Файл: Глотов, Н. М. Строительство фундаментов транспортных зданий и сооружений.pdf

а — устой; б —промежуточная опора; в — вид на опору вдоль моста; 1 — под­ ферменная плита; 2 — сван-столбы

ние является более экономичным и всегда более поэтому предпочтительно.

Опыт строительства в Магаданской области автодо­ рожных мостов с опорами из железобетонных свай диа­ метром 0,5 м и свай-столбов диаметром 0,9 м подтвердил высокую экономическую эффективность таких конструкций по сравнению с массивными. На основе обобщения этого опыта и проведенных исследований, ЦНИИС и СибЦНИИС

К настоящему времени на Байкало-Амурской магистрали построено более 100 мостов с такими опорами (рис. 5), преимущественно с устоями.

Для малых и средних мостов на магистрали, кроме конструкций из свай-столбов, сейчас применяют фунда­ менты мелкого заложения, а также свайные. Для жилых

10

и промышленных зданий применяют фундаменты двух последних типов. Водопропускные трубы сооружают на фундаментах мелкого заложения.

Допущенные при строительстве фундаментов, особенно на вечномерзлых грунтах, сохраняемых в мерзлом состоя­ нии, отступления от проекта или нарушения технологии работ могут привести к таким деформациям зданий и' со­

вать после строительства, а для фундаментов, находящих­ ся в грунте, такой возможности нет.

Учитывая эти обстоятельства, производители работ и мастера, осуществляющие руководство строительством зданий и сооружений разного назначения, обязаны не только выполнять работы в заданные сроки с минималь­ ными затратами труда и средств, но и принимать необхо­ димые меры но обеспечению надлежащего качества работ, а также выполнять требования действующих нормативных документов.

ОСОБЕННОСТИ СТРОИТЕЛЬСТВА ФУНДАМЕНТОВ НА ВЕЧНОМЕРЗЛЫХ ГРУНТАХ

Основные свойства мерзлых и вечномерзлых грунтов

Мерзлые грунты. Грунты всех видов называют мерзлы­ ми, если они имеют температуру равную нулю или ниже нуля и содержат в своем составе лед. При этом в зависи­ мости от величины отрицательной температуры и состава грунта в нем одновременно со льдом может содержаться

11

и некоторое, иногда весьма значительное количество не­ замерзшей воды.

С понижением температуры грунтов количество сво­ бодной незамерзшей воды уменьшается. При температуре

—2-¿-3°C в порах песка вся вода замерзает, а в глинах еще не вся вода замерзает и при температуре —10¿-20°C.

Мерзлые грунты в зависимости от продолжительности их пребывания в мерзлом состоянии подразделяют па се­ зонномерзлые и вечномерзлые. К сезонномерзлым относят грунты, промерзающие зимой и оттаивающие летом. Веч­ номерзлыми называют грунты, находящиеся в мерзлом состоянии непрерывно в течение многих лет.

Сезонномерзлые грунты. Слой грунтов, который оттаи­ вает летом и промерзает зимой, но не сливается с толщей вечномерзлого грунта, называют с е з о н н о м е р з л ы м, а слой, оттаивающий летом и промерзающий зимой до полного слияния с толщей вечномерзлого грунта, называют с е з о н н о о т т а и в а ю щ її м.

Наибольшая толщина слоя сезонного промерзания наблюдается во второй половине зимы, а наибольшая глу­ бина сезонного оттаивания — осенью, а иногда — в начале

зимы.

В районах строительства Байкало-Амурской магистра­

твердомерзлые, пластичномерзлые и сыпучемерзлые.

К твердомерзлым относят прочно сцементиро­

ванные льдом песчаные и глинистые грунты, характеризуе­ мые хрупким разрушением и незначительной сжимае­ мостью под действием нагрузок от сооружений. Условно принято считать, что твердомерзлое состояние наступает при отрицательных температурах: для пылевых песков ни­ же—0,3°С, для супесей ниже—0,6, для суглинков ни-

12

же—1, для глин ниже—1,5°С. Твердомерзлое состояние засоленных и заторфованных грунтов в зависимости от сте­ пени засоленности (заторфованности) наступает при более низких температурах.

Кпластичномерзлым относят песчаные и глинистые грунты, отрицательная температура которых находится в пределах от 0°С до значений, указанных для твердомерзлых грунтов. Вследствие наличия значительно­ го количества незамерзшей воды (до 50%) пластично­ мерзлые грунты могут сжиматься от воздействия внешних нагрузок.

Кс ы п у ч е м е р з л ы м относят песчаные и крупно­ обломочные грунты, которые вследствие малой влажности не сцементированы льдом, хотя и имеют отрицательную температуру. Эти грунты обладают теми же механически­

ми свойствами, как и немерзлые грунты таких нее соста­ вов, влажности и объемной массы.

В районах строительства Байкало-Амурской магистра­ ли здания и сооружения предстоит возводить на твердомерз­ лых, пластичномерзлых и немерзлых грунтах. Фундамен­ ты на таких грунтах проектируют, используя данные инже­ нерно-геологических, мерзлотно-грунтовых и гидрогеологи­ ческих изысканий и исследований, выполняемых в соответ­ ствии с указаниями действующих нормативных докумен­ тов.

Особенности грунтовых условий. Мерзлотно-грунтовые и гидрогеологические условия в местах возведения фун­ даментов зданий и сооружений характеризуются: особен­ ностями распространения и залегания вечномерзлых грун­ тов; составом, сложением и строением грунтов; физико-ме­ ханическими свойствами грунтов; температурным режимом грунтов; толщиной деятельного слоя; мерзлотными про­

13

дневной поверхности, непосредственно под деятельным слоем, или на некоторой глубине ниже этого слоя.

По составу грунта, характеризуемому относительным содержанием минеральных частиц различного размера, оп­

мают согласно указаниям главы СНиП ІІ-Б. 6-66 «Осно­ вания її фундаменты зданий п сооружений на вечномерз­ лых грунтах. Нормы проектирования».

Вечномерзлые грунты характеризуются также формой, величиной и расположением ледяных включений и просло­ ек, создающих специфическое сложение грунта^ называе­ мое криогенной текстурой, которая бывает массивной, сетчатой и слоистой. Массивной текстуре свойственно на­ личие порового (находящегося в порах) льда, цементи­ рующего минеральные частицы грунтов. В грунтах слои­ стой текстуры ледяные включения расположены в виде прослоек и линз, чередующихся с минеральными слоями. Для сетчатой текстуры характерно наличие линз п про­ слоек льда в виде сетки.

Основной характеристикой температурного режима вечномерзлых грунтов является температура грунта на глубине 10—15 м. На этой глубине температура мерзлых грунтов не изменяется в течение всего года, поэтому' ее на­ зывают глубиной нулевых годовых ампли­ туд.

Мерзлотные процессы. При проектировании фундамен­ тов, кроме характеристик вечномерзлых грунтов, учитывают также прямое или косвенное влияние морозного пучения грунтов, термокарстов, наледей, грунтовых и поверхност­ ных вод.

Пучение влажных грунтов (увеличение объема при промерзании) особенно интенсивно протекает при подто­ ке грунтовых вод к фронту промерзания. Пучение вызыва­ ет поднятие поверхности грунта в среднем на 10—15 см,

14

причем это поднятие происходит неравномерно, в отдель­ ных случаях образуются бугры пучения, высота которых может достигать нескольких метров.

Термокарст — образование провальных форм рельефа вследствие оттаивания сильнольдистых вечно­ мерзлых грунтов или подземного льда. Термокарст разви­ вается на участках с большим содержанием льда в вечно­ мерзлых грунтах при увеличении глубины сезонного отта­ ивания грунтов по сравнению со средней многолетней, ког­ да оттаивание, распространившись на вечномерзлые грун­ ты, приводит к выветриванию льда и уплотнению грунта. Увеличение глубины сезонного оттаивания может произой­ ти, например, при удалении растительного покрова. При термокарсте образуются впадины различной формы, боль­

шей частью заполненные водой.

Наледи возникают под напором надмерзлотных вод вследствие уменьшения живого сечения потока грунтовых вод при сезонном промерзании (грунтовые наледи) или изменения живого сечения реки при ее промерзании (реч­

ные наледи).

В районах распространения вечномерзлых грунтов имеющиеся грунтовые воды подразделяют на н а д мерз­ ло т и ы е, находящиеся между подошвой деятельного слоя и поверхностью вечномерзлых грунтов или в толще деятельного слоя, если последний сливается с вечномерз­

тов.

Перечисленные характеристики мерзлотно-грунтовых и

ройке зданий и сооружений с целью выбора оптимальных конструкций фундаментов и технологии их возведения, а также для оценки влияния разных неблагоприятных фак­ торов на строительные свойства вечномерзлых грунтов.

15

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА СТРОИТЕЛЬНЫЕ СВОЙСТВА ВЕЧНОМЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ

Под понятием «строительные свойства грунтов» подра­ зумевают способность грунтов подвергаться разработке в процессе строительства фундамента и воспринимать ог него нагрузку в период эксплуатации здания пли соору­ жения.

В природных условиях на строительные свойства не­ мерзлых грунтов изменения положительной температуры не влияют. Строительные же свойства мерзлых грунтов при изменениях температуры существенно меняются. На­ пример по нормам главы СНиП ІІ-Б. 6-66 при понижении температуры от —0,5 до —4°С нормативные сопротивления мерзлых грунтов увеличиваются примерно в 3 раза. С по­ нижением отрицательной температуры мерзлых грунтов возрастает их прочность, становится более трудной их раз­ работка при строительстве фундаментов. Особенно резко меняются строительные свойства мерзлых грунтов в ре­ зультате оттаивания. Например, мерзлые пески с влажно­ стью 20% при температуре —2°С имеют предельное сопро­ тивление сжатию 40—70 кгс/см2 н поддаются разработке буровзрывным способом, а после оттаивания их предель­ ное сопротивление снижается до 5—10 кгс/см2, что позво­ ляет удалять их легким экскаватором.

На строительные свойства мерзлых грунтов, кроме ве­ личины отрицательной температуры, оказывает большое влияние их льдистость. Грунты слоистой и сетчатой струк­ тур при оттаивании не только снижают прочность, но и сильно уплотняются (просаживаются), что приводит к по­ явлению просадок поверхностей оснований. Оттаивающие сильнольдистые трещиноватые скальные породы также могут значительно уплотняться, вызывая осадки опираю­ щихся на них фундаментов.

Грунты массивной текстуры после оттаивания, как правило, не вызывают просадок.

16