Файл: Ушкалов, В. П. Строительство в условиях пучинистых и слабых грунтов Севера.pdf

торых были заложены в пучинистых грунтах выше глубины сезонного промерзания, получили деформации; другая же часть таких зданий не имела значительных деформаций. Грунты это­ го района представлены суглинками, часто пылеватыми, слегка макропористыми, преимущественно непросадочными, твердой и полутвердой консистенции. При промерзании такие грунты обычно не испытывают заметного пучения. Но в большинстве случаев непосредственно у фундаментов влажность грунта вы­ ше, чем на расстоянии 3— 4 м от них. Увеличение влажности грунта у фундаментов объясняется следующими причинами:

—при планировке площадки застройки нарушается естест­ венный, сложившийся сток поверхностных вод;

—водопроницаемость грунта засыпки пазух больше перво­ начальной вследствие его разрыхления;

—отмостка шириной 0,8— 1,0 м меньше ширины обратной засыпки пазух; кроме того, отмостка обычно растрескивается в первые годы эксплуатации; при пучении грунта у фундамента она принимает обратный уклон;

— весной грунт протаивает раньше у фундамента здания, й вода от таяния снега стекает в разрыхлённый грунт пазух у фундаментов; кроме того, дополнительно поступает вода с кры­ ши здания;

—по рыхлой засыпке траншей наружных коммуникаций вода проникает в пазухи фундаментов, из этих коммуникаций нередко происходит утечка производственных и хозяйственных вод;

—наличие здания, отмостки, асфальтированных проездов п дорог ухудшает условия испарения влаги с поверхности грунта по сравнению с открытой площадкой.

Таким образом, после возведения здания у его фундамента образуется сдой дополнительно увлажненного до состояния полного водонасыщения грунта.

Грунты при начальной влажности, превышающей предел раскатывания Wp, подвержены пучешио. Если показатель кон­

но, фундаменты зданий можно закладывать выше глубины промерзания только в том случае, если природная влажность грунта меньше irp-f-0,25 WK (грунты полутвердой консистен­ ции) [6, 7], а не ГГр + 0,5 W n (грунты тугопластичной консис­ тенции), как указано в табл. 6 [16].

При промерзании без подтока воды грунт испытывает пу­ чение только в верхнем, активном по пучению слое. Ниже слоя пучения грунт оказывается осушенным до влажности на гра­ нице раскатывания и его промерзание происходит без избыточ­ ного льдообразования. Таким образом, в сезоннопромерзающем грунте образуются два ‘слоя: верхний — активный по пучению,

18

толщина которого не превышает 0,7— 0,8 И. и нижнпй — иепучащпнся.

ГТрн заложении фундаментов на глубине, меньшей активно­ го по пученшо слоя, на фундамент действуют как касательные, так и нормальные силы пучения. В этом случае здание может получить недопустимые деформации. Для предотвращения де­ формаций зданий глубина заложения фундаментов должна быть не менее толщины активного по пучению слоя грунта. Если природная влажность грунта превышает Wv + 0,25 Wn пли имеется высокий горизонт грунтовых вод, активный по пуче­ нию слой грунта может равняться глубине промерзания. В этих случаях глубина заложения фундаментов должна быть не ме­ нее Н (расчетной глубины промерзания).

РАСЧЕТ ФУНДАМЕНТОВ ПО УСТОЙЧИВОСТИ И ПРОЧНОСТИ

НА ДЕЙСТВИЕ СИЛ МОРОЗНОГО ПУЧЕНИЯ

При слое сезонного промерзания, сложенном иучпнистыми грунтами, следует проверять фундаменты на действие касатель­ ных сил морозного пучения (рис. 2).

Расчет устойчивости фундаментов на действие сил пучения производится по формуле

где « 1 — коэффициент перегрузки постоянной нагрузки, дейст­ вующей на фундамент, «i= 0 ,9 ; iVH— нормативное значение по­ стоянной нагрузки, включая вес фундамента и грунта на его уступах, кГ; кт — произведение коэффициентов однородности

Рис. 2. Расчетная схема фундамента, нагружен­ ного касательными силами лучения.

Т а б л и ц а 7

Нормативные сопротивления /н грунта на боковой поверхности забивных свай, т/м2

более 30 см и возможна планировка территории подсыпкой или иная загрузка территории, эквивалентная подсыпке, сопротивление грунта, расположенного вы­ ше подошвы наинизшего (в пределах забивки сваи) слоя торфа, принимается: а) при подсыпках до 2 м для грунтовой подсыпки и торфа, равным нулю, а для

и условий работы грунта, принимается кт = 0,9; т\ — коэффи­ циент условий работы здания или сооружения, принимаемый равным 0,8— 1 в зависимости от степени чувствительности конструкции к неравномерным перемещениям; Q" — норматив­ ное значение силы, удерживающей фундамент от выпучивания вследствие трения его о грунт, кГ; п — коэффициент перегруз­ ки сил пучения, равный 1,4; т1— нормативное значение каса­ тельной силы пучения, принимаемое на основе опыта; при от­ сутствии опытных данных допускается тн = 0,8 кГ/см2; F — пло­ щадь боковой поверхности части фундамента, находящейся в пределах сезонномерзлого слоя, см2.

