Противопучинистые мероприятия для фундамента - TagilMaster.ru
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд (пока оценок нет)
Загрузка...

Противопучинистые мероприятия для фундамента

Нормативных документов в строительстве (51)

12 МЕРОПРИЯТИЯ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ МОРОЗНОГО ПУЧЕНИЯ ГРУНТОВ

12.1 Инженерная защита от морозного (криогенного) пучения грунтов необходима для легких малоэтажных зданий и других сооружений в городах и поселках, для различных линейных сооружений и коммуникаций (трубопроводов, ЛЭП, дорог, аэродромов, линий связи).

12.2 Противопучинные мероприятия применяют в случае, если устойчивость сооружения, рассчитываемая на действие сил пучения, не компенсируется нагрузкой от сооружения, а также при необходимости уменьшения пучения или полном его устранении.

12.3 При промерзании грунта пучение частично компенсируется усадкой грунта немерзлой зоны, а при оттаивании грунта происходит опускание поверхности за счет осадки грунта.

12.4 Морозное пучение грунтов проявляется в следующих случаях:

сезонное и многолетнее пучение грунтов основания на контакте с инженерными сооружениями, обычно с их фундаментами, приводящее к возникновению нормальных и касательных сил пучения, определяющих деформации сооружений;

пучины на дорогах, естественных грунтов оснований и искусственных грунтов дорожного полотна, проявляющиеся в виде сезонных бугров различной формы и размеров.

ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

12.5 Для проектирования мероприятий инженерной защиты сооружений от морозного пучения грунтов необходимы следующие данные:

гранулометрический и минеральный состав грунтов;

водно-физические свойства грунтов (предзимняя влажность, влажность пределов пластичности, полная влагоемкость, коэффициент фильтрации, капиллярное поднятие);

теплофизические свойства грунта (теплоемкость, теплопроводность);

уровень подземных вод;

глубина сезонного промерзания и оттаивания.

12.6 Степень пучинистости грунтов определяют по ГОСТ 25100 и ГОСТ 28622.

Удельные касательные и нормальные силы пучения определяют по ГОСТ 27217 и СНиП 2.02.04.

ТРЕБОВАНИЯ К МЕРОПРИЯТИЯМ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ МОРОЗНОГО ПУЧЕНИЯ ГРУНТОВ

12.7 Противопучинные мероприятия подразделяют на следующие виды:

инженерно-мелиоративные (тепломелиорация и гидромелиорация);

физико-химические (засоление, гидрофобизация грунтов и др.);

12.8 Тепломелиорация направлена на ускорение смерзания свайных фундаментов по боковой поверхности сваи с грунтом, что ведет к заанкериванию фундамента и уменьшению сил морозного пучения.

12.9 Тепломелиоративные мероприятия заключаются в теплоизоляции фундамента; прокладке вблизи фундамента по наружному периметру подземных коммуникаций, выделяющих в грунт тепло.

12.10 Гидромелиоративные мероприятия сводятся к понижению уровня грунтовых вод, осушению грунтов в пределах сезонно-мерзлого слоя и предохранению грунтов от насыщения поверхности атмосферными и производственными водами. Применяют открытые и закрытые дренажные системы (лотки, канавы, трубы), проектирование которых производят по СНиП 33-01 и СНиП 2.06.15.

12.11 Конструктивные противопучинные мероприятия предусматривают повышение эффективности работы конструкций фундаментов и сооружений в пучиноопасных грунтах и предназначаются:

для снижения усилий, выпучивающих фундамент;

для заанкерирования фундаментов в талых и мерзлых грунтах, залегающих глубже сезонно-промерзающего слоя;

для приспособления фундаментов и наземной части сооружения к неравномерным деформациям пучинистых грунтов.

12.12 Для снижения касательных сил пучения следует:

проектировать сооружения на столбчатых и свайных фундаментах;

уменьшать число отдельно стоящих опор фундаментов с целью увеличения нагрузки на каждую опору;

уменьшать сечение столбчатых фундаментов и свай в пределах промерзающего слоя;

устраивать у железобетонных фундаментов наклонные боковые грани (1°-2°), обеспечивающие увеличение сопротивления фундамента действию касательных сил пучения.

12.13 Для приспособления конструкций фундаментов и наземной части зданий к неравномерным деформациям пучинистых грунтов следует применять:

фундаменты в виде стоек, опертых на лежни и закрепленных с последними болтами и натяжным хомутом;

устройство в каменных стенах и фундаментах железобетонных поясов;

устройство осадочных швов в сооружениях;

устройство под зданием (сооружением) сплошных подсыпок из непучинистых грунтов (песок, гравий, щебень).

12.14 Физико-химические противопучинные мероприятия сводятся к специальной обработке грунта вяжущими и стабилизирующими веществами. Гидрофобизацию грунтов производят посредством обработки его экологически чистым веществом (полимером) при определенных гидротермических условиях.

12.15 При необходимости в проекте следует предусматривать проведение наблюдений (мониторинга) для обеспечения надежности и эффективности применяемых противопучинных мероприятий. Наблюдения должны проводиться за влажностью грунта, режимом промерзания грунта, пучением и деформацией сооружений в предзимний и в конце зимнего периода. Состав и режим наблюдений определяют в зависимости от сложности инженерно-геокриологических условий, типов применяемых фундаментов и потенциальной опасности процессов морозного пучения на осваиваемой территории.

13 СООРУЖЕНИЯ И МЕРОПРИЯТИЯ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ НАЛЕДЕОБРАЗОВАНИЯ

13.1 Опасность наледеобразования возникает при нарушении режима поверхностных и подземных вод в ходе строительства и эксплуатации зданий и сооружений. К наледеобразованию приводят аварийные сбросы бытовых и промышленных вод в зимний период. Инженерную защиту от наледеобразования применяют, как правило, для железных и автомобильных дорог, трубопроводов, линий связи, ЛЭП, жилых зданий, промышленных зданий и сооружений.

13.2 При выборе и проектировании мероприятий по инженерной защите следует руководствоваться классификацией наледей по происхождению и их размерам, приведенной в таблице 13.1:

наледи поверхностных вод — речных, озерных, талых, снеговых, сброса промышленных и бытовых вод;

наледи подземных вод — сезонно-талого слоя, сквозных и несквозных таликов (грунтово-фильтрационных и напорно-фильтрационных) и их комбинации;

наледи смешанного типа — вод поверхностного и подземного происхождения (речных и грунтовых и глубокого подмерзлотного стока).

Мощность льда, м

ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

13.3 Расчет и прогноз мест расположения и размеров наледей проводят по данным режимных наблюдений на типичных наледях района строительства. Выбор проектных решений, сочетания различных методов защиты сооружений от воздействия процессов наледеобразования определяют размерами наледи, расстоянием от места выхода наледеобразующих вод до сооружения, рельефом местности.

13.4 Расчет и прогноз объема, площади и толщины льда наледей подземных вод следует проводить по региональным эмпирическим формулам в зависимости от значения глубины промерзания и уровня подземных вод, полученных в ходе режимных наблюдений.

13.5 Объем наледи подземных вод при наличии фиксированного на местности источника (ключевая) определяется по формуле

где Q — дебит источника, м 3 /сут;

t — продолжительность периода наледеобразования, сут;

а — эмпирический коэффициент, принимаемый равным 1,25.

13.6 Прогноз и расчет наледей поверхностных речных и талых снеговых вод может быть осуществлен по климатическим и гидрологическим данным ближайшей метеостанции и гидропоста с обязательным обследованием защищаемого участка расположения сооружения.

13.7 При проектировании инженерной защиты сооружений от воздействий процессов наледеобразования следует учитывать прямое воздействие наледи на поверхности инженерных сооружений (дорожного полотна, откосов выемок, мостовых переходов, зданий и участков территорий, непосредственно примыкающих к ним). Кроме того, следует учитывать воздействие на сооружения наледеобразующих и талых наледных вод, бугров пучения по периферии наледи, ледяных (наледных) бугров.

13.8 Расположение сооружений на участках с возможными наледями площадью более 1 км2 (V и VI категорий) экономически нецелесообразно.

При возникновении необходимости проектирования защитных мероприятий от воздействия наледей V и VI категорий должны быть проведены теплотехнические и технико-экономические расчеты.

ТРЕБОВАНИЯ К СООРУЖЕНИЯМ И МЕРОПРИЯТИЯМ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ НАЛЕДЕОБРАЗОВАНИЯ

13.9 Для инженерной защиты зданий и сооружений от наледеобразования применяют следующие сооружения и мероприятия и их сочетания:

сооружения для свободного пропуска наледи через зону защищаемого сооружения;

безналедный пропуск водотоков;

сооружения для задержания наледи выше защищаемого сооружения;

прямое воздействие на режим подземных вод (водопонижение).

При выборе методов защиты предпочтение должно отдаваться приемам и конструкциям долговременного постоянного действия.

13.10 Свободный пропуск наледи через зону искусственного сооружения применяют в районах развития средних и крупных наледей подземных вод (III и IV категорий), когда применение других мероприятий невозможно или экономически нецелесообразно. Для свободного пропуска наледи, как правило, сооружается мост с отверстием, которое должно быть рассчитано на пропуск всего объема паводковых и наледеобразующих вод по поверхности льда.

13.11 Безналедный пропуск водотоков применяют для защиты сооружений от воздействий средних и больших наледей поверхностных и подземных вод (III и IV категорий). Этот способ предусматривает сосредоточение водотока на подходах к защищаемому сооружению (часто это водопропускные сооружения) и создание оптимального теплового режима в зимнее время. Данный метод включает следующие мероприятия: концентрация потока поверхностных вод, спрямление и углубление русла, утепление водотока поверхностных и подрусловых вод, использование лотков различного типа (открытых, закрытых, утепленных), перехват и отвод подземных вод с помощью дренажных систем и каптажа источников, фильтрующие насыпи из крупнообломочного грунта.

Выбор мероприятий по безналедному пропуску наледеобразующих вод производят на основании теплотехнического расчета из условия пропуска воды в течение всего зимнего периода без ее замерзания.

13.12 Мероприятия по задержанию наледи выше сооружения сводятся к искусственному ее формированию на безопасном расстоянии от него.

Удерживающие сооружения и мероприятия применяют на поверхностных водотоках с малыми расходами воды и низкой ее температурой, при неглубоко залегающих грунтовых водах и в местах выхода источников подземных (грунтовых) вод небольшого дебита (наледи II и I категорий).

13.13 К удерживающим мероприятиям и устройствам относятся: противоналедные валы, заборы, водонепроницаемые экраны, мерзлотные пояса, наледные пояса, резервные выемки и бассейны в стороне от защищаемого сооружения, рассчитанные на максимальный объем наледи.

Противоналедные валы могут быть земляными, ледогрунтовыми, снежными, ледяными, заборы — деревянными, бетонными.

Водонепроницаемый экран представляет собой траншею, заполненную нефильтрующим (глинистым) грунтом. Устраивается на склонах и в узких долинах в комбинации с противоналедными валами и заборами поперек движения наледеобразующих вод на некотором удалении от сооружения.

Мерзлотный пояс состоит из комбинации канавы и вала выше наледи. Сечение канавы должно обеспечить промерзание грунта до водоупорного слоя в начале зимнего периода (до появления наледи). Глубина канавы должна быть не менее 0,6 м, ширина по дну не менее 0,5 м. Вал, параллельный канаве, осуществляет непосредственное задержание самой наледи.

Мерзлотный пояс рационален при глубине залегания водоупора до 2,5-3 м. В качестве мерзлотного пояса эффективна льдогрунтовая завеса, устраиваемая из сезонно-действующих парожидкостных термосифонов, заглубленных до верхней поверхности мерзлых грунтов.

Наледный пояс — выровненная площадка, вымощенная камнем, на которой поверхностный поток (малый водоток, ручей) растекается и быстро промерзает, промерзает и подрус-ловой поток. Размеры площадки определяют теплотехническим и гидравлическим расчетами. Наледный пояс сооружают обычно в комбинации с земляным валом, забором.

Противоналедные щиты предназначены для предохранения водопропускных труб и небольших мостов от воздействия наледи. Они представляют собой сборные деревянные конструкции, закрывающие входное отверстие водопропускного искусственного сооружения в зимний период.

13.14 Утепление грунта с помощью теплоизоляционных материалов (снег, торф, опилки и т.п.) применяют для уменьшения глубины сезонного промерзания и недопущения достижения им уровня грунтовых вод (наледи грунтовых вод I и II категорий). Возможно применение этого метода и для задержки промерзания речных вод (наледи речных вод и наледи смешанных типов I и II категорий).

Читайте также:  Как привязать арматуру к существующему фундаменту

13.15 При возникновении наледи на участке железной или автомобильной дороги (чаще всего в выемках) возможно применение откачки грунтовых вод из скважин с целью исключения возможности формирования наледи. Этот метод экономически целесообразен, если качество и дебит грунтовых вод позволяют устроить местный водозабор.

13.16 Мероприятия по механическому и тепловому разрушению наледи при необходимости восстановления эксплуатационных условий работы сооружения не должны быть регулярными, что экономически и технически нецелесообразно. Необходимо использовать противоналедные мероприятия постоянного типа.

13.17 В проектах сооружений и мероприятий инженерной защиты от наледеобразования следует предусматривать ежемесячное проведение наблюдений (мониторинг) в зимний период. На наледях подземных вод с фиксированными на местности источниками измеряют их дебит. На наледях грунтовых вод измеряют соотношение глубины сезонного промерзания и уровня грунтовых вод. На речных наледях измеряют расход стока наледеобразующих вод и следят за смещением мест выхода этих вод.

При превышении параметров, учитываемых в проекте, следует предусматривать соответствующие мероприятия.

14 МЕРОПРИЯТИЯ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ТЕРМОКАРСТА

14.1 При проектировании инженерной защиты от термокарста следует исходить из потенциальной опасности тепловых просадок, связанных с оттаиванием льдистых грунтов и залежей подземных льдов.

14.2 Оттаивание льдистых грунтов, залегающих у поверхности, может происходить за счет температурных колебаний в период потепления климата и техногенных нарушений, связанных с частичным или полным удалением напочвенных растительных покровов, срезкой (выемкой) грунта, а также эксплуатацией тепловыделяющих сооружений.

ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

14.3 Тепловые просадки в результате оттаивания льдистых отложений S , м, определяют по формуле

где Δh — предполагаемое увеличение глубины оттаивания грунта, м;

δ — относительная просадка льдистого грунта при оттаивании.

14.4 Увеличение глубины оттаивания Δh и активность проявления термокарста определяются теплотехническим расчетом с учетом предполагаемых техногенных нарушений природной среды и гидрометеорологических данных о потеплении климата на период эксплуатации строительных объектов.

14.5 Для проектирования инженерной защиты от термокарста необходимы следующие данные:

сведения о месторасположении льдистых грунтов и залежей подземных льдов, степени активизации процесса термокарста на осваиваемой территории и его влиянии на развитие опасных сопутствующих процессов;

просадочность льдистых грунтов при оттаивании;

прогноз потенциальной опасности термокарста при строительном освоении территории;

прогнозные карты опасности проявления термокарста.

Мероприятия против действия сил морозного пучения грунтов

По масштабу воздействий выделяют коренные мероприятия против сил морозного пучения, ограниченные и временные.

Мероприятия против деформаций фундаментов от морозного выпучивания подразделяются на инженерно-мелиоративные (направленные на снижение величины деформации выпучивания), строительно-конструктивные (по снижению или предотвращению повреждений зданий и сооружений под действием деформаций и сил морозного пучения грунтов) и термохимические (оказывающие влияние на снижение удельных касательных и нормальных сил морозного пучения).

К конструктивным мероприятиям, направленным на снижение и преодоление касательных сил морозного выпучивания фундаментов, относятся: применение столбчатых фундаментов, уменьшение площади боковой поверхности фундамента в слое сезонного промерзания, повышение нагрузок на фундаменты, применение конструкций фундаментов анкерного типа, замена пучинистого слоя грунта непучинистым при засыпке пазух у фундаментов, снижение глубины промерзания грунтов, снижение прочности смерзания грунта с плоскостями фундаментов и др.

Мероприятия по исключению жесткого сцепления мерзлого грунта с фундаментами применяются в практике фундаментестроения уже давно. К ним относятся: засоление грунта, засыпки пазух, обмазка поверхностей фундаментов непрочносмерзающимися материалами (битумные обмазки, засыпки гидрофобным грунтом, эпоксидные смазки и др.), обертка столбчатых фундаментов рулонной гидроизоляцией.

В настоящее время промышленностью выпускается большое количество различных смазочных и полимерных материалов, которые рекомендуются для применения по снижению прочности смерзания грунта с фундаментами. Эффективность этих материалов проведена на опыте, но о долговечности этого эффекта судить пока невозможно.

29. Проверка давления на подстилающий слой слабого грунта.

При наличии в сжимаемой толщи слабых грунтов необходимо проверить давление на них, чтобы убедиться в возможности применения при расчете основания (осадок) теории линейной деформативности грунтов.

Необходимо, чтобы полное давление на кровлю подстилающего слоя не превышало его расчетного сопротивления, т.е.

, где

и — дополнительное и природное вертикальные напряжения в грунте на глубине z от подошвы фундамента;

Rz – расчетное сопротивление грунта на глубине кровли слабого слоя, определяют по формуле СНиП, как для условного фундамента шириной bz и глубиной заложения dz.

Все коэффициенты в формуле (γc1, γc2, k, Mq, Mg и т.д.) находят применительно к слою слабого грунта.

; ;

;

Рис. 10.15. Расчетная схема к проверке давления на подстилающий слой слабого грунта.

Ширину условного фундамента bz назначают с учетом рассеивания напряжений в пределах слоя толщиной z. Если принять. Что давление действует по подошве условного фундамента АВ, то площадь его подошвы будет составлять:

, где

NII – вертикальная нагрузка на уровне обреза фундамента;

— для ленточного фундамента

— для квадратного фундамента

— для условного прямоугольного фундамента ,

, где l и b – размеры подошвы проектируемого фундамента.

Если проверка подстилающего слоя не выполняется, необходимо увеличить размер подошвы фундамента.

30. Электрохимическое закрепление грунтов

Для грунтов с Кф (Ьср —средняя ширина фундамента) котлованы вытрамбовываются через один. Вытрамбование пропущенных котлованов производится не менее чем через 3 сут после бетонирования ранее вытрамбованных котлованов.

Для предотвращения засасывания трамбовки высота ее сбрасывания вначале должна быть не более 3— 5 м, а затем снижаться до 1,5—2,5 м, а в процессе трамбования подсыпать на дно котлована песок, щебень или маловлажный пылевато-глинистый грунт. При вытрамбовании котлованов в песчаных грунтах создают по стенкам котлованов оболочки из пылевато-глинистого грунта, которые исключают обрушение стенок котлованов и препятствуют поступлению воды в котлован. Приемка котлованов производится на основе исполнительных схем. Монолитные фундаменты бетонируются сразу же после приемки котлованов. Перед бетонированием устанавливают арматурные каркасы, опалубку стаканной части и закрепляют закладные детали и анкерные болты.

Опытные работы включают два основных этапа: отработку технологии вытрамбовывания котлованов, втрамбовывание в дно их жесткого материала и изучение эффективности применения фундаментов в вытрамбованных котлованах. На первом этапе опытных работ определяют: среднее количество ударов трамбовки, и оптимальную высоту сбрасывания для вытрамбовывания котлованов; для фундаментов с уширенным основанием количество и объем засыпки жесткого материала, а также необходимое число ударов для втрамбовывания каждой порции засыпки; для ленточных прерывистых фундаментов — минимально допустимое расстояние между двумя соседними котлованами при различной глубине вытрамбовывания.
На втором этапе определяют объемную массу скелета, влажность, прочностные характеристики уплотненного грунта, размеры уплотненной зоны вокруг вытрамбованного котлована, а также размеры уширенного основания при втрамбовывании в дно жесткого материала. Кроме этого, в необходимых случаях проводятся испытания опытных фундаментов на вертикальные и горизонтальные нагрузки и определение модулей деформации уплотненных и неуплотненных просадочных грунтов штампами.
Испытания опытных фундаментов вертикальными и горизонтальными статическими нагрузками производятся, как правило, для новых районов, в которых впервые начинается применение фундаментов в вытрамбованных, котлованах; новых конструкций фундаментов в вытрамбованных котлованах, новых конструктивных схем зданий. Вытрамбовывание производится вдоль осей здания отдельными участками сразу на всю глубину котлована.

Засыпка и втрамбовывание жесткого материала в вытрамбованный котлован производится отдельными порциями из расчета заполнения котлована на 0,6—1,2 м по высоте и выполняется при поднятой трамбовке мерными емкостями (например, ковшом автопогрузчика). Каждая порция материала засыпается после втрамбовывания предыдущей до проектной глубины котлована или отметки, указанной в проекте.
Смещение центров вытрамбованных котлованов от проектного положения не должно превышать 0,1 его ширины поверху, а при наличии стакана для установки колонны 0,05. При невыполнении этих условий перед сдачей котлованов производится соответствующ

Способ защиты фундамента от морозного пучения

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при проведении мероприятий по защите фундаментов зданий и сооружений от морозного пучения в сезонно-промерзающих пучинистых грунтах. Способ защиты фундамента от морозного пучения предусматривает управление процессом сезонного промерзания окружающего фундамент грунта, которое осуществляют путем искусственного промораживания массива окружающего фундамент грунта глубиной, равной глубине залегания слоя сезонного промерзания-оттаивания и шириной, равной двойной ширине фундамента. Искусственное промораживание массива грунта начинают при температуре окружающего воздуха, равной в дневное время суток от -2 до -4°С, и производят промораживание грунта последовательно снизу вверх, начиная от нижней границы слоя сезонного промерзания-оттаивания, с доведением температуры массива промороженного грунта до температуры, не превышающей -6°С, и поддерживают окружающий фундамент массив грунта в промороженном состоянии до наступления положительных температур наружного воздуха в ночное время суток. Технический результат состоит в упрощении технологии противопучинных мероприятий, повышении оперативности их выполнения, снижении трудоемкости и стоимости, повышении эффективности и надежности. 3 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к строительству, а именно к способам и приемам защиты фундаментов зданий и сооружений от морозного пучения в сезонно-промерзающих пучинистых грунтах.

В настоящее время известны следующие способы снижения морозного пучения фундаментов.

1. Замена пучинистого грунта в основании фундамента на непучинистый. Этот способ достаточно эффективен, но нецелесообразен по экономическим соображениям, поскольку связан с большим объемом земляных работ. Кроме того, он осуществим только при строительстве сооружения, но не после его возведения.

2. Снижение обводненности промерзающего массива грунта в основании фундамента. Этот способ достаточно эффективен, но требует проведения дорогостоящих работ по устройству дренажной системы для отвода поверхностных и грунтовых вод.

3. Увеличение глубины заложения свайных фундаментов с целью усиления защемления свай в грунте ниже глубины сезонного промерзания. Этот способ недостаточно эффективен, так как не обеспечивает достаточную величину удерживающих сил, а также нетехнологичен и неэкономичен.

4. Применение обмазок и покрытий фундаментов, предотвращающих их смерзание с грунтом. Практика показывает, что полезное действие их является временным и ненадежным, так как многократное замерзание и оттаивание пучинистого грунта, контактирующего с обмазками, вызывает быструю потерю свойств смазочного материала.

5. Замедление процесса промерзания грунтов в контактной зоне путем их засоления. Этот способ достаточно эффективен, но обладает кратковременностью положительного действия из-за быстрого опреснения под действием грунтовых и поверхностных вод [1].

Читайте также:  Фундамент под гараж из пеноблоков своими руками

Описание всех перечисленных известных способов дано в приведенном ниже источнике информации.

1. М.Ф. Киселев. Предупреждение деформации грунтов от морозного пучения. Стройиздат, Ленинградское отделение, 1985.

Наиболее близким к предлагаемому по своей сущности и достигаемому результату является способ защиты фундамента от морозного пучения, включающий образование вокруг фундамента до глубины промерзания котлована шириной, равной глубине промерзания, и заполнение его крупнообломочным грунтом, заключенным в многосекционную клеть (см. RU 2024691 C1, 15.12.1994).

Недостатком способа является технологическая сложность, большой объем земляных работ, а также высокая трудоемкость и стоимость.

Задачей изобретения является упрощение технологии выполнения способа, а также снижение трудоемкости и стоимости при повышении эффективности и надежности.

Задача решается за счет того, что предложен способ защиты фундамента от морозного пучения, характеризующийся тем, что он предусматривает управление процессом сезонного промерзания окружающего фундамент грунта, которое осуществляют путем искусственного промораживания массива окружающего фундамент грунта глубиной, равной глубине слоя сезонного промерзания-оттаивания, и шириной, равной двойной ширине фундамента, причем искусственное промораживание массива грунта начинают при температуре окружающего воздуха, составляющей в дневное время суток от -2 до -4С, и производят промораживание грунта последовательно снизу вверх, начиная от нижней границы слоя сезонного промерзания-оттаивания с доведением температуры массива промораживаемого грунта до температуры, не превышающей -6С, и поддерживают окружающий фундамент массив грунта в промороженном состоянии до наступления положительных среднесуточных температур наружного воздуха.

При этом поверхность массива грунта, окружающего фундамент, на период искусственного промораживания слоя сезонного промерзания-оттаивания могут термоизолировать от охлаждения наружным воздухом; перед искусственным промораживанием массива окружающего фундамент слоя сезонного промерзания-оттаивания грунта он может быть термоизолирован от остального грунтового массива в пределах залегания этого слоя; искусственное промораживание окружающего фундамент грунта могут осуществлять с помощью сезонно-действующих устройств для охлаждения и замораживания грунта, включающих грунтовый и воздушный теплообменники и соединительный термоизолированный теплопровод, причем устройства устанавливают в грунт вертикально по наружному контуру фундамента с размещением грунтового теплообменника на нижней границе слоя сезонного промерзания-оттаивания массива грунта, подлежащего промораживанию.

Технический результат, обеспечиваемый приведенной совокупностью признаков, состоит в упрощении технологии противопучинных мероприятий, повышении оперативности их выполнения, снижении трудоемкости и стоимости, повышении эффективности и надежности.

Это достигается за счет исключения необходимости проведения земляных и гидромелиоративных работ с заменой пучинистого грунта на непучинистый, увеличения глубины заложения фундамента, применения обмазок и покрытий фундаментов, а также введения химических компонентов. Все перечисленные мероприятия (кроме первого) носят временный характер.

Способ осуществляют следующим образом. Вокруг предохраняемой от морозного пучения сваи на расстоянии, равном двойному размеру ее поперечного сечения, устанавливают сезонно-действующие охлаждающие устройства (СОУ), заглубляемые в грунт до нижней границы слоя сезонного промерзания-оттаивания.

При установлении отрицательной температуры наружного воздуха СОУ включаются в работу и осуществляют промораживание грунта вокруг сваи, начиная от нижней границы слоя сезонного промерзания-оттаивания с доведением температуры массива промораживаемого грунта до температуры, не превышающей -6С и поддерживанием окружающего фундамент массива грунта в промороженном состоянии до наступления положительных температур наружного воздуха в ночное время суток.

Поскольку силы пучения всегда направлены к фронту холода, то при промораживании деятельного слоя снизу вверх пучение будет происходить в противоположном направлении. Но так как ниже границы слоя сезонного промерзания всегда залегает плотный несжимаемый слой грунта, то деформаций и перемещений промораживаемого грунта и смерзшейся с ним сваи происходить не будет. Противопучинный эффект усиливается тем, что поверхность массива грунта, окружающего фундамент, на период искусственного промораживания слоя сезонного промерзания-оттаивания термоизолируют от охлаждения наружным воздухом, а также от остального грунтового массива в пределах глубины залегания слоя сезонного промерзания. Кроме того, с помощью СОУ промерзание грунта в сезонно-промерзающем слое снизу вверх будет происходить интенсивнее, чем сверху вниз из-за наличия почвенно-растительного, торфяного слоя, снегового покрова или каких-либо других термоизолирующих покрытий.

Таким образом, к тому времени, когда верхний слой грунта промерзнет до глубины, сопровождающейся его пучением и перемещением сваи, промерзший грунт в нижнем интервале слоя сезонного промерзания прочно смерзнется со сваей и удержит ее от перемещения вместе с верхним промерзающим слоем в сторону дневной поверхности. Кроме того, в процессе промерзания деятельного слоя грунта снизу вверх происходит криогенная миграция грунтовой воды к фронту промерзания от дневной поверхности, что существенно уменьшает пучинистость грунта в верхнем слое за счет его обезвоживания [1].

Пример осуществления способа.

Вокруг трубчатой металлической сваи диаметром 325 мм, заглубленной на 8 м, на расстоянии 0,6 м были установлены 4 СОУ парожидкостного типа на глубину 2,5 м, равную глубине сезонного промерзания. Соединительные теплопроводы охлаждающих устройств были термоизолированы от окружающего грунта. Для чистоты эксперимента, подтверждающего эффективность принципа терморегулирования процесса сезонного промерзания окружающего фундамент грунта, положенного в основу предложенного способа, термоизоляция грунтового массива вокруг сваи как с поверхности, так и по глубине не осуществлялась.

При установлении дневной температуры воздуха минус 2-3С начался процесс промораживания грунта вокруг сваи у нижней границы деятельного слоя, который контролировался с помощью наблюдательных температурных скважин, пробуренных в зоне промораживания. Когда температура грунта в промораживаемой зоне достигла -6С, ее мощность составила 0,8 м. При этом глубина естественного промерзания грунта с поверхности составила 0,2 м. В процессе дальнейшего промораживания мощность промораживаемого слоя достигла 2,0 м, а глубина промерзания с поверхности составила 0,5 м и произошло смыкание обеих зон и завершение процесса промерзания грунта в слое сезонного промерзания. За этот период произошло промораживание 4/5 мощности деятельного слоя без его пучения, направленного в сторону дневной поверхности, а также смерзание грунта со сваей, удерживающей ее от перемещений при пучении грунта в поверхностном слое при его промерзании.

Таким образом, устойчивость сваи против пучения в процессе промерзания деятельного слоя было полностью обеспечено. При этом перемещения сваи в течение последующего зимнего сезона также не наблюдалось.

Защита фундамента от морозного пучения описанным способом упрощает технологические операции, не требует выполнения большого объема трудоемких земляных работ по замене пучинистых грунтов в основании фундамента и применения специальной техники, а также обеспечивает надежность предохранения фундаментов от морозного пучения и поддержания их функционального состояния на весь срок эксплуатации сооружения.

Предлагаемое техническое решение может быть эффективно использовано при строительстве новых и эксплуатационном обслуживании существующих объектов, в частности при профилактических мероприятиях на аварийных линиях электропередачи, в сложных климатических и геокриологических условиях северных регионов.

1. Способ защиты фундамента от морозного пучения, характеризующийся тем, что он предусматривает управление процессом сезонного промерзания окружающего фундамент грунта, которое осуществляют путем искусственного промораживания массива окружающего фундамент грунта глубиной, равной глубине залегания слоя сезонного промерзания-оттаивания, и шириной, равной двойной ширине фундамента, причем искусственное промораживание массива грунта начинают при температуре окружающего воздуха, равной в дневное время суток от -2 до -4°С, и производят промораживание грунта последовательно снизу вверх, начиная от нижней границы слоя сезонного промерзания-оттаивания, с доведением температуры массива промороженного грунта до температуры, не превышающей -6°С, и поддерживают окружающий фундамент массив грунта в промороженном состоянии до наступления положительных температур наружного воздуха в ночное время суток.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что поверхность массива грунта, окружающего фундамент, на период искусственного промораживания слоя сезонного промерзания-оттаивания термоизолируют от охлаждения наружным воздухом.

3. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что перед искусственным промораживанием массива окружающего фундамент грунта в слое сезонного промерзания-оттаивания его термоизолируют от остального грунтового массива в пределах глубины залегания этого слоя.

4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что искусственное промораживание окружающего фундамент грунта производят с помощью сезоннодействующих устройств для охлаждения и замораживания грунта, включающих грунтовый и воздушный теплообменники и соединительный термоизолированный теплопровод, причем устройства устанавливают в грунт по наружному контуру фундамента с размещением грунтового теплообменника на нижней границе слоя сезонного промерзания-оттаивания массива грунта, подлежащего промораживанию.

Особенности строительства МЗЛФ на пучинистом грунте

Чтобы выполнить мелкозаглубленный ленточный фундамент (МЗЛФ) на пучинистых грунтах, потребуется предусмотреть комплекс защитных мероприятий. Такая технология актуальна для зданий, у которых не планируется устраивать подвал. Возведение фундаментов глубокого заложения в этом случае приведет к необоснованным перерасходам.

Что такое пучение грунта и чем оно опасно

Пучение грунта представляет собой природное явление, возникающее при одновременном наличии двух факторов:

Вода — это уникальное вещество. Она единственная из всех материй на планете при охлаждении расширяется (плотность пресной воды примерно 1000 г/м 3 , а плотность льда 917 г/м 3 ). При наличии влаги в грунте зимой происходит увеличение почвы в объеме. При этом возникают напряжения, которые стараются вытолкнуть фундамент из земли.

Равномерные деформации не так опасны для здания, но при пучении они не одинаковы. В середине дома температура почвы выше, силы морозного пучения здесь слабее. По краям строения они сильны, так как нагрев от внутренних помещений меньше. Наружные стены дома поднимаются сильнее, чем внутренние, что приводит к появлению трещин в фундаментах, стенах, перегородках.

Какие грунты относятся к пучинистым

Перед проектированием и строительством фундамента необходимо выполнить геологические изыскания. Они помогут определить, какие слои почвы залегают на участке. Если нет возможности заказать профессиональное исследование, можно провести его самостоятельно отрывкой шурфов или ручным бурением. При определении типа почвы стоит руководствоваться описаниями в ГОСТ «Грунты. Классификация».

По этому нормативу грунт делят на 5 групп:

  • чрезмерно пучинистый;
  • сильнопучинистый;
  • среднепучинистый;
  • слабопучинистый;
  • непучинистый (условно).

Для всех групп, кроме последнего варианта, нужно предусматривать мероприятия, чтобы защитить мелкозаглубленный ленточный фундамент на пучинистых грунтах. К условно не пучинистым почвам относят крупнообломочные типы, песок крупной и средней фракции. Эти материалы хорошо фильтруют влагу, благодаря чему она уходит в нижние слои. При этом уровень расположения грунтовых вод должен быть ниже глубины опирания фундаментов.

Пучинистые грунты плохо пропускают воду, поэтому осадки легко скапливаются в слое. К таким типам относится глина, суглинок, супесь. Также от пучения нужно избавляться при мелкопесчаных и пылеватых почвах. На последних строительство не рекомендуется, лучше выполнить полную замену грунта на крупный песок.

Читайте также:  Состав бетона для фундамента забора

Область применения МЗЛФ

Мелкозаглубленный ленточный фундамент используется для небольших зданий без подвала. Такой вариант позволит снизить финансовые и трудовые затраты на возведение ленты под дом за счет уменьшение объема бетона и количества арматуры. При этом прочностные характеристики грунтов должны быть достаточными, чтобы выдержать здание. Предварительно требуется выполнить расчет.

Такой тип фундамента также используют при залегании воды в грунте на расстоянии 1,5 м и более. В этом случае применить ленту глубокого заложения без затратных мероприятий по водопонижению невозможно.

МЗЛФ чаще всего устраивается под здания из относительно легких материалов:

  • древесина;
  • деревянные панели (каркасные дома);
  • легкие бетоны (пенобетон, газобетон и т.д.).

Глубина залегания ленты может быть разной. Чаще всего она назначается в переделах 70 — 100 см. Точная величина зависит от прочностных характеристик грунта, этажности здания и используемых для строительства материалов. При этом расположение уровня грунтовой влаги должно быть на 50 см ниже отметки подошвы фундамента. В противном случае есть вероятность повреждения конструкций.

Как защитить МЗЛФ от пучения на глинистых грунтах

Самый распространенный способ борьбы с пучинистыми почвами — заложение подошвы фундамента ниже отметки промерзания (определяется по СП 22.13330.2011). Но во многих регионах эта отметка находится слишком глубоко, стоимость строительства сильно увеличивается.

При устройстве мелкозаглубленного ленточного фундамента на пучинистых глинистых грунтах выполняют защитные мероприятия в комплексе. Руководствуются при этом п.11 СП 45.13330.2012. Важно одновременно предотвратить воздействие холода и влаги. Защита МЗЛФ выполняется в следующем порядке:

  • Подушка под фундамент из непучинистого материала. Назначается толщиной 30—50 см. Выполняется из крупного или среднего песка. Песок используют также для засыпки пазух по бокам фундамента. Такой подход позволит устранить действие пучинистых грунтов на боковую поверхность конструкции. Под песчаную подушку укладывают слой геотекстиля для предотвращения заиливания.
  • Устройство дренажа в уровне подошвы фундамента. Труба закладывается на расстоянии не более 1 м от боковой стенки ленты. Глубина назначается на 20—30 см ниже подошвы фундамента. Уклон дренажной трубы зависит от диаметра ее сечения.
  • Гидроизоляция и утепление вертикальной поверхности ленточного фундамента. Функцию изоляции для тепла и влаги может взять на себя экструдированный пенополистирол (например, пеноплекс). Материал крепят на всю высоту ленты, в том числе и цоколь. Использовать вместо пеноплекса более дешевый пенопласт запрещено. Он обладает гораздо меньшим ресурсом.
  • Утепленная отмостка. Этот элемент также выполняет функцию гидроизоляции, предотвращая попадание к фундаменту атмосферной влаги. Уложив под наружный слой отмостки пеноплекс, удастся предотвратить промерзание грунта в непосредственной близости от здания.
  • Ливневая канализация. При благоустройстве территории важно предусмотреть эффективный отвод лишней влаги с участка.

Устройство фундамента на глинистом пучинистом грунте выполняют в летний период. Важно загрузить конструкцию до наступления холодов. При вынужденной остановке строительства необходимо выполнить полный комплекс мер по консервации.

Альтернативные варианты

Мелкозаглубленная лента обладает сниженной несущей способностью. Использовать ее под массивные здания не рекомендуется. Если нужно построить кирпичное или бетонное здание на пучинистом грунте, лучше отдать предпочтение фундаментной плите мелкого заложения.

Также не стоит применять МЗЛФ при расположении уровня грунтовых вод на расстоянии менее 1,5 м от поверхности почвы. В этом случае под кирпичный или бетонный дом (в том числе и из легких бетонов) подойдет незаглубленная плита. Для каркасного или деревянного дома можно использовать металлические винтовые сваи.

Грамотный выбор типа фундамента и соблюдение технологии его возведения позволит предотвратить негативное влияние пучинистых грунтов. Важно выполнить все действия по защите конструкции от холода и влаги.

Как противостоять морозному пучению грунта

Морозное пучение грунта возникает вследствие замерзания воды в земле, при этом объем грунта увеличивается, и уровень почвы поднимается. Замерзший грунт давит на все конструкции, которые находятся в земле или на ее поверхности, деформирует и сдвигает их. Это весьма опасное явление для домов и других построек. Вследствие вспучивания грунтов происходят подвижки фундаментов, сдвигание пристроек, крыльца, подъем подъездных дорожек, нередко возникают трещины в стенах, перекос луток, бывают и разрушения домов.

Какие грунты относятся к пучащим

Все грунты, которые содержат в себе глину, а значит и связанную с ней воду, в большей или меньшей степени способны вспучиваться при замерзании. Это глины, суглинки, супеси, мелкие пески, пылеватые пески и другие пески, если они содержат в себе пылевато-глинистые частицы.

К непучащим грунтам относятся крупные и средние пески, в которых отсутствуют пылевато-глинистые частицы.

Как воздействуют пучащие грунты на фундаменты и конструкции


Увеличивающийся в объеме грунт создает силы воздействия на все строительные конструкции. Эти силы подразделяют на:
нормальные — действующие снизу вверх на подошву фундамента, приподнимая его;
касательные — силы трения, действующие на вертикальные стенки конструкции при перемещении грунтов вверх или вниз;
перпендикулярные — силы действующие в горизонтальной плоскости при расширении грунтов и давящие на стенки фундамента (под домом грунт не замерзает, поэтому противодействия сдавлению изнутри нет).

От чего зависит интенсивность пучения

Морозное пучение может быть разной интенсивности в разных точках поверхности, даже если они находятся совсем близко. Это еще более усиливает опасность явления, так как на фундамент действуют силы разной величины и направленности.

Интенсивность пучения зависит в первую очередь от степени увлажнения почвы и объема замерзающей воды. Если вокруг дома в непосредственной близости от фундамента почва сильно увлажняется, например, при стоке с крыши, то опасность увеличивается. Часто бывает, что вода накапливается осенью в районе фундамента, после чего следуют морозы…

Способность грунта накапливать воду напрямую зависит от его состава. Чем больше пластичной глины, тем влажнее могут оказаться грунты. На территории России до 75% площадей пригодных к застройке составляют пучащие грунты. Практически все дома старой постройки и другие строения, подъезды, дорожки, нуждаются в защите от сдвижения грунтов зимой.

Какой основной метод борьбы с этим явлением

Раньше предпринимались попытки бороться с последствиями вспучивания грунтов. В основном устраивались песчаные подушки толщиной 20 – 50 см вокруг углубленной в почву конструкций. Чтобы песок не заиливался глинистыми частицами его ограждали от грунта стеклохолстом. Но эти действия все равно были не надежными и теряли эффективность на протяжении длительного времени.

Сейчас основной метод борьбы с морозным пучением почвы – устранение причины явления, а именно, — замерзания грунта возле конструкции. Теперь это сделать не сложно, так как появились новые утеплительные материалы, весьма прочные, и не накапливающие воду, т.е. которые могут применяться непосредственно в грунте. Это различные марки экструдированного пенополистирола. Коэффициент теплопроводности материала на уровне 0,32 Вт/мºС (плотность 35 кг/м куб) и 0,36 Вт/мºС (плотность 50 кг/м куб, особопрочный на сжатие, применяется под автомобильными дорогами).

Вокруг здания в грунт укладывается полоса утеплителя, которая замедляет охлаждение грунта морозным воздухом, поэтому грунт под воздействием тепла земли не замерзает.

При обустройстве теплоизоляции вокруг здания, непосредственно возле фундамента, возникает два вопроса:
– какой толщины экструдированый пенополистирол применить;
— какой ширины должна быть теплоизоляционная полоса.

Рекомендации экспертов, основанные на теплотехническом расчете говорят нам о том, что толщина экструдированного пенополистирола для утепления грунта возле дома в частном строительстве должна быть не менее 50 мм. При этом над слоем утеплителя должен находиться замерзший грунт толщиной не менее 200 мм.

Ширина полосы утеплителя непосредственно прилегающая к зданию должна быть не менее глубины промерзания грунтов в данном районе, но в любом случае не менее 1,0 метра. Такая ширина позволит существенно уменьшить воздействия касательных, нормальных и перпендикулярных сил морозного пучения на фундаменты.

Как сделать утепление грунта возле фундамента


Вокруг дома делается траншея необходимой ширины, на глубину около 0,6 метра. Дно траншеи выравнивается песком толщиной 10 – 20 см, который утрамбовывается с поливкой водой. Этой песчаной подсыпкой также формируется уклон в сторону от дома не менее 2% для стока воды (пенополистирол воду не пропускает, укладывается «зуб в зуб»). Листы утеплителя укладываются вплотную к утеплителю цоколя, или делается врезка в утеплительный слой фундамента. Утеплитель засыпается песчаной подушкой слоем от 20 см, сверху укладывается брусчатка отмостки толщиной от 10 см. Подобная схема позволяет сделать утепленную отмостку вокруг дома.

Защита от морозного пучения приставных конструкций к дому

Возле дома могут располагаться различные приставные конструкции, например крыльцо с лестницей, опоры балкона, легкая терраса и др. При морозных пучениях они могут сдвигаться, деформироваться, что доставляет немало неприятностей. Также и подъездная дорожка к воротам гаража может серьезно пострадать от подъема грунтов, гаражные ворота нельзя будет открыть.

Защита от морозного пучения выполняется следующим образом. Делается выемка грунта на глубину до 600 мм ниже подошвы конструкции и шириной большей, чем конструкция на величину не менее чем глубина промерзания в каждую сторону, но не менее 1 метра. Делается песчано-гравийная подсыпка с уклоном в сторону стока воды (если нужно) толщиной от 300 мм. Подсыпка утрамбовывается с поливкой водой. Затем укладывается утеплитель толщиной 50 мм, поверх которого делается песчаная подушка толщиной 200 мм. На этой подушке делается заливка фундамента под легкую конструкцию или под легкой конструкции или подъездная дорога.

Как видим, принцип борьбы с морозными пучениями почвы в любом случае остается один и тот же – применяется достаточно широкая полоса утеплителя, которая не дает морозному воздуху воздействовать на грунт, и он прогревается естественным теплом земли. По этой же схеме можно утеплять и подводящие к дому трубопроводы, располагая в траншее лист утеплителя шириной в глубину промерзания. При этом желательно делать широкую траншею, т.е. лист расположить как можно глубже. Это снизит воздействие и морозного пучения на трубопроводы на входе в дом, где они располагаются обычно не глубоко.

Ссылка на основную публикацию
×
×
Adblock
detector