Руководство по проектированию оснований и фундаментов на пучинистых грунтах

Руководство по проектированию оснований и фундаментов на пучинистых грунтах

Руководство составлено по результатам теоретических и экспериментальных исследований деформаций и сил морозного пучения грунтов и материалам обобщения передового опыта фундаментостроения на пучинистых грунтах.

Предназначено для инженерно-технических работников проектных и строительных организаций.

Предисловие

Действие сил морозного пучения грунтов и выпучивания фундаментов ухудшает условия эксплуатации и укорачивает сроки службы зданий и сооружений, вызывает их повреждения и деформации конструктивных элементов, что приводит к большим ежегодным затратам на ремонт повреждений и наносит народному хозяйству значительный ущерб.

В настоящем Руководстве приведены проверенные в практике строительства инженерно-мелиоративные, строительно-конструктивные, тепловые и термохимические мероприятия по борьбе с вредным влиянием морозного пучения грунтов на фундаменты зданий и сооружений, а также в кратком изложении даны указания по производству строительных работ по нулевому циклу и мероприятиям по предотвращению выпучивания незаглубляемых и малозаглубляемых фундаментов под малоэтажные каменные здания различного назначения и одноэтажные сборные деревянные дома в сельской местности.

Наиболее часто встречающиеся повреждения фундаментов и разрушения конструкций надфундаментного строения зданий и сооружений от морозного пучения обусловлены следующими факторами: а) составом грунтов в зоне сезонного промерзания и оттаивания; б) состоянием природной влажности грунтов и условиями их увлажнения; в) глубиной и скоростью сезонного промерзания грунтов; г) конструктивными особенностями фундаментов и надфундаментного строения; д) степенью теплового влияния отапливаемых зданий на глубину сезонного промерзания грунтов; е) эффективностью мероприятий, применяемых против воздействия сил морозного выпучивания фундаментов; ж) способами и условиями производства строительных работ по нулевому циклу; з) условиями эксплуатационного содержания зданий и сооружений. Чаще всего эти факторы воздействуют на фундаменты суммарно при различном их сочетании, и бывает трудно установить действительную причину повреждений в зданиях.

Как правило, результаты исследований взаимодействия промерзающего грунта с фундаментами, полученные по методу моделирования в лабораторных условиях, до сих пор не приносят позитивного эффекта при перенесении этих результатов в строительную практику, поэтому следует быть осмотрительнее с применением в природных условиях зависимостей, установленных в лаборатории.

При проектировании следует принимать в расчет результаты многолетних стационарных экспериментальных данных по исследованию взаимодействия промерзающего грунта с фундаментами в природных условиях, а не за одну зиму, так как климатические условия по отдельным годам с аномальными отклонениями не являются характерными для средней зимы данной местности.

Рекомендуемые в данном Руководстве противопучинные мероприятия могут применяться как для полного исключения деформаций от морозного выпучивания фундаментов, так и для частичного их снижения.

Инженерно-мелиоративные мероприятия в принципе являются коренными, поскольку они обеспечивают осушение грунтов в зоне нормативной глубины промерзания грунтов и снижение степени увлажнения слоя грунта на глубине 2-3 м ниже глубины сезонного промерзания. Это мероприятие возможно осуществить практически не для всех грунтовых и гидрогеологических условий, и тогда следует применять его только как уменьшающее деформацию грунта при промерзании в сочетании с другими мероприятиями.

Строительно-конструктивные мероприятия против сил морозного выпучивания фундаментов направлены в основном на приспособление конструкций фундаментов и частично надфундаментного строения к действующим силам морозного пучения грунтов и к их деформациям при промерзании и оттаивании (например, выбор типа конструкций фундаментов, глубина их заложения в грунт, жесткости конструкций надфундаментного строения, величин нагрузки на фундаменты, заанкеривание фундаментов в грунтах, залегающих ниже глубины промерзания и многие другие конструктивные приспособления).

Рекомендуемые в Руководстве конструктивные мероприятия приведены только в самых общих формулировках без надлежащей конкретизации, как, например, толщина слоя песчано-гравийной или щебеночной подушки под фундаментами при замене пучинистого грунта непучинистым, толщина слоя теплоизолирующих покрытий во время строительства и на период эксплуатации и др.; более детально даны рекомендации по размерам засыпки пазух непучинистым грунтом и по размерам теплоизоляционных подушек в зависимости от глубины промерзания грунтов и местного опыта строительства.

Расчеты фундаментов на устойчивость под действием сил морозного выпучивания, а также расчеты по конструктивным мероприятиям не являются обязательными для всех конструкций, применяемых в фундаментостроении, поэтому нельзя считать эти мероприятия универсальными по борьбе с вредным влиянием морозного пучения грунтов во всех случаях.

Тепловые и химические мероприятия являются коренными как по полному исключению деформаций от морозного пучения, так и по снижению сил морозного выпучивания и величин деформации фундаментов при промерзании грунтов. Они включают в себя применение рекомендуемых теплоизоляционных покрытий на поверхности грунта вокруг фундаментов, теплоносителей для обогрева грунтов и химических реагентов, понижающих температуру смерзания грунта с фундаментом и снижающих касательные силы сцепления мерзлого грунта с плоскостями фундаментов.

При обогреве грунт не будет иметь отрицательную температуру, что исключает его промерзание и морозное пучение.

При обработке грунта химическими реагентами, хотя грунт потом имеет отрицательную температуру, он не замерзает, поэтому также исключается промерзание и морозное пучение.

При назначении противопучинных мероприятий необходимо учитывать значимость зданий и сооружений, особенности технологических процессов производства и условия эксплуатационного режима, грунтовые и гидрогеологические условия, а также климатические характеристики данного района. При проектировании фундаментов на пучинистых грунтах следует отдавать предпочтение таким мероприятиям, которые наиболее экономичны и эффективны в данных условиях.

Изложенные в данном Руководстве мероприятия по борьбе с деформациями зданий и сооружений под действием сил морозного пучения грунтов помогут строителям повысить качество строящихся объектов, обеспечить устойчивость и долговечную эксплуатационную пригодность зданий и сооружений, исключить случаи удлинения сроков строительства, обеспечить ввод зданий и сооружений в промышленную эксплуатацию в плановые сроки, снизить непроизводительные разовые и ежегодно повторяющиеся расходы на ремонт и восстановление поврежденных силами морозного пучения зданий и сооружений.

Руководство составлено доктором техн. наук М. Ф. Киселевым.

Все замечания по тексту Руководства и предложения об улучшении просьба присылать в НИИ оснований и подземных сооружений Госстроя СССР по адресу: 109389, Москва, 2-я Институтская ул., д. 6.

ВСН 29-85. Проектирование мелкозаглубленных фундаментов малоэтажных сельских зданий на пучинистых грунтах.

Разработаны: Центральным научно-исследовательским, экспериментальным и проектным институтом по сельскому строительству (ЦНИИЭПсельстроем) Министерства сельского строительства СССР.

Директор Л.Н. Ануфриев

Заведующий сектором оснований

и фундаментов в сложных

грунтовых условиях В.С. Сажин

Старшие научные сотрудники А.Г. Бейрих

Научно-исследовательским институтом оснований и подземных сооружений Госстроя СССР (НИИОСПом)

Директор Б.С. Федоров

оснований и фундаментов

на пучинистых грунтах В.О. Орлов

Проектным институтом Саратовоблколхозпроект Росколхозстрой- объединения

Директор Б.Н. Лысункин

Главный специалист В.Н. Краюшкин

Внесены: ЦНИИЭПсельстроем Минсельстроя СССР, НИИОСПом Госстроя СССР

Подготовлены к утверждению: Главным техническим управлением Минсельстроя СССР

Начальник В.Я. Макарук

Согласованы: Госстроем СССР

Заместитель председателя С.Л. Дворников

Заместитель министра И.П. Быстрюков

Утверждены и введены в действие: приказом Министерства сельского строительства СССР №44 от 14 февраля 1985 г.

ВВЕДЕНИЕ

На территории СССР широко распространены пучинистые грунты. К ним относятся глины, суглинки, супеси , пески пылеватые и мелкие. При определенной влажности эти грунты, замерзая в зимний период, увеличиваются в объеме, что приводит к подъему слоев грунта в пре­делах глубины его промерзания. Находящиеся в таких грунтах фундаменты также подвергаются подъему, если действующие на них нагрузки не уравновешивают силы пучения. Поскольку деформации пучения грунта, как правило, неравномерны, происходит неравномерный подъем фундаментов, который со временем накапливается. В результате этого надфундаментные конструкции зданий и сооружений претерпевают недопустимые деформации и разрушаются. Деформациям, от пучения грунта особенно подвержены легкие сооружения, к числу которых откосит­ся большинство малоэтажных сельских зданий.

В соответствии с нормами по проектировании оснований зданий и сооружений глубина заложения фундаментов в пучинистых грунтах должна приниматься не менее расчетной глубины промерзания. В этом случае подошва фундамента освобождается от воздействия нормальных сил пучения. Однако глубоко заложенные фундаменты имеют развитую боковую поверхность, по которой действуют касательные силы пучения. Эти силы превосходят нагрузки, передаваемые легкими зданиями на фундаменты, в результате чего фундаменты выпучиваются.

Таким образом, материалоемкие и дорогостоящие фундаменты, заложенные ниже глубины промерзания грунта, не обеспечивают надежную эксплуатацию малоэтажных зданий, построенных на пучинистых грунтах.

Одним из путей решения проблемы строительства на пучинистых грунтах малоэтажных зданий является использование мелкозаглубленных фундаментов. Такие фундаменты закладываются на глубине 0,2-0,5 м от поверхности грунта или непосредственно на поверхности (незаглубленные фундаменты). К таким образом, на мелкозаглубленные фундаменты действует незначительные касательные силы пучения, а при незаглубленных фундаментах они равны нулю.

Как правило, под фундаментами устраиваются подушки толщиной 20-30 см из непучинистых материалов (песок гравелистый, крупный или средней крупности, мелкий щебень, котельный шлак и др.). Применением подушки достигается не только частичная замена пучинистого грунта на непучинистый, но и уменьшение неравномерных деформаций основания. Толщина подушек и глубина заложения фундаментов определяется расчетом.

Читайте также  Устройство фундамента под пристройку и советы

Основной принцип конструирования мелкозаглубленных фундаментов зданий с несущими стенами на пучинистых грунтах заключается в том, что ленточные фундаменты всех стен здания объединяются в единую систему и образуют достаточно жесткую горизонтальную раму, перераспределяющую неравномерные деформации основания. При мелкозаглубленных столбчатых фундаментах рама формируется из фундаментных балок, которые жестко соединяются между собой на опорах.

Для обеспечения совместной работы фундаментных элементов последние жестко соединяются между собой.

Указанные конструктивные мероприятия выполняются при строитель­стве на среднепучинистых (при интенсивности пучения, большей 0,05) сильно — и чрезмернопучинистых грунтах. В остальных случаях, фунда­ментные элементы укладываются свободно, не соединяются между собой. Количественным показателем пучинистости грунта является интенсив­ность пучения, характеризующая пучение элементарного слоя грунта. Применение мелкозаглубленных фундаментов базируется на принципиально новом подходе к их проектированию, в основу которого заложен расчет оснований по деформациям пучения. При этом допускаются деформации основания (подъем, в том числе неравномерный), однако они должны быть меньше предельных, которые зависят от конструктивных особеннос­тей зданий.

При расчете оснований по деформациям пучения учитываются пучинистые свойства грунта, передаваемое на него давление, жесткость фундамента и надфундаментных конструкций на изгиб. Надфундаментные конструкции рассматриваются не только как источник нагрузок на фун­даменты, но и как активный элемент, участвующий в совместной работе фундамента с основанием. Чем больше жесткость конструкций на изгиб, тем меньше относительные деформации основания.

Передаваемое на грунт давление значительно (иногда в несколько раз) снижает подъем основания при пучении грунта. При подъеме мелкозаглубленных фундаментов действующие по их подошвам нормальные силы пучения резко уменьшаются.

Все конструкций мелкозаглубленных фундаментов и положения по их расчету, приведенные в настоящем документе, прошли проверку при проектировании и строительстве малоэтажных зданий различного назна­чения — домов усадебного типа, хозяйственных построек, производст­венных сельскохозяйственных зданий вспомогательного назначения, трансформаторных подстанций и др.

В настоящее время во многих областях Европейской части РСФСР, в районах с глубиной промерзания до 1,7 и, на мелкозаглубленных и незаглубленных фундаментах построено свыше 1500 одно- и двухэтажных зданий из разных материалов — кирпича, блоков, панелей, деревянных щитов. Систематические инструментальные наблюдения за зданиям в тече­ние 3-6 лет свидетельствуют о надежной работе мелкозаглубленных фун­даментов. Применение таких фундаментов вместо традиционных, закладываемых ниже глубины промерзания грунтов позволило сократить: расход бетона на 50-80%, трудозатраты — на 40-70%.

В настоящих нормах содержатся требования по конструированию, про­ектированию и устройству мелкозаглубленных фундаментов на пучинистых грунтах. Не случайно поэтому область применения таких фундаментов определена именно для пучинистых грунтов. Мелкозаглубленные фундаменты на пучинистых грунтах рекомендуется применять в массовом порядке при глубине промерзания до 1,7 м. При большей глубине промерзания пучинистых грунтов мелкозаглубленные фундаменты рекомендуется только для экспериментального строительства. Накопление опыта строительства объектов с мелкозаглубленными фундаментами в районах с большой глубиной промерзания позволит в дальнейшей расширить область применения их на пучинистых грунтах.

Хотя область применения мелкозаглубленных фундаментов в иных грунтовых условиях формально выходит за рамки настоящих норм, представляется целесообразным дать некоторые рекомендации по использованию таких фундаментов при строительстве малоэтажных зданий на наиболее распространенных на территории нашей страны грунтах.

В соответствии с главой СНиП 2.02.01-83 глубина заложения фун­даментов на непучинистых грунтах не зависит от глубины их промерза­ния. Поэтому при строительстве малоэтажных зданий на непучинистых грунтах мелкозаглубленные фундаменты рекомендуются к массовому применению.

На основаниях, сложенных вечномерзлыми грунтами, мелкозаглубленные фундаменты могут быть использованы для экспериментального строи­тельства. При этом должны быть предусмотрены мероприятия, направлен­ные на предотвращение недопустимых деформаций оснований, вызванных оттаиванием вечномерзлых грунтов.

