Уплотнение просадочных грунтов предварительным замачиванием
Обновлено: 02.07.2024
Глубинное уплотнение оснований предварительным замачиванием
Глубинное уплотнение оснований предварительным замачиванием, а также замачиванием и глубинными взрывами. Эти способы уплотнения основываются на способности лессовидных суглинков и супеси, а также пылеватых песков с высоким коэффициентом фильтрации (> 0,2 м/сут.) самоуплотняться при замачивании под действием собственного веса.
Процесс уплотнения (рис. 3.3, а) продолжается в течение 2-3 мес. Для повышения эффективности одновременно при замачивании используются глубинные взрывы (рис. 3.3, б). При взрывах создается серия ударных волн, которые подвергают грунт многократному динамическому воздействию. При применении такого способа глубина уплотнения достигает 30 м в течение 3…7 суток.
Уплотняемая площадка разбивается на отдельные карты с указанием их глубины и очередности замачивания. На плане указываются расположение поверхностных и глубинных марок, схема водопроводной сети, расположение скважин с указанием их глубины и диаметра. В составе ПОС приводят данные по расходу воды и времени замачивания каждой карты. При уплотнении оснований предварительным замачиванием для получения более равномерного понижения дно котлована или карты в пределах 10-15 м от края планируют: для квадратных котлованов с уклоном 0,02-0,03° к наружным сторонам по всему периметру, для прямоугольных — к двум меньшим сторонам (рис. 3.3, а).
Рис. 3.3. Уплотнение просадочных грунтов предварительным замачиванием (а) и замачиванием с глубинными взрывами (б):
1 — дренажные скважины; 2 — контур возводимого здания; 3 — дренирующий слой из крупнозернистого песка; 4 — зона замоченного грунта; 5 — лессовый просадочный грунт; 6 — непросадочный грунт; 7 — контурная траншея;
8 — дренажно-взрывная скважина; 9 — глубинный взрыв; 10 — замоченный грунт, уплотненный взрывами
При залегании на поверхности суглинков или глин для сокращения времени замачивания устраивают дренирующие скважины диаметром не менее 15 см с засыпкой песком или гравием на глубину 0,7-0,8 проса — дочной толщины. Скважины располагаются по периметру котлована через 2-4 м.
Котлован заполняют водой с поддержанием уровня на высоте 0,3- 0,8 м от дна и до промачивания всей толщи просадочных грунтов и условной стабилизации просадки, за которую принимают просадку менее 1 мм в педелю. Если уплотнение ведут с применением глубинных взрывов, то взрывные работы следует выполнять сразу же после подачи в грунт воды. Разрыв между окончанием замачивания и взрывами составляет 3-8 ч.
При уплотнении грунтов замачиванием и глубинными взрывами применяют водостойкие взрывчатые вещества: аммонит №6 ЖВ,
граммонол, зерногранулит 50/50-В, 30/70-В.
Уплотнение грунтов после предварительного замачивания, в том числе и с использованием глубинных взрывов, как отмечено выше, происходит под воздействием собственного веса грунта, поэтому верхний слой необходимо доунлотнять тяжелыми трамбовками или укаткой.
РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО УПЛОТНЕНИЮ ПРОСАДОЧНЫХ ГРУНТОВ ЗАМАЧИВАНИЕМ С УСТРОЙСТВОМ ГЛУБОКИХ ПРОРЕЗЕЙ, ПРИГРУЗКИ
Рекомендации составлены в развитие раздела 4 Руководства по проектированию оснований зданий и сооружений [1], раздела 3 Руководства по производству и приемке работ при устройстве оснований и фундаментов [2].
В Рекомендациях изложены основные особенности уплотнения просадочных грунтов замачиванием с устройством глубоких прорезей или пригрузки.
Рекомендации разработаны на основе выполненных экспериментальных исследований эффективности устройства глубоких прорезей и пригрузки при уплотнении просадочных грунтов замачиванием.
Рекомендации разработаны канд. техн. наук И.Г.Рабиновичем, И.К.Попсуенко, С.М.-К.Хубаевым, инж. В.К.Когаем (НИИОСП им. Н.М.Герсеванова) при консультациях д-р. техн. наук, проф. В.И.Крутова (ЦМИПКС при МИСИ им. В.В.Куйбышева) и участии инженеров А.Ф.Заворотного (Днепропетровский филиал НИИСП), С.В.Таботы (Днепропетровский филиал УкрвостокГИИНТИЗа) и предназначены для экспериментального внедрения метода уплотнения просадочных грунтов предварительным замачиванием с устройством глубоких прорезей или пригрузки при строительстве зданий и сооружений на площадках со II типом грунтовых условий по просадочности.
Рекомендации одобрены и рекомендованы к изданию секцией Научно-технического совета НИИОСП.
ВВЕДЕНИЕ
Для строительства на площадках, сложенных просадочными грунтами, целесообразно во многих случаях устранять их просадочные свойства. При просадке грунтов от собственного веса - в грунтовых условиях II типа по просадочности [1] наиболее простым, доступным и экономичным методом подготовки оснований является уплотнение грунтов предварительным замачиванием. Данный метод широко применяется при строительстве сельскохозяйственных, промышленных и жилых зданий, очистных и других сооружений, в особенности при сравнительно небольших нагрузках на фундаменты.
Как показали экспериментальные исследования, одними из рациональных приемов по совершенствованию метода уплотнения просадочных грунтов предварительным замачиванием являются:
а) устройство в просадочной толще по всему контуру или торцам замачиваемого котлована глубоких прорезей, исключающих или значительно снижающих взаимодействие увлажненного и неувлажненного массивов грунта и обеспечивающих проявление просадки грунтов от собственного веса, в основном, в пределах площади, ограниченной прорезями;
б) устройство по всей площади, контуру или меньшим сторонам замачиваемого котлована пригрузки из местного грунта или другого материала, в результате которой увеличиваются напряжения в уплотненном массиве грунта и, следовательно, возрастает степень уплотнения, а также существенно уменьшаются размеры замачиваемой площади.
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Замачивание с устройством глубоких прорезей
1.1. Глубокая прорезь представляет собой относительно узкую полость - щель шириной не менее 40 и не более 200 мм, устраиваемую на глубину просадочной толщи по контуру (или его части) замачиваемой площади (рис.1). В зависимости от назначения прорезей они заполняются местным измельченным маловлажным лессовидным грунтом или слабофильтрующим материалом - утяжеленным глинистым раствором и т.п.
Рис.1. Схемы уплотнения просадочных грунтов предварительным замачиванием по обычной методике [1] (а); с устройством глубокой прорези по всему контуру котлована (б); по меньшим сторонам котлована (в);
2 - контур котлована; 3 - глубокие прорези; 4 - боковая граница увлажненной зоны
1.2. Глубокие прорези целесообразно устраивать для повышения эффективности уплотнения просадочных грунтов предварительным замачиванием, на сравнительно небольшой площади - шириной . Благодаря глубоким прорезям устраняется или значительно снижается сдерживающее просадку в боковых частях замачиваемого котлована взаимодействие увлажненного и неувлажненного грунта. Тем самым достигается снижение в 2-3 раза расхода воды на промачивание просадочной толщи, замачиваемой площади, продолжительности процессов промачивания и просадки, ширины зоны растекания воды в стороны от замачиваемой площади, расширение горизонтального участка кривой просадки поверхности грунта, т.е. участка с равномерной просадкой.
Уплотнение просадочных грунтов предварительным замачиванием происходит под действием их собственного веса в результате снижения прочности грунтов при их увлажнении.
В процессе предварительного замачивания уплотняются нижние слои грунтовой толщи, начиная с глубины, на которой давление от собственного веса грунта превышает начальное просадочное давление. Верхние слои грунта вследствие недостаточной нагрузки на них остаются в недоуплотненном состоянии, и, таким образом, предвари тельное замачивание обеспечивает перевод толщи лёссовидных грунтов из II в I тип грунтовых условий по просадочности.
Предварительное замачивание грунтов основания должно предусматриваться для уплотнения (устранения просадочных свойств) только нижних слоев грунта в пределах зоны просадки грунта от собственного веса. Размеры уплотняемой площади и методы замачивания назначаются с таким расчетом, чтобы в пределах застраиваемой площади просадка грунта от собственного веса была полностью устранена.
Для устранения просадки грунтов в деформируемой зоне от нагрузки, передаваемой фундаментами, предварительное замачивание в необходимых случаях должно дополняться:
• уплотнением грунта тяжелыми трамбовками:
• устройством грунтовых подушек;
• прорезкой верхнего слоя грунта глубокими фундамента ми, в том числе свайными.
Замачивание просадочных грунтов осуществляется в котлованах, отрываемых за счет снятия растительного слоя на глубину 0,4—0,1 м. При толщине растительного слоя менее 0,4 м котлован обваловывается местным суглинком с уплотнением. Высота обвалования назначается из условия, чтобы поверхность воды в котловане была на уровне не менее 0,3—0,4 м от дна котлована (рис. 6.25). Для удобства производства работ большие котлованы разбиваются с помощью перемычек на отдельные карты длиной 50—100 м и шириной 40—50 м.
В целях обеспечения достаточно равномерного уплотнения грунта в пределах участка, занимаемого зданием, размеры котлована принимаются равными:
Схема планировки котлована под небольшое здание: а — план; б — разрез 1—1: 1 — обвалование; 2 — кон тур здания; 3 — уровень заливаемой воды
где bk— ширина котлована; lк— длина котлована; Ьзд — ширина здания; lзд — длина здания; Нпр — просадочная толща грунта.
Ширина замачиваемой площади должна быть не менее Нпр.
Замачивание продолжают до полного промачивания всей толщи просадочных грунтов и условной стабилизации просадок от собственного веса грунта, на что требуется обычно около 1—3 месяцев. Для ускорения фильтрации воды в грунт в отдельных случаях на дне котлована отсыпается дренирующий слой песка толщиной 6—8 см.
Область применения метода уплотнения просадочных грунтов предварительным замачиванием определяется инженерно-геологическими особенностями участка строительства, расположением их по отношению к существующим зданиям и сооружениям, конструктивной особенностью строящихся зданий и сооружений, возможной величиной просадки грунта от собственного веса, наличием воды для замачивания, сроком подготовки оснований и т. п.
Уплотнение предварительным замачиванием целесообразно применять при залегании сверху супесей и легких суглинков, отсутствием водоупорных прослоек в пределах уплотняемой зоны, наличием в нижней её части дренирующих слоев, обеспечивающих быстрый отток свободной воды.
В зависимости от конструкции строящихся зданий и сооружений уплотнение просадочных грунтов методом предварительного замачивания рекомендуется применять для сравнительно не тяжелых зданий (этажностью до двух этажей), когда имеется возможность доуплотнить грунт в пределах большей части деформируемой зоны от нагрузки фундаментов тяжелыми трамбовками, грунтовыми подушками, устройством глубоких фундаментов.
Уплотнение просадочных грунтов предварительным замачиванием применяется, как правило, на вновь застраиваемых площадках при отсутствии близко расположенных существующих зданий и сооружений.
В целях исключения влияния предварительного замачивания на существующие здания и сооружения, возведенные без полного устранения просадочных свойств грунтов или полной их прорезки, расстояние от замачиваемой площадки до существующих зданий и сооружений должно быть не менее:
- при наличии водоупора в нижней части просадочной тол щи — 3 Нпр (где Нпр — просадочная толща грунта);
- при отсутствии водоупора в нижней части просадочной толщи — 1,5 Нпр.
Если существующие здания или сооружения возведены с полным устранением просадочных свойств грунтов или полной их прорезкой, указанные выше расстояния допускается уменьшить в 2 раза.
При расположении существующих зданий и сооружений от вновь возводимых на расстояниях, меньше выше указанных, уплотнение предварительным замачиванием выполняется после устройства противофильтрационной завесы на соответствующих участках.
Уплотнение просадочных грунтов предварительным замачиванием рекомендуется применять, как правило, при просадках грунтов от собственного веса более 30 см.
На вновь осваиваемых территориях, где возможны подъем уровня грунтовых вод или промачивание всей толщи просадочных грунтов за пределами зданий (например, за счет орошения), предварительное замачивание грунтов производится не только под зданием, но и под дорогами, коммуникациями и т. д.
Планировка котлованов производится в зависимости от рельефа местности под одну отметку или отдельными террасами.
Для получения более равномерной просадки дно котлованов в пределах 10—15 м от края планируется с уклоном 0,02—0,03 в прямоугольных котлованах к двум меньшим сторонам, а в квадратных котлованах — по всему периметру.
План расположения скважин для замачивания котлована: 1 — скважины для предварительного замачивания; 2 — контур строящегося здания; 3 — контур котлована
При залегании тяжелых суглинков или глин на поверхности дна котлованов для сокращения сроков замачивания делаются дренирующие скважины диаметром не менее 15 см, засыпанные песком, гравием, мелким химическим шлаком и т. п.
Скважины выполняются на всю глубину малофильтрующего слоя, но не менее 0,5 Нпр и не более 0,7 Нпр, где Нпр — просадочная толща грунта.
Расстояние между скважинами в пределах замачиваемого участка принимается равным 2,0—10,0 м. В целях достижения более равномерного уплотнения грунта по всему котловану и в торцах его скважины располагаются чаще, а в центре — реже.
Дренирующие скважины обычно устраиваются при толщине малофильтрующего слоя более 3,0 м и залегания его на глубине не более 10,0 м, а также при замачивании грунтов под отдельные здания на сравнительно небольших площадях (например, дома, бани, хозяйственные постройки и т.д.).
Замачивание осуществляется до полного промачивания всей толщи просадочных грунтов и достижения условной стабилизации просадки.
За условную стабилизацию просадки грунта принимается просадка его менее 1,0 см в неделю, наблюдаемая в течение последних двух недель.
Для замачивания грунтов может быть использована любая вода, имеющаяся в данном районе.
Для наблюдения за просадкой грунтов на дне котлована и за его пределами на расстоянии не менее 1,5 толщины просадочного слоя устраиваются поверхностные марки по двум-трем поперечникам через каждые 3,0—8,0 м.
Для наблюдения за послойной деформацией грунта в центре котлована устраивается куст глубинных марок, которые закладываются через каждые 2,0— 3,0 м по глубине в пределах всей просадочной толщи. В плане глубинные марки располагаются на расстоянии 0,5—1,0 м одна от другой.
Поверхностная марка простейшего типа (размеры в мм): 1 — арматура 0 20—24 мм; 2 — уплотненный грунт
Поверхностная марка с бетонной опорой (размеры в мм): 1 — арматура 0 20—24 мм; 2 — бетонная опора
Полная стабилизация просадки наступает, как правило, через 300 дней от начала просадки.
Замачивание грунта про изводится при постоянном уровне воды в котловане и прекращается после наступления условной стабилизации просадки.
Глубинная марка (размеры в мм): 1 — анкер из уплотненного бетона; 2 — сальник из просмоленной пакли; 3 — защитная трубка; 4 — скважина; 5 — реперная трубка; 6 — уровень земли; h — глубина скважины
С учетом ожидаемых величин просадок грунтов разрабатывается проект планировки территории после предварительного замачивания.
В проектах зданий и сооружений на основаниях, уплотненных предварительным замачиванием до неполной стабилизации просадок, должно быть предусмотрено превышение отметок заложения фундаментов против проектных, равное возможной величине экстраполируемой про садки грунта.
Источник: Баринов В. В. Коттеджи. Бани. Гаражи: Строительство от А до Я: Практическое руководство.— М.: РИПОЛ классик, 2004
Ключевые слова: просадочные грунты, предварительное замачивание, предварительное замачивание, плотная городская застройка.
На территории Краснодарского края распространены грунты четвертичных отложений, служащие основанием для большого количества вновь строящихся зданий.
Для четвертичных грунтов характерны следующие особенности:
‒ относительно малая связность, обусловленная незначительным сроком их существования;
‒ большая подвижность, что происходит из-за непосредственного воздействия на них денудационных агентов (смывание, отложение, перенос и пр.). Всё это выражается в специфическом свойстве просадочности грунта.
Плотность городской застройки — один из основных показателей, используемых в градостроительной практике, характеризующий интенсивность использования территорий. В современном мире широко распространено явление возведения зданий в условиях плотной городской застройки. Характерным недостатком такого строительства является ограниченность площадей, что не позволяет развернуть строительную площадку в требуемом объёме. Также не редки случаи, в которых строительство усложняется наличием просадочных грунтов, залегающих в основании строительной площадки.
В случаях требующих устранения просадочных свойств грунта применяют множество способов, подбирая наиболее рациональный для физико-механических и объёмно-планировочных особенностей строительной площадки.
Уплотнение просадочных грунтов методом предварительного замачивания обеспечивает перевод толщи просадочных грунтов из II типа в I тип грунтовых условий по просадочности, в связи с чем, указанный способ комбинируют с до уплотнением просадочных грунтов в пределах деформируемой зоны или по всей площади застраиваемой территории. До уплотнение буферного слоя производят тяжелыми трамбовками, устройством грунтовых подушек, вытрамбовыванием котлованов или подводными взрывами.
Использование способа уплотнения просадочных грунтов предварительным замачиванием наиболее рационально при возможных просадках грунтов от собственного веса более 15–30 см., залегании сверху легких супесей и суглинков и наличие в нижней части уплотняемой толщи дренирующих слоёв. Данный способ целесообразно применять в условиях плотной городской застройки, по причине экономичности, низкой трудоёмкости и отсутствии, либо минимизации необходимости в тяжёлой строительной техники.
Одной из основных задач при строительстве в условиях плотной городской застройки является укрепление оснований и фундаментов существующих зданий находящихся в непосредственной близости от строительной площадки для предотвращения недопустимых дополнительных деформаций.
Способы укрепления оснований и фундаментов подразделяют на постоянные и временные. К постоянным относятся такие методы усилений, при установке которых, усиление конструкции становится неотъемлемой частью существующего сооружения. Буро-инъекционные сваи, цементация грунта под подошвой фундамента, укрепление железобетонной обоймой, эти способы усиления относят к подразделу постоянных. Выбор метода усиления зависит от конкретного объекта и инженерно-геологических условий. В условиях плотной городской застройки для усиления существующих зданий и сооружений рациональным решением является использование буро-инъекционных свай, в силу отсутствия мощных динамических воздействий на грунт при установке.
В целях исключения влияния предварительного замачивания на существующие здания и сооружения, возведенные без устранения просадочных свойств грунтов или полной их прорезки, расстояние от замачиваемой площадки до существующих зданий должно быть не менее 1,5Hпр (где Hпр — просадочная толща грунта) при условии отсутствия водоупорного слоя в нижней части просадочной толщи. Если существующие здания возведены с полным устранением просадочных свойств грунтов или полной их прорезкой, указанное расстояние разрешается уменьшить в 2 раза. При расположении замачиваемой площадки от существующих зданий на расстоянии меньшем допустимого, перед выполнением уплотнения предварительным замачиванием выполняют устройство противофильтрационных завес.
После проведения всех необходимых мер защиты существующих зданий и сооружений от возможных неблагоприятных последствий уплотнения предварительным замачиванием разрабатываемой строительной площадки допускается переход к процессу уплотнения просадочных грунтов.
Для выполнения уплотнения необходимо выполнить разработку котлована, путём срезки растительного слоя на глубину 0,4–1,0 м. При толщине растительного слоя менее 0,4 м котлован обваловывается местным суглинком с уплотнением. Высоты обваловывания принимается с учётом выполнения условия заполнения котлована водой и поддержания на уровне не менее 0,3 м от дна котлована. После подачи воды следует поддерживать необходимый уровень воды до тех пор, пока не будут достигнуты условия стабилизации просадки, за которую принимается просадка менее 1см в неделю. В процессе предварительного замачивания необходимо вести систематическое наблюдение за осадкой поверхностных и глубинных отметок, расходом воды, а также дополнительными деформациями существующих зданий. Нивелирование марок необходимо производить не реже одного раза в 7 дней.
Для наблюдения за просадкой грунтов на дне котлована и за его пределами на расстоянии не менее 1,5 толщины просадочного слоя устраиваются поверхностные марки по двум-трем поперечникам через каждые 3,0–8,0 м.
После окончания предварительного замачивания устанавливается равновесие между действующим давлением в массиве грунта, его прочностными и деформационными характеристиками в водонасыщенном состоянии.
С учетом ожидаемых величин просадок грунтов разрабатывается проект планировки территории после предварительного замачивания.
Таким образом была рассмотрена технология уплотнения просадочных грунтов способом предварительного замачивания в условиях плотной городской застройки и выявлены недостатки и достоинства рассматриваемого способа в данных условиях. К недостаткам можно отнести: — необходимость доуплотнения буферного слоя, -долгий процесс уплотнения, -удорожание и усложнение процесса при расстоянии от строительной площадки до существующих зданий меньше нормируемого. Достоинства рассматриваемого способа заключаются в: -низкой стоимости уплотнения, -низких затраты труда, -минимизации или отсутствие тяжелой строительной техники на строительной площадке в процессе уплотнения, -низкий уровень шума.
Основные термины (генерируются автоматически): предварительное замачивание, плотная городская застройка, строительная площадка, грунт, здание, выполнение уплотнения, непосредственная близость, нижняя часть, просадочное свойство грунтов, тяжелая строительная техника.
Читайте также: