Фундаменты на заторфованных грунтах

Обновлено: 02.05.2024

4. Устройство фундаментов вблизи зданий, возведенных на биогенных грунтах

К биогенным грунтам относятся заторфованные грунты (песчаного, пылеватого и глинистого состава), торфы, сапропели (пресноводные илы). Эти грунты имеют весьма широкое распространение в районах северо-запада СССР. Генетически разновидности биогенных грунтов относятся к четвертичным отложениям озерного, аллювиального, озерно-болотного, болотного происхождения.

Торф состоит преимущественно из остатков различных растений, часть которых при разложении преобразуется в коллоидную массу (гумус), а часть сохраняет свои начальные формы. В зависимости от условий образования и состава растительных остатков среди торфов выделяется ряд разновидностей — низинный, верховой и переходный, а также древесный, моховой, осоковый и т.п., а по залеганию — открытый и погребенный.

Торф обладает способностью вмещать воду в весьма большом количестве: 1 кг торфа может впитать 3—10 кг воды, т.е. его влажность достигает ω = 10 (1000 %). Торф отдает воду почти с таким же трудом, как и глинистые грунты. Это свойство (низкой водоотдачи) затрудняет осушение торфяных болот в ходе их освоения для застройки. Торф при осушении уменьшается в объеме в 7—10 раз, поэтому поверхность грунта опускается на 1—2 м и более. Сооружениям, построенным на таких участках на сваях, угрожает «повисание в воздухе». Так, например, при осушении территории в Архангельске с помощью дренажей, несмотря на малые давления на грунт (менее 0,05 МПа), осадки зданий достигли 3—4 м при абсолютной разности осадок до 1,3 м, что привело к разрушению зданий [16]. Следует также иметь в виду, что здания, построенные на таких грунтах, получают деформации не только от вертикальных осадок, но и от сдвигов торфяных залежей в сторону откосов котлованов (оползание распространяется до 20 м и более). В этом случае могут деформироваться здания, возведенные на свайных фундаментах [16].

На физико-механические свойства торфа оказывает влияние степень его разложения, т.е. отношение полностью разложившейся массы к общей массе торфа. Сжимаемость торфа чрезвычайно велика. Под нагрузкой всего 100 — 200 кН/м 2 осадка образца торфа достигает 30—50 % первоначальной высоты. Уплотнение торфа за счет фильтрационной консолидации протекает быстро, а за счет ползучести — длительное время (годы). Компрессионная зависимость торфа нелинейна. При циклических нагрузках наблюдается общее увеличение деформации сжатия с каждым циклом.

Сопротивление торфа сдвигу в сильной степени зависит от его- плотности-влажности. Сопротивление возрастает быстрее степени его консолидации под нагрузкой и достигает практически конечной (наибольшей) величины, в то время как осадка составляет только 60—70 % ее полного значения. Сопротивление сдвигу увеличивается с увеличением продолжительности уплотнения. Однако 70—90 % полного сопротивления реализуется уже после трехчасового уплотнения образца.

Водопроницаемость торфа изменяется в большом диапазоне значений коэффициента фильтрации. Для торфа характерно наличие начального градиента, даже если он обладает сравнительно большой водопроницаемостью. Уплотнение торфа внешней нагрузкой значительно уменьшает его водопроницаемость и увеличивает начальный градиент напора. Аналогичные явления наблюдаются при увеличении степени разложения торфа. В процессе фильтрации водопроницаемость снижается вследствие кольматации пор торфяной массы.

Таким образом, торф в качестве основания по сравнению с минеральными грунтами имеет значительно худшие свойства, поскольку его влажность больше в 20—60 раз, коэффициент пористости — в 15—40 раз, а модуль деформации меньше в 10—100 раз [16].

Коэффициент морозного пучения торфа составляет 1,02—1,03; это значит, что торф — практически непучинистый грунт [16]. Влияние притока воды почти не сказывается на пучинистости, а влажность грунта до и после промерзания не меняется.

Заторфованными называются грунты, содержащие от 10 до 50 % (по массе) органических веществ (неразложившихся и разложившихся). По условиям образования заторфованные грунты могут относиться к трем основным фациальным группам: морской, лагунной, континентальной. Заторфованные грунты морского происхождения обычно представлены мелкими песками, супесями и суглинками с содержанием органических веществ 10—45 %. Заторфованные грунты лагунного происхождения имеют значительное количество растительных остатков. Заторфованные грунты континентального происхождения представлены озерными, болотными, озерно-болотными, озерно-ледниковыми и аллювиальными отложениями [15].

Наличие органических включений предопределяет высокую гидрофильность заторфованных грунтов и в связи с этим повышенное содержание в них адсорбированной влаги. Для этих грунтов характерна низкая фильтрационная способность. Так, например, при содержании органики 0,2 % скорость фильтрации (по сравнению с чистыми песками) уменьшается в 10 раз, содержание органики 20 % делает пески практически водонепроницаемыми за счет явления кольматажа (заиливания) пор в песке органическими включениями и их набухания при увлажнении. В суглинках увеличение содержания органики ведет к снижению коэффициента фильтрации, а в глинах водопроницаемость возрастает.

Высокая пористость и водонасыщенность заторфованных грунтов, а также наличие органических включений в различных пропорциях и стадиях по степени разложения, особенности структурных связей и т.п. влияют на прочностные свойства грунтов [15].

Деформируемость заторфованных грунтов также обусловлена их структурными особенностями. Структурная прочность в редких случаях превышает 0,03 МПа.

При давлениях, превышающих значение структурной прочности, происходит интенсивное уплотнение грунта за счет фильтрационной консолидации. Увеличение содержания в грунтах органических веществ приводит к повышению их сжимаемости. Увеличение степени разложения органики уменьшает сжимаемость в 1,5—3 раза [15].

Коновалов П.А. Устройство фундаментов на заторфованных грунтах Морарескул Н.Н. Основания и фундаменты в торфяных грунтах

Особенностью заторфованных грунтов является их большая сжимаемость ( E = 1÷20 МПа) и медленное протекание осадок во времени. Сильнозаторфованные грунты при воздействии на них постоянной действующей нагрузки ведут себя аналогично торфу, и значительно деформируются, причем остаточные деформации составляют до 90 % общей осадки. Эту особенность заторфованных грунтов используют при строительстве, предварительно уплотняя основание временной пригрузкой (предпостроечное и предэксплуатационное уплотнение).

Специфической особенностью заторфованных грунтов является их свойство изменять свой химический состав во времени под действием процессов разложения органических включений. При этом увеличивается пористость грунта, и может произойти его самоуплотнение под действием собственного веса.

Сапропель — пресноводный ил, образованный при разложении органических (преимущественно растительных) остатков и содержащий более 10 % органических веществ. Коэффициент пористости сапропеля, как правило, более 3, показатель текучести больше 1; содержание частиц размером более 0,25 мм не превышает 5 %. Образуется этот грунт на дне озер, морей и в долинах рек (в условиях отсутствия кислорода).

Свойства сапропелей весьма неблагоприятны: влажность достигает 100 — 200 % и более; модуль деформации обычно не более 0,5 МПа; обладают способностью к большой усадке при уменьшении влажности, удельный объем твердой фазы при этом уменьшается в 3—10 раз, а пористость — в 7—9 раз.

В XVII—XIX столетиях и ранее при подготовке торфяных болот под застройку часть торфа снимали (выторфовка), подсыпали грунт в разработанные траншеи, укладывали в них бревна (лежни) и уже после этого вели кладку фундаментов. Если торф оставляли непосредственно под фундаментами, то здания даже незначительной высоты (1—2 этажа), получали большие и неравномерные деформации. Капитальные здания возводили на деревянных сваях, длина которых обычно не превышала 6 м. Такие сваи зачастую не достигали плотных подстилающих грунтов, и здания также получали большие осадки. Массовые обследования в Ленинграде показали, что капитальные дома в районах распространения торфов и заторфованных грунтов находятся обычно в худшем техническом состоянии, чем в других районах.

При возведении новых зданий вблизи существующих в рассматриваемых грунтовых условиях в настоящее время применяются сваи. Однако и в этом случае приходится разрабатывать котлованы и производить водопонижение, т.е. использовать воздействия, влияющие на напряженно деформированное состояние грунта, лежащего ниже подошвы существующих фундаментов.

Наибольшую опасность представляет временное и постоянное понижение уровня подземных вод. Осушенный торф претерпевает сильнейшие изменения: получает большую усадку, подвергается процессам грибкового и бактериального разложения. Вместе с торфом разлагается и древесина подземных частей старых зданий: сваи, ростверки, лежни. По указанным причинам на таких площадках недопустимо применение постоянных дренажных устройств, приводящих к понижению уровня подземных вод ниже подошвы существующих фундаментов.

Кроме того, технологический водоотлив (глубинный или открытый) также нежелателен, поскольку торф, заторфованные грунты, сапропели могут весьма интенсивно уплотняться при снятии взвешивающего действия воды, и здания получат опасные повреждения. В рассматриваемых условиях строительные котлованы должны устраиваться под защитой фильтрационных завес, прежде всего из металлического шпунта, который должен быть погружен в водоупорный слой.

Изложенное показывает, что биогенные грунты, содержащие органические вещества, обладают особыми отрицательными свойствами, которые необходимо учитывать при строительстве возле зданий и сооружений, под которыми залегают такие грунты.

Сотников С.Н. Проектирование и возведение фундаментов вблизи существующих сооружений

Выбор типа фундамента на текучих грунтах

Они не берутся, а назначаются. Какие назначить - можно посмотреть, например, в справочнике Сорочана. Достичь этих цифр не сложно.

ЗЫ. На разрезе -3,000 - это отметка пола подвала. Отнять толщину пола, толщину фундамента и подготовки - вообще получите только 500-600 мм подушки (а может даже стоит увеличить высоту подвала).

__________________
Велика Россия, а колонну поставить некуда Последний раз редактировалось Axe-d, 01.07.2013 в 08:39 .

Спасибо за ответ.

На разрезе -3,000 - это отметка пола подвала. Отнять толщину пола, толщину фундамента и подготовки - вообще получите только 500-600 мм подушки (а может даже стоит увеличить высоту подвала). Согласен с Вами. Прошу помочь подобрать фундамент. Грунты не очень удачные, в основном текучепластичные суглинки. Грунтовые воды на глубине 2,4 от поверхности. Участок находиться под достаточно крутым склоном.
Сканы геологии высылаю. Здание двухэтажное монолитный каркас - колонны перекрытия. стены наружные пеноблок и навесной вентфасад.
Советовался с двумя проектировщиками.
Один сказал что буронабивные сваи диаемтром 0,4 шагом 1,5 метра, и кустами сконцентрировать в местах расположения колонн, глубиной на 3 метра (но я сомневаюсь, так как грунты непонятные достаточно, велика возможность попасть на текучепластичные суглинки, думаю повлияет на неровномерную просадку).
Второй сказал, что надо делать цокольный этаж, на глубину 2 метра, и плиту фундаментную, чуть больше площади здания, для большей площади опирания. - финансово очень затратно. что вы думаете на этот счет? Последний раз редактировалось psk-sg, 15.08.2013 в 14:21 . снимки не очень чоткие. лично я ничего прочитать не смог.. Сейчас скину по четче.
Вы нажмите, не на сам снимок, а на ссылку выше снимка! тогда он откроется на всю ширину.
Последний раз редактировалось psk-sg, 15.08.2013 в 16:36 .

Да уж, не очень приятная геология.

Вариант 1. Столбчатые на естественном основании. Глубина 1.8м. ниже поверхности грунта. Под фундамент 40 см. щебеночная подушка. Расчет по 2-м предельным состояниям. По осадкам и по несущей способности (по несущей способности раза в 2 большие получаться). Т.е получается фундамент отм.-1.8м от земли, подушка на отм. -2.2м и еще см. 40-60 грунта ИГЭ-1а, далее ИГЭ-1б. В программе ФОК можно посчитать, там есть расчет с учетом слабого слоя. В этом случае может и плита получиться.

Вариант 2. Сваи. Желательно пройти слой ИГЭ-2б. Хоть и не много понесут, но что делать, возможно будет дешевле плиты. Я нагрузок ваших незнаю.

Особенности проектирования оснований и фундаментов на заторфованных многолетнемерзлых грунтах

Основания и фундаменты на заторфованных многолетнемерзлых грунтах и торфах, а также на грунтах с примесью органических остатков надлежит проектировать в соответствии с указаниями раздел 7 и требованиями СП 22.13330.2011 с учетом их большой сжимаемости под нагрузкой, проявлением пластических деформаций в широком диапазоне отрицательных температур, пониженной прочностью смерзания с фундаментами, низкой теплопроводностью и замедленной стабилизацией осадок при оттаивании.

При использовании заторфованных грунтов в качестве оснований по принципу I следует применять плитные, столбчатые и свайные фундаменты, а также малозаглубленные и поверхностные фундаменты на подсыпках. Сваи следует погружать, как правило, буроопускным способом в скважины диаметром на 10 см большим поперечного сечения сваи с заполнением пазух цементно-песчаным раствором или другим раствором по проекту; опирание свай на прослои торфа не допускается.

Под подошвой плитных и столбчатых фундаментов следует устраивать песчаную подушку толщиной не менее: для плитных фундаментов — 0,3 м, для столбчатых — половины ширины подошвы фундамента. При небольшой толщине покровного торфяного слоя следует предусматривать его удаление.

Расчет несущей способности оснований столбчатых и свайных фундаментов на заторфованных грунтах при их использовании по принципу I производится согласно указаниям пп. 7.2.2–7.2.3. При этом расчетные значения сопротивления этих грунтов нормальному давлению и сдвигу по поверхности смерзания с фундаментом R и R_af следует принимать, как правило, по опытным данным. Для сооружений III уровня ответственности, а также для предварительных расчетов оснований значения R и R_af допускается принимать по таблицам нормативных документов.

Основания фундаментов, возводимых на подсыпках, следует рассчитывать по несущей способности грунтов подсыпки с проверкой силы предельного сопротивления основания на уровне поверхности природных заторфованных грунтов с учетом расчетной глубины сезонного оттаивания. Если расчетная глубина оттаивания больше толщины подсыпки, то основание должно быть также рассчитано по деформациям.

Расчет оснований, сложенных биогенными грунтами, по деформациям надлежит производить: столбчатых – по указаниям пп. 7.2.15–7.2.16; свайных – по результатам полевых испытаний свай статической вдавливающей нагрузкой.

Основания и фундаменты на заторфованных грунтах при использовании таких грунтов в качестве оснований по принципу II необходимо проектировать в соответствии с требованиями СП 22.13330.2011 и СП 24.13330.2011 .

Особенности проектирования оснований и фундаментов на многолетнемерзлых грунтах в сейсмических районах

Основания и фундаменты сооружений, возводимых на многолетнемерзлых грунтах на площадках с расчетной сейсмичностью 7, 8 и 9 баллов следует проектировать с учетом требований СНиП II-7, СП 22.13330.2011, СП 24.13330.2011, СНиП 2.05.03 и требований настоящих норм.

Для сейсмических районов с расчетной сейсмичностью 7, 8 и 9 баллов следует предусматривать использование многолетнемерзлых грунтов в качестве основания, как правило, по принципу I. При невозможности использования грунтов в качестве основания по принципу I допускается использование их по принципу II при условии опирания фундаментов на скальные или другие малосжимаемые при оттаивании грунты или на предварительно оттаянные и уплотненные грунты.

В сейсмических районах следует применять те же виды свай, что и в несейсмических районах, кроме свай без поперечного армирования. Глубина погружения свай в грунт (исключая сваи-стойки) должна быть не менее 4 м.

Расчет оснований и фундаментов по несущей способности на вертикальную нагрузку с учетом сейсмических воздействий следует производить, определяя при этом силу предельного сопротивления основания, а коэффициент надежности g_n принимать:

· при использовании многолетнемерзлых грунтов в качестве основания по принципу I.

· при использовании многолетнемерзлых грунтов в качестве основания по принципу II – для фундаментов на естественном основании – g_n = 1,5, а для свайных – по требованиям СП 24.13330.2011.

Несущую способность вертикально нагруженной висячей сваи F_u, а также столбчатого фундамента при использовании многолетнемерзлых грунтов в качестве основания по принципу I, с учетом сейсмических воздействий следует определять согласно указаниям п. 7.2.2; при этом расчетное сопротивление грунта или грунтового раствора сдвигу по поверхности смерзания с фундаментом R_af и расчетное давление мерзлого грунта под нижним концом сваи или подошвой столбчатого фундамента R надлежит умножать на коэффициент условий работы основания g_eq, принимаемый по табл. 9.

Таблица 9

Расчетная сейсмичность	Коэффициент условий работы g_eq для грунтов
в баллах	твердомерзлых	пластичномерзлых	сыпучемерзлых
78	1,01,0 1,0	0,90,8 0,7	0,950,9 0,8

При опирании свай-стоек на скальные или несжимаемые крупноблочные грунты значение коэффициента g_ed принимается равным 1,0.

Для свай в пластичномерзлых грунтах значение R_af следует принимать равным нулю в пределах от верхней границы многолетнемерзлых грунтов до расчетной глубины h_d, м, определяемой по формуле

где a_e – коэффициент деформации системы «свая-грунт», определяемый по результатам испытаний.

Расчет свай по прочности материала на совместное действие расчетных усилий (продольной силы, изгибающего момента и поперечной силы) при использовании многолетнемерзлых оснований по принципу I следует производить в зависимости от расчетных значений сейсмических нагрузок в соответствии с требованиями СП 24.13330.2011 с учетом указаний п. 7.2.13. При этом для свай в пластично-мерзлых грунтах коэффициент деформации системы «свая-грунт» a_eм –1 , следует определять по результатам испытаний свай статической горизонтальной нагрузкой по формуле

где F_h —	горизонтальная нагрузка, кН, принимаемая равной 0,7F_h,u;
здесь F_h,u —	горизонтальная предельная нагрузка, кН, в уровне поверхности грунта, при которой перемещение испытуемой сваи начинает возрастать без увеличения нагрузки;
u₀ —	горизонтальное перемещение сваи в уровне поверхности грунта, м, определяемое по графику зависимости горизонтальных перемещений от нагрузки при условной стабилизации перемещений, если расчет ведется на статические нагрузки, и без условной стабилизации перемещений, если расчет ведется на сейсмические воздействия;
E_b —	модуль упругости материала свай, кПа;
I —	момент инерции сечения сваи, м 4 .

Проверку основания столбчатого фундамента на горизонтальную и внецентренно сжимающую нагрузки с учетом сейсмических воздействий при использовании многолетнемерзлых грунтов в качестве основания по принципу I следует производить на опрокидывание и сдвиг по подошве фундамента.

При действии сейсмических нагрузок, создающих моменты сил в обоих направлениях подошвы фундамента, расчет основания надлежит производить раздельно на действие сил и моментов в каждом направлении независимо друг от друга.

Расчет оснований и фундаментов с учетом сейсмических воздействий при использовании многолетнемерзлых грунтов по принципу II необходимо производить в соответствии с требованиями СП 22.13330.2011, СП 24.13330.2011 и указаниями пп. 7.3.1-7.3.15 СНиП 2.02.04-88 (актуализированная редакция) по расчету оттаивающих оснований. При этом отрицательные (негативные) силы трения, вызванные осадкой оттаивающих грунтов, в расчетах оснований на сейсмические воздействия не учитываются, если оттаивающее основание сложено песчаными и крупнообломочными грунтами, осадки которых завершаются в процессе их оттаивания.

Особенности строительства на заторфованных грунтах

Заторфованные грунты —это песчано-пылевато-глинистые водонасыщенные грунты, но с большим содержанием органических веществ (до 50 %) в виде остатков корней растений с примесью гумуса. При оценке свойств этих грунтов большое значение имеетстепень разложениярастительных остатковR^.По этому признаку их разделяют на четыре разновидностиR^:от0до 15 %; 16-30 %; 31-50 %; более 50 %

Наиболее типичным представителем органических грунтов является торф, сложенный из неполно разложившихся болотных растений. Окраска чаще всего темно-коричневая. В торфах всегда имеется примесь песка, пылеватых и глинистых частиц. Растения создают волокнистый каркас, что является его структурой. Большинство торфов сформировалось в древние времена и на сегодня между собой различаются по степени разложения растительных остатков и геологическому строению. На рис. 57 показаны различные случаи геологического строения торфяников. Слой торфа может плавать на воде, либо лежать на сапропеле или непосредственно на минеральном дне, т. е. на слое глины. В зависимости от этого мощность слоев торфа бывает различной — от нескольких сантиметров до десятков метров. Все органоминеральные и органические грунты содержат воду, которая обладает агрессивными свойствами по отношению к строительным материалам. В связи с непрерывным гниением растительных остатков их свойства очень изменчивы во времени. Модуль деформации Е обычно меньше 5 МПа. Лучше всего нагрузки держат древние, более плотные торфы.

Торфы являются полезными ископаемыми (энергоносители, удобрение и сырье для химической промышленности) и поэтому рассматривать этот грунт только как основание объектов нецелесообразно. Строительство на заторфованных грунтах в зависимости от их свойств, мощности слоев осуществляется в двух направлениях: 1) без специальных мероприятий с применением только конструктивных строительных решений в зданиях и сооружениях;2) с использованием специальных строительных работ.

Специальные строительные работы очень разнообразны и распадаются на ряд видов в зависимости от вариантов геологического строения заторфованных толщ. Для каждого варианта рекомендуются свои специальные работы, которые могут быть в виде:

· прорезки (полной или частичной) слоя заторфованного грунта фундаментами, в том числе свайными;

· частичной или полной срезки (выторфовка) заторфованного грунта с последующей засыпкой, планировкой площади песчаными (гравийным, щебеночным) материалами;

· предварительного уплотнения заторфованных грунтов, в том числе с помощью дренажных скважин.

При выборе вида специальных строительных работ необходимо учитывать свойства и мощность слоев песчано-пылевато-глинистых грунтов, которые подстилают или перекрывают заторфо- ванные грунты.

Основные инженерно-геологические особенности торфов. Отличительной чертой торфов является их чрезвычайно высокая влажность в естественном залегании. В массиве она может достигать 500—1000 и даже 2000 % и более (по отношению к весу сухого вещества).

Плотность скелета торфов — величина более чем малая, в основном 0,07—0,2 г/см 3 , очень редко отмечены значения 0,5 г/см 3 . Соответственно пористость чрезвычайно высока. В условиях естественного залегания влажность торфов в соответствии с их огромной влагоемкостыо практически всегда выше влажности верхнего предела пластичности, т. е. торф практически находится в скрыто-текучей консистенции. В естественных условиях торф обладает весьма низкой способностью к набуханию, при высыхании же его наблюдается значительная усадка. Торф — порода водопроницаемая, оказывает достаточно сильное влияние на водопроницае-246

мость, в первую очередь, степень разложения органических остатков, а также обладает такой особенностью, как анизотропия свойств, которая обусловлена слоистостью, образовавшейся в процессе формирования торфяных залежей.

Отличительной чертой торфов является их исключительно сильная сжимаемость под нагрузкой, значение которой в десятки и сотни раз выше, чем у обычных (минеральных) грунтов. При этом в торфах, как и в других грунтах, наблюдаются как остаточные, так и упругие деформации, причем остаточные имеют значительные величины. При снятии нагрузки происходит некоторое увеличение пористости уплотненного торфа, что обусловлено упругими свойствами структуры торфа и небольшим всасыванием воды. При нарушении первоначальной структуры торфа уплотня- емость его увеличивается на 10—30 %. Результаты исследований прочностных характеристик торфов свидетельствуют о значительных величинах сцепления и угла внутреннего трения при сравнительно высоких значениях влажности (200—1000 %). При дальнейшем росте влажности сцепление и угол внутреннего трения постепенно снижаются и падают до нуля при влажности около 1500 %. Например, при влажности 300 % угол внутреннего трения равняется 24—30% а сцепление 0,03—0,05 МПа, а при влажности 1500 % всего 0—5° и 004—0,01 МПа. В целом торфяные грунты достаточно неоднородны по своему генезису, составу, строению и состоянию, что естественно влечет за собой очень широкий диапазон изменения их инженерно-геологических характеристик. Торфы обладают огромной влажностью, значительной пористостью и, как следствие этого, очень сильной сжимаемостью. Неоднородность строения и состава торфяной залежи и сильная сжимаемость торфа могут привести к значительным неравномерным осадкам возводимых на них сооружений. Эти осадки обычно протекают в течение длительного периода времени. Кроме того, следует иметь в виду, что торфяным грунтам в отличие от минеральных свойствен еще один вид доуплотнения, происходящего под влиянием микробиологических процессов, протекающих в веществе торфа и сопровождающихся его минерализацией.

С инженерно-геологической точки зрения при оценке площадки строительства сооружения следует в значительной мере опасаться наличия линз и прослоев торфа в толщах минеральных грунтов, что может привести к повышенной неоднородности и сильной сжимаемости всего основания в силу указанных выше причин. Инженерно-геологические изыскания на торфяных грунтах требуют особой тщательности.

Засоленные грунты.К дисперсным засоленным относятся грунты, содержащие значительное количество водорастворимых солей. В литологическом отношении это могут быть пески, супеси, суглинки, глины и в некоторых случаях даже крупнообломочные грунты. Засоленные грунты типичны для поверхности земли и свойственны районам с засушливым климатом. Появление солей в грунтах связано со многими причинами:

· жаркий климат, при котором испарение преобладает над количеством выпадающих атмосферных осадков;

· бессточный для воды рельеф местности;

· подтопление территорий грунтовыми водами, вызванное неправильной эксплуатацией человеком оросительных систем;

· попадание определенной части водорастворимых солей в грунты при их формировании.

Соли в грунтах присутствуют в различных формах:

· в виде отдельных крупных кристаллов;

· в виде мелких рассеянных кристаллов по всей массе грунта;

· в форме больших скоплений (друз), разбросанных по всему массиву грунта.

В грунтах обычно присутствуют все эти формы солей, но в силу каких-либо причин одна из них занимает основное место.

Среди водорастворимых солей в грунтах находятся легко- и среднерастворимые соли. К легкорастворимым относятся: хлориды (типа минерала галита) и кислые соли угольной кислоты; к среднерастворимым — сульфаты (типа гипса). Карбонаты (типа кальцита) тоже растворяются в воде, но к числу водорастворимых их можно относить с известной условностью. Их растворение происходит длительное время и при наличии в воде агрессивной углекислоты.

Количество солей, оказывающих влияние на изменение свойств, в различных грунтах неодинаково и колеблется от 0,3 до 5 % и больше (к весу грунта). Вот некоторые примеры грунтов, которые считаются засоленными при следующем количестве солей: пески — 0,5 % и более; пылевато-глинистые грунты — 5 % и более; крупнообломочные грунты — 2% и более.

К основным типам засоленных глинистых грунтов относятся солончаки, солонцы и такыры. Солончаки формируются в долинах рек, соленых озерах, лиманах и содержат серно-кислые соли натрия, хлориды кальция и магния. Солонцы располагаются на высоких участках рельефа местности и содержат карбонаты натрия (соду), сульфаты натрия и гипс. Такыры —большие равнинные площади, покрытые глинистыми грунтами твердой консистенции и разбитые сетью трещин усадки. Такыры содержат гипс, карбонаты и небольшое количество легкорастворимых солей. Количество солей и их состав в грунтах определяются химическими лабораторными анализами.

В природных условиях, например, при неправильном орошении сельскохозяйственных полей нередко происходит «засоление» почв и грунтов. В районах строительства на территориях, где эксплуатируются здания и сооружения с большим водообменом, обычно наблюдается обратный процесс — «рассоление».

Водорастворимые соли в определенной мере упрочняют грунты, так как являются их цементирующей составляющей, но грунтовые основания зданий и сооружений никогда не остаются сухими. В период эксплуатации основания объектов, как правило, обводняются, возникает постоянная фильтрация воды. Все это приводит к растворению солей, рассолению грунтов оснований, т. е. к выщелачиванию солей. В отличие от механической суффозии это чисто химический процесс. При растворении солей изменяются, в первую очередь, их физико-механические свойства оснований: прочностные и деформационные показатели, а также пластичность, пористость, гранулометрический состав. Вначале вымываются легкорастворимые соли, после этого, в результате уже длительной фильтрации воды, выносятся средне- и даже труднорастворимые соли. Растворение и вынос гипса из суглинков, супесей, песков и крупнообломочных грунтов может происходить в сроки, соизмеримые с периодом эксплуатации зданий и сооружений.

Строительство на засоленных грунтах имеет свои трудности и осуществляется по своим нормам и правилам. При возведении объектов используются различные приемы строительства:

· прорезка фундаментами зданий слоя засоленного грунта;

· водозащита оснований от проникновения в них атмосферных и технических вод;

· прекращение фильтрации подземной воды устройством дренажей и непроницаемых завес;

· отсыпка на засоленный грунт безсолевых грунтовых подушек из песка или суглинков;

· предпостроечное рассоление и уплотнение грунтового основания;

· искусственное закрепление засоленного массива грунта методами технической мелиорации (кроме крупнообломочных грунтов, обладающих высокой фильтрационной способностью).

Выбор того или иного приема зависит от геологического строения и гидрогеологических условий строительной площадки, типа и вида грунтов оснований, характера засоления, конструкций объекта и технических возможностей строительной организации.

Особенности устройства оснований зданий и сооружений, возводимых на водонасыщенных заторфованных грунтах

Основания, сложенные заторфованными грунтами, должны устраиваться с учетом их специфических особенностей — водонасыщенности, большой сжимаемости, медленного протекания осадок во времени, существенной изменчивости прочностных, деформационных и фильтрационных характеристик под воздействием нагрузки.

Грунтовые воды в заторфованных грунтах, как правило, являются сильноагрессивными по отношению к материалам фундаментов и подземных частей зданий и сооружений, что должно учитываться при выборе материалов для их защиты от агрессивного воздействия воды.

Заторфованным называется основание, в пределах сжимаемой толщи которого находятся слои или линзы грунта с относительным содержанием растительных остатков от общего веса более:

0,03— для песчаных грунтов;
0,05— для глинистых грунтов.

Органические (растительные) остатки в грунте могут находиться в различном состоянии по степени разложения.
В зависимости от особенностей расположения в пределах ширины пятна застройки здания и по глубине основания слоёв или линз заторфованного грунта или торфа выделяются следующие, наиболее распространенные типы заторфованных оснований.

• тип I— в пределах сжимаемой толщи основания здания залегают грунты с примесью растительных остатков, заторфованного грунта или торфа;
• тип II— в верхней части сжимаемой толщи основания здания залегают слои грунта с примесью растительных остатков, заторфованного грунта или торфа;
• тип III— в нижней части сжимаемой толщи основания здания залегают слои грунта с примесью растительных остатков, заторфованного грунта или торфа;
• тип IV— сжимаемая толща в пределах пятна застройки здания включает в себя грунты с примесью растительных остатков, заторфованные грунты и торфы в виде линз:
тип IV а — центрально расположенная линза; тип IV б— односторонне вклинившаяся линза; тип IV в — двухсторонне вклинившиеся линзы;
• тип V— в пределах снижаемой толщи находится прослойка грунта с примесью растительных остатков, заторфованного грунта или торфа;
• тип VI— сжимаемая толща характеризуется многослойной заторфованностью.

При этом заторфованные основания подразделяются на однородные (тип I) и неоднородные (типы II—VI).

Строительство зданий и сооружений на сильно заторфованных грунтах и торфах при непосредственном опирании на их поверхность фундаментов не допускается независимо от толщины слоя таких грунтов.

Если толщина слоя указанных грунтов под подошвой фундаментов зданий и сооружений не превышает 2,0 м, то их надо заменить песчаной подушкой; при толщине, боль шей 2,0 м, целесообразно применить свайные фундаменты с заглублением свай в нижележащие несущие слои грунта не менее чем на 2,0 м.

Деформационные и прочностные характеристики заторфованных грунтов, а также степень агрессивности грунтовых вод должны быть определены в инженерно-геологических изысканиях, которые необходимо выполнить на площадке строительства.

Типы заторфованных оснований

Из состава мероприятий, уменьшающих возможные деформации оснований, сложенных водонасыщенными затор-фованными грунтами, должны предусматриваться:

• прорезка (полная или частичная) слоя заторфованного грунта фундаментами, в том числе свайными;
• частичная или полная срезка (выторфовка] заторфованного грунта с последующей планировкой площади местным (незаторфованным) грунтом или устройством песчаной или гравийной (щебеночной) подушки;
• предварительное уплотнение территории, подлежащей застройке.

Заторфованное основание может быть использовано:
• без применения специальных мероприятий, т.е. с использованием только строительных и конструктивных мероприятий (соблюдение определенной скорости подачи нагрузки на основание, введение поясов жесткости, разбивки здания на отдельные секции и т. п.);
• с применением специальных мероприятий (временная или постоянная пригрузка основания, в том числе с устройством дренажа; временное или постоянное водопонижение; частичная или полная выторфовка, устройство подушек и т. п.).

В зависимости от типа заторфованного основания, степени заторфованности, глубины залегания и толщины слоёв заторфованных грунтов, а также конструктивных особенностей проектируемого здания или сооружения и предъявляемых к нему эксплуатационных требований должны рассматриваться различные варианты специальных мероприятий по уменьшению возможных деформаций основания или повышению его несущей способности, конструктивных или строительных мероприятий.

Рекомендуется применение следующих мероприятий для:

I типа заторфованного основания:
• пригрузка основания временной или постоянной нагрузкой, в том числе с дренажем и последующим устройством зданий или сооружений на плитных фундаментах, монолитных или сборно-монолитных перекрестных лентах.
• устройство песчаной или гравийной (щебеночной) подушки и т. п.
II типа заторфованного основания:
• прорезка (полная ИЛИ частичная) слоя заторфованного грунта фундаментами, в том числе свайными;
• частичная или полная выторфовка заторфованного грун та с устройством фундаментов на песчаной или гравийной (щебеночной) подушке;
• предварительное уплотнение основания временной или по стоянной пригрузкой, в том числе с дренажем.
III типа заторфованного основания:
• устройство зданий и сооружений наплитных фундаментах, монолитных или сборно-монолитных перекрестных
лентах с минимально допустимым их заглублением в слой незаторфованного грунта и

Пример плитного фундамента (поперечный разрез): 1 — фундамент; 2 — наружные стены; 3 — уровень земли; 4 — плитный фундамент под всем зданием или отсеком; 5 — арматурные сетки (диаметр арматуры — по расчету); 6 — песчаная подготовка по уплотненному грунту

конструктивными мероприятиями по повышению пространственной жесткости зданий и сооружений;
• устройство фундаментов зданий и сооружений на предварительно уплотненной подсыпке из местного (незаторфованного) грунта.
IV типа заторфованного основания:
• прорезка незаюрфованного грунта фундаментами, в том числе свайными;
• устройство зданий и сооружений на плитных фундаментах, монолитных или сборно-монолитных перекрестных лентах (рис. 6.31 и 6.32) с конструктивными мероприятиями по повышению пространственной жесткости зданий и сооружений;
• выторфовка линз с заменой местным (незаторфованным) грунтом;
• устройство фундаментов зданий и сооружений на предва рительно уплотненной подсыпке из местного незаюрфованного грунта.
V типа заторфованного основания:
• прорезка слоя заторфованного грунта фундаментами, в том числе свайными;
• выторфовка слоя с заменой местным (незаторфованным) грунтом;
• устройство зданий и сооружений на плитных фундаментах монолитных или сборно-монолитных перекрестных лентах (рис. 6.31 и 6.32) и т. п. с минимально допустимым их заглублением в слой незаюрфованного грунта и конструктивными мероприятиями по повышению пространственной жесткости зданий и сооружений;
• устройство фундаментов зданий и сооружений на предварительно уплотненной подсыпке из местного (незаюрфо ванного) грунта.
VI типа заторфованного основания:
• частичная или полная выторфовка заторфованного грунта с устройством фундаментов на песчаной или гравийной (щебеночной) подушке;

Пример перекрестных фундаментных лент: а — план; б— разрез 1—1: 1 — рабочая арматура (диаметр арматуры — по расчету); 2 — песчаная подготовка по уплотненному грунту; 3 — фундаментная лента; 4 — стена; 5 — отмостка

• устройство фундаментов зданий и сооружений на предварительно уплотненной подсыпке из местного (незаторфо-ванного) грунта;
• устройство зданий и сооружений на плитных фундамен тах, монолитных или сборно-монолитных перекрестных лентах с конструктивными мероприяти ями по повышению пространственной жесткости зданий и сооружений.

Для создания равнопрочного сечения все арматурные сетки и рабочая арматура должны укладываться с перехлестом не менее 30d, где d — диаметр расчетной арматуры.

Выбор мероприятий или их сочетания производится с учетом толщины слоя и свойств заторфованного грунта, а также свойств и толщины слоев грунтов, подстилающих или покрывающих заторфованный грунт.

Песчаные подушки устраиваются под фундаментами для замены сильноснижаемых заторфованных грунтов, уменьшения давления на нижележащие слои грунта и повышения в случае необходимости отметки подошвы фундаментов. Песчаные подушки, выполняя роль дренажа, способствуют ускорению процесса уплотнения нижележащих грунтов.
Подушки устраиваются, как правило, из песков крупных и средней крупности. Допускается применение гравия, щебенки или естественной гравийно-песчаной смеси. Мелкие пески для устройства подушек не рекомендуются.
Песчаные подушки должны уплотняться до объёмного веса скелета грунта, который составляет не менее 1,65 тс/м
Основными средствами, которыми осуществляется предварительное уплотнение заторфованных грунтов, являются:
• пригрузка территории временной или постоянной насыпью (или массивным пригрузом) с устройством фильтрующего слоя, дренажных прорезей или скважин;
• временное или постоянное водопонижение территории.

Источник: Баринов В. В. Коттеджи. Бани. Гаражи: Строительство от А до Я: Практическое руководство.— М.: РИПОЛ классик, 2004

Читайте также: