Возведение фундамента на слабых грунтах

Слабыми принято называть молодые (в геологическом понимании) наносы различного состава и генезиса, которые не получили в естественных условиях достаточного уплотнения.

Понятие слабый грунт в современной технической литературе трактуется довольно широко. По условиям образования и залегания эти грунты можно разбить на три группы: морские и озерные отложения образующие слоистые толщи (пески, супеси, суглинки, глины, органогенные и минеральные илы); покровные отложения, залегающие на плоских участках, на склонах и под склонами (торфяники, глинистый элювий коренных пород, размоченный лёсс, делювиальные отложения склонов, пролювий конусов выноса); техногенные отложения, залегающие в форме бугров, терриконов или во впадинах рельефа, в оврагах, карьерах в форме карманов (городская свалка, культурные слои старых городов, отвалы промышленных отходов, накопления хвостохранилищ и т. п.).

Слабые грунты особенно широко распространены в районах северо-запада СССР, в недавнем геологическом прошлом освободившихся от ледникового покрова последнего континентального оледенения, в условиях избыточного увлажнения и затрудненного стока подземных и поверхностных вод.

Эти грунты образуют залежи на дне и по берегам морей и озер, в поймах и дельтах рек, на заболоченных водоразделах. Суммарная мощность толщ слабых грунтов сравнительно невелика, обычно не более 20—30 м; в ряде районов она достигает 50 м. Слабые грунты обычно водонасыщены, имеют весьма высокую влажность (ω > ωL),большую пористость и весьма большую сжимаемость; они чувствительны к воздействию вибрации и других факторов, связанных со строительным производством.

На территории многих городов северо-запада СССР, в частности Ленинграда, слабые грунты распространены почти повсеместно. Здания и сооружения, построенные в этих городах еще в дореволюционное время на ленточных фундаментах из бутового камня, а также на коротких деревянных сваях, получили осадки порядка десятков сантиметров. Развитие осадки продолжалось в течение многих лет после завершения строительства и обычно приводило к повреждениям кладки стен.

В условиях слабых грунтов современные крупнопанельные каркасные и кирпичные дома возводят на сваях, которые погружают в плотный подстилающий грунт. Длина таких свай обычно составляет 9—15 м, а под некоторыми зданиями — 32 м [28]. Однако и длинные сваи по ряду причин не гарантируют от возможного развития неравномерных осадок [32].

2. Устройство фундаментов в условиях существующей застройки на слабых глинистых грунтах

Слабые глинистые грунты — глины, суглинки, супеси, имеют высокую влажность (ω > 0,5), большую пористость (е > 1), модуль деформации примерно 1 — 10 МПа, низкую водопроницаемость [7]. При воздействии вибрации прочность этих грунтов понижается, т. е.

проявляются тиксотропные свойства. Осадки зданий, возведенных на таких грунтах, развиваются в течение десятков лет и достигают больших величин. В районах северо-запада нашей страны распространены ленточные глины — поздние и послеледниковые отложения пресноводных бассейнов.

Эти грунты имеют характерную (ленточную) текстуру; т. е. состоят из большого числа тонких слоев песчаного и глинистого материала, ритмично сменяющих друг друга, поэтому водопроницаемость грунта по вертикали (поперек слоистости) значительно меньше, чем по горизонтали.

Распределение влажности в толще ленточных глин закономерно (рис. 6.1): в середине толщи влажность заметно больше, чем в периферийных частях, поэтому грунт на глубине 2—3 м и более заметно слабее залегающего у поверхности. Ленточные глины обладают большой пучинистостью при промораживании.

Рис. 6.1.Кривая распределения влажности в слоях слабых и подстилающих грунтов (основание здания гостиницы «Россия» в Ленинграде)1 — насыпной грунт (взамен торфа); 2 — ленточные глины; 3 — моренный суглинок — относительно плотный грунт

Кроме того, эти глины особенно чувствительны к перемятию, т.

е. резко изменяют свойства при различных технологических воздействиях. Поэтому, как рекомендовал в свое время Б.Д. Васильев, при разработке котлованов в этих грунтах требуется применять особые меры предосторожности (см.

гл. 5). Разработка котлованов возле фундаментов на ленточных глинах весьма опасна.

Дополнительные осадки фундаментов на ленточных глинах могут быть учтены расчетом при проектировании. При этом, как показывает опыт, следует использовать результаты лабораторных испытаний, принимая значения коэффициента сжимаемости грунта в том диапазоне компрессионной кривой, который соответствует изменению напряженного состояния основания при возведении нового здания.

Ленточные глины в большой степени подвержены морозному пучению, поэтому при зимнем производстве работ в котлованах, вскрывающих ленточные глины, необходимо надежно утеплять существующие фундаменты. Для предотвращения выдавливания глины из-под подошвы фундаментов старых домов следует, как правило, применять технологический шпунт, погружаемый на 2—4 м ниже дна котлована.

Если строительный котлован разрабатывается ниже подошвы существующих фундаментов, применение ограждающего шпунта обязательно. Шпунт должен быть рассчитан не только по устойчивости, но и по деформациям. Для этой цели можно использовать методику, разработанную в ЛИСИ [8].

Сваи и шпунты легко проникают в ленточные глины, поэтому суммарное динамическое воздействие на основание бывает сравнительно невелико. Известны случаи, когда для проходки слоя ленточных глин толщиной 5 м требовалось всего 30—40 ударов механического молота [18]. Однако сваи и шпунты, ближайшие к существующему фундаменту, должны отстоять от него не менее чем на 2 м, а фронт свайных работ должен быть направлен в сторону существующих фундаментов [6].

При разработке проектов фундаментов при наличии ленточных глин необходимо иметь данные детальных изысканий, достоверно устанавливающих глубину заложения подошвы фундаментов существующих зданий по всей линии примыкания.

Если в материалах изысканий эти данные отсутствуют, возможен выпор грунта. К примеру, в Ленинграде на ул. Куйбышева в 1978 г.

при разработке котлована для устройства фундамента здания цеха возле заселенного трехэтажного дома в последнем образовались опасные деформации. Оказалось, что этот дом состоял из двух частей разновременной постройки: в одной части подошва фундаментов была заглублена на 0,5 м больше, чем под другой, где фундамент при изысканиях был вскрыт шурфом. В результате развился выпор грунта, жильцы были в срочном порядке выселены и здание разобрано, так как из-за полученных повреждений его капитальный ремонт оказался невозможен.

3. Устройство фундаментов вблизи зданий, возведенных на водонасыщенных рыхлых песках

Водонасыщенные рыхлые пески (аллювиальные, озерно-морские и другие) в условиях статического нагружения не получают больших деформаций, поэтому осадки зданий высотой, до 6—7 этажей на этих грунтах обычно не имеют опасного развития. Однако выполнение строительных работ в непосредственной близости от таких зданий может существенно изменить картину.

Например, в районе Большой Охты в Ленинграде в 1979 г. при разработке котлована и забивке свай два здания, постройки 60-х годов получили сильные повреждения из-за неравномерной дополнительной осадки водонасыщенных песков (рис. 6.2).

Рис. 6.2.Здание, получившее аварийные повреждения в результате забивки свай в соседнем строительном котловане (фото 1979 г.)

Сваи, погружаемые вибрированием или забивкой (механическим молотом, дизель-молотом) в рыхлые водонасыщенные пески, должны располагаться на достаточном удалении от существующих фундаментов. Исследования, проведенные ВНИИГСом и ГПИ Фундаментпроект, показали, что безопасным является расстояние 20 м [11]. Большее приближение к существующему фундаменту требует проведения специальных виброметрических исследований при проведении инженерно-геологических изысканий и виброметрического контроля в период свайных работ.

Далматов Б.И. Проектирование и устройство фундаментов около существующих зданийДалматов Б.И. Фундаменты зданий на слабых грунтах//Труды VII Дунайско-Европейской конф. по механике грунтов и фундаментостроениюЕжов Е.Ф. Исследование дополнительных осадок фундаментов сооружений при устройстве около них ограждающих шпунтовых стенок: Автореф. дис.ВСН 358-76. Инструкция по забивке свай вблизи зданий и сооруженийОбодовский А.А. Проектирование свайных фундаментовСотников С.Н. Осадки сплошных фундаментных плит и ленточных фундаментов крупнопанельных домов на мощной толще слабых грунтов //Механика грунтов, основания и фундаменты: Сб. науч. тр. / ЛИСИСотников С.Н., Соколов В.М., Вершинин В.П. Осадки свайных фундаментов жилых домов в условиях слабых грунтов Ленинграда // Фундаментостроение в сложных грунтовых условиях: Тезисы докладов Всесоюзного совещания

На участке, приближенном к существующим фундаментам, уместно применение свай, погружаемых вдавливанием, а также винтовых и буронабивных свай.

Разбуривание полостей для устройства буронабивных свай, даже под глинистым раствором, в рыхлых водонасыщенных песках около существующих фундаментов небезопасно. В этих условиях наиболее рационально применение стальных обсадных труб, оставляемых в скважинах, и подводное бетонирование без откачивания воды из полости. Такой метод был успешно использован в Ленинграде при устройстве фундаментов здания гостиницы «Москва» в непосредственной близости от ранее возведенной станции метрополитена (проект Ленинградского отделения ГПИ Фундаментпроект).

В водонасыщенных рыхлых песках применение глубинного водоотлива при наличии зданий возле котлована является нежелательной мерой, так как понижение уровня подземных вод на длительный период времени вызывает уплотнение грунта и развитие дополнительной осадки.

В силу этих причин применение постоянных дренажных устройств на застроенных территориях, приводящие к понижению уровня подземных вод на несколько метров, недопустимо (см. гл. 1).

Каждый застройщик, который строит дом, хочет, чтобы его жилище было прочным, стены стояли надежно, и будущее проживание в нем было безоблачным.

И, конечно, каждый хозяин огорчается когда вдруг, ни с того ни сего, с домом начинают происходить различные неприятности – появляются трещины в стенах, «едет» вертикаль перегородки, пол начинает в одном углу подниматься, а в другом – опускаться.

Слабые почвы

После проведенных комплексных изысканий выясняется, что все дело в фундаменте. Вернее в его неприспособленности для того вида почв, на которых стоит частное жилище.Одними из таких видов почв, требующих к себе серьезного отношения при устройстве фундамента, являются слабые почвы. К ним относятся, в первую очередь, водонасыщенные песчаные почвы и торфосодержашие грунты.

Для таких почв не годится обычный МЗФЛ или свайно – ростверковый фундамент. Такие фундаменты на слабых почвах будут «разваливаться», потому что подошве ленты в МЗФЛ и нижней поверхности ростверка в свайном фундаменте будет не хватать жесткости грунта для качественной равномерной опоры. Фундаменты будут трескаться, испытывая разные нагрузки на разные свои части.

Свайный фундамент на винтовых сваях также не самый лучший вариант на слабых почвах. Сваи будут плыть в слабых грунтах из-за их недостаточной несущей способности.

Фактически, единственным типом фундамента, способным надежно «стоять» на водонасыщенном песке и торфе, будет плитное основание. Плита, в силу своего строения будет лежать «поверх» слабого грунта. Нагрузка конструкции дома на общую площадь плиты гораздо ниже, чем в МЗФЛ, ленточном или свайном фундаментах.

В случае же горизонтальных подвижек дом на плитном основании будет «ехать» весь целиком, что сводит на нет любые деформационные процессы в конструкции дома от неравномерной нагрузки через фундамент.

Конструктивные особенности плиты на слабом грунте

Плита на слабом грунте устраивается точно такая, как и на любом другом виде грунта. Ну, разве что, исключая скальные породы, на которых такой тип оснований имеет свои особенности обустройства.

Плита будет представлять собой сплошную «подошву» под дом, с ребрами жесткости под наружные и несущие стены строения. Под различные нагрузки заливается плита разной толщины. Ребра жесткости обычно на 100 мм толще, чем сама плоскость плиты.

Плитный фундамент — один из самых разумных вариантов на слабых почвах

В случае если обустраивается «утепленная шведская плита» (УШП), в нее закладываются элементы системы отопления по проекту – проводной теплый пол либо жидкостный. В статье на сайте, посвященной устройству УШП мы еще коснемся подробнее этого вопроса.

Какие еще фундаменты возможны на слабых почвах

Кроме плиты, на слабых почвах можно обустроить анкерный столбчатый фундамент – «плита наоборот». Есть положительные истории использования таких фундаментов практически «в болоте» — на затапливаемых пойменных берегах рек.

Таким образом, при постройке дома на подобном грунте хозяин фактически решает задачу, во что ему вкладываться – в комплексный дренаж с полным осушением локального участка (абсолютно не дает гарантии, что можно будет построить обычный фундамент) или в специализированный фундамент.

Плитный фундамент в такой ситуации будет самым бюджетным решением проблемы. Анкерный столбчатый фундамент будет более дорогим вариантом решения, но зато он применим на очень сложных участках строительства, вплоть до низких речных заболоченных берегов.

В других статьях на нашем сайте читайте про анкерный столбчатый фундамент.

Изобретение касается выполнения фундаменга на слабых водонасыщенных глинистых грунтах и обеспечивает повышение несущей способности и сокращение сроков строительства. Фундамент состоит из плиты 1 с цоколем 2, размещенной на подготовке 3. В середине плиты выполнены вертикальные отверстия 4 для пропуска трубчатых фильтров 5, погруженных в грунт основания 6. Фильтры заглублены до уровня центра тяжести эпюры дополнительных давлений от сооружения и размещены от края плиты на расстоянии не менее радиуса водопонижения. Такое расположение уменьшает путь фильтрации воды из-под фундамента и создает дополнительно сжимающее горизонтальное давление, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s Е 02 D 27/01

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

> I

1 ! (21) 4494507/33 (22) 26.07.88 (46) 23.01.91, Бюл, Nã 3 (71) Криворожский горнорудный институт (72) П.П.Заболотный, В.Л.Яструбинецкий и А.М.Бабенко (53) 624.151.5(088.8) (56) Цытович Н.А, и др. Основания и фундаменты.

М.: Высшая школа. 1970, с. 62.

Авторское свидетельство СССР

N. 1216288, кл.

Е 02 D 27/01, 1986. (54) ФУНДАМЕНТ HA СЛАБЫХ ВОДОНАСЫЩЕННЫХ ГЛИНИСТЫХ ГРУНТАХ (57) Изобретение касается выполнения фундамента на слабых водонасыщенных глини .Ы 1622526 А1 стых грунтах и обеспечивает повышение несущей способности и сокращение сроков строительства. Фундамент состоит из плиты 1 с цоколем 2, размещенной на подготовке 3.

В середине плиты выполнены вертикальные отверстия 4 для пропуска трубчатых фильтров 5, погруженных в грунт основания 6. Фильтры заглублены до уровня центра тяжести эпюры дополнительных давлений от сооружения и размещены от края плиты на расстоянии не менее радиуса водопонижения. Такое расположение уменьшает путь фильтрации воды из-под фундамента и создает дополнительно сжимающее горизонтальное давление, 1 ил.

1б22526

Такое расположение фильтров обеспечивает фильтрацию воды к середине фундамента, сокращающую путь воды, и создает дополнительные сжимающие горизонтальные напряжения по краям фундамента, что способствует повышению несущей способности фундамента в процессе консолидации и сокращению сроков строительства.

Формула изобретения

Составитель Г. Гаврищук

Техред М,Моргентал Корректор И. Муска

Фундамент на слабых водонасыщенных глинистых грунтах

Редактор В. Данко Заказ 95 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и откры1иям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Фундамент на слабых водонасыщенных глинистых грунтах

Производственно-издательский комбинат «Патент», r Ужгород, ул.Гагарина, 101

Изобретение относится к строительству и касается возведения фундаментов на слабых водонасыщенных глинистых грунтах.

Цель изобретения — повышение несущей способности и сокращение сроков 5 строительства.

fundament-na-slabih-pochvah-2

На чертеже изображен фундамент, поперечный разрез.

Фундамент состоит из плиты 1 с цоколем 2, размещенной на выравнивающей 10 подготовке 3. B средней части плиты выполнены отверстия 4, в которых установлены трубчатые фильтры 5, погруженные в грунт основания б, фильтры зэглублены до уровня центра тяжести эпюры дополнительного 15 давления от сооружения, Расстояние от их крайнего ряда до края плиты не превышает радиус водопонижения, Глубина погру>кения h может определяться из соотношения 20

h =0,193 d (1 — т )(1 — 2 v), где d — диаметр плиты;

fundament-na-slabih-pochvah-1

v — коэффициент Пуассона.

Фундамент на слабых водонасыщенных глинистых грунтах, включающий фундаментную плиту с отверстиями в средней части, отличающийся тем, что, с целью повышения несущей способности и сокращения сроков строительства, фундамент снабжен трубчатыми фильтрами, пропущенными в отверстия плиты и погруженными в грунт до уровня расположения центра тяжести эпюры дополнительного давления, причем расстояние от крайних фильтров до края плиты не превышает радиуса водопонижения.

 

Источники:

Здание, получившее аварийные повреждения в результате забивки свай в соседнем строительном котловане

  • xn--h1aleim.xn--p1ai
  • domnarod.ru
  • www.findpatent.ru

Поделиться:
Нет комментариев