Рыхлые пески в основании фундамента

Обновлено: 26.04.2024

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 > ω_L ),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. Фундаменты зданий на слабых грунтах//Труды VII Дунайско-Европейской конф. по механике грунтов и фундаментостроению

Ежов Е.Ф. Исследование дополнительных осадок фундаментов сооружений при устройстве около них ограждающих шпунтовых стенок: Автореф. дис.

Сотников С.Н. Осадки сплошных фундаментных плит и ленточных фундаментов крупнопанельных домов на мощной толще слабых грунтов //Механика грунтов, основания и фундаменты: Сб. науч. тр. / ЛИСИ

Сотников 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).

Сотников С.Н. Проектирование и возведение фундаментов вблизи существующих сооружений

Есть задача. Необходимо возвести сооружение. Площадь сооружения в плане - порядка 300х100м. Основание - монолитная ж.б. плита (разбитая деф.швами на секции).
На площадке строительства в основании будущего сооружения залегают мелкие рыхлые пески. Под песками - нормальные грунты (плотные пески и полутвёрдые суглинки). От отметки подошвы сооружения до нижней границы слоя рыхлых песков от 2 до 4м.

Вопрос в следующем: можно ли каким либо способом на площадке уплотнить эти рыхлые пески по всей их толще до состояния как минимум средней плотности? - Трамбовкой, укаткой или ещё как-то?
Или же придётся их вынимать и укладывать песок с послойным уплотнением? Вариант так себе. 80-100тыс.м3 грунта вынуть, а потом обратно уложить.
Ну или как вариант - свайное основание. Но это полный ппц. 5000-6000 свай

Тяжелыми трамбовками можно уплотнить хот на 5 м, хоть на 10м.Но такую площадь будут уплотнять до второго пришествия.По моему лучше сваи, но почему получилось так много?

Рыхлые пески хорошо поддаются цементации. Особенно мелкодисперсными вяжущими типа "микродур" или из этой серии. Надо смотреть цену вопроса.

Оснащение проходки горных выработок, ПОС, нормоконтроль, КР, АР

А проливкой водой и опытным замером плотности грунта в шурфах ?
Допустим организовать что-нибудь такое оборотное. Правда дорого наверное очень. Может только если безграничная вода рядом.

А может гибридное решение ? Часть грунта снять, а часть уплотнить укаткой катками ? Катки это до 1,2 м. А выше снять и положить.

Кстати, а что если арендовать для снятия грунта не экскаватор, а супермощный бульдозер ? Будет намного дешевле.

Ну подземные взрывы и не предлагаю.

Хм. ну выбора то всё равно нет, надо уплотнять.

Я тоже склоняюсь к этому. Но сколько копий сломали на этом форуме противники цементации песка как реального факта. И они могут быть правы.

Если применять бульдозер, то можно организовать работу так, что при разработке будет засыпаться предыдущая захватка. Т. е. опять же меньше объём работ.

У нас уплотняли 5 тонными трамбовкаи , сбрасывали с высоты 5 м.Стиродуром на одном объекте делали наклонные сваи усиления, он дорогой собака.

стиродур - это вроде утеплитель из ППУ.

А проливкой водой и опытным замером плотности грунта в шурфах ?

пробовали такие объемы проливать -не помогает. помимо проливки все равно необходимо уплотнять физически(динамически), чтобы окончательно "поломать" скелет грунта хоть и песчаного. Серега - рекомендую обратится к опыту возведения насыпных сооружений типа дамб, обваловок, насыпей под авто/жд дороги -для них это не то чтобы рутина, но более привычное занятие.
З.Ы. несколько лет назад я где то на форуме выкладывал даже книгу на эту тему (посмотрю когда буду на работе).

Оснащение проходки горных выработок, ПОС, нормоконтроль, КР, АР

проектирование гидротехнических сооружений

Спасибо за оперативный отклик.

Внесу немного ясности:
1. Проливка не катит, т.к. грунт и так водонасыщенный по самое некуда. В данный момент это дно реки. Будут отсыпаться дамбы, котлован осушаться. Рыхлый песок в процессе уплотнения наоборот дренировать надо будет, чтобы он консолидировался.
2. Сваи, микросваи, ждет и прочее подобное, так же как и цементация, не очень годится, т.к. очень удорожает строительство. Поэтому и интересует самый вроде бы простой вариант - уплотнить грунт и на него положить плиту.
Нагрузка на плите ерундовая, поэтому несущая способность не вызывает вопросов. По сути и на рыхлом песке нормально стояло бы, если бы не опасность неравномерных деформаций. Поэтому и надо уплотнить, и естественно проконтролировать качество этого уплотнения.

На мой взгляд тут применимы тяжёлый трамбовки, как писал igr. Но тут вопрос: какова эффективность и производительность этого способа?
Ещё интересует вариант с тяжёлыми виброкатками. Какова их эффективность (реальная, не рекламщицкая)?

рекомендую обратится к опыту возведения насыпных сооружений типа дамб, обваловок, насыпей под авто/жд дороги -для них это не то чтобы рутина, но более привычное занятие.

при ОТСЫПКЕ дамб и насыпей ведётся послойное уплотнение катками. Там всё просто. Самосвал кучу песка вывалил, бульдозер её растащил слоем 15-20см, каток несколько раз прокатал туда-обратно. Получается шикарно. Уплотняется до состояния плотных песков.
А без уплотнения НАМЫВНЫЕ дамбы по сути получаются отсыпанными рыхлым песком с большим водонасыщением. При консолидации и последующем самоуплотнении осадка тела дамбы получается до 10-15% от высоты! Не хотелось бы получить такое.

Помогите, запутался!
Строительство коттеджа, 2 этажа, кирпичные стены, монолитный перекрытия, пролет максимум 6м.
В основании песок рыхлый. Коэффициент пористости 0,859 природного сложения. В максимально рыхлом - 1,039, в максимально плотном - 0,677.
Вроде нормы запрещают строить, на рыхлом песке. Но не могу найти, где это написано. А также какой критерий - коэффициент пористости или показатель плотности сложения.
Посчитал показатель плотности сложения - получается что соотвествует средней плотности, а по коэффициенту пористости - получается рыхлый. Совсем запутался! Подскажите, ПОЖАЛУЙСТА, можно ли строить на таком песке? Хотел сделать ленточный фундамент на глубину 1,6м.

стоительная контора ПТО

из чисто практических аспектов посоветовал бы обильно поливать песочек водой , уплотнить , и спокойненько строить на нем. трамбовками бензиновыми. или трамбовками Татжик-бревно, но етот вариант рискованный более

Народ! Ну пожалуйста, помогите! Я же много читал этот форум, тут такие спецы по грунтам сидят!! Скажите, че мне с этими песками делать?? R у него получается 20 т/кв.м.

п. 2.175 Пособия
по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01-83).
.
"При значительной величине ожидаемых осадок и просадок основания, сложенного рыхлыми песками, или при возможности динамического на него воздействия следует предусматривать мероприятия по своевременному, до возведения здания или сооружения, уменьшению деформируемости основания (путем уплотнения, водопонижения, замачивания, закрепления, замены на плотный грунт и пр.) или же переходить на свайные фундаменты. Без применения указанных мероприятий устройство фундаментов на рыхлых песках (и тем более в сейсмических районах) недопустимо. В необходимых случаях должны предусматриваться мероприятия по уменьшению чувствительности зданий и сооружений к неравномерным деформациям".

При значительной величине. А значительная - это сколько? С цифрами где-нибудь есть?
И вообще, может у меня и не такой уж рыхлый песок?
Очень хотелось бы знать - какой документ регламентирует это в цифрах. И по какому критерию - по коэффициенту пористости или по показателю плотности сложения.
Ну должно же это быть где-то написано.

Для кварцевого песка достаточно коэф. пористости.
Есть сомнения, см. также п.2.35 Пособия, где еще конус присутствует.

А показатель плотности сложения, получается, не имеет к делу отношения?? Почему он получается как для средней плотности?

Не понял. Чем Emax и Emin хуже, чем E? В смысле условности определения . Вроде из одного геологического отчета взяты.

Потому что определяются лабораторным путем.
Ну и что, что из одного отчета. Передо мной геология, где по одному разрезу чередуются архивные скважины и вновь пробуренные. По архивным скважинам глина полутвердая (0,1), по пробуреным тугопластичная (0,38).

Пролить водой, трамбануть, монолитный ленточный фундамент (можно только подушку), армопояса над подушкой (если сборняк) и над верхним стеновым блоком (если сборняк), если монолит - наплевать и забыть, т.к. для 2-уэ этажного здания небольшого в плане (коттедж) жесткости и так достаточно . Если все равно неспокойно:
- пояса в уровне перекрытий
- отмостку пошире (1,5м)
- максимально исключить возможность утечек из коммуникаций
- качественно спланировать рельеф площадки для отвода поверхностных вод

Да, несущая способность вполне себе достаточная. На я так понимаю, рыхлые пески как раз тем и грешат, что при нормальной несущей способности у них большая структурная неустойчивость. Потому их СНиП и запрещает для строительства.

Нашел-таки у себя в расчетах ошибку. А я-то все голову ломал, чего это у меня такое R приличное получается. Оказывается, гамма 1 и гамма2 для рыхлых песков равно 1 по СП 50-101-2004. А в СНиП я че-то этого не видел. Теперь R=13.8 т/кв.м., это уже ближе к истине.
Нашел также у Линовича расчет толщины уплотнения грунтов.Там есть график зависимости коэффициента m для расчета толщины уплотнения от отношения Rг/Rп. Может кто-нибудь подсказать, откуда этот график, из каких норм?

И еще - в СП написано, что проект уплотнения должен содержать:
" а) исходные и требуемые значения показателей (плотность сухого грунта, отметки понижения уплотняемой поверхности и др.), подлежащих проверке в составе операционного и приемочного контроля, а также перечень технологических параметров и показателей, подлежащих уточнению в ходе опытного уплотнения;

б) при поверхностном уплотнении грунтов естественного залегания трамбовками и грунтоуплотняющими машинами - план и размеры котлована с размерами уплотняемой площадки и контурами фундаментов; указания о необходимой глубине уплотнения и оптимальной влажности грунта, выборе типа грунтоуплотняющего механизма, о необходимом числе ударов трамбовками или числе проходов упл а) исходные и требуемые значения показателей (плотность сухого грунта, отметки понижения уплотняемой поверхности и др.), подлежащих проверке в составе операционного и приемочного контроля, а также перечень технологических параметров и показателей, подлежащих уточнению в ходе опытного уплотнения;»

Т.е. если я просто найду ширину и глубину уплотняемого слоя – этого недостаточно. А кто вообще делает такой проект уплотнения? Геологи?

стоительная контора ПТО

Чем больше плотность строения песка, тем при большем значении критического ускорения начинается его уплотнение.

Очень неустойчивыми системами, которые даже при незначительных динамических воздействиях могут разряжаться, есть рыхлые пески средней степени водонасыщения, насыщенные водой. Особенно сильно подвержены разрежению мелкие и пылеватые пески, в которых преобладают тонкозернистые (0,1 … 0,05 мм) и мелкозернистые (0,25 … 0,1 мм) фракции. Кроме того, для этих песков характерно повышенное, а также высокое содержание пылевидных фракций (0,05 … 0,005 мм) и обязательное наличие некоторого количества глинистых частиц (

Разряжение рыхлых песков происходит вследствие перезаключения их зерен, взвешенных в воде. Разрежение может быть поверхностным и внутренним.Поверхностное охватывает сравнительно небольшие объемы и возникает при перемещении людей и механизмов по поверхности песков, при разработке котлованов, траншей и каналов, откачке воды из них и тому подобное. Внутреннее разряжение приводит к взвешиванию больших толщ грунта и начинается с глубины массива. Его механизм можно объяснить следующим образом. Под влиянием динамического воздействия теряются контакты между частицами определенного глубинного слоя или прослойки грунта. Если от динамического воздействия, давление внешней нагрузки и собственного веса вышерасположенного грунта передается в большей степени на скелет грунта и меньшей на воду в порах, то после нарушения структуры, в результате этого, давление внезапно передается только на воду в порах, образуя в ней напор и вызывая ее фильтрацию с гидравлическими градиентами, превышающими критические значения.

Почти мгновенно образуется восходящий фильтрационный поток, в котором теряют прочность все выше расположенные грунты, превращаясь в разреженную плывунную массу. Эта разреженная грунтовая масса может лавинообразно вытеснятся из под фундамента, вызывая проседание основания.

Если вытеснения песчаной массы грунта не произошло, то дальше идет процесс уменьшения давления воды в результате ее стока и возникновения новых, более устойчивых контактов между твердыми частицами. При динамическом воздействии, что превышает начальный, может произойти новое разрежение песка с последующим, еще более плотным уплотнением. Так песок можно постепенно довести до такого состояния плотности строения, когда динамические воздействия уже не вызывают его разрежения. Это свидетельствует о том, что до начала строительства, насыщенные водой пески в основании, которые могут подвергаться воздействию фильтрационного потока, необходимо уплотнять до состояния средней плотности, а при возможности сильных динамических воздействий — до плотного состояния.

Читайте также: