1.Основные понятия и определения в фундаментостроении - грунт, основание, фундамент и его элементы (стр. 15 )

При откачивании воды из котлована во внутренней трубе иглофильтра создается разрежение, кольцевой клапан опускается, шаро­вой клапан закрывает поступление воды через наконечник и вода из грунта засасывается через фильтр, поднимается вверх и отводится насосом наружу.

Расстояние между иглофильтрами определяется в зависимости от свойств грунта, но не более 2 м. Глубина погружения иглофильтров достигает 5-6 м. При более глубоких котлованах установки располагают ярусами; второй ярус монтируется на дне выемки, вырытой под защитой первого яруса. При глубине котлована до 15-20 м используют иглофильтры с эжекторным устройством, так как применение вакуумных иглофильтров становится невыгодным.

Преимущества иглофильтровых водопонизительных установок состоят в том, что при осушении котлована не происходит выноса мельчайших частиц грунта, увеличивается несущая способность основания, снижается стоимость строительства и создаются благоприятные условия для применения поточной организации земляных работ.

47.  Использование электрического тока для улучшения свойств грунта и осушения котлованов (электроосмос).

Электрохимическое закрепление. Для грунтов с Кф < 0,1 м/сут (супеси, суглинки) применяют электрохимическое закрепление. Электрохимическое закрепление основано на явлении электроосмоса, которое еще в 1808 г. было открыто профессором Московского университета . Суть данного явления заключается в том, что при пропускании постоянного тока через глинистый грунт, последний теряет связную воду, которая получает перемещение (миграцию) в сторону отрицательного электрода (катода). При электрохимическом закреплении к перфорированным трубам-электродам подается постоянный ток со средним напряжением 70…80 В (рис.4.11).

4.11 Принципиальная схема электрохимического закрепления связного грунта. а - инъектор-анод для закачки хлористого натрия. б - инъектор катод для откачки свободной воды.

Свободная вода скапливается около катода, а затем через перфорированный инъектор откачивается. Одновременно через инъектор-анод подается раствор хлористого кальция (Са Сl2), который способствует закреплению основания. Периодически производится смена полярности. На представленной схеме приняты следующие обозначения: а) – инъектор-анод с закачкой Са Сl2; б) – Инъектор-катод с откачкой свободной воды.

В результате проведения подобных работ в связном грунте уменьшается влажность (грунт переходит в категорию тугопластичного, полутвердого состояния, с коэффициентом фильтрации Кф < 0,01 м/сут) и возрастает прочность (угол внутреннего трения и сцепления увеличиваются до 70%).

Электроосмос применяется в водонасыщенных связных грунтах, а также для предварительного (превентивного) оттаивания мерзлых (в том числе и вечномерзлых) грунтов.

Также как и при электрохимическом закреплении в основание погружаются электроды: (+) анод в виде металлического стержня и (-) катод в виде перфорированной трубы. При пропускании постоянного тока через глинистый (мерзлый) грунт, последний теряет связную воду, которая получает перемещение (миграцию) в сторону отрицательного электрода (катода). Скопившаяся свободная вода у катода откачивается через перфорированный электрод-трубу. Процесс закрепления по данной методике зависит от времени пропускания тока через грунт и сопровождается частичным разрушением металлического стержня-анода. В результате проведения подобных работ в закрепляемом грунте происходят: 1. Уменьшение влажности. 2. Частичное уплотнение.

48.  Устройство песчаных и гравийных подушек в основании и определение их размеров.

Песчаные подушки обычно выполняют из средне - или крупнозернистого песка (может использоваться и щебень).

Одна из основных целей устройства песчаной подушки – это уменьшить глубину заложения фундаментов (h2) при прорезке слабого слоя грунта (см. схему).

Песчаная подушка полностью прорезает слабый слой грунта. 1 - песчаная подушка (хороший грунт).

При большой мощности слабого слоя грунта (h1) экономически не выгодно заглублять фундамент на такую глубину. С целью уменьшения глубины заложения фундамента (h2), выполняют песчаную подушку, укладывая ее в распор со стенками котлована. Песчаную подушку укладывают с заданной степенью плотности, обеспечивая, таким образом, передачу давления от фундамента на хороший грунт, что позволяет снизить величину возможных осадок.

Другая цель устройства песчаной подушки – это уменьшить интенсивность давления от фундамента на слабый слой грунта (см. конструктивное решение с расчётной схемой).

Песчаная подушка не полностью прорезает слабый слой грунта и расчётная схема для данного решения с принятыми обозначениями для определение размеров подушки.

В этом случае фундамент опирается на песчаную подушку (хороший грунт), а ниже располагается слабый слой грунта. Возникает необходимость проверки слабого подстилающего слоя грунта. Такая проверка производится исходя из следующего условия (см. расчётную схему):

(1)

где σzg - ордината эпюры природного давления грунта, приходящегося на кровлю слабого подстилающего слоя; σzp - ордината эпюры дополнительного (уплотняющего) давления грунта, приходящегося на кровлю слабого подстилающего слоя; Rсл. – расчетное сопротивление слабого слоя грунта в уровне низа подушки от условного фундамента.

Условие (1) позволяет запроектировать песчаную подушку, используя метод последовательных приближений:

1.  Первоначально задаются высотой песчаной подушки (hп), исходя из геологических условий и планируемого производства работ.

2.  Строят эпюры природного и дополнительного (уплотняющего) давлений грунта.

3.  Вычисляют Rсл – расчетное сопротивление слабого слоя грунта в уровне низа подушки от условного фундамента. Ширина подошвы условного фундамента определяется исходя из угла a - рассеивания напряжений, который принимается:

o  a = 45° - для торфа;

o  a = 50…60° - для пылеватых песков.

4.  Проверяется условие (1). В случаи выполнения данного условия, проектирование песчаной подушки считается выполнено, верно. В противном случае - производится вновь проектирование песчаной подушки, которое заключается, прежде всего, в изменении ее высоты.

В случае необходимости устройства песчаной подушки высотой hп > 1 м, ее ширина выбирается из условия равновесия в предельном состоянии по специально разработанной методике .

Песчаные подушки могут устраиваться и с целью уменьшения глубины заложения фундаментов, проектируемых в промерзающих пучинистых грунтах. В таком случае песчаная подушка, выполненная их крупнозернистого (не пучинистого) грунта – основания. Наиболее актуально выполнение таких мероприятий для районов с глубоким сезонным промерзанием, что позволяет существенно снизить глубину заложения фундаментов, получая в итоге экономический эффект.

49.  Причины, вызывающие необходимость усиления оснований и реконструкции фундаментов.

Нарушения нормальной работы оснований и фундаментов встречаются довольно часто, и хотя обычно не происходит полного разрушения зданий и сооружений, но наблюдаются разного рода деформации, перекосы, трещины, которые без устранения причин их появления и невыполнения в срок ремонтных работ могут привести к самым серьезным последствиям, вплоть до аварий.

Основными причинами деформации фундаментов и оснований, вызывающими необходимость их усиления и реконструкции, являются:

·  увеличение нагрузок на фундаменты - вызывается необходимостью установки нового оборудования (как правило, более мощного и с большим весом), надстройкой существующих жилых зданий и их сооружений при реконструкции, капитальном ремонте и т. д. Зачастую бывает сложно отобрать монолиты из-под фундамента или испытать грунт на месте. Следует иметь в виду, что, по опытным данным, расчетное сопротивление грунтов, уплотненных действием нагрузки от существующего здания, можно увеличить до 40% при удовлетворительном состоянии самого здания. При этом осадки не должны превосходить 30…40% предельных значений;

·  недостаточная прочность материала фундаментов - может быть обусловлена неудовлетворительным качеством строительно-монтажных работ (дефекты бетонирования, замораживание), действием агрессивных грунтовых вод, особенно при наличии блуждающих токов;

·  ухудшение условий устойчивости оснований и увеличение их деформативности вследствие изменения уровня грунтовых вод, замачивания основания атмосферными и производственными водами, пучение грунтов при промерзании и т. д.;

·  развитие недопустимых деформаций вследствие строительства или реконструкции новых жилых зданий или сооружений рядом с существующими, ошибок проектировщиков, некачественной оценки инженерно-геологических условий строительной площадки и др.

Расчет и проектирование фундаментов в настоящее время происходит на достаточно высоком научно-техническом уровне, и ошибки практически исключены. Однако недостатки при разработке чертежей все же имеются, что нередко происходит из-за нечеткого выполненных инженерно-геологических изысканий, неполного учета эксплуатационных факторов, недостаточной оценки влияния расположенных вблизи зданий и подземных коммуникаций и несоблюдения правил проектирования в особых условиях строительства. Иногда инженерно-геологические изыскания для проектирования фундаментов проводятся значительно раньше начала строительства, а к моменту разворота работ условия на площадке по каким-либо причинам изменяются. В некоторых случаях при инженерно-геологических изысканиях на строительной площадке выполняется недостаточное число геологических выработок, что при наличии разнородности грунтов приводит к неточности исходных предпосылок. Все еще имеются случаи неточности при определении физико-механических и прочностных характеристик грунтов и при принятии расчетных схем фундаментов.