Проектирование фундаментов на насыпных грунтах требует особого внимания к характеристикам этих грунтов, так как их физико-механические свойства могут существенно изменяться под воздействием нагрузки и времени. Необходимо проводить тщательные геотехнические изыскания для определения плотности, схватываемости и уровня водонасыщенности, что позволяет выбрать оптимальный тип фундамента и его глубину заложения.
Кроме того, следует учитывать возможность осадок, которые могут возникнуть вследствие сжатия насыпного материала. Для этого применяются различные методы стабилизации грунтов, такие как инъекции цементных растворов или использование геосинтетических материалов, которые помогают распределить нагрузки и предотвратить возникновение деформаций. Эффективное проектирование должно обеспечивать не только устойчивость, но и долговечность фундаментов в условиях изменчивости насыпных грунтов.
Особенности проектирования и строительства (Фундаменты на насыпных грунтах)
Фундаменты на насыпных грунтах могут стать серьезным препятствием для продуктивности и успешности проекта.
По своей структуре данные грунты однородны и подразделяются на:
· планомерно возведенные насыпи — (обратные засыпки) и подсыпки (подушки), характеризующиеся практически однородным составом, сложением и равномерной сжимаемостью;
· отвалы грунтов и отходов производства имеющие практически однородный состав и сложение, но неравномерную плотность и сжимаемость;
В строительных проектах оснований фундаменты на насыпных грунтах обязательно указываются по видам в зависимости от:
· однородности состава и сложения,
· вида исходного материала, составляющего основную часть насыпи,
· степени уплотнения их от собственного веса (слежавшиеся, в случае, когда процесс уплотнения от собственного веса закончился или неслежавшиеся, если процесс уплотнения от собственного веса продолжается).
Фундаменты на насыпных грунтах возводятся с учетом однородности состава и сложения, вида исходного материала, степени самоуплотнения от собственного веса и подразделяются на отдельные группы и виды:
· грунты с нарушенной естественной структурой;
· отвалы отходов различных производств;
· свалки всевозможных материалов, напластования которых образовались в результате засыпки оврагов, котлованов, карьеров, местных понижений при планировке территорий грунтами, полученными при разработке котлованов, траншей, планировке территорий срезкой, вскрышных работах при открытой разработке полезных ископаемых, а также отходами различных производств.
Для проектирования оснований зданий и сооружений используются фундаменты на насыпных грунтах, но только после проведенных инженерных изысканий, результаты которых согласуются с номенклатурой из нормативных документов.
В большинстве случаев фундаменты на насыпных грунтах потребуют использования большого количества технических средств — автомобильным или железнодорожным транспортом, скреперами, бульдозерами осуществляются отсыпка, отвалы, срезка растительного заторфованного слоя, рытье котлованов, уборка мусора, отходов органического происхождения с одновременным их уплотнением различными механизмами.
Следовательно, в денежном выражении фундаменты на насыпных грунтах оцениваются в соответствии с заранее разработанным проектом и планированием предстоящих работ.
Устройство фундаментов на насыпных грунтах:
1. Прописывают в проекте тип насыпного грунта (песок, гравий, суглинок и т.д.). Выполнять отсыпку из глины не желательно, т.к. она способна к набуханию.
2. Насыпные грунты необходимо послойно уплотнить до коэффициента 0,95.
3. Назначают расчетное сопротивление грунта Ro по табл.
4. Определяют требуемый габарит фундамента.
5. В зависимости от Ro задаются модулем деформации Е и выполняют проверку на осадки.
6. До начала строительства необходимо подтвердить несущую способность насыпных грунтов статическими нагрузками в полевых условиях в соответствии с ГОСТ 20276-2012.
7. В полевых условиях определяются модуль деформации Е, а также f (угол внутреннего трения) и C (сцепление грунта), по которым вычисляется расчетное сопротивление грунта Ro. Полученные характеристики насыпного грунта должны быть не менее принятых в проекте.
Суффозионные осадки
Основная специфическая особенность засоленных грунтов – развитие в них суффозионной осадки, которая возникает в результате выщелачивания из них солей при длительной фильтрации воды.
Следствием суффозионной осадки являются большие и неравномерные деформации грунтовых оснований различных зданий и сооружений. За счет выщелачивания и растворения солей значительно повышаются агрессивность подземных вод к бетону и коррозионная активность грунтов к подземным металлическим конструкциям.
Засоление грунтов может иметь первичный морской характер, т.е. грунты отлагались в засоленных морских бассейнах и содержат соли этих бассейнов; и вторичный – засоление происходит в результате вертикальной миграции солей из близко залегающих подземных вод повышенной солености.
Строительство на засоленных грунтах без учета их специфических особенностей приводит к развитию неравномерной суффозионной осадки и коррозии строительных конструкций.
Для предотвращения или устранения возможных деформаций при строительстве на засоленных грунтах различных объектов применяют следующие мероприятия:
— прекращение или замедление движения фильтрационного потока (глинистые, битумные, цементные водонепроницаемые завесы);
— прорезку толщи засоленных грунтов свайными или иными глубокими фундаментами;
— частичную или полную срезку засоленных грунтов и устройство подушек из песка и суглинка;
— предпостроечное рассоление и последующее уплотнение грунтового основания;
— химическое закрепление (особенно для загипсованных песков и супесей).
Особое внимание при строительстве на засоленных грунтах следует уделять антикоррозионным мероприятиям для защиты подземных строительных конструкций.
Суффозионная осадка основания, сложенного засоленными грунтами, определяется по формуле:
где esf,i — относительное суффозионное сжатие грунта i-го слоя при давлении р, равном суммарному вертикальному напряжению на рассматриваемой глубине от внешней нагрузки szp и собственного веса грунта szg ;
hi — толщина i-го слоя засоленного грунта;
n — число слоев, на которое разбита зона суффозионной осадки засоленных грунтов.
Относительное суффозионное сжатие esf определяется:
а) при полевых испытаниях статической нагрузкой с длительным замачиванием по формуле
где ssf,p — суффозионная осадка штампа при давлении;
dp — зона суффозионной осадки основания под штампом
р- начальное давление суффозионного сжатия;
б) при компрессионно-фильтрационных испытаниях по формуле
где hsat,p — высота образца после замачивания (полного водонасыщения) при давлении p= szp + szg;
hsf,p — высота того же образца грунта после длительной фильтрации воды и выщелачивания солей при давлении p.
hng — высота того же образца природной влажности при давлении pi = уzg.
198) Специальные характеристики (относительное суффозионное сжатие, начальное давление суффозионного сжатия) и методы их определения.
Деформационные свойства засоленных грунтов характеризуют такие показатели, как:
• относительное суффозионное сжатие еsf;
• начальное давление суффозионного сжатия p, МПа.
Относительное суффозионное сжатие esf определяется:
а) при полевых испытаниях статической нагрузкой с длительным замачиванием по формуле
где esf,i — относительное суффозионное сжатие грунта i-го слоя при давлении р, равном суммарному вертикальному напряжению на рассматриваемой глубине от внешней нагрузки szp и собственного веса грунта szg ;
ssf,p — суффозионная осадка штампа при давлении;
dp — зона суффозионной осадки основания под штампом
р- начальное давление суффозионного сжатия;
б) при компрессионно-фильтрационных испытаниях по формуле
где hsat,p — высота образца после замачивания (полного водонасыщения) при давлении p= szp + szg;
hsf,p — высота того же образца грунта после длительной фильтрации воды и выщелачивания солей при давлении p.
hng — высота того же образца природной влажности при давлении pi = уzg.
Величина относительной суффозионной осадки составляет δc>0,01.
hi — толщина i-го слоя засоленного грунта
Если на расчетный момент времени Hl £ Нc, расчет суффозионной осадки следует производить только в пределах выщелачиваемой зоны Hl. При Hl > Нс расчет осадки необходимо выполнять в пределах сжимаемой толщи Нс. Глубину Нс принимают за границу сжимаемой толщи.
Противокарстовая защита
Противокарстовые мероприятия следует предусматривать при проектировании зданий и сооружений на территориях, в геологическом строении которых присутствуют растворимые горные породы (известняки, доломиты, мел, обломочные грунты с карбонатным цементом, гипсы, ангидриты, каменная соль) и имеются карстовые проявления на поверхности (воронки, котловины, карстово-эрозионные овраги и др.) и (или) в глубине грунтового массива (разуплотнения грунтов, полости, пещеры и др.).
Для инженерной защиты зданий и сооружений от карста применяют следующие мероприятия или их сочетания:
В состав планировочных мероприятий входят:
· специальная компоновка функциональных зон, трассировка магистральных улиц и сетей при разработке планировочной структуры с максимально возможным обходом карстоопасных участков и размещением на них зеленых насаждений;
· разработка инженерной защиты территорий от техногенного влияния строительства на развитие карста;
Ø водозащитные и противофильтрационные;
К водозащитным мероприятиям относятся:
· тщательная вертикальная планировка земной поверхности и устройство надежной дождевой канализации с отводом вод за пределы застраиваемых участков;
· мероприятия по борьбе с утечками промышленных и хозяйственно-бытовых вод, в особенности агрессивных;
· недопущение скопления поверхностных вод в котлованах и на площадках в период строительства, строгий контроль за качеством работ по гидроизоляции, укладке водонесущих коммуникаций и продуктопроводов, засыпке пазух котлованов.
Следует ограничивать распространение влияния водохранилищ, подземных водозаборов и других водопонизительных и подпорных гидротехнических сооружений и установок на застроенные и застраиваемые территории.
Ø геотехнические (укрепление оснований);
Из геотехнических противокарстовых мероприятий особого внимания требуют следующие:
· заполнение (тампонаж) опасных карстовых полостей;
· закрепление сильнотрещиноватых зон в карстующихся породах;
· закрепление локальных зон разрыхления в покровной толще;
· тампонаж промежуточных полостей в покровной толще.
Ø конструктивные (отдельно или в комплексе с геотехническими);
В состав конструктивных мероприятий могут входить: специальные конструктивные решения фундаментов (на естественном основании и свайных).
Технологические противокарстовые мероприятия включают: повышение надежности технологического оборудования и коммуникаций, их дублирование, контроль за давлением в коммуникациях и утечками из них, обеспечение возможности своевременного отключения аварийных участков и т.д.
Ø эксплуатационные (мониторинг состояния грунтов, деформаций зданий и сооружений).
В состав эксплуатационных противокарстовых мероприятий входят:
· постоянный геодезический контроль за оседанием земной поверхности и деформациями зданий и сооружений;
· наблюдения за проявлениями карста, состоянием грунтов, уровнем и химическим составом подземных вод;
· периодическое строительное обследование состояния зданий, сооружений и их конструктивных элементов.
Противокарстовые мероприятия должны:
· предотвращать активизацию, а при необходимости и снижать активность карстовых и карстово-суффозионных процессов;
· исключать или уменьшать в необходимой степени карстовые и карстово-суффозионные деформации грунтовых толщ;
· предотвращать повышенную фильтрацию и прорывы воды из карстовых полостей в подземные помещения и горные выработки;
· обеспечивать возможность нормальной эксплуатации территорий, зданий, сооружений, подземных помещений и горных выработок при допущенных карстовых проявлениях.
Противокарстовые мероприятия следует выбирать в зависимости от характера выявленных и прогнозируемых карстовых проявлений, вида карстующихся пород, условий их залегания и требований, определяемых особенностями проектируемой защиты и защищаемых территорий и сооружений.
Особенности проектирования и строительства (Фундаменты на насыпных грунтах)
Фундаменты на насыпных грунтах могут стать серьезным препятствием для продуктивности и успешности проекта.
По своей структуре данные грунты однородны и подразделяются на:
· планомерно возведенные насыпи — (обратные засыпки) и подсыпки (подушки), характеризующиеся практически однородным составом, сложением и равномерной сжимаемостью;
· отвалы грунтов и отходов производства имеющие практически однородный состав и сложение, но неравномерную плотность и сжимаемость;
В строительных проектах оснований фундаменты на насыпных грунтах обязательно указываются по видам в зависимости от:
· однородности состава и сложения,
· вида исходного материала, составляющего основную часть насыпи,
· степени уплотнения их от собственного веса (слежавшиеся, в случае, когда процесс уплотнения от собственного веса закончился или неслежавшиеся, если процесс уплотнения от собственного веса продолжается).
Фундаменты на насыпных грунтах возводятся с учетом однородности состава и сложения, вида исходного материала, степени самоуплотнения от собственного веса и подразделяются на отдельные группы и виды:
· грунты с нарушенной естественной структурой;
· отвалы отходов различных производств;
· свалки всевозможных материалов, напластования которых образовались в результате засыпки оврагов, котлованов, карьеров, местных понижений при планировке территорий грунтами, полученными при разработке котлованов, траншей, планировке территорий срезкой, вскрышных работах при открытой разработке полезных ископаемых, а также отходами различных производств.
Для проектирования оснований зданий и сооружений используются фундаменты на насыпных грунтах, но только после проведенных инженерных изысканий, результаты которых согласуются с номенклатурой из нормативных документов.
В большинстве случаев фундаменты на насыпных грунтах потребуют использования большого количества технических средств — автомобильным или железнодорожным транспортом, скреперами, бульдозерами осуществляются отсыпка, отвалы, срезка растительного заторфованного слоя, рытье котлованов, уборка мусора, отходов органического происхождения с одновременным их уплотнением различными механизмами.
Следовательно, в денежном выражении фундаменты на насыпных грунтах оцениваются в соответствии с заранее разработанным проектом и планированием предстоящих работ.
Устройство фундаментов на насыпных грунтах:
1. Прописывают в проекте тип насыпного грунта (песок, гравий, суглинок и т.д.). Выполнять отсыпку из глины не желательно, т.к. она способна к набуханию.
2. Насыпные грунты необходимо послойно уплотнить до коэффициента 0,95.
3. Назначают расчетное сопротивление грунта Ro по табл.
4. Определяют требуемый габарит фундамента.
5. В зависимости от Ro задаются модулем деформации Е и выполняют проверку на осадки.
6. До начала строительства необходимо подтвердить несущую способность насыпных грунтов статическими нагрузками в полевых условиях в соответствии с ГОСТ 20276-2012.
7. В полевых условиях определяются модуль деформации Е, а также f (угол внутреннего трения) и C (сцепление грунта), по которым вычисляется расчетное сопротивление грунта Ro. Полученные характеристики насыпного грунта должны быть не менее принятых в проекте.
Фундамент на насыпных грунтах
Насыпные грунты часто встречаются в местах проведения подрывных работ и свалок различных отходов. Они образуются как самопроизвольно, так и планово. К недостаткам насыпного грунта относят нарушенную структуру, неоднородность, а также неравномерную плотность. Поэтому строительство на таком грунте имеет множество сложностей.
Конечно, при правильном подходе данные проблемы вполне можно решить. Главное – правильно подобрать фундамент под строение с учетом грунта.
Особенности насыпных грунтов
Согласно строительным нормам, такие грунты делятся на несколько групп. Их классификация зависит от причины их образования:
- Планово возведенные участки. Возводятся в соответствии с разработанной документацией.
- Отсыпные. Возникают в результате проведения различных земельных работ. Так, это может быть результатом сравнивания холма или планирования участка большой площади.
- Также насыпные грунты могут быть образованы в результате скопления промышленных и бытовых отходов.
Особенность планово-насыпных грунтов заключается в их однородности и равномерности к сжатию. Они могут образовываться как намывным, так и сухим способом. При намывном способе используется гидромеханизация. Во втором случае речь идет об использовании тяжелой строительной техники, такой как бульдозеры, скреперы и другие. В процессе устройства участка выполняется трамбовка почвы, что значительно улучшает ее несущую способность.
Что касается насыпных грунтов второй группы, то они в основном имеют однородную структуру. Отличие состоит в том, что такая почва имеет неоднородную плотность в разных местах участка, что влияет на сжимаемость. Такие характеристики почвы объясняются тем, что она может быть образована разными способами. Так, это может быть организованный отсып слоями или намыв промышленным способом.
Второй тип насыпного грунта
Третий тип насыпных грунтов образуется также, что и плановые насыпы. Почва на участках с промышленными и бытовыми отходами уплотняется под своим весом или с помощью специальной техники. В результате этого образуется почва, плотность которой по всей площади практически одинакова. Конечно, исключением являются места, где участок располагается под уклоном.
Третий тип насыпных грунтов – места выгрузки отходов.
Уплотнение насыпного грунта перед возведением фундамента
При покупке участка мало кто подозревает, с какими сложностями ему придется столкнуться. В первую очередь это касается мест, где ранее был склон или овраг, а для выравнивания площадки использовался насыпной грунт. Перед тем, как начинать выполнение строительных работ, нужно провести геологическое исследование почвы. На основе таких исследований можно будет рассчитать несущие способности грунта.
Насыпные грунты часто используются для выравнивания участка. Конечно, при выполнении таких работ стоит учитывать тот факт, что почва в таких местах будет иметь недостаточную прочность для проведения на ней строительства. Уплотнение может быть произведено несколькими способами:
- Естественное уплотнение, которое производится под собственным весом почвы. Такое метод занимает довольно много времени.
- Уплотнение с помощью специальной техники. В особенности это касается тяжелой трамбовки.
- Также можно выполнить цементизацию и силикатизацию участка. Такой метод является очень затратным.
Усадка грунта во многом зависит от его вида. Так, например, если речь идет о глине, то ее природное уплотнение происходит на протяжении пяти лет. Крупнообломочная почва может приобрести нужных показателей уже через год. Но быстрее всего уплотняется песок: на уплотнение уходит всего полгода.
Виды подходящих фундаментов
Насыпи относят к сложным грунтам, поэтому к выбору фундамента нужно подойти очень внимательно. При устройстве того или иного основания следует учесть некоторые особенности:
- Монолитная плита позволяет равномерно распределить нагрузку от строения по всей площади плиты. Такой фундамент отличается высокой надежностью. Главный недостаток – высокая стоимость.
- Чтобы соорудить ленточный фундамент, нужно провести оценку почвы и выполнить ряд сложных работ.
- Свайный фундамент дозволено использовать только на тех участках, где насыпы имеют высокую плотность, а под ними расположен естественный грунт с высокой несущей способностью.
Учитывая такие особенности, специалисты пришли к выводу, что на насыпных грунтах лучше всего использовать монолитную железобетонную плиту. Такое основание обладает многими достоинствами, среди которых прочность и надежность.
Монолитная плита – идеальный вариант
Сооружение такого основания начинается с рытья котлована. Земляные работы лучше всего выполнить экскаватором. Это позволит значительно сократить время строительства. После того как котлован будет готов, а его дно выровнено, приступают к устройству опалубки. Для ее сооружения используют щиты из прочных досок.
По периметру с внешней стороны устанавливают распорки, которые позволят защитить конструкцию от заваливания под массой бетона.
Монолитная плита – рекомендованный к возведению на насыпных грунтах фундамент.
После этого на дно котлована укладывают щебень и песок. Песок нужно несколько смочить. Подушка тщательно трамбуется. В результате ее толщина должна составить 20 см, не меньше. На следующем этапе выполняется укладка гидроизоляционного слоя.
Он прокладывается по всей площади, захватывая боковые стенки опалубки.
Теперь остается только установить армированную сетку. Первый пояс устанавливается на низ. Количество армированных поясов напрямую зависит от толщины монолитной плиты. При необходимости второй слой монтируется на определенной высоте. Теперь остается только провести заливку бетона.
Опалубка снимается только после того, как бетон приобретет прочность.
Помните, что для прочности конструкции важен не только правильный подбор фундамента под грунт, но и правильность монтажных работ. а также качество строительных материалов!