Применение мелкозаглубленных фундаментов на естественном основании в грунтовых условиях I типа по просадочности рекомендуется лишь в том случае, если передаваемое на грунт давление меньше начального просадочного давления. В остальных случаях применения таких фундаментов возможно лишь для экспериментального строительства при условии, что суммарные деформации оснований, вызванные просадкой и осадкой грунта, не превосходят предельных деформаций.

В грунтовых условиях П типа по просадочности применение мелкозаглубленных фундаментов на естественном основании не допускается.

Необходимо подчеркнуть, что поскольку основной причиной пучения грунтов является наличие в них воды, способной при промерзании пере­ходить в лед, следует строго соблюдать требование о недопустимости водонасыщения грунта в основании мелкозаглубленных фундаментов в про­цессе строительства и при эксплуатации зданий. Следует предусматривать надежный отвод с площадки строительства атмосферных и производ­ственных вод путем вертикальной планировки застраиваемой территории, устройства водоотводов и дренажа. При рытье траншей для фундаментов и инженерных коммуникаций земляные работы следует производить с ми­нимальным объемом нарушения грунтов природного сложения. Не допус­кается скопление воды от повреждения временного трубопровода на площадке строительства. Вокруг зданий следует устраивать водонепроницае­мые отмостки шириной не менее 1 м и уклоном не менее 0,03. Следует избегать устройства вводов трубопроводов канализации и водоснабжения с нагорной стороны здания. При эксплуатации зданий не допускается изменять условия, применительно к которым запроектированы мелкозаглубленные фундаменты.

Особенности проектирования фундаментов на пучинистых грунтах

Интенсивное освоение природных ресурсов в различных регионах нашей страны ставит в разряд актуальных вопросов о надежности и долговечности зданий и сооружений, возводимых на пучинистых и вечномерзлых грунтах.

8.1.Особенноти проектирования фундаментов на пучинистых грунтах.

Морозное пучение грунтов относиться к физико-механическим процессам, в результате которых промерзающий грунт приобретает напряженно-деформированное состояние под действием термодинамических изменений.

Напряжения, возникающие при пучении грунтов, настолько значительны, что могут вызвать:

-деформации промышленных зданий и сооружений;

-смещение(и искривление)железнодорожной колеи,опор мостов и линий электропередачи;

-разрушение покрытий автомобильных дорог, аэродромов и др.

8.1.1. Общие сведения.

Пучинистыми и морозоопасными называют грунты, которые при промерзании увеличивают свой объем.

На рис.2 показаны силы пучения, возникающие при сезонном п ромерзании грунтов.

Рис.2. Силы пучения, действующие на фундамент при промерзании грунта:

К пучинистым грунтам относят пески мелкие и пылеватые, суглинки и глины, а также крупнообломочные грунты с глинистым заполнителем, содержащие в своем составе более 30%(по массе) частиц размером менее 0.1 мм и промерзающие в условиях увлажнения.

По степени морозоопасности (в зависимости от гранулометрического состава , природной влажности, глубины промерзания и уровня подземных вод) пучинистые грунты подразделяются на 5 групп[25],приведенных в табл.8.1.

Пучинистые грунты характеризуются деформацией морозного пучения hf ,равной высоте поднятия поверхности слоя промерзшего грунта,а также относительным пучением f,определяемым по отношению

dfслой промерзающего грунта, подверженного морозному пучению.

Параметром Rf оценивают принадлежность глинистого грунта к одной из вышеуказанных групп, при этом определяют

где -влажности в пределах слоя промерзающего грунта, соответствующие природной, на границе текучести и раскатывания доли единиц; -расчетная критическая влажность, ниже которой перераспределение влаги в промерзающем грунте прекращается доли единиц (определяются по рис.8.2); -безразмерный коэффициент, определяемый также как и (по СНиП[44]п.2.27).

4) 9.5.4. Климатические факторы.

Под влиянием ежегодного промерзания и оттаивания, высыхания и увлажнения грунт может менять свой объем. Многие грунты при промерзании испытывают пучение. Пучение часто, как отмечено в п. 3.3.3, сопровождаются образованием линз и прослоек льда вследствие миграции влаги к фронту промерзания; такое явление может развиваться и при промерзании грунтов под фундаментом. Однако некоторые грунты пучиноопасные и непучиноопасные. К пучиноопасным относятся все пылевато-глинистые грунты, а также пылеватые и мелкие пески. Непучиноопасными являются пески средней крупности, крупные и гравелистые, гравий, галька и скальные породы.

Для определения возможности промерзания грунтов под фундаментом необходимо прежде всего знать нормативную глубину промерзания d f.n. Ее значение принимают по данным наблюдений как среднюю из ежегодных (не менее 10 лет) максимальных глубин сезонного промерзания под оголенной от снега поверхностью или по карте СНиП 2.01.01. – 82, либо по формуле (9.2).

d f.n. =do √Mt, (9.2).

где Mt – безразмерный коэффициент, равный сумме абсолютных среднемесячных отрицательных температур за зимний период в районе строительства; do – глубина промерзания при Mt = 1, принимаемая равной 23 см. для глин и суглинков, 28 см. – для супесей и песков пылеватых и мелких, 30 см. – для песков средней крупности, крупных и гравелистых, 34 см. – для крупнообломочных грунтов (при котлованах со значительным развитием их за наружную грань стены do принимают в зависимости от грунта обратной засыпки).

Таблица 9.1. Глуби заложения подошвы фундамента d в зависимости от расчетной глубины промерзания d f.

Грунты под подошвой фундаментов до глубины d f Расстояние от поверхности планировки до уровня подземных вод dw, м Глубина заложения подошвы фундамента d, м
Скальные (медленно выветривающиеся), пески гравелистые, крупные и средней крупности. Пески мелкие и пылеватые, супеси твердые Пески мелкие и пылеватые Суглинки и глины полутвердые и Твердые Супеси пластичные и текучие, суглинки и глины текучие, текуче-, мягко- и тугопластичные. Любое > df +2 ≤ df +2 > df +2 ≤ df +2 Любое Любая То же ≥ df ≥ 0,5dfdfdf
Читайте также  Фундамент на песчаном грунте

Так как пучинистость грунтов зависит от положения уровня подземных вод и состояния грунтов по показателю текучести глубина заложения фундаментов наружных стен устанавливается по табл. 9.1 в зависимости от расчетной глубины промерзания df, которая определяется по формуле:

d f =kh V c d f.n, (9.3)

где kh – коэффициент влияния теплового режима здания на промерзание грунта у наружных стен; V c – коэффициент условий работы; учитывающий изменчивость климата в районе строительства.

Величину kh определяют для наиболее неблагоприятных условий, к которым относятся промерзания грунтов с северной стороны здания и около выступающих углов. Правильнее находить kh теплотехнических расчетов, однако можно принимать kh по СНиП 2.02.01 – 83. при этом следует учитывать вынос фундаментов за наружную грань стены.

Введение в формулу (9.3) коэффициента V c вносится поправка на глубину промерзания в холодные зимы. Величина d f.n обеспечивает лишь в 50 % случаев не промерзания грунта под фундаментом. При возведении капитальных сооружений такую обеспеченность нельзя считать достаточной. Поэтому в районах, где сумма среднемесячных отрицательных температур воздуха за отдельную суровую зиму в 1.5 раза и более превышает средние многолетних наблюдений, целесообразно принимать V c>1. в настоящие время в указанных районах рекомендуется брать V c = 1.1.

5) 8.1.2.Типы фундаментов.

Фундаменты, возводимые на пучинистых грунтах, представлены на рис. 3 .К фундаментам мелкого заложения относят такие, отношение высоты которых к ширине подошвы не превышают 4.

Малозаглубленными * называют фундаментыглубиной заложения 0,5…0,7 от нормативной глубины промерзания.

Незаглубленные фундаменты из монолитных ( сборно — монолитных)плит применяют для зданий с отношением длины к высоте менее 4.Фундаментные плиты укладывают на подсыпки(подушки) из непучинистых материалов. В качестве материала при устройстве подушки используют песок крупный и средней крупности, мелкий щебень, котельный шлак либо медный материал, подвергнутый тепловой обработке.

В качестве мероприятий против морозного выпучивания в настоящее время широко применяют заложение фундамента ниже расчетной глубины промерзания. Однако такое решение не только приводит к значительному удорожанию стоимости строительства, но и не исключает(для малонагруженных фундаментов)больших неравномерных перемещений фундамента, что приводит к повреждению конструктивных элементов здания. Это обусловлено тем, что нагрузки, передаваемые на фундаменты малоэтажных зданий, как правило, значительно меньше касательных сил морозного пучения, действующих по боковой поверхности заглубленных фундаментов.

*Малозаглубленные и (незаглубленные) фундаменты рекомендуют для одно и двухэтажных зданий.

При проектировании фундаментов на пучинистых грунтах ,кроме фундаментов на естественном основании(столбчатых, ленточных) и свайных нашли применение фундаменты на локально уплотненных основаниях . Они представлены фундаментами из забивных блоков и фундаментами в вытрамбованных котлованах(ФТК).

Особенность метода ФТК состоит в том, что котлованы под отдельные фундаменты не отрываются, а вытрамбовываются на необходимую глубину с последующим заполнением монолитным бетоном враспор или установкой сборных элементов.

Выбор конструкции фундамента следует производить, исходя из конкретных условий строительной площадки на основе результатов технико-экономического сравнения возможных вариантов фундаментов:

Фундамент на просадочных грунтах

Перед тем, как приступить к строительству дома или другого строения, нужно тщательно изучить грунт на участке под стройку. Дело в том, что результаты таких исследований позволят правильно подобрать подходящий фундамент. Часто строители сталкиваются с такой проблемой, как наличие на строительной площадке пласта просадочных грунтов. Особенность их заключается в том, что они способны негативно сказаться на основании строения. Поэтому эти грунты стоит рассмотреть, как можно более внимательно.

Особенности просадочных грунтов

Просадочный грунт имеет неустойчивую структуру, которая способна изменяться под влиянием различных факторов. Так, под воздействием наводнения, вибрации или сейсмической активности земля может изменить свою структуру, что приведет к увеличению ее усадки. Это негативно скажется на прочности и целостности основания здания. К таким грунтам относится лёсс и лессовидный грунт. Усадка на них может достигнуть 2,5 м.

Просадочные грунты делятся на два типа:

  • Тип I. Просадка грунта здесь в основном зависит от внешних факторов. Сам по себе он практически не усаживается (допустимый уровень просадки данного типа грунта под собственным весом – не более 4-5 см).
  • Тип II. В данном случае просадка происходит как под весом самой земли, так и от внешних факторов. Просадка под собственным весом может составлять от 5 см и более. Этот показатель необходимо учитывать при проектировании и выборе основания.

Просадочные грунты: поведение при строительстве

В зависимости от типа просадки, существует ряд действий, которые помогают решить эту проблему. Так, если толщина просадочного грунта составляет до 6 м, существуют следующие варианты утрамбовки:

  • Уплотнить землю с помощью тяжелой трамбовки. Перед тем как проводить такие работы, необходимо довести грунт до оптимальной влажности. Это позволит максимально надежно подготовить место для установки основания.
  • Произвести уплотнение с помощью непросадочного грунта. Такой метод является дополнением к предыдущему. Если трамбовка не дала желаемого результата, то поверх подготовленного места насыпается подушка из непросадочного грунта.
  • Также уплотнить место под будущий фундамент можно с помощью серии направленных взрывов. Конечно, такие работы очень сложны и затратные в выполнении. Поэтому к этому методу прибегают крайне редко.

Что касается второго типа грунта, то здесь речь пойдет о более кардинальных методах. Так, решить проблему с усадкой можно будет с помощью:

  • Свайного фундамента. Перед выполнением работ необходимо проверить толщину просадочного грунта.
  • Укрепить землю цементом, битумом и другими растворами и материалами.
  • Уплотнения места с помощью грунтовых свай.
  • Установки основания из набивных свай с уширением пяты.

Если речь идет о строительстве легких сооружений, то можно обойтись более экономичными способами. Здесь главное будет предотвратить проникновение воды в зону основания, ведь именно вода чаще всего наносит вред целостности грунта и приводит к усадке.

Таким образом, фундамент должен быть надежно защищен от дождевой и подземной воды. Здесь понадобится устройство надежной и эффективной дренажной системы. Также необходимо тщательно распланировать и выполнить асфальтное и дерновое покрытие.

Выбор фундамента для просадочного грунта

Как уже было сказано, перед выбором фундамента необходимо проанализировать грунт, а также учесть тип постройки.

В целом, на просадочных почвах можно использовать практически любые конструкции. Это может быть и плиточный, и ленточный, и другие виды фундаментов. Здесь все зависит от основных условий строительства.

Итак, что же конкретно нужно знать при выборе типа фундамента:

  • относительную просадочность грунта под потенциальной нагрузкой;
  • максимальное давление, вызванное основанием, строением и другими переменными нагрузками;
  • глубину подземных вод;
  • глубину промерзания грунта;
  • глубину установки основания и другие немаловажные параметры.

Что нужно учитывать при проектировании фундаментов на грунтах с высокой степенью просадочности

Особенности проектирования фундаментов малоэтажных строений

Только после того, как все эти значения будут определены, можно точно сказать, какой тип фундамента подойдет для того или иного участка. Фундамент на просадочном грунте может быть выполнен по таким схемам:

  • Сваи погружаются ниже просадочного уровня.
  • Удаление просадочного грунта на определенную глубину. На его место помещается устойчивая к просадке земля.
  • Если речь идет об устройстве ленточного или столбчатого фундамента, то их подошвы устанавливают на прочные основания.
  • Возможна установка армированных поясов на уровне подошвы, перекрытия стен и верха фундамента. Это позволит укрепить основание и все строение в целом.
  • Допускается использование плавающих фундаментов, которые предотвращают перекос стен в результате проседания грунта.

Этих рекомендаций достаточно для того, чтобы устроить надежно основание для строительства небольшого загородного дома.

В промышленном строении используют более кардинальные методы. Без трамбовки и подземных взрывов здесь просто не обойтись. Главное помнить, что перед тем как делать выбор и выполнять какие-то работы, необходимо тщательно проанализировать состояние грунта и провести проектирование основания.

Особое внимания стоит уделить лессово-просадочным грунтам. Именно этот тип грунтов легко подвергается деформации под воздействием внешних факторов. В первую очередь это касается подземных и дождевых вод. Сооружение надежной дренажной системы позволит легко решить эти проблемы и надежно защитить основание.

РУКОВОДСТВО ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ОСНОВАНИЙ И ФУНДАМЕНТОВ НА ПУЧИНИСТЫХ ГРУНТАХ

Руководство составлено по результатам теоретических и экспериментальных исследований деформаций и сил морозного пучения грунтов и материалам обобщения передового опыта фундаментостроения на пучинистых грунтах.

Предназначено для инженерно-технических работников проектных и строительных организаций.

Читайте также  Выбор забора без фундамента и его установка

ПРЕДИСЛОВИЕ

Действие сил морозного пучения грунтов и выпучивания фундаментов ухудшает условия эксплуатации и укорачивает сроки службы зданий и сооружений, вызывает их повреждения и деформации конструктивных элементов, что приводит к большим ежегодным затратам на ремонт повреждений и наносит народному хозяйству значительный ущерб.

В настоящем Руководстве приведены проверенные в практике строительства инженерно-мелиоративные, строительно-конструктивные, тепловые и термохимические мероприятия по борьбе с вредным влиянием морозного пучения грунтов на фундаменты зданий и сооружений, а также в кратком изложении даны указания по производству строительных работ по нулевому циклу и мероприятиям по предотвращению выпучивания незаглубляемых и малозаглубляемых фундаментов под малоэтажные каменные здания различного назначения и одноэтажные сборные деревянные дома в сельской местности.

Наиболее часто встречающиеся повреждения фундаментов и разрушения конструкций надфундаментного строения зданий и сооружений от морозного пучения обусловлены следующими факторами: а) составом грунтов в зоне сезонного промерзания и оттаивания; б) состоянием природной влажности грунтов и условиями их увлажнения; в) глубиной и скоростью сезонного промерзания грунтов; г) конструктивными особенностями фундаментов и надфундаментного строения; д) степенью теплового влияния отапливаемых зданий на глубину сезонного промерзания грунтов; е) эффективностью мероприятий, применяемых против воздействия сил морозного выпучивания фундаментов; ж) способами и условиями производства строительных работ по нулевому циклу; з) условиями эксплуатационного содержания зданий и сооружений. Чаще всего эти факторы воздействуют на фундаменты суммарно при различном их сочетании, и бывает трудно установить действительную причину повреждений в зданиях.

Как правило, результаты исследований взаимодействия промерзающего грунта с фундаментами, полученные по методу моделирования в лабораторных условиях, до сих пор не приносят позитивного эффекта при перенесении этих результатов в строительную практику, поэтому следует быть осмотрительнее с применением в природных условиях зависимостей, установленных в лаборатории.

При проектировании следует принимать в расчет результаты многолетних стационарных экспериментальных данных по исследованию взаимодействия промерзающего грунта с фундаментами в природных условиях, а не за одну зиму, так как климатические условия по отдельным годам с аномальными отклонениями не являются характерными для средней зимы данной местности.

Рекомендуемые в данном Руководстве противопучинные мероприятия могут применяться как для полного исключения деформаций от морозного выпучивания фундаментов, так и для частичного их снижения.

Инженерно-мелиоративные мероприятия в принципе являются коренными, поскольку они обеспечивают осушение грунтов в зоне нормативной глубины промерзания грунтов и снижение степени увлажнения слоя грунта на глубине 2-3 м ниже глубины сезонного промерзания. Это мероприятие возможно осуществить практически не для всех грунтовых и гидрогеологических условий, и тогда следует применять его только как уменьшающее деформацию грунта при промерзании в сочетании с другими мероприятиями.

Строительно-конструктивные мероприятия против сил морозного выпучивания фундаментов направлены в основном на приспособление конструкций фундаментов и частично надфундаментного строения к действующим силам морозного пучения грунтов и к их деформациям при промерзании и оттаивании (например, выбор типа конструкций фундаментов, глубина их заложения в грунт, жесткости конструкций надфундаментного строения, величин нагрузки на фундаменты, заанкеривание фундаментов в грунтах, залегающих ниже глубины промерзания и многие другие конструктивные приспособления).

Рекомендуемые в Руководстве конструктивные мероприятия приведены только в самых общих формулировках без надлежащей конкретизации, как, например, толщина слоя песчано-гравийной или щебеночной подушки под фундаментами при замене пучинистого грунта непучинистым, толщина слоя теплоизолирующих покрытий во время строительства и на период эксплуатации и др.; более детально даны рекомендации по размерам засыпки пазух непучинистым грунтом и по размерам теплоизоляционных подушек в зависимости от глубины промерзания грунтов и местного опыта строительства.

Расчеты фундаментов на устойчивость под действием сил морозного выпучивания, а также расчеты по конструктивным мероприятиям не являются обязательными для всех конструкций, применяемых в фундаментостроении, поэтому нельзя считать эти мероприятия универсальными по борьбе с вредным влиянием морозного пучения грунтов во всех случаях.

Тепловые и химические мероприятия являются коренными как по полному исключению деформаций от морозного пучения, так и по снижению сил морозного выпучивания и величин деформации фундаментов при промерзании грунтов. Они включают в себя применение рекомендуемых теплоизоляционных покрытий на поверхности грунта вокруг фундаментов, теплоносителей для обогрева грунтов и химических реагентов, понижающих температуру смерзания грунта с фундаментом и снижающих касательные силы сцепления мерзлого грунта с плоскостями фундаментов.

При обогреве грунт не будет иметь отрицательную температуру, что исключает его промерзание и морозное пучение.

При обработке грунта химическими реагентами, хотя грунт потом имеет отрицательную температуру, он не замерзает, поэтому также исключается промерзание и морозное пучение.

При назначении противопучинных мероприятий необходимо учитывать значимость зданий и сооружений, особенности технологических процессов производства и условия эксплуатационного режима, грунтовые и гидрогеологические условия, а также климатические характеристики данного района. При проектировании фундаментов на пучинистых грунтах следует отдавать предпочтение таким мероприятиям, которые наиболее экономичны и эффективны в данных условиях.

Изложенные в данном Руководстве мероприятия по борьбе с деформациями зданий и сооружений под действием сил морозного пучения грунтов помогут строителям повысить качество строящихся объектов, обеспечить устойчивость и долговечную эксплуатационную пригодность зданий и сооружений, исключить случаи удлинения сроков строительства, обеспечить ввод зданий и сооружений в промышленную эксплуатацию в плановые сроки, снизить непроизводительные разовые и ежегодно повторяющиеся расходы на ремонт и восстановление поврежденных силами морозного пучения зданий и сооружений.

Руководство составлено доктором техн. наук М. Ф. Киселевым.

Все замечания по тексту Руководства и предложения об улучшении просьба присылать в НИИ оснований и подземных сооружений Госстроя СССР по адресу: 109389, Москва, 2-я Институтская ул., д. 6.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Данное Руководство предназначено для проектирования и строительства фундаментов зданий, промышленных сооружений и различного специального и. технологического оборудования на пучинистых грунтах.

Примечание. Рекомендации Руководства по противопучинным мероприятиям не распространяются на площадки, где сезонное промерзание грунтов сливается с вечномерзлым грунтом.

1.2. Руководство разработано в соответствии с основными положениями глав СНиП по проектированию оснований и фундаментов зданий и сооружений и оснований и фундаментов зданий и сооружений на вечномерзлых грунтах.

1.3. Пучинистыми (морозоопасными) грунтами называются такие грунты, которые при промерзании обладают свойством увеличивать свой объем при переходе в мерзлое состояние. Изменение объема грунта обнаруживается в природных условиях в поднятии в процессе промерзания и опускании при оттаивании дневной поверхности грунта. В результате этих объемных изменений происходят, деформации и наносят повреждения основаниям, фундаментам и надфундаментному строению зданий и сооружений.

1.4. В зависимости от гранулометрического состава грунта, его природной влажности, глубины промерзания и уровня стояния грунтовых вод грунты, склонные к деформациям при промерзании, по степени морозной пучинистости подразделяются на: сильнопучинистые, среднепучинистые, слабопучинистые и практически непучинистые.

1.5. Подразделения грунтов по степени морозной пучинистости в зависимости от изменяющегося во времени уровня грунтовых вод и показателя консистенции ILприняты по табл. 1 прил. 6 главы СНиП по проектированию оснований и фундаментов зданий и сооружений. Природную влажность грунтов на период эксплуатации при проектировании необходимо корректировать по пп. 3.17-3.20 упомянутой выше главы СНиП.

1.6. Основанием для установления степени пучинистости грунтов должны служить материалы гидрогеологических и грунтовых изысканий (состав грунта, его природная влажность и уровень стояния грунтовых вод, которые могут охарактеризовать участок застройки на глубину не менее удвоенной нормативной глубины промерзания грунта, считая от планировочной отметки).

В практике проектирования оснований и фундаментов часто встречаются большие затруднения при оценке грунтов по степени их морозной пучинистости на основании имеющихся материалов инженерно-геологических изысканий, так как обычно слой сезонного промерзания не считается основанием для фундаментов и для него не определяются необходимые характеристики грунта. Если же первые 1,5-2 м в инженерно-геологических материалах охарактеризованы только как «растительный слой» или же как «почва серая», то при отсутствии уровня грунтовых вод близко к слою промерзания не представляется возможности установить степень пучинистости грунтов. При отсутствии характеристик промерзающего слоя грунта надо провести отдельно дополнительные изыскания на стройплощадке, желательно под каждое стоящее здание.

1.7. Проектирование оснований и фундаментов зданий и сооружений на пучинистых грунтах должно осуществляться с учетом:

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: