Уплотнение просадочных грунтов предварительным замачиванием происходит под действием их собственного веса в результате снижения прочности грунтов при их увлажнении.
В процессе предварительного замачивания уплотняются нижние слои грунтовой толщи, начиная с глубины, на которой давление от собственного веса грунта превышает начальное просадочное давление. Верхние слои грунта вследствие недостаточной нагрузки на них остаются в недоуплотненном состоянии, и, таким образом, предвари тельное замачивание обеспечивает перевод толщи лёссовидных грунтов из II в I тип грунтовых условий по просадочности.
Предварительное замачивание грунтов основания должно предусматриваться для уплотнения (устранения просадочных свойств) только нижних слоев грунта в пределах зоны просадки грунта от собственного веса. Размеры уплотняемой площади и методы замачивания назначаются с таким расчетом, чтобы в пределах застраиваемой площади просадка грунта от собственного веса была полностью устранена.
Для устранения просадки грунтов в деформируемой зоне от нагрузки, передаваемой фундаментами, предварительное замачивание в необходимых случаях должно дополняться:
• уплотнением грунта тяжелыми трамбовками:
• устройством грунтовых подушек;
• прорезкой верхнего слоя грунта глубокими фундамента ми, в том числе свайными.
Замачивание просадочных грунтов осуществляется в котлованах, отрываемых за счет снятия растительного слоя на глубину 0,4—0,1 м. При толщине растительного слоя менее 0,4 м котлован обваловывается местным суглинком с уплотнением. Высота обвалования назначается из условия, чтобы поверхность воды в котловане была на уровне не менее 0,3—0,4 м от дна котлована (рис. 6.25). Для удобства производства работ большие котлованы разбиваются с помощью перемычек на отдельные карты длиной 50—100 м и шириной 40—50 м.
В целях обеспечения достаточно равномерного уплотнения грунта в пределах участка, занимаемого зданием, размеры котлована принимаются равными:
Схема планировки котлована под небольшое здание: а — план; б — разрез 1—1: 1 — обвалование; 2 — кон тур здания; 3 — уровень заливаемой воды
где bk— ширина котлована; lк— длина котлована; Ьзд — ширина здания; lзд — длина здания; Нпр — просадочная толща грунта.
Ширина замачиваемой площади должна быть не менее Нпр.
Замачивание продолжают до полного промачивания всей толщи просадочных грунтов и условной стабилизации просадок от собственного веса грунта, на что требуется обычно около 1—3 месяцев. Для ускорения фильтрации воды в грунт в отдельных случаях на дне котлована отсыпается дренирующий слой песка толщиной 6—8 см.
Область применения метода уплотнения просадочных грунтов предварительным замачиванием определяется инженерно-геологическими особенностями участка строительства, расположением их по отношению к существующим зданиям и сооружениям, конструктивной особенностью строящихся зданий и сооружений, возможной величиной просадки грунта от собственного веса, наличием воды для замачивания, сроком подготовки оснований и т. п.
Уплотнение предварительным замачиванием целесообразно применять при залегании сверху супесей и легких суглинков, отсутствием водоупорных прослоек в пределах уплотняемой зоны, наличием в нижней её части дренирующих слоев, обеспечивающих быстрый отток свободной воды.
В зависимости от конструкции строящихся зданий и сооружений уплотнение просадочных грунтов методом предварительного замачивания рекомендуется применять для сравнительно не тяжелых зданий (этажностью до двух этажей), когда имеется возможность доуплотнить грунт в пределах большей части деформируемой зоны от нагрузки фундаментов тяжелыми трамбовками, грунтовыми подушками, устройством глубоких фундаментов.
Уплотнение просадочных грунтов предварительным замачиванием применяется, как правило, на вновь застраиваемых площадках при отсутствии близко расположенных существующих зданий и сооружений.
В целях исключения влияния предварительного замачивания на существующие здания и сооружения, возведенные без полного устранения просадочных свойств грунтов или полной их прорезки, расстояние от замачиваемой площадки до существующих зданий и сооружений должно быть не менее:
- при наличии водоупора в нижней части просадочной тол щи — 3 Нпр (где Нпр — просадочная толща грунта);
- при отсутствии водоупора в нижней части просадочной толщи — 1,5 Нпр.
Если существующие здания или сооружения возведены с полным устранением просадочных свойств грунтов или полной их прорезкой, указанные выше расстояния допускается уменьшить в 2 раза.
При расположении существующих зданий и сооружений от вновь возводимых на расстояниях, меньше выше указанных, уплотнение предварительным замачиванием выполняется после устройства противофильтрационной завесы на соответствующих участках.
Уплотнение просадочных грунтов предварительным замачиванием рекомендуется применять, как правило, при просадках грунтов от собственного веса более 30 см.
На вновь осваиваемых территориях, где возможны подъем уровня грунтовых вод или промачивание всей толщи просадочных грунтов за пределами зданий (например, за счет орошения), предварительное замачивание грунтов производится не только под зданием, но и под дорогами, коммуникациями и т. д.
Планировка котлованов производится в зависимости от рельефа местности под одну отметку или отдельными террасами.
Для получения более равномерной просадки дно котлованов в пределах 10—15 м от края планируется с уклоном 0,02—0,03 в прямоугольных котлованах к двум меньшим сторонам, а в квадратных котлованах — по всему периметру.
План расположения скважин для замачивания котлована: 1 — скважины для предварительного замачивания; 2 — контур строящегося здания; 3 — контур котлована
При залегании тяжелых суглинков или глин на поверхности дна котлованов для сокращения сроков замачивания делаются дренирующие скважины диаметром не менее 15 см, засыпанные песком, гравием, мелким химическим шлаком и т. п.
Скважины выполняются на всю глубину малофильтрующего слоя, но не менее 0,5 Нпр и не более 0,7 Нпр, где Нпр — просадочная толща грунта.
Расстояние между скважинами в пределах замачиваемого участка принимается равным 2,0—10,0 м. В целях достижения более равномерного уплотнения грунта по всему котловану и в торцах его скважины располагаются чаще, а в центре — реже.
Дренирующие скважины обычно устраиваются при толщине малофильтрующего слоя более 3,0 м и залегания его на глубине не более 10,0 м, а также при замачивании грунтов под отдельные здания на сравнительно небольших площадях (например, дома, бани, хозяйственные постройки и т.д.).
Замачивание осуществляется до полного промачивания всей толщи просадочных грунтов и достижения условной стабилизации просадки.
За условную стабилизацию просадки грунта принимается просадка его менее 1,0 см в неделю, наблюдаемая в течение последних двух недель.
Для замачивания грунтов может быть использована любая вода, имеющаяся в данном районе.
Для наблюдения за просадкой грунтов на дне котлована и за его пределами на расстоянии не менее 1,5 толщины просадочного слоя устраиваются поверхностные марки по двум-трем поперечникам через каждые 3,0—8,0 м.
Для наблюдения за послойной деформацией грунта в центре котлована устраивается куст глубинных марок, которые закладываются через каждые 2,0— 3,0 м по глубине в пределах всей просадочной толщи. В плане глубинные марки располагаются на расстоянии 0,5—1,0 м одна от другой.
Поверхностная марка простейшего типа (размеры в мм): 1 — арматура 0 20—24 мм; 2 — уплотненный грунт
Поверхностная марка с бетонной опорой (размеры в мм): 1 — арматура 0 20—24 мм; 2 — бетонная опора
Полная стабилизация просадки наступает, как правило, через 300 дней от начала просадки.
Замачивание грунта про изводится при постоянном уровне воды в котловане и прекращается после наступления условной стабилизации просадки.
Глубинная марка (размеры в мм): 1 — анкер из уплотненного бетона; 2 — сальник из просмоленной пакли; 3 — защитная трубка; 4 — скважина; 5 — реперная трубка; 6 — уровень земли; h — глубина скважины
С учетом ожидаемых величин просадок грунтов разрабатывается проект планировки территории после предварительного замачивания.
В проектах зданий и сооружений на основаниях, уплотненных предварительным замачиванием до неполной стабилизации просадок, должно быть предусмотрено превышение отметок заложения фундаментов против проектных, равное возможной величине экстраполируемой про садки грунта.
Источник: Баринов В. В. Коттеджи. Бани. Гаражи: Строительство от А до Я: Практическое руководство.— М.: РИПОЛ классик, 2004