Устройство фундаментов в особых условиях icon

Устройство фундаментов в особых условиях




Скачати 332.96 Kb.
НазваУстройство фундаментов в особых условиях
Сторінка1/2
Дата01.07.2012
Розмір332.96 Kb.
ТипДокументи
  1   2

ГЛАВА 17


УСТРОЙСТВО ФУНДАМЕНТОВ В ОСОБЫХ УСЛОВИЯХ


К территориям с особыми условиями строительства относятся участки, где при возведении зданий и сооружений необходимо учитывать сейсмические воздействия, возможность подтопления, оползневые процессы и т.п. Проектирование строительных объектов в этих условиях требует специальных дополнительных расчетов и проведение соответствующих мероприятий.


    1. Особенности устройства фундаментов

в районах сейсмичности


Опасными районами для строительства и эксплуатации зданий и сооружений, подверженные землетрясениям, являются южные территории государств Европы и Азии, расположенные в районах Карпат, Крыма, Кавказа, Средней Азии, Забайкалья, Магаданской области, Камчатки.

Сейсмические явления в виде землетрясений вызывают колебательные движения земной коры. При этом поверхность земли испытывает как горизонтальные, так и вертикальные колебания. Вертикальные колебания более опасны в зоне эпицентра, по мере удаления они затихают и менее опасны, чем горизонтальные колебания. Иллюстрацией этого процесса может служить схема распространения колебаний при землетрясении (рис.17.1) [27].


Для оценки мощности сейсмического воздействия и разработки мероприятий по снижению или устранению земных колебаний существуют карты и шкала балльности. Сила землетрясений оценивается по 12-балльной шкале. Строительство зданий и сооружений разрешается проводить в районах, где колебания не превышают 9 баллов. К этому следует добавить, что сейсмические воздействия зависят от района строительства и грунтовых оснований (табл.17.1).

^ К I категории по сейсмическим свойствам относятся скальные грунты всех видов и вечномерзлые грунты.

Ко II категории принадлежат скальные и полускальные грунты (кроме отнесенных к первой категории), пески гравелистые, крупные и средней крупности, плотные и средней плотности, маловлажные и влажные, пески мелкие и пылеватые плотные и средней плотности, маловлажные, глинистые грунты с показателем консистенции при коэффициенте пористости , для глин, суглинков и супесей - с коэффициентом пористости .

^ К III категории относятся пески рыхлые, независимо от крупности и влажности, пески гравелистые, крупные и средней крупности, мелкие и пылеватые, не вошедшие во вторую категорию, глинистые грунты, вечномерзлые нескальные грунты, при строительстве способные оттаивать.



Рис.17.1 - Схема распространения колебаний при землетрясении:

1 – направление колебаний продольных волн; 2 – то же поперечных; - составляющая вертикальных колебаний;

- то же горизонтальных

^

Таблица 17.1 - Сейсмичность строительной площадки





Категория грунта по сейсмическим свойствам

Районирование строительной площадки

по сейсмичности, балл

7

8

9

I

6

7

8

II

7

8

9

III

8

9

>9


Сейсмостойкостью называют способность сооружения не разрушаться, не терять устойчивость конструктивных элементов и не опрокидываться при влиянии на него кроме статических нагрузок инерционных (сейсмических) воздействий, возникающих при землетрясении.

Фундаменты в этих условиях выполняют как негативные, так и положительные функции. С одной стороны, сами фундаменты являются источником колебаний конструктивных элементов сооружения, с другой - они должны воспринять сейсмические воздействия и передать их на грунтовое основание, обеспечивая устойчивость и прочность системы "основание-фундамент". Расчет такой системы производится для обеспечения устойчивости грунтового основания, исключения сдвига фундамента по подошве и невозможности его опрокидывания. Несущая способность грунтового основания соответствует предельной нагрузке при потере устойчивости грунта при сейсмических колебаниях. При этом учитывают не только напряжения в грунте от собственного веса и внешних нагрузок от сооружения, но и напряжения от сейсмических волн, обусловленных действием объемных сил инерции грунта. Поэтому проверка на сдвиг по подошве фундамента является обязательной. В этом случае учитывается трение подошвы фундамента о грунт, а коэффициент надежности, принимаемый равным 1,5, представляет собой отношение удерживающих и сдвигающих сил (). При этом учитывают податливость грунтового основания на действие динамических воздействий и передачу их на сооружение. В свою очередь, в зависимости от жесткости подземной и надземной частей здания будет проявляться влияние внешних колебаний на сооружение.

Глубину подошвы фундамента неглубокого заложения принимают в грунтах I и II категории в условиях сейсмичности такой же, как и в несейсмических районах.

^ Свайные фундаменты в условиях сейсмики применяют в как и аналогичных грунтах при тех же нагрузках, что и в несейсмических районах.

При проектировании фундаментов нижние концы свай следует опирать на скальные, полускальные, плотные и средней плотности песчаные грунты, твердые, полутвердые и тугопластичные глинистые грунты. Опирание нижних концов свай на рыхлые водонасыщенные пески и мягкопластичные и текучепластичные глинистые грунты не допускается. Заглубление свай в грунт должно быть не менее 4,0 м.

Применение набивных свай в сейсмических районах ограничено, так как требуется тщательный контроль за их изготовлением.

Свайные фундаменты рассчитывают на особое сочетание нагрузок. Так, при определении несущей способности сваи на вертикальную нагрузку должны учитываться процессы, возникающие при взаимодействии сваи и грунта в сейсмических условиях, в результате которых снижается трение грунта по боковой поверхности сваи и под ее нижним концом. Поэтому несущая способность свайного фундамента при учете сейсмического воздействия оказывается меньше, чем при статических нагрузках. Кроме того, необходимо дополнять расчет сваи на горизонтальную составляющую сейсмической нагрузки.

Несколько иные требования предъявляются при конструировании фундаментов в условиях сейсмичности:

  1. Соблюдение мероприятий, повышающих жесткость фундаментов.

  2. Для зданий повышенной этажности (более 5 этажей) применение ленточных, перекрестных и сплошных плитных фундаментов.

  3. Усиление стыков перекрестных фундаментов арматурными сетками.

  4. Отдельно стоящие фундаменты колонн каркасных зданий должны соединяться с соседними железобетонными фундаментными балками.

  5. В зданиях высотой более 9-ти этажей следует предусматривать фундаменты, выполненные в монолитном варианте.

  6. Фундаменты и стены подвалов из крупных блоков должны выполняться с перевязкой в каждом ряду. Глубина перевязки блоков составляет не менее одной трети их высоты. Все вертикальные и горизонтальные швы должны быть заполнены раствором марки не ниже 25.

  7. В зданиях с расчетной сейсмичностью 9 баллов углы и пересечения стен должны быть усилены путем закладки в горизонтальные швы арматурных сеток.

  8. Поверху сборных ленточных фундаментов и фундаментных плит следует укладывать слой раствора марки 100 толщиной не менее 40 мм с продольной арматурой Ш10 мм. Через 400 мм продольная арматура должна быть связана с поперечной Ш6 мм.

Фрагменты конструирования фундаментов, применяемые в условиях сейсмики, показаны на рис.17.2.

Фундаменты неглубокого заложения. Расчет несущей способности основания фундамента неглубокого заложения производят исходя из условия

, (17.1)


где - вертикальная составляющая расчетной внецентренной нагрузки в особом сочетании; - сейсмический коэффициент условий работы, принимаемый равным 1,0; 0,8; 0,6 для грунтов I, II и III категорий по сейсмическим свойствам, причем для сооружений, возводимых в районах с повторяемостью землетрясений 1, 2 и 3, значение следует умножать соответственно на 0,85; 1,0 и 1,15; - коэффициент надежности по назначению сооружения, принимаемый в соответствии с нормативными документами равным 1,2; 1,15; 1,10 для сооружений I, II и III категорий; - вертикальная составляющая силы предельного сопротивления основания при сейсмическом воздействии.




Рис.17.2 - Конструкции фундаментов при сейсмических

воздействиях: а - план ленточного фундамента; б – план и разрез столбчатых фундаментов; в – подвальная часть здания с плитным фундаментом;

1–арматурные сетки;2 – фундаментная балка;

3 – плита из монолитного железобетона


Для ленточных фундаментов нагрузку и предельное сопротивление основания, как обычно, рассчитывают для единицы их длины (). Величину находят в соответствии с требованиями нормативных документов.

Вертикальную составляющую силы предельного сопротивления основания определяют с учетом следующих предпосылок. Считают, что при расчете несущей способности нескальных оснований, испытывающих сейсмические колебания, минимальная и максимальная ординаты эпюры предельного давления по краям подошвы фундамента будут равны

(17.2)

где - коэффициенты формы фундамента в плане, определяемые как

(17.3)


( - длина фундамента в направлении, перпендикулярном расчетному);

- коэффициенты несущей способности, зависящие от расчетного значения угла внутреннего трения , определяемые по графикам на рис.17.3; и - расчетные значения удельного веса слоев грунта соответственно выше и ниже подошвы фундамента; - минимальная глубина заложения фундамента; - расчетное значение удельного сцепления; - коэффициент, принимаемый равным 0,1; 0,2; 0,4 при сейсмичности площадки строительства 7, 8 и 9 баллов соответственно. Если в формуле (17.2) , то следует принимать .

Формулы (17.3) применимы при условии . Если , то фундамент нужно рассчитывать как ленточный, тогда . При используют следующие значения коэффициентов: , но при этом необходимо произвести дополнительную проверку устойчивости основания в поперечном направлении.



Рис.17.3 - Графики для определения коэффициентов несущей способности основания при сейсмическом воздействии




Рис.17.4 - Эпюра предельного давления под подошвой

фундамента при сейсмическом

воздействии

Вертикальную составляющую силы предельного сопротивления основания определяют в зависимости от соотношения величин эксцентриситетов расчетной нагрузки и эпюры предельного давления (рис.17.4):


при ; (17.4)

при , (17.5)

где - сила предельного сопротивления основания.

В свою очередь, значения соответствующих эксцентриситетов рассчитывают по формулам

; (17.6)


, (17.7)


где и - вертикальная составляющая расчетной нагрузки и момент, приведенные к подошве фундамента, при особом сочетании нагрузок. Величины и рассматривают с одинаковым знаком, так как при этом имеет место наиболее невыгодное для несущей способности основания сочетание действующих нагрузок.

При действии моментных нагрузок в двух направлениях расчет основания по несущей способности нужно выполнять раздельно на действие сил и моментов в каждом направлении независимо друг от друга.

При расчетах оснований и фундаментов с учетом сейсмических воздействий допускается частичный отрыв подошвы фундамента от грунта, т.е. выход равнодействующей за пределы ядра сечения (). При этом в плоскости действия момента требуется выполнение следующих условий: эксцентриситет расчетной нагрузки не должен превышать ширины фундамента, т.е. ; силу предельного сопротивления основания нужно вычислять для условной ширины подошвы фундамента, равной размеру сжатой зоны . Тогда максимальное краевое напряжение под подошвой фундамента с учетом неполного опирания на грунт должно соответствовать условию


, (17.8)


где ; определено по формуле (17.2), но для фундамента, имеющего условную ширину . Остальные обозначения показаны в (17.4), (17.5). При этих условиях формула (17.5) принимает вид


. (17.9)


Горизонтальную составляющую нагрузки учитывают лишь при проверке устойчивости здания на опрокидывание и сдвиг по подошве фундамента, что почти всегда удовлетворяется. Проверка на сдвиг по подошве является обязательной при наличии действующих горизонтальных нагрузок в основном сочетании (подпорные стенки, глубокие подвалы и т.п.). В этом случае учитывают только трение подошвы фундамента о грунт, а коэффициент надежности () в формуле (17.1) принимают равным 1,5.


    1. Устройство фундаментов в районах подтопления


Повышение уровня подземных вод приводит к подтоплению заглубленных помещений и коммуникаций, к снижению несущей способности грунтов основания вследствие изменения их прочностных свойств и, как правило, к возникновению деформаций в зданиях и сооружениях, изменению условий эксплуатации объектов и технологического оборудования.

Причинами подтопления, кроме того, могут быть утечки из водопроводных и канализационных сетей, неорганизованный отвод поверхностных вод, отсутствие ливневой канализации и т.п.

Характер подтопления застраиваемой территории оказывает влияние на принятие конструктивных решений при проектировании заглубленных помещений и фундаментов и разработку мероприятий по их защите.

Мероприятия против подтопления разделяют на предупредительные и защитные. Предупредительные мероприятия предусматриваются на стадии проектирования и основываются на результатах прогноза: это расположение территории вблизи водоемов и рек, организация стока поверхностных вод и активизация подземного стока путем устройства дренирующих сооружений, экранов и противофильтрационных завес, предупреждения утечек из подземных коммуникаций. Защитные мероприятия должны предусматривать стихийные и аварийные ситуации (осенне-весенние паводки рек, обильные атмосферные осадки, аварии на крупных водоотводящих коммуникациях).

Инженерные решения для защиты территорий от подтопления и заболачивания применяют в зависимости от местных условий: это организация регулярного отвода стока с поверхности в результате таяния снега или выпадения атмосферных осадков, устранение утечек из водонесущих коммуникаций, устройство водопонижающих систем и т.д.

С целью защиты от затопления котлована строительного объекта сооружают перемычку из грунта. В поперечном сечении перемычка может иметь вид, показанный на рис.17.5 [54].

Для увеличения водопроницаемости грунтовые перемычки иногда устраивают с ядром из глины. Если верхний водопроницаемый слой грунта небольшой толщины (1,0-2,0 м), то его прорезают замком до водоупора.





Рис.17.5 - Схема грунтовой перемычки с ядром: 1 – перемычка;

2 – ядро; 3 – водопроницаемый слой грунта; 4 – водоупор; 5 – замок;

6 – горизонт воды


Земляные перемычки рассчитывают на устойчивость против сдвига и на фильтрацию воды.

Удерживающее усилие на сдвиг определяют по формуле


, (17.10)


где - ширина перемычки по низу, м; - ширина перемычки по верху, м; - высота перемычки, м; - плотность грунта с учетом взвешивания, т/м3 (рис.17.6).

Сдвигающие усилия возникают в результате статического и динамического давления воды.

Статическое давление определяют по формуле

, (17.11)


где - толщина слоя воды со стороны реки или водоема, м.




Рис.17.6 - Схема расчета устойчивости перемычки

против сдвига: - статическое давление; - динамическое

давление; - собственный вес перемычки; - сила трения


Динамическое давление определяется по формуле

, (17.12)

где - скорость течения воды, м/с; - ускорение течения воды, м/с2.

Для проверки устойчивости перемычки при сдвиге по грунту используется зависимость


, (17.13)


где - коэффициент трения грунта по грунту (0,3-0,5).

Количество воды, фильтрующейся через тело перемычки, определяют по формуле

, (17.14)


где - длина проекции на горизонталь кривой депрессии, м.

Определив величину , находят общее количество воды, фильтрующейся через тело перемычки. Поскольку перемычка выполняет функции защиты котлована, то по величине подбирают производительность насосов для откачки из котлована поступающей воды.

При часто повторяющихся разливах рек для сохранности от размыва берега устраивают постоянные и временные ограждающие конструкции – стенки из буронабивных свай, железобетонных забивных свай, железобетонного и металлического шпунта, различного профиля подобно ограждающим конструкциям при строительстве (рис.17.7).

Для предотвращения конструкций перемычек от размыва совмещают шпунтовую стенку и грунтовую насыпь, которые могут быть с одно и двухрядной шпунтовой стенкой (рис.17.8) [55].





Рис.17.7 - Ограждающие конструкции стен (котлованов):

а – буронабивные сваи; б – железобетонная стенка из "секущихся" свай; в – железобетонный шпунт; г – металлический шпунт;

д – прокатный профиль; 1 – двутавр; 2 – забивка из досок; 3 – рейка


Деревянные и шпунтовые дамбы применяют в гидротехническом строительстве преимущественно с хорошим подстилающим слоем для анкеровки шпунта (глина, полускальные и скальные основания).

В качестве ограждающих конструкций можно использовать деревянный, железобетонный и металлический шпунт без грунтовой насыпи, но с хорошей изоляцией и засыпкой грунта за шпунтом.

Шпунтовые перемычки применяют одно- и двухрядные. При этом используются ячеистые перемычки из плоского металлического шпунта цилиндрической, сегментной формы и цилиндрические с взаимно пересекающимися диафрагмами.

Тип перемычек следует выбирать на основе технико-экономического сравнения вариантов. Во всех случаях предпочтение отдают перемычкам с максимальным использованием местных материалов и грунтов.

Каменнонабросанные перемычки рекомендуется применять при наличии камня вблизи выемки котлована или камня в непосредственной близости от мест возведения перемычек.

Шпунтовые и ячеистые перемычки используют в качестве продольных стенок, где невозможна или не гарантируется устойчивость грунтовых перемычек. Шпунтовые перемычки применяют также как ограждающие конструкции котлованов, при прокладке метро, в мостостроении, в городских условиях с плотной застройкой территории.




Рис.17.8 - Схемы однорядной (а) и двухрядной (б) шпунтовых

перемычек: 1 – отсыпка из песчаного грунта; 2 – шпунт;

3 – продольные схватки; 4 – подкосы; 5 – продольный лежень;

6 – упорные свайки; 7 – горизонт высоких вод; 8 – металлический

тяж; 9 – поперечные схватки


Котлованы. При разработке котлованов под сооружения основанием под них могут служить суглинки, пески средней крупности и крупные.

При организации работ по устройству котлована в застроенной территории с высоким уровнем подземных вод предусматривается ряд мероприятий, связанных с сохранением природной структуры грунтов основания, выбором типа ограждения с учетом геологических и гидрогеологических условий, глубины котлована, времени года.

Размеры дна котлована определяют в зависимости от расположения фундамента с учетом формирования откоса, расположения стоянки механизмов. Размеры котлована по поверхности земли определяют исходя из размеров дна котлована и ширины откосов конструкций крепления стенок.

Глубину котлована устанавливают в зависимости от глубины заложения подошвы фундамента и наличия дополнительных требований к их устройству.

Котлованы в сухих и маловлажных грунтовых условиях устраивают с крутизной естественного откоса при следующих соотношениях

(рис.17.9) и табл.17.2.





Рис.17.9 - Схема определения крутизны откоса котлована: 1 – дно

котлована; 2 – проектируемый фундамент; 3 – извлекаемый грунт


Таблица 17.2 - Рекомендуемая крутизна грунтовых откосов




п/п

Наименование грунта

Наибольшая крутизна

откосов при глубине

котлована, м

1,5

3,0

5,0

1

Насыпные

1,0 : 0,67

1,0 : 1,0

1,0 : 1,25

2

Гравий, пески влажные

(ненасыщенные)

1,0 : 0,5

1,0 : 1,0

1,0 : 1,0

3

Глинистые:













супесь

1,0 : 0,25

1,0 : 0,67

1,0 : 0,85




суглинок

1,0 : 0

1,0 : 0,5

1,0 : 0,75




глина

1,0 : 0

1,0 : 0,25

1,0 : 0,5




лессовидные

1,0 : 0

1,0 : 0,5

1,0 : 0,5


Устройство котлованов с естественным откосом на открытой территории наиболее простое, но занимает значительную площадь для извлекаемого грунта и требует дополнительных работ по его транспортировке. При производстве работ на застроенной территории и в условиях высокого уровня подземных вод практикуют устройство котлована с вертикальными откосами и креплением боковых стенок (рис.17.10) [55].





Рис.17.10 – Крепление вертикальных стенок котлована в застроенной территории: а – консольная (безанкерная) шпунтовая стенка;

б – распорное крепление; в – подкосное крепление; г и д – анкерные крепления; 1 – существующие фундаменты; 2 – ограждающая

конструкция стен котлована; 3 – распределительный (анкерный)

пояс; 4 – распорки; 5 – выполненный участок днища сооружения;

  1. - анкерная тяга; 7 – стяжная муфта; 8 – анкерная стенка;

9 – анкерная плита


При глубине котлована 2,0-4,0 м используют закладное крепление (рис.17.10, г), которое состоит из стоек, распорок или анкеров и горизонтальных досок. Доски заводят снизу по мере углубления дна котлована или траншеи. Стойки устанавливают по длине выемки на расстоянии 1,5-2,0 м друг от друга, распорки - 0,6-0,7 м по высоте. Распорки применяют как деревянные, так и инвентарные металлические.

При устройстве анкерных креплений (рис.17.10, б, в) после разработки котлована до определенной отметки под углом к горизонту забуривают скважину диаметром 20,0-30,0 см и глубиной 8,0-20,0 м, применяя обсадную трубу. Тягу заводят в скважину, после чего в нее иньектируют раствор, замоноличивая анкер по всей длине или только в нижней его части. Когда раствор затвердеет, анкер натягивают. Грунтовые анкеры располагают друг от друга через 3,0-5,0 м, предварительно установив распорки.

Крепление стенок котлована распорным или анкерным способами увеличивает устойчивость шпунтовой стенки, уменьшает возникающие изгибающие моменты и ее горизонтальные смещения, что позволяет выполнить их съемными и более легкими.

В большинстве случаев параллельно с устройством подземных конструкций зданий и сооружений выполняют мероприятия по защите котлована от подтопления или снижению уровня подземных вод. В зависимости от гидрогеологических условий производство работ по осушению грунтов осуществляют следующими способами: открытым водоотливом, дренажом, глубинным водоотливом. Способы защиты котлована и фундаментов выбирают в зависимости от уровня подземных вод, особенностей напластований и свойств грунтов, глубины, размеров и формы котлована в плане и т.п. При выборе способа защиты стремятся исключить нарушение природных свойств грунтов в основании возводимого сооружения и одновременно обеспечить устойчивость откосов и сохранность расположенных вблизи сооружений.

Наиболее простым и экономичным способом водопонижения является открытый водоотлив, который может применяться в сочетании с глубинным. В процессе разработки грунтов в котловане или траншее их дну придают небольшой уклон к устраиваемому в самой нижней части водоприемнику, из которого воду откачивают насосом и затем отводят по лоткам или водоотливным каналам из выемки. При откачке воды со дна котлована нужно следить, чтобы она не покрывала дно котлована, так как это может привести к ухудшению свойств грунтов основания. Для организации сбора воды в котловане по дну лучше устраивать водосборные канавки глубиной 0,3-0,6 м, по которым собирают поверхностную воду в приямок глубиной 0,5-0,7 м, из которого ее насосом удаляют за пределы котлована.

Более совершенным является глубинный водоотлив с помощью иглофильтров (рис.17.11). Иглофильтр представляет собой стальную трубу диаметром 30-50 мм, собранную из отдельных звеньев. Нижнее звено на конце иглофильтра оборудовано специальным фильтрующим устройством, через которое производятся всасывание и откачка воды [55].

При организации водопонижения иглофильтры располагают по периметру котлована, погружая их на глубину 3,0-7,0 м ниже глубины заложения подошвы фундамента. В процессе откачки воды вокруг иглофильтра образуется депрессионная воронка. При расположении иглофильтров между собой на расстоянии 0,75-1,5 м линия депрессии располагается ниже дна котлована, как это показано на рис.17.11. Линия депрессии во время работы иглофильтров является границей водопонижения.





При проведении водопонижения в глинистых грунтах с низкой водоотдачей используют метод электроосушения, который основан на свойстве передвижения воды под действием постоянного тока (электроосмос). Для этого по периметру котлована вдоль бровки забивают стальные трубы или арматурные стержни. На расстоянии 1,5-2,0 м от бровки котлована погружают иглофильтры, располагая их в шахматном порядке относительно стержней (рис.17.12).

Стержни подключают к положительному полюсу источника постоянного тока с напряжением 30-60 В, а иглофильтры (через коллектор) - к отрицательному. Под воздействием пропускаемого тока, перемещающегося от анода к катоду, грунтовая вода поступает в иглофильтр и откачивается всасывающим насосом. Для осушения 1,0 м3 грунта расходуется от 5 до 40 кВт·ч электроэнергии. При проведении водопонижения этим методом нужно строго соблюдать правила техники безопасности.

В зимних условиях при производстве работ используют простой

и доступный метод - замораживание. Для этого до начала холодов грунту дают возможность промерзнуть на глубину 20,0-30,0 см, после чего снимают верхний слой, оставляя 10,0-15,0 см мерзлого грунта. По мере промерзания грунта эту операцию повторяют до тех пор, пока не достигнут проектной отметки дна котлована. Так как проектом предусматривается устройство откосов котлована, то в результате такой последовательности работ котлован оказывается защищенным со всех сторон.



Рис.17.12 - Схема водопонижения методом электроосушения

(электроосмос): 1 - иглофильтр–катод; 2 - стержень–анод;

3 – коллектор; 4 - депрессионная кривая


Метод искусственного замораживания (рис.17.13) применяют в любое время года в водонасыщенных грунтах. Грунт замораживают по периметру котлована образованием стенки из мерзлого грунта. Для этого предварительно погружают по периметру трубы с шагом 1,0-1,5 м, по которым циркулирует охлаждающий раствор (аммиака, жидкого азота), снижающий температуру окружающего грунта до –15-200С. Вокруг труб формируются цилиндры мерзлого грунта. Пересекаясь, мерзлые цилиндры образуют сплошную защитную стенку. Замороженную стенку поддерживают в течение всего времени производства работ нулевого цикла. Как показывает практика, период активного замораживания длится 40-70 суток без проведения монтажа стен фундамента. Этот способ не следует применять в пучинистых грунтах и в местах примыкания к фундаментам существующих зданий и сооружений.

В скальных и трещиноватых грунтах с большим притоком подземных вод в дно котлована водопонижение осуществляют путем предварительного устройства водонепроницаемых экранов, нагнетая в породу разогретый до жидкого состояния битум. Для этого погружают в пробуренные скважины инъекторы, подключают к насосной станции емкость с подогревом холодной эмульсии битумного раствора и под давлением закачивают его в трещины по всему периметру котлована.

Наряду с битумным заполнением трещин используют цементный раствор. Такой метод устранения водопроницаемости называют тампонажным.



Рис.17.13 - Схема защиты котлована от затопления подземными

водами методом искусственного замораживания: 1 – водоносный слой; 2 – водоупорный слой; 3 – замораживающая колонка;

4 – цилиндр мерзлого грунта


Для сохранения территории от затопления и подтопления подземных частей зданий и сооружений, защиты от негативного воздействия грунтовой воды на строительные конструкции и увлажнения материалов применяют следующие мероприятия:

  • вертикальную планировку территории с уклонами для отвода дождевых и талых вод;

  • устройство водоотводных канав, открытой системы водоотлива, закрытых лотков, ливневой канализации, отмостки вокруг здания;

  • устройство дренажа для перехвата, сбора и отвода от сооружения подземных вод.

При организации работ на пониженной или прилегающей к рекам и водоемам территории учитывают возможное подтопление при весенне-осеннем изменении уровня грунтовых вод. Предусматривают организацию искусственного снижения уровня подземных вод путем их откачки или отвода с территории застройки. Снижают уровень подземных вод применением водоотлива, дренажа, устройства водопонизительных скважин, иглофильтров и электроосмоса.

Дренаж для водопонижения применяют горизонтальный и вертикальный.

^ Горизонтальный дренаж используют, когда поверхность водоносного слоя грунта располагается близко к необходимому уровню понижения грунтовых вод. Горизонтальный дренаж может быть в виде открытых дренажных канав, лотков, траншейных дрен, трубчатых дрен и горизонтальных скважин.



Рис.17.14 - Схема открытого водоотлива: 1 - водосборная канавка;

2 – зумпф; 3 – линия депрессии; 4 – дренажная

пригрузка на откосе; 5 – насосная установка


^ Дренажные канавы проектируют так же, как водосборные и водоотводные канавы при открытом водоотливе. Дренажные лотки, изготавливаемые из бетона или железобетона, применяют в разжиженных грунтах и в стесненных условиях осушаемой территории. В стенках лотка делают специальные отверстия для поступления воды.

^ Траншейные дрены представляют собой траншеи, полностью или частично заполненные фильтрующим материалом (каменной наброской, щебнем, хворостом, жердями). Применяют их только как временные дренажные устройства.

^ Трубчатые дрены (рис.17.15) представляют собой дренажные трубы, уложенные в траншею, заполненную фильтрующим материалом – дренажной отсыпкой. Глубина заложения трубчатых дрен зависит от величины необходимого снижения уровня грунтовых вод на начальных участках трасс дренажа. Она должна быть не меньше глубины промерзания грунта. В зависимости от вида грунта траншеи могут быть с креплением или без него.





Рис.17.15 - Схема дренажных труб: а - керамические; б – асбоцементные; 1 – открытая часть стыкового зазора; 2 – просмоленная пакля;

3 – асбоцементная муфта; 4 - щелевые водоприемные отверстия


Ширину траншеи по дну подбирают в зависимости от диаметра труб и формы крепления стенок. Ширину траншеи по дну при отсутствии крепления принимают:

при наружном диаметре дренажных труб до 0,5 м м;

при наружном диаметре дренажных труб более 0,5 м м,

где - ширина траншеи по дну, м; - наружный диаметр труб, м.

Для крепления стенок траншеи используют лесоматериал.

Минимальный диаметр труб, исходя из удобства прочистки, составляет 150-200 мм. Для трубчатого дренажа применяют керамические, асбоцементные, бетонные и железобетонные трубы, диаметр которых определяют гидравлическим расчетом.

Керамические трубы используют при глубине заложения до 4,0-4,5 м. Грунтовые воды поступают в трубы через стыковые зазоры шириной 10-20 мм, открытые в верхней части на две трети внутреннего диаметра по высоте. Нижнюю часть зазоров заделывают паклей. Диаметр керамических труб с раструбами - 125-600 мм, длина - 0,8-1,0 м.

Асбоцементные трубы укладывают в грунт при глубине заложения более 4,5 м. При наличии агрессивных грунтовых вод предусматривают защитные мероприятия, обеспечивающие сохранность труб от разрушения. Диаметр дренажных труб принимают 100-576 мм при длине трубы 2,5-4,0 м. Для приема воды в трубах устраивают щелевые или круглые отверстия. Круглые отверстия просверливают в шахматном порядке на расстоянии 10-15 см друг от друга. Щелевые отверстия имеют вид прорезей, устраиваемых в средней трети трубы с обеих сторон в шахматном порядке на расстоянии 25-50 см.

Бетонные и железобетонные трубы так же, как и асбоцементные применяют при глубине укладки более 4,5 м.

^ Горизонтальный дренаж состоит из осушителей, собирателей и магистральных коллекторов. Осушители служат для снижения уровня грунтовых вод, собиратели – для сбора воды, поступающей из осушителей. Магистральные коллекторы принимают воду из собирателей и отводят ее за пределы осушаемой территории.

Вокруг дренажных труб устраивают обсыпку из одного или двух слоев фильтрующего материала. Крупность частиц обсыпки должна быть такой, чтобы она не вымывалась и не засоряла отверстия в трубе. Обсыпка представляет собой обратный фильтр.

Для осмотра, чистки и ремонта горизонтального дренажа устраивают сборные железобетонные смотровые колодцы во всех точках перелома трассы как в плане, так и в профиле.

Если вода из магистральных коллекторов не может самотеком поступать в водоприемник (река, водохранилище, канализационный коллектор), устраивают колодцы-резервуары и перекачивающую насосную станцию.

^ Вертикальный дренаж применяют при глубоком уровне залегания грунтовых вод и, если возникает необходимость снизить его при значительной мощности водоносного слоя. Снижение уровня грунтовых вод должно быть таким, чтобы кривая депрессии проходила на 0,5 м ниже дна котлована в период устройства фундаментов. В состав вертикального дренажа входят: водопонижающие скважины, располагаемые по периметру котлована, общий водовод (коллектор), объединяющий скважины, центробежные насосы и отводящие лотки.

Вертикальный дренаж в виде трубчатого колодца-скважины представляет собой обсадную трубу, снабженную в нижней части фильтром. Под фильтром рсполагается отстойник из глухих труб, в которых собираются частицы грунта, прошедшие через фильтр. Фильтр является наиболее ответственной частью скважины.

Вертикальный дренаж бывает следующих разновидностей: линейный головной (на магистрали), линейный береговой (вдоль рек), кольцевой – по контуру защищаемой территории, систематический – обычный дренаж внутри защищаемой территории (рис.17.16).

В последние годы применяют лучевой дренаж для сбора и отвода подземных вод на большой глубине от поверхности. Такой дренаж осуществляют путем устройства заглубленного опускного колодца 1 внутренним диаметром 5,2 м из сборных железобетонных панелей и надземного сооружения – насосной станции 3 для откачки грунтовых вод, поступающих в заглубленную часть (приемное отделение) по шести горизонтальным лучевым дренам 2 протяженностью по 50 м каждая (рис.17.17). Лучевые дрены располагают по глубине колодца в наиболее активных слоях притока подземных вод с уклоном 0,003 к водоприемному колодцу.




Рис.17.16 - Схема кольцевого вертикального дренажа:

1 - защищаемая территория; 2 - скважины; 3 - контур сооружения;

4 - неподвижный уровень грунтовых вод; 5 - пониженный уровень;

6 - водоупор.


Назначением лучевого дренажа является обеспечение постоянного положения уровня грунтовых вод по глубине и ограничение его подъема в застроенную зону местности.

Для отвода подземных вод вблизи здания устраивают пристенную дренажную систему, которая представляет собой вертикальный слой из водопроницаемого материала и дрены с наружной стороны фундамента, заглубленный ниже его подошвы (рис.17.18). Вода, собираемая из пристенного дренажа, поступает в колодец, из которого откачивается насосом или спускается в ливневую канализацию.




Рис.17.17 - Схема лучевого дренажа для отвода подземных вод:

  1. - опускной колодец с насосной станцией; 2 – лучевые полихлор-

виниловые трубы с отверстиями по длине для сбора подземных вод;

3 - насосная станция; 4 - насос для откачки воды из колодца


Гидроизоляция предназначена для обеспечения водонепроницаемости сооружения, а также защиты от коррозии и разрушения материалов фундаментов и подземных конструкций при физической или химической агрессивности подземных вод (антикоррозионная гидроизоляция).

В настоящее время применяют разные виды гидроизоляции, отличающиеся по надежности, сложности устройства и



Рис.17.18 - Схема пристенного дренажа:

1 – местный грунт; 2 – песок средней крупности; 3– песок крупный; 4 – гравий;

– дренажная труба; 6 – глино-бетон; 7 - щебень

стоимости. Так, простая форма защиты здания от попадания влаги в надземные помещения – это устройство по выровненной поверхности всех стен на высоте 15,0-20,0 см от верха отмостки или тротуара водонепроницаемой прослойки из жирного цементно-песчаного раствора толщиной 2,0-3,0 см или 2-3 слоев рулонного материала на битумной мастике.

Гидроизоляция от сырости и грунтовых вод подвальных и заглубленных помещений требует более сложных решений и зависит от условий территории, уровня грунтовых вод, их агрессивности, особенностей конструкций и назначения помещений (см. гл.12).


  1   2

Схожі:

Устройство фундаментов в особых условиях iconФундаменты, возводимые в открытых котлованах 12 Основные положения по проектированию фундаментов
Важной составной частью проектирования фундаментов является расчет основания. При этом, в практике проектирования фундаментов необходимо...
Устройство фундаментов в особых условиях iconУстройство фундаментов на склонах
В откосах и склонах могут возникать оползневые и обвальные явления в виде перемещения земляных масс под воздействием собственного...
Устройство фундаментов в особых условиях iconОценка эффективности функционирования нейроподобного классификатора сообщений в условиях неопределенности полонский А. Д., доц., Бражник И. Е., СумГУ
В то же время нпк функционирует в условиях действия большого количества факторов не стохастического характера. В связи с этим возникает...
Устройство фундаментов в особых условиях iconДокументи
1. /Персиянцев М.Н. Добыча нефти в осложненных условиях/00_О_книге.pdf
2. /Персиянцев...

Устройство фундаментов в особых условиях iconДокументи
1. /Персиянцев М.Н. Добыча нефти в осложненных условиях/00_О_книге.pdf
2. /Персиянцев...

Устройство фундаментов в особых условиях iconДокументи
1. /Персиянцев М.Н. Добыча нефти в осложненных условиях/00_О_книге.pdf
2. /Персиянцев...

Устройство фундаментов в особых условиях iconДокументи
1. /Персиянцев М.Н. Добыча нефти в осложненных условиях/00_О_книге.pdf
2. /Персиянцев...

Устройство фундаментов в особых условиях icon6 Расчетные сопротивления материалов фундаментов

Устройство фундаментов в особых условиях iconКазаков В. Н., Лесной А. В. Новые формы организации научной деятельности в современных условиях: Учебное пособие
Завлин П. Н., Ипатов А. А. Инновационная деятельность в условиях рынка. Спб.: Наука, 1994
Устройство фундаментов в особых условиях icon8 Выбор кустов свай внецентренно-нагруженных фундаментов

Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи