Просадки грунтов и борьба с ними
В первые годы эксплуатации любого здания грунты сжимаются под действием прикладываемых нагрузок. В результате этого фундамент опускается на определенную величину, называемую осадкой. Большие, а главное, неравномерные осадки являются основной причиной трещин, деформаций и других разрушений здания. Несущая способность основания определяется величиной нагрузки, при которой не превышается установленная нормативами осадка.
Вид и условия просадки выявляют в процессе изучения гидрогеологической обстановки участка путем замачивания котлована с размером сторон, равным толщине слоя всех просадочных слоев. Различают два вида просадочных грунтов:
— когда просадка от собственного веса не превышает 5 см;
— когда возможна просадка от собственного веса более чем на 5 см.
Просадки грунтов происходят по нескольким причинам.
Таблица 11. Значения расчетных сопротивлений
основных видов грунтов
Грунт
Расчетное сопротивление
грунтов (кг/см2)
Плотных
Средней плотности
Пески гравелистые и крупные независимо от их влажности
4,5
3,5
Пески средней крупности независимо от их влажности
3,5
2,5
Пески мелкие:
маловлажные
очень влажные и насыщенные водой
3,0
2,0
2,0
2,5
Пески влажные: маловлажные
очень влажные
насыщенные водой
2,5
2,0
1,5
2,0
1,5
1,0
Глины твердые и пластичные:
глины твердые
то же, пластичные
6,0
3,0
3,0
1,0
Крупнообломочные, щебень, галька, гравий
6,0
5,0
Набухание грунтов в процессе их увлажнения приводит к последующим просадкам при высыхании. К просадочным относятся глинистые грунты, которые, находясь в напряженном состоянии, под действием нагрузки от сооружения или собственного веса при замачивании дают дополнительную деформацию — просадку.
Насыпные грунты (грунты с нарушенной структурой), образовавшиеся в результате отвалов, засыпки оврагов, котлованов, планировки сложного рельефа и т.п. сжимаются неравномерно и в большинстве случаев использоваться в качестве оснований не могут. При этом следует учитывать время их самоуплотнения. В отличие от естественных насыпные грунты имеют неоднородный состав и сложение, неравномерную сжимаемость, способность уплотняться с течением времени под действием собственного веса и приложенных нагрузок. В этом случае при сооружении фундаментов следует учитывать возможную степень и сроки самоуплотнения, которые изложены в таблицах 12 и 13.
Таблица 12. Ориентировочное значение осадков грунтов за счет самоуплотнения
Вид и степень уплотнения грунтов
Величина осадка в %
Крупнозернистый песок, хорошо уплотненный
1
Песок неуплотненный
4
Глина уплотненная
2
Глина неуплотненная
10
При возведении фундаментов на насыпных грунтах следует учитывать максимально допустимую нагрузку на основание. Нормативное давление на основание принимается в зависимости от плотности грунта, давности и способа его отсыпки и допустимых осадок для дома, но не более величин, приведенных в таблице 14.
Таблица 13. Время самоуплотнения грунта
Характер насыпей и вид грунта
Время, необходимое для самоуплотнения грунта (в годах)
Планомерно возведенные (но недостаточно уплотненные насыпи из грунтов):
Песчаных
Глинистых (в зависимости от влажности)
0,5 — 2
2 — 8
Отвалы из отходов различных производств и грунтов:
Песчаных
Глинистых
2 — 5
10—15
Таблица 14. Наибольшее допускаемое давление на основание из насыпных грунтов
Характер насыпей и вид грунтов
Предельная величина давления на грунт в кг/см2
Планово возведенные насыпи из грунтов:
Песчаных
Глинистых
2,5
2,0
Отвалы (без уплотнения площади основания):
Из песчаных грунтов, шлаков и т.д.
Из глинистых грунтов, отходов строительного производства, золы и т.д.
1,8
1,2
Свалка грунтов, отходов производства и бытовых отбросов без уплотнения площади оснований
То же, с уплотнением площади оснований
1,0
1,5
При выявлении просадочных грунтов с возможной просадкой от собственного веса более 5 см принимают меры по их укреплению или устранению возможности просадки. Для этого:
— грунт уплотняют тяжелыми трамбовками;
— устраивают грунтовые подушки из непросадочных или уплотненных грунтов;
— предварительно замачивают грунты в пределах всей просадочной площади;
— увеличивают заглубление фундамента до отметки ниже просадочных грунтов;
— устанавливают по периметру фундамента буронабивные сваи
— используют водозащитные меры для предотвращения возможных просадок.
В зависимости от состояния грунта может быть применен один из способов его укрепления, предназначенный для увеличения несущей способности. Чаще всего такая надобность возникает при возведении зданий двух и более этажей. Строительная практика обладает многими способами искусственного укрепления грунтов. Необходимость искусственного укрепления грунтов может определяться проектом.
Уплотнение грунта выполняют методом укатывания различными катками, транспортными и землеройнотранспортными машинами, механическими или электрическими трамбовками, вибрированием. Песчаные и пылеватые грунты уплотняют поверхностными вибраторами. Для глинистых грунтов вибрирование малоэффективно. Слабые или особо слабые грунты закрепляют.
Силикатизация предусматривает укрепление мелких и пылеватых песков и плывунов однорастворным или двухрастворным составами на основе жидкого стекла. При однорастворном составе используют силикат натрия — жидкое стекло и алюминат натрия. В двухрастворном составе вместо алюмината натрия используют хлористый кальций. Растворы нагнетают инъекторами под давлением 3 — 6 атмосфер, закрепляя грунт в радиусе 0,3 — 1 м. Способом силикатизации можно закреплять отдельные участки, а также целые массивы грунта. При сплошном закреплении массива грунта инъекторы располагают в шахматном порядке с расстоянием между рядами, равным 1,5 радиуса закрепления одним инъектором.
Цементация выполняется специальными инъекторами (перфорированными трубами) обычно для укрепления песчаных (реже глинистых) грунтов. Цементная смесь марки 400 при соотношении 0,8 : 1 (вода : цемент) под давлением заполняет все пустоты в грунте. После того как инъектор извлекают из грунта, скважину тоже заполняют раствором.
Электросиликатизация ускоряет темпы и качество работ за счет пропуска через инъекторы постоянного тока.
Все перечисленные методы укрепления грунтов предусматривают наличие специального оборудования и могут выполняться организациями, обладающими необходимыми технологиями.