Особенности устройства оснований зданий и сооружений, возводимых на насыпных грунтах

Насыпные грунты относятся к грунтам искусственного происхождения или сложения и подразделяются на грунты.

К планомерно возведенным относятся насыпи, возводимые по заранее разработанному проекту из однородных естественных грунтов путем отсыпки их сухим способом или гидромеханизацией в целях планировки территории и использования её под застройку с уплотнением грунтов до заданной по проекту плотности.

Планомерно возведенные насыпи создаются с соответствующей подготовкой поверхности для её отсыпки, включающей полную или частичную планировку, срезку расти тельного слоя, уборку мусора и отходов органического производства и т.п.

Отвалы грунтов представляют собой отсыпки различных видов грунтов, полученных при отрывке котлованов, срезке и планировке площадей, проходке подземных выработок и т. п.

Категории для

подразделения

насыпных грунтов

Подразделение насыпных грунтов и их характеристика
По способу укладки 1.     Отсыпанные сухим способом (автомобильным
или
железнодорожным транспортом,
скреперами, бульдозерами и т.п.).2.     Намытые (образованные с помощью
гидромеханизации
)
По однородности состава и сложения 1.     Планомерно возведенные насыпи (обратные
засыпки
) и подсыпки (подушки). Характеризуют
ся
практически однородным составом,
сложением и равномерной сжимаемостью.2.     Отвалы грунтов и отходов производств.
Характеризуются практически однородным
составом
и сложением, но имеют
неравномерную
плотность и сжимаемость.3.     Свалки грунтов, отходов производств и
бытовых
отбросов. Характеризуются неоднород
ным
составом и сложением, неравномерной
плотностью
и сжимаемостью, а также
содержанием
органических включений
По виду исходного материала, составляющего основную часть насыпи 1.     Естественные грунты: крупнообломочные,
песчаные, глинистые.2.     Отходы производства: шлаки, формовочная
земля
, хвосты обогатительных фабрик и т.п.3.     Бытовые отходы
По степени уплотнения от собственного веса 1.     Слежавшиеся процесс уплотнения от
собственного
веса закончился2.     Неслежавшиеся процесс уплотнения от
собственного
веса продолжается

Отвалы отходов различных производств включают: шлаки, золы, формовочную землю, отходы обогащения полезных ископаемых и т.п., содержащие органические включения не более 5%.

Свалки грунтов, отходов производств и бытовых отбросов представляют собой отсыпки, образовавшиеся в результате неорганизованного накопления различных материалов и содержащие органические включения более 5%.

Ориентировочные периоды времени (в годах), необходимые для самоуплотнения насыпных грунтов от их собственного веса, по истечении которых они могут быть отнесены к слежавшимся.

Наименование насыпных грунтов

Период времени,

необходимый для

самоуплотнения грунта, год

Планомерно возведенные насыпи (при их недостаточном уплотнении):

из песчаных грунтов

глинистых грунтов

 

0,52,0 2,05,0

Отвалы грунтов и отходы производства: из песчаных грунтов глинистых грунтов шлаков, формовочной земли золы, колошниковой пыли

2,05,0 10,015,0

2,05,0 5,010,0

Свалки грунтов и отходов производства: из песчаных грунтов, шлаков глинистых грунтов

5,010,0 10,030,0

Основания, сложенные насыпными грунтами, должны создаваться с учетом их специфических особенностей, заключающихся в возможной значительной неоднородности по составу этих грунтов, неравномерной сжимаемости, возможности самоуплотнения от собственного веса, особенно в случаях действия вибраций от работающего оборудования, проходящего транспорта, изменения гидрогеологических условий, замачивания насыпных грунтов, разложения органических включений.

В насыпных грунтах, состоящих из шлаков и глин, необходимо учитывать возможность их набухания при замачивании водой и химическими отходами технологических производств.

Наименование насыпных грунтов Период времени для доуплотнения грунтов
Постоянное воздействие

вибрации, замачивания,

понижения уровня

грунтовых вод

Периодическое воздействие вибрации, замачивания, понижения уровня грунтовых вод

Планомерно воз веденные насыпи: песчаные глинистые 0,25 1,0 1,02,5

0,52,0 2,05,0

Отвалы грунта и отходы производства: песчаные глинистые шлаков, формовочной земли золы, колошниковой пыли 1,02,5 5,07,5 1,02,5

2,55,0

2,0-5,0

10,015,0

2,05,0

5,010,0

Свалки грунта и отходов производства из:

песчаных грунтов,

шлаков

глинистых грунтов

2,5-5,0 5,015,0

5,010,0 10,030,0

 

Дополнительное уплотнение насыпных грунтов под влиянием вибраций, периодического замачивания и понижения уровня грунтовых вод начинается с момента возникновения этих воздействий.

Периоды времени, необходимые для дополнительного уплотнения насыпных грунтов, ориентировочно принимаются равными (в годах).

Дополнительные осадки фундаментов, полов и других конструкций за счет разложения органических включений в насыпных грунтах учитываются в пределах слоев, расположенных выше уровня грунтовых вод.

Содержание органических включений в насыпных грунтах:

• песок, шлак, формовочная земля — более 3%;
• глинистые грунты, зола — более 5%.
Грунты, подстилающие насыпь, также могут давать дополнительные осадки.
Допускается принимать, что уплотнение подстилающих грунтов от веса насыпи практически закончилось через:
• 7 год — для песчаных грунтов;
• 2 года — для глинистых грунтов, расположенных выше уровня грунтовых вод;
• 5 лет— для глинистых грунтов, находящихся ниже уровня грунтовых вод.
Инженерно-геологические исследования на площадках залегания насыпных грунтов должны производиться по специальной программе, позволяющей в дополнение к общим требованиям по изысканиям установить основные особенности насыпных грунтов: способ отсыпки, состав, однородность сложения, давность сжимаемости, толщину слоя и его изменения на застраиваемом участке и т. п.
Создание оснований зданий и сооружений, сложенных насыпными грунтами, предусматривает:
• использование насыпных грунтов в качестве естественных оснований;

• применение строительных мероприятий по снижению сжимаемости насыпных грунтов;
• прорезку насыпных грунтов глубокими, в том числе свайными фундаментами.

В качестве естественных оснований для строительства зданий и сооружений рекомендуется использовать слежавшиеся насыпные грунты, представляющие собой:
• планомерно возведенные насыпи с достаточным уплотнением;
• отвалы грунтов и отходов производств, состоящие из крупных песков, гравелистых и щебеночных грунтов, гранулированных шлаков.

Для легких зданий и сооружений (жилые дома высотой не более трех этажей, одноэтажные производственно-складские и животноводческие здания и сооружения) в качестве естественных оснований могут быть использованы практически все виды слежавшихся, планомерно возведенных на сыпей, а также отвалы грунтов и отходов производств.

Свалки грунтов и отходов производств могут быть использованы в качестве естественных оснований только для временных зданий и сооружений со сроком службы 10,0— 15,0 лет.
Основными мероприятиями при создании оснований, сложенных насыпными грунтами, являются:
1. Уплотнение оснований:
• поверхностное уплотнение тяжелыми трамбовками на глубину до 3 м при степени влажности уплотняемых грунтов G < 0,7;
• поверхностное уплотнение вибрационными машинами и виброкатками на глубину до 15 м, когда насыпные грунты состоят из рыхлых песков;
• глубинное уплотнение насыпных глинистых грунтов грунтовыми сваями с помощью ударно-канатного бурения.
2. Устройство песчаных, щебеночных (гравийных) или
грунтовых подушек.

3. Конструктивные мероприятия, уменьшающие чувствительность зданий и сооружений к повышенным деформациям оснований.
4. Порезка насыпных грунтов глубокими (в том числе свайными) фундаментами.
Если большая часть расчетной величины деформации основания происходит вследствие замачивания насыпных грунтов, следует предусматривать водозащитные мероприятия.
Уплотнение насыпных грунтов тяжелыми трамбовками
осуществляется с целью:
• снижения сжимаемости насыпных грунтов в пределах сжимаемой зоны от нагрузки фундаментов;
• повышения плотности, прочностных характеристик и тем самым расчетного давления на насыпные грунты;
• при наличии насыпных глинистых грунтов — создания в основании здания и сооружения сплошного маловодопроницаемого экрана, препятствующего интенсивному замачиванию нижезалегающих просадочных грунтов. Уплотнение насыпных грунтов тяжелыми трамбовками
применяется:
• в планомерно возведенных насыпях, отсыпанных с недостаточно высокой плотностью;
• в отвалах грунтов и отходов производств, содержащих включения строительного и других производств размером не более диаметра трамбовки;
• в свалках грунтов и отходов производств, содержащих органические включения не более 0,05;
на участках, расположенных от существующих зданий и сооружений на расстоянии 10,0—15,0 м. Для уменьшения осадок насыпных грунтов поверхностное уплотнение тяжелыми трамбовками комбинируется с устройством подушки или выполняется в два слоя. Для этого котлован отрывается на 1,0—2,0 м глубже отметки заложения фундамента, и производится уплотнение первого слоя насыпных грунтов. Затем котлован засыпается местным грунтом (содержащим не более 0,03 растительных остатков до отметки на 0,2—0,4 м, превышающей глубину заложения фундаментов. После этого производится уплотнение второго слоя. Общая толщина уплотненного слоя в этом случае достигает 4,0—6,0 м.

Поверхностное уплотнение вибрационными машинами и виброкатками применяется для уплотнения насыпных грунтов, представляющих собой недостаточно уплотненные, планомерно возведенные насыпи и отвалы, состоящие из средних и мелких песков, при необходимости уплотнения на глубину до 1,5 м.

Глубинное уплотнение грунтовыми сваями насыпных глинистых грунтов, относящихся к недостаточно уплотненным, планомерно возведенным насыпям и отвалам грунтов, выполняется с целью снижения сжимаемости грунтов оснований, повышения расчетных давлений на насыпные грунты:

• при степени влажности насыпных грунтов не более G < 0,7;
• в пределах, как правило, всей толщины слоя насыпных грунтов;
• в комбинации с доуплотнением буферного слоя тяжелы ми трамбовками;
• при расположении уплотненных участков, расположенных от существующих зданий и сооружений на расстоянии 10,0—75,0 м;
• при проектировании жилых зданий с часто расположенными стенами и колоннами.

Устройство песчаных, щебеночных (гравийных) или грунтовых подушек производится с целью замены сильно-и неравномерно сжимаемых насыпных грунтов. Толщина подушек, вид применяемого грунта, степень его уплотнения назначаются по результатам расчета с учетом местных условий строительства, наличия соответствующих видов грунтов, а также оборудования для устройства подушек.

При залегании под насыпным слоем просадочных грунтов, относящихся ко II типу по просадочности, подушки устраиваются из глинистых грунтов по всей застраиваемой площади.

Устройство подушек должно предусматриваться, как правило, при строительстве на:
• планомерно возведенных насыпях и отвалах грунтов, от сыпанных с недостаточно высокой плотностью и имеющих степень влажности грунтов G > 0,7;
• свалках грунтов и отходов производств с содержанием органических включений более 0,05, когда устройство подушек обеспечивает практически полную замену насыпных грунтов с повышенным содержанием органических включений;
• участках, расположенных от существующих зданий и сооружений на расстоянии 10,0—15,0 м.

Выбор материалов для устройства подушек производится исходя из вида состава насыпных грунтов, местных грунтовых и гидрогеологических условий площадки, конструктивных особенностей строящихся зданий и сооружений.

Подушки из щебенистых и гравелистых грунтов целесообразно применять в случаях, когда щебень и гравий являются местными материалами. Подушки из песчаных грунтов применяются при устройстве их в водонасыщенных насыпных грунтах.

При отсутствии грунтовых вод или низком уровне их залегания подушки могут возводиться из местных супесей и суглинков, а также из стойких шлаков, формовочной земли.

Плотность грунтов в подушках назначается в зависимости от вида применяемых грунтов и должна быть не менее 0,75 максимальной плотности, получаемой путём опытного уплотнения грунтов при их оптимальной влажности в полевых или лабораторных условиях.

При отсутствии результатов опытного уплотнения до пускается принимать для подушек объёмный вес скелета грунта не менее:

• однородных крупных и средних песков — 1,60 тс/м3;
• неоднородных крупных и средних песков — /,65 тс/м3;
• мелких песков *— 1,6 тс/м3;
• пылевотых песков— 1,65 тс/м3

Модули деформации грунтов в подушках при расчёте оснований принимаются, как правило, по результатам не посредственных испытаний статическими нагрузками, а также по данным опыта в аналогичных условиях.

При отсутствии результатов непосредственных испытаний модули деформации грунтов в водонасыщенном состоянии допускается принимать для подушек:

• гравелистые и щебеночные грунты Е = 400 кгс/м2;
• крупные пески Е = 300 кгс/м2;
• средние пески Е = 200 кгс/м2;
• мелкие пески Е = 150 кгс/м*;
• пылеватые пески, формовочные земли Е = 100 кгс/м2;
• супеси и суглинки Е = 100 кгс/м2;
• шлаки Е = 200 кгс/м2

Расчетное давление на основание при устройстве грунтовых подушек должно определяться из заданных инженерно-геологическими изысканиями физико-механических характеристик уплотненных грунтов.

При уплотнении грунтов в подушках не менее объёмного веса скелета грунтов, указанного выше, расчетное давление допускается принимать:

• гравелистые и щебеночные грунты R0 = 3,0 кгс/м2;
• крупные пески R0 = 3,0 кгс/м2;
• средние пески R0 = 2,5 кгс/м2;
• мелкие пески R0 = 2,0 кгс/м2;
• пылеватые пески, формовочные земли R0 = 1,5 кгс/м ;
• супеси и суглинки R0 = 2,0 кгс/м2;
• шлаки R0 = 2,5 кгс/м2

Создание оснований на насыпных грунтах, уплотненных тяжелыми трамбовками или с устройством грунтовых подушек, осуществляется в соответствии с требованиями, как на просадочных грунтах с I типом грунтовых условий, а при наличии ниже насыпного слоя просадочных грунтов — как на просадочных грунтах со II типом грунтовых условий по просадочности.

Устройство оснований, сложенных насыпными грунта ми с относительным содержанием растительных остатков более 0,1 (заторфованные грунты), следует выполнять с уче том указаний главы 6, предусматривая срезку этого грунта и устройство подушек или прорезку его фундаментами.

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