Metnn.ru

Строй портал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Устройство для укрепления откосов земляного полотна

устройство для укрепления откосов земляного полотна

Изобретение относится к области дорожного строительства и может быть использовано при реконструкции земляного полотна, его ремонте и проведении противооползневых мероприятий на откосах в процессе эксплуатации дорог. Устройство для укрепления откосов земляного полотна включает размещенную в теле земляного полотна поперечную дренажную трубу, снабженную водозаборным устройством, и оголовок, жестко соединенный с дренажной трубой и погруженный в тело откоса. С целью повышения эффективности и надежности работы устройства за счет улучшения условий водоотвода из водонасыщенных зон тела земляного полотна в сочетании с увеличением несущих и анкерных свойств элементов устройства, достигаемым путем перераспределения действия активных грунтовых нагрузок на эти элементы, дренажная труба выполнена бесстыковой, из материала повышенной прочности, например, стальной трубы. Один конец трубы снабжен водозаборным устройством, заглушен коническим наконечником с диаметром основания, большим диаметра дренажной трубы, и расположен в водонасыщенной зоне. Второй конец выведен со сливным уклоном на поверхность откоса и жестко соединен с оголовком, выполненным в виде анкерного элемента. Технический результат состоит в обеспечении устойчивости откосов земляного полотна, повышении несущих и анкерных свойств элементов устройства. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Формула изобретения

1. Устройство для укрепления откосов земляного полотна, включающее размещенную в теле земляного полотна поперечную дренажную трубу, снабженную водозаборным устройством, и оголовок, жестко соединенный с дренажной трубой и погруженный в тело откоса, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности и надежности работы устройства за счет улучшения условий водоотвода из водонасыщенных зон тела земляного полотна в сочетании с увеличением несущих и анкерных свойств элементов устройства, достигаемым путем перераспределения действия активных грунтовых нагрузок на эти элементы, дренажная труба выполнена бесстыковой из материала повышенной прочности, например стальной трубы, один конец которой снабжен водозаборным устройством, заглушен коническим наконечником с диаметром основания, большим диаметра дренажной трубы, и расположен в водонасыщенной зоне, а второй конец выведен со сливным уклоном на поверхность откоса и жестко соединен с оголовком, выполненным в виде анкерного элемента.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что водозаборное устройство выполнено в виде перфорированного по всей поверхности концевого участка дренажной трубы, размещенного в водонасыщенной зоне на длине, равной размеру этой зоны, а остальная часть дренажной трубы перфорирована в пределах поверхности, лежащей выше ее диаметральной плоскости на участках, находящихся в водонасыщенных зонах за пределами устойчивой части тела земляного полотна.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что анкерный элемент выполнен из материала повышенной прочности, например стальной трубы, одним концом погружен в устойчивую часть тела земляного полотна под прямым углом к откосу, а вторым концом выведен на поверхность откоса и жестко соединен с дренажной трубой, например, болтовым фланцевым соединением или электросваркой.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области дорожного строительства и может быть использовано при реконструкции земляного полотна, его ремонте и проведении противооползневых мероприятий на откосах в процессе эксплуатации дорог.

При динамических воздействиях подвижных нагрузок, обводненности и изменении реологических свойств грунтов в теле земляного полотна и его откосах возникают касательные силы, вызывающие отслоение откосной части с захватом бровки основной площадки, а на железной дороге часто до концов шпал и верхнего строения пути, со смещением грунта к подошве откоса, что приводит к потере устойчивости не только откосов, но и земляного полотна в целом.

Причиной потери устойчивости откосов может быть наличие водонасыщенных зон под балластной призмой, в балластных шлейфах и замкнутых балластных углублениях, образовавшихся при досыпке и уширении земляного полотна, просадках и пучинных процессах при сезонном промерзании и оттаивании грунтов и в районах деградации вечной мерзлоты.

Потеря устойчивости откосов выражается в появлении и прогрессирующем развитии оползневых зон, что приводит к возникновению аварийных ситуаций.

Известно устройство для укрепления откосов земляного полотна, выполненное в виде анкерной конструкции, состоящей из трубчатого корпуса, натяжного устройства и железобетонной плиты, соединенной с корпусом с возможностью осевого перемещения (см. «Альбом чертежей конструкций групповых технических решений для усиления деформирующихся насыпей», с.44, МГУПС МПС, М., 2002 г.). Укрепление откосов достигается погружением анкерной конструкции в тело земляного полотна одним концом с последующим прижатием к откосу посредством натяжного устройства железобетонной плиты, надетой на другой конец анкерной конструкции.

Недостаток этого устройства заключается в том, что оно не обеспечивает осушения водонасыщенных зон в теле земляного полотна. Кроме того, область применения его ограничена грунтами, показатель консистенции которых J 0,25. В других грунтах в условиях подъема грунтовых вод, подтопления, других причин, вызывающих избыточное увлажнение грунтов тела земляного полотна, граница оползневого скольжения смещается к оси пути, захватывает область размещения анкерных конструкций, которые перемещаются вместе с оползнем, теряя свои анкерные свойства.

К недостаткам устройства можно отнести также снижение сил прижатия железобетонной плиты к откосу в процессе интенсивного выветривания грунта при атмосферных воздействиях в сочетании с динамическими от подвижных нагрузок, вