6.3 Фундаменты на набухающих грунтах
Многие виды пылевато-глинистых грунтов твердой и полутвердой консистенций при замачивании водой (и особенно, растворами серной кислоты) увеличиваются в объеме. В процессе набухания происходит подъем поверхности грунта, что приводит к деформациям, обычно неравномерным. Кроме того, при набухании грунты способны оказывать дополнительное боковое давление на ограждающие конструкции (до 200 кПа), а при снижении влажности набухающие грунты дают усадку, уменьшая свой объем.
Для набухающих грунтов, кроме обычных физико-механических характеристик, определяют и специальные характеристики набухания и осадки.
Относительное набухание
исследуется
в компресионных приборах по похожей
методике (см. ранее)
Относительное набухание определяют при различных уплотняющих давлениях p и вычисляют по формуле:
где h – высота образца грунта природного состояния, обжатого давлением p;
h’ – то же, после набухания образца.
Характерная зависимость относительного набухания глин от давления приведена на рис. 15.11.б
Рис. 15.11. Зависимости деформации набухающего грунта (а) и
относительного набухания (б) от нормального давления
По относительному набуханию , определенному для необжатого образца, то есть p=0, грунты классифицируются на:
ненабухающие 0,04
слабонабухающие 0,040,08
средненабухающие 0,080,12
сильнонабухающиее
Давление набухания Psw соответствует давлению, возникающему при замачивании грунта в замкнутом объеме, то есть при отсутствии деформации.
Подъем основания при набухании грунта hsw определяют методом послойного суммирования. Если расчетные деформации набухания hsw
превышают
предельные значения Su
, применяют
различные мероприятия, снижающие или
полностью исключающие деформации,
вызванные набуханием, или уменьшающие
их неравномерность до заданных пределов.
6.3.А. Водозащитные мероприятия
устраивают отмостки вокруг зданий шириной 2…3 м
применяют водонепроницаемые экраны над всем сооружением из полимерных материалов, либо из асфальта
Заключают водопроводные иканализационные трубы в железобетонные лотки и т.п.
6.3.Б. Улучшение свойств оснований
При небольших толщах набухающих грунтов применяют предварительное замачивание и строительство ведется как на водонасыщенных ненабухающих грунтах (материалом грунтовых подушек должна служить пылевато-глинистые набухающие грунты).
Компенсирующие подушки применяются для уменьшения неравномерности подъема фундаментов (материал: любые, кроме пылевых, пески).
Принцип работы компенсирующей подушки состоит в следующем. Так как ширина песчанной подушки превышает ширину фундамента, при набухании грунта происходит выпирание песка между фундаментом истенкой траншеи. Поэтому при подъеме дна такой траншеи песок вокруг фундамента поднимается, а сам фундамент остается практически неподвижным.
Прорезка набухающих грунтов свайными фундаментами и глубокими опорами эффективна, если толща набухающих грунтов не превышает 12 м. Для избежания подъема, длина свай должна быть назначена таким образом, чтобы силы набухания, направленные вверх по боковой поверхности свай, были меньше, чем … нагрузок от сооружения и силы сопротивления по боковой поверхности в нижней части сваи, заглубленной в ненабухающие грунты. Для увеличения сил сопротивления в заделанной части сваи можно применять винтовые сваи или сваи с улучшенной пятой.
К конструктивным мероприятиям относится увеличение жесткости здания путем разбивки их на отдельные отсеки ………..крупнопанельных зданий осадочными швами на отсеки длиной менее 30м, армирование поясов, устраиваемых в нескольких уровнях по высоте.
Рис. 15.13. Схема сил, действующих на компенсирующую
подушку:
1 – фундамент; 2 – обратная засыпка; 3 – набухающий грунт;
4 – песчаная компенсирующая подушка.