Природні і штучні підстави

До атегорія: Матеріали для будівництва

Природні і штучні підстави

Міцність і стійкість будівель і споруд в значній мірі залежать від правильного вибору підстав і конструктивного рішення фундаментів. Для проектування основ і фундаментів необхідно знати геологічну будову і несучу здатність шару грунту, прийнятого в якості підстави, глибину його промерзання і режим грунтових вод.

Підставою називають товщу грунту або скельних порід, розташованих під фундаментом і сприймають навантаження від будівлі або споруди.

Якщо підставою служать грунти в умовах природного залягання, то їх називають природними підставами, а грунти, попередньо ущільнені і укріплені тими чи іншими способами, - штучно поліпшеними підставами споруд.

Правильний вибір міцного, надійного і економічного підстави можливий в результаті всебічного вивчення геологічних і гідрогеологічних умов місця будівництва. З цією метою на будівельному майданчику проводять інженерно-геологічні вишукування - визначають загальне геологічне і гидрогеологическое будова району будівництва і детальне розташування і потужність пластів грунту, їх фізичні та механічні властивості, а також положення рівня грунтових вод на ділянках, призначених для окремих будівель і споруд.

Дослідження повинні обґрунтувати вибір підстави майбутньої будівлі або споруди і визначити величину розрахункового тиску.

Як природні і штучно поліпшених підстав можуть служити різні види грунтів: піски, супіски, суглинки, глини, лесси, мергель, гравій, щебінь, скельні породи.

Природні підстави. Всі грунти, що використовуються в якості природних підстав, повинні мати необхідну міцність, невелику і рівномірну стисливість (деформативність), добре чинити опір дії ґрунтових вод, не наражатися на пученію при промерзанні, мати достатню потужність шару і володіти нерухомістю.

Грунти підстав під дією навантаження від будівлі або споруди деформуються. Деформацію підстави, що не супроводжується докорінною зміною будови грунту, називають осадкою, а значне осідання окремих шарів грунту з випиранням грунту з-під підошви фундаменту - осіданням.

Надійною основою для споруд є скельні породи і великоуламкові грунти, які мають високу несучу здатність і малої деформативність.

Піщані грунти зважаючи на малу стисливості піску і великій швидкості його ущільнення під навантаженням служать також надійним природним підставою. При цьому чим більше зерна і щільніше піщаний грунт, тим менше осаду під навантаженням і вище несуча здатність.

Глинисті грунти є зв'язковими породами. Вони володіють пластичністю, більшою пористістю і сжимаемостью, зменшуються в об'ємі при висиханні і збільшуються при зволоженні. Глина сильно поглинає воду і при насиченні стає водонепроникною; при замерзанні вона пучітся. Суха глина має велику міцність і є хорошою підставою; несуча здатність пластичної і розрідженого глини різко знижується. Суглинки і супіски, що відносяться до глинистих ґрунтів, являють собою суміш глини, піску і пилуватих частинок.

Значного поширення мають лесові ґрунти, які належать до групи пилуватих суглинків. Лесові ґрунти, що володіють в природному стані видимими порами (макропор), розміри яких значно перевершують розміри частинок, складових скелет грунту, називають макропористі грунтами. Ці грунти, що містять розчинні у воді вапно, гіпс і інші солі, при зволоженні втрачають зв'язність, швидко намокають і при цьому ущільнюються, утворюючи просадки. Такі грунти називають проса- дочно. При будівництві на таких грунтах передбачають спеціальні заходи щодо їх зміцнення і захисту від зволоження.

Штучні підстави влаштовують тоді, коли грунт має слабку несучою здатністю і не може бути використаний в якості природного підстави, Такі підстави створюють шляхом ущільнення, закріплення, заміни слабкого грунту грунтом з більшою несучою здатністю або шляхом передачі навантаження на заглиблені шари грунту за допомогою спеціальних інженерних пристроїв (палі, опускні колодязі та ін.). Штучне поліпшення властивостей слабкого грунту досягається шляхом поверхневого або глибинного ущільнення. Поверхневе ущільнення грунту здійснюють катками (на глибину 15-20 см), пневматичними трамбівками або трамбувальними плитами (на глибину до 1,5-2 м) і іншими механічними способами.

Глибинне ущільнення слабких грунтів виконують за допомогою ґрунтових або піщаних паль, утворених шляхом пробивання свердловин та заповнення їх піском або ґрунтовим матеріалом з ущільненням.

Найпростішим видом грунтових штучних підстав є піщані подушки. Шар слабкого грунту під майбутнім фундаментом видаляють і замість нього насипають пісок (з ретельним ущільненням). Подушки можна влаштовувати також з матеріалу великий несучої здатності: гравію, щебеню або суміші грунту з гравієм або щебенем.

До більш складних способів штучного поліпшення властивостей ґрунтів відносять закріплення їх різними в'яжучими матеріалами, нагнітати під тиском через ін'єктори: цементним молоком (цементація), розчином рідкого скла і затверджувача (силікатизація), гарячим бітумом або холодної бітумною мастикою (бітумізація). Матеріали в'язкі після затвердіння пов'язують частки грунту в міцний кам'яноподібний моноліт.

Цементації піддають грунти, що представляють собою великі і середньозернисті піски; силікатизація грунту застосовують при зміцненні пилуватих пісків і лесових грунтів. Бітумізація уламкових ґрунтів сприяє їх зміцненню і запобігання фільтрації грунтових вод. Лесовидні просідаючі ґрунти і пористі суглинки (неводонасищенние) можна закріплювати термічним способом - випалюванням на глибину до 15 м розпеченими газами через пробурені в грунті свердловини діаметром 15-20 см.

Зміцнення слабких грунтів при створенні штучних підстав сприяє збільшенню їх несучої здатності до заданої величини.

Несуча здатність підстави визначається навантаженням, при якій осаду (стисливість) грунту за величиною і рівномірності відповідає нормам. Навантаження - розрахунковий тиск на підставу - виражається в МПа. Осадка підстави залежить не тільки від навантаження і ступеня стискання, а й від форми і розмірів підошви фундаменту.

Міцність і стійкість будівель і споруд в значній мірі залежать від правильного вибору підстав і конструктивного рішення фундаментів. Для проектування основ і Фундаментів необхідно знати геологічну будову і несучу здатність шару грунту, прийнятого в якості підстави, глибину його промерзання і режим грунтових вод. Підставою називають товщину грунту або скельних порід, розташованих під фундаментом і сприймають навантаження від будівлі або споруди. Якщо підставою служать грунти в умовах природного залягання, то їх називають природними підставами споруд.

Правильний вибір міцного, належного і економічного підстави можливий в результаті всебічного вивчення геологічних і гідрогеологічних умов місця будівництва. З цією метою на будівельному майданчику проводять інженерно-геологічні вишукування - визначають загальне геологічне і гидрогеологическое будова району будівництва, детальне розташування і потужність грунту, їх фізичні та механічні властивості, а також рівень грунтових вод на ділянках, призначених для окремих будівель і споруд. Дослідження повинні обґрунтовувати вибір підстави майбутньої будівлі або споруди і визначити величину розрахункового тиску. Як природні і искуст-ських підстав можуть служити різні види грунтів: пісок, супісок, суглинок, глина, лес, мергель, гравій, щебінь, скельні породи.

Всі грунти, що використовуються в якості природних підстав, повинні мати необхідну міцність, невелику і рівномірну стисливість (деформативність), повинні добре чинити опір дії ґрунтових вод, не наражатися на пученію і промерзання, мати достатню міцність шару і володіти нерухомістю. Грунти підстав під дією навантаження від будівлі або споруди деформуються.

Деформація підстави, що не супроводжується докорінною зміною будови грунту, називається осадкою, а значне осідання окремих шарів грунту з випиранням грунту з-під підошви фундаменту - осіданням. Найбільш надійною основою споруд є скельні породи, великоуламкові грунти, які мають високу несучу здатність і малої деформативність.

Піщані грунти зважаючи на малу ожімаемості піску і великій швидкості його ущільнення під навантаженням служать також надійним природним підставою. При цьому чим більше зерна і щільніше піщаний грунт, тим менше осаду під навантаженням і вище несуча здатність.

Глинисті грунти є зв'язковими породами. Вони володіють пластичністю, великою пористістю і сжимаемостью, зменшуються в об'ємі ін висиханні і збільшуються при зволоженні. Глина сильно поглинає воду і при насиченні стає водонепроникною, а при замерзанні вона пучітся. Суха глина має велику міцність і є хорошою підставою. Несуча здатність пластичної і розрідженого глини різко знижується. Суглинки і супіски, що відносяться до глинистих ґрунтів, являють собою суміш глини, піску і пилуватих частинок.

Значного поширення мають лесові ґрунти, що володіють в природному стані видимими порами (макропор), розміри яких значно перевершують розміри частинок, складових скелет грунту. Ці грунти, що містять розчинні у воді вапно, гіпс і інші солі, при зволоженні втрачають зв'язність, швидко намокають і при цьому ущільнюються, утворюючи просадки, тому вони називаються просадними. При будівництві на таких грунтах передбачають спеціальні заходи щодо їх зміцнення і захисту від зволоження.

Штучні підстави влаштовують тоді, коли грунт має слабку несучою здатністю і не може бути використаний в якості природного підстави.

Такі підстави створюють шляхом ущільнення, закріплення, заміни слабкого грунту грунтом більшої несучої здатності або шляхом передачі навантаження на заглиблені шари грунту за допомогою спеціальних інженерних пристроїв (палі, опускні колодязі). Штучне поліпшення властивостей слабкого грунту досягається шляхом поверхневого або глибинного ущільнення. Поверхневе ущільнення грунту здійснюється катками (на глибину 15- 20 см), пневматичними трамбівками або трамбувальними плитами (на глибину до 1,5-2 м) і іншими механічними способами. Глибинне ущільнення слабких грунтів виконують за допомогою ґрунтових або піщаних паль, утворених шляхом пробивання свердловин та заповнення їх піском або ґрунтовим матеріалом з ущільненням.

Найпростішим видом грунтових штучних підстав є піщані подушки. Шар слабкого грунту під майбутнім фундаментом видаляють і замість нього насипають пісок з ретельним ущільненням. Подушки можна влаштовувати також з матеріалу великий несучої здатності: гравію, щебеню або суміші грунту з гравієм або щебенем.

До більш складних способів штучного ущільнення ґрунтів відносять закріплення їх різними в'яжучими матеріалами, нагнітати під тиском через ін'єктори: цементним молоком (цементація), розчином рідкого скла і затверджувача (силікатизація), гарячим бітумом або холодної бітумною мастикою (бітумізація). Матеріали в'язкі після затвердіння пов'язують частки грунту в міцний кам'яноподібний моноліт. Цементації піддають грунти, що представляють собою великі і середовищ-незерністие піски; силікатизація грунту застосовують при зміцненні пилуватих пісків і лесових грунтів. Бітумізація уламкових ґрунтів сприяє їх зміцненню і запобігання фільтрації грунтових вод.

Лесовидні просідаючі ґрунти і пористі суглинки (Нево-Донасищенние) можна закріплювати термічним способом - випалюванням на глибину до 15 м розпеченими газами через пробурені в грунті свердловини діаметром 15-20 см.

Зміцнення слабких грунтів при створенні штучних підстав сприяє збільшенню їх несучої здатності до заданої величини. Несуча здатність підстави визначається навантаження при якій осаду (стисливість) грунту за величиною і рівномірності відповідає нормам.

Осадка підстави залежить не тільки від навантаження і ступеня стискання, а й від форми і розмірів підошов фундаменту.