УСТРОЙСТВА ОСНОВАНИЯ СООРУЖЕНИЯ ИЗ ПЕСЧАНЫХ ПОДУШЕК

Аннотация. В данной статье рассмотрена укрепления основании путем уплотнения грунтов, закреп­ления их различными инъекционными методами.  На основании выполненных испытаний определен увеличении плотности скелета грунта и абсолютные значения модуля деформации. При расчете песчаной подушки определен его высота и размеры в плане.

Ключевые слова: глинистый грунт, укрепление основание, уплотнения грунта, инъекционный метод, песчаный подушка, водонасыщенный грунт, осадка грунта.

Укреплять основания можно путем уплотнения грунтов, закреп­ления их различными инъекционными методами, а также с исполь­зованием постоянного электрического тока и термическим способом.

Песчаные грунты укрепляют уплотнением и различными химиче­скими инъекционными методами. Применение последних основано на более высоких значениях коэффициента фильтрации у песков, чем у глинистых грунтов.

Основания из глинистых водонасыщенных грунтов укрепляют способом предварительного обжатия весом насыпи и также с ис­пользованием электрического тока. При первом способе требуется устройство насыпи и значительное время для завершения процес­сов консолидации основания. Второй метод еще недостаточно раз­работан и применяют его в дорожном строительстве для стабили­зации грунтов склонов и откосов выемок. При этом способе требу­ется также длительное воздействие тока на грунт.

Грунт, имеющий недостаточную прочность и высокую сжимае­мость, в основании сооружения можно заменить песчаной подушкой. Если толщина слоя такого грунта под подошвой фундамента не превышает 1,5... 2 м, песчаную подушку обычно доводят до кровли подстилающего прочного слоя. Наличие подушки уменьшает глуби­ну заложения фундамента и сокращает объем кладки.

При значительной мощности слоя непрочного грунта применяют распределительные песчаные подушки небольшой высоты (рис. 1). Песчаная подушка, воспринимая давление от фундамента, передает его окружающему грунту, распределяя на большую площадь.

Рисунок 1. Схема к расчету песчаной подушки

Замена сильно сжимаемого грунта под фундаментом песчаной подушкой, имеющей более высокий модуль общей деформации в зоне действия наибольших сжи­мающих напряжений, значитель­но снижает осадку фундамента. Песчаные подушки ускоряют так­же уплотнение залегающих ниже водонасыщенных глинистых грун­тов вследствие дренирования поровой воды из них в подушку.

При устройстве песчаных по­душек выше глубины промерза­ния пучинистых грунтов их необ­ходимо предохранять от заиления во избежание пучения. Если по­душка насыщена водой, пучение возможно вследствие бокового смерзания ее с окружающим пучинистым грунтом.

Для устройства песчаных по­душек используют среднезерни­стые и крупнозернистые пески. Укладывают песок послойно с трамбованием.

Плотность грунта в подушках должна составлять не менее 0,95 от максимальной плотности, устанавливаемой опытным путем. При отсутствии опытных данных допускаемая плотность сухого грунта должна быть для однородных крупно и среднезернистых песков не менее 1,6 т/м³, а для разнородных - не менее 1,65 т/м³. Модуль де­формации уплотненного крупного песка в подушке может быть принят 30 МПа, а среднего - 20 МПа.

При расчете песчаной подушки определяют ее высоту и размеры в плане. Высоту подушки h_n можно найти из условия, для данного случая (см. рис. 1) имеет вид

                                                                                                  (1)

Высота песчаной подушки должна быть проверена и из условия обеспечения допустимой осадки фундамента.

Суммарная осадка подушки S_n„ и нижележащего грунта S_сл не должна превышать предельно допустимой величины S^пр для данного фундамента:

                                                                                                   (2)

где:  E₁- модуль деформации грунта подушки; Е₂- то же, нижеле­жащего грунта; т - число слоев грунта, на которые разбита эпюра давлений в пределах подушки; п - общее число элементов эпюры давлений в пределах сжимаемой толщи.

Если условие (2) не удовлетворяется, то, пользуясь им, путем подбора уточняют h_пр.

Размеры подошвы подушки b_п и а_п должны превышать размеры фундамента в плане на такую величину, чтобы в пределах подушки нормальные напряжения σ_у и σ_х были снижены до величин, при ко­торых обеспечивается устойчивость грунта вокруг подушки, а его горизонтальные деформации не вызывают чрезмерной осадки фун­дамента за счет изменения формы подушки. Ширину песчаной по­душки для удовлетворения приведенных выше требований назна­чают по данным практики из условия, чтобы угол β_n был в пределах π/4÷π/6.