24. Проектирование, строительство и эксплуатация зданий возводимых на просадочных, набухающих грунтах. Противопросадочные конструктивные мероприятия.

Просадка- это деформация грунта под подошвой фундамента, а также от собственного веса грунта, которая происходит при его увлажнении выше начальной просадочной влажности.

Прочность, устойчивость и эксплуатационная пригодность зданий, возводимых в районах просадочных грунтов, может быть обеспечена устранением просадочных свойств грунтов путем их уплотнения или применения грунтовых свай, предварительным замачиванием грунтов основания, мерами, исключающими возможность проникновения воды в грунты основания, выбором конструктивных решений, обеспечивающих жесткость несущего остова, возможностью быстрого восстановления конструкций после их просадки.

При выборе типа несущего остова зданий предпочтительны конструктивные схемы, малочувствительные к неравномерным осадкам.

Здания следует проектировать простой конфигурации в плане. Протяженные здания разрезаются осадочными швами, которые совмещаются с температурными и располагаются у поперечных стен, в крупнопанельных зданиях отдельные отсеки должны замыкаться поперечными стенами у осадочных швов. В многоэтажных крупнопанельных зданиях расстояние между осадочными швами принимают не более 72 м. Для повышения прочности и устойчивости зданий устраивают армированные пояса, укладываемые в уровне междуэтажных перекрытий непрерывно по всей длине наружных и внутренних стен в пределах отсеков, разделенных осадочными швами. Допускается также применение сборно-монолитных поясов с обеспечением прочной связи их с конструкциями.

Все фундаменты в пределах отсека должны располагаться на одном уровне; столбчатые фундаменты желательно связывать между собой горизонтальными связями-распорками. В целях защиты зданий от местных просадок рекомендуется, если это технически целесообразно, устройство фундаментов в виде сплошной плиты перекрестных балок, балок-стенок и т. п.

Весьма важно для предотвращения от возможных просадок защищать грунты от проникновения в них любых видов влаги, как атмосферной так и эксплуатационной. Для этого необходимо устраивать надежную отмостку шириной до 1,5 м, тщательно гидроизолировать стены и пол подвалов, места примыкания трубопроводов и т. п.

Архитектурно-планировочные мероприятия по защите зданий от неравномерных деформаций включают также все меры обеспечения эксплуатационной надежности зданий, предусмотренных заданием на проектирование с учетом местных условий.

При увлажнении набухающих грунтов происходит увеличение объемов. Процесс набухания грунта при его увлажнении происходит из-за наличия в составе структуры грунта минералов называемых монтморелланит. При последующем понижении влажности у набухающих грунтов происходит обратный процесс - усадка.

Меры:

• грунт уплотняют тяжелыми трамбовками;

• устраивают грунтовые подушки из непросадочных или уплотненных грунтов;

• предварительно замачивают грунты в пределах всей просадочной площади;

• увеличивают заглубление фундамента до отметки ниже просадочных грунтов;

• устанавливают по периметру фундамента буронабивные сваи

• используют водозащитные меры для предотвращения возможных просадок.

25. Проектирование, строительство и эксплуатация зданий возводимых на слабых водонасыщенных , засоленных грунтах. Строительное водопонижение и антикоррозионная защита конструкций подвала и фундаментов.

Поскольку слабые структурно неустойчивые грунты (илы, биогенные грунты) практически полностью водонасыщены и сильно сжимаются, для расчета осадок на них возможно применение решений теории фильтрационной консолидации, позволяющее определить развитие осадок с течением времени. Кроме того, для этих грунтов следует проводить расчеты основания также по первому предельному состоянию, так как при условии неполной консолидации прочность основания обеспечивается в основном сцеплением в грунте, а трение "включается" с рассеиванием порового давления

Каким образом производится предпостроечное уплотнение слабых водонасыщенных грунтов? Делается фильтрующая пригрузка. Эффективным является применение песчаных и бумажных дрен. При небольшой толще биогенных грунтов их следует заменить другими. Это называется выторфовыванием.

 Какие особенности следует учитывать при устройстве котлованов в слабых грунтах?Следует обеспечить устойчивость стенок котлованов, предохранение грунтов от атмосферных осадков, промораживания, от повреждения механизмами и подтопления. При разработке котлованов механизмами следует предусматривать недобор бульдозерами и обратной лопатой до 40 см. При глубине котлованов до 2 м угол откоса должен быть не более 30° . При эксплуатации следует исключить возможность понижения уровня грунтовых вод, чтобы не вызвать больших дополнительных деформаций. Если грунты сильно пучинистые, их следует предохранять от промораживания.

Засоленными следует считать грунты, содержащие значительное количество водорастворимых солей. При их увлажнении и выщелачивании уменьшается несущая способность и увеличивается деформируемость. Удаление солей снижает сцепление и увеличивает пористость. Характерным является суффозионное сжатие, вызываемое рассолением вследствие дополнительного увлажнения. Начальной величиной считается относительное сжатие, составляющее 1 %.

В водонасыщенных засоленных грунтах применяются песчаные подушки, вертикальные дрены, песчаные сваи. В маловлажных грунтах устраивают грунтовые подушки, в которых грунт уплотняется, и они служат экраном для проникающей воды. Для глубинного уплотнения устраивают грунтовые сваи в пределах всей толщи засоленных грунтов. Глубинные слои можно доуплотнять тяжелыми трамбовками.

Какие типы фундаментов рекомендуются на засоленных грунтах?При небольшой толщине слоя засоленных грунтов (до 4 м) можно их прорезать столбчатыми фундаментами, при большей толщине заменить свайными фундаментами. Для тяжелых сооружений можно использовать опускные колодцы. Следует при выборе материалов фундаментов учитывать возможность солевой коррозии. Делаются защитные покрытия из смол, битумных материалов, а также оклейка рулонными материалами.

При химической агрессивности грунтовых или поверхностных вод подземная часть здания и его фундаменты должны иметь антикоррозионную защиту;

Наиболее распространенная проблема, мешающая безопасной эксплуатации зданий — коррозия стальной арматуры. Самая распространенная причина возникновения и развития коррозионных процессов — проникновение в бетон растворов солей и других агрессивных соединений, повреждающих металл и бетон. Проникновение это возникает вследствие некачественно выполненной гидроизоляции. Именно поэтому проникающая гидроизоляция бетона — одна из важнейших мер по сохранению эксплуатационной пригодности здания на длительный срок. 

Водопонижение грунтовых вод искусственным методом является в ряде случаев неотъемлемой частью строительных работ, направленных на защиту наземных и подземных строений, при сооружении котлованов в водонасыщенных грунтах. Благодаря водопонижению уменьшается вероятность прорыва подземных вод в подвальные помещения возводимых зданий.

Работы по строительному водопонижению производятся с помощью специального оборудования или иной специальной техники, позволяющих произвести грунтовое осушение в различных условиях. Строительное водопонижение иглофильтрами достаточно часто необходимо в грунтах с особенными условиями, к примеру, в водоносных песках, являющихся довольно однородными по составу.

Сущность метода водопонижения основывается на том, что при откачке грунтовых вод, поступающих в скважину, котлован или подземную выработку, поверхность воды в грунте приобретает воронкообразную форму с уклоном к месту откачки.

Водопонижение осуществляется при помощи иглофильтров, установленных в дне котлована.

Этот способ водопонижение основан на создании и поддержании вакуума самовсасывающими насосами в широко разветвленной сети иглофильтров, погруженных в грунт и соединенных резиновыми шлангами с коллектором. Грунтовая вода засасывается через фильтры во всасывающий коллектор и откачивается насосами за пределы осушаемой площади.

Защиту от коррозии стен подвалов и фундаментов следует осуществлять применением коррозионно-стойких материалов и выполнением конструкционных требований (первичная защита ), а также использованием вторичных способов защиты (нанесение изоляционных покрытий, пропитка бетона, применение электрохимических методов защиты). При проектировании железобетонных конструкций для эксплуатации в агрессивных грунтовых условиях следует нормировать толщину и проницаемость защитного слоя бетона, а также ширину раскрытия трещин - первичная защита. Для бетонных и железобетонных подземных конструкций (стен подвалов и фундаментов ) необходимо применять следующие материалы: портландцемент, шлакопортландцемент; сульфатостойкий цемент; песок кварцевый; крупный заполнитель из изверженных пород. Для повышения стойкости бетонных и железобетонных конструкций в агрессивных условиях эксплуатации рекомендуется использовать химические добавки, снижающие проницаемость бетона и повышающие его химическую стойкость.