26. Замена слабых грунтов устройством грунтовых подушек. Расчёт и конструиро­вание грунтовой подушки.

Если несущий слой грунта оказывается слабым, и его использование в качестве естественного основания оказывается невозможным или нецелесообразным, то приводят замену слабого грунта другим, обладающим высоким сопротивлением сдвигу и имеющим малую сжимаемость, который образует, так называемую, грунтовую подушку.

Рис. 12.1. Устройство песчаных подушек при малой (а) и большой (б) толще слабых грунтов:

1 – фундамент; 2 – слабый грунт; 3 – песчаная подушка; 4 – плотный подстилающий грунт.

• Подушки делают из:

• Крупнообломочные грунты (гравий, щебень);

• Пески крупные и средней крупности (удобнее и легче использовать);

• Шлак;

• В лессах – местный перемолотый грунт.

• Чаще всего грунтовые подушки имеют толщину 1…3 м (>3м не целесообразно).

• Используют подушки: (см. рис.)

• При малой толще слабых грунтов - обыкновенная песчаная подушка;

• При большой толще слабых грунтов - висячая песчаная подушка;

• Такая форма песчаной подушки объясняется тем, что в ее зоне необходимо уместить все виды напряжений.

Рис.

Пески: α=30º…35º;

Гравий: α=40º…45º.

Тогда

• Подушки отсыпаются слоями по 10…15 см, с уплотнением каждого слоя до γ_d = 16…16,5 кН/м³.

Последовательность расчета фундамента на песчаной подушке

1. Задаемся характеристиками нового грунтового основания (т.е. характеристиками песчаной подушки)

γ=19 кН/м³; φ=35º; с=0

2. Определяют размеры подошвы фундамента как фундамента, стоящего на грунте с выше перечисленными характеристиками.

P≤R

3. Проверяем подстилающий слой

Если это условие не выполняется, то увеличивают высоту висячей подушки.

4. Далее производится расчет деформаций основания. Совместная деформация песчаной подушки и подстилающего слоя S должна быть меньше S_u.

S ≤ S_u

Если это условие не выполняется. То также увеличивают высоту висячей подушки (или размеры фундамента).

• Применение песчаной подушки приводит к следующим положительным эффектам:

1. Поскольку модуль общей деформации песчаной подушки Е>20 МПа, то их примение приводит к уменьшению осадок сооружения.

2. Поскольку песчаные подушки имеют большой коэффициент фильтрации (сильноводопроницаемы), то резко сокращается время консолидации основания.

3. Песчаные подушки устраиваются из непучинистых грунтов (материалов), поэтому есть возможность уменьшить глубину заложения фундамента d из условия учета глубины сезонного промерзания грунта d_f.

Стр 9

27. Уплотнение грунтов вертикальным дренированием с предварительной пригрузкой (обжатие грунта). Области применения.

Используют для уплотнения (улучшения строительных свойств) слабых водонасыщенных пылевато-глинистых грунтов и торфов, но на небольших площадках.

Рис. Схема уплотнения статической нагрузкой

Нельзя передавать большую нагрузку моментально, иначе произойдет выпор.

- эффективное давление

При t=∞; при t=0

Давление под насыпью должно быть не менее давления будущего сооружения, т.к. высота насыпей ограничена, этот метод как правило применяют при строительстве сооружений, передающих относительно небольшие давления на основание – это малоэтажные здания, ж/д полотна, автодороги, взлетно–посадочные полосы, резервуары и т.п.

Т.к. при использовании этого метода при уплотнении слабых грунтов мощностью > 10м требуется длительное время (для завершения процессов консолидации и стабилизации осадок). Для ускорения процесса уплотнения используют вертикальные дрены различных конструкций:

• Песчаные дрены

• Бумажные комбинированные дрены и др.

также применяют электроосмос

Рис. Схема уплотнения грунтов с помощью вертикальных дрен

Время уплотнения грунтов t обратно пропорционально коэффициенту фильтрации Кф и квадрату высоты зоны уплотнения - .

t=f (Кф; ) – за счет измененияКф многократно уменьшается время.

Технология устройства вертикальных песчаных дрен аналогична технологии изготовления песчаных свай.

Бумажные комбинированные дрены имеют поперечное сечение 4×100 мм и состоят из полимерного жесткого ребристого сердечника и фильтрующей оболочки.

Дрена вводится в грунт в обсадной трубе прямоугольного сечения статическим вдавливанием (на глубину до 20м) их шаг 1,5 – 3,0м (для песчаных) и 0,6 – 1,5м (для бумажных комбинированных).