Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Фундаменты

Методы уплотнения грунтов оснований


Методы уплотнения грунтов оснований

В практике современного строительства для улучшения работы и свойств грунтов оснований часто применяют уплотнение грунтов. Используют следующие методы уплотнения: поверхностное; глубинное динамическими воздействиями; устройство грунтовых свай; статической нагрузкой; с помощью искусственного водопонижения.

Поверхностное уплотнение используют для устройства песчаных й грунтовых подушек, устранения просадочности макропористых и рыхлых песчаных грунтов, а также свежеуложенных связных и насыпных грунтов при степени влажности 5Г<0,7.

Поверхностное уплотнение осуществляют тяжелыми трамбовками массой от 1 до 10 т (рис. 12.3, а), подъем и сбрасывание которых производят с помощью крана с высоты 4…8 м и более.

Рис. 12.3. Схемы уплотнения грунтов: 1 – петля для подъема; 2 — арматурный каркас; 3 — стальное окаймляющее кольцо; 4 — подъемный механизм; 5 —трос; 5 —вибратор; 7—граница уплотнения; 8 — вибропогружатель; 9 – стержень из трубы; 10 — приваренные металлические планки; 11 — контурная траншея; 12 – поверхность уплотняемого грунта; 13 — скважины; 14 — непросадочный грунт; 15 — граница зоны уплотнения; 16 — неуплотняемый грунт; 17 — стакан; 18 — фундамент; 19 — уплотненный грунт; 20 — щебень

Применяют и другие механизмы для поверхностного уплотнения грунтов, в частности пневматические трамбовки, различного типа катки и виброплиты. Глубина уплотняемого грунта А, м, ниже дна котлована в зависимости от типа применяемых механизмов приведена ниже.

Уплотнение грунтов выполняют до плотности сложения, при которой они приобретают деформативность, не выше заданной в проекте, и требуемую прочность.

Уплотнение грунтов с помощью трамбовок ведут до тех пор, пока поверхность грунта при каждом последующем падении не будет опускаться на одну и ту же величину, называемую «отказом». Размер отказа ориентировочно принимают равным для пылевато-глинистых грунтов 1…1,5 см, песчаных — 0,5.. 1 см. Отказ достигается после 8… 12 ударов по одному следу. Режим уплотнения устанавливается экспериментально в зависимости от грунтовых условий на строительной площадке.

Если грунт не обладает оптимальной влажностью для уплотнения, то грунт основания доувлажняют с помощью подачи дополнительного количества воды в котлован, а к уплотнению приступают через 12…24 ч после проникновения влаги в грунт. Контроль за состоянием грунтов до, во время и после уплотнения осуществляют с помощью отбора образцов или зондирования.

Разработка котлована осуществляется на глубину с недобором до ожидаемого понижения поверхности грунта при его уплотнении. Если уплотнение не удается выполнить на требуемую глубину, используют послойную укладку с уплотнением каждого слоя грунта.

При уплотнении грунтов катками значение оптимальной влажности назначают по формуле (12.5), а количество требуемой массы воды для уплотнения и ориентировочное понижение дна котлована — по формулам (12.6), (12.7).

Поверхностное виброуплотнение Осуществляют виброкатками, самоходными вибротрамбовками и виброплитами, масса которых колеблется в пределах 0,25…20 т при частоте колебаний от 600 до 3000 в минуту. Этот способ применяют при послойной укладке в основном несвязных грунтов при устройстве песчаных подушек, оснований под полы и оборудование.

В условиях строительства тяжелые трамбовки стали использовать для устройства столбчатых фундаментов в вытрамбованных котлованах, которые применяют в основном под относительно легкие каркасные здания, возводимые на просадочных, насыпных и связных грунтах со степенью влажности 5Г<0,7 и нагрузках на Фундаменты до 3 МН.

Вытрамбовывание котлованов осуществляют с помощью специального навесного оборудования, устанавливаемого на кранах и экскаваторах. В результате вытрамбовывания получают круглые или прямоугольные в плане котлованы под отдельные фундаменты требуемой глубины, в которые укладывают монолитный бетон с Устройством стакана или подколенника.

Применение такого способа устройства фундаментов обеспечивает плотное примыкание стенок и подошвы фундамента к грунту, ключает обратную засыпку пазух и увеличивает несущую способность за счет участия в работе уплотненного грунта как по подошве.

В некоторых случаях при использовании слабых грунтов в котлован подается щебень, который при вытрамбовывании образует уширение, тем самым повышая несущую способность основания в 1,5…3 раза, в зависимости от количества втрамбованного щебня (рис. 12.3, е).

Использование фундаментов в вытрамбованных котлованах приводит к сокращению трудозатрат в 3…5 раз, объема земляных работ до 100%, расхода бетона и арматуры до 50% и объема опалубочных работ до 100%. При этом удельное сопротивление грунтов увеличивается в 5… 10 раз, а модуль деформации — в 2…5 раз. Общее снижение стоимости работ при устройстве фундаментов с помощью данного метода достигает 50…60%.

Для уплотнения песчаных грунтов значительной мощности применяют глубинное уплотнение динамическими воздействиями. Виброуплотнение производят двумя способами: вибраторами (рис. 12.3, б) или погружением в грунт стержня, прикрепленного к вибропогружателю (рис. 12.3, в). Колебательное движение, передаваясь окружающему грунту, вызывает его постепенное уплотнение. Если в основании имеются ненасыщенные водой пески, то к зоне вибрирования подается вода.

Вибраторы обычно применяют для уплотнения грунтов глубиной от 1 до 10 м. Для уплотнения грунтов на глубине 5…20 м используют вибропогружатели, которые крепят к трубчатому стержню с приваренными к нему горизонтальными планками (рис. 12.3, в). Для ускорения работ при виброуплотнении иногда применяют вибраторы, закрепленные на специальной металлической раме, которая поднимается и опускается с помощью подъемного крана. Вибрацией уплотняют все виды песчаных грунтов.

С помощью взрывов уплотняют и основания, сложенные проса-дочными лёссовыми грунтами. Для этого площадку строительства окружают контурной насыпью по периметру предполагаемого котлована и замачивают грунт, подавая воду в предварительно npooyренные фильтрующие или совмещенные скважины. Далее в эти скважины устанавливают заряды в трубках и производят взрывы! следущие один за другим с интервалом в несколько секунд (рис. 12.3, г). Грунт, уплотненный таким образом, в результате замачивания и глубинных взрывов теряет просадочные свойства и может быть использован в качестве основания даже для строительства тяжелых зданий и сооружений. При использовании данного метода плохо уплотняется поверхностный слой грунта толщиной 2…3 м, который доуплотняют с помощью тяжелых трамбовок или подводными взрывами.

Глубинное уплотнение грунта с помощью песчаных и грунтовых свай используют чаще всего в макропористых просадочных грунтах, рыхлых пылеватых и мелких песках, а также слабых сильно сжимаемых заторфованных грунтах. Для грунтовых свай чаще всего применяют местный связной грунт. Этот тип свай используют для уплотнения только макропористых просадочных грунтов. Для остальных типов грунтов применяют песчаные сваи, которые изготовляют с помощью инвентарных труб с раскрывающимся башмаком (рис. 12.4, а). Инвентарные трубы погружают в грунт с помощью забивки или вибрирования. По достижении требуемой отметки в трубу послойно укладывают песок с последующей его трамбовкой и постепенно извлекают инвентарную трубу (рис. 12.4, б, в). При включенном вибраторе трубу извлекают, тем самым уплотняя песок.

Рис. 12.4. Уплотнение грунта песчаными сваями:
а — конструкция раскрывающегося башмака; б — изготовление песчаной сваи; в, г — размещение свай; 1 — инвентарная труба; 2 — шарнир; 3 — раскрывающиеся створки; 4 — теряемое кольцо; 5 — песчаная свая; 6—граница зоны уплотнения

Сваи размещают, как правило, в шахматном порядке и вершинах равносторонних треугольников (рис. 12.4, г).

Грунтовые сваи в лёссовых просадочных грунтах, которые способны удерживать вертикальные стенки без обрушения, сооружают с помощью инвентарного сердечника, который при забивке дополнительно уплотняет окружающий грунт. После забивки сердечник извлекают и в полученную скважину укладывают грунт с последующим послойным трамбованием.

Для уплотнения насыщенных водой заторфованных песков и слабых насыщенных водой пыл ев ато-глинистых грунтов используют известковые сваи, устанавливаемые с помощью инвентарных труб, в которые засыпают гашеную известь. Гашение извести происходит в результате воздействия воды, находящейся в грунте. В процессе гашения известь, увеличиваясь в объеме, уплотняет окружающий грунт.

Поверхностное и глубинное уплотнение, а также уплотнение с помощью песчаных свай выполняют не только непосредственно под подошвой возводимого фундамента, но и на участках, прилегающих к зонам наибольшего давления. Ширина уплотняемого участка вокруг контура подошвы должна находиться на расстоянии 0,2Ь от грани подошвы, где Ь — ширина фундамента.

В тех случаях, когда с помощью вышеперечисленных способов невозможно добиться требуемого уплотнения грунтов, прибегают к уплотнению грунтов основания статической нагрузкой в виде насыпи. Этим способом улучшают грунты, обладающие малой водопроницаемостью, уплотнение которых связано с выдавливанием воды из пор. К такому типу грунтов относят слабые, насыщенные водой пылевато-глинистые грунты (очень пористые глины и суглинки в текучем и текучепластичном состоянии, илы и торфы).

Насыпь выполняют на поверхности грунта. Давление от нее должно несколько превышать давление от веса будущего сооружения. Чтобы исключить потерю устойчивости слабых грунтов основания, насыпь отсыпается послойно, тем самым обеспечивается равномерное возрастание нагрузки. Предварительно во всей толще основания для ускорения процесса уплотнения устраивают вертикальные дрены (рис. 12.5, а). Вертикальные дрены выполняют аналогично песчаным сваям, располагаемым на расстоянии 1..4 м друг от друга, либо из пластмассовой ленты в бумажном кожухе (рис. 12.5, б). Ленту пропускают через металлический кожух и закрепляют в его нижней части, затем с помощью специального агрегата кожух с заправленной лентой вдавливают в грунт до глубины, на которой выполняется дренирование. Далее кожух извлекают из грунта, оставляя ленту в грунте, которую над поверхностью обрезают и засыпают песком, образующим пластовым дренаж.

Слабые пылевато-глинистые грунты уплотняют с помощью искусственного водопонижения.

Искусственное водопонижение вызывает снятие взвешивающего: действия воды в соответствии с законом Архимеда, равноценное воздействию внешней нагрузки, что приводит к образованию дополнительных напряжений в скелете грунта. Таким образом, пылерато-глшшстыи грунт уплотняется в результате понижения уровня подземных вод и увеличения напряжений, а также уменьшения влажности за счет поступления поровой воды к катодам. При использовании электроосмотического водопонижения грунты основания уплотняются достаточно быстро с дополнительным увеличением прочности, т. е. одновременно происходит и его закрепление.

Рис. 12.5. Уплотнение грунта статической нагрузкой: 1 — пластовый дренаж; 2 — насыпной грунт; 3 — вертикальные дрены (стрелки показывают направления отжатая, воды); 4 — слабый грунт; 5 — плотный грунт; 6 — бумажный кожух; 7 — пластмассовая лента

При использовании водопонижения при пологой депрессионной кривой уровень грунтовых вод может понижаться на большой площади, вызывая уплотнение грунтов далеко за пределами предполагаемой территории застройки, что может привести к нежелательным дополнительным осадкам уже существующих зданий и подземных коммуникаций. Поэтому в условиях городского строительства этим методом следует пользоваться только после соответствующего обоснования или применять шпунтовое ограждение уплотняемой зоны.





Похожие статьи:
Основания под фундаменты зданий и сооружений

Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Фундаменты

Статьи по теме:





Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум