Файл: Абелев М.Ю. Слабые водонасыщенные глинистые грунты как основания сооружений 8-й междунар. конгресс по механике грунтов и фундаментостроению.pdf

Конструктивные мероприятия применяются также для быстрого восстановления эксплуатационной пригод­ ности сооружений в аварийных случаях.

обеспечивали нормальную эксплуатацию здании и со­ оружений даже при осадках, значительно превышающих

и гражданских зданий устраивают монолитные ленточ­ ные железобетонные фундаменты, фундаменты из пере­ крестных железобетонных лент или сплошные железо­ бетонные плиты. На грунтах, где ожидается большая осадка, вместо панельных зданий, которые допускают малые осадки при нормальной эксплуатации, обычно возводят кирпичные здания. Кроме того, армируют кир­ пичную кладку (особенно в простенках между проема­ ми), увеличивают площади опирания перемычек на сте­ ны и простенки, устраивают железобетонные пояса. По­ следние целесообразно устраивать на уровне перекры­ тия над подвалом (т. е. в нижней части здания) и на уровне предпоследнего перекрытия. Непрерывные желе­ зобетонные пояса во всех капитальных стенах на уров­ не междуэтажных перекрытий создают жесткие диа­ фрагмы, которые значительно повышают пространствен­ ную жесткость сооружений.

Промышленные и многоэтажные жилые здания на сильносжимаемых грунтах проектируют по таким кон­ структивным схемам, чтобы эти сооружения были ма­ лочувствительны к неравномерным осадкам. Если пред­ полагается, что здание, имеющее большую протяжен­ ность, будет испытывать неравномерные осадки и в сооружении могут возникнуть трещины, здание заранее расчленяют в местах возможного образования трещин осадочными швами через 24—48 м.

При строительстве промышленных сооружений на слабых водонасыщенных глинистых грунтах обычно увеличивают габариты над мостовыми кранами на ве­ личину ожидаемых осадок после окончания строитель­ ства. Кроме того, предусматривают специальные уст­ ройства и приспособления для быстрого восстановления подкрановых путей различных технологических устано­ вок и автоматических линий при их осадке.

130

При строительстве жилых зданий на водонасыщен­ ных глинистых грунтах фундаменты или стены подва­ лов часто отделяют гидроизолирующими рулонными материалами от надземных частей сооружений. Исходя из совместной работы всего здания (т. е. надземной и подземной его частей) вместо рулонных гидроизоли­ рующих материалов для устранения капиллярного пе­ ремещения воды в стенах лучше применять жирные растворы цемента, цемента с церезитом и т. п.

Как было показано в главе I , сжимаемость и проч­ ность слабых водонасыщенных глинистых грунтов су­ щественно зависят от скорости их нагружения. Если грунты основания нагружаются медленно, то модуль их общей деформации и характеристики прочности приоб­ ретают более высокие значения, чем при быстром нагружении грунтов. Поэтому технологические схемы и сроки строительства сооружений на слабых водонасы­ щенных глинистых грунтах должны отличаться от обыч­ ных технологических схем и сроков строительства.

При возведении на слабых водонасыщенных глини­ стых грунтах зданий, осадка которых будет протекать в течение длительного времени, следует применять та­ кие конструкции полов и отделочных материалов, кото­ рые могут воспринять неравномерные осадки (напри­ мер, пластиковые полы, наклонные кровли и т. п.). Сле­ дует запретить устройство паркетных полов, гипсолито­ вых перегородок и других конструкций, легко разруша­ емых при неравномерных осадках.

После устройства стен подвала необходимо по пери­ метру жилого здания (а для промышленных сооруже­ ний — после изготовления фундаментов) установить гео­ дезические марки и реперы и систематически следить за осадками фундаментов в процессе строительства. В том случае если фундаменты здания продолжают интенсив­ но садиться, не следует монтировать подкрановые пу­ ти и металлические фермы перекрытий до тех пор, пока «оставшаяся» величина осадки станет меньшей, чем до­ пускается для нормальной эксплуатации.

Земляные дамбы, насыпи и плотины на слабых во­ донасыщенных глинистых грунтах следует возводить послойно, причем слоями такой высоты, чтобы грун­ товое основание с данными прочностными характери­ стиками не потеряло устойчивости. Для обоснованного суждения о возможности дальнейшего нагружения ос-

нования земляного сооружения (т. е. его дальнейшего возведения) необходимо в основании заложить дат­ чики порового давления и установить поверхностные марки. По изменению порового давления и осадкам поверхностных марок можно точно определить вре­ мя безопасного возведения следующего слоя насыпи.

лонн, водонапорных башен и т. п.) можно возводить со­ оружения с большим давлением под подошвой фунда­ мента, так как при этом будет учитываться фактическое рассеивание порового давления во времени в грунтах основания.

2. ПЕСЧАНЫЕ ПОДУШКИ

Песчаные подушки, как уже говорилось, применяют­ ся для увеличения устойчивости и уменьшения осадок фундаментов, для дренирования отжимаемой поровой воды, а также для замены пучинистых при промерзании слабых водонасыщенных глинистых грунтов непучинистыми. Толщина подушки принимается в зависимости от ее назначения. При замене пучинистых при промер­ зании грунтов песчаную подушку устраивают на всю глубину промерзания грунтов в данном районе. Если же районы имеют большую зону промерзания, то необхо­ димо принять фундаменты такой конструкции, чтобы песчаная подушка работала круглогодично, и вода в ней не замерзала. Поэтому в северных районах над песча­ ной подушкой рекомендуется устраивать теплоизолиру­

кой, чтобы даже при заилении грунта глинистыми час­ тицами верхняя часть подушки работала как дренаж.

В том случае если песчаную подушку под фунда­ менты устраивают для уменьшения осадки фундамен­

132

на устойчивость. Толщина подушки при этом должна быть такой, чтобы поверхность скольжения фундамента при потере устойчивости проходила только в пределах песчаной подушки, так как прочностные характеристики подстилающих слабых грунтов (угол внутреннего тре­ ния и сцепление) меньше, чем у песка.

В связи с тем что в ряде случаев толщина песчаных подушек достигает 7 м, необходимо рассчитывать фун­ дамент на устойчивость и при вертикальной нагрузке.

Рассмотрим последовательность расчета осадки фун­ дамента, расположенного на песчаной подушке. По дан­ ным о гранулометрическом составе песка и исходя из реально возможных методов его уплотнения в теле по­ душки определяют коэффициент пористости песка пос­ ле его уплотнения и устанавливают вероятное (прибли­ женное) значение модуля общей деформации песка дан­ ного гранулометрического состава Е0.

Затем строят эпюру распределения напряжений под центром фундамента на глубину основания, используя при этом решение теории упругости для жесткого штам­ па. Если модуль деформации грунта, подстилающего песчаную подушку, более чем в 5 раз отличается от мо­ дуля общей деформации песка, то при построении эпю­ ры распределения вертикальных напряжений под по­

методу послойного суммирования. Если для слабых во­ донасыщенных грунтов обнаружено явление начального градиента напора, целесообразно при расчете осадки использовать предложенную нами методику (см. п. 1 главы I I ) .

Размеры песчаной подушки в плане определяются по решениям Б. И. Далматова [49] и Я. Д. Гильмана [19].

Если подушку возводят без котлована, то обычно ее размеры в плане понизу больше размеров поверху на величину, равную удвоенной толщине песчаной подуш­ ки, умноженной на угол внутреннего трения песка. При­ чем угол этот должен определяться при плотности, рав­ ной плотности песка в теле подушки. При расположе­ нии песчаных подушек в котловане или в траншеях су­ ществует опасность, что они потеряют устойчивость.

133

При этом будет наблюдаться «расползание» песка и выдавливание окружающего подушку слабого грунта. Совершенно очевидно, что горизонтальное перемещение частиц песчаной подушки произойдет под действием го­ ризонтальных напряжений. Б. И. Далматов и Я- Д. Гильман предложили формулу для расчета горизонтальных напряжений из учета плоского скольжения клина при потере устойчивости песчаной подушки. Однако формулы эти следует рассматривать как приближенные, так как поверхность скольжения принята авторами в виде плос­

грунтов. Анализ аварии показал, что песчаная подушка

где между слоями песка находились прослойки и линзы снега и льда толщиной до 4 см каждая. Причиной ава­ рии послужило оттаивание снега и льда.

Песчаную подушку необходимо устраивать таким образом, чтобы добиться максимальной плотности в ее теле. Сплошные песчаные подушки в основании железо­ бетонной плиты или на дне большого котлована обычно возводят послойно толщиной каждого слоя 15—20 см, уплотняя слои песка гладкими или кулачковыми катка­ ми. Если песчаные подушки возводят для фундаментов отдельно стоящих колонн, то песок в теле подушки уп­ лотняют виброплитами, вибрационными, пневматичес­ кими и дизельными трамбовками, а также другими трамбующими машинами.

Если песчаные подушки более чем на 1,5 ж выше уровня грунтовых вод, то обычно песок в теле подушки уплотняют тяжелыми трамбовками. В этом случае пе­ счаную подушку уплотняют послойно (при толщине

134