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

фундаментов на расстоянии от них 2—2,5 м. В некоторых случаях при устройстве песчаных свай для фундаментов промышленных сооружений (когда сваи забивают под отдельные фундаменты или только под крайние ленты фундаментов) песчаные сваи располагают на площади таким образом, чтобы крайний их ряд находился за кра­

где уп — удельный вес песка,' засыпаемого в сква­ жины;

W1—весовая влажность песка во время устройст­ ва песчаных свай.

Длина песчаных свай принимается такой, чтобы свая прорезала всю сжимаемую толщину грунтов основания, но не менее двух ширин фундамента для прямоугольных фундаментов и не менее трех-четырех ширин для лен­ точных.

Приведенный метод расчета песчаных свай следует считать приближенным, так как в расчете не учитывает­

158

грунт сразу получает «деформацию». В результате этой деформации вокруг сваи возникают напряжения, кото­ рые по мере удаления от поверхности инвентарной сваи затухают. В зависимости от вида грунтов напряжения после забивки инвентарной сваи распределяются по ра­

илов и других грунтов с цементационными связями меж­

вода фильтрует из грунта в песчаную сваю-дрену. Метод расчета песчаных свай с учетом зоны уплотне­

ния вокруг сваи приведен в главе IV.

В 1959 г. на юге КНР под руководством Ю. М. Абелева [8] были проведены большие натурные эксперименты по устройству и исследованию песчаных свай. Этот рай­ он на глубине 45—85 м был сложен слабыми илами мор­

мененные на этой площадке железобетонные висячие сваи длиной до 35 м испытывали осадку 50—70 см.

На опытной площадке размером 11,4X16,6 м было забито несколько песчаных свай диаметром 42 см. Сваи забивали при помощи обсадной трубы с самораскрываю­ щимся башмаком на глубину 16 м. Предварительно их устраивали по периметру участка, а затем от него к центру площадки.

После устройства свай (на расстоянии 75 см между центрами) над ними была устроена песчаная подушка толщиной 50 см, а поверх песчаной подушки уложен же­ лезобетонный ящик размером в плане 6X9 м. Опытный

159

фундамент нагружали металлическими слитками таким

Анализ осадок глубинных марок подтвердил, что осадки в опыте соответствовали расчетным значениям, определенным по теории линейно-деформируемых тел. Несколько больше расчетной оказалась осадка марки, расположенной на глубине 9 м. Вероятно, эпюра распре­ деления напряжений в нижней части активной зоны не­ сколько отличается от эпюры вертикальных напряжений, построенной по теории линейно-деформируемых тел. Эти данные хорошо совпадают с нашими натурными иссле­ дованиями, проведенными на оз. Сиваш и описанными в п. 3 главы I I .

На этой же площадке были исследованы и другие типы искусственных оснований — железобетонные сваи различной длины, песчаные дрены с песчаной подушкой толщиной 3,5 м (песчаная подушка служила и пригрузочной насыпью). Результаты этих исследований приве­ дены в табл. I I I . 2.

Как видно из таблицы, песчаные сваи являются наи­ более эффективным методом создания искусственного основания при строительстве промышленных и граждан­ ских сооружений на больших толщах слабых водонасы­ щенных глинистых грунтов.

160

6. ИЗВЕСТКОВЫЕ СВАИ

Впервые для уплотнения слабых водонасыщенных глинистых грунтов известковые сваи были применены в КНР . Эти сваи диаметром до 13 см использовались при

натурные исследования известковых свай на строитель­

с обсадными трубами. Пробуренные скважины наполня­ ют негашеной комовой известью. При использовании об­ садной трубы известь в скважины засыпают таким обра­ зом, чтобы в трубе оставалась толщина слоя не менее 1 м и уплотняют трамбовкой весом 300—400 кг, опуска­ емой внутрь трубы.

При этом способе устройства оснований слабые водонасыщенные глинистые и заторфованные грунты уп­ лотняются в несколько этапов.

Прежде всего они уплотняются погружаемой в грунт трубой с закрытым концом. Трамбование засыпанной в скважину негашеной извести (предварительно раздроб­ ленной до размеров 2—3 см) вызывает некоторое расши­ рение сваи в диаметре, что приводит к дополнительному уплотнению грунта. Негашеная комовая известь при вза­ имодействии с поровой водой водонасыщенных глинис­ тых и заторфованных грунтов гасится и в процессе гаше­ ния в некоторых случаях диаметр известковой сваи уве­ личивается на 60—80%. Это также приводит к дополни­ тельному уплотнению окружающего водонасыщенного грунта.

При гашении извести выделяется много тепла. Экспе­ рименты показали, что температура в свае достигает 300°С (Тахиров И. Г., 1971 г.). Под действием высокой температуры из водонасыщенных грунтов испаряется большое количество поровой воды, и в результате влаж-

иость уменьшается. При уменьшении степени влажности до 0,7 можно уплотнять грунты тяжелыми трамбов­ ками. Наконец, взаимодействие негашеной комовой изве­ сти с грунтом приводит к физико-химическому закрепле­ нию грунтов в зонах, смежных с поверхностью сваи, при этом прочностные и деформативные характеристики грунтов увеличиваются. Как правило, сразу после уст­ ройства известковых свай грунт уплотняют тяжелыми трамбовками, а над сваями отсыпают слой местного грунта толщиной 2—3 м, также уплотняемого тяжелыми трамбовками.

Необходимо отметить, что разные заводы выпускают известь с различными свойствами. Для известковых свай необходимо применять такую известь, активность кото­ рой больше 75%- Применение доломитовой извести для известковых свай нецелесообразно.

В отличие от песчаных известковые сваи водонепро­ ницаемы, поэтому они действуют как дренаж в течение короткого промежутка времени, пока происходит гаше­ ние извести. Поэтому в некоторых случаях целесообраз­ но устраивать известковые и песчаные сваи совместно.

Как уже упоминалось, известковые сваи были успеш­ но применены для уплотнения слабых водонасыщенных лёссовых грунтов в основании строящегося цеха сталь­ ного литья в Барнауле. Лёссовые грунты залегали на глубину около 30 м, имели текучую, мягкопластичную и

влажность 23—26%- Влажность грунтов на пределе рас­

Первоначально предполагалось уплотнить грунты тя­ желыми трамбовками. Однако опытное уплотнение ос­ нования этим методом показало, что грунт при трамбо­ вании не уплотняется, а разрушается, и наблюдается выпор грунта из-под трамбовки (степень влажности грунтов равнялась 0,91—0,98). Поэтому в течение двух месяцев 1966 г. было устроено 587 известковых свай дли­ ной 6—7 м (рис. I I I . 13) при помощи станка УГБ-50-А. Устройство такого количества скважин оказалось воз-

162