Конструкции в архитектуре

5) использование саморегулирующих охлаждающих устройств (схема е), которые с помощью искусственного охлаждения, получаемого в результате циркуляции специального газа (фреона) или жидкости (керосина), понижают температуру окружающего грунта. Чаще всего данный метод используют как вспомогательное средство для обеспечения заданного температурного режима вечномерзлых грунтов или создания заслонов промерзшего грунта для зашиты от теплового влияния соседних здании и подземных вод. При строительстве оснований и фундаментов по принципу необходимо использовать мероприятия, исключающие проникновение тепла в грунт, и обеспечивать охлаждение поверхности грунта под зданием или около него. Как правило, при возведении фундамента по принципу применяют свайные фундаменты, допускается также использование железобетонных столбчатых фундаментов и монолитных бетонных.

Схемы устройства фундаментов для сохранения в основании вечномерзлого состояния грунтов: 1 -- граница слоя вечномерзлого грунта; 2 -- деятельный слой; 3 -- насыпной грунт; 4 -- теплоизоляция; 5 -- вечномерзлый грунт; 6 -- вентилируемое подполье; 7 -- неотапливаемый первый этаж; 8 -- сваи; 9 -- вентиляционные каналы, охлаждающие грунт; 10 -- замораживающие колонки

26.Основные типы и принципы устройства фундаментов в мерзлых и вечномерзлых грунтах. Глубина оттаивания грунта. Понятие о деятельном слое грунта

При проектировании и строительстве фундаментов сооружений ориентируются на два характерных состояния вечномерзлых грунтов: мерзлое и немерзлое. В связи с этим различают два принципа использования вечномерзлых грунтов в качестве оснований сооружений, включая мосты: I -- грунты основания используют в мерзлом состоянии, сохраняемом в процессе строительства и в течение всего заданного периода эксплуатации сооружения; II -- грунты основания используют в оттаивающем (в период эксплуатации сооружения) или в оттаявшем (до начала возведения сооружения) состоянии. Принцип использования вечномерзлых грунтов в качестве оснований фундаментов выбирают исходя из местных климатических и инженерно-геокриологических условий, глубины заложения и особенностей конструкции фундаментов, результатов технико-экономических расчетов, связанных с выбором оптимального типа фундаментов. На принцип I ориентируются в случаях, когда имеется обоснованная необходимыми расчетами уверенность в сохранении мерзлого состояния грунтов в основании фундаментов мостов в течение всего периода их эксплуатации, как правило, без применения охлаждающих установок.

Для принятия решения об использовании грунтов основания по принципу I необходимо в процессе проведения инженерно-геокриологических изысканий обеспечить получение достоверных данных о температуре грунтов на глубине 10--12 м (от естественной поверхности) и о слиянии слоя сезонного оттаивания с вечномерзлыми грунтами в месте проектируемого сооружения. По принципу II используют вечномерзлые грунты исходя из условия их полного оттаивания независимо от температуры в период постройки сооружений. В местах залегания вечномерзлых грунтов с неровной или наклонной поверхностью фундаменты следует проектировать опирающимися полностью на мерзлые грунты, используемые по принципу I либо по принципу II, или же на расположенные выше немерзлые грунты. Не допускается опирать фундаменты частью на мерзлые, а частью на немерзлые грунты.

Деятельным слоем, называют поверхностный слой грунтов, подверженный сезонному промерзанию или оттаиванию.

Глубина сезонного оттаивания грунта H должна приниматься наибольшей из ежегодных максимальных глубин за срок наблюдений не менее 10 лет:

в пределах застройки -- по данным наблюдений на осушенной площадке без растительного и торфяного покрова, очищаемой весной от снега;

вне населенных пунктов -- на площадке с естественными условиями.

При отсутствии указанных данных глубину сезонного оттаивания грунта Н т следует определять теплотехническим расчетом в соответствии с п. 12.17.

27. Способы погружения свай в вечномерзлый грунт по схеме: буроопускных свай (в раствор); бурозабивных свай (в лидерную скважину); опускных свай (с оттаиванием)

пространственный покрытие монолитный

При устройстве свайных фундаментов на вечномерзлых грунтах сваи погружают следующими способами: 1) установкой свай при помощи грузоподъемных механизмов в пробуренные скважины с заполнением их грунтовым раствором; 2) погружением свай в предварительно оттаянный грунт в местах погружения паровыми или электроиглами; 3) забивкой свай в пробуренные лидерные скважины, диаметр которых меньше наименьшего размера поперечного сечения свай. Этот способ принято называть бурозабивным; 4) забивкой свай в вечномерзлый грунт без предварительной подготовки.

Первые два способа более эффективны при наличии твердо-мерзлых грунтов прочно сцементированных песчаных и глинистых, имеющих температуру от -0,3-1,5° и ниже. Для этих грунтов характерно относительно легкое (хрупкое) разрушение.

Бурозабивным и забивным способами обычно погружают сваи при устройстве фундаментов в тех районах, где вечно-мерзлые грунты находятся в пластичномерзлом состоянии. Такие грунты хотя и сцементированы льдом, но обладают свойствами вязкости; при передаче нагрузок они способны сжиматься.

Схемы погружения свай в вечномерзлые грунты показаны на рис. 28

Рис. 48 Схемы погружения свай в вечномерзлые грунты: 1 - свая; 2 - стенка скважины; 3 - грунтовой раствор; 4 - оттаянный грунт; 5 - лидерная скважина для бурозабивной скважины; 6 - проектное положение сваи

Способ проходки скважин зависит как от мерзлотно-грунтовых условий площадки, так и от способа погружения свай. Так, при погружении их бурозабивным способом поверхность стенок скважины должна быть ровной, а поперечные размеры соответствовать проектным. Для образования таких скважин применяют машины вращательного бурения и трубчатые буры. При бурении скважин трубчатыми бурами, как правило, используют те же машины, что и для забивки свай. Технология погружения свай в скважины заключается в разбуривании и заливке ее грунтовым раствором и установке сваи в скважину. Возможен вариант заливки раствором и после установки сваи. В ряде случаев скважины заполняют до установки свай глинистым раствором. Последний отжимается опускаемой сваей вверх и плотно заполняет пазухи между стенками сваи и скважиной. Для заливки скважины после установки сваи применяют как глинистый, так и песчаный раствор. В практике строительства чаще используют глинистые растворы, которые не требуется уплотнять в отличие от песчаных растворов. Для ускорения смерзания свай с грунтовым раствором применяют различные способы, ускоряющие замораживание грунтов. К числу их относятся предварительное охлаждение скважины наружным воздухом - отсасыванием воздуха из скважины вентилятором или компрессором, а также охлаждение холодным воздухом свай, имеющих специальные полости для нагнетания воздуха

Буроопускной способ погружения свай в вечномерзлые грунты нашел широкое применение на Крайнем Севере. Он применим как в песчаных, так и в глинистых грунтах с любым содержанием крупнообломочных включений. Грунты могут быть твердомерзлыми и пластично-мерзлыми с температурой от --0,5 °С и ниже. Этот способ также применим, когда температура мерзлого грунта выше --0,5 °С, но для ускорения вмерзания свай в этом случае необходимо искусственное охлаждение грунтов. Буроопускной способ включает в себя работы по бурению скважин, погружению в них свай, заполнению скважин грунтовым раствором либо до погружения свай (см. рисунок), либо после него. Во втором случае установка свай и их выверка оказываются более трудоемкими, поэтому строители предпочитают первый способ. При строительстве по I принципу на высокотемпературных грунтах в технологический процесс устройства фундаментов на буроопускных висячих сваях включаются работы, обеспечивающие понижение температуры грунтов основания.



Рис. 49 Схема работ по погружению свай в предварительно пропаренные скважины: а - погружение сваи в скважину; б - отогретая скважина; в - пропаривание скважины; г - пробуренная скважина; д - бурение скважины; 1 - талый грунт; 2 - автокран; 3 - погружаемая свая; 4 - деревянный щит; 5 - перфорированная паровая игла; 6 - буровая скважина; 7 - буровой станок; 8 - шнек; 9 - граница вечной мерзлоты; 10 - вечномерзлый грунт

Опускной способ погружения свай применяется в твердомерзлых глинистых грунтах, мелких и пылевидных песках, содержащих не более 15 % крупнообломочных включений со средней температурой вечномерзлых грунтов по длине сваи от минус 1,5 °С и ниже.

Сваи погружаются с оттаиванием грунта, причем диаметр зоны оттаивания должен быть не более удвоенногоразмера большей стороны поперечного сечения свай. Для ускорения вмерзания свай допускается применять искусственное охлаждение грунтов.

Этот способ исключает необходимость выполнять буровые работы -- сваи погружают в оттаявший грунт под действием их веса. Зону оттаивания часто называют скважиной.

При песчаных грунтах сваи целесообразно погружать не только под действием собственного веса, но использовать и вибропогружатели. В этом случае грунт вокруг сваи уплотняется сильнее, а несущая способность сваи увеличивается. При этом продолжительность оттаивания скважины сокращается примерно в 2 раза по сравнению с вариантом погружения свай под действием собственного веса.

Перед началом парооттаивания расчищают и планируют территорию строительной площадки, а также разбивают оси свайных фундаментов. Положение осей фундаментов и мест погружения паровых игл фиксируют с помощью причалок и обноски, устроенной по периметру будущего здания. Планировочные и земляные работы должны обеспечить отвод со строительной площадки талых и дождевых вод.

28. Особенности проектирования и строительства зданий и сооружений на лессовых грунтах. Типы грунтов по просадочным свойствам

Схема 50 вариантов возможного выбора глубины заложения фундаментов в лёссовых (просадочных) грунтах

1. Если фундамент мелкого заложения получает S_пр + S > S_u, то увеличивают глубину заложения фундамента.

2. Фундамент с большей глубиной заложения (меньшей просадочной толщей под подошвой).

3. Фундамент глубокого заложения (опора подошвы на непросадочный грунт).

4. Прорезка просадочного грунта сваями (необходимо учитывать отрицательное трение).

5. Сжимаемую зону под фундаментом искусственно делаем непросадочной.

6. Другие мероприятия, сюда относиться (согласно СНиП):

o дренаж вокруг сооружения (повышенные требования);

o прокладка инженерных коммуникаций по схеме труба в трубе (снижение риска замачивания лёссового грунта в случае возможной протечки);

o повышенные требования к планировке застраиваемой территории (расположение сооружений с повышенным риском утечки воды - водонапорных башен в пониженных местах) (см. схему);

o различные мероприятия, уменьшающие возможность замачивания грунта под фундаментами (уширенная отмостка вокруг здания, повышенный уклон от здания самотечных инженерных трубопроводов и т.д.).

o

Схема 51 применения различных инженерных мероприятий по снижению возможности развития просадки в лёссовом основании

Просадочностью называется способность лёссового макропористого грунта очень быстро размокать, терять прочность и уплотняться (под нагрузкой).

В качестве примера проявления просадочности, ниже приведена схема образования продольных трещин вдоль оросительного канала, проложенного в лёссовых грунтах. Причина появления подобных трещин - утечки воды из канала и замачивание лёссового основания.



Схема 52 образования продольных трещин вдоль оросительного канала, проложенного в лёссовых грунтах

Ширина раскрытия трещин составляла 30 - 40 см, а величина просадки 0,3 - 2 м. Явления просадки наблюдались в г. Грозном - у смотровых колодцев в результате переполнения их водой (то же в г. Запорожье и т.д.).

Ниже схематично показаны характерные виды аварийных ситуаций, которые возникли на заводе «Запорожсталь» (30-е годы прошлого столетия), по причине попадания воды в лёссовое основание возведённых сооружений.

Схемы 53 характерных виды аварийных ситуаций, которые возникли на заводе «Запорожсталь» (30-е годы прошлого столетия)

Как и от чего происходит просадка лёссового основания? Для ответа на этот вопрос следует обратить внимание на физические свойства лёсса, который имеет преимущественно такие характеристики:

1. g = 14…16 кН/м³ (объёмный вес);

2. W = 6 - 15 % (вода в виде пленочной влаги);

3. П = 45 - 55% (пористость).

4. Большое наличие макропор в виде трубчатых канальцев диаметром 0,1…4 мм (преимущественно вертикальное положение) (см. схему).

Вследствие наличия крупных пор эти грунты иногда называют макропористыми.

Просадочные лёссовые грунты обладают следующими свойствами: они состоят в основном из пылеватых частиц, имеют большую пористость (около 50 %) и малую влажность. В грунте содержится значительное количество карбонатов. При замачивании они быстро размокают и теряют первоначальную структуру.

Просадочные грунты характеризуются относительной просадочностью, начальным просадочным давлением и начальной просадочной влажностью.

Относительная просадочность -- это относительная деформация грунта при его замачивании под нагрузкой. Она устанавливается при испытаниях грунтов при разных напряжениях, вызванных нагрузкой от фундамента и от собственного веса грунта.

В зависимости от условий проявления просадочности лёссовых грунтов различают два типа грунтовых условий:

* I тип грунтовых условий, при которых просадка происходит в основном от действия внешней нагрузки,

а просадка от собственного веса либо не происходит, либо ее значение не превышает 5 см;

* II тип грунтовых условий, при которых просадка происходит от внешней нагрузки и собственного веса при значении просадки более 5 см.

Для определения ожидаемой просадки необходимо иметь следующие исходные материалы:

* напластование грунтов, относительная просадочность каждого слоя при любом интересующем давлении, положение уровня грунтовых вод;

* размеры фундамента, глубина его заложения, давление по подошве.

Затем обычными методами определяются напряжения от собственного веса грунта и от дополнительной нагрузки, передаваемой фундаментом.

При определении просадки от собственного веса промежуточные значениях определяют интерполяцией (Интерполямция,-- способ нахождения промежуточных значений величины по имеющемуся дискретному набору известных значений).

Проектирование фундаментов на просадочных грунтах осуществляется в следующей последовательности: а) оцениваются инженерно-геологические условия, свойства грунтов, определяется тип грунтовых условий по просадочности: б) рассматриваются варианты устранения просадочных свойств грунтов, прорезки всей толщи грунтов глубокими фундамента ми, комплекс водозащитных и конструктивных мероприятий; в) выбирается глубина заложения фундамента; г) определяются размеры фундамента на естественном основании; д) определяется возможная просадка основания; е) уточняются тип основания, глубина заложения, тип фундамента, размеры фундамента; е) в случае необходимости рассчитывается искусственное основание; ж) производится конструктивный расчет фундамента.

При I типе просадка возможна только от веса сооружения при попадании воды непосредственно под фундаменты. Для исключения возможности такой просадки устраняют просадочность грунта в пределах деформируемой зоны. При II типе требуется осуществить дополнительные водозащитные или конструктивные мероприятия и устранить просадочные свойства грунта на всю глубину просадочной толщи. При выборе глубины заложения фундаментов учитывают, что верхняя часть лёссовых грунтов часто разрыхлена землероями. Эту зону прорезают и закладывают фундаменты на отметке, где число ходов землероев -- не больше двух на 1 м2 дна котлована.

При проектировании учитывают, что прорезка всего просадочного слоя снижает просадку до нуля.

При проектировании фундаментов в грунтовых условиях II типа по просадочности применяют полный комплекс мероприятий по устранению просадочности, в том числе водозащитные и конструктивные мероприятия. Применяют следующие способы и мероприятия:

1. устройство свайных фундаментов с прорезкой толщи просадочных грунтов;

2. закрепление всей толщи просадочных грунтов различными методами;

3. уплотнение грунтов грунтовыми сваями;

4. устройство фундаментов из набивных свай с уширенной пятой, заведенных в нижележащий слой непросадочного грунта;

5. уплотнение грунтов с помощью предварительного замачивания и подводных взрывов при последующем уплотнении трамбованием верхнего слоя грунта;

6. водозащитные мероприятия для уменьшения вероятности замачивания оснований. При возведении легких зданий и сооружений можно полностью исключить возможность проникновения в основания фундаментов дождевых, хозяйственных и подземных вод путем планировки территории, устройства дерновых и асфальтовых покрытий. Для отвода дождевых вод в дождевую канализацию устраивают кюветы, канавы, лотки. Особое внимание следует обратить на удаление воды от фундаментов. Для этого обратную засыпку фундаментов тщательно трамбуют и устраивают водонепроницаемую отмостку, с которой вода отводится с помощью лотков в кюветы и канализацию;

7. конструктивные мероприятия должны назначаться для исключения влияния неравномерных деформаций на здание: повышение прочности и пространственной жесткости или увеличение податливости зданий в стыках и швах.

29.Конструктивные мероприятия

Конструктивные мероприятия применяют обычно только при строительстве зданий и сооружений на просадочных грунтах со II типом грунтовых условий по просадочности, возводимых с использованием комплекса мероприятий, и назначают, как правило, по расчету конструкций зданий и сооружений на неравномерные просадки грунтов оснований. Мероприятия объединяют в три основные группы, направленные на: а) повышение прочности и общей пространственной жесткости зданий и сооружений; б) увеличение податливости зданий и сооружений за счет применения гибких или податливых конструкций; в) обеспечение нормальной эксплуатации зданий и сооружений при возможных неравномерных просадках грунтов оснований. Мероприятия первой группы применяются обычно для относительно жестких зданий и сооружений. Мероприятия второй группы, связанные с увеличением податливости зданий и сооружений, применяются, как правило, для податливых и гибких зданий. Мероприятия третьей группы обычно применяются в сочетании с мероприятиями первой или второй группы для зданий и сооружений, оборудованных специальными технологическими устройствами, и направлены на обеспечение нормальной эксплуатации этих устройств при возможных неравномерных просадках грунтов в основаниях и, в случаях необходимости, на восстановление их нормального эксплуатационного положения.

Мероприятия по повышению прочности и общей пространственной жесткости зданий и сооружений включают: разрезку зданий и сооружений осадочными швами на отдельные отсеки; устройство железобетонных поясов или армированных швов; повышение вида и степени армирования отдельных железобетонных элементов; усиление прочности стыков между отдельными элементами конструкций; устройство жестких горизонтальных диафрагм из сборных железобетонных элементов; усиление фундаментно-подвальной части зданий и сооружений путем применения монолитных или сборно-монолитных фундаментов.

Здания и сооружения в плане целесообразно проектировать простой конфигурации, при которой обеспечивается возможность их разрезки осадочными швами на отдельные достаточно жесткие и прочные отсеки прямоугольной формы в плане. Осадочные швы, как правило, должны располагаться в местах резкого изменения высоты и нагрузок на фундаменты; изменения толщины слоя просадочных грунтов и конструкции фундаментов; у поперечных стен и т. п. Расстояние между осадочными швами назначается по расчету конструкций на изгиб и ориентировочно принимается для жилых, гражданских и промышленных многоэтажных зданий равным 20--40 м, а для промышленных одноэтажных зданий -- 40--80 м. Железобетонные пояса и армированные швы устраивают с целью повышения прочности стен и увеличения общей жесткости зданий. В крупнопанельных зданиях поэтажные пояса выполняют путем выпуска и стыкования на сварке верхней арматуры панелей, расположенной в надпроемных перемычках. В крупноблочных зданиях поэтажными поясами служат поясные и перемычные блоки, соответствующим образом армируемые и соединяемые между собой путем сварки арматуры с последующим замоноличиванием стыков.

В кирпичных зданиях поэтажные пояса совмещаются с надоконными и наддверными перемычками или устраиваются армированные швы над перемычками. Мероприятия по увеличению податливости зданий и сооружений за счет применения гибких и разрезных конструкций включают: обеспечение гибкой связи между отдельными элементами конструкций; повышение площади опирания отдельных конструкций элементов; увеличение устойчивости элементов конструкций при повышенных деформациях оснований; повышение влаго- и водонепроницаемости стыков между отдельными взаимноперемещающимися элементами конструкций. Обеспечение нормальной эксплуатации зданий и сооружений при возможных просадках и горизонтальных перемещениях грунтов в основаниях достигается: применением таких конструктивных решений отдельных узлов и деталей, которые позволяют в короткие сроки восстановить после неравномерных просадок нормальную эксплуатацию кранов, лифтов и т. д. увеличением габаритов между отдельными конструкциями {например, между мостовыми кранами и элементами покрытия, размеров лифтовых шахт и т. п.), обеспечивающими восстановление нормальной эксплуатации оборудования.

30.Принципы строительства на просадочных грунтах

Обеспечение прочности и нормальной эксплуатации зданий и сооружений на просадочных грунтах достигается применением соответствующих принципов и методов строительства, которые основываются на учете природы, механизма просадочности, закономерности развития просадочных деформаций. При проектировании оснований, фундаментов и зданий на просадочных грунтах прежде всего учитывают возможность их замачивания и возникновения просадочных деформаций. Поэтому в тех случаях, когда исключается замачивание просадочных грунтов сверху или вследствие подъема уровня грунтовых вод и возможно лишь медленное повышение влажности до установившейся за счет застройки территории, основания и фундаменты проектируют как на обычных непросадочных грунтах. Подобные условия обычно имеют место при строительстве зданий и сооружений, необорудованных водопроводом и канализацией, у которых внешние сети и возможные источники замачивания расположены на расстояниях, больших полуторной величины просадочной толщи. При возможности и неизбежности замачивания просадочных грунтов в основании прочность и нормальная эксплуатация зданий и сооружений достигаются применением одного из следующих принципов: а) устранения просадочных свойств грунтов; б) прорезки просадочных грунтов глубокими фундаментами; в) комплекса мероприятий, включающего подготовку основания, водозащитные и конструктивные мероприятия. Устранение просадочных свойств грунтов достигается применением различных методов уплотнения и закрепления и направлено на изменение природной структуры, повышение плотности, прочности, исключение просадочности грунтов и превращение их в обычные непросадочные грунты с более высокими значениями прочностных и деформационных характеристик.

Основными методами уплотнения просадочных грунтов с I типом грунтовых условий по просадочности являются: поверхностное уплотнение тяжелыми трамбовками, вытрамбовывание котлованов, устройство грунтовых подушек, а на площадках со II типом: предварительное замачивание, в том числе с глубинными взрывами, глубинное уплотнение пробивкой скважин (грунтовыми сваями) и др. Закрепляют просадочные грунты однорастворной силикатизацией и обжигом.

Прорезка просадочных грунтов глубокими фундаментами предусматривает передачу нагрузки от фундаментов на подстилающие грунты и тем самым полное или частичное исключение влияния просадочности грунтов на осадки фундаментов. Она выполняется свайными фундаментами из забивных или набивных свай различных конструкций, столбами из закрепленного грунта. Комплекс мероприятий направлен на частичное снижение величин просадок грунтов и приспособление конструкций зданий и сооружений к возможным просадкам грунтов в основании. При этом подготовка оснований выполняется путем уплотнения грунтов различными методами с целью полной или частичной ликвидации просадок грунтов в пределах деформируемой зоны от нагрузки фундаментов и создания в основании маловодопроницаемого экрана из уплотненного грунта, препятствующего замачиванию нижележащих просадочных грунтов и промачиванию всей просадочной толщи. Водозащитные мероприятия направлены на снижение возможности замачивания грунтов, промачивания всей просадочной толщи и тем самым снижение максимальных просадок до минимально возможных величин. Конструктивные мероприятия выполняются с целью приспособления зданий и сооружений к возможным просадкам грунтов и принимаются по расчету конструкций на неравномерные просадки в основаниях. При выборе принципов и методов их осуществления по обеспечению прочности и нормальной эксплуатации зданий и сооружений на просадочных грунтах учитывают тип грунтовых условий по просадочности, вероятность замачивания основания на всю величину просадочной толщи или ее части, возможную величину просадки, взаимосвязь проектируемых зданий и сооружений с соседними объектами и коммуникациями и т. п. на основе, технико-экономического обоснования.

На просадочных грунтах с I типом грунтовых условий по просадочности вполне возможно применять частичное устранение просадочных свойств грунтов, а также неполную прорезку просадочных грунтов глубокими фундаментами, но с обязательным обеспечением того, чтобы суммарные величины осадок и просадок не превышали предельно допустимых для зданий и сооружений величин как по их абсолютному значению, так и степени неравномерности. В отличие от этого на просадочных грунтах со II типом грунтовых условий в связи с необходимостью учета сил нагружающего трения должно применяться только полное устранение просадочных свойств грунтов и их полная прорезка. Устранение просадочных свойств грунтов обычно целесообразно применять для зданий и сооружений, осадки фундаментов которых на уплотненных и закрепленных грунтах не превышают допустимых для них величин, а прорезку просадочных грунтов -- в грунтовых условиях, характеризующихся наличием ниже просадочной толщи слоев грунта с повышенной плотностью и несущей способностью. Комплекс мероприятий применяется, как правило, при проектировании и привязке малочувствительных к неравномерным деформациям оснований зданий и сооружений с несущими продольными и поперечными стенами.

31. Водозащитные мероприятия при проектировании фундаментов на просадочных грунтах

При проектировании оснований, фундаментов и зданий на просадочных грунтах учитываются водозащитные мероприятия с целью: снижения вероятности замачивания грунтов в основании; исключения интенсивного замачивания грунтов на всю величину просадочной толщи и полного проявления возможной просадки грунта; контроля за состоянием сетей, несущих воду; возможности их осмотра и быстрого ремонта; своевременного исключения дальнейшего замачивания грунтов в основании и т.п.

В комплекс водозащитных мероприятий входят: компоновка генплана; планировка застраиваемой территории; устройство под зданиями и сооружениями маловодопроницаемых экранов; качественная засыпка пазух котлованов и траншей; устройство вокруг зданий отмосток; прокладка внешних и внутренних коммуникаций, несущих воду, с исключением возможности утечки из них воды и обеспечением свободного их осмотра и ремонта; отвод аварийных вод за пределы зданий и в ливнесточную сеть и др.

Компоновка генеральных планов выполняется с максимальным сохранением естественных условий стока поверхностных вод. Здания и сооружения, предназначенные для технологических процессов, связанных с потреблением воды, должны располагаться, как правило, в пониженных частях рельефа застраиваемой площадки либо на участках с высоким расположением уровня грунтовых вод или наличием дренирующего слоя, подстилающего просадочную толщу грунтов.

Планировка застраиваемой площадки или участка строительства выполняется с использованием путей естественного стока атмосферных вод. Применение песчаных грунтов, строительного мусора и других дренирующих материалов для планировочных насыпей на площадках просадочных грунтов не допускается. Застраиваемая площадка, расположенная на склоне, должна быть отгорожена от вод, стекающих со склонов, нагорной канавой, имеющей выпуски для сброса дождевых вод за пределы застраиваемой территории и уклон не менее 0,005.

В основаниях зданий и сооружений, возводимых на просадочных грунтах, с применением комплекса мероприятий, устанавливаются сплошные маловодопроницаемые экраны из уплотненного лессового грунта с уширением их в каждую сторону от наружных граней фундаментов. Прорезка траншеями для коммуникаций маловодопроницаемых экранов под зданиями на глубину более 1/3 их толщины не допускается. При этом толщина экрана ниже дна траншеи должна быть не менее 1,5 м для зданий и сооружений, в которых будут проходить технологические процессы, связанные с потреблением воды, а также для зданий повышенной этажности и не менее 1 м для остальных зданий и сооружений.

Обратные засыпки котлованов у фундаментов и траншей для коммуникаций должны устраиваться из местных лёссовидных суглинков, глин, а при отсутствии их -- из супесей. Грунт в обратные засыпки отсыпается с оптимальной влажностью отдельными порциями и уплотняется до плотности в сухом состоянии не менее 1,55--1,65 т/м3.

Вокруг каждого здания должны быть устроены водонепроницаемые отмостки. Ширина их вокруг зданий и сооружений должна быть не менее 1,5 м для зданий высотой до 18 м и не менее 2 м для зданий высотой более 18 м. При полном устранении просадочных свойств грунтов или при полной их прорезке ширина отмосток принимается не менее 1 м. Отмостки по периметру зданий независимо от конструкций одежды должны иметь подготовку из местного уплотненного грунта слоем толщиной не менее 0,15 м и устраиваться с уклоном в поперечном направлении не менее 0,03. Отметка бровки отмостки должна превышать планировочную отметку не менее чем на 0,05 м.

Ввод водопровода и теплосетей в здание, а также выпуски канализации и водостоков следует прокладывать в каналах со съемными плитами перекрытия. Каналы целесообразно делать из одного железобетонного лотка и укладывать с уклоном не менее 0,02 в сторону от здания. Примыкание каналов к фундаментам здания должно быть герметичным и выполняться с учетом неравномерной просадки канала и фундамента. Длина канала от обреза фундамента здания принимается в зависимости от толщины слоя просадочных грунтов и диаметра трубопроводов.

Ввод водопровода и теплосетей, а также выпуски канализации и водостоков должны располагаться вне углов и мест сопряжения фундаментов. Минимальный разрыв между трубой и фундаментом параллельных ей сетей в свету рекомендуется принимать не менее 1 м. Для прокладки вводов и выводов коммуникаций в фундаментах или в стенках подвалов следует предусматривать отверстия или проемы. Расстояние

от верха труб до верха отверстия или проема должно составлять 1/4 расчетной просадки основания здания, но не менее 0,15 м; расстояние от низа трубы до подошвы фундаментов -- не менее 0,5 м.

Полы в зданиях и сооружениях, запроектированных с применением комплекса мероприятий, устраиваются водонепроницаемыми. Грунт в основании полов выше маловодопроницаемого экрана уплотняется до плотности в сухом состоянии не ниже 1,6 т/м3. Для стока аварийных вод полы делаются с уклоном 0,005--0,01 к приямкам. В местах сопряжения полов со стенами прокладывают плинтусы на высоту 0,1--0,2 м.

32. Фундамент. Типы

Фундамент -- строительная несущая конструкция, часть здания, сооружения, которая воспринимает все нагрузки от вышележащих конструкций и распределяет их по основанию. Как правило, изготавливаются из бетона, камня или дерева.

Фундаменты, как правило, закладываются ниже глубины промерзания грунта, для того, чтобы предотвратить их выпучивание. На непучинистых грунтах при строительстве легких деревянных построек применяют мелкозаглубленные фундаменты (фундамент, находящийся выше уровня промерзания грунта). Такой тип фундамента подходит в основном для небольших садовых домиков, летних бань и хозяйственных построек.

Свайные фундаменты в общем случае представляют собой ряд свай (столбов), заглубленных в грунт и соединенных балками или плитой (ростверком). Применяются свайные фундаменты на слабых грунтах при строительстве здания высотой более одного этажа или в малом строительстве (например, при постройке частных домов по каркасной технологии), когда даже ленточные фундаменты являются избыточными для передачи давления от веса постройки на грунт.

Рис. 54

В зависимости от типа, различается несколько видов свай. Классификация идет следующим образом.

По материалу:

· деревянные;

· бетонные, железобетонные;

· металлические.

По наличию пустоты вдоль оси конструкции:

· сплошные;

· полые.

По форме профиля:

· круглые;

· квадратные;

· более сложной геометрии;

· переменного профиля.

По характеру работы:

· опорные;

· висячие (нагрузка на грунт передается трением боковых поверхностей).Основными типами свайных фундаментов считаются:

· забивные - грунт предварительно не извлекается, изделие погружается с помощью различного рода молотов, погружателей и вдавливателей, зачастую с эффектом вибрации, применяются в основном сплошные сваи квадратного сечения;

· оболочечные конструкции, заглубляемый в грунт с помощью вибропогружателей и заполняемые бетонной смесью;

· набивные - изготавливаются по месту путем заливки бетонной смеси в предварительно созданную скважину, смесь уплотняется, вытесняя грунт, могут быть армированными или неармированными;



Рис. 55

Опирание ростверка на сборные железобетонные сваи, расположенный лентой

Комбинированные свайно-плитные фундаменты (КСП)

Комбинированные свайно-плитные фундаменты (КСП) применяются для многоэтажных тяжелых зданий, строительство которых намечается на площадках, где с поверхности залегают грунты средней прочности и плитный фундамент, даже при достаточной несущей способности грунта, не проходит по деформациям.

Для КСП фундаментов используется буронабивные сваи диаметром 800-1200 мм и длиной до размера, ширины здания, сооружаемые по технологии, предусмотренной п. 2.5а) СНиП 2.02.03-85, либо забивные железобетонные сваи, сплошные, квадратного сечения с поперечным армированием ствола размерами 35 ґ 35 или 40 ґ 40 см по ГОСТ 19804.1-79*.

По грунтовым условиям и конструкции фундамента сваи в этом типе фундаментов должны работать как висячие, и поэтому они располагаются под фундаментной плитой по сетке с расстояниями между осями свай 5-7 диаметров (поперечных размеров).

Щелевым называют монолитный ленточный железобетонный фундамент прямоугольного сечения, особенностью которого является укладка бетона непосредственно в выкопанную траншею - "в распор" грунта. Изготавливают их обычно в связанных глинистых грунтах, в песчаных грунтах их не применяют, так как стенки траншеи в них будут осыпаться.

Щелевые фундаменты, заложенные ниже глубины промерзания, рассчитывают по деформациям осадок и на устойчивость против воздействия касательных сил пучения.

При применении мелкозаглубленных щелевых фундаментов в пучинистых грунтах помимо указанных расчетов следует выполнять расчет по допустимым деформациям пучения. Если размеры подошвы щелевых конструкций определяют по допустимому сопротивлению грунта, рассчитанному на основе физико-механических характеристик, то осадки будут в допустимых пределах и отдельного расчета не требуют.

33.Типы фундаментов под каркасные здания на просадочных грунтах: плитные, перекресные ребристые, фундаменты в вытрамбованных котлованах (фвк)

Каркасный дом -- это легковозводимая конструкция. Каркасные дома строятся на основе каркаса из древесины или металла (в частности, оцинкованных конструкций, ЛСТК) с использованием сэндвич-панелей с покрытием на основе древесных волокон. Утеплителем при строительстве каркасного дома служит монолитный пенобетон, минеральная вата. С внешней стороны утеплитель зашивают стружечно-цементной плитой(СЦП), цементно-стружечными плитами (ЦСП), OSB или фанерой, которые облицовываются фасадной штукатуркой или обшиваются сайдингом.

Просадочными называются структурно неустойчивые грунты, которые при определенных условиях (наводнениях, вибрациях, сейсмических воздействиях) изменяют свою первоначальную структуру, вызывая значительный рост усадок. К просадочным грунтам чаще всего относят лёссы и лёссовидные грунты, которые при увлажнении размокают, подвергаясь просадке величиной иногда до 2...2,5 м. Расчет оснований, сложенных лёссовыми грунтами, выполняют по деформациям, суммарная величина которых представляет собой сумму осадки от внешней нагрузки и просадки при замачивании. В зависимости от условий проявления просадочности лессовые грунты разделяют на два типа грунтовых условий. I тип -- грунтовые условия, когда просадка происходит в основном от действия внешней нагрузки, а просадки от собственного веса или не происходит, или величина последней не превышает 5 см. II тип -- условия, при которых просадка происходит от внешней нагрузки и собственного веса при значении последней более 5 см.

Плитные фундаменты, сооружаемые под всей площадью здания. Представляют собой сплошную или решетчатую плиту, выполненную из монолитного железобетона либо из сборных перекрестных железобетонных балок с жесткой заделкой стыковых соединений. Фундаменты плитные и из перекрестных лент возводят из монолитного железобетона с целью придания фундаменту пространственной жесткости. Необходимость в этом возникает при строительстве на неравномерно и сильно сжимаемых грунтах, например, на насыпных (песчаных подушках, слежавшихся свалках, сильно пучинистых грунтах и т. п.). Иногда к таким фундаментам применяют термин "плавающий". Устройство плитного фундамента связано с довольно большим расходом материалов (бетона и металла) и может быть целесообразно при сооружении небольших и компактных в плане домов или других построек, когда не требуется устройство высокого цоколя, и сама плита используется в качестве пола (например, гаражи, бани и т. п.). Для домов более высокого класса чаще устраивают фундаменты в виде ребристых плит или армированных перекрестных лент Сооружают на тяжелых пучинистых и просадочных грунтах. Плитный фундамент наиболее приемлем при слабых неоднородных грунтах с высоким уровнем грунтовых вод, а также в случаях, когда нагрузка, приходящаяся на фундамент, велика, а грунт основания недостаточно прочен. Такие конструкции способны выравнивать вертикальные и горизонтальные перемещения грунта (плавающие фундаменты v их второе название).

Фундаменты в вытрамбованных котлованах подразделяются:

по глубине заложения:

на фундаменты мелкого заложения,

на фундаменты удлиненные,

по способу устройства:

на обычные (без уширения основания) с плоской или клиновидной подошвой, с уширением основания путем втрамбовывания в дно котлована отдельными порциями жесткого материала (щебня, гравия, жесткой бетонной супеси и т.п.) с последующим заполнением верхней части котлована монолитным бетоном.

Фундаменты в вытрамбованных котлованах исходя из конструктивных особенностей зданий и сооружений целесообразно применять:

столбчатые для каркасных промышленных, гражданских и сельскохозяйственных зданий при вертикальной нагрузке на них до 2000 кН;

ленточные прерывистые и столбчатые для бескаркасных жилых и промышленных зданий принагрузке до 300 кН;

с уширенным основанием при нагрузках на столбчатые фундаменты свыше 500-800 кН.

По взаимному расположению и характеру взаимодействия с грунтом основания фундаменты в вытрамбованных котлованах подразделяются на следующие виды:

отдельно стоящие (столбчатые), для которых не сказывается взаимное влияние одного на другой как при вытрамбовывании котлованов, так и при передаче нагрузки на грунт;

ленточные прерывистые фундаменты, устраиваемые в близко расположенных один от другого котлована с учетом взаимного влияния соседних фундаментов.

Вытрамбовывание котлованов трамбовками массой 3-6 т допускается выполнять при расположении фундаментов на расстоянии не менее 10 м от существующих зданий и сооружений, находящихся в удовлетворительном состоянии и не имеющих трещин; 15 м от зданий и сооружений, имеющих трещины в стенах, а также от инженерных коммуникаций, выполненных из чугунных, керамических, асбестовых и железобетонных труб.

34. Потивокарстовая защита, устройство противокарстовых фундаментов

Карст-- совокупность процессов и явлений, связанных с деятельностью воды и выражающихся в растворении горных пород и образовании в них пустот, возникающих на местностях, сложенных сравнительно легко растворимыми в воде горными породами - гипсами, известняками, мраморами, доломитами и каменной солью.

Основные Противо-карстовые мероприятия включают: устройство оснований зданий ниже зоны опасных карстовых проявлений; заполнение карстовых полостей; искусственное ускорение формирований карстовых проявлений; закрепление и уплотнение грунтов; водопонижение и регулирование режима подземных вод; организацию поверхностного стока; применение конструкций зданий и их фундаментов, рассчитанных на сохранение целостности и устойчивости при возможных деформациях основания.

Противокарстовый сборный ленточный фундамент, в том числе с консолями, включает дискретные железобетонные фундаментные плиты (подушки) и бетонные стеновые блоки, смонтированные на цементном растворе. Фундамент выполнен армированным в горизонтальных швах между плитами и блоками едиными арматурными неразрезными сетками, а в вертикальных торцевых пазах блоков - арматурными анкерами, соединенными с нижней и верхней неразрезными сетками и с монтажными петлями на сварке в процессе строительно-монтажных работ для жесткого объединения всех сборных элементов фундамента в сплошную балку-стенку. Технический результат состоит в повышении жесткости и надежности фундамента.

Необходимость устройства свайных фундаментов возникает, если верхние слои грунтов являются слабыми, малопрочными и сильносжимаемыми, то есть они являются малопригодными для устройства на них фундаментов мелкого заложения без улучшения свойств грунтов. Сваи передают нагрузки от сооружения на нижние, как правило, более уплотненные и прочные слои грунта. Свайные фундаменты применяются, если они являются в рассматриваемых условиях более экономичными и

индустриальными. Свайный фундамент состоит из свай, объединенных в верхней части балкой или плитой, именуемыми ростверком. Ростверк служит для распределения нагрузки, передаваемой сооружением на сваи. Головы свай обычно заделывают в ростверк. Однако свайный фундамент может состоять и только из одной сваи, которая будет являться продолжением колонны наземной конструкции. Нижняя поверхность ростверка называется его подошвой. Глубиной заложения свайного фундамента называется расстояние от поверхности грунта до плоскости, проведенной через острие свай.

При строительстве зданий и сооружений применяются два вида свайных фундаментов: безростверковые и с ростверками. К безростверковым относятся конструкции со сваями-колоннами, состоящие из одиночных свай, насадок и колонн. В конструкциях безростверковых свайных фундаментов используются сваи-колонны или иные любые виды свай с применением оголовков, насадок, монолитных стаканов и опорных балок



Рис. 56-консольная плита

Фундамент с расширительной подошвой

фундамент с расширительной подошвой имеет следующие характеристики и особенности: расширенную подошву; цоколь, представляющий собой железобетонную надземную часть высотой от 0,4 метра; толщина бетонной подошвы, ширина бетонной подошвы, толщина песчаной подушки, ширина песчаной подушки, толщина боковой обсыпки и ширина боковой обсыпки рассчитываются индивидуально. Индивидуальные расчеты некоторых параметров необходимы из-за различных дополнительных факторов: воспринимаемой нагрузки дома, сторон света, несущей способности грунта и некоторых других. Причем и расчет количества арматуры ведется по такому же принципу. Фундамент можно укладывать собственно на поверхности, так как имеется специальная подошва. Данный вид конструкции требуется, когда грунтовые воды подходят очень близко на участке строительства.

Кольцевой фундамент под сооружения башенного типа на клиновидных основаниях выполнен в виде круглой плиты с отверстием, геометрические параметры которого зависят от угла наклона жесткого подстилающего слоя, расстояния до ребра клина, ширины кольца фундамента, упругих свойств основания. При возведении дымовых труб, водонапорных башен, доменных печей и других сооружений, обладающих очень большой жесткостью, часто используют круглые или кольцевые фундаменты. Относительно большие размеры таких фундаментов (в плане) позволяют принимать значительные величины нормативного давления на грунт основания даже в тех случаях, когда фундаменты обладают средними строительными качествами. Значения предельно допустимой осадки также часто не отражаются на выбираемых размерах (диаметре) таких фундаментов, так как нормы допускают большую величину осадки (30 см).

35. Строительство на подрабатываемых территориях. Мульда сдвижения

Мульда сдвижения земной поверхности -- участок земной поверхности, на котором под влиянием отработки полезного ископаемого подземным способом возникли сдвижения и деформации. Величины деформаций зависят от вынимаемой мощности пласта, глубины горных работ, угла падения пласта и площади отработки.

Линия, ограничивающая на поверхности зону влияния горных разработок, является границей мульды сдвижения; она определяется как геометрическое место точек на поверхности с величиной оседания 10 мм или по граничным углам. Часть мульды сдвижения, в которой точки поверхности имеют наибольшее оседание, называется дном мульды сдвижения.

В пределах мульды сдвижения выделяются зона опасного сдвижения, где сдвижения и деформации опасны для подрабатываемых сооружений, и зона трещин, определяемые относительно границ горных работ соответственно углами сдвижения и углами разрыва. При разработке крутопадающих пластов в мульдах сдвижения могут образоваться провалы.

Различают мульды сдвижения с плоским и вогнутым дном. В первом случае вследствие больших размеров очистной выработки по сравнению с глубиной разработки часть поверхности (полная подработка) в пределах мульды сдвижения подвергается предельным сдвижениям и она получает полное развитие. При отсутствии плоского дна в одном из главных сечений Мульды сдвижения имеет место неполная подработка поверхности.

При строительстве на подрабатываемых территориях предпочтение отдают зданиям небольшой площади, без выступов и пристроек. Здания большой протяженности разбивают на отсеки, что уменьшает усилия в конструкциях и вызывает их меньшие повреждения под воздействием горных выработок. Сохранность и надежность зданий и сооружений, расположенных на подрабатываемых территориях, обеспечивают рядом мероприятий, среди них: выбор территории под строительство и соответствующая планировка участков, не допускающих обрушений; уменьшение деформаций земной поверхности с помощью горнотехнических мер защиты. Горнотехнические меры заключаются в том, что под зданиями оставляют предохранительные целики ископаемого, заполняют выработанное пространство пустой породой или применяют специальные способы выемки полезного ископаемого, уменьшающие влияние деформаций основания на здание.

Применение в здании конструктивных устройств, швов, жестких креплений, усиленных ригелей, панелей равнопрочных элементов каркаса и других мероприятий. Конструктивные решения во всех случаях должны Предпочтительной для строительства в особых грунтовых условиях является бескаркасная конструктивная схема здания с несущими стенами. Максимальная жесткость здания достигается применением отсеков, которые представляют собой системы из наружных и внутренних несущих стен с перекрытиями, опертыми по контуру на стены.

Конструктивные меры предусматривают исходя из принципа жесткости или податливости. В первом случае необходимо обеспечить жесткость и прочность, достаточные для восприятия дополнительных усилий в конструкциях без появления в них остаточных деформаций. Выбор тех или иных мер определяет проектная организация на основе технико-экономических сравнений и практических рекомендаций.

36. Принципы проектирования и защитные конструктивные мероприятия для здании, возводимых на подрабатываемых территориях: жесткая и податливая схема здании, ж.б. пояса, связи-распорки между фундаментами, швы скольжения, разрезка здании на блоки

Рис. 57



Рис. 58

37. Особенности проектирования свайных фундаментов на подрабатываемых территориях: горизонтальное сдвижение грунта, схема сопряжения голов свай с ростверком: жесткое, шарнирное, через шов скольжения

В задании на проектирование свайных фундаментов на подрабатываемых территориях должны содержаться полученные по результатам маркшейдерского расчета данные об ожидаемых максимальных деформациях земной поверхности на участке строительства, в том числе оседание, наклон, относительные горизонтальные деформации растяжения или сжатия, радиус кривизны земной поверхности, высота уступа.

...