Опускные колодцы. Конструктивные особенности, область применения, технология погружения. Конструктивные методы преодоления сил трения при погружении опускных колодцев. Расчет и проектирование опускных колодцев.
Опускные колодцы:
· Открытые сверху и снизу полые фундаменты диаметром более 3 м и глубиной более 10 м
· преимущественно бетонные и железобетонные монолитные или сборно-монолитные конструкции
· погружаемые методом опускания под воздействием собственного веса с одновременным удалением грунта из-под конструкции
· с использованием, в случае необходимости, подмыва и вибраторов или задавливающих устройств.
Технология опускания колодца:
· Диаметром 3м при помощи экскаватора грейферного типа.
Конструктивные методы преодоления сил трения:
· Устройство выступа в ножевой части колодца;
· Заполнение полости между колодцем и грунтом глинистым раствором;
· Увеличение веса колодца (массивные стены)
· Принудительноезадавливание или при помощи вибрации.
Способы разработки грунта:
· Механический (экскаваторы, грейферы)
· Гидромеханический.
Кессоны - разновидность опускного колодца, погружение которого производится ниже уровня грунтовых вод. При этом в рабочей камере создается избыточное давления.
Конструкции колодцев рассчитываются на нагрузки, возникающие как в процессе строительства так и в процессе монтажа.
При монтаже колодца его элементы рассчитываются:
· На нагрузку со стороны грунта (активное давление на стенки колодца)
· На реактивное грунта в ножевой части;
· На действие собственного веса при возможном зависании колодца.
Конструктивные методы упрочнения грунтов. Устройство грунтовых подушек. Армирование грунтов (методы армирования грунтов, область применения, применяемые материалы).
Способы упрочнения:
· конструктивные
· уплотнение
· закрепление
Конструктивные методы упрочнения грунтов направлены на изменение условий работы слабого грунта или применение конструктивных мероприятий, снижающих давление на слабый грунт:
· устройство грунтовых подушек
· армирование грунтов
Армирование грунтов – метод преобразования св-в грунтовой среды за счет изменения условий работы грунта путем введения различного рода искусственных эл-тов, обеспечивающих восприятие повышенных сжимающих и растягивающих напряжений.
Область применения:
· упрочнение оснований насыпных земляных сооружений
· упрочнение оснований строящихся и существующих сооружений
· противооползневое упрочнение откосов
· шатровое армирование грунтов под подземными выработками
Методы армирование отличаются:
по характеру расположения армирующих эл-тов:
· вертикальное
· горизонтальное
· наклонное в одном направлении
· наклонное в 2х и более напралениях
· ячеистыми структурами
· объемно-дисперсное
по виду армирующих эл-тов:
· геотекстиль
· полимерные сетки и георешетки, волокна, нити
· анкеры
· набивные, буронабивные, забивные, грунтовые, буроинъекционные сваи
Устройство грунтовых подушек позволяет снизить давление на слабый слой грунта.
угол α = 30-450
Уплотнение грунтов. Поверхностное уплотнение грунтов. Глубинное уплотнение.
Уплотнение грунтов – метод искусственного упрочнения оснований направленный на уменьшение пористости грунта.
Методы уплотнения:
·поверхностное уплотнение;
·глубинное уплотнение и уплотнение взрывом;
·уплотнение статистической нагрузкой;
·уплотнение водопонижением.
Режимы уплотнения:
·Оптимальная влажностью грунта (Wо);
·Количество ударов в одной точке (n);
·Проектное понижение дна котлована после уплотнения (Dh).
Оптимальная влажность глинистых грунтов, уплотняемых трамбованием, при отсутствии данных непосредственного её определения можно принять:
W0=Wp(где Wp - влажность на границе раскатывания)
Контроль за качеством уплотнения производится при помощи параметра
Обычноkcomпринимается равным от 0,92÷0,98
Методы глубинного уплотнения:
• Грунтовыми сваями.
• Известковыми сваями (известь в процессе гашения увеличивается в объеме)
• Динамическим воздействием и взрывами.
Уплотнение грунтовыми сваями производятся путем задавливания инвентарных металлических свай или путём вытрамбовывания котлованов
Уплотнение динамическим воздействием и взрывом применяют для уплотнения водонасыщенных песчаных грунтов, которые под воздействием вибрации ли взрыва разжижаются и после снятия динамических воздействий самоуплотняются
23. Уплотнение грунтов статической нагрузкой с устройством вертикальных дрен. Уплотнение грунтов водопонижением.
Уплотнение статической нагрузкой.
Применяется для уплотнения слабых водонасыщенных пылевато-глинистых грунтов (илы, глины, суглинки в текучем, текучепластичном состоянии).
Сложность уплотнения таких грунтов обуславливается длительностью процесса отжатия избыточной поровой воды в глинистых грунтах.
Поэтому уплотнение статистической нагрузкой производят одновременно с устройством вертикальных дрен.
На слабый слой намывается слой песка 3-5 м и под массой грунт уплотняется.
Уплотнение водопонижением.
Водовмещаемые грунты, которые способны отдавать воду из пор (илы, ленточные глины, заторфованные супеси, рыхлые пески и др.) можно уплотнить, понижая уровень подземных вод, например, путем откачки воды из скважин-фильтров.
Используют электоосмос.
24. Закрепление грунтов. Цементация, силикатизация грунтов, электрохимическое закреплениегрунтов.
Закрепление грунтов направлено на образование прочных связей между минеральными частицами грунта
Цементация – инъецирование в грунт цементного раствора. Применяют в хорошо фильтрующих грунтах kf> 80 м. В:Ц = 1:1, P = 8-10 атм.
Силикатизация грунтов применяются для повышения несущей способности оснований и устройства фундаментов из укрепленного грунта. Этот метод может применяться в песчаных грунтах с коэффициентом фильтрации от 0,5 до 80 м/сут. и в лессовых просадочных грунтах с коэффициентом фильтрации от 0,2 до 20 м/сут. Силикатизация грунтов осуществляется путем нагнетания в грунт через систему инъекторов или скважин водных растворов или смесей, приготовляемых на основе силиката натрия с отвердителем.
Существует 2 метода силикатизации:
· Двухрастворный;
· Однорастворный.
Двухрастворный: последовательно закачивать
1. Силикат натрия;
2. Хлористый кальций
Однорастворный: в грунт закачивать сложный раствор состоящий из силиката натрия и ортофосфорной кислоты. Применяют для грунтов с kf=2…0,5м/сут.
В качестве отвердителятак же применяют:
· Алюминат натрия;
· Фтористоводородная кислота
Электрохимическое закрепление грунтов. Это способ применяют для глинистых и илистых грунтов. В грунт забивают металлические стержни или трубы, по которым пропускают постоянный электрический ток.
При погружении в грунт чередуют через ряд металлические стержни (аноды) и трубы (катоды), через которые в грунт подается раствор хлористого кальция, силиката натрия, хлорного железа и других химических добавок, увеличивающих проходимость тока, а значит и интенсивность процесса закрепления грунта. В результате насыщения грунта раствором хлористого кальция и пропускания затем по этому грунту электрического тока в грунте происходят необратимые изменения, в частности, они перестают пучиниться, увеличиваются их прочностные характеристики.
25. Фундаменты в особых условиях. Какие условия строительства относятся к особым. Конструктивные мероприятия снижения чувствительности здания к неравномерным осадкам.
К особым условиям относят:
· территории со сложными условиями природного и техногенного характера
· территории со структурно-неустойчивыми грунтами
Сложные условия природного характера:
· в сейсмоопасной зоне
· в районах возможного развития обвалов, оползней
· в зонах возможного развития карста
Сложные условия техногенного характера:
· подрабатываемые территории в местах добычи полезных ископаемых
подземным способом
· основания и фундаменты в зоне действия вибрационных и динамических колебаний.
Структурно-неустойчивые грунты:
· слабые пылевато-глинистые водонасыщенные
· просадочные
· вечно-мерзлые
· набухающие и пучинистые
· биогенные (торфы)
· рыхлые пески
26. Особенности проектирования оснований и фундаментов в просадочных грунтах.
Необходимо учитывать возможность просадки в водонасыщенном состоянии. Осадка фундамента с учетом просадки:
 |
- просадка при замачивании лессовой толщи.
- относительная просадчность
- коэф условий работы.
Основные трудности при проектировании на лессовых грунтах:
· просадочные деформации часто превышают предельно допустимые
· замачивание основания может произойти не под всем фундаментом
· сложность определения характеристик просадочности грунтов.
Поэтому грунты приходится упрочнять:
· уплотнение (трамбовки, грунтовые сваи)
· предварительное замачивание и уплотнение взрывом
· устройство песчаных подушек
· закрепление (силикатизация, термообжиг)
· применение свайных фундаментов
Строительство на лессовых грунтах ведут с применением конструктивных мероприятий, исключающих попадание воды под основание фундамента (устройство отмостки и водоотводного лотка)
27. Особенности проектирования оснований и фундаментов в слабых водонасыщенных грунтах, пучинистых грунтах и торфах.
Слабые водонасыщенные грунты
Конструктивные мероприятия:
· уплотнение статической нагрузкой с устройством вертикальных дерн
· применение свайных фундаментов и глубоких опор
· применение массивных плитных фундаментов
Особенности применения свай в слабых водонасыщенных грунтах:
· при использовании забивных и вдавливаемых свай необходимо учитывать возможность выдавливания грунта
· при расчете свай необходимо учитывать возможность образования отрицательного трения
· чтобы избежать выдавливания, необходимо свае дать «отдохнуть», чтобы поровое давление рассосалось.
Пучинистые грунты
Необходимо добиться условия, чтобы
- силы морозного пучения
Конструктивные мероприятия:
· устройство анкерных элементов в фундаменте
· образование на пов-ти фундамента противосмерзающегося слоя.
28. Особенности проектирования фундаментов в вечномерзлых грунтах (I и II принцип проектирования).
Два принципа проектирования:
1. с сохранением вечномерзлого состояния – в основаниях сохраняется вечномерзлое состояние грунтов как в процессе строительства, так и в течение всего периода эксплуатации.
2. вечномерзлое состояние не сохраняется – в основаниях используют предварительно оттаянные грунты или оттаивающие в период эксплуатации.
По своей структуре вечномерзлые грунты:
· сплошной вечномерзлый слой на всю глубину
· с прослойками талого грунта
· с линзами талого грунта
I принцип проектирования
· возведение знаний на подсыпках (здание, теплоизоляционный слой, подушка) (обязательно выполняется теплотехнический расчет)
· теплоизоляция пов-ти под полом здания
· устройство вентилируемого подполья
Конструктивные особенности:
1. стеновые конструкции опираются на жбрандбалки, устраиваемые на h = 1,6 – 2 м
2. в подвальных помещениях устраивают продухи для свободной вентиляции
3. коммуникации подвешивают к потолку подвала и теплоизолируют
4. пол подвала устраивают водонепроницаемым с устройством уклонов, лотков для отвода аварийных вод за пределы здания
Расчетная глубина сезонного оттаивания для зданий с вентилируемым подпольем
- коэф теплового влияния здания
- нормативная глубина оттаивания
· прокладка в основании здания охлаждающих каналов (трубы с холодным воздухом)
· искусственное замораживание грунтов (при значительном выделении тепла используют холодильные установки, саморегулирующие колонны)
II принцип проектирования
· с предварительным оттаиванием на всю глубину
· предварительное оттаивание в верхней зоне с увеличением оттаивающей зоны в процессе эксплуатации
Учитывая, что вечномерзлые грунты структурно неустойчивые, полная осадка:
 |
- осадка уплотнения
- просадка при оттаивании
Особенности устройства свайных фундаментов на вечномерзлых грунтах
· забивка в лидерные скважины
· с предварительнымоотаиванием паровой иглой
· применение буроопускных свай
29. Особенности проектирования фундаментов при динамических воздействиях.
Источники динамических и вибрационных колебаний:
l машины и механизмы с неуравновешенными частями (компрессоры, турбины, пресса, грохоты и т.п.);
l большегрузный и железнодорожный транспорта во время движения;
l строительные машины и механизмы (молоты для забивки свай, вибропогружатели, трамбовки и т.п);
l сейсмические явления и другие геодинамические процессы (землетрясения, обвалы, карстовые провалы);
l взрывы;
l удары волн (при проектировании гидротехнических сооружений);
l подрывы ветра (при проектировании башенных сооружений).