Конструктивные методы улучшения работы грунтов основания

Устройство грунтовых подушек. Если в основании фундамента залегают слабые грунты (илы, текучие пылевато-глинистые грунты, торфы, заторфованные, малоуплотнённые насыпные или пучинистые) обладающие низкой несущей способностью и повышенной сжимаемостью, то их использование в качестве естественных оснований чаще всего оказывается невозможным или нецелесообразным. В этом случае экономичной может оказаться замена слабого грунта другим, обладающим достаточно высоким сопротивлением сдвигу или имеющим малую сжимаемость, который образует грунтовую подушку.

В качестве материала используют крупнообломочные грунты (гравий, щебень) крупные и среднезернистые пески, шлак и т.д.

Порядок проектирования грунтовых подушек сводится к следующем. Задавшись расчётными значениями физико-механических характеристик материала подушки, определяют ориентировочные размеры фундамента в плане. Далее, изменяя толщину подушки и, если надо, размеры фундамента, устанавливают такую толщину подушки, чтобы выполнялось условие , где Pz – сумма давлений, передаваемых на подстилающий слой слабого грунта от фундамента и веса грунтовой подушки: , где гамма и z – соответственно удельный вес и толщина грунтовой подушки, Po – дополнительное давление под подошвой фундамента, Rz – расчётное сопротивление грунта, слагающего слабый подстилающий слой. Далее идёт проверка деформаций основания. Ширина подушки зависит от угла β:

Шпунтовые конструкции как ограждающие элементы могут быть использованы для улучшения условий работы грунтов в основании сооружений. Шпунт погружают через толщу слабых грунтов в относительно плотный грунт. Фундаментная конструкция устраивается на песчаной подготовке и сопрягается со шпунтовым ограждением.

Такое техническое решение исключает возможность выпирания грунта в сторону из-под фундамента, т.е. увеличивает его несущую способность и ограничивает боковое расширение грунта при деформациях основания, что приводит к уменьшению осадок.

Армирование грунта заключается во введении в грунт специальных арматурных элементов. Это элементы выполняются в виде лент или сплошных матов, изготовленных из геотекстиля. Реже используется металлическая арматура.

Армирующие элементы должны обладать достаточной прочностью и обеспечивать необходимое зацепление с грунтом, для чего их поверхность делается шероховатой. За счёт восприятия армирующими элементами касательных и горизонтальных напряжений увеличивается несущая способность основания и снижаются осадки фундаментов.

Это мероприятие, заимствованное из практики конструирования железобетонных изделий, сравнительно недавно начало применяться к грунтам. Суть его заключается в заблаговременной укладке (для насыпных сооружений) или забивке (для массивов естественного сложения) в грунты армирующих элементов. При надлежащей прочности на растяжение и хорошем сцеплении с грунтом армирующие элементы способны увеличить несущую способность оснований, а также устойчивость подпорных стенок. При устройстве выемок забиваемые по мере отрывки котлованов арматурные стержни позволяют устраивать откосы вертикальными

Боковые пригрузки. При возведении ограждающих дамб и других земляных сооружений на слабых грунтах устойчивость откосов сооружений и их оснований может быть повышена устройством пригрузок основания и низовой части откосов, выполняемых из крупнообломочных и песчаных грунтов.