Меню

Водонасыщенные слабые грунты фундаменты



Фундамент на слабых грунтах. Проверить и усилить.

Казалось бы — геотехники по роду деятельности должны глядеть в землю. И поднимать взгляд к небу, туда, куда устремляются дымовые трубы заводов — геотехникам, в общем-то ни к чему.

Однако, именно геотехническая экспертиза проекта на фундамент дымовой трубы помогла принять обоснованные решения по укреплению и усилению фундамента Дымовой трубы на спиртзаводе АО Ерофеев в г.Куйбышеве Новосибирской области.

АО «Ерофеев» не только один из самых крупных производителей спирта в регионе, но и одно из старейших предприятий отрасли. Основанный в 1867 году купцом первой гильдии Венедиктом Ерофеевым, завод изначально выпускал столовое вино на разлив. Это было небольшое производство с примитивным оборудованием и преобладанием ручного труда.

Свою новейшую историю АО «Ерофеев» начало в 2013 году с широкомасштабной реконструкции и запуска новых производственных мощностей. Тогда было отремонтировано дрожжебродильное отделение, проведена модернизация варочного и брагоректификационного отделений, реконструировано спиртохранилище и спиртоотпускное отделение, заново построен и оснащён новейшим оборудованием цех по переработке барды.

У заводской трубы существовал проект, этим проектом предусмотрен массивный фундамент мелкого заложения на естественном основании, представленном водонасыщенными глинистыми грунтами. Максимальные размеры фундамента в плане составляют 8,1х8,1м. Глубина заложения фундамента – 3,55м. Фундамент устраивается по щебеночной подушке толщиной 600мм. Нагрузки на фундамент следующие: N(min)= 23,5тс; N(max)=38тс; M=207тс*м; Q=10,9тс.

Основной недостаток разработанных проектных решений заключается в неполном учете наличия в основании значительной толщи слабых водонасыщенных глинистых грунтов.

Возможность устройства естественного основания в таких условиях должна быть проверена геотехническими расчетами. Поскольку такие расчеты не были предоставлены на геотехническую экспертизу, то говорить о соответствии разработанных проектных решений требованиям нормативных документов на данном этапе нельзя.

Осадка сооружений, расположенных на слабых водонасыщенных глинистых грунтах, происходит в течение длительного времени. Это объясняется тем, что коэффициент фильтрации глинистых грунтов крайне небольшой, а уплотнение грунтов в основном определяется процессами отжатия поровой воды.

В процессе уплотнения (консолидации), сжимаемость грунта уменьшается, а прочность увеличивается. Сам процесс уплотнения приводит к значительным осадкам основания, и в случае наличия значительных моментных и горизонтальных нагрузок – к значительным кренам.

Водонасыщенные глинистые грунты, в связи с указанными выше особенностями, крайне редко могут использоваться в качестве естественных оснований. Как правило, приходится выполнять предварительное уплотнение или усиление.

Второй существенный недостаток проекта заключается в полном отсутствии проработки стадии «котлована», который в основном будет разрабатываться в насыпных грунтах (ИГЭ1).

Третий существенный недостаток проекта заключается в отсутствии учета фактора взаимовлияния фундаментов, а именно: фундамента проектируемого с существующим фундаментом дымовой трубы и с фундаментами зданий. Требуется геотехнический прогноз с оценкой влияния нового строительства на окружающую застройку. Необходимость такого учета также вытекает из дополнительно предоставленных заказчиком материалов, из анализа которых видно, что существующий фундамент дымовой трубы уже имеет определенные крены, которые могут увеличиться под влиянием объекта нового строительства.

С чего начинали расчеты? Расчеты начинали с проверки основания по несущей способности и по деформациям.

Источник

Фундамент на слабых почвах

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

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

Слабые почвы

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

Читайте также:  Заливка фундамента все процессы

Фундамент на слабых почвах

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

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

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

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

Конструктивные особенности плиты на слабом грунте

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

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

Плитный фундамент — один из самых разумных вариантов на слабых почвах

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

Какие еще фундаменты возможны на слабых почвах

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

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

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

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

Источник

1. Слабые грунты как основания зданий и сооружений

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.).

Читайте также:  Как залить фундамент при помощи бетононасоса

Слабые грунты особенно широко распространены в районах северо-запада СССР, в недавнем геологическом прошлом освободившихся от ледникового покрова последнего континентального оледенения, в условиях избыточного увлажнения и затрудненного стока подземных и поверхностных вод. Эти грунты образуют залежи на дне и по берегам морей и озер, в поймах и дельтах рек, на заболоченных водоразделах. Суммарная мощность толщ слабых грунтов сравнительно невелика, обычно не более 20—30 м; в ряде районов она достигает 50 м. Слабые грунты обычно водонасыщены, имеют весьма высокую влажность ( ω > ωL ),большую пористость и весьма большую сжимаемость; они чувствительны к воздействию вибрации и других факторов, связанных со строительным производством.

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

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

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

Слабые глинистые грунты — глины, суглинки, супеси, имеют высокую влажность ( ω > 0,5), большую пористость ( е > 1), модуль деформации примерно 1 — 10 МПа, низкую водопроницаемость [7]. При воздействии вибрации прочность этих грунтов понижается, т.е. проявляются тиксотропные свойства. Осадки зданий, возведенных на таких грунтах, развиваются в течение десятков лет и достигают больших величин. В районах северо-запада нашей страны распространены ленточные глины — поздние и послеледниковые отложения пресноводных бассейнов. Эти грунты имеют характерную (ленточную) текстуру; т.е. состоят из большого числа тонких слоев песчаного и глинистого материала, ритмично сменяющих друг друга, поэтому водопроницаемость грунта по вертикали (поперек слоистости) значительно меньше, чем по горизонтали. Распределение влажности в толще ленточных глин закономерно (рис. 6.1): в середине толщи влажность заметно больше, чем в периферийных частях, поэтому грунт на глубине 2—3 м и более заметно слабее залегающего у поверхности. Ленточные глины обладают большой пучинистостью при промораживании.

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.

Читайте также:  Гидроизоляция фундамента под плиты перекрытия

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).

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.

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

Источник