Указания по устройству оснований

УСТРОЙСТВО ОСНОВАНИЙ
 

Уплотнение оснований

Уплотнение оснований  выполняется с целью повышения их прочности и снижения осадок зданий и сооружений. Обычно уплотнению подлежат недоуплотненные макропористые сжимаемые грунты, к которым относят: лессовые просадочные, рыхлые песчаные, слабые глинистые и некоторые другие виды грунтов. Различают поверхностное и глубинное уплотнение оснований.

Поверхностное уплотнение выполняют путем послойного уплотнения грунта при устройстве подушек или уплотнением оснований тяжелыми трамбовками.

Глубинное уплотнение позволяет грунтовыми сваями, виброуплотнением, предварительным замачиванием и замачиванием с глубинными взрывами.

Уплотнение тяжелыми трамбовками выполняют свободным сбрасыванием трамбовки массой 5-15 т с высоты 4-8 м. В отечественной практике применяют трамбовки диаметром по нижнему основанию 1,2-3 м. Диаметр и масса трамбовок назначается в зависимости от требуемой глубины уплотнения, формы и размеров уплотняемых площадей. При назначении массы трамбовки следует исходить из того, чтобы статическое давление на грунт составляло не менее 15 кПа.

Во Франции на строительстве аэропорта применение сверхтяжелых трамбовок массой 200 т по данным фирмы "Луи Менар" позволило уплотнить насыпи и водонасыщенные пески на глубину до 40 м. Сбрасывание этих трамбовок производилось с высоты 20 м специальным стреловым краном.

Сверхтяжелые трамбовки массой 40-50 т применяются в Англии и Швеции, а в Японии массой 150 т. В Швеции применяли трамбовки массой 40 т, свободно падающие с высоты 40 м. Это позволило уплотнить щебеночно-каменную насыпь на глубину до 40 м.

Уплотнение тяжелыми трамбовками используют при уплотнении лессовых просадочных, рыхлых песчаных и слабых пылевато-глинистых грунтов. Уплотнение оснований производят с поверхности открытого котлована по всей площади застраиваемого здания или под отдельными фундаментами.

Трамбовки изготовляют из железобетона или металла в виде усеченного конуса с низко расположенным центром тяжести, при котором обеспечивается вертикальность падения и устойчивость трамбовки при ударе по грунту (рис. 1, a).

Трамбовку подвешивают к стреле крана на канате через специальную подвеску, исключающую скручивание каната (рис. 1, б). Высота сбрасывания трамбовки зависит от массы трамбовки. Так, при массе трамбовки 5-7 т высота сбрасывания должна быть не менее 6-8 м, а при массе 10-15 т-12-15 м.

Глубина уплотнения тяжелыми трамбовками находится в пределах 2-8 м и зависит от массы трамбовки, высоты сбрасывания, диаметра трамбовки, числа ударов и характеристик грунта и приближенно принимается по формуле

                                                                                                                   (1)

где d - диаметр основания трамбовки, м;

k - коэффициент, принимаемый по экспериментальным данным: для супесей и суглинков равным 1,8, для глин - 1,5.

Рис. 1. Уплотнение грунтов тяжелыми трамбовками:

а - конструкция тяжелой трамбовки; б - схема производства работ; 1 - стальной лист толщиной 20 мм; 2 - стальные пластины толщиной 20 мм; 3 - арматурные стержни; 4 - устройство для присоединения к канату; 5 - пространство, заполняемое бетоном; 6 - кран; 7 - трамбовка; 8 - проектная отметка; 9 - отметка дна котлована перед трамбовкой; 10 - направление движения крана: 11 - уплотненный грунт; 12 - полоса, уплотненная с одной стоянки; 13 - стоянки крана через 0,9 d

Поверхностное уплотнение применяют в пылевато-глинистых грунтах со степенью влажности 0,75 и плотности сухого грунта не выше 1,55 т/м.

Наибольшая эффективность уплотнения достигается при оптимальной влажности, определяемой по результатам опытного уплотнения, или приблизительно по формуле

,                                                                                                  (2)

где - влажность на границе раскатывания.

Если грунт, подлежащий уплотнению, имеет влажность менее оптимальной, то его следует доувлажнять. При доувлажнении расчетное количество воды должно быть равномерно распределено по уплотняемой площади. После впитывания воды и подсыхания грунта на поверхности до влажности, близкой к оптимальной, производят уплотнение грунта.

Расчетное количество воды, м, на весь объем уплотняемого массива грунта определяют по формуле

                                                                                            (3)

где - глубина уплотнения, м; F - площадь уплотнения, м; - плотность сухого грунта до уплотнения, кг/м; - плотность воды, кг/м; - природная влажность грунта.

Отрывку котлованов следует вести отдельными участками, размеры которых назначаются в зависимости от производительности оборудования с учетом сохранения оптимальной влажности грунта в открытом котловане на период уплотнения.