. Особенности устройства фундаментов вблизи существующих зданий

В последние годы особую актуальность приобретает проблема возведения фундаментов новых зданий вблизи существующих объектов, поскольку при этом возникают не только значительные технологические трудности, но и опасность повреждений расположенных в непосредственной близости ранее возведенных строений. Строительство зданий вблизи или вплотную к уже существующим является более сложной задачей, чем возведение отдельно стоящего здания. Опыт свидетельствует, что пренебрежение особыми условиями такого строительства может привести к появлению в стенах ранее построенных зданий трещин, к перекосам проемов и лестничных маршей, к сдвигу плит перекрытий и, в конечном итоге, к нарушению нормальных условий эксплуатации существующих зданий, а иногда даже к аварийным ситуациям. Особенно возрастает опасность подобных деформаций при строительстве на основаниях, сложенных слабыми грунтами, так как эти грунты сравнительно легко подвержены технологическому разрушению и характеризуются значительными и медленно затухающими осадками.

Б.И. Далматов выделяет следующие причины, обусловливающие проявление дополнительных деформаций существующих зданий при возведении около них фундаментов:

· выпор грунта в сторону разрабатываемого котлована;

· суффозия грунта из-под подошвы фундамента при открытом водоотливе;

· динамическое воздействие на грунт при забивке шпунта свай;

· разработка мерзлого грунта и промораживание талого грунта;

· отклонение шпунта под воздействием нового фундамента.

При разработке котлована для строительства нового здания рядом с существующим необходимо соблюдать следующие правила:

· не применять ударные и взрывные способы разработки грунта;

· максимально сокращать строительные работы в котловане.

Если строительство ведется рядом с существующим зданием вплотную и отметки заложения подошв их фундаментов совпадают, то не рекомендуется разрабатывать весь котлован до стенки существующего фундамента без специальных мероприятий. Строительство в этом случае осуществляют захватками. При этом соседняя захватка делается только после возведения фундамента на предыдущем участке.

Если глубина заложения подошвы фундамента нового здания больше, чем глубина существующего, то применяется шпунтовое ограждение, или «стена в грунте». Водопонижение в этих случаях следует проводить с осторожностью, так как оно может вызвать дополнительные осадки.

Для рядом строящихся зданий желательно использовать однотипные фундаменты.

Основная опасность для существующих зданий связана с развитием дополнительных осадок, вызванных передаваемым давлением на грунт основания новым зданием. При этом наибольшие повреждения возникают в пределах 2...7 м от границы примыкания старых зданий. Следовательно, если между смежными зданиями обеспечен достаточный разрыв, то опасность дополнительной осадки резко снижается.

6. От каких факторов зависит несущая способность свай, и как определяют несущую способность свай по грунту и материалу

Несущая способность сваи по материалу

В зависимости от материала сваи - по нормам проектирования соответствующих конструкций - определяется несущая способность сваи

Пример: ж/б свая испытывает в основном продольное сжатие

где ус - коэффициент условия работы сваи = 1; ф - коэффициент продольного изгиба = 1; ф < 1 для свайных фундаментов с высоким ростверком.

Несущая способность сваи по грунту основания

Грунт, окружающий ствол сваи может воспринимать, как правило, значительно меньшую нагрузку. Необходима проверка несущей способности.

Для свай - стоек и висячих свай несущая способность по грунту определяется по разному. Несущая способность свай - стоек

Где R - расчетное сопротивление грунта под острием сваи;

А - площадь поперечного сечения сваи; ус - коэффициент условия работы сваи; yq-- коэффициент надежности.

Несущая способность висячих свай (свай трения).

N0,N6 - сопротивление сваи, соответственно под острием и

по боковой поверхности.

Р - расчетная нагрузка, допускаемая на сваю.



соответственно коэффициенты условия работы острия и боковой поверхности сваи.

Несущая способность сваи, полученная расчетом, часто оказывается ниже фактической, найденной по испытаниям. Данное обстоятельство объясняется тем, что в расчетах используются осредненные табличные значения величин tt , что является приближенным. Для определения истинной (фактической) несущей способности сваи рекомендуется проводить испытания свай непосредственно на площадке строительства.

7. Оценка инженерно-геологических условий строительной площадки

Проектирование оснований и фундаментов любого здания или сооружения предшествуют инженерно-геологические и гидрогеологические изыскания на строительной площадке. Для этого проходят несколько выработок (шурфов и скважин) и уточняют характер и мощность пластов грунтов, залегающих под фундаментами проектируемого сооружения.

Оценка инженерно-геологических и гидрогеологических условий площадки строительства начинается с описания географического расположения площадки строительства, рельефа местности, величины и направления уклонов. Рассматривается геолого-литологические условия площадки (размещение и глубина выработок, характеристики грунтов сверху вниз с указанием мощности пластов и линз слабых грунтов, особенностей залегания, положения уровня подземных вод).

На практике грунты основания условно разделяют на прочные и слабые. К прочным относят грунты, которые могут служить основанием сооружений и обеспечивают их нормальную эксплуатацию. К ним можно отнести: крупнообломочные грунты, плотные, средней плотности пески, твердые и пластичные пылевато-глинистые грунты. К слабым относятся грунты, которые дают под нагрузкой большие деформации, неустойчивы и не могут служить основанием сооружений. Это рыхлые пески, текучие пылевато-глинистые грунты, некоторые структурно-неустойчивые грунты.

Для всех грунтов, представленных на геологическом разрезе, определяются дополнительные физико-механические характеристики, по которым производится уточнение наименования грунтов и их классификационных характеристик.

Инженерно-геологические работы обычно выполняют в три этапа: 1) подготовительный; 2) полевой; 3) камеральный.

Подготовительные работы включают изучение района по архивным, фондовым и литературным материалам. Осуществляется подготовка к полевым работам.

В полевой период проводят все инженерно-геологические работы, предусмотренные проектом для данного участка:

- инженерно-геологическая съёмка;

- разведочные работы и геофизические исследования;

- опытные полевые исследования грунтов;

- изучение подземных вод;

- анализ опыта местного строительства и т. д.

В течение камерального периода производят обработку полевых материалов и результатов лабораторных анализов, составляют инженерно геологический отчёт с соответствующими графическими приложениями в виде карт, разрезов и. т.д.

8. Поверхностное уплотнение грунтов

Уплотнение грунтов, искусственное преобразование свойств грунтов в строительных целях без коренного изменения их физико-химического состояния; представляет собой процесс взаимного перемещения частиц грунта, в результате которого увеличивается число контактов между ними в единице объёма вследствие их перераспределения и проникновения мелких частиц в промежутки между крупными под действием прилагаемых к грунту механических усилий. Уплотнение грунтов производится главным образом для обеспечения их заданной плотности и, следовательно, уменьшения величины и неравномерности последующей осадки оснований и земляных сооружений. При Уплотнение грунтов повышается их прочность, уменьшаются сжимаемость и фильтрационная способность. При уплотнении водонасыщенных грунтов происходит отжатие воды из пор грунта. Степень Уплотнение грунтов оценивается плотностью грунта, т. е. объёмной массой его скелета (высушенного грунта). Уплотнённым называется (условно) грунт, объёмная масса скелета которого равна не менее 1,6 т/м3.

Уплотнение грунтов получило распространение в гидротехническом, автодорожном и ж.-д. строительстве, при выполнении земляных работ, связанных с вертикальной планировкой застраиваемых территорий, при засыпке котлованов и траншей после устройства фундаментов, прокладки подземных коммуникаций и т.п. Весьма эффективно Уплотнение грунтов при подготовке оснований под здания и сооружения, возводимые на неоднородных (по сжимаемости) насыпных, просадочных и водонасыщенных грунтах.

Различают поверхностное и глубинное Уплотнение грунтов При поверхностном Уплотнение грунтов применяют катки дорожные, трамбующие машины, виброплиты и т.п. Глубинное Уплотнение грунтов производится с помощью вертикальных песчаных дрен, свай, гидровиброуплотнением и др. способами. Поверхностное Уплотнение грунтов производят при оптимальной влажности грунта. Если природная влажность грунта меньше оптимальной, его предварительно увлажняют. Для контроля качества Уплотнение грунтов осуществляют статическое и динамическое зондирование грунтов, а также отбор образцов грунта из уплотнённого слоя с целью исследования его прочностных, деформационных и фильтрационных свойств.

9. Порядок расчета фундаментов мелкого заложения

10. Последовательность проектирования свайных фундаментов

11. Последовательность проектирования фундаментов мелкого заложения

12. Последовательность работ при возведении фундаментов методом «Стена в грунте»

Метод “стена в грунте” предназначен для возведения заглубленных в грунт сооружений различного назначения. Сущность его заключается в том, что стены заглубленного сооружения возводят в узких и глубоких траншеях, вертикальные борта которых удерживаются от обрушения при помощи глинистой суспензии, создающей избыточное гидростатическое

давление на грунт и выполняющей роль крепления траншеи. После устройства в грунте траншей необходимых размеров их заполняют (в зависимости от конструкции и назначения сооружения) монолитным железобетоном, сборными железобетонными элементами или глиногрунтовыми материалами. В результате этого в грунте формируют несущие стены сооружений или противофильтрационные диафрагмы.

Метод “стена в грунте” используется при возведении подземных частей и конструкций промышленных, энергетических и гражданских зданий, гидротехнических, транспортных, водопроводно-канализационных инженерных сооружений.

Метод “стена в грунте” характеризуется как различными способами выполнения отдельных технологических процессов, так и общей последовательностью их осуществления.

При строительстве стен в грунте в разных условиях выполняются следующие основные технологические процессы:

- бурение одиночных скважин насухо в устойчивых грунтах, а в неустойчивых -- под глинистой суспензией или с применением обсадных труб с использованием соответственношнековых, ударных или вращательных (лопастных и шарошечных долот) буровых станков;

- разработка коротких траншей под глинистой суспензией способом секущихся скважин;

- разработка горизонтальными слоями сверху вниз под глинистой суспензией коротких траншей отдельными захватками через одну грейферами или длинных траншей пионерным способом, то есть сразу на всю глубину с непрерывным наращиванием длины траншеи (обратной лопатой, драглайном, многоковшовым или штанговым экскаватором, а также бурофрезерными машинами);

- устройство монолитных стен в грунте отдельными секциями из твердеющих материалов (бетон, железобетон) или пионерной отсыпкой нетвердеющих материалов (глиногрунтовых, при необходимости в сочетании с пленками);

- устройство сборных железобетонных стен из плоских,ребристых, коробчатых панелей, иногда в сочетании с направляющими колоннами.

13. Построение геологического разреза по данным буровых скважин

Геологический разрез, геологический профиль, вертикальное сечение земной коры от её поверхности в глубину. Геологический разрез составляются по данным геологических наблюдений, по геологическим картам, материалам горных выработок, буровых скважин, геофизических исследований и др.

Геологический разрез обычно проводят поперёк простирания геологических структур по прямым или ломаным линиям, проходящим при наличии глубоких опорных буровых скважин через эти скважины, и показывают расположение, возраст и состав горных пород. Геологический разрез особенно важны для районов, закрытых мощным чехлом антропогеновых отложений. Горизонтальный масштаб Геологический разрез отвечает обычно масштабу соответствующей геологической карты. Вертикальный масштаб Геологический разрез равен горизонтальному, что позволяет давать неискажённое изображение характера рельефа и геологического строения. Для решения многих практических вопросов (при проектировании ж.-д. линий, изысканиях при строительстве зданий, постройке плотин и др.) приходится выяснять соотношение различных элементов рельефа местности с её геологическим строением. В подобных случаях необходимо применять увеличенный вертикальный масштаб, превышающий горизонтальный в десятки и даже сотни раз.

Геологические разрезы представляют собой проекцию геологических структур на вертикальную плоскость и являются важным дополнением геологических карт. Они позволяют выявить геологическое строение местности на глубине.

На геологическом разрезе показывают возраст, состав, мощность, условия залегания пород, гидрогеологические условия. В тех случаях, когда разрез отражает физико-геологические явления и свойства пород, его называют инженерно-геологическим разрезом.

Разрезы строятся по геологической карте или по данным разведочных выработок (шурфов, буровых скважин). Вертикальный масштаб разрезов обычно принимается в 10 и более раз крупнее горизонтального.

В качестве примера рассмотрим порядок построения разреза по разведочным выработкам. Вначале закладывают линию разреза. Ее располагают так, чтобы можно было получить наиболее полное представление о геологическом строении территории с учетом размещения будущего сооружения или его отдельных частей, а в городских районах -- в зависимости от наличия свободной от застройки площади. Линия разреза может быть прямой и ломаной.

По выбранной линии разреза строится топографический профиль поверхности земли. На профиль переносятся точки, отражающие места заложения разведочных выработок. Дальнейшее построение разреза осуществляют перенесением на профиль всех геологических, гидрогеологических и инженерно-геологических данных. Каждый разрез соответствующим образом оформляется -- указывается масштаб, наносятся стратиграфические индексы, даются условные обозначения пород, подземных вод, физико-геологических явлений и т. д.

Разрезы имеют важное значение при общей инженерно-геологической оценке районов строительства и отдельных их участков, выборе пластов в качестве несущих оснований, изучения режима грунтовых вод и т. д.

14. Приведите классификацию свай

Забивные деревянные сваи разделяются на цельные, изготовляемые из одного бревна; срощенные по длине; пакетные, сплоченные из нескольких цельных или срощенных по длине бревен или брусьев; шпунтовые. Цельные деревянные сваи имеют длину 4,5--12 м (редко до 18 м) и диаметр в отрубе 16--35 см. Нижний конец сваи заостряется. Длина заострения составляет 1,5--2 диаметра ствола нижней части сваи (отруба). При забивке в плотные грунты на заостренный конец сваи надевают стальной башмак. На верхний (комлевой) конец сваи набивают бугель, изготовленный из стальной полосы толщиной 10--15 мм и шириной 35--70 мм. Срощенные по длине сваи из двух и более бревен стыкуются между собой стяжными хомутами, а также стальными или деревянными накладками на болтах. Иногда для этой цели используют обрезки стальных труб.

Пакетные деревянные сваи состоят из нескольких (обычно трех) одиночных или срощенных по длине бревен или брусьев. Стыки срощенных бревен при сплачивании их в пакет должны располагаться вразбежку. Сплачивание производится с помощью болтов. Пакетные сваи изготовляются длиной до 25 м, поперечным сечением до 60 см и более. Имеют применение и сваи, склеенные, из нескольких брусьев или досок. Однако вследствие высокой стоимости изготовления клееные сваи не получили широкого распространения. Материалом для деревянных свай служат в основном хвойные породы леса. В виде исключения применяется дуб. Наиболее употребительный сортамент свайного леса. Деревянные шпунтовые сваи изготовляются из брусьев. Конструкция деревянной шпунтинц. Паз и гребень выполняются, как правило, прямоугольного сечения. Для удобства и ускорения забивки отдельные шпунтины собирают в пакеты, обычно из двух шпунтин, соединяя их между собой скобами.

При забивке в плотные грунты на нижний конец пакета надевается металлический башмак. Стальные сваи делятся на трубчатые из стандартных стальных труб; шпунтовые из стального шпунта различного сортамента. Кроме того, в качестве стальных свай используют двутавровые балки, швеллеры и другие профили торгового сортамента. Однако вследствие высокой стоимости и дефицитности металла применение стальных свай по возможности ограничивается. Стальные трубчатые сваи состоят из одной или нескольких стандартных, цельнотянутых стальных труб, со-единяемых между собой муфтами. Трубы диаметром до 40 см обычно погружают с закрытым концом, для чего труба снабжается наконечником. После забивки трубу, как правило, заполняют бетоном. В некоторых конструкциях полость трубы оставляют незаполненной. Стальные шпунтовые сваи получают путем проката на металлургических заводах. В СССР прокатывается стальной шпунт нескольких профилей -- плоский, корытный и Z-образный.

15. Привести схемы гидроизоляции фундаментов

Гидроизоляцию фундаментов выполняют для их защиты от поверхностных и грунтовых вод и атмосферных осадков. Одним из эффективных методов защиты фундаментов от атмосферной влаги является сооружение по периметру здания отмостки шириной 700-800 мм (рис.28). Конструкции наиболее часто встречающихся отмосток показаны на рис. 29. Под ней рекомендуем проложить мини-дренаж, который отведет "верховодку" и снизит нагрузку на гидроизоляцию подземной части. В месте пересечения фундамента со стенами дома, по всему сечению наружных и внутренних стен прокладывают гидроизоляцию из рулонных материалов (толь, битум, гидростеклоизол на битумной мастике и др.).

При строительстве дома с подвалом всю наружную поверхность фундаментов изолируют. Традиционная методика предусматривает обмазку верхних поверхностей фундаментов готовыми к употреблению битумно-полимерными мастиками промышленного изготовления или горячим битумом в два слоя. Однако долговечность обмазочной гидроизоляции желает быть лучшей. Поэтому обмазочную гидроизоляцию часто заменяют оклеечной.

Современные строительные технологии обладают большим спектром защиты фундаментов от проникающей или капиллярной влаги гидроизоляцией, основанной на применении специальных составов и добавок. Хороших результатов можно добиться применив состав, представляющий собой смесь специального цемента, кварцевого песка и активных добавок. При нанесении приготовленного раствора на влажную поверхность активные компоненты под действием осмотического давления проникают в капилляры и вступают в реакцию с известью, содержащейся в бетоне. В результате образуются нерастворимые кристаллические соединения, которые плотно заполняют поры и микротрещины по всему объему материала, вытесняя при этом воду. Если влага отсутствует, то действие компонентов временно приостанавливается. Реакция кристаллизации автоматически возобновляется при поступлении воды. При этом прочность и морозоустойчивость бетона повышается.

16. Применения грунтовых и песчаных подушек в слабых грунтах

Если залегающие непосредственно под подошвой фундамента грунты слабые, рыхлые, с малым расчетным сопротивлением и не могут служить естественным основанием под фундамент, в качестве основания применяются песчаные подушки. В этом случае слабые грунты под подошвой удаляют на глубину, определяемую расчетом, а образовавшийся котлован заполняют крупно- или среднезернистым песком или гравелистым грунтом, обладающими малой сжимаемостью и допускающими давление в 2--2,5 кг/см2 (в зависимости от крупности зерен и степени уплотнения).

Песчаные подушки работают так же, как и рассмотренные выше грунты основания.

Давление в грунтах основания быстро уменьшается по мере удаления от подошвы, достигая в ленточных фундаментах 55 % от среднего давления под подошвой на глубине, равной ширине фундамента, и 30 % на глубине, равной двойной ширине подошвы. В прямоугольных в плане фундаментах падение давления происходит еще интенсивнее.

В связи с указанными свойствами грунтов, поперечное сечение песчаных подушек может быть принято по кривой изобар. Размеры подушек должны быть такими, чтобы давления, возникающие по кривой (рис. 28), были равны или меньше расчетного сопротивления на слабый (заменяемый) грунт. Свойство уменьшения давления в грунтах по мере удаления от источника сжатия используется также при определении ширины подошвы фундамента в тех случаях, когда подстилающий слой слабее рабочего. На практике для упрощения формы очертание подушки в разрезе принимается не по кривой равных давлений, а по объемлющей ломаной, а справа. Отсыпка песчаной подушки производится слоями толщиной 15--20 см с тщательным уплотнением площадочными вибраторами.

Ширина подушки понизу обычно принимается равной ширине подошвы фундамента с небольшим уширением (на 20--25 см) вверху подушки, учитывая, что изобары давлений, соответствующие 50-55 % от средних давлений под подошвой, обычно не выходят за пределы ширины подошвы фундаментов.

Основным работам по уплотнению грунтов и устройству грунтовых подушек должно предшествовать опытное уплотнение, в ходе которого должны быть установлены технологические параметры (толщина слоев отсыпки, оптимальная влажность, число проходов уплотняющих машин и другие, указанные в проекте) и контрольные величины показателей качества (понижение отметок уплотняемой поверхности, осадки марок и др.)

Устройство грунтовых подушек следует производить с соблюдением следующих требований:

· грунт для устройства грунтовой подушки должен уплотняться при оптимальной влажности;

· отсыпку каждого последующего слоя надлежит производить только после проверки качества уплотнения и получения проектной плотности по предыдущему слою;

· устройство грунтовых подушек в зимнее время допускается из талых грунтов с содержанием мерзлых комьев размером не более 15 см и не более 15% общего объема при среднесуточной температуре воздуха не ниже минус 10С (в случае понижения температуры или перерывов в работе подготовленные, но не уплотненные участки котлована должны укрываться теплоизоляционными материалами или рыхлым сухим грунтом).

Отсыпка грунта на промороженный слой допускается, как исключение, при толщине мерзлого слоя не более 0,4 м, когда влажность отсыпаемого грунта не превышает 0,9 влажности на границе раскатывания (в противном случае промороженный грунт должен быть удален).\



17. Природа грунтов и их физические свойства

К физическим свойствам грунтов относятся объемная масса, влажность, пористость, плотность, пластичность, угол внутреннего трения, разрыхляемость, тиксотропность, водопроницаемость и др., а к механическим свойствам - прочность (несущая способность), деформативность, сопротивление сдвигу (сцепление), коэффициент бокового давления и др.

18. Происхождение, составные элементы грунтов, характеристики их физического состояния

Происхождение грунтов.

Магматические горные породы образовались в результате остывания магмы, а также в результате горнообразовательных процессов. Вследствие физического и химического выветривания они постепенно превращались в рыхлые горные породы. Раздробленные частицы горных пород перемещались в пониженные части поверхности земли, где откладывались, образуя осадочные горные породы. Если в процессе горообразования они оказались близко к поверхности земли, то под воздействием химического выветривания образовывали крупноскелетные или мелкодисперсные грунты.

Грунтами строители называют верхние слои коры выветривания литосферы и относят к ним скальные, полускальные и рыхлые горные породы.

В большинстве случаев верхние слои земной коры сложены крупнообломочными, песчаными, пылевато-глинистыми, органогенными и техногенными грунтами. Ниже поверхности земли эти дисперсные грунты имеют почти повсеместное распространение. Большая часть дисперсных грунтов образовалась в результате накопления продуктов физического и химического выветривания. Некоторые грунты возникли вследствие отложения органических веществ (например, торф), а также в результате искусственной отсыпки или намыва различных материалов (техногенные отложения). В процессе физического выветривания образовались крупнообломочные и песчаные грунты. Результатом химического и частично биологического выветривания являются минералы, составляющие мелкодисперсную часть пылевато-глинистых грунтов.

Составные части грунтов.

В большинстве случаев грунты состоят из трех компонентов: твердых частиц, воды и воздуха (или иного газа), т. е. составные части грунта находятся в трех состояниях: твердом, жидком или газообразном. Соотношение этих компонентов обусловливает многие свойства грунтов.

Если грунт состоит из твердых частиц, все поры между которыми заполнены водой, то он является двухфазной системой. В большинстве случаев в грунте кроме твердых частиц и воды имеется воздух или иной газ, либо растворенный в воде, либо находящийся в виде пузырьков. Такой грунт является трехфазной системой.

В мерзлом грунте, кроме того, содержится лед. Он придает грунту специфические свойства, которые приходится учитывать, особенно при строительстве в районах распространения вечномерзлых грунтов. Мерзлый грунт является четырехфазной системой.

В некоторых грунтах присутствуют органические вещества в виде растительных остатков или гумуса. Наличие даже сравнительно небольшого количества таких веществ в грунте существенно отражается на его свойствах.



19. Распределение напряжений в случае пространственной задачи от действия сосредоточенной силы. (Задача Буссинеска)

20. Расчет осадки методом послойного суммирования и методом эквивалентного слоя

Расчет осадки слоистых оснований выполняется методом послойного суммирования. Сущность метода заключается в определении осадок элементарных слоев основания в пределах сжимаемой толщи от дополнительных вертикальных напряжений уZP, возникающих от нагрузок, передаваемых сооружениям.

Так как в основу этого метода положена расчетная модель основания в виде линейно-деформируемой сплошной среды, то необходимо ограничить среднее давление на основание таким пределом, при котором области возникающих пластических деформаций лишь незначительно нарушают линейную деформируемость основания, т.е. требуется удовлетворить условие

(7.11)

Для определения глубины сжимаемой толщи Нс вычисляют напряжения от собственного веса уZq и дополнительные от внешней нагрузки уZP.

Нижняя граница сжимаемой толщи ВС основания принимается на глубине z = Нс от подошвы фундамента, где выполняется условие т.е. дополнительные напряжения составляют 20% от собственного веса грунта.

При наличии нижеуказанной глубины грунтов с модулем деформации Е?5 МПа должно соблюдаться условие. Для оснований гидротехнических сооружений по СНиП 2.02.02--85 «Основания гидротехнических сооружений» нижняя граница активной зоны находится из условия.

Расчет осадки удобно вести с использованием графических построений в следующей последовательности.

· строят геологический разрез строительной площадки на месте рассчитываемого фундамента;

· наносятся размеры фундамента;

· строятся эпюры напряжений от собственного веса грунта уZg и дополнительного уZP от внешней нагрузки;

· определяется сжимаемая толща Нс;

· разбивается Нс на слои толщиной hi?0,4b;

· определяется осадка элементарного слоя грунта по формуле. Тогда полную осадку можно найти простым суммированием осадок всех элементарных слоев в пределах сжимаемой толщи из выражения

(7.16)

где в-- безразмерный коэффициент, зависящий от коэффициента относительных поперечных деформаций, принимаемый равным 0,8; hi -- высота i-го слоя; Ei -- модуль деформации i-го слоя грунта;

-- среднее напряжение i-го элементарного слоя.

Метод послойного суммирования позволяет определять осадку не только ценфальной точки подошвы фундамента. С его помощью можно вычислить осадку любой точки в пределах или вне пределов фундамента. Для этого пользуются методом угловых точек и строится эпюра напряжений вертикальной, проходящей через точку, для которой требуется расчет осадки.

Метод эквивалентного слоя

Метод эквивалентного слоя, предложенный Н.А. Цытовичем, позволяет определить осадку с учетом ограниченного бокового расширения. Эквивалентным слоем называется такая толща грунта hэ, которая в условиях невозможности бокового расширения (при загружении всей поверхности сплошной нагрузкой) дает осадку, равную по величине осадке фундамента, имеющего ограниченные размеры в плане при нагрузке той же интенсивности. Другими словами, в данном методе пространственная задача расчета осадок может заменяться одномерной. Мощность эквивалентного слоя зависит от коэффициента Пуассона v, коэффициента формы площади и жесткости фундамента щ и его ширины b.

Мощность эквивалентного слоя определяется по формуле

(7.21)

где А = (1-v)2 / 1-2v - коэффициент, зависящий от вида грунта; щ-- коэффициент, зависящий от формы фундамента и жесткости; b -- ширина фундамента.

Сочетание Aщ в формуле называют коэффициентом эквивалентного слоя. Значения коэффициента эквивалентного слоя в зависимости от коэффициента Пуассона для различных грунтов и соотношения сторон загруженной площади приведены в табл. 7.5.

Осадку однородного основания определяют по формуле

(7.22)

где Р0 -- дополнительное давление по подошве фундамента (рис. 7.14); mv -- коэффициент относительной сжимаемости грунта.

В этом методе криволинейная эпюра 1 распределения давления в основании с достаточной для практики точностью заменяется эквивалентной по площади треугольной эпюрой 2 с высотой Нс = 2hЭ, где Нс-- мощность сжимаемой толщи.

Осадку неоднородного (слоистого) основания также определяют по формуле, с той лишь разницей, что в ней используют средневзвешенное значение коэффициента относительной сжимаемости, определяемой из условия, что в пределах сжимаемой толщи полная осадка равна сумме осадок, входящих в нее слоев. Значение средневзвешенного относительного коэффициента сжимаемости слоистого напластования грунтов находят из выражения

(7.23)

где hi -- толщина i-го слоя грунта в пределах сжимаемой толщи; mvi -- коэффициент относительной сжимаемости i-го слоя; zi -- расстояние от нижней точки треугольной эпюры до середины i-го слоя (см. рис. 7.14).

Тогда осадка многослойного основания вычисляется по формуле

S=P0hЭmv (7.24)

Достоинством метода Н.А. Цытовича является то, что он учитывает коэффициент поперечного линейного расширения (коэффициент Пуассона), содержащийся в произведении Aщ, тогда как метод послойного суммирования не учитывает его, поскольку принятие в = 0,8 для всех грунтов нивелирует свойства всех грунт

21. Расчет свайных фундаментов по первой и по второй группам предельных состояний

Расчет свайных фундаментов и их оснований должен быть выполнен по предельным состояниям:

а) первой группы:

по прочности материала свай и свайных ростверков ;

по несущей способности грунта основания свай ;

по несущей способности оснований свайных фундаментов, если на них передаются значительные горизонтальные нагрузки (подпорные стены, фундаменты распорных конструкций и др.) или если основания ограничены откосами или сложены крутопадающими слоями грунта и т.п. ;

б) второй группы:

по осадкам оснований свай и свайных фундаментов от вертикальных нагрузок ;

по перемещениям свай (горизонтальным углам поворота головы свай совместно с грунтом оснований от действия горизонтальных нагрузок и моментов;

по образованию или раскрытию трещин в элементах железобетонных конструкций свайных фундаментов.

22. Способы определения несущей способности свай

23. Сущность возведения фундаментов глубокого заложения методом «Стена в грунте»

Способом “стена в грунте” называют разработку глубоких узких траншей под глинистым раствором с последующим заполнением их заглинизированным грунтом, грунтобетоном, монолитным бетоном или железобетоном.

Многообразие заглубленных сооружений позволяет широко использовать прогрессивный способ в промышленном, гражданском и гидротехническом строительстве: устройство заглубленных частей зданий и сооружений, подземные галереи; колодцы насосных станций; подземные резервуары и т.д.

Данный способ рекомендуется использовать для защиты от загрязнений грунтовых вод инфильтрационными водами из различного рода отстойников, шламохранилищ, иловых площадок; для предотвращения фильтрации в обход гидротехнических сооружений; защиты от подтоплений и заболачивания территорий и магистральных каналов, водохранилищ или инфильтрации.

Использование способа “стена в грунте” вместо традициионных методов выполнения работ при сооружении подземных помещений способствует снижению сметной стоимости до 25%, подпорных стен и ограждений -- до 50%, противофильтрационных завес -- до 65%.

Способ позволяет отказаться от дорогостоящих работ по водоотливу, водопонижению, замораживанию и цементированию грунтов, дает возможность экономить дефицитные материалы, металлический шпунт, снижает энергоемкость строительства, а в отдельных случаях является единственно возможным способом возведения подземного сооружения.

Метод "стена в грунте" позволяет по сравнению с открытым способом возведения значительно сократить объем земляных работ, исключает необходимость водопонижения, что предотвращает движение грунтовых вод и обеспечивает сохранность оснований, расположенных вблизи зданий и сооружений. При этом достигается сокращение в 2-3 раза продолжительности строительства существенное снижение стоимости работ. Метод "стена в грунте" особенно эффективен при возведении заглубленных сооружении в условиях стесненной городской застройки, при реконструкции действующих промышленных предприятий и т.д.

Схемы защиты подвальных помещений от подземных вод.

Стены и пол подвала необходимо защищать от грунтовой сырости, от капиллярного подъема влаги и напора грунтовых вод.

· При расположении грунтовых вод ниже пола подвала необходима вертикальная и горизонтальная гидроизоляция. Вертикальная изоляция подвальных стен осуществляется обмазкой их наружных поверхностей горячим битумом. Горизонтальная гидроизоляция из рубероида или иных материалов укладывается непрерывной лентой в наружных и внутренних стенах. Первый слой проходит в уровне пола, второй - ниже перекрытия. Назначение верхнего слоя гидроизоляции- задержать капиллярный подъем влаги в вышележащие участки стен. От грунтовой сырости снизу подвальные помещения защищают бетонные или асфальтовые полы.

· При высоком уровне грунтовых вод стены и пол подвала оклеивают несколькими слоями рубероида. Оклеечная гидроизоляция на наружной поверхности подвальных стен защищается от случайного повреждения стенкой из пережженного кирпича.

· Слой бетона поверх гидроизоляционного ковра в конструкции подвального пола предназначен для погашения напора грунтовых вод. При значительном гидростатическом давлении пол устраивают в виде сплошной железобетонной плиты, защемленной в стенках подвала. В стыках между стеной и полом устраивается осадочный компенсатор, который при неравномерных осадках здания предупреждает повреждение гидроизоляции.

· Безрулонная гидроизоляция холодной полимербетонной мастикой (эластимом), появившаяся в строительстве за последние годы, отличается меньшей стоимостью, трудоемкостью и лучшими защитными качествами.

70.Термический метод закрепления слабых грунтов.

Термическое закрепление заключается в обжиге лессовых грунтов раскаленными газами, нагнетаемыми через скважины в их поры. Газы подаются в толщу грунта вместе с воздухом через жаропрочные трубы в пробуренных скважинах.

Устройство фундаментов способом «Стена в грунте».

В крупных мегаполисах, где каждый свободный клочок земли на вес золота, подземное строительство считается одним из самых перспективных направлений развития. А при нынешней перенасыщенности городов транспортом об актуальности подземных автостоянок и напоминать не стоит. Поэтому особую актуальность приобрело строительство подземных сооружений нового поколения с использованием высоких технологий, одним из примеров которых является Стена в грунте.

Строительную технологию "Стена в грунте" целесообразно применять для сооружения тоннелей, фундаментов зданий, подземных паркингов, промышленных подземных хранилищ, портовых сооружений, для создания противофильтрационных элементов. Она эффективна при строительстве подземных сооружений на значительной глубине (обычно около 20 м) на застроенных территориях.

Стены сооружаются отдельными секциями длиной в плане от 3 до 7 м, исходя из местных условий. Работы одновременно выполняются на трех участках:

1. Идет разработка грунта.

2. Установка арматурных каркасов и подготовка к бетонированию.

3. Бетонируется секция стены.

По периметру будущего котлована сооружается монолитная железобетонная направляющая стенка -- форшахта. Она обеспечивает проектное направлениеи необходимую точность сооружения стены в грунте и предотвращает обрушение грунта в верхней части траншеи.

2. Разрабатывается траншея под стену в грунте. Разработка производится двухчелюстным гидравлическим грейфером. При разработке грунта траншея заполняется бентонитовым раствором, который предотвращает обрушение стенок.

3. Происходит подготовка выкопанной траншеи к бетонированию. Специально подготовленные арматурные каркасы переводятся в вертикальное положение и опускаются в траншею. После монтажа каркасов в траншею опускаются бетонолитные трубы с приёмными воронками.

4. Производится бетонирование стены, при этом вытесняемый бетонной смесью бентонитовый раствор откачивается насосом и подается на установку регенерации. Темп бетонирования составляет 20-30 куб.м/час.

5. Производится разработка грунта котлована и устройство крепления стены. Котлован разрабатывается ярусами.

Основными способами обеспечения несущей способности Стены в грунте на горизонтальные нагрузки являются установка грунтовых анкеров, устройство распорной системы, и сооружение нулевого цикла полузакрытым способом по схеме «сверху - вниз» (технология «semi-top-down»).

"Стена в грунте" предоставляет возможность в основном на большой глубине возводить конструкции торговых комплексов, объектов бытового обслуживания, автостоянок, складов, транспортных и инженерных тоннелей и коллекторов.

"Стена в грунте" служит не только ограждением глубоких котлованов, но также может быть одновременно капитальным фундаментом и стеной возводимого сооружения. Работы выполняются в условиях круглогодичного строительства.

В сравнении с давно известными способами ограждения строительных котлованов Стена в грунте обладает рядом данных технических преимуществ:

1. Возможность устраивать котлованы там, где обычные способы их крепления неэффективны или невозможны вовсе.

2. Достаточно высокая водонепроницаемость.

3. Высокая надежность и возможность работы в сложных геологических условиях.

4. Высокие темпы сооружения (до 200 п/м готовой стены в месяц на один станок).

5. Полное отсутствие динамических колебаний грунта, что позволяет осуществлять строительство в непосредственной близости от существующих зданий и коммуникаций.

6. Низкий уровень шума на всех этапах работ.



24. Цель расчета оснований по второй группе предельных состояний, как определяется расчетное сопротивление грунта основания и какова физическая сущность этой величины?

25. Что называется свайными фундаментами, как они классифицируются?

Стержни из бетона, железобетона и других материалов в толще грунта, воспринимающие нагрузку от здания, называют свайным фундаментом. Такие фундаменты состоят из погруженных в грунт свай, объединенных поверху ростверком в виде железобетонной балки или плиты (рис. 33 и 34). Конструкции свайных фундаментов классифицируют:

* по характеру работы: на сваи-стойки, передающие нагрузку от здания на основание, и висячие сваи, уплотняющие толщу грунта и работающие за счет трения стенок сваи о грунт;

* по роду материала: на железобетонные, деревянные (из бревен хвойных пород), металлические (стальные) и комбинированные;

* по способу возведения свайные фундаменты могут быть: из забивных свай, изготовленных на предприятиях стройиндустрии и на строительной площадке, погружаемых в грунт с помощью механизмов; из набивных свай, выполняемых на месте строительства путем бурения скважин и последующего заполнения их бетоном;

* по глубине заложения: короткие сваи (3--6 м) и длинные (более 6 м). Свайные фундаменты применяют на слабых сжимаемых грунтах,

при глубоком залегании прочных материковых пород, больших нагрузках. В последнее время свайные фундаменты широко распространены для обычных оснований, т. к. их использование дает значительную экономию объемов земляных работ и затрат бетона.



26. Что такое просадочный грунт, какие грунты относятся к данному виду?

27.Что такое свая-стойка и свая трения? Нарисуйте их схемы

Свая-стойка, свая которая проходит через слабые грунты и опирается на толщу прочного грунта;

Висячие сваи (или сваи трения),сваи которые плотного грунта не достигают, удерживаются в слабом грунте за счет его уплотнения и передают нагрузку на грунт трением, возникающим между боковой поверхностью свай и грунтом.

Размещено на Allbest.ru