Нормативное значение силы, удерживающей фундамент

где /н — нормативное сопротивление трения грунта основания

20

на боковой поверхности фундамента, принимаемое при отсут­

Проверка фундаментов на действие сил пучения но формуле (28) должна производиться как для законченного здания, так и для незавершенного строительства; в последнем случае нагруз­ ка на фундамент определяется по фактическому весу незакон­ ченного здания. Если при этой проверке сила пучения окажет­ ся больше удерживающей силы анкера, веса фундамента и воз­ веденной части сооружения, то в проекте должны быть предусмотрены мероприятия по предохранению грунта от про­ мерзания.

Прочность сечения на разрыв заанкерепного фундамента

постоянной нагрузки, включая вес части фундамента, располо­ женной выше расчетного сечения, кГ.

При расчете устойчивости и прочности фундаментов на дей­ ствие сил пучения следует их рассматривать как кратковремен­ ную нагрузку (см. п. 1, 8 СНиП П-А. И — 62. «Нагрузки и воз­ действия. Нормы проектирования»).

МЕТОДЫ РАЦИОНАЛЬНОГО КОНСТРУИРОВАНИЯ И СТРОИТЕЛЬСТВА СООРУЖЕНИИ НА ПУЧИНИСТЫХ ГРУНТАХ

При строительстве зданий и сооружений па пучинистых грунтах следует применять мероприятия конструктивные и по защите грунтов от промерзания.

Конструктивные мероприятия

1.Применять конструкции, малочувствительные к неравно­ мерным деформациям: по жесткой схеме для многоэтажных гражданских и общественных зданий и по гибкой схеме — для одноэтажных металлических и деревянных сооружений.

2.Закладывать фундаменты на глубину не менее глубины

промерзания грунтов в эксплуатационный период, как сказано выше.

21

3.Для уменьшения площади смерзания боковой поверхно­ сти фундамента с грунтом и снижения величины сил выпучи­ вания конструировать фундаменты в виде отдельно стоящих столбов, свай с рандбалками, оставляя зазор между низом бал­ ки и поверхностью спланированного грунта па величину ожи­ даемого пучения, но не менее 20 см.

Для анкеровки закладывать столбовые железобетонные фундаменты ниже слоя промерзания, с устройством башмаков

внемерзлом грунте.

4.Допускать большие нагрузки на фундаменты с тем, что­

бы они уравновешивали возможные силы пучения.

Мероприятия по защите грунтов основания от промерзания

З а щ и т а г р у н т о в о с н о в а н и я в п р о ц е с с е у с т -

фундаментов в зимнее время вскрытый грунт при температуре воздуха — 20° может промерзать на глубину до 15 см в сутки. В этих условиях даже быстрые темпы работ по возведению фундаментов и обратной их засыпке не позволят сохранить грунты основания в немерзлом состоянии.

Иногда строители отогревают промороженные грунты перед бетонированием, однако это может привести к неравномерным осадкам фундамента. Промораживание грунтов можно допус­ тить только тогда, когда в основании залегают непучинистые грунты; промораживание пучпнлетых грунтов запрещается. «Технические условия на производство и приемку строитель­ ных и монтажных работ. Земляные и буровзрывные работы» {1958 г. ни. 1(5(1 167) требуют: «Котлованы и траншеи должны разрабатываться с применением мер против промерзания грун­ та в основании под закладываемые на нем фундаменты и дру­ гие конструкции». Поэтому ТУ 1958 г., п. 169 рекомендуют разрабатывать котлованы с недобором грунта пли укрытием основания утеплителем. Зачищать дно котлована it траншей рекомендуется непосредственно перед закладкой фундаментов.

Для предохранения грунтов основания от промерзания в период строительства применяются [3]: а) устройство тепля­ ков; б) электропрогрев грунтов основания; в) утепляющие по­ душки из песка или шлака. Первые два способа защиты грун­ тов требуют затраты больших дополнительных средств и спе­ циального оборудования, поэтому строители стремятся использовать третий способ. Однако этот способ требует тща­ тельной организации работ. Электропрогрев применяется для выполнения монолитных плитных фундаментов больших раз­ меров при наличии электроэнергии, осуществляется но специ­ альной технологии.

22