В и крутов основания и фундаменты на насыпных грунтах

Обновлено: 13.05.2024

Поверхностное уплотнение вибрационными машинами и виброкатками применяется для уплотнения на глубину до 1,5—2 м насыпных грунтов, представляющих собой недостаточно уплотненные, планомерно возведенные насыпи и отвалы, состоящие из средних и мелких песков (в том числе располагающихся ниже уровня подземных вод). При необходимости уплотнения на большую глубину уплотнение вибрационными машинами выполняется в два слоя по аналогии с описанным выше уплотнением тяжелыми трамбовками. Проектирование оснований на насыпных грунтах, уплотненных вибрационными машинами, выполняется так же, как и при уплотнении тяжелыми трамбовками или устройстве песчаных, гравийных и других грунтовых подушек.

Глубинное уплотнение пробивкой скважин применяется на планомерно возведенных насыпях с недостаточным уплотнением, отвалах и свалках грунтов и отходов производств (относящихся по своему составу к глинистым грунтам) с содержанием органических включений не более 0,05. В неслежавшихся насыпных грунтах глубинное уплотнение пробивкой скважин выполняется, как правило, на всю их толщину, а в слежавшихся — в пределах 0,4—0,8 размера активной зоны, в которой возможные осадки как по абсолютной величине, так и по степени их неравномерности не превышают предельно допустимых величин. При содержании в насыпных грунтах включений, затрудняющих пробивку скважин на проектную глубину, допускается до 40 % скважин проходить на неполную глубину при условии получения «отказа» в пробивке и при глубине их не менее 0,6 проектной. В целях снижения сжимаемости уплотненного грунта, а также увеличения расстояния между скважинами и тем самым снижения стоимости и трудоемкости работ для заполнения пробитых скважин рекомендуется использовать жесткий материал типа гравия, крупного песка, стойкого шлака, щебня и т.п.

В связи с образованием в верхней части разуплотненного, так называемого буферного слоя, глубинное уплотнение насыпных грунтов пробивкой скважин должно применяться в сочетании с доуплотнением грунта тяжелыми трамбовками на отметке заложения фундаментов.

Проектирование оснований на насыпных грунтах, уплотняемых пробивкой скважин, выполняется так же, как и на просадочных грунтах с I типом грунтовых условий (см. п. 10.1). За счет более интенсивного уплотнения насыпного грунта в горизонтальном направлении при заполнении скважин жестким грунтовым материалом (гравием, крупным песком, щебнем и т.п.) расстояния между скважинами, полученные по формуле (10.50) или табл. 10.7, увеличиваются в 1,25 раза, а при заполнении скважин глинистым грунтом или мелкими песками — в 1,1 раза.

Гидровиброуплотнение глубинными вибраторами применяется на планомерно возведенных насыпях, отвалах грунтов и отходов производств, относящихся по составу к песчаным грунтам (в том числе залегающим ниже уровня подземных вод). Глубина уплотнения принимается обычно до 0,8 размера активной зоны с учетом требований расчета оснований, фундаментов и зданий по деформациям.

Основания на грунтах, уплотненных глубинными вибраторами, проектируются так же, как и при глубинном уплотнении просадочных грунтов с I типом грунтовых условий. При этом полученные по формуле (10.50) или табл. 10.7 расстояния между точками погружения вибратора уменьшаются в 1,2 раза.

Прорезка насыпных грунтов выполняется забивными или буронабивными сваями в следующих случаях:

– если при использовании насыпных грунтов в качестве оснований (в том числе с применением методов подготовки оснований) не обеспечиваются допустимые осадки фундаментов как по абсолютной величине, так и по степени их неравномерности;
– при отсутствии технической и практической возможности для уплотнения песчаных грунтов на необходимую глубину;
– при содержании в насыпных грунтах (свалках грунтов и отходов производств) большого количества (более 0,05—0,1) органических включений;
– при высокой несущей способности подстилающих насыпь грунтов естественного сложения;
– если в насыпных грунтах отсутствуют крупные прочные включения (козлы в шлаках, металл, бетон, железобетон и т.п.) и обеспечивается возможность забивки свай или проходка скважин под них до подстилающего несущего слоя;
– при более целесообразном (по сравнению с методами уплотнения насыпных грунтов) применении свайных фундаментов по технико-экономическим показателям.

В насыпных грунтах обычно применяются забивные сваи, так как при их забивке обеспечиваются уплотнение грунта, проходка и разрушение мелких и относительно непрочных включений (отходы древесины, резины, кирпича и т.п.). Кроме того, при забивных сваях упрощается технология устройства фундаментов в водонасыщенных и неустойчивых насыпных грунтах. Буронабивные сваи устраивают в тех случаях, когда погружение забивных свай невозможно (из-за наличия крупных включений) на проектную глубину, а для бурения скважин применяются методы, обеспечивающие проходку их вне зависимости от включений различных материалов.

При проектировании свайных фундаментов в неслежавшихся насыпных грунтах или при устройстве дополнительных подсыпок толщиной более 2—3 м учитываются дополнительные нагрузки от сил нагружающего трения в пределах насыпного грунта и верхней части подстилающего грунта естественного сложения, где процесс уплотнения от веса насыпи не завершился и возможная осадка от веса насыпи превышает 3 см.

Конструктивные мероприятия при проектировании на насыпных грунтах принимаются в тех случаях, когда при использовании насыпных грунтов в качестве естественного основания или с подготовкой основания рассмотренными выше методами уплотнения не обеспечиваются допустимые осадки по их абсолютной величине или по степени неравномерности. Конструктивные мероприятия предназначаются для повышения прочности и общей пространственной жесткости зданий, приспособления их к неравномерным деформациям грунтов в основании и тем самым для повышения допустимых осадок проектируемых зданий.

В комплекс конструктивных мероприятий обычно входит: разрезка зданий и фундаментов осадочными швами; устройство в фундаментах и зданиях армированных поясов; повышение прочности стыковых соединений между отдельными сборными элементами; увеличение площадей опирания несущих элементов покрытий и перекрытий на стены и колонны и т.п. Назначаются конструктивные мероприятия, как правило, по расчету конструкций фундаментов и зданий на возможные неравномерные осадки грунтов в основании.

Описаны основные виды, особенности и физико-механические характеристики насыпных грунтов. Даны рекомендации по проведению инженерно-геологических исследований. Приведены особенности расчета оснований и фундаментов на насыпных грунтах и указаны причины возникновения деформаций зданий и сооружений. Освещен опыт устройства оснований и фундаментов на планомерно-возведенных насыпях, отвалах грунтов и отходов производства. а также свалках всевозможных материалов.
Для инженерно-технических и научных работников проектных, изыскательских, строительных и научно-исследовательских организаций.

Оглавление:
Предисловие
Введение
Особенности насыпных грунтов
Образование и распространение насыпных грунтов
Особенности состава, залегания и сложения насыпных грунтов
Процессы, происходящие в насыпных грунтах
Самоуплотнение насыпных грунтов от собственного веса
Классификация и основные типы насыпных грунтов
Классификация насыпных грунтов
Особенности и физико-механические характеристики основных типов насыпных грунтов
Инженерно-геологические исследования насыпных грунтов
Учет условий образования и основных особенностей насыпных грунтов
Изучение состава и сложения насыпных грунтов
Лабораторные испытания насыпных грунтов
Полевые испытания насыпных грунтов
Исследования при деформациях зданий
Расчет оснований, фундаментов и зданий на насыпных грунтах
Основы расчета оснований и фундаментов зданий по предельным состояниям
Расчет дополнительных осадок фундаментов на насыпных грунтах
Расчетные сопротивления оснований на насыпных грунтах
Проектирование уплотненных оснований на насыпных грунтах
Проектирование фундаментов в вытрамбованных котлованах
Особенности работы и расчета свайных фундаментов в насыпных грунтах
Расчет конструкций зданий на неравномерные осадки
Мероприятия при строительстве на насыпных грунтах
Учет сов местной работы конструкций с грунтом основания
Методы строительства на насыпных грунтах
Подготовка оснований на насыпных грунтах
Прорезка насыпных грунтов сваями
Конструктивные мероприятия
Водозащитные мероприятия
Выбор мероприятий при строительстве зданий и сооружений не насыпных грунтах
Уплотнение насыпных грунтов
Общие положения по уплотнению насыпных грунтов
Необходимая степень уплотнения насыпных грунтов
Опытные работы по уплотнению грунтов
Уплотнение грунтов укаткой
Уплотнение грунтов тяжелыми трамбовками
Вытрамбовывание котлованов
Глубинное уплотнение грунтовыми сваями
Глубинное уплотнение песчаными сваями
Гидровиброуплотнение песчаных грунтов
Деформация зданий и сооружений на насыпных грунтах
Развитие строительства на насыпных грунтах
Деформации промышленного здания на шлаковых отвалах
Деформации здания жилого дома на свалке грунтов и бытовых отходов
Деформации промышленного корпуса на свайных фундаментах
Основные причины деформации зданий и сооружений на насыпных грунтах
Устройство оснований и фундаментов на планомерно возведенных насыпях
Подготовка поверхности и грунта для планомерно возведенных насыпей
Возведение планомерно возведенных насыпей послойной отсыпкой грунта
Возведение планомерно возведенных насыпей гидронамывом
Доуплотнение грунтов в планомерно возведенных насыпях
Контроль за качеством работ при устройстве планомерно возведенных насыпей
Опыт строительства металлургического завода на планомерно возведенной насыпи из гравелистого грунта
Возведение обратных засыпок котлованов на строительстве Камского автомобильного завода
Возведение насыпи стипль-чезного круга Олимпийской конно-спортивной базы в Москве
Устройство оснований и фундаментов на отвалах грунтов и отходов производств
Доуплотнение отвалов грунтов и отходов производств
Опыт строительства на отвалах вскрышных пород
Опыт строительства на отвалах песчаных грунтов
Опыт строительства промышленного корпуса на отвалах из лессовидных суглинков
Опыт строительства на шлаковых отвалах
Устройство оснований на свелках грунтов и отходов производств
Учет особенностей свалок грунтов и отходов производств
Опыт строительства промышленного цеха на свалке грунтов
Опыт строительства здания речного вокзала на свалке грунтов и городских отходов

Описаны основные виды, особенности и физико-механические характеристики насыпных грунтов. Даны рекомендации по проведению инженерно-геологических исследований. Приведены особенности ресчета оснований и фундаментов на насыпных грунтах и указаны причины возникновения деформаций зданий и сооружений. Освещен опыт устройства оснований и фундаментов на планомерно-возведенных насыпях, отвалах грунтов и отходов производства. а также свалках всевозможных материалов.
Для инженерно-технических и научных работников проектных, изыскательских, строительных и научно-исследовательских организаций.

Основания и фундаменты на насыпных грунтах проектируются с учетом:

а) использования насыпных грунтов в качестве естественных оснований;

б) использования насыпных грунтов в качестве оснований с применением методов подготовки оснований по снижению сжимаемости насыпных грунтов как по абсолютной величине, так и по степени их неравномерности;

в) прорезки насыпных грунтов свайными фундаментами.

В качестве естественных оснований практически любых зданий и сооружений могут быть использованы слежавшиеся насыпные грунты, представляющие собой планомерно возведенные насыпи, возведенные с достаточным уплотнением, а также отвалы грунтов и отходов производств, состоящие из крупных песков, гравелистых и щебеночных грунтов, гранулированных стойких шлаков. Кроме того, для легких зданий и сооружений с нагрузкой на фундаменты до 400 кН или до 80 кН/м в качестве естественных оснований могут быть использованы практически все виды слежавшихся планомерно возведенных насыпей, а также отвалов грунтов и устойчивые в отношении к разложению отходы производств, содержащие органические включения не более 0,05.

Свалки грунтов и отходов производств могут быть использованы в качестве естественных оснований только для временных зданий и сооружений со сроком службы до 15 лет.

Подготовка оснований на насыпных грунтах применяется в случаях, когда полученная расчетом полная осадка используемых в качестве естественного основания насыпных грунтов окажется больше допустимой или несущая способность основания меньше требуемой для обеспечения нормальной эксплуатации проектируемых зданий и сооружений. Основными методами подготовки оснований на насыпных грунтах являются:

– поверхностное уплотнение тяжелыми трамбовками на глубину до 3—4 м;
– вытрамбовывание котлованов;
– устройство песчаных и других подушек;
– поверхностное уплотнение вибрационными машинами и вибраторами;
– глубинное уплотнение пробивкой скважин;
– гидровиброуплотнение глубинными вибраторами.

Поверхностное уплотнение тяжелыми трамбовками применяется при строительстве;

– на планомерно возведенных насыпях, отсыпаемых с недостаточно высокой плотностью;
– на отвалах грунтов и отходов производств, содержащих различные включения размером не более диаметра трамбовки;
– на свалках грунтов и отходов производств, содержащих органические включения не более 0,05;
– на участках, расположенных на расстояниях не менее 10 м от существующих зданий и сооружений;
– на грунтах со степенью влажности не более 0,7.

Если необходимая глубина уплотнения превышает 3—4 м, поверхностное уплотнение тяжелыми трамбовками комбинируется с устройством подушки или выполняется в два слоя. Для этого котлован разрабатывают на 1—3 м глубже отметки заложения фундаментов и уплотняют насыпные грунты. По окончании уплотнения котлован засыпают местным грунтом, содержащим не более 0,03 растительных остатков и органических включений, до отметки, на 0,2—0,6 м превышающей глубину заложения фундаментов. После этого производится уплотнение второго слоя тяжелыми трамбовками. Общая толщина уплотненного слоя в этом случае может достигнуть 5—7 м.

Основания из насыпных грунтов, уплотненных тяжелыми трамбовками, проектируют по рекомендациям, данным в п. 10.1 для просадочных грунтов с I типом грунтовых условий. При расчете полной осадки фундаментов в пределах уплотненного насыпного слоя учитывается только осадка от нагрузки фундаментов, а осадки s_f1, s_f2, s_f3 и s_f4 принимаются равными нулю.

Вытрамбовывание котлованов в насыпных грунтах производится при строительстве на слежавшихся планомерно возведенных насыпях, отвалах грунтов и отходов производств, а также на свалках грунтов, относящихся по своему составу к глинистым грунтам со степенью влажности S_r ≤ 0,7. Форма, размеры в плане и глубина заложения фундаментов в вытрамбованных котлованах назначаются с учетом состава насыпного грунта, толщины его слоя, конструктивных особенностей зданий и сооружений. Для достижения максимальной глубины прорезки и уплотнения насыпных грунтов наиболее целесообразно принимать удлиненные фундаменты с глубиной вытрамбовывания 2,5—4 м и уширенным основанием, устраиваемым путем втрамбовывания в дно котлована местного грунтового материала до отказа.

Проектирование вытрамбовываемых котлованов и расчет фундаментов в вытрамбованных котлованах выполняется так же, как и на просадочных грунтах (см. п. 10.1). При этом в формуле (10.17) вместо p_sl принимается расчетное сопротивление подстилающего слоя насыпного грунта или грунта естественного сложения.

Песчаные, гравийные и другие подушки на насыпных грунтах устраиваются при необходимости замены сильно и неравномерно сжимаемых грунтов вследствие их повышенной влажности ( S_r ≥ 0,75÷0,8), содержания органических включений более 0,05—0,1, значительной разнородности состава и т.п. Как правило, грунтовые подушки должны проектироваться из местных материалов, в том числе из отходов промышленных производств, имеющих достаточно однородный состав и обеспечивающих после уплотнения низкую и равномерную сжимаемость. При залегании ниже насыпного слоя просадочных, засоленных или набухающих грунтов грунтовые подушки должны служить маловодопроницаемым экраном и возводиться, как правило, из глинистых грунтов оптимальной влажности.

Плотность грунтов в подушках назначается в зависимости от вида применяемых грунтов и должна быть не менее 0,95 максимальной плотности, получаемой опытным уплотнением грунтов с оптимальной влажностью в полевых или лабораторных условиях. При отсутствии результатов опытного уплотнения допускается плотность грунта в сухом состоянии принимать не менее: для подушек из однородных крупных и средних песков — 1,60 т/м 3 ; неоднородных крупных и средних песков — 1,65 т/м 3 ; мелких песков — 1,60 т/м 3 ; пылеватых песков — 1,65 т/м 3 ; супесей и суглинков — 1,65 т/м 3 .

Модули деформации грунтов в подушках, а также расчетные сопротивления основания принимаются, как правило, по результатам непосредственных их испытаний на опытных участках, а также по данным опыта строительства в аналогичных условиях. При отсутствии результатов непосредственных испытаний модули деформации грунтов в подушках в водонасыщенном состоянии и расчетные сопротивления допускается принимать по табл. 11.18.

Приведенные в табл. 11.18 значения E и R₀ относятся к уплотненным грунтам в подушках с коэффициентом уплотнения k_com = 0,95.

ТАБЛИЦА 11.18. МОДУЛИ ДЕФОРМАЦИИ И УСЛОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ПОДУШКИ ИЗ РАЗЛИЧНЫХ ГРУНТОВ

Грунт	Модуль деформации Е , МПа	Условное расчетное сопротивление R₀ , МПа
Гравелистый, щебеночный Песок: крупный средний мелкий пылеватый Супеси, суглинки Шлак	40

При уплотнении грунтов в подушках до k_com = 0,98 значения E увеличиваются в 1,5 раза, a R₀ — в 1,2 раза.

В зависимости от способа укладки, однородности состава и сложения, вида исходного материала, степени самоуплотнения от собственного веса насыпные грунты подразделяются на отдельные группы и виды согласно табл. 11.13 [7].

Насыпные грунты в материалах инженерно-геологических изысканий, а также в проектах оснований и фундаментов именуются с дополнительным указанием их видов в зависимости от: однородности состава и сложения, способа укладки, вида исходного материала, составляющего основную часть насыпи, и степени уплотнения их от собственного веса. При наличии крупных включений, имеющих контакты между собой, насыпные грунты именуются по виду этих включений с указанием материалов, заполняющих поры и пустоты.

К планомерно возведенным относятся насыпи, сооружаемые по заранее разработанному проекту из однородных грунтов или отходов производств (без содержания органических включений) путем отсыпки их в целях планировки территорий и использования ее под застройку с уплотнением грунтов до заданной по проекту плотности.

ТАБЛИЦА 11.13. КЛАССИФИКАЦИЯ НАСЫПНЫХ ГРУНТОВ

Подразделение насыпных грунтов	Виды насыпных грунтов и их характеристика
По способу укладки	1. Отсыпанные автомобильным или железнодорожным транспортам, скреперами, бульдозерами и т.п.
По однородности состава и сложения	1. Планомерно возведенные насыпи (обратные засыпки) и подсыпки (подушки), характеризующиеся практически однородным составом, сложением и равномерной сжимаемостью 2. Отвалы грунтов и отходов производств, имеющие практически однородный состав и сложение, но неравномерную плотность и сжимаемость 3. Свалки грунтов, отходов производств и бытовых отходов, характеризующиеся неоднородным составом и сложением, неравномерной плотностью и сжимаемостью, а также содержанием органических включений
По виду исходного материала, составляющего основную часть насыпи	1. Естественные грунты: крупнообломочные, песчаные, глинистые 2. Отходы производств: шлаки, золы, формовочная земля, хвосты обогатительных фабрик и т.п. 3. Бытовые отходы
По степени уплотнения от собственного веса	1. Слежавшиеся — процесс уплотнения от собственного веса закончился 2. Неслежавшиеся — процесс уплотнения от собственного веса продолжается

Планомерно возведенные насыпи обычно сооружаются с соответствующей подготовкой поверхности для ее отсыпки, включающей: полную или частичную планировку, срезку растительного заторфованного слоя, уборку мусора, отходов органического происхождения и т.п. [3].

Отвалы грунтов и отходов производств представляют собой отсыпки различных видов грунтов, полученных при разработке котлованов, срезке площадей, при их планировке, проходке подземных выработок и т.п., или отходов производств: шлаков, золы, формовочной земли, отходов обогащения полезных ископаемых и т.п., содержащих органические включения не более 0,05 по весу.

Свалки грунтов, отходов производств и бытовых отходов представляют собой отсыпки, образовавшиеся в результате неорганизованного накопления различных материалов и обычно характеризующиеся повышенным (более 0,5) содержанием органических включений.

Ориентировочные периоды времени самоуплотнения насыпных грунтов от их собственного веса, по истечении которых грунты могут быть отнесены к слежавшимся, принимаются по табл. 11.14.

ТАБЛИЦА 11.14. ОРИЕНТИРОВОЧНЫЕ ПЕРИОДЫ ВРЕМЕНИ, НЕОБХОДИМЫЕ ДЛЯ САМОУПЛОТНЕНИЯ НАСЫПНЫХ ГРУНТОВ

Виды грунтов	Период времени, год
Планомерно возведенные насыпи (при их недостаточном уплотнении): из песчаных грунтов из глинистых грунтов	0,5—2 2—5
Отвалы грунтов и отходов производств: из песчаных грунтов из глинистых грунтов из шлаков, формовочной земли из золы, колошниковой пыли	2—5 10—15 2—5 5—10
Свалки грунтов и отходов производств: из песчаных грунтов, шлаков из глинистых грунтов	5—10 10—30

Основания, сложенные насыпными грунтами, проектируются с учетом специфических особенностей этих грунтов, заключающихся в возможной значительной неоднородности по составу, толщине, неравномерной сжимаемости, самоуплотнении от собственного веса, особенно при вибрациях от работающего оборудования, городского и промышленного транспорта, при изменениях гидрогеологических условий, замачивании насыпных грунтов, разложении органических включений.

Неравномерная сжимаемость оснований, сложенных насыпными грунтами, обычно вызывается:

– изменением состава насыпных грунтов в плане и по глубине;
– неравномерной плотностью насыпных грунтов;
– изменением влажности, в особенности для глинистых грунтов;
– различной толщиной слоя насыпных грунтов в основании;
– наличием в насыпных грунтах сильносжимаемых слоев и прослойков;
– повышенным содержанием органических включений;
– залеганием ниже насыпных грунтов сильносжимаемых подстилающих грунтов и изменением их толщины на застраиваемом участке;
– наличием в насыпных грунтах крупных включений или пустот, соизмеримых с шириной фундаментов.

Исходными данными по проектированию оснований и фундаментов на насыпных грунтах являются материалы инженерно-геологических изысканий, содержащие данные по способу отсыпки, составу, однородности сложения, давности отсыпки, виду, толщине слоя насыпных грунтов, их физико-механических характеристик, в том числе изменчивость сжимаемости, содержание органических включений.

Читайте также: