Ответы на экзамен по фундаментам - файл n1.doc

Ответы на экзамен по фундаментам
скачать (4578 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc4578kb.21.10.2012 23:25скачать

n1.doc

ВОПРОСЫ К ЭКЗАМЕНУ ПО СПЕЦФУНТАМЕНТАМ


  1. Приведите схему расчета устойчивости подпорных стен:


Устойчивость отдельно стоящих стен против сдвига по подошве и по ломаным поверхностям скольжения рассчитывается во всех случаях независимо от соотношения вертикальных и горизонтальных нагрузок. Для стен, воспринимающих нагрузку от верхнего строения (в частности для стен подвалов), расчет устойчивости против сдвига производится только при невыполнении условия (5.83).
Расчет устойчивости стены против сдвига выполняется по формуле (5.92). При этом стены с горизонтальной подошвой рассчитываются по трем возможным вариантам сдвига: ? = 0; ? = ?I/ 2 и ? = ?I (рис. 7.10, а).
Стены с наклонной подошвой рассчитываются по четырем возможным вариантам сдвига: ? = – ?; ? = 0; ? = ?I / 2 и ? = ?I (рис. 7.10, б). При расчете на сдвиг по подошве используются прочностные характеристики грунта ненарушенного сложения ?I и сI, но значения ?I принимаются не более 30°, а значения cI — не более 5 кПа.



  1. МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ПОДПОРНЫХ СТЕН


Для подпорных стен используются различные материалы: железобетон, бетон, естественный камень, кирпич и другие.

Выбор материала определяется т основе технико-экономического обоснования. Бетон применяется на природных кварцевых и полевошпатных песках или искусственно получаемых из твердых и плотных каменных пород с крупностью зерен до 5 мм»

В качестве крупного заполните употребляется гравий иди щебень, получаемый дроблением шинных горных пород, или их смесь. Крупность зерен крупного заполнителя принимается от 5 до 150 мм, в зависимости от толщины стен.

В бетонных массивах допускается включение в бетон отдельных бутовых камней общим объемом до 20% от полного объема кладки (бутобетон).

В качестве вяжущего применяется, как правило, портландцемент допускается применение пуццоланового, планового и песчано-пуццоланового портландцемента. Цемент должен быть выбран с учетом агрессивности воды-среды.

Вода, применяемая для затвердения бетонной смеси, не должна содержать вредных примесей, препятствующих нормальному схватыванию и твердению вяжущего (см. СНиП 1-В3-62 «Бетоны на неорганических вяжущих и заполнителях»).

В бетонных и железобетонных подпорных стенах следует применять бетон марки не ниже 150.

Сталь для железобетонных конструкций следует применять по Г0С1 578I-6IX "Сталь горячекатаная для армирования железобетонных конструкций".

Естественный камень» применяемый для устройстве подпорных стен должен иметь нормативное сопротивление на сжатие не менее 200 кг/сы2, быть однородного строения, без трещин, достаточной морозостойкости и не выветривающимся. Горизонтальная поверхность камней не должна иметь выбоин на площади более 60$ постели камня и глубиной более 2 см.
Водопоглащаемость должна быть не более 6% (при полном насыщении) от веса камня в воздушносухом состоянии. Камень, насыщенный водой, должен выдерживать без признаков разрушения и без потери первоначальной прочности 15-кратное замораживание при - 15°С с последующим оттаиванием.

Одной из разновидностей естественного камня является бут (бутовый камень) - камень неправильной формы, полученный при разработке залежей сплошных пород (гранита, песчаника и др. осадочных горных пород, не имеющих глинистых примесей и прослоек мягких породе Вес камней от 18 до 36 кг.

Кирпич применять по ГОСТ 530-71 "Кирпич глиняный обыкновенный".

Для шпунтовых ограждений применять:

- стальные шпунты по ГОСТ 4781-55х "Сталь прокатная для шпунтовых свай";

- деревянные шпунты, главным образом для временных сооружений, в практике применяется шпунт преимущественно прямоугольного сечения с шипом или без него;

- железобетонные шпунты применяются как постоянные и является частью сооружения. По сечению железобетонные шпунтовые сваи, как правило, делают прямоугольного сечения о шипом или без него, ширина шпунтовых свай не превышает 60 см..


  1. Приведите типы подпорных стен.


В массивных подпорных стенах их устойчивость на сдвиг и опрокидывание при воздействии горизонтального давления грунта обеспечивается в основном собственным весом стены.

В тонкостенных подпорных стенах их устойчивость обеспечивается собственным весом стены и весом грунта, вовлекаемого конструкцией стены в работу.

Как правило, массивные подпорные стены более материалоемкие и более трудоемкие при возведении, чем тонкостенные, и могут применяться при соответствующем, технико-экономическом обосновании (например, при возведении их из местных материалов, отсутствии сборного железобетона и т.д.).
3.2. Массивные подпорные стены отличаются друг от друга формой поперечного профиля и материалом (бетон, бутобетон и т.д.) 3.3. В промышленном и гражданском строительстве, как правило, находят применение тонкостенные подпорные стены уголкового типа, приведенные на рис. 2.
Примечание. Другие типы подпорных стен (ячеистые, шпунтовые, из оболочек и пр.) в настоящем Пособии не рассматриваются.
3.4. По способу изготовления тонкостенные подпорные стены могут быть монолитными, сборными и сборно-монолитными.
3.5. Тонкостенные консольные стены уголкового типа состоят из лицевых и фундаментных плит, жестко сопряженных между собой.
В полносборных конструкциях лицевые и фундаментные плиты выполняются из готовых элементов. В сборно-монолитных конструкциях лицевая плита сборная, а фундаментная - монолитная.
В монолитных подпорных стенах жесткость узлового сопряжения лицевых и фундаментных плит обеспечивается соответствующим расположением арматуры, а жесткость соединения в сборных подпорных стенах - устройством щелевого паза (рис. 3, а) или петлевого стыка (рис. 3,6).
3.6. Тонкостенные подпорные стены с анкерными тягами состоят из лицевых и фундаментных плит, соединенных анкерными тягами (связями), которые создают в плитах дополнительные опоры, облегчающие их работу.
Сопряжение лицевых и фундаментных плит может быть шарнирным или жестким.
Контрфорсные подпорные стены состоят из ограждающей лицевой плиты, контрфорса и фундаментной плиты. При этом грунтовая нагрузка от лицевой плиты частично или полностью передается на контрфорс.
При проектировании подпорных стен из унифицированных панелей стеновых (УПС), часть фундаментной плиты выполняется из монолитного бетона с использованием сварного соединения для верхней арматуры и стыковки внахлестку для нижней арматуры


  1. Укажите внешние нагрузки и их взаимосвязь, которые действуют на подпорные стены.


Интенсивность горизонтального активного давления грунта от собственного веса Р

Коэффициент горизонтального давления грунта определяется по формуле

Интенсивность дополнительного горизонтального давления грунта, обусловленного наличием грунтовых вод

Временные нагрузки от подвижного транспорта

Временные нагрузки от подвижного транспорта


  1. Перечистлите виды постоянных нагрузок на подпорные стены


Собственный вес конструкции

Вес грунта в природном залегании

Вес грунта в засыпке

Вес насыпного грунта

Вес дорожного покрытия проезжей части и тротуаров

Вес полотна, железнодорожных путей

Гидростатическое давление грунтовых вод


  1. Перчислите виды временных внешних нагрузок на подпорные стены


От подвижного состава железных дорог

От колонн автомобилей

Нагрузка от оборудования, складируемого материала,

равномерно распределенная нагрузка на территории

От колесной ПК-80 и гусеничной НГ-60 нагрузки

От погрузчиков и каров

От колонн автомобилей АБ

временные длительные нагрузки и воздействия

е) силовое воздействие воды на лицевую грань подпорной стены,

ж) температурные воздействия, соответствующие изменениям среднемесячных температур окружающей среды для среднего по температурным условиям года;
з) дополнительное (реактивное) боковое давление грунта на подпорные стены, возникающее от действия длительных временных нагрузок (дополнительное давление воды на лицевую грань, температурные

воздействия, навал стены на грунт засыпки);

кратковременные нагрузки и воздействия

и) нагрузки от транспортных воздействий, строительных и перегрузочных механизмов и складируемых грузов (в зависимости от эксплуатационных условий данные нагрузки могут быть отнесены к временным длительным);

к) нагрузки от судов (навал, натяжение швартовов) при расчетных скоростях подхода судов;

л) нагрузки от волн, принимаемые в соответствии со СНиП 2.06.04-82 при средней многолетней скорости ветра

м) ледовые нагрузки, принимаемые в соответствии со СНиП 2.06.04-82 для средней многолетней толщины льда;

н) гидродинамические, пульсационные нагрузки воды.


  1. Обьясните понятие «коэффициент горизонтальной составляющей активного давления грунта».


?x - коэффициент горизонтальной составляющей активного давления, определяемый в соответствии с указаниями п. П.5.3 по характеристикам грунта, расположенного в сечении, для которого определяется ордината активного давления.



-угол внутреннего трения грунта

-угол наклона задней грани стены или плоскости обрушения

-угол трения грунта на контакте со стеной


  1. Объясните понятие «активное давления грунта»

Когда стена отходит от засыпки, давления грунта на стены уменьшается. Это минимальное давление называется активное давление грунта.

Сила взаимодействия между грунтом и поверхностью ограждающего его сооружения. Давление, воспринимаемое сооружением со стороны грунта (засыпки), стремящееся сдвинуть сооружение, называется активным давлением

  1. Объясните понятие «пассивное давление грунта»

Еп-эт о пассивное давление грунта расположенного в передней части подпорной стены,зависящее от глубины заложения.

если стена движется в сторону засыпки, земли увеличивает давление. Это максимальное давление называемого пассивного давления грунта.

Угол трения стенки активного или соответственно пассивного давления предоставляют собой угол между поверхностью стенок крепления котлована и линиями действия давления грунта. Угол трения стенки зависит от следующих факторов:

относительного смещения фундамента и примыкающего массива грунта;

шероховатости стенок обшивки котлована;

напряженного состояния грунта в прилегающей к стенке части;

конструктивного решения крепления стенок;

особенностей примыкающего к стенкам грунта;

гидрогеологических условий.

При сильном увлажнении грунта, не плотном примыкании грунта к

стенке или при неравномерной передаче вертикальных нагрузок на

грунт основания значение угла трения стенки принимается равным нулю. Если ожидается, что со стороны грунта может появиться смазывающая пленка (например если пространство между грунтом выемки и опалубкой заполняется связным грунтом и возможно поступление грунтовых вод или при применении битумных или поливинилхлоридных защитных материалов), то в этих случаях угол трения также принимается равным нулю.


  1. Объясните понятие «призма обрушения», приведите схему призмы обрушения на примере уголковой подпорной стены.


При́зма обруше́ния— неустойчивая часть массива уступа со стороны его откоса, заключённая между рабочим и устойчивым углами откоса уступа[1].

Понятие призма обрушения используется при расчётах откосов[2], устойчивых к обрушению и предотвращения оползней.


  1. Объясните какие расчёты выполняются при проектировании подпорных стен и по каким группам предельного состояния.


Расчет подпорной стен производится по двум группам предельных состояний

По первой группе выполняют:

- устойчивости основания подпорной стены против сдвига

- устойчивости основания под подошвой стены (для нескольких грунтов)

-прочности скального основания ( для скальных грунтов)

-прочности элементов к-кций и узлов соед.

По второй группе выполняют расчеты:

Оснований по деформациям

Трещиностойкости элементов к-кций

Все расчеты осуществляются на 1 погонный метр длины стены


  1. Объясните, в чем заключается расчёт подпорных стен против плоского сдвига (на примере уголковых подпорных стен).


Расчет устойчивости подпорной стены протии плоского сдвига выполняется при. Для этого случая определяют суммарное пассивное давление при  и коэф. Надежности по нагрузке 

EП1 = 0,5 · ?f ·?’I · h12 = 0,5 · 0,9 ·17 ·0,92 = 6,2кН/м

где: h1 =d=0

FSA = ЕГ + EqГ = 58,23 + 32,06 = 90,29кН/м

Удерживающая сила:

FSR = (g1 + g2 + g3 + g4 + ЕВ + E.9 м

Сдвигающая сила:

qВ) · tg(?I – ?1) + EП1 = (8,41 + 16,17 + 23,4 + 28,61 + 98,98 +53,4) · tg28 + 6,2= 141,01 кН/м

Устойчивость против сдвига обеспечивается, если имеет место условие:

FSR / FSA ? 1,2


  1. Объясните в чём заключается расчт подпорных стен против глубинного сдвига.


Устойчивость сооружения против общего сдвига, т.е. вместе с частью грунта основания, предусмотрено определять по двум плоскостям расположенным внутри грунтового массива под углами к горизонтали

Расчет устойчивости подпорной стены против общего сдвига выполняется поэтапно:

II-й этап: плоскость сдвига располагается под углом наклона к горизонтали . Сдвигающая сила: FSA = ЕГ + ЕqГ = 90,29 кН/м

?П = = = 2,769

Определяем суммарное пассивное давление и коэффициентом надежности по нагрузкам по формуле:

ЕП2 = 0,5· ?f · ?I · h22 · ?П + · (?П – 1) = 0,5 · 0,9 · 17 · 1,672 · 2,77 + · (2,77 – 1) = 153,61 кН/м

где: h2 = h1 + b · tg?2 = 0,77 + 0,9 = 1,67 м

Вес грунта под подошвой фундаментной плиты с коэффициентом надежности по нагрузке , вычисляется по формуле:

g5 = 0,5 · b2 · tg?2 · ?f · ?I = 0,5 · 3,12 · 0,2493 · 0,9 · 19,5= 21,02кН/м

Определяем удерживающая силы по формуле:

FSR = (g1 + g2 + g3 + g4 + g5 + ЕВ + ЕqВ ) tg(?I – 0,5 ?I) + ЕП2 = (76,59 + 21,02 + 98,85+53,4) tg(14) + 153,61= 215,9 кН/м

Устойчивость против сдвига при обеспечивается, если имеет место условие:

FSR / FSA ? 1,2



условие выполняется
III-й этап: плоскость сдвига располагается под углом наклона к горизонтали (?3 = ?I = 28):

Коэффициент пассивного давления

?П = = = 2,77

Суммарное пассивное давление с коэффициентом надежности по нагрузке рассчитывают по формуле:

ЕП3 = 0,5 · ?f · ?I · h32 · ?П + · (?П – 1) = 0,5 · 0,9 · 19,5 · 2,55 2 · 2,77 + · 3,1= 302,36 кН/м

где: h3 = h1 + b · tg?3 = 0,9 + 3,1 · tg28о = 2,55 м

Определяем удерживающую силу:

Устойчивость стены против сдвига при обеспечивается, если имеет место условие:

FSR / FSA ? 1,2



устойчивость против глубинного сдвига при обеспечивается.

Устойчивость против опрокидывания уголковой подпорной стены с сильно развитой задней консолью очень высокая и обычно не рассматривается.


  1. Объясните, в чем заключается расчет подпорных стен против плоского сдвига (на примере массивных подпорных стен).(см. ниже 16)

  2. Объясните в чем заключается расчет подпорных стен против глубинного сдвига (на примере массивных подпорных стен).





  1. ?1=0 – плоский сдвиг























  1. ?2= ; ?3=– глубинный сдвиг




  1. Постройте эпюры составных активного давления при наличии равномерно распределенной нагрузки на призме обрушения (на примере уголковых подпорных стен).

  2. Постройте эпюры составных активного давления при отсутствии равномерно распределенной нагрузки на призме обрушения (на примере уголковых подпорных стен).





  1. Постройте схему к расчету уголковых подпорных стен на глубинный сдвиг с обязательным указанием всех сдвигающих и удерживающих сил.



  1. Объясните, в чем заключается расчет на устойчивость оснований под подошвой подпорных стен.




  1. Объясните, в чем заключается расчет оснований по деформациям под подошвой подпорных стен (на примере уголковых подпорных стен).

При отсутствии специальных технологических требований расчет деформации основания считается удовлетворительным, если среднее давление на грунт под подошвой фундамента от нормативной нагрузки не превышает расчетного сопротивления грунта основания R, а краевые - 1,2R: P ? R; Pmax ? 1,2R

При этом эпюру напряжений допускается принимать трапециевидной или треугольной. Площадь сжатой зоны при треугольной эпюре должна быть не менее 75 % общей площади фундамента подпорной стены.

Краевые давления на грунт под подошвой стены рmin, рmax при эксцентриситете приложения равнодействующей всех вертикальных сил относительно центра тяжести подошвы е?b/6 определяются по формуле Pmax,min= (N/B*1)(1±6e/B), а при е ? b/6 - по формуле рmax = 2N/3t, где t = 0,5b е

где N - сумма проекций всех сил на вертикальную плоскость,; е – эксцентриситет приложения равнодействующей всех сил относительно оси, проходящей через центр тяжести подошвы стены; 3t - длина эпюры по подошве фундамента.

Расчетное сопротивление грунта основания R, кПа (тс/м2), определяется по формуле:

R = (gc1gc2/k) (MgbgII + MqdgўII + MccII).

где gc1 и gc2 - коэффициенты условий работы, принимаемые по табл; k - коэффициент, принимаемый: k = 1, если прочностные характеристики грунта j и с определены непосредственными испытаниями; Мg, Мq, Мс - коэффициенты, принимаемые по СНиПу зависит от угла внутреннего трения; b – ширина подошвы фундамента; d - глубина заложения подошвы фундамента от нижней планировочной отметки.

  1. Определите усилие в элементах подпорных стен (на примере уголковых подпорных стен).

Определение усилий в элементах подпорной стены

В разделе “Определение усилий в элементах подпорной стены рассматривают три сечения.

Коэффициент горизонтального составляющего активного давления грунта При расчете усилий в элементах стены - ,,

Горизонтальная составляющая активного давления от веса грунта определяют с коэффициентом надежности по нагрузке =1,1




Суммарные составляющие активного давления от веса грунта и пригрузки находят с коэффициентом =1,2

Суммарные составляющие активного давления от веса грунта и пригрузки





Сумма проекций всех сил на вертикальную плоскость



Сумма моментов всех вертикальных сил относительно вертикальной оси, проходящей через центр тяжести подошвы



Сумма моментов всех горизонтальных сил относительно горизонтальной оси, проходящей через центр тяжести подошвы



Эксцентриситет равнодействующей



Краевые давления на грунт под фундаментной плитой



Распределенные нагрузки над передней консолью фундаментной плиты

=1,1 =1,2

От веса гунта



От веса фундаментной плиты



Распределенные нагрузки над задней консолью фундаментной плиты

От временно распределенной нагрузки



От веса грунта



От веса фундаментной плиты



Суммарное значение горизонтальных составляющих активного давления на уровне сечения I-I находят с подстановкой значений



Изгибающие моменты и поперечные силы в сечениях определяют по формулам:

В сечении I-I:

В сечении 2-2:



В сечении 3-3:





  1. Приведите схему расчета подпорных стен свайного типа.

  2. Объясните целесообразность использования контрфорсов при проектировании подпорных стен.

Контрфо́рс (фр. contre force — «противодействующая сила») — вертикальная конструкция, представляющая собой либо выступающую часть стены, вертикальное ребро, либо отдельно стоящую опору, связанную со стеной аркбутаном. Предназначена для усиления несущей стены путем принятия на себя горизонтального усилия распора от сводов. Внешняя поверхность контрфорса может быть вертикальной, ступенчатой или непрерывно наклонной, увеличивающейся в сечении к основанию.
Различают:

- массивные контрфорсы со сплошными сечениями;

- тонкие контрфорсы с усиленными ребрами жесткости; и

- сквозные контфорсы в виде наклонных колонн с жесткими связями.

Уголковые подпорные стены применяют в случаях, когда полная высота стены не превышает 4,5 м. При большей высоте экономичнее стены с контрфорсами или анкерные. В контрфорсных подпорных стенах давление грунта воспринимается стеновыми плитами и передается ребрам (контрфорсам), которые работают как консольные балки, жестко защемленные в фундаментной плите.


  1. Приведите схему для расчета уголковых подпорных стен с анкерными тягами.



Расчетная схема подпорной стены с анкерными тягами

  1. Приведите схему расчета «стен в грунте».



  1. Перечислите варианты и объясните конструкцию ограждений глубоких котлованов.




Другой технологией устройства подземных сооружений в котлованах является строительство способом опускного колодца. Данный метод строительства предполагает устройство на поверхности или в пионерном котловане конструкции колодца, открытого сверху и снизу. Стены в нижней части колодца оборудуют режущим краем – ножом. При извлечении грунта внутри колодца конструкция погружается в грунт под действием собственного веса или дополнительной нагрузки. По мере погружения стены колодца могут наращиваться. После погружения колодца до проектной глубины устраивается днище, гидроизоляция и выполняются конструкции внутри колодца. Колодцы устраиваются, как правило, круглыми в плане (рис. 3), хотя возможна и иная их форма. Конструкция опускных колодцев выполняется из монолитного, сборного или сборно-монолитного железобетона. Диаметр опускных колодцев может изменяться от нескольких метров до нескольких десятков метров. Способ нашел свое применение преимущественно для строительства инженерных сооружений: стволов шахт, подземных камер, резервуаров и насосных станций

Наиболее простой в исполнении и, соответственно, экономичной является конструкция ограждения котлована, устраиваемая из вертикальных стальных элементов, погружаемых в грунт по контуру котлована. По мере разработки грунта в котлована между металлическими элементами устанавливается забирка из деревянных досок или стального листа, препятствующая осыпанию грунта в котлован. В качестве несущих стальных элементов, как правило, используют трубы или двутавры, которые погружают в пробуренные лидерные скважины или задавливают. При использовании в составе ограждения труб для их погружения возможно также применение технологии завинчивания. Данный тип ограждения не является водонепроницаемым, поэтому в случае его использования в водонасыщенных грунтах требуется водопонижение. По сравнению с прочими типами ограждения котлованов конструкция с забиркой обладает большей деформативностью и меньшей прочностью. Диапазон его применения ограничивается, как правило, глубинами котлована до 10 м, его применение не рекомендуется при наличии в основании водонасыщенных структурно-неустойчивых грунтов.

Шпунтовые ограждения котлованов широко используются в гидротехническом строительстве в условиях слабых водонасыщенных грунтов при высоких отметках уровня подземных вод. Такие конструкции способны воспринимать не только давление грунта, но и гидростатическое давление, являясь одновременно противофильтрационной завесой. Шпунтовые элементы стен представляют собой стальные профили U- , Z-образного поперечного сечения или плоские, снабженные замковыми захватами по краям, позволяющими фиксировать один элемент относительно другого в вертикальном положении. Наибольшее распространение получили U-образные шпунты типа «Ларсен». Установка шпунта в грунт осуществляется обычно вибропогружением. Шпунтовые стены, устроенные в замок, обладают достаточно высокой жесткостью и способны воспринимать изгибающие моменты, значительно превышающие предельные значения для ограждений с забиркой (рис. 5.б). Ограничением для использования шпунта является сложность или невозможность его погружения в гравелистых, скальных и полускальных грунтах. Другим его недостатком является достаточно высокая стоимость.

  1. Объясните конструкцию ограждений глубоких котлованов с анкерным креплением.



Грунтовые анкера относятся тоже к ограждению котлованов и применяются взамен распорной системы. Грунтовые анкера компенсируют опрокидывающий момент, действующий со стороны грунта на конструкцию.

Характеристика грунта определяет, какая именно конструкция анкерного крепления и какой материал для нее следует выбирать.

В качестве одного из элементов анкеров части используют трубы, в случае когда необходимо ввести насадки для подмыва и инъекцирования в скважину.

Чтобы анкеры были более долговечны и не подвергались коррозии, их защищают различными покрытиями:

Работа такого ограждения аналогична работе заанкеренной подпорной стенки. Наиболее часто используются предварительно-напрягаемые анкеры, поскольку они позволяют предотвратить разуплотнение грунта вокруг котлована. В случае применения предварительно-напрягаемых анкеров ограждение прижимается к грунту силой в десятки тонн на каждый метр еще до того, как грунт мог разуплотниться (за исключением самого верхнего участка, который работает по консольной схеме). Это позволяет компенсировать отпор вынимаемого грунта. Есть у анкерного крепления и еще один плюс- котлован совершенно свободен от всяких временных конструкций и наиболее удобен для разработки грунта и возведения сооружения.

   Для того, чтобы установленные анкера не создавали помех при дальнейшем освоении подземного пространства, анкера могут быть извлекаемой конструкции. На сегодняшний день разработано несколько типов таких конструкций, например с обрываемыми канатами или с использованием арматурного стержня винтового профиля, который можно вывинтить из корневой части.

При больших и глубоких котлованах наиболее эффективно использование анкерных систем крепления. Свободный котлован позволяет быстро и просто разрабатывать грунт, а затем и возводить постоянные конструкции. Высокие темпы строительства и возможность применения наиболее простых технологий разработки грунта и бетонирования компенсируют относительно высокие затраты на  устройство анкерного крепления.

Ширина дна котлованов зависит от ширины возводимой конструкции и ее материала (сборный или монолитный железобетон), наличия и вида крепления котлована, а также используемых средств водопонижения.

  1. Объясните схему расчета шпунтовых стен в грунте.

В расчетном отношении шпунтовая стена может быть представлена балкой, загруженной активным давлением грунта со стороны засыпки и удерживаемой усилиями защемления в грунте. Помимо этого, на стену действует пассивное давление грунта в виде отпора, который может в несколько раз превышать активное давление. 
В общем случае эпюра пассивного давления грунта на шпунтовую стену имеет криволинейный характер. Эпюра активного давления изменяется с глубиной линейно. 

Обычно при расчетах криволинейную эпюру массивного давления заменяют треугольной с внешней стороны стены и сосредоточенной силой Р с внутренней ее стороны. 

Аналитический расчет заанкеренной подпорной стены представляется достаточно сложной задачей. Наиболее просто рассчитать ее графоаналитическим методом. При этом вводят допущение о том, что на нижнем конце заанкеренной стены равны нулю углы поворота, линейные смещения и изгибающие моменты. 
Кроме того, полагают, что эпюра пассивного давления грунта принимается по треугольнику с внешней стороны и в виде сосредоточенной силы Р с внутренней стороны. 

Предварительно подпорную стену делят по высоте на ряд участков, в пределах каждого определяют суммарные горизонтальные силы в соответствии с формулами. Затем строят веревочный многоугольник сил и, проводя линии параллельно его сторонам, вычерчивают кривую изгибающих моментов.  Замыкающую линию следует провести так, чтобы наибольшая ордината в верхней части эпюры моментов была на 5-10 % больше наибольшей ординаты в нижней части эпюры. Точка пересечения эпюры моментов с замыкающей прямой определяет необходимое заглубление стены. 

  1. Объясните расчетную схему консольных стен в грунте.




  1. Объясните расчетную схему стен в грунте с одним ярусом распорок.




  1. Определение нагрузок, которые действуют на подпорные стены при конструктивных расчетах, эпюры давлений.



Расчетные схемы подпорных стен


  1. Приведите схему армирования уголковых подпорных стен.


Угловая подпорная стенка состоит из плиты основания, которая называется подошвой, и вертикальной стены. Подошва и стена жестко связаны друг с другом и образуют в большинстве случаев прямой угол.

Расширение подошвы за пределы толщины стены, называемое также шпорой, повышает устойчивость подпорной стенки против опрокидывания. Нагрузка от веса грунта у угловых подпорных стен также повышает их устойчивость против опрокидывания. У таких подпорных стен стена со стороны грунта, плита подошвы сверху и шпора снизу работают на растяжение. Особо опасное сечение находится между плитой подошвы и вертикальной стеной. Так как здесь, как правило, проходит рабочий шов, при выполнении работ в этом месте требуется особая тщательность.

Подпорные стены — это конструкции, работающие преимущественно на изгиб. Они имеют арматуру, работающую на растяжение при изгибе, а также конструктивное армирование. Арматура, работающая на растяжение при изгибе, устанавливается на растянутой стороне подпорной стены и состоит из главной арматуры и поперечной арматуры.

ГЛАВНАЯ АРМАТУРА стены расположена вертикально, главная арматура подошвы лежит в поперечном направлении. Диаметр и расстояния между стержнями арматуры берутся из арматурных чертежей. Наибольшие расстояния в области наибольшей изгибающей нагрузки должны быть выдержаны. Они не должны превосходить 25 см при толщине конструкции h > 25 см и 15 см при толщине конструкции h > 15 см.




  1. Объясните конструкцию и необходимость дренажей подпорных стен.


Водоотвод. Как правило, за подпорной стенкой скапливается вода. Поэтому, независимо от материала, высоты и формы стены, для предупреждения застойного переувлажнения почвы вдоль внутренней стороны стенки прокладывают дренаж (продольный или поперечный), с таким уклоном, чтобы вода уходила за пределы террасы в близлежащий водоприемник. Для этих же целей укладывают дренирующий слой (между стенкой и грунтом насыпают слой гравия толщиной 70-100 мм), который устраивают одновременно с подсыпкой грунта. Несмотря на то что гравий создает большое давление, он служит и разрыхляющим слоем, хорошо пропускающим воду к водосточным отверстиям.

Конструкция дренажной системы подпорных стенок обычно состоит из насыпного дренирующего материала, дренажных труб, уложенных у основания стенки с целью отвода воды в специальные водосборники, и/или рядов сквозных наклонных трубок или прорезей в конструкции стенки, также предназначенных для отвода влаги, находящейся в грунте.

Вода, проходящая через отверстия в стенке, стекает вниз к водосточному желобу



  1. Технология возведения щелевых "стен в грунте".


Щелевые фундаменты устраивают способом «стена в грунте», в основу которого положены 2 основных вида работ: разработка в грунте траншей с вертикальными стенками и заполнение их материалами и конструкциями. Традиционный способ «стена в грунте» подразумевает разработку траншеи под защитой глинистого раствора, что обусловлено наиболее широким его применением при сооружении глубоких ограждающих конструкций, особенно в сложных инженерно-геологических условиях, в том числе в слабых водонасыщенных грунтах. Применение способа «стена в грунте» для возведения несущих конструкций, к которым относятся щелевые фундаменты, имеет ряд особенностей. В отличие от ограждающих конструкций щелевые фундаменты столбчатого типа представляют собой отдельно стоящие одиночные, сдвоенные или пересекающиеся короткие стенки.

Монолитные железобетонные стены при их возведении разбивают на захватки длиной 4...6 м, которые отделяют друг от друга железобетонными сваями или инвентарной перегородкой. Затем грунт извлекают из этой захватки траншеи под слоем глинистого раствора, устанавливают арматурные каркасы и укладывают бетонную смесь методом ВПТ по аналогии с сооружением буронабивных свай. При бетонировании соблюдают очередность: сначала бетонируют четные, а затем нечетные захватки траншей, которые стыкуют между собой.

Для разработки траншей под защитой глинистого раствора применяют землеройные машины общего назначения (грейферы, драглайны, обратные лопаты), буровые станки вращательного и ударного бурения и специальные ковшовые и фрезерные установки.

При строительстве коттеджа очень часто используют так называемый щелевой фундамент. 
Щелевым называют монолитный ленточный железобетонный фундамент прямоугольного сечения, особенностью которого является укладка бетона непосредственно в выкопанную траншею - "в распор" грунта. Изготавливают их обычно в связанных глинистых грунтах, в песчаных грунтах их не применяют, так как стенки траншеи в них будут осыпаться. Цоколь можно делать как единую конструкцию с фундаментом или раздельно - из кирпичной или блочной кладки .

Щелевые фундаменты более экономичны по сравнению с традиционными, устроенными в траншеях с применением опалубки . Поэтому они более привлекательны при строительстве малоэтажных зданий. До последнего времени применяли только конструкции, заложенные ниже расчетной глубины промерзания. В традиционных ленточных фундаментах нагрузка от дома на основание передается через подошву. Сопротивление грунта обратной засыпки в расчетах не учитывают. 

При устройстве щелевых фундаментов за счет неровности бортов траншей и плотной (с виброуплотнением или штыкованием) укладки бетона получается хорошее сцепление боковой поверхности конструкции с грунтом, который может воспринимать значительную часть нагрузки от дома. Поэтому для получения экономичных конструкций в расчетах учитывают сопротивление грунта как по их подошве, так и по боковой поверхности. Как будет показано ниже, это достижимо не во всех грунтовых условиях. Щелевые фундаменты, заложенные ниже глубины промерзания, рассчитывают по деформациям осадок и на устойчивость против воздействия касательных сил пучения. 

При применении мелкозаглубленных щелевых фундаментов в пучинистых грунтах помимо указанных расчетов следует выполнять расчет по допустимым деформациям пучения. Если размеры подошвы щелевых конструкций определяют по допустимому сопротивлению грунта, рассчитанному на основе физико-механических характеристик, то осадки будут в допустимых пределах и отдельного расчета не требуют. Так как подавляющее большинство строительных площадок представлено пучинистыми грунтами, для заглубленных щелевых фундаментов под малоэтажными домами основным является расчет на устойчивость, а для мелкозаглубленных - расчет на устойчивость и по деформациям пучения.

Для заглубленных конструкций устойчивость обеспечивается превышением расчетной нагрузки от дома над максимальными суммарными касательными силами пучения . В этом случае деформации пучения равны нулю. 

Для мелкозаглубленных фундаментов деформации пучения должны быть равны нулю при промерзании грунта на глубину заложения их подошвы. Устойчивость в этом случае обеспечивается при гораздо меньших, чем у заглубленных фундаментов, суммарных силах пучения.\


  1. Технология возведения свайных "стен в грунте".


В зависимости от свойств грунта и его влажности применяют два вида возведения стен способом «стена в грунте» — мокрый и сухой.

Мокрым способом возводят стены подземных сооружений в водонасыщенных неустойчивых грунтах, обычно требующих закрепления стенок траншеи от обрушения грунта в процессе его разработки, а также при укладке бетонной смеси. Свайные стены возводят последовательным бурением и бетонированием свай. При этом работы ведут насухо в малоувлажненных устойчивых грунтах или с применением глинистого раствора в водонасыщенных неустойчивых грунтах.

Буронабивные сваи используются при больших сосредоточенных вертикальных и горизонтальных нагрузках (что позволяет возводить здания высотой до 250 м), на площадках со сложными геологическими условиями, в условиях стесненной городской застройки,когда недопустимы вибрации при погружении или забивке свай. Буронабивные сваи могут служить элементами фундаментов и ограждающими конструкциями в сложных грунтовых условиях. В зависимости от устойчивости стенок скважин, их бурение выполняется с использованием обсадных труб или без них. Технология производства буронабивных свай позволяет выполнять как свайные поля, так и подпорные стены из свай.
В отечественной практике применяют несколько разновидностей   метода «стена в  грунте»:

• свайный, когда ограждающая конструкция образуется из сплошного ряда вертикальных буронабивных свай;

Свайные стены могут возводиться как сухим, так и мокрым способом, при этом последовательно бурят скважины и бетонируют в них сваи.

Мокрым способом возводят стены подземных сооружений в водонасыщенных неустойчивых грунтах, обычно требующих закрепления стенок траншей от обрушения грунта в процессе его разработки и при укладке бетонной смеси. При этом способе в процессе работы землеройных машин устойчивости стенок выемок и траншей достигают заполнением их глинистыми растворами (суспензиями) с тиксотропными свойствами. Тик-сотропность — важное технологическое свойство дисперсной системы восстанавливать исходную структуру, разрушенную механическим воздействием. Для глинистого раствора это способность загустевать в состоянии покоя и предохранять стенки траншей от обрушения, но и разжижаться от колебательных воздействий.

В выемках, отрытых до необходимых глубины и ширины под глинистым раствором, этот раствор постепенно замешают, используя в качестве несущих или ограждающих конструкций монолитный бетон, сборные элементы, различного рода смеси глины с цементом или другими материалами.

Наилучшими тиксотропными свойствами обладают бентонитовые глины. Сущность действия глинистого раствора заключается в том, что создается гидростатическое давление на стенки траншеи,  препятствующее их обрушению,  кроме этого на стенках образуется практически водонепроницаемая пленка из глины толщиной 2...5 мм. Глинизация стенок выемок позволяет отказаться от таких вспомогательных и трудоемких работ, как забивка шпунта, водопонижение и замораживание грунта.

При отрывке траншей используют оборудование циклического и непрерывного действия; обычно ширина траншей составляет 500... 1000 мм, но может доходить до  1500...2000 мм.

Для разработки траншей под защитой глинистого раствора применяют землеройные машины общего назначения — грейферы, драглайны и обратные лопаты, буровые установки вращательного и ударного бурения и специальные ковшовые, фрезерные и струговые установки.

Буровое оборудование позволяет устраивать «стену в грунте»  в любых грунтовых условиях при  заглублении до   100  м.


  1. Схема сил, участвующих в работе подпорной стены.


Естественно, поскольку укрепляющая стенка сдерживает массив грунта от сползания, на нее действуют большие силы, пытающиеся ее сдвинуть или опрокинуть, а также силы препятствывающие этому. Рассмотрим, какие же силы действуют на стенку:

- собственный вес стенки - 4;

- нагрузки на стенку от находящихся на ней масс - 1;

- давление грунта засыпки на стенку и ее фундамент - 3;

- давление грунта засыпки за стенкой - 2;

- силы трения или сцепления стенки с грунтом – 5.

Эти силы являются постоянными по своему воздействию на стенку.



Схема постоянных сил действующих на укрепляющую подпорную стенку.

Как видно из схемы силы носят вертикальное и горизонтальное направление. Силы от нагрузок 4, 1, 3, 5 являются друзьями стенки, они обеспечивают ее устойчивость на грунте и помогают удерживать грунт от сползания. А вот сила 2 пытаются ее сдвинуть, создать скольжение по подошве фундамента или даже опрокинуть.

Однако при неравномерной осадке грунта под фундаментом или его вымывании (при недостатках дренажной системы), неоднородной плотности грунта засыпки, действие сил 1 и 3 могут привести к навалу стенки на грунт, что характерно для высоких стенок.

Также на стенку действуют и периодические нагрузки, к которым относятся:

- ветровые, если высота стенки 2 и более метров;

- сейсмические нагрузки, вероятные в сейсмоопасных районах;

- вибрационные, возникающие при расположении участка недалеко от прохождения тяжелого колесного транспорта (железнодорожных путей), проведения рядом строительных работ и т.д.;

- от интенсивных паводковых и ливневых потоков воды;

- силы морозного пучения при наличии пучинистых грунтов и т.д.

При проектировании подпорных стенок, эти факторы должны учитываться, чтобы вместе с ее прочностными характеристиками обеспечить надежную устойчивость конструкции на опрокидывание, сдвиг и навал. Для этого специалисты используют ряд специальных конструктивных мероприятий.


  1. Расчет армирования подпорной стены. Расчетные сечения.




  1. Что представляет собой грунтовая подушка и для чего она делается?


Грунтовая подушка представляет собой искусственно укладываемый слой хорошего грунта, который заменяет слабый вынимаемый грунт. Грунтовая подушка обычно делается из крупнообломочных грунтов, крупных или средней крупности песчаных грунтов. Обычная толщина песчаной подушки 1-3 м. Не следует путать песчаную подушку с песчаной подготовкой. Толщина подготовки обычно не превышает 0,2 м. Грунтовая подушка более равномерно распределяет давление, передаваемое на нижний более слабый грунт, а, кроме того, она выполняется из непучинистого при промерзании грунта.

Грунтовые подушки устраивают в открытых котлованах для распределения давления от фундамента на больную площадь слабого грунта или для замены слабого грунта при небольшой его мощности. Перед устройством подушки планируют дно котлована и верхний слой грунта уплотняют до проектной плотности. Для устройства подушек используют местные пылевато-глинистые, песчаные и песчано-гравелистые грунты оптимальной влажности, а также гравий, щебень и шлаки. Допускается использовать грунты с содержанием органических включений и комьев мерзлого грунта размером до 10 см при общем содержании их не более 15%

Грунтовые подушки устраиваются толщиной 1,5—5 м. В практике имеются случаи устройства подушек толщиной 10—12 м. Чаще всего грунтовые подушки применяют в просадочных грунтах. Просадочный грунт заменяют местным грунтом, укладываемым с заданной плотностью.

При устройстве грунтовых подушек с целью ликвидации просадочных свойств основания плотность сухого грунта должна быть не менее 1,6 т/м3. Грунтовые подушки устраивают по всей площади котлована или под отдельными фундаментами.


  1. Как установить минимальную толщину грунтовой подушки?


Грунтовая подушка делается шире подошвы фундамента. Грунт, укладываемый в ее тело, уплотняется трамбованием или укаткой для увеличения прочности и уменьшения его сжимаемости. Толщина ее должна быть более, чем 1/4 ширины подошвы фундамента и, следовательно, расчетное сопротивление под подошвой фундамента принимается исходя из ее материала. Расчет толщины подушки ведется из условия, что расчетное сопротивление слабого грунта, на котором устроена подушка, не больше, чем условно расширенный фундамент за счет включения в него центральной части грунтовой подушки.



Рис.Ф.15.4. Грунтовая подушка:

а - при малой толщине слабого грунта; б - при большой толщине слабого грунта (схема справа от оси):

1 - фундамент; 2 - подушка из малосжимаемого грунта - песка, щебня и др.; 3 - прочный грунт; 4 - слабый грунт


  1. Каким образом производится усиление основания с помощью шпунтового ограждения?


Шпунтовые конструкции используются для улучшения условий работы грунтов как ограждающие элементы в основания сооружений. Шпунт погружают через толщу слабых грунтов в относительно плотный грунт. И на песчаной подсыпке (дренирующий слой) в сопряжении со шпунтовым ограждением устраивается сооружение. Такое технической решение исключает возможность выпирания грунта в сторону из-под фундамента, т.е. увеличивает его несущую способность, за счет того, что грунт приводит к уменьшению осадок.



Рис. 12.2. Усиление основания с помощью шпунтового ограждения:

1 – фундамент; 2 – слабый грунт; 3 – шпунтовое ограждение; 4 – плотный грунт; 5 – песчаная подушка (дренирующий слой)

  1. Какими методами производится уплотнение грунта (поверхностное и глубинное), контроль качества работ?


Качество уплотнения грунта обусловливается прежде всего его гранулометрическим составом, исходной влажностью, видом и техническими характеристиками грунтоуплотняющих машин, правильной организацией их работы. Как уже отмечалось, наилучшие результаты уплотнения достигаются при оптимальной влажности грунта (зависит от его гранулометрического состава).

Различают четыре способа уплотнения: трамбование, укатка, вибрирование и вибротрамбование.

Вибрирование используется для уплотнения песчаных грунтов, в которых отсутствуют или ничтожно малы силы сцепления.

Колебания минеральных частиц, вызванные виброустановками, обеспечивают наиболее плотную их укладку. На качество уплотнения оказывает существенное влияние не только гранулометрический состав грунта, но и характеристики виброуплотнителей, такие как частота и амплитуда колебания, площадь опорной части, масса.
Толщина слоя, уплотняемого современными вибрационными машинами, составляет 30 — 50 см. Технологическая схема виброуплотнения грунта такая же, как и при трамбовании, — челночная или спирально-кольцевая.

Укатка выполняется самоходными и прицепными катками на пневматическом ходу. Усилие уплотнения достигается за счет высоких контактных напряжений, создаваемых силой тяжести катка и балластного пригруза на плоскости (линии) качения (до 8 МПа).

Пневмоколесные катки могут быть одноосные (массой 10 — 25 т), двухосные прицепные (массой до 50 т) и полуприцепные (одно-или двухосные массой до 100 т).

Укатка каждого слоя грунта осуществляется, как правило, по спирально-кольцевой схеме.

Трамбование производится трамбующими плитами массой 1-=2 т, сбрасываемыми с высоты 1 — 2 м с помощью крана. Данный способ применяется для уплотнения главным образом связных грунтов, обладающих явно выраженной пластической деформативностью, однако может быть получен эффект и при уплотнении песчаных грунтов. Машины типа Д-471 имеют две плиты, поочередно сбрасываемые с помощью шатунно-кривошипного механизма.

Укладка грунта в земляные сооружения по времени совмещена с его разработкой и осуществляется, как правило, этими же машинами (бульдозерами, скреперами, многоковшовыми экскаваторами). Исключение составляет разработка экскаваторами с автомобильной возкой, а также засыпка пазух и траншей. При автомобильной возке грунта и разгрузке его в тело насыпи необходимо производить разравнивание насыпаемых слоев с уплотнением.


  1. Что представляют собой песчаные сваи и когда рекомендуется их применение?


Песчаные сваи устраиваются для повышения устойчивости и снижения осадки слабого основания земляного полотна. Песчаные сваи воспринимают часть нормальных напряжений от веса насыпи с разгрузкой и боковым обжатием слабого грунта в межсвайном пространстве. При заполнении дренирующим грунтом сваи одновременно выполняют функцию вертикальных дрен.
Применение такого рода свай в оболочке из геоматериала особенно эффективно в грунтах, обладающих структурной прочностью, т.к. позволяет ограничить напряжения в грунте величиной структурной прочности, резко уменьшить осадку и повысить устойчивость основания насыпи.
Применение указанной технологии полностью устраняет просадочные свойства грунтов, позволяет ускорить процесс консолидации водонасыщенных глинистых грунтов.
В нашей стране для устройства песчаных свай используют вибро­метод. При этом в грунт на заданную глубину при помощи вибратора погружают обсадную трубу, имеющую на конце инвентарный самораскрывающийся башмак. Затем трубу засыпают песком и одновременно заливают водой до полного водонасыщения песка, чем устраняется его капиллярная связность. Для изготовления песчаных свай применяют крупные и средне-зернистые пески и песчаногравийные смеси. После заполнения трубы включают вибратор и поднимают трубу. В начале подъема инвентар­ный башмак раскрывается и песок начинает поступать в грунт. Грунтовые сваи в основании размещают в шахматном порядке так, чтобы центры трех соседних свай образовывали равносторонний треугольник. При таком размещении достигается наибольший эффект уплотнения. Расстояния между осями свай (шаг свай) выбирают из условия получения, необходимой плотности грунта межсвайного пространства.


  1. Каким образом осуществляется уплотнение грунта статической нагрузкой?


Уплотнение статической нагрузкой называется «огрузкой». Такаяогрузка отсыпкой по уплотняемой площади насыпи. В слабых водонасыщенных грунтах предварительно устраиваются вертикальные песчаные бумажные дрены. Глубина уплотняемой толщи 20М, шаг песчаных дрен 1-3м, бумажных – 0,6-1,2м.

Уплотнение грунта статической нагрузкой рекомендуется для слабых водонасыщенных глинистых грунтов и торфов. В качестве статической нагрузки используется земляная насыпь, а для ускорения процесса уплотнения устраиваются вертикальные дрены. Песчаные дрены выполняют диаметром 30. 50 см на расстоянии 2. 4 м друг от друга. Вместо песчаных дрен могут устраиваться дрены из специального пористого картона или пластмассовой ленты в бумажном кожухе. Насыпь отсыпается слоями, давление по ее подошве должно быть несколько выше, чем давление от сооружения.


  1. Для чего производится закрепление грунтов?


Закрепление грунтов, искусственное преобразование свойств грунтов для целей строительства в условиях их естественного залегания. В результате увеличивается несущая способность основания, повышается прочность, водонепроницаемость, сопротивление размыву. Широко применяется при строительстве на просадочных грунтах, для укрепления откосов выемок дорог и стенок котлованов в водо-насыщенных грунтах, в качестве противооползневых мероприятий, при создании противофильтрационных завес в основании гидротехнических сооружений. Основные способы закрепления грунтов: цементация, глинизация, битумизация, силикатизация, смолизация, методы электрохимического и термического воздействия, искусственное замораживание.

К процессу закрепления грунтов прибегают, когда возникает необходимость в усилении основания под существующим фундаментом, для уменьшения фильтрации воды в местах ее возможного проникания в подземные помещения, для создания водонепроницаемого ограждения при отрывке котлованов. В процессе закрепления, грунты приобретают большую прочность, сравнимую со скальной. Это происходит за счет усиления связей между твердыми частицами грунта, благодаря действию вяжущих веществ. Такие грунты еще иногда называют «фундаментами безотрывки котлована».


  1. В каких грунтах возможно применения цементации? Технологии применения способа.


Для укрепления песчаных, песчано-гравелистых и выветрелых скальных грунтов применяется цементация. Известные случаи относятся к условиям, когда из указанных грунтов под влиянием длительной фильтрации постепенно выносились мелкие частицы, создавая разуплотненное основание.
          Материалами для цементации служат цемент, вода и добавки в виде песка, супеси, каменной муки, глины, искусственных химических веществ. Супесь и суглинок снижают прочность получаемого после твердения камня, но повышают водоудерживающую способность раствора -  такие растворы мало подвержены расслоению. Особенно способствует стабилизации раствора бентонитовые глины, которые придают раствору качества, благоприятные для  закачивания раствора в поры и трещины грунта. Применение химических веществ связано с ускорением или замедлением схватывания цементного раствора. Так, добавка хлористого кальция или жидкого стекла  в количестве 1-2% уменьшает срок схватывания в 1,5-2 раза. Ускорители схватывания действуют только в густых растворах (В/Ц=0,4). В жидких растворах (В/Ц=5ч10) действие ускорителей сказывается слабо, так как большая часть ускорителя остается в воде, которая удаляется. Действие ускорителей надо обязательно испытывать в лаборатории, без этого их применение недопустимо.


  1. Что представляет собой силикатизация грунтов и в каких грунтах ее применяют?


Силикатизация грунтов применяется для закрепления сухих и водо-насыщенных песков, просадочных макропористых грунтов и некоторых видов насыпных грунтов.

Сущность метода в том, что в пески и лёссы нагнетается силикат натрия(жидкое стекло), которое цементирует поровое пространство в грунте и значительно повышает прочность связей между частицами.

Песчаные грунты независимо от степени их водонасыщения обычно упрочняются двухрастворным способом – силикат натрия а затем хлористого кальция. Метод применим для грунтов с коэф. Фильтрации от 2 до 80 м/сутки. Силикатизации не поддаются грунты , пропитанные нефтепродуктами, смолами при наличии грунтовых вод, имеющих рН более 9.

Мелкозернистые и пылеватые пески, имеющие коэф. фильтрации 0,5 до 5м/сутки, закрепляются одним раствором, состоящего из жидкого стекла и фосфорной кислоты.

Лёссовидные грунты, имеющие коэф. фильтрации 0,1 до 2м/сутки, закрепляются одним раствором, состоящего только из жидкого стекла.

Силикатизация производится следующим образом. В грунт на глубину 15 м погружают перфарированные трубы диаметром 19-38мм, через которые нагнетается раствор под давлением до 15 атмосфер. При двухстороннем способе иньекторы погружаются попарно на расстоянии 15-20см.

К недостаткам относят высокую стоимость растворов. Кроме того поле высыхания силикатированных лёссовых грунтов они вновь становятся просадочными, поэтому просадочный грунт надо защитить от высыхания.


  1. Что представляет собой смолизация?

Смолизация–нагнетание водного раствора карбидной смолы с добавками соляной кислоты, хлористого аммония. Применяется для закрепления, повышения прочности водонепроницаемости мелкозернистых песчаных грунтов.

Смолизация по технологическим признакам и схеме производства работ аналогичнаоднорастворной силикатизации. В качестве гелеобразующей закрепляющей основы используются водные растворы синтетических смол. В настоящее время разработано много композиций на основе фурфуроланилиновых, акриловых, резорцинформальдегидных и других составов. Однако по объемам производства и экономической эффективности, наибольшее применение в практике закрепления грунтов получила мочевиноформальдегидная (карбамидная) смола (условное техническое обозначение - крепитель М, К.М-1, КМ-2 и КМ-3).
В качестве полимеризатора раствора карбамидной смолы могут использоваться растворы соляной, ортофосфорной, щавелевой кислот, а также кислые соли. Процесс полимеризации наиболее активно происходит в кислой среде, т. е. при значениях водородного показателя 2 - 5. Прочность закрепленного грунта достигает 4 МПа.
На эффект закрепления большое влияние оказывает содержание в грунте карбонатов кальция и магния. При содержании карбонатов до 3 % технология закрепления следующая. Сначала в закрепленный грунт нагнетается 2 - 4 %-ный раствор отверди-теля (кислоты) для того, чтобы нейтрализовать карбонаты. Затем производится инъекция композиции стандартного состава. При более высоком содержании карбонатов смолизациямалоэффективна.
Химическое закрепление массива слабого грунта производится вертикальными заходками на глубину 1,5-2 м с поверхности грунта или из выработки в зависимости от глубины залегания горизонта слабого грунта.


  1. Для чего применяют глинизацию и битумизацию грунта?


Глинизацию песков применяют для уменьшения фильтрации через них. Нагнетается бентонитовая глина с содержанием монтмориллонита более 60 %. Битумизация производится в трещиноватых скальных грунтах также для уменьшения фильтрации воды через них.



  1. В чем заключается электрохимическое закрепление грунтов




Это закрепление пылевато-глинистых грунтов с применением электроосмоса. В этом методе через аноды подают растворы солей многовалентных металлов, которые потом коагулируют в грунте глинистые частицы. При этом создаются сцементированные между собой глинистые агрегаты. Прочность грунтов возрастает, снижается их набухаемость. Напряжение тока до 100 вольт.

  1. Как осуществляется термическое закрепление грунтов


Этот способ применяют для закрепления лессовидных грунтов, неводонасыщенных пылевато-гпинистых грунтов. Сущность термического закрепления заключается в преобразовании структурных связей в грунте под воздействием высоких температур. В результате закрепления устраняются просадочные свойства грунтов, возрастают их прочность и водостойкость.
Термообработку производят посредством сжигания в них топлива (газообразного, жидкого или твердого, рис. 11.7). В качестве топлива используют горючие газы, соляровое масло, мазут. Для усиления фильтрации раскаленных газов в грунте и поддержания необходимой температуры в скважине в нее подают избыточное количество воздуха и поддерживают давление в пределах от 15 до 50 кПа.
Диаметр скважин принимают равным 10...20 см; глубина колеблется в пределах от 6 до 15 м и более. Расстояние между осями скважин зависит от нагрузок их распределения по пятну застройки. Обжиг грунта продолжается от 5 до 10 сут. При сжигании 80... 180 кг жидкого топлива на 1 м глубины скважины вокруг нее образуется массив термически закрепленного грунта диаметром 1,5...3 м.Прочность закрепленного грунта на сжатие достигает 1,0...3,0 МПа.


  1. Что представляет собой опускной колодец. Его конструктивные особенности.


Опускной колодец представляет замкнутую в грунте обычно симметричную открытую и снизу, и сверху конструкцию. Он либо бетонируется на месте, либо собирается из готовых элементов



Опускной колодец:

а - установка на поверхность; б - заглубление; в - наращивание новой секции; г - опускной колодец опущен до прочного грунта; д - у опускного колодца сделано дно

Опускные колодцы погружаются под действием собственного веса, хотя для погружения сборных элементов дополнительно может применяться вибрация. По мере погружения изнутри из колодца извлекается грунт. Для этого могут применяться экскаваторы грейферного или другого типов, иногда гидроразмыв грунта. После опускания колодца до заданной отметки его внутренняя полость частично или полностью заполняется бетоном. Опускной колодец может быть использован для устройства заглубленных в грунт помещений.

Материалами являются камень, кирпич (кладка), дерево, металл, бетон и железобетон. Чаще всего применяется бетон и особенно железобетон.

Конструктивные особенности опускных колодцев

Снизу опускные колодцы имеют ножевую режущую часть - в стенке делается скос с внутренней стороны. Ножевая часть усиленно армируется, в нее могут закладываться металлические прокатные профили - уголки или швеллеры. Толщина режущей части понизу составляет 150-400 мм. Наружные стенки колодца либо полностью вертикальные, либо ступенчатые с уменьшением диаметра кверху, либо наклонные. Толщина стен иногда достигает 2-2,5 м. Уступ позволяет снизить трение о грунтовый массив при опускании, а также уменьшить расход материала, так как боковое давление на колодец кверху уменьшается. Наклон образующей боковой поверхности к вертикали делается обычно менее 1° , но он может затруднить вертикальность при опускании колодца, поэтому возможно возникновение перекосов. Ступенчатость также определяется исходя из такого же малого уклона. Бетонирование колодца ведется обычно на месте ярусами по мере его опускания. Глубина опускных колодцев может быть назначена любой из условий практической необходимости, а разработка грунта в них может осуществляться как с водоотливом, так и без водоотлива. Извлечение грунта осуществляется либо сверху грейфером, либо (при осуществлении водопонижения и осушения) путем погружения после осушения механизма внутрь колодца. При разработке грунта внутри колодца может применяться гидромеханизация


  1. Как погружаются опускные колодцы?


Опускание колодцев производится с поверхности под действием собственного веса. Погружение должно вестись строго вертикально, без перекосов. В случае оседания с одной стороны пригружается другая сторона для выравнивания. Обследуется возможность препятствия для погружения - валунов, стволов погребенных деревьев и др. Водопонижение может облегчить опускание, так как при этом снижается действие противодавления воды. Для облегчения опускания могут применяться местные гидроподмыв и выборка грунта.


  1. Что представляет собой кессон? Технология погружения.


Кессоны применяются тогда, когда опускание опоры глубокого заложения должно производиться ниже уровня воды и требуется ручная разработка грунта. Кессон - это опрокинутый вверх дном ящик, образующий камеру, в которую нагнетается под давлением воздух таким образом, чтобы выдавить всю воду и осушить разрабатываемый грунт. Этот способ более сложен и дорог, чем применение опускного колодца, но он позволяет "добраться" до разрабатываемого грунта вручную. После окончания опускания кессона его камера заполняется бетоном.


  1. Какие грунты относят к структурно-неустойчивым?


К структурно-неустойчивым грунтам относятся грунты, обладающие в природном состоянии структурными связями, которые при определенных воздействиях снижают свою прочность или полностью разрушаются. Эти воздействия могут заключаться в существенном изменении температуры, влажности, приложении динамических усилий. К структурно-неустойчивым относятся мерзлые и вечномерзлые грунты, лессовые просадочные грунты, засоленные и заторфованные грунты, рыхлые пески, набухающие грунты и др. Неучет специфических свойств этих грунтов может привести к нарушению устойчивости зданий и сооружений, к чрезмерным их деформациям


  1. В чем особенности строительства сооружений на лессовых просадочных грунтах?


Особенность заключается в том, что при их обводнении возникают большие часто неравномерные деформации - просадки, достигающие 1 м и иногда более. Просадки возникают при увлажнении - замачивании грунтов при одновременном действии нагрузки от сооружений и собственного веса грунтов.
Если исключена возможность замачивания лессовых грунтов, то проектирование оснований и фундаментов ведется как при обычных грунтах.

Принципы проектирования:

1) принятие водозащитных мер, препятствующих проникновению воды в основание;

2) устранение просадочных свойств грунтов;

3) прорезка просадочных грунтов глубокими фундаментами.


  1. Что такое и как определяются: относительное просадочность; начальное просадочное давление; «сухой» и «мокрый» модули деформации?


Относительная просадочность определяется по результатам испытания образцов грунта в одометре. Опыт начинается с образцом грунта, имеющим естественную влажность, а затем при определенном значении давления к образцу подводится вода, вызывающая просадку, после чего нагружение продолжается. Относительная просадочность - это отношение величины уменьшения высоты образца при заданном давлении за счет его замачивания к высоте незамоченного образца, обжатого нагрузкой, равной природной. Если это отношение более 0,01, то грунт считается просадочным.
Начальное просадочное давление - минимальное давление, при котором проявляются просадочные свойства грунта при его полном водонасыщении. Это такое давление, при котором относительная просадочность равна 0,01.
Модуль деформации грунта определяется с помощью компрессионных испытаний, в одометре. Сухой модуль деформации – это модуль деформации грунта с его естественной влажностью. Мокрый модуль деформации – это модуль деформации грунта в замоченном состоянии.


  1. Как идентифицируются просадочные грунты. Критерий просадочности по степени влажности.

Просадочные грунты характеризуются тем, что при замачивании они уменьшаются в объеме и дают сильную просадку. К просадочным грунтам относятся лёссовидные суглинки и лёссы, которые имеют следующие характерные признаки: относительно высокую пористость (около 50%) при однородном зерновом составе (в основном состоят из пылеватых частиц) и малую влажность.
По степени влажности просадочные грунты подразделяют на маловалжные, влажные и очень влажные.

  1. Что такое «отрицательное трение»?

Это явление когда окружающий сваю грунт вместо того, чтобы сопротивляться вдавливанию сваи в грунт и создавать силы сопротивления, направленные вверх, наоборот, из-за оседания грунта вокруг сваи тянет ее вниз. В этих расчетах изменяется знак сил трения.

  1. Какие грунты называются набухающими? Что такое давление набухания? Химическое набухание.

Грунты, увеличивающиеся в объеме при повышении их влажности, называются набухающими.

При увеличении объема грунта в процессе смачивания развивается дополнительное давление, называемое давлением набухания.

Следует иметь в виду, что способность набухать имеют некоторые виды шлаков, а также не набухающие в обычных условиях пылевато-глинистые грунты, если они замачиваются отходами химических производств, в частности растворами серной кислоты

  1. Какие конструктивные меры применяются для домов и сооружений, возводимых на набухающих грунтах?

Применяются: 1) водозащитные мероприятия; 2) предварительное замачивание; 3) грунтовые подушки; 4) прорезка набухающих грунтов.
Водозащитные мероприятия служат для предохранения грунтов от попадания воды или химических растворов. Они состоят из водозащитных экранов, отмостки вокруг зданий, заключения коммуникаций в галереи и лотки.

Предварительное замачивание производится при небольшой толще набухающих грунтов и в дальнейшем увлажненные грунты следует предохранять от высыхания. Замачивание ведется через специальные скважины, засыпаемые песком.
Свайный фундамент

Использование свайных фундаментов с полной прорезкой слоев набухающих грунтов предотвращают вредное воздействие набухания, но не исключает его влияния на полы и конструкции, устраиваемые непосредственно на поверхности грунта. Набухание довольно часто приводит к поднятию полов первого этажа, поэтому для исключения этого явления полы рекомендуется устраивать по перекрытиям. Применение свайных фундаментов с частичной прорезкой толщи набухающих грунтов приводит к существенному уменьшению поднятия фундаментов в случае, если нижележащий слой набухающего грунта имеет небольшую мощность и загружен значительной нагрузкой от прорезаемой толщи.
При прорезке сваями набухающего грунта следует учитывать развитие сил трения по их боковым поверхностям. Если эти силы окажутся больше нагрузки, приходящейся на сваи, то фундамент может подняться, вызвав деформацию сооружения


  1. Как следует устраивать фундаменты на насыпных грунтах?

Целесообразно применение забивных и буронабивных свай. Также применяется метод вытрамбовывания.

Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации