Файл: Трофименков Ю.Г. Полевые методы исследования строительных свойств грунтов.pdf

таниях значительно проще, чем при испытаниях штампом пло­ щадью 5000 см2. Этим обстоятельством, а также надежными ре­ зультатами испытаний с применением тарированного .груза можно объяснить широкое распространение установок с на­ гружаемой .платформой (однако следует иметь ів виду: чем мень­ ше площадь штампа, тем меньшую точность при одном и том же удельном давлении под штампом можно получить при нагруже­ нии гидравлическим домкратом).

Установка такого типа (рис. 19) состоит из платформы 7, подвешенной на тягах через муфту и головку к трубе-стойке, бу­ ровой вышки с направляющими брусьями для обеспечения вер­ тикального положения трубы-стойки при испытании, тарирован­ ного (обычно штучного) груза и опорных стоек для установки на них платформы в период монтажа, демонтажа и укладки груза.

При испытаниях на большой глубине в целях предупрежде­ ния обжатия грунта от собственного веса установки при монта­ же до начала наблюдений штамп, труба-стойка и грузовая плат­ форма подвешиваются с помо­ щью противовеса, состоящего из рычага и подвесной плат­

формы 4 с грузом.

46

Противовес устраивают из такого расчета, чтобы усилие на грунт от веса штампа, трубы-стойки и грузовой платформы пре­ вышало усилие от противовеса на величину первой ступени наг­ рузки при испытании (обычно 150—300 кгс). При этом обеспечи­ вается плотное прилегание штампа к грунту в период монтажа установки.

Монтаж грузовой платформы осуществляется в такой после­ довательности: трубу-стойку со штампом внизу подвешивают с помощью хомута на обсадных трубах (между забоем скважины и нижней плоскостью штампа сохраняется небольшой зазор). Грузовую платформу устанавливают над устьем скважины на временных подкладках или на опорных стойках. На трубустойку навинчивают последнее (верхнее) звено, снабженное сверху муфтой и головкой для подвешивания платформы. Трубу стойку центрируют в обсадных трубах с помощью направляю­

щих брусьев. Платформу на четырех тягах подвешивают к тру­ бе-стойке. Устанавливают балансирный рычаг и подвешивают

•платформу противовеса, после чего штамп опускают в забой скважины.

К а н а т н о - р ы ч а ж н а я у с т а н о в к а КРУ-600 (рис. 20) состоит из рамы, укрепленной на опорных балках и снабженной уравновешенным загрузочным рычагом. На конце рычаг имеет грузовой сегмент с прикрепленным к нему тросом для подвески груза.

Усилие на штамп передается штангой, жестко связанной с загрузочным рычагом. Осадки штампа фиксируются самописцем, имеющим часовой механизм. Установка укрепляется на пло­ щадке с помощью винтовых анкерных свай. Сегмент на конце рычага обеспечивает постоянное усилие на штамп по мере его осадки. Ниже приведена краткая техническая характеристика установки КРУ-600.

Приборы для измерения осадок. При испытаниях в скважи­ нах штампом площадью 600 см2 используют те же приборы, что и при испытаниях штампом площадью 5000 см2. Описание этих

•приборов, а также схема их установки были приведены ранее.

47

Проведение испытаний

Достоверность результатов, полученных при испытании грунта штампами, может быть обеспечена при сохранении есте­ ственного состояния грунта ниже штампа и плотности прилега­ ния штампа к грунту по всей площади основания штампа.

Если при испытании в шурфах эти требования можно выпол­ нить сравнительно просто в результате непосредственного до­ ступа к месту испытания, то при испытаниях в скважинах, в ко­ торых подготовка забоя и установка штампа производятся с поверхности, выполнить указанные требования довольно трудно.

Особенно затруднительна установка штампа в мелкозерни­ стых водонасыщенных грунтах, поэтому испытания в скважинах должны проводиться опытным персоналом.

Большое внимание при установке штампа требуется уделять правильности его заглубления относительно низа обсадных труб. При этом рабочая плоскость штампа должна быть распо­ ложена несколько ниже кромки обсадных труб. Несоблюдение этого условия может привести к испытанию грунтовой «пробки», если штамп будет оставлен в обсадных трубах, либо « испыта­ нию нарушенного обвалившегося в забой грунта, если штамп будет опущен намного ниже обсадных труб. В практике Фундаментпроекта принято располагать штамп на 3—5 см ниже кром­ ки обсадных труб.

Подготовка к испытанию состоит из бурения скважины с отбором образцов грунта, зачистки забоя скважины для уста­ новки штампа,, установки штампа (в случае невозможности предварительной зачистки забоя последние две операции совме­ щаются), монтажа устройства для нагружения и установки из­ мерительной аппаратуры. При испытании грунта круглым штампом диаметром 27,7 см скважину для испытания обсажи­ вают трубами диаметром 326 мм.

В .процессе бурения особое внимание уделяют соблюдению вертикальности скважины. С глубины 1,5—2 м выше отметки испытания скважину проходят буровой ложкой, а последние 3—б см углубляют зачистным ножом (или штампом, снабжен­ ным зачионными ножами).

При подготовке испытания в водонасыщенных грунтах, спо­ собных образовать «пробку» и требующих применения штампа с зачистными ножами, скважину до заданной отметки испыта­ ния углубляют вращением самого штампа. При этом штамп после заглубления его до требуемой отметки от забоя скважины не отрывают. Бурение скважины, установку штампа и испыта­ ние производят в таких грунтах при сохранении уровня воды в скважине, равного уровню воды вне скважины.

При бурении скважины в зоне на 30—40 см выше отметки установки штампа с помощью грунтоноса отбирают образец грун­ та ненарушенной структуры для лабораторных определений.

48

По окончании бурения и подготовки забоя в скважину опус­

а штамп в забой опускают после монтажа всей установки. Точ­ ность установки штампа по центру скважины обеспечивают центрирующим хоімутом, укрепленным на трубе-стойке непос­ редственно над штампом. В тех же целях, а также іво избежание изгиба трубы-стойки при нагружении центрирующие хомуты ус­ танавливают через каждые б м по высоте трубы-стойки.

После установки штампа монтируют упорное устройство и устанавливают измерительную аппаратуру.

В процессе испытаний ведут журнал, а результаты испыта­ ний оформляют в виде графика, так же как при испытаниях со штампом площадью 5000 см2.

В заключение главы приведем несколько примеров практи­ ческого использования результатов испытаний грунтов штам­ пами.

Пример 1. Исследование сжимаемости грунтов в основании телевизионной башни в Останкине. В период с сентября 1959 по март 1960 г. институт «Фундаментпроект» проводил исследования по определению в полевых условиях сжимаемости грунтов в основании проектируемой в то время башни. Об­ щесоюзной радиотелевизионной станции в Останкине.

Результаты этих исследований в виде значений модуля деформации, оп­ ределенных для различных литологических разновидностей грунтов, находя­ щихся в активной зоне под фундаментом, должны были явиться основой при расчете осадок башни. Естественно, что исключительная уникальность соору­ жения и использование для него неглубоко заложенного фундамента на есте­ ственном основании, требовали особой тщательности при выполнении изыска­ тельских работ.

Напомним, что башня представляет собой самое высокое в мире (533,3 м) свободно стоящее сооружение (рис. 23). Основным фундаментом башни на отметке ±0,0 м является десятиугольная кольцевая пллта из преднапряженного железобетона, имеющая следующие .размеры: оредний диаметр кольца 61 м, его ширину 9,5 м и толщину от 3 до 4,5 м. Глубина заложения фунда­ мента от пола вестибюля 4,65 м. іК началу строительства подошва фунда­ мента располагалась на глубине всего около 2,9 м от поверхности площадки.-

В геологическом отношении площадка строительства телевизионной баш­ ни характеризуется следующими условиями (рис. 22). С поверхности под растительным слоем до глубины 7,35—14,6 м залегают ледниковые обложе­ ния днепровской стадии оледенения. Эти отложения представлены двумя слоями моренных суглинков, разделенных слоем среднезернистого и 'М елко­

зернистого песка мощностью от 1,3 до 5 м. Верхний слой суглинков, харак­ теризующийся наличием линз песка, включениями гравия, тальки, щебня и валунов, имеет мощность 4—5 м, второй слой— 1—2,8 м. Ниже залегают флговиогляциальные средне- и мелкозернистые пески с прослоями суглинков. Общая мощность этой толщи составляет 6—8 иі.

Четвертичные отложения сменяются юрскими породами, представленными в верхней части песками и сильноопесчаненными глинами, а -в нижней — чер­ ными и темно-серыми слюдистыми глинами с прослоями песка.

Было решено испытывать статическими нагрузками основные разновидно­ сти отложений днепровского оледенения и флювиогляциальные пески. Учи­

49