Файл: Косолапов, В. Г. Свайные работы учебник.pdf

под углом не менее 45° и возвращают в прежнее положе­

свойства грунтов производят в лабораторных условиях, а при возведении ответственных сооружений лаборатор­ ные исследования дополняют испытаниями в полевых ус­ ловиях.

В лаборатории сжимаемость грунта определяют с по­

осадки образца грунта. В песчаных грунтах этот процесс происходит быстро (в течение нескольких минут), а в глинистых грунтах может протекать значительное время (до нескольких дней). Ступени нагрузки и соответствую­ щие им деформации грунта наносят на графики. Постро­ енные таким образом компрессионные кривые дают на­ глядное представление о зависимости между нагрузкой на грунт и его деформацией.

При испытании сжимаемости грунтов в полевых усло­ виях применяют квадратные жесткие штампы площадью около5000 см2 (70,7X70,7 см) и 10 000 см2 (100X100 см),

которые устанавливают в шурфах, траншеях и котлова­

14

нах на отметке заложения фундамента. Установка для испытания грунта статической нагрузкой (рис. 4) состо­ ит из винтовых анкерных свай 1, упорной балки 3, опор­ ных катков 2, гидравлического домкрата 5 и штампа 6.

Грунты в полевых условиях могут быть испытаны пу­ тем бурения скважин с применением обсадной трубы

Рис. 4. Схема установки для испытания грунта штампом:

диаметром не менее 325 мм. На отметке испытания уста­ навливают круглый штамп площадью 600 см2. Штамп нагружают ступенями. При этом каждая ступень нагруз­ ки выдерживается до полной стабилизации осадки (ког­ да приращение осадки за каждые 2 ч составляет менее 0,1 мм). За осадками штампа наблюдают по показаниям прогибомеров. Величины осадок записывают в журнале наблюдений. На основании полученных данных строят график зависимости осадки штампа от нагрузки и гра­ фик осадки в зависимости от времени на каждой ступени нагрузки (рис. 5).

При достижении резкого увеличения осадки, что со­ ответствует сдвигу частиц, испытание заканчивают и пос­ ле стабилизации осадки на последней нагрузке разгру­ жают штамп. Модуль деформации грунта Е в кгс/см2 оп­ ределяют по формуле

£ = ( 1 - Л = ~ .

где Р—предельная нагрузка от штампа на основание, кгс;

15

d = 27,7 см);

S — конечная осадка, соответствующая нагрузке, см; р, — коэффициент поперечного расширения.

Р а з р ы х л я е м о с т ь ю грунтов называется способ­ ность грунта увеличивать свой объем при разработке по сравнению с его объемом в плотном теле, т. е. в том сос­ тоянии, в каком грунт с ненарушенной структурой зале­ гает в разрабатываемом массиве.

Для производственных целей грунты группируют и классифицируют по степени трудоемкости их разработки.

Табл. 1 содержит принятые в строительстве класси­ фикации грунтов по степени их разработки и их объем­ ные массы.

16

П р о м е р з а н и е г р у н т о в характеризуется спо­ собностью содержащейся в них влаги замерзать. Грунты всех видов называются мерзлыми, если они имеют отри­ цательную или нулевую температуру и содержат ледяные включения; вечномерзлыми, если они в течение многих лет не подвергались сезонному оттаиванию. Сезонное промерзание грунтов имеет значение при выборе и опре­ делении глубины заложения фундаментов, особенно при устройстве фундаментов в пучинистых грунтах.

Наибольшее увеличение объема грунта наблюдается при промерзании пылеватых суглинков и подтоке воды извне. Выпучивание песков происходит на незначитель­ ную величину, причем уже при температуре — 0,5° С их объем перестает увеличиваться. Пучение глинистых грун­ тов происходит не только в начале промораживания, но и при более низких температурах. Следует подчеркнуть, что при медленном промерзании грунтов пучение их

Рис. 5. График осадки грунта в зависимо­ сти от нагрузки

больше, чем при быстром, так как в первом случае к за­ мерзающему слою грунта притекают все новые порции воды. Грунты скалистые, крупнообломочные, крупные и средние пески относятся к непучинистым грунтам.

Для уменьшения пучения грунтов при промерзаний их осушают (с уменьшением влажности грунтов умень­ шается пучение) или отепляют грунты возле фундамен­ тов с устройством теплоизолирующих отмосток и т. п.

Различают нормативную и расчетную глубину про­ мерзания. Нормативнойглубиной промерзания называ-

Гвс. г

ется средняя из ежегодных максимальных глубин про­ мерзания грунтов по данным многолетних наблюдений за фактическим промерзанием грунтов на открытой, оголен­ ной от снега поверхности.

Нормативную глубину промерзания Ян определяют либо по данным многолетних наблюдений местных метео­ станций, либо по карте глубин промерзания, на которой нанесены линии одинаковых нормативных глубин про­

мерзания.

Следует иметь в виду, что на карте даны глу­ бины промерзания для глин и суглинков. Для супесей, мелких и очень мелких песков нормативную глубину при­ нимают с коэффициентом 1, 2.

Расчетную глубину промерзания Н определяют по формуле

Н == mtHn,

где mt — коэффициент влияния теплового режима здания на промерзание грунта у наружных стен здания (колеблется в пределах 0,7—1);

На— нормативная глубина промерзания, м.

нагрузки от сооружений без нарушения структуры грун­ та. Основными видами нарушения устойчивости масси­ вов грунта в земляных сооружениях являются оползни, обвалы и др.

Оползни наблюдаются главным образом в связных грунтах и размер их зависит от крутизны откоса, измене­ ния нагрузок, внутреннего сопротивления грунта сдвигу и других факторов. Иногда при возникновении оползней перемещаются огромные объемы земляных масс, которые разрушают все сооружения, находящиеся на пути.

Обвалы в большинстве случаев происходят в горных районах и в отличие от оползней протекают значительно быстрей, охватывая огромные массивы грунта. Природа явлений, а также многообразие причин, вызывающих различные виды движений земляных масс, теоретические методы оценки устойчивости грунтов и мероприятий по борьбе с оползнями и обвалами грунта рассматриваются

вспециальной литературе.

Во д о п р о н и ц а е м о с т ь — это способность грунтов пропускать содержащуюся в порах воду. Скорость дви­ жения грунтовой воды даже в песчаных грунтах, как

18

правило, незначительна (один или несколько метров в сутки). Однако в некоторых случаях скорость может достигать 100—-150 м/сут.

Для глинистых грунтов скорость движения грунтовой воды весьма незначительна, иногда падает почти до нуля. В связи с этим распространено ошибочное мнение о водо­ непроницаемости глинистых грунтов, хотя в природе во­ донепроницаемых грунтов не существует.

При выборе оснований и проектировании фундамен­ тов зданий и сооружений необходимо учитывать влияние на них грунтовых вод. Дождевые и талые воды, проникая через верхние слои грунтов, скопляются в водоносных (песчаных) его слоях, расположенных над водоупорными (глинистыми и скальными). Грунтовые воды встречаются на различной глубине от поверхности земли. Вблизи во­ доемов (каналов, озер, рек и др.) уровень грунтовых вод связан с изменениями уровня воды в них. Движение этих грунтовых вод происходит в сторону водоема.

При возведении фундаментов встречаются случаи, когда грунтовые воды расположены ниже или выше по­ дошвы фундаментов. Если уровень грунтовых вод нахо­ дится ниже подошвы фундаментов, а скорость фильтра­ ции воды невелика или вода не имеет движения, грун­ товые воды не влияют на несущую способность основания. Когда уровень грунтовых вод находится вблизи подошвы фундамента или выше ее, структура некоторых грунтов (мелкого и пылеватого песка, супеси и лессовидных грун­ тов) нарушается и несущая способность основания зна­ чительно снижается. В тех случаях, когда грунтовые во­ ды имеют большой уклон и высокие скорости движения, частицы грунта могут выноситься из-под подошвы фундамента, а следовательно, уменьшится плотность грунтов.

Уменьшение плотности грунтов основания и сниже­ ние его несущей способности возможно также и тогда, когда котлованы под фундаменты роют с применением водоотлива. В этом случае, вследствие одностороннего давления грунтовой воды, мелкие частицы грунтов осно­ вания выносятся на дно котлована.

Таким образом, если грунты основания содержат мел­ кие частицы (ил, мелкий песок и др.), а уровень грун­ товых вод на площадке выше уровня подошвы фундамен­ та проектируемого сооружения, то следует предваритель­ но искусственно понизить уровень грунтовых вод.

19

§ 2. ВОДОПОНИЖЕНИЕ (ВОДООТЛИВ)

Для успешного выполнения земляных, а также свай­ ных и других видов работ, связанных с устройством фун­ даментов и прокладкой инженерных коммуникаций на строительной площадке необходимо проведение водо­ отлива.

Водоотлив может быть открытый и грунтовый, или глубинный.

Рис. 6. Схема устройства открытого водоотлива:

1 — приямок (зумпф), 2 — насос, 3 — водосборная канавка, 4 — нормаль­ ный уровень грунтовых вод, 5 — уровень воды при откачке

В приямки опускают шланг, по которому с помощью на­ соса вода удаляется из котлована.

Г р у н т о в ы й в о д о о т л и в производят откачкой воды из скважин, расположенных вокруг котлована и сое­ диненных общей всасывающей трубой (рис. 7). В этом случае грунт осушается и выемку земли из котлована выполняют так же, как и в грунте естественной влажно­ сти, с устройством соответствующих данному грунту от­ косов. При этом уровень воды понижается на глубину, превышающую отметку дна котлована не менее чем на

0,5 м.

Доступ грунтовых вод в котлован может быть огра­ ничен устройством шпунтовых ограждений или дренаж­ ных систем. При благоприятном сочетании геологическо­ го строения и рельефа местности грунтовые воды можно отвести в более низкие места — водоемы, балки, овраги.

Грунтовые воды особенно вредно влияют на неустой­ чивые лессовидные и просадочные грунты, которые при замачивании их водой под влиянием нагрузки от массы здания получают большие и неравномерные осадки про­ вального характера.

20

Для бетонных или железобетонных фундаментов зда­ ний вредны агрессивные воды, содержащие кислоты и щелочи. Воздействуя на материал фундамента, они мо­ гут привести к его разрушению. Для предохранения кон­ струкций фундаментов зданий применяют гидроизоля-

Рис. 7. Схема устройства глубинного водоотлива:

1 — первоначальный уровень грунтовой воды, 2 — игло­ фильтры, 3 — котлован, 4 ^ линия понижения грунтовой воды

цию: окрасочную битумную, штукатурную цементную, штукатурную асфальтовую, из холодных эмульсионных мастик, литую асфальтовую, оклеенную, битумную, пластмассовую (окрасочную и листовую), металличес­ кую. Наряду с этим используют также специальные мар­ ки цемента и бетона.

§ 3. ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ИЗЫСКАНИЯ

Инженерно-геологические изыскания, проводимые не­ посредственно на строительных площадках, позволяют получать исходные данные о напластовании грунтов и их строительных характеристиках; о режиме грунтовых вод и глубине их расположения, а также об их химическом составе. Получение и изучение этих исходных материалов необходимо для разработки проекта оснований и фун­ даментов зданий и сооружений, а также для правильного выбора способа возведения фундаментов.

Исследования грунтов на строительной площадке производят методом шурфования и бурения.

21