Глубину заложения фундамента следует выбирать, в том числе и в зависимости от принимаемого способа отрывки котлована.
При возможности следует закладывать фундамент выше уровня подземных вод. При этом, как правило, не требуется водоотлива, гарантируется сохранение природной структуры грунтов основания, работы могут быть выполнены в кратчайший срок. В противном случае требуются шпунтовое крепление стен котлована водоотлив, резко увеличивающие стоимость земляных работ.
Окончательный выбор варианта должен основываться на технико-экономических расчетах при различных уровнях глубин заложения от минимально возможной до максимальной - 4...4,5 м.
Для ленточных фундаментов высота уступов в этих грунтах обычно принимается 0,5...0,6 м, а длина участка фундамента -1... 1,2 м (в несвязных грунтах соотношение между высотой и длиной уступа может быть принято 1 : 2 при высоте уступа, не превышающей 0,5.-0,6 м).
При устройстве фундаментов на разных отметках необходимо устраивать надежное крепление стен котлованов, которые не должны иметь горизонтального смещения (см. гл. 14).
При наличии коммуникаций (трубы водопровода, канализации и т.д.) подошва фундамента должна быть заложена ниже их ввода.
Posts Tagged ‘шпунт’
Влияние способа производства работ по устройству фундаментов
Четверг, июня 24, 2010Влияние инженерно-геологических и гидрогеологических факторов
Суббота, июня 5, 2010К таким факторам относят характер напластования грунтов, их физико-механические свойства, положение уровня подземных вод с учетом изменений, степень агрессивности среды.
Учет инженерно-геологических условий строительной площадки заключается главным образом в выборе несущего слоя грунта, который может служить естественным основанием для фундаментов. Этот выбор производится на основе предварительной оценки сжимаемости и прочности грунтов.
Инженерно-геологические условия каждой площадки отличаются друг от друга и обладают индивидуальным геологическим строением. Однако все многообразие напластований можно представить в виде трех основных схем.
Схема I. Площадка сложена одним или несколькими слоями надежных грунтов, при этом строительные свойства каждого последующего слоя не хуже свойств предыдущего.
В этом случае глубина заложения фундамента принимается минимальной, допускаемой при учете сезонного промерзания грунтов и конструктивных особенностей сооружения. Иногда за несущий принимают слой более плотного грунта, залегающий ниже, если это решение экономичнее. Это можно установить многовариантными расчетами размеров фундамента с изменением глубины заложения.
Схема П. С поверхности площадка сложена одним или несколькими слоями слабых грунтов, ниже которых располагается толща надежных грунтов. При напластовании по этой схеме принимаемое решение о глубине заложения фундаментов зависит от толщины слоя слабых грунтов. При небольшой его толще целесообразно прорезать слабые слои и опирать фундаменты на надежные грунты (рис. 3.2, я). Иногда слабый грунт может быть использован и в качестве несущего слоя с одновременным принятием мер по снижению чувствительности сооружения к возможному развитию неравномерных осадок (рис. 3.2, б, в). Если такие решения нецелесообразны, то можно применить свайные фундаменты (рис.3.2, г) или искусственно улучшенные основания - замену грунта подушками уплотнения, закрепление слабого грунта (рис. 3.2, д, е).
Схема III. С поверхности площадки залегают надежные грунты, а подстилающими являются один или несколько слоев слабого грунта. В этом случае может быть принято решение по схеме II, но так как при этом придется прорезать толщу надежных грунтов, то более экономичными могут оказаться использование надежного грунта в качестве распределительной подушки при обязательной проверке слабого подстилающего слоя (рис. 3.3, я), закрепление слабого грунта (рис.3.3, д) и другие варианты, представленные на рис. 3.3, позволяющие существенно уменьшить размеры подошвы фундамента.
Выбирая тип и глубину заложения фундамента по любой из рассмотренных выше схем, следует придерживаться следующих общих правил: а) подошвы фундаментов желательно закладывать на одной и той же глубине; б) минимальная глубина заложения фундаментов принимается не менее 0,5 м от спланированной поверхности территории; в) глубина заложения фундамента в несущий слой грунта должна быть не менее 0,1...0,2 м от его кровли; г) при возможности следует закладывать фундамент выше уровня подземных вод. При этом не требуется водоотлива, гарантируется сохранение природной структуры грунтов основания, работы могут быть выполнены в кратчайший срок. В противном случае требуются шпунтовое крепление стен котлована, водоотлив, которые резко увеличивают стоимость земляных работ; д) при слоистом напластовании грунтов все фундаменты рекомендуется возводить на одном слое грунта или на грунтах с близкой сжимаемостью. Если это невыполнимо, то размеры фундаментов выбирают главным образом из условия допустимости неравномерности осадок.
Разъединительные конструкции
Суббота, октября 10, 2009Разъединительные конструкции в грунте, назначение которых - изменить напряженное состояние грунта так, чтобы напряжения в основании старого здания от влияния нового не получили опасного развития, а вызванная ими дополнительная осадка не имела опасных последствий или была бы нулевой.
Такие разъединительные конструкции могут быть образованы: 1) металлическим шпунтовым рядом; 2) стенкой из секущихся или соприкасающихся буронабивных свай; 3) прорезью в грунте, заполненной антифрикционным материалом.
Разъединительный шпунтовый ряд был впервые предложен Б.И. Далматовым в проекте нескольких 12-этажных домов с одноэтажными пристройками.
Шпунт погружается по линии примыкания до откопки котлована под новое здание, длина шпунта назначается в расчете на прорезку всей толщи слабых грунтов. Очевидно, шпунт должен быть неподвижным, а это достигается тем, что он нижним концом опирается в малосжимаемые грунты. В плане шпунт располагается по линии примыкания домов и должен выступать за их границы, образуя "шпоры", которые могут огибать старое или новое здания на участке длиной, равной примерно 1/2-1/4 от толщины сжимаемой зоны основания нового здания (рис. 14.4).
Эффективность шпунта может быть повышена, если его поверхности обмазаны антифрикционными покрытиями. Наиболее эффективен по расходу материала и технологическому воздействию на существующие дома плоский шпунт, расход которого может быть сравнительно невелик.
Применение цшунта ограничено двумя факторами: опасностью вибрации при погружении, от чего фундаменты старых домов могут получить дополнительные осадки, и большой глубиной кровли плотных грунтов, поскольку погружение шпунта длиннее 20 м затруднительно. Шпунт применять опасно там, где залегают водонасыщенные пески и другие грунты, обладающие тиксотрогшыми свойствами.
Меры по уменьшению влияния нового здания на соседние
Суббота, октября 10, 2009Принципиально они могут быть отнесены к различным мероприятиям: планировочным, архитектурным, конструктивным, технологическим, организационным. От конструктора не всегда зависят планировочное, архитектурное решение или органшационно-строительные мероприятия, поэтому рассмотрим их лишь в сжатой форме.
Планировочные мероприятия направлены на то, чтобы новое здание было отнесено от существующих на безопасное расстояние - обычно на 10...20 м. Тогда новое здание может рассматриваться как "отдельно стоящие" и специфических проблем с фундаментами не возникает.
Архитектурное решение может упростить задачу, если новое здание в зоне примыкания тем или иным способом облегчено, допустим, в зоне примыкания располагают блок, высота которого меньше соседнего, новое здание облегчено проездами и т.п.
Конструктивные мероприятия являются основными. Их следует разбить на три группы: 1) новое здание строится на фундаментах мелкого заложения, несмотря на то, что условие (14.1) не удовлетворено; 2) новое здание возводится на свайных фундаментах; 3) под новым зданием предусмотрено строительство глубокого подземного объема (гаража, склада и т.п.).
Если условия (6.2) и (14.1) выполнены, то особых проблем не возникает. Если условие (6.2) выполнено, а условие (14.1) - нет, то рекомендуется применять несколько мероприятий, оправдавших себя на практике, включая консольное примыкание, разъединительный шпунтовый ряд, превентивное усиление фундаментов соседних домов с пересадкой их на сваи усиления. В целом эта группа мер может рассматриваться в качестве паллиативных (вынужденных), поскольку гарантированно обеспечить сохранность соседних домов при их реализации весьма проблематично.
Консольное примыкание- основная идея этого мероприятия состоит в том, что в зоне примыкания фундаменты нового и старого зданий получают разрыв, размер которого подбирается по расчету так, чтобы условие (14.1) было выполнено. В этом случае стены, колонны, другие конструкции нового здания опираются на консоли, вылет которых определяется размером "разрыва", назначенного по расчету величины t. По проектам, реализованным в Санкт-Петербурге, вылет консолей выполнялся в пределах от 2 до 5 м (для домов в 6...12 этажей), что не создавало конструктивных трудностей (рис. 14.3). Данное мероприятие эффективно при выполнении двух условий: 1) между нижней гранью консоли и грунтом должен быть обеспечен воздушный зазор, размер которого назначается равным (в запас) не менее двойной величины ожидаемой осадки нового здания; 2) между фундаментами и стенами нового и существующих зданий должен быть выполнен осадочный шов, работающий четко. Конструкции шва и его исполнению должно быть уделено особое внимание.
Стена с анкерным или распорным креплением
Пятница, октября 9, 2009Грунтовые условия. Те же, что и в предыдущем примере.
Конструкция. Тонкая (шпунтовая или железобетонная) стена поддерживает откос котлована глубиной /? = 6м. Заглубление стены ниже дна котлована / = 1,2 м. На глубине 1 м от поверхности установлен ряд анкеров.
Требуется определить устойчивость стены и подобрать параметры стены и анкеров.
Расчет. Заанкерованная стена с одним ярусом анкеров работает как однопролетная статически определимая балка, одной из опор которой является точка упора анкеров (или распорок) А, а другая - точка В — принимается ниже дна котлована на глубине f=0,6t.
В данном случае f = 0,6-1,2 = 0,72 м. Расчетная схема балки приведена на рис. 12.21, б. Потеря устойчивости стены происходит в случае, если реакция опоры Ra в точке А превысит горизонтальную проекцию расчетной несущей способности анкеров F' (рис. 12.21, г) или реакция опоры Rb в точке В превысит величину равнодействующей давления пассивного отпора грунта а .
Эпюры активного о и пассивного а давления грунта и давления воды pw на рис. 12.21, б и 12.21, г построены в порядке, изложенном в предыдущем разделе, и на длине шпунтовой стены точно такие же; численные значения аед и pv в некоторых характерных точках эпюр приведены на этих рисунках.
Реакции опор Ra= 53,6 кН и R= 95,9 кН на схеме рис.12.24, б найдены известными приемами статического анализа.
Сопоставление рассчитанных величин Rb и приводит к выводу о том, что нижняя опора имеет достаточное сопротивление пассивного отпора.
Консольная (свободно стоящая) стена
Пятница, октября 9, 2009Грунтовые условия (рис. 12.20). Верхний слой мощностью 6м- песок, следующий слой мощностью 12 м- тугопластичная глина с числом текучести IL = 0,3. Зеркало грунтовых вод на глубине 3 м от поверхности. Расчетные свойства грунтов для расчетов по I группе предельных состояний обоснованы экспериментально и по данным изыскательской организации таковы: песок -сцепление с = 5 кПа, угол внутреннего трения <р,= 32°, удельный вес у, = 19 кН/м3, удельный вес с учетом взвешивающего действия воды уш= 11,7 кН/м3; глина- с = 25 кПа, ф,= 18°, у = 20 кН/м3.
Конструкция. Тонкая (шпунтовая или железобетонная) стена поддерживает откос котлована глубиной п = 6м. Заглубление стены ниже дна котлована / = 5 м. Требуется определить устойчивость стены и рассчитать ее параметры.
Расчет. Схема изображена на рис. 12.20, а. Потеря устойчивости консольной стены происходит путем поворота вокруг точки О, находящейся на глубине f = 0,8-i = 0,8-5 = 4 м. При этом со
стороны откоса на стену выше точки О действует активное давление грунта, а со стороны дна — пассивный отпор грунта; на стену также действует давление воды. Работой отрезка стены ниже точки О пренебрегают.
По формулам (12.5) рассчитаем коэффициенты активного и пассивного давления для заданных грунтов:
для песка: = tg2(45°- ср/2) = 0,31, = tg2(45°+ ф/2) = 3,25;
для глины: \g = tg2(45°- ф/2) = 0,52, Xpg = tg2(45°+ ф/2) = 1,89.
Строим эпюры вертикального давления грунта на стену со стороны откоса и дна котлована (рис. 12.20, б). Вертикальное давление грунта на глубине уровня грунтовых вод (в точке D) по формуле (12.2) составляет а = 3 м-19 кН/м3 = 57 кПа. Ниже идет обводненный песок с удельным весом у = 11,7 кН/м3, и вертикальное давление в песке на уровне дна котлована за стенкой составит а = 5 7 кПа + + 3 м-11,7 кН/м3 = 92,1 кПа. Таким образом, на этом же уровне вертикальное давление в водонепроницаемой глине скачкообразно возрастет на величину давления воды на кровлю глинистого слоя.
Противофильтрацнонные завесы
Пятница, октября 9, 2009Противофильтрационные завесы устраиваются вокруг котлованов для предотвращения фильтрации воды из окружающего массива в строительный котлован (временная завеса), фильтрации воды под гидротехническими сооружениями или попадания загрязненных вод из котлована в окружающий массив (постоянные завесы). Условием эффективности завесы является наличие на доступной глубине водоупорного слоя, в который входит нижний край завесы.
Технологически простейшим видом временной завесы является шпунтовая стена, которая не только удерживает от обрушения вертикальный откос, но и предотвращает приток воды в котлован. Совершенно непроницаемой будет льдогрунтовая стена, Устраиваемая методом замораживания.
Постоянные завесы в трещиноватых скальных грунтах и в галечниках создаются методом цементации: вдоль линии завесы пробуриваются 2...3 ряда скважин, в которые нагнетается цементное молоко. В дисперсных грунтах завесы создаются способом "стена в грунте" с откопкой траншеи механизмами непрерывного действия и заполнением траншеи местной глиной. Все большее распространение при устройстве противофильтрационных завес получает струйная технология, с помощью которой удается создавать не только вертикальные, но и горизонтальные завесы под дном котлована.
Деревянный шпунт
Пятница, октября 9, 2009Деревянный шпунт применяется для крепления малых котлованов глубиной и размерами в плане до 2...3 м. Для больших котлованов наиболее популярен стальной шпунт корытного профиля, параметры нескольких типоразмеров которого приведены в табл. 12.2. Там же приведены расчетные изгибающие моменты при расчетном сопротивлении стали С255 на изгиб по пределу упругости Л==250 МПа. Обращаем внимание на то, что момент сопротивления 1 м шпунтовой стенки оказывается значительно больше, чем сумма моментов двух с половиной шпунтин. Это происходит за счет того, что при стыковке шпунтин толщина образующейся стенки с рифленым сечением удваивается.
При глубине котлована до 6 м применение шпунта корытного профиля, заглубленного ниже дна котлована на некоторую величину, определяемую расчетом, может обеспечить устойчивость стенки без дополнительного ее крепления (консольная стенка). При большей глубине котлована или при установленной расчетом необходимости погружения шпунта до глубины, более удвоенной глубины котлована, применяется распорное, а в широких котлованах - анкерное крепление шпунтовых стен.
Анкеры. Применение анкеров допускается во всех грунтах, за исключением глинистых текучей и текучепластичной консистенции, торфов, илов. Наиболее распространенные типы анкеров изображены на рис. 12.15.
Простейший анкер траншейного типа (рис.12.15, а) состоит из анкерной плиты, воспринимающей горизонтальную нагрузку, и несущего элемента из стального стержня или троса. Анкеры траншейного типа применяются для крепления шпунтовых и подпорных стен небольшой высоты.
Для крепления высоких стен, в том числе и с несколькими ярусами анкерного крепления, обычно используют инъекционные анкеры. Скважины для анкеров пробуриваются или пробиваются ударными механизмами. При устройстве инъекционного анкера (рис.12.15, б) после погружения в скважину несущего элемента придонная часть скважины перекрывается пробкой и туда под давлением 1...2,5 МПа подается цементный раствор. В результате в донной части скважины образуется уширение (корень анкера). В качестве несущих элементов инъекционных анкеров используются трубы, по которым в процессе изготовления цементирующая смесь подается в скважину.
Несущая способность анкера ориентировочно определяется расчетом, а в процессе строительства — пробными испытаниями.
Способы крепления стеи котлованов
Пятница, октября 9, 2009Если строительные работы ведутся не в стесненных условиях, то наиболее экономичным является придание бортам котлована таких углов откоса, при которых обеспечивается их устойчивость без специального крепления. При глубине котлована до 5 м наибольшая допустимая крутизна откосов принимается по табл. 12.1; при большей глубине -определяется расчетом.
Если строительство ведется в стесненных условиях и стенам котлована необходимо придать вертикальную форму, то используются распорные, подкосные, закладные, шпунтовые консольные и заанкерованные крепления.
Распорные крепления применяются в грунтах, которые непродолжительное время сохраняют вертикальный откос (рис. 12.12). Щиты выполняются из досок или рифленого металла, распорки -металлические винтовые. В более широких котлованах щиты подпираются подкосами.
Для поддержания стен глубоких и больших в плане котлованов применяют закладные крепления. Они состоят из вертикальных стальных двутавровых стоек, погруженных в грунт забивкой, вибрированием или в заранее пробуренные скважины, и закладываемых между ними по мере откопки котлована деревянных, металлических или железобетонных элементов (забирок) - рис. 12.13, а. На рис. 12.13, б изображен вариант такого крепления, в котором стойки, состоящие из двух швеллеров, крепятся к грунтовому массиву анкерами, а вместо закладных забирок использован торкрет-бетон.
В водонасышенных глинистых грунтах и в мелкозернистых песках с плывунными свойствами надежным видом крепления являются шпунтовые стены. Шпунтовая стена - это ряд погруженных (забитых, вдавленных или погруженных вибрацией) по контуру котлована до его откопки вплотную друг к другу деревянных или металлических элементов специального профиля.
Погружение колодца в водонасыщенные плывунные грунты
Пятница, октября 9, 2009Теоретически погружение колодца в водонасыщенные плывунные грунты можно вести с применением кессона, отделив нижнюю часть колодца высотой несколько метров от остального объема герметичным перекрытием и создав там давление воздуха, равное давлению грунтовых вод. Однако при этом необходимый для погружения вес колодца или его пригруз столь значительно возрастает, что использование кессона для колодцев диаметром более 2...3 м становится практически нереальным.
Достоинствами способа опускного колодца являются: благоприятные, как и при котлованном способе, условия возведения стен, возможность устройства наружной гидроизоляции, возможность ведения работ на небольшом удалении от существующих зданий. Опускаемый колодец может иметь внутренние стены или поперечные балки, которые с самого начала будут воспринимать нагрузки. Этот способ широко используется при устройстве фундаментов мостовых опор, шахт станций перекачки городской канализации, подземных этажей зданий, резервуаров различного назначения. Способ применяется во всех типах грунтов от скальных до плывунных. Крупнейшие из погруженных колодцев имеют глубину и диаметр порядка 70 м.
Недостатком способа опускного колодца является относительная сложность управления силами трения грунта по стенам и силами сопротивления грунта под острием ножа при опускании, следствием чего могут быть перекосы колодца и его зависание. При перекосах в стенах колодца возникают дополнительные усилия, которые учитываются в расчете и вынуждают делать стены толще, чем того требуют эксплуатационные нагрузки. Необходимость ограждения зоны погружения колодца в обводненных и плывунных грунтах шпунтом, льдогрунтовым ограждением или противофильтраиионной завесой удорожает работы.