В чем заключается основная проблема сложных грунтов

В чем заключается основная проблема сложных грунтов

Грунт, формирующий участок, играет в строительстве очень важную роль, так как основываясь на тех или иных его качествах можно говорить о допустимости использования того или иного фундамента.

Сложные грунты являются не самым приятным вариантом для любого строительства. К наиболее распространенным из сложных грунтов относят торфяной, глинистый, пылистый и пучинистый. Давайте рассмотрим их поподробнее.

Как видно из описания, строительство на таком грунте может быть процессом достаточно трудным, а наиболее выгодным для него вариантом, в том числе и в экономическом плане, является использование в качестве фундамента такого инструмента как сваи различных видов. Такая их разновидность, как винтовые – наиболее подходит для этой цели.

Винтовые сваи – прекрасное решение для сложных грунтов.

Винтовые сваи идеальны для строительства фундаментов различных малоэтажных сооружений на сложных грунтах. Так, например, для торфяных грунтов лучше всего подходит свайный фундамент, так как он позволяет прочно и легко закрепиться в твердых слоях, зачастую расположенных под достаточно глубоким слоем торфа.

В пользу использования именно этой разновидности свай для строительства на участках со сложным грунтом говорят следующие характеристики:

Не нашли нужной информации? Воспользуйтесь прямым поиском в рекламе GOOGLE чтобы перейти на интересующие вас объявления!

Источник

Сложный грунт — сложный фундамент?

Индивидуальным застройщикам чаще дают участки под застройку не там, где они хотят. Приходится иметь дело со сложным грунтом. Нужно ли при этом делать сложные фундаменты, вкладывая неоправданно большие средства? Можно ли отказаться от сваебойной техники и сделать фундамент простой но надежный? Разберемся на примерах. Первый и довольно частый случай — болотистые сложные грунты. Стандартное решение, забивка свай специальным сваебойным оборудованием. Затем заливка ростверка — плиты, которая распределяет нагрузку. Сваи изготавливают из тяжелого бетона с предварительно напряженной арматурой. Технология не дешевая, но отработанная десятилетиями. Цены на такие фундаменты в несколько раз выше устройства стандартных ленточных фундаментов исходя из того, что цены буровых установок и сваебойного оборудования соответствуют сложности выполняемых работ. Для плавающих болотистых грунтов так-же применяется плитный фундамент. Заливается армированная железобетонная плита под всей площадью здания. Это не дешевое сооружение.

Если крепкий грунт не более двух метров от поверхности, то можно применить более дешевый вариант — буронабивные сваи. В просверленное отверстие вставляется арматура и вливается бетон. Современное решение для частного домостроения — винтовые сваи. Это толстостенные металлические трубы, имеющие наконечник с лопастью.Длины, диаметры труб и формы лопастей могут быть разными в зависимости от характера грунта. Такие винтовые сваи могут иметь специальное покрытие от коррозии.

Интересное, но довольно спорное доморощенное решение для болотистых грунтов — фундамент Семыкина. Такой фендамент делается из отработанных покрышек. Два слоя покрышек засыпаются однородным грунтом. Затем по верху этой конструкции делается металлическая арматура и заливается бетоном. По такой технологии вполне можно построить фундамент для сарая или небольшого гаража.

Второй случай, это фундаменты на вечномерзлом грунте. Научными разработками по данной теме занимались многие институты. Если мерзлый грунт имеет большую мощность, то основная методика следующая. Забиваются сваи (или заливаются), которые проходят верхний слой и уходят в вечную мерзлоту на глубину не менее метра. Под зданием устраивается проветриваемое подполье — продух. Циркулирующий в нем холодный воздух увеличивает уровень вечной мерзлоты, увеличивая стойкость здания. Такие здания не имеют подвалов и как бы стоят на столбах, ножках (Норильск). Под здания забивается мусор, что не красит город. Так-же для вечномерзлых грунтов делаются винтовые сваи с буровыми наконечниками. Такие сваи вкручиваются в предварительно просверленные отверстия.

Источник

Тема «Строительство в особых грунтовых условиях»

Тема «Строительство в особых грунтовых условиях»

Проблема строительства промышленных и гражданских сооружений в сложных грунтовых условиях весьма актуальна, поскольку более 80% территории России сложено просадочными, лессовыми, слабыми водонасыщенными, насыпными, набухающими и вечно-мерзлыми грунтами. Значительные территории России относятся к сейсмическим районам, где возможны землетрясения интенсивностью 7 баллов и более.

При строительстве новых сооружений и реконструкции действующих часто возникает необходимость передать на грунты основания значительные нагрузки. В сложных грунтовых условиях эти нагрузки (статические, многократно приложенные, динамические) вызывают большие и зачастую неравномерные осадки фундаментов сооружений. И хотя в этих условиях построены и успешно эксплуатируются сотни тысяч построек, известны и случаи аварий.

В традиционных курсах по изучению оснований и строительных конструкций рассматривают, как правило, «обычные» условия строительства и эксплуатации. В действительности, на конструкции зданий и сооружений действует комплекс неблагоприятных факторов. Отдельные из них оказывают решающее влияние на несущую способность и долговечность зданий и сооружений. Преждевременное исчерпание их эксплуатационных качеств и нарушение технологического процесса приводит к значительным материальным затратам. Вследствие ошибок, допущенных на этапах изысканий, проектирования, строительства и эксплуатации, срок службы зданий и сооружений в ряде случаев значительно короче проектного. Наличие трещин, локальных разрушений нарушает нормальную эксплуатацию предприятий. Затраты на восстановительные работы часто соизмеримы со стоимостью нового строительства. Все это требует более обоснованного подхода к учету особых условий при проектировании и строительстве.

Чрезвычайно сложно обеспечить безаварийную работу зданий и сооружений на подрабатываемых территориях. Здесь требуется более полный учет совместной работы основания, фундаментов и подземной части здания; внедрение последних достижений науки и техники в восстановление эксплуатационных качеств конструкций, в обеспечении их безаварийной работы, в прогнозировании развитий процессов в грунтах и конструкциях.

В ряде случаев на конструкцию действуют повышенные или высокие технологические или аварийные температуры, вызывающие снижение прочности и деформативных свойств материалов. В последнее время возросла интенсивность динамических нагрузок и воздействий.

К числу особых относятся условия строительства вблизи существующих зданий и сооружений. Участились случаи аварий и аварийных ситуаций вследствие неучета взаимного влияния рядом расположенных зданий.

Известнейший учёныё занимавшийся проблемой строительства в сложных условиях П. А. Коновалов считает, что под строительством в таких условиях следует понимать комплекс работ, связанных с исследованием, проектированием и устройством оснований и фундаментов на слабых водонасыщенных, глинистых и заторфованных грунтах, торфах и илах, просадочных и вечномерзлых, набухающих и засолёных, пучинистых и неравномерно сжимаемых грунтах, рыхлых песках и плывунах, закарстованных и подрабатываемых территориях, с учетом сейсмических и динамических воздействий и т.п.

К числу аварий, вызванных деятельностью человека, относятся: взрывы газа, пожары, теракты, наезды транспорта, дефекты строительства и эксплуатации, неквалифицированная их реконструкция с надстройкой, пристройкой, перепланировкой, иногда сопровождающая ослабление или перегрузку несущих элементов; природные явления (землетрясения, ураганы, оползни, неравномерные деформации оснований).

Особые условия строительства и эксплуатации значительно ускоряют процесс разрушения и развития дефектов. Повысить срок службы зданий и сооружений и предотвратить аварийные ситуации является важнейшей задачей проектировщиков и строителей.

Этот вид грунта содержит прожилины гравия, обломков камней. Не сжимается и не размывается. Рекомендуется закладка фундамента с заглублением не менее полуметра.

Глинистые грунты могут сжиматься, размываться и при замерзании вспучиваются. Это самый неприятный грунт для возведения фундамента, который в этом случае должен быть заложен на всю глубину промерзания.

^ Силы, действующие на фундаменты

— нагрузка строения на фундамент А;

— сила сопротивления грунта Б.

Такое устройство фундамента следует отнести к неправильным. В зимний период в результате промерзания грунта под его подошвой появляются силы вспучивания В.

Кроме того, промерзший грунт сжимает фундамент и старается выдернуть его из фундаментной ямы. Действие этих касательных сил обозначено Г.

Совместное действие сил В и Г приводит к подъему фундамента на величину «а». Как уже отмечалось выше, величина подъема фундамента «а» и возврат фундамента на место после оттаивания грунта не одинаковы для всех участков фундамента.

— изготавливать фундамент только из армированного бетона;

— основание фундамента делают уширенным, в виде опорной площадки;

— вертикальные стенки делают сужающимися к верхней части фундамента;

— боковые поверхности фундамента покрывают скользящим слоем (полиэтилен, отработанное машинное масло, песчаные засыпки и т.д.).

^ Причины деформирования зданий и сооружений построенных в сложных грунтовых условиях.

Фундамент должен обеспечивать устойчивость и надёжность работы здания. Но в любом случае осадка сооружения неизбежна. Строительные правила учитывают это, нормируя ее допустимую величину.

Опасна не столько сама осадка, сколько ее неравномерность. Поэтому перед строителями-проектировщиками всегда стоит задача: предусмотреть такие конструкции, для которых неравномерное оседание основания не привело бы к недопустимым деформациям здания или сооружения.

Исходя из прочностных расчетов, можно иногда получить площадь фундаментной плиты настолько большой, что она превысит площадь пятна здания и помешает строительству соседних зданий. Может также случиться, что при определении размеров основания надо иметь в виду не тот грунт, на котором будет покоиться сооружение, а слой, залегающий намного глубже. И если этот слой окажется сильно сжимаемым и достаточно мощным, то осадка будет настолько значительной, что предотвратить ее не удастся. Например, известная Пизанская башня стоит на надежном песке, а кренится уже много веков потому, что под ним находятся слабые глины. Существенное влияние на оседание земной поверхности вызывает дренирование грунтов. Так, городская территория столицы Мексики Мехико от дренирования грунтов осела за несколько десятилетий на 8-9 м, столицы Таиланда Бангкока — на 4 м.

Деформации зданий и сооружений (наклон, прогиб, выгиб, перекос, трещинообразование), расположенных в сложных грунтовых условиях, являются следствием неравномерных осадок (рис.1.). Природа их происхождения различна, проявляются они по-разному, однако во всех случаях действие их на здания и сооружения идентично.

Рис. 1. Виды деформаций сооружения: а) наклон; б) прогиб; в) выгиб; г) перекос; д) трещинообразование

Неравномерные деформации основания являются следствием силовых воздействий на фундамент вследствие неоднородной структуры грунта, различной мощности слоев грунта или же деформационных воздействий: сложного деформирования земной поверхности вследствие замачивания лессовых просадочных, засоленных и набухающих грунтов, подработки угольных, калийных и рудных месторождений, карстовых и тектонических явлений (рис.2.).

Рис. 2. Деформирование основания: а) искривление; б) уступ; в) провал; г) впадина

Примеры деформаций зданий и сооружений, вызванных недооценкой сложных грунтовых условий строительства, приведены в многочисленных публикациях отечественных и зарубежных авторов.

При анализе этих примеров обнаруживается соответствие форм деформаций зданий и сооружений, построенных в разнообразных условиях. Независимо от причин, приводящих к деформации грунтов, все виды воздействий со стороны оснований на здание сводятся к неравномерным вертикальным и горизонтальным перемещениям оснований.

Следствием неравномерных вертикальных перемещений основания являются наблюдаемые крены сооружений, различные формы деформаций изгиба, сдвига и кручения. Деформации эти проявляются как в чистом виде, так и в различных сочетаниях: кручение с изгибом, крен с изгибом, сжатие с кручением и т.п. Неравномерные горизонтальные перемещения основания оказывают воздействие на подземные части сооружений в виде сдвигающих сил по боковым поверхностям и по подошве фундамента, а также в результате нормального давления сдвигающего грунта на лобовые поверхности фундаментов.

По ул. Вокзальная, 5б из-за увлажнения грунтов основания и вибрационных нагрузок происходит неравномерное оседание здания поста электрической централизации станции Могилев-1, о чем свидетельствуют трещины с шириной раскрытия 3 мм и более на его фасаде (рис.4.).

^ Рис. 4. Трещины на фасадах здания ПЭЦ Могилев-1

В центре Владивостока у дома обрушилась стена, при этом никто не пострадал.

Наиболее вероятной причиной трагедии работники МЧС называют подмыв грунтовыми водами опорной стены. Кроме того, отмечается, что дом был построен с нарушением строительных норм.

В Стамбуле обрушился небольшой отель. Под развалинами оказались более 50 человек. Под обрушившимся отелем шло строительство новой линии метрополитена.

В последние годы на территории некоторых районов Москвы были отмечены случаи оседания и провалов поверхности земли, имеющих карстово-суффозионное происхождение, которые вызвали разрушение зданий.

В г. Стаханове (Украина, регион Донбасса) произошло обрушение секции 9-этажного жилого дома вследствие деформации земной поверхности на подрабатываемой территории с круто падающими угольными пластами. Дом не был заселен. Жертв нет.

Наиболее опасным для сооружения является нарушение устойчивости основания, сопровождаемое выпором из-под фундамента массива грунта, значительными осадками и кренами сооружения, приводящими, как правило, к его полному разрушению. По этой причине известны многие случаи аварий.

Так, в результате одностороннего выпирания грунтов произошло нарушение устойчивости основания Трансконского элеватора (Канада, 1913 г.) и его обрушение. Из-за несимметричного загружения зерном элеватор получил значительные осадки и крен почти в 27°; один край его фундаментной плиты опустился на 8,7 м, а с противоположной стороны плита поднялась на 1,5 м.

Источник

Классификация грунтов – особенности структурно-неустойчивых грунтов

Перед строительством фундамента (неважно, что вы планируете построить: одно-, двух- или трехэтажный частный дом), обязательно нужно определить типы грунта, его характеристики, а также произвести расчеты на возможные нагрузки, которое сможет выдержать основание. Лучше, если вы закажете инженерно-геологические услуги, но, если не позволяют условия или финансовая возможность, то хотя бы изучите грунт самостоятельно и проведите минимальные расчеты.

В этой статье мы разберем, что такое грунт, какие его разновидности определяют строительные нормы, и какие типы грунта подпадают под разряд «не повезло».

Состав и строение грунта

Прежде чем разбирать разновидности грунтов нужно понимать, что такое грунт, основной его состав, чтобы лучше в дальнейшем понять его структуру и свойства. В разъяснении нам поможет замечательное пособие С. А. Пьянкова «Механика грунтов», а также ГОСТ.

Разновидности грунта согласно ГОСТ 25100-2011

Все грунты можно классифицировать по гранулометрическому составу на:

Упростим сложную и подробную классификацию, приведенную выше:

По классификации гранулометрического состава, приведенной ниже в таблице несложно определить размерность частиц.

Если вы по какой-то причине не можете отнести в лабораторию пробы грунта (например, нет в вашем городе лаборатории), то без лаборатории, так сказать «в полевых условиях», грунт можно диагностировать по описанию в следующей таблице:

Для того, чтобы у вас было представление о том, как выглядят суглинок, супесь, глинистая почва, песчаная почва приведем следующее изображение:

Есть некоторые способы, по которым можно определить типы грунта, гранулометрический их состав, а также некоторые их характеристики, вроде плотности, влажности, но для этого вам придется проводить опыты (которые, к слову, мы бы не советовали вам проводить самостоятельно, проще обратиться в лабораторию, и заниматься тем, что у вас отлично получается, предоставив лабораторные опыты специалистам, которые смогут замерить физ.свойства грунтов, их состав наиболее точно, без больших погрешностей).

Проблемные, сложные грунты

Если вы несчастливый обладатель подобных грунтов на участке, будьте внимательны и бдительны, много раз подумайте, прежде чем строить, а лучше проконсультируйтесь со специалистом и обязательно сделайте анализ грунта на участке, если еще не сделали.

Далее рассмотрим, как выглядят определенные разновидности грунта, и разберем их основные характеристики. Не будем рассказывать о валунах, гальке, щебне, вы сможете отличить такой тип грунта, видели неоднократно.

Расскажем о других типах, которые зачастую бывают проблемными, теряя свою прочность под внешним воздействием, например, напитываясь водой, или соединяясь с другими грунтами и их примесями.

Такие грунты — структурно-неустойчивые грунты, то есть изменяющие свою структуру под внешними влияниями, просадочные грунты.

Мерзлые и вечномерзлые

Мерзлые грунты имеют температуру ниже нуля, в том или ином виде содержат в составе частицы льда. После нахождения в мерзлом состоянии от 3 лет и больше такие грунты уже приобретают свойства вечномерзлых грунтов.

В замерзшем состоянии мерзлые и вечномерзлые грунты очень прочные, не подвержены деформациям, так как связующие их криогенные структуры повышают первоначальную прочность.

В процессе таяния полностью меняется структура и физико-механические свойства, происходят серьезные деформации. Некоторые грунты даже становятся жидкими после оттаивания.

Основная особенность всего класса мерзлых грунтов — просадочность при таянии, когда происходит масштабное уменьшение объема грунта. Вечномерзлые грунты — достаточно проблемный тип грунта для проектирования и строительства.

Какой фундамент выбрать? Это можно определить только после определения всех необходимых расчетных деформационо-прочностных характеристик в процессе лабораторных испытаний.

Заглубление фундамента в этом случае осуществляется на основании расчетной глубины сезонного промерзания грунта d_f и уровню подземных вод, которые образуются в процессе оттаивания.

Необходимо застраивать площади на вечномерзлой земле только по одному из вариантов, а не так, что сосед выбирает холодный первый этаж, а вы — сваи.

Стоить отметить, что широко используемые в северном строительстве сваи тоже подвержены негативному воздействию: напорному давлению вод при промерзании грунта; хим. агрессивности воды оттаявшего слоя; появлению трещин из-за температурных деформаций.

Известняки

Известняки, как и другие грунты из группы скальных осадочных карбонатных пород, в сухом виде — прочные, а при намокании грунтовыми водами ее теряют.

Одна из разновидностей известнякового грунта – мергель, который представляет собой микс из известняка и глины.

В случае залегания пласта известняка на участке необходимо определить его пористость и продумать отвод поверхностных вод. В таком неблагоприятном случае многие прибегают к использованию свайного фундамента. Советуем не импровизировать, лучшим вариантом для вас будет консультация с хорошим специалистом геологом, инженерные изыскания в данном случае обязательны.

Лёссовые грунты, лёссы, лессовые суглинки

Нельзя сказать с точностью, каким образом появились такие грунты, ученые до сих пор об этом спорят. Лёссовые породы относятся к структурно-неустойчивым грунтам (но не все из них просадочные).

Такой тип очень распространен на протяжении больших территорий в России, Украине, Европе, причем лёссом занято более 80 % территории Украины. Залегание такого типа грунта обычно располагается сразу под почвенным покровом, в верхних слоях.

Лессовые грунты обычно светло-желтого или светло-коричневого цвета (его еще называют палевый цвет), или же даже буро-желтого.

Лессовые грунты содержат больше воздуха, чем твердых частиц, содержат множество макропор, пористость до 60%. Больше 60 процентов частиц – мелкие пылеватые, также содержится глина и в меньшей степени песок.

На изображениях ниже можно рассмотреть характерное для лёссовых пород наличие вертикальных «бороздок», прожилок или канальцев. Такие макропоры в виде трубочек доходят в диаметре до 3 мм.

Различают типичные лёссы и лессовые суглинки. Лёссовые суглинки содержат больше глины, чем типичные лёссы, им присущ более темный цвет, иногда красновато-бурый. Лёссовые суглинки менее пористые и, следовательно, более плотные, менее просадочные.

В обычном состоянии лессовые отложения весьма прочные, способны выдерживать большие нагрузки, но при увлажнении прочность теряется, возникают дополнительные просадочные деформации от нагрузки – как внешней, так и от собственного веса.

Чтобы определить степень просадки лёсса, его в лабораторных условиях уплотняют под давлением, а затем подвергают замачиванию.

Органоминеральные и органические грунты — торфы, заторфованные, сапропели

Торфяники распространены в Подмосковье, на востоке и северо-востоке. Они относятся к слабым грунтам, с присущей низкой прочностью.

Заторфованный грунт отличается от торфа процентным соотношением содержанием органического вещества – содержание больше 50% органики говорит о торфе, а содержание от 10 до 50% орган.остатков говорит о том, что перед нами заторфованный грунт, на основе песчаного грунта или глинистого.

Какие характеристики присущи торфам и заторфованным грунтам?

Помимо градации по количественному содержанию торфа органоминеральные и органические грунты делятся на:

Также важно значение степени разложения торфяных грунтов – степень разложения слагаемых его растительных остатков – гумуса.

Очень важно оценить и характер залегания торфосодержащих пород:

Напластование, имеющее в составе торф и заторфованные грунты — одно из наихудших оснований, так как приводит к дальнейшим деформациям и просадкам.

Нельзя возводить фундамент с непосредственным опиранием его на сильнозаторфованные грунты, торфы, сапропели и ил.

Мероприятия по укреплению неустойчивых органических и органикоминеральных грунтов описаны в СП 22.13330.2011 разделе 6.4 «Органоминеральные и органические грунты».

В числе мероприятий замена нейстойчивого грунта средне- или крупнозернистым песком, гравием (что может быть очень дорого, например, в виду высокой мощности слоя торфа), а также можно прибегнуть к строительству свайного фундамента с опиранием свай на слой грунта с высокими прочностными характеристиками.

Нельзя забывать, что в органических грунтах очень агрессивная среда для бетона и металла, поэтому нежелательно использовать стальные сваи, нужно позаботиться об изоляции свай для продлевания срока использования строения.

Набухающие

К таким грунтам можно отнести некоторые разновидности глиносодержащих грунтов. Набухающие грунты имеют свойство увеличиваться в объемах при контакте с водой, им также свойственна усадка при высыхании. Показатель влажности на пределе текучести, а также число пластичности у таких грунтов весьма высокие, природная влажность 3 % органики и >30% мелких частиц менее 0,01мм, с текучей консистенцией IL> 1, коэффициентом пористости е ≥ 0,9.

Какие варианты фундаментов используют в строительстве?

Стоит отметить, что имеет место быть процесс кольматации песка (естественное попадание мелких частиц, особенно глинистых и пылеватых в поры и трещины оснований) при устройстве песчаных подушек, свай, что со временем снижает устойчивость и прочность фундаментов.

Насыпные

Насыпные грунты относятся к так называемым техногенным грунтам, их особенностью является то, что они имеют нарушенную структуру.

К их основным характеристикам относятся:

Насыпные грунты могут самоуплотняться, продолжительность этого процесса различна, в зависимости от разновидности насыпи. Примерный срок самоуплотнения приведен в СП:

Уровень прочности насыпных грунтов повышается с помощью их уплотнения различными способами:

Засоленные

Засоленные грунты в России распространены примерно на 10 процентах всей территории, преимущественно в Крыму, на Кавказе, а также Западно-Сибирской низменности.

Засоленные грунты при фильтрации воды подвергаются выщелачиванию. Вода растворяет соли, способствуя увеличению пористости. Основания грунтов в конечном итоге подвержены суффозионной осадке. При увлажнении засоленных грунтов изменяются их физико-механические свойства: плотность, прочность, деформируемость и водопроницаемость. К тому же еще одна опасность засоленных грунтов — агрессивность воды с растворенными в ней солями к стройматериалам, бетону.

Засоленные грунты в замоченном состоянии могут быть набухающими или просадочными. Все расчеты по засоленным грунтам доверьте специалистам.

Каким бы сложным грунт ни был на вашем участке, современные технологии строительства могут обеспечить вам прочную постройку на любом основании. Но только при условии полноценного инженерно-геологического обследования, проведения всех необходимых расчетов на основании этого исследования. Обладая знанием о всех возможных нагрузках на основание и будущее сооружение, можно сделать экономически целесообразный выбор подходящего по всем параметрам фундамента, который не даст трещины и деформации.

Если вы уже знаете, какой грунт у вас на участке, мы предлагаем вам воспользоваться калькулятором фундамента для расчета количества материалов и допустимых параметров конструкции.

Источник