Просадочные грунты

Просадка грунта – это процесс коренного изменения плотности грунта, в определенных местах или на общей площади, причиной которого является избыточное увлажнение вследствие обильных дождей или ошибках сделанных при расчете несущей способности фундамента.

Просадка и ее воздействие

К просадочным грунтам относят те, что имеют неустойчивую физико-механическую форму (наличие большой пористости). Такой грунт имеет высокую пористость, которая при воздействии на него давления или повешенной увлажненности, изменяет свою плотность. Высокую пористость имеет грунт лессы и лессовидные суглинки. Пористость такого грунта составляет до 50%, большая часть грунта имеет пылевидные частицы. Такой грунт в нормальных условиях имеет очень маленькую влажность, поэтому под воздействием дополнительной влаги значительно изменяет свою структуру. Также лессы насыщены карбонаты, которые легко растворимы в воде, что нарушает целость грунта.

При определении уровня просадки выделяют два основных типа:

  • просадка только от нагрузки объекта;
  • просадка и от нагрузки, и от собственного веса грунта.

Основная проблема – это не однородность грунта и поэтому проведение расчетов по просадочности необходимо проводить на всей площади как вдоль, так и в глубину. Только с определением показателей по каждому слою можно определить вид фундамента и рассчитать его размеры и глубину закладки.

За счет большого опыта изыскательных работ наша компания проводит все необходимые исследования и самостоятельно определяет необходимые условия строительства фундамента на просадочных грунтах.

В первую очередь определяется относительная просадочность – физико-механическое изменение грунта при увеличении влажности под воздействием нагрузки и собственного веса грунта.

А также расчеты эпюра давления и интерполяция, как основные показатели определяющие условия для возведения фундамента.

Опасность строительства на просадочном грунте заключается в первую очередь в безопасность эксплуатации здания. При просадке возникает изменение надежности опор (изменение уровня на одном или нескольких участках), что нарушает целостность фундамента из-за перелома линии фронта. Такое воздействие на фундамент влечет изменение во всех элементах здания, которые построены на фундаменте. Так стены здания из-за неровности опоры начинают разрушаться, появляются трещины. Возможен обвал одной из частей конструкции или здания в целом.

Просадочными называют пылевато-глинистые грунты, которые при замачивании дают просадку (дополни­тельную вертикальную деформацию) с величиной относительной де­формации esl 0,01. В отличие от обычной осадки, просадка приводит к коренному изменению структуры фунта.

Просадка свойственна, прежде всего, лессовым суглинкам и су­песям. Лишь в отдельных случаях она может возникать в пылеватых песках с высокой структурной прочностью, а также в некоторых тех­ногенных грунтах (отходы промышленного производства, насыпные грунты и др.).

Значение лессовых грунтов в строительной практике трудно переоценить. Занимая огромные площади (как правило, в районах наиболее обжитых и густонаселенных), они нередко служат причиной недопустимых деформаций зданий и сооружений. Во многих случаях это связано с недостаточным учетом их специфических особенностей и в первую очередь — просадочности.

Проектирование фундамента на просадочных грунтах

Для закладки фундамента требуется проведение целого ряда работ, которые включают:

  • проведение инженерно-геологических исследований для определения условий просадки и свойств грунтов;
  • прорабатываются все варианты устранения воздействия условий просадочности грунтов, возможность прорезки всей толщи неустойчивых пород грунта, необходимые работы по гидроизоляции;
  • определяется необходимые размер и глубина заложения фундамента;
  • рассчитывается возможная просадка фундамента;
  • при необходимости определяются параметры искусственной опоры;
  • осуществляется итоговый комплексный расчет фундамента;
  • утверждается тип и размеры фундамента.

При проведении инженерно-геологического исследования самым главным является определить просадочные особенности грунта, на котором будет производиться строительство.

При определении необходимых мер устранения избыточной просадки учитывают возможность прорезки всего слоя просадки. В таком случаи стоимость фундамента возрастает, однако возможна компенсация за счет сокращения затрат на искусственное основание и средства гидроизоляции.

Такая закладка фундамента не осложнена дополнительными проблемами с использованием особо сложных машин. Разработка котлованов осуществляется обычными землеройными машинами.

Лёссовые (нем. loss — рыхлый, несвязный) грунты имеют ши­рокое распространение в мире, особенно в Европе и Азии, занимая площадь около 13 млн км2. Почти сплошным покровом лессовые породы лежат на большей части территории юга европейской части России (Нижний Дон, Предкавказье, Заволжье и др.), а также на юге Западной Сибири и в ряде других степных районов.

Значительные площади заняты ими на юге Украины, в восточном Закавказье, в Молдове, Восточной Европе, в Китае, Средней Азии, Монголии и во многих других районах мира.

Среди лессовых отложений различают типичный лесс, преимущес­твенно эолового (ветрового) происхождения, и лессовидные суглинки (переотложенные первичные образования). Резкую границу между ними проводить затруднительно, поэтому в инженерно-геологических целях их обычно объединяют единым термином «лессовые породы» или «лессовые грунты».

Условия залегания лессовых пород достаточно однообразны. Неза­висимо от гипсометрического положения отдельных положительных форм рельефа, они покрывают плоские водоразделы, их склоны, поверхность высоких террас и т. д.

Мощность лессовых толщ изменяется от первых метров (в северной части зоны их распространения) до 20-30 м в южных районах нашей страны, реже до 80 м и более (юго-восточная часть Предкавказья, Западная Сибирь). В мире известны районы, где мощность лессовой толщи достигает 150-200 м и даже 400 м (лессовое плато в Централь­ном Китае).

По вопросу образования лессовых пород среди ученых-лессоведов существуют различные представления (эоловая гипотеза, криогенная, пролювиальная, аллювиальная и др.). В последнее время известность получила космическая гипотеза, связывающая образование лессовых пород с поступлением на Землю пыли (мелкозема) из космического пространства (Ш. Э. У су паев и др.).

Отличительные признаки лессовых грунтов следующие: 1) желто- бурая и палево-желтая окраска; 2) высокая пылеватость (содержание пылеватой фракции (0,05-0,005 мм) свыше 50% при небольшом ко­личестве глинистых частиц); 3) повышенная пористость (40-55%) с сетью макропор (размером 1-3 мм), видимых невооруженным глазом; 4) невысокая природная влажность (Sr = 0,4-0,5), поэтому лессовый грунт, помещенный в воду, быстро размокает; 5) способность держать вертикальный откос (до 10 м) (рис. 23.4); 6) высокая карбонатность; 7) однородная (неслоистая) текстура, прерываемая прослоями погре­бенной почвы.

По В.А. Обручеву, типичные лессы обладают полным комплексом лессовых черт, у лессовидных пород недостает одной или нескольких лессовых черт.

Лессовые породы отличаются резкой анизотропией фильтрацион­ных свойств, что связано с вертикальной (преимущественно) ориенти­ровкой макропор. С этой их особенностью связано медленное расте­кание в стороны куполов грунтовых вод, нередко формирующихся в лессовой толще на городских территориях, а также достаточно быст­рый подъем уровня грунтовых вод (до 1 м в год) при подтоплении.

Еще одна отличительная особенность лессовых пород — цикличность. Проявляется она в ритмичном чередовании типичных лессов с погребенными почвами и непросадочными лессовидными суглинками.

Минеральный состав лессовых грунтов характеризуется наличием водоустойчивых минералов (кварца, полевых шпатов и др.) — до 50-60%, глинистых (гидрослюды, а также каолинита, монтмориллонита и др.) — до 15-30% и водорастворимых минералов (хлориды, сульфаты, карбонаты и др.) — до 5-15%.

Просадочность лессовых пород обусловлена особенностями их формирования в условиях сухого климата при малой влажности, в результате чего создаются структурные связи, способствующие воз­никновению и сохранению в породе «недоуплотненного состояния» (по Н. Я. Денисову).

Механизм просадки может быть представлен следующим образом. Вода, проникая в маловлажную высокопористую пылеватую лессовую породу, разрушает водонеустойчивые структурные связи, при этом происходит ее доуплотнение, пористость уменьшается и приходит в соответствие с напряженным состоянием. Крупные агрегаты распа­даются, и формируется более плотная упаковка частиц.

Внешне этот процесс выражается в уменьшении объема лессовых пород и неравномерном оседании поверхности земли. На поверхности водоразделов, сложенных лессовыми породами, при увлажнении их атмосферными осадками часто формируются просадочные блюдца размерами до 50-100 м в поперечнике и глубиной от долей метра до 1-2 м.

Несравненно больше просадочные деформации лессовых пород выражены при техногенном замачивании (утечки воды из ороси­тельных каналов, водохранилищ, водонесущих коммуникаций, при интенсивном поливе парков и садов и т. д.)

Начальное просадочное давление (Psl) — это минимальное дав­ление, при котором начинают проявляться просадочные свойства лессовых грунтов. Чем оно ниже, тем грунт считается более проса- дочным.

Величину Psl определяют по тому давлению, при котором относи­тельная просадочность es1 = 0,01. Ее величина колеблется для различ­ных типов лессовых просадочных грунтов от 0,02 до 0,3 МПа.

Определение Psi позволяет установить величину деформируемой зоны, т. е. зоны, в пределах которой происходит просадка грунта от нагрузки фундаментов.

Начальная просадочная влажность (Ws|) — минимальная влаж­ность, при которой проявляются просадочные свойства лессовых грунтов. Ее определяют по результатам лабораторных испытаний как влажность, при которой esl = 0,01.

Согласно СНиП 2.02.01-83*, грунтовые условия строительных площадок, сложенных лессовыми просадочными грунтами, подраз­деляются на два типа:

  • тип — грунтовые условия, в которых просадка от собственного веса грунта отсутствует или не превышает 5 см; просадка возможна в основном от внешней нагрузки.
  • тип — грунтовые условия, в которых, помимо просадки грунтов от внешней нагрузки, возможна их просадка от собственного веса и величина ее превышает 5 см.

Тип грунтовых условий устанавливают, исходя из величины относительной просадочности грунтов (ssl), числа слоев и мощности каждого просадочного слоя.

Наиболее достоверно I или II тип грунтовых условий определяет­ся путем длительного замачивания опытных котлованов (в течение 1-3 месяцев) и наблюдений за просадкой грунтов с помощью поверх­ностных и глубинных марок.

Устранение просадки грунта

При определении просадки менее 5 см для устранения возможных нарушений устойчивости и разрушения фундамента используют следующие методы:

  • уплотнение с использованием трамбовки – является долговременным и требует использование специализированных машин;
  • создание подушки из не просадочных грунтов – возможность применять только в отдельных случаях, когда слой неплотной породы небольшой;
  • искусственно замачивание грунта, для его естественной просадки – является наиболее дешевым способом, но занимает большой временной период (после проведения увлажнения требуется ожидать ухода воды из верхнего слоя), на результат могут влиять погодные условия;
  • использование водозащитных мероприятий для устранения возможного увлажнения почвы.

При определении типа просадки от собственного веса более 5 см могут использовать один из методов или целый комплекс для предотвращения опасных условий:

  • уплотнение за счет грунтовых свай;
  • проход всего просадочного слоя с использованием свай;
  • уплотнение грунта замачиванием и подрывом грунтовых вод с последующей трамбовкой;
  • возведение фундамента из набивных свай с расширенной пятой;
  • проведение водозащитных мероприятий с уплотнением грунта.

Для закрепления слабого грунта используют такие методы, как: цементация, силикатизация, электросиликатизация.

Цементация представляет собой процесс заполнения проблемных участков жидким раствором с большим соотношением цемента для быстрого закрепления. Буровая машина закручивает перфорированные трубы до необходимой глубины и через них подается раствор. После подъема труб, скважина также заливается, выполняя функцию сваи.

Силикатизация – это процесс фиксация грунта, который содержит большой процент пылевых частиц, составами на основе жидкого стекла. Раствор нагнетается под давлением и закрепляет область в радиусе 0,3-1 м. Такой метод может использоваться как для закрепления отдельных участков, так и для фиксации всего массива. При фиксации всей площади раствор нагнетают в шахматном порядке для закрепления максимальной площади и сокращения расходов. Электросиликатизация отличается наличием постоянного тока в растворе для более быстрого и качественного закрепления грунта.

Наша компания работает во многих регионах страны и проводит все необходимые изыскания для постройки зданий на любых грунтах. Проводимые изыскания подходят для строительства зданий 1, 2, 3 уровней ответственности. Все работы проводятся согласно существующим требованиям к изыскательным работам.

Команда формируется только из опытных сотрудников и лучших выпускников ведущих вузов страны. Опыт работы на рынке инженерно-геологических изысканий гарантирует качество проводимых исследований.

Компания осуществляет индивидуальный подход к каждому клиенту и имеет гибкую ценовую политику. Для постоянных клиентов предусматривается специальная система установления скидок.

Для получения информации и ответов на существующие вопросы позвоните по указанному номеру или закажите обратный звонок. Также Вы всегда можете связаться с нами через электронную почту и получить все полезную информацию в кратчайшие сроки.

 

ООО «Геодата»