Подготовка оснований

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...45^о.

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:

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.