Основания конструкций нулевого цикла

Для определения несущей способности и деформативности грунтов основания проводят инженерно-геологические и гидрогеологические изыскания, предшествующие процессу проектирования и строительства. Цель исследования заключается в выявлении физических и механических свойств грунтов, расположения пластов и их мощностей, уровня грунтовых вод, их химического состава и скорости движения.

Исследования проводят путем бурения или шурфования. Образцы фунта отбирают при каждом изменении пласта, но не реже чем через 0,5 м. По результатам разведки составляют схемы геологического строения площадки строительства (рис. 15.2), по которым устанавливается возможность использования основания в его естественном виде или необходимость проведения ряда мероприятий по его усилению.

Естественные основания

К естественным основаниям предъявляют ряд требований:

• небольшая и равномерная сжимаемость;
• достаточная несущая способность;
• устойчивость к воздействию грунтовых вод;
• отсутствие «пучения» (пучение - это изменение объема грунта вследствие сезонного промерзания и оттаивания);
• неподвижность.

Все фунты классифицируются на пять групп:

• А - скальные;
• Б - крупнообломочные;
• В - песчаные;
• Г - глинистые;
• Д - особые грунты (лёссовые, вечномёрзлые, солончаковые).

В естественном состоянии между частицами грунта существуют поры, размеры которых уменьшаются под действием нагрузок, что приводит к уплотнению, сжатию пластов основания и их осадки.

Скальные грунты - практически несжимаемы, не подвержены пучению и поэтому являются прекрасным основанием под здания, но трудны в разработке.

Крупнообломочные грунты - так же мало сжимаемы, водоустойчивы и обладают хорошей несущей способностью.

Песчаные грунты - могут воспринимать достаточно большое давление. Их свойства зависят от размера частиц (диаметром от 0,05 до 2,0 мм.) структурной массы и подразделяются на гравелистые, крупные, средней крупности, мелкие и пылеватые.

Гоавелистые, крупные и средней крупности пески являются хорошим основанием, под нагрузкой быстро осаживаются и при замерзании не вспучиваются.

Мелкие и пылеватые пески подвержены воздействиям фунтовых вод, могут приобретать свойство текучести.

Пылеватые пески - в водонасыщенном состоянии приобретают свойство плавучести.

Глинистые грунты - в зависимости от степени увлажнения изменяют свою несущую способность. В сухом и маловлажном состоянии хорошее основание. Незначительно и медленно деформирующиеся под действием нагрузок. При увлажнении глинистых грунтов их несущая способность снижается, и они из твердого могут переходить в пластичное состояние. Вспучивание при замерзании характерно для всех глинистых фунтов.

Суглинки - это глинистые грунты с примесями песка в различных пропорциях.

Лёссовидные грунты - разновидность глинистых фунтов, содержащие крупные вертикальные поры. При увлажнении их структура быстро разрушается, и они дают просадку, приводящую к аварийному состоянию возведенных на таких основаниях сооружений.

Лессовые грунты строительной площадки по просадочности подразделяют на два типа: 1 тип - просадка грунта от собственного веса при замачивании не более 5 см, II тип - толща фунта проседает более чем на 5 см.

При строительстве на лессовых грунтах осуществляют комплекс мероприятий, включающих подготовку основания (строительные методы укрепления и уплотнения грунтов), водозащитные (планировка территории, устройство водонепроницаемых отмосток, отвод аварийных вод за пределы зданий в ливнесточную сеть) и конструктивные меры (повышение прочности и пространственной жесткости, разрезка зданий осадочными швами на отсеки, устройство железобетонных поясов, усиление фундаментных конструкций...).

Мероприятия по предотвращению аварийных ситуаций выбирают в соответствии с типом просадочности лессового грунта. Если для I типа лессовидного грунта достаточно провести инженерную подготовку основания и водозащитные мероприятия, то для II типа - необходимо добавить и конструктивные меры.

Искусственные основания

Существует три основных метода создания искусственного основания:

• уплотнение;
• укрепление;
• замена слабого фунта.

Уплотнение - это механический способ укрепления фунтов основания:

• поверхностное уплотнение с применением щебня или гравия осуществляется катками, трамбовками, вибраторами;
• глубинное уплотнение при помощи устройства песчаных или грунтовых свай. Осуществляется бурением скважин вибраторами с одновременной засыпкой песком, Благодаря вибрации песок утрамбовывается и хорошо заполняет скважины, уплотняя одновременно фунт основания.

Укрепление грунтов физико-химическими методами. В этих случаях фунт закрепляется за счет нагнетания через перфорированные трубы (иньекторы) растворов, создающие при затвердении камневидный грунт.

В зависимости от вида фунта применяют:

• цементизацию (жидкое цементное молоко) для крупных и средних песков, трещеновидных скальных пород;
• битумизацию (жидкие битумные мастики) для мелких и пылеватых песков;
• силикатизацию (растворы жидкого стекла и хлористого кальция) для пылеватых и лёссовидных грунтов. Многие памятники архитектуры удалось спасти с помощью химического закрепления грунтов под их фундаментами: Успенский Собор, церковь Ризположения и святого Лазаря в Москве, здание Московской консерватории им. Чайковского, Одесский оперный театр и др.
• замена слабого грунта на более прочный преследует снижение напряжения в естественном грунте при передаче нагрузки от фундамента. Для этого устраивают гравийные или песчаные подушки высотой, обеспечивающей напряжение в естественном основании соответственно его несущей способности.