В этом разделе рассказывается именно о подготовке основания, а не о подготовке самой строительной площадки.
Подготовка основания - это та часть работы, которая относится к подготовке грунта быть основанием под будущим фундаментом.
Подготовка основания - первый этап строительных работ, который может включать комплекс мероприятий, зависящий от вида и состояния грунта.
Подготовка основания для индивидуальных застройщиков сводится, как правило, к осушению участка (если требуется). Все остальные мероприятия по улучшению свойств грунта-основания, приведенные ниже, используются в индустриальном строительстве с привлечением сложных и тяжелых механизированных средств, с расходом большого объема специальных химических составов. Именно поэтому информация о подготовке основания здесь будет дана в ознакомительном формате.
Осушение участка застройки
Если участок застройки затоплен, то делают дренаж. Вид дренажа определяют грунтовые условия, рельеф местности и располагаемые средства. Дренаж может быть естественным, когда вода уходит самотеком (рис. 1, а); и принудительный, когда вода откачивается насосом (рис. 1, б).
Рис. 1 |
Строительное водопонижение выполняется при возведении подземной части здания. В водонасыщенных скальных, обломочных или галечных грунтах применяют открытый водоотлив с применением центробежных насосов.
В мелкозернистых грунтах открытый водоотлив приводит к оплыванию откосов и траншей, к разрыхлению грунта в основаниях под фундамент. Здесь целесообразно применять глубинное водопонижение уровня грунтовых вод. В этих случаях воду отбирают из заранее пробуренных скважин с глубины 4... 10 м, применяя центробежные или вакуумные насосы.
Для осушения пылеватых и глинистых песков, супесей, суглинков, лессовых суглинков применяют установки вакуумного водопонижения.
Открытое водопонижение не следует выполнять, если возникает восходящая суффозия, сопровождающаяся выносом с водой частичек грунта, которые отлагаются у выходов струек воды из грунта. Вымывание мелких минеральных частиц происходит с возрастающей интенсивностью и может привести к потере несущей способности грунта в самых непредсказуемых местах.
Сезонное изменение уровня грунтовых вод может сказаться на выборе времени возведения фундамента. В этой связи устройство фундамента часто планируют ближе к осени, когда уровень грунтовых вод спадает, когда верховодка не мешает проведению земляных работ.
Возведение столбчатого или столбчато-ленточного фундамента по технологии ТИСЭ не требует проведения осушительных мероприятий. Даже заполнение скважины бетоном можно выполнять без удаления из неё воды, с некоторыми технологическими приемами.
Устройство грунтовых подушек
Один из наиболее распространенных методов улучшения работы слабонесущих грунтов является устройство грунтовых подушек. Оно сводится к замене слабого грунта непосредственно под подошвой фундамента на подушку из прочного фунта, песка, гравия, щебня, шлака, строительных отходов...(рис. 2).
Рис. 2 |
Толщину подушки назначают исходя из того, что давление от неё на слабонесущий грунт не превысит его расчетного сопротивления. Как видно из рисунка, ширина нижней части подушки определится её толщиной и углом распределения давления а. Этот угол зависит от состава подушки и находится в пределах 30...45о.
Устройство фундамента начинается с создания котлована под размещение подушки. Грунт подушки по мере заполнения котлована проливают водой и уплотняют, доводя верхнюю поверхность подушки до проектной отметки. После создания самого фундамента обратную засыпку котлована выполняют удаленным слабонесущим грунтом.
Уплотнение грунтов
Уплотнение грунта применяется для устройства грунтовых и песчаных подушек, устранения просадочных свойств макропористых грунтов, насыпных грунтов. Уплотнение ведется при создании определенной влажности. При песков и супесей на один кубометр грунта потребуется 100...150 л воды, а на уплотнение суглинка или глины - 150...240 л. При излишней влажности грунта требуется устройство дренажа. В строительстве применяют различные виды уплотнения, каждый из которых может быть реализован несколькими способами.
Поверхностное уплотнение используют для устройства песчаных и грунтовых подушек, устранения просадочности макропористых и рыхлых песчаных и насыпных грунтов; оно может выполняться с применением различных механизированных средств(табл.1).
Таблица 1. Методы поверхностного уплотнения грунта
Механизм |
Глубина уплотнения (м) |
Пневматические трамбовки |
0,1...0,2 |
Катки гладкие |
0,1...0,25 |
Катки кулачковые |
0,2...0,35 |
Виброкатки |
0,4...1,2 |
Молот массой 2,2 т |
1,2...1,4 |
Трамбовка массой 2...3 т |
1,5...2,0 |
Трамбовка массой 4,5...5 т |
2,5...3,0 |
Трамбовка массой 10 т |
5,5...6,0 |
При уплотнении грунта тяжелыми трамбовками массой от 1 до 10 т, их подъем и сбрасывание производится с помощью крана с высоты 4...8 м и более. Число ударов трамбовкой по одному следу - около 8... 12 раз.
В некоторых случаях при уплотнении в зону трамбования подается щебень, кирпичный бой или фракции, полученные при переработке разрушенных бетонных конструкций.
Глубинное уплотнение может выполняться следующими способами:
- погружение вибратора на тросе с помощью крана (применяют для уплотнения грунтов на глубине от 1 до 10 м);
- погружение стержня, прикрепленного к вибратору (применяют для уплотнения грунтов до глубины 5...20 м);
- уплотнение взрывом (для уплотнения просадочных лёссовых грунтов);
- с помощью песчаных или грунтовых свай, создаваемых при заполнении скважин песком с послойным его уплотнением (для уплотнения макропористых просадочных грунтов, пылеватых и мелких песков, сильносжимаемых заторфованных грунтов).
Закрепление грунтов
Для повышения несущей способности слабых грунтов применяют различные способы их закрепления, осуществление которых может выполняться строительными организациями, оснащенными соответствующими механизмами и расходными материалами.
Силикатизация мелких и пылеватых песков, плывунов - упрочнение грунта через нагнетание в него (при помощи инъекторов) химических растворов, которые, реагируя между собой, образуют гель кремниевой кислоты. Инъектор для грунта - это подобие медицинского шприца, но только очень большого размера (диаметр 30...75 мм), в котором выход химикатов осуществляется через его перфорированную боковую поверхность. Химикаты внедряются в грунт под давлением 3...6 атм. и расходятся в нем, образуя зону уплотненного грунта диаметром 0,6...2 м (в зависимости от коэффициента фильтрации грунта).
Для закрепления мелких песков применяют двухрастворный и однорастворный способы. Первый заключается в поочередном нагнетании в грунт растворов силиката натрия (жидкое стекло) и хлористого кальция, а второй - в нагнетании раствора фосфорной кислоты с жидким стеклом. Предел прочности закрепленного грунта:
- 4...5 кг/см2 - для мелких и пылеватых песков;
- 15...30 кг/см2 - для крупных и средних песков.
Радиус закрепления грунта вокруг одного инъектора в зависимости от степени фильтрации грунта - 0,4...1,0 м.
Силикатизация лёссовых грунтов выполняется через нагнетание в грунт только жидкого стекла, который закрепляется солями, содержащимися в грунте. Предел прочности закрепленного грунта - 6...8 кг/см2 при радиусе закрепления грунта вокруг одного инъектора - около 1 м.
Смолизация грунта - нагнетание в грунт синтетических (карбомидных) смол. После закрепления лёссовидных грунтов они теряют просадочность и становятся практически водонепроницаемыми, имея предел прочности - 7...15 кг/см2. (При смолизации песка предел прочности - 10...25 кг/см2).
Битуминизация грунта применяется для закрепления крупнозернистых и обломочных пород. Разогретый битум или холодная битумная эмульсия по трубам нагнетается в грунт. Битуминизация применяется для предупреждения фильтрации грунтовых вод. Грунт превращается в подобие асфальта.
Цементация грунта применяется для закрепления песчано-гравийных грунтов. Смесь воды и цемента (0,8:1) подается через инъекторы под давлением. Расход раствора составляет около 0,3 м3 на 1 м3 укрепляемого грунта.
Использование высоконапорных инъекций заключается в погружении устройства для перемешивания грунта с вяжущим материалом. Устройство снабжено специальными соплами, через которые подается раствор под давлением 150 атм. Это позволяет быстро погрузить инъектор и создать прочный массив диаметром до 3 м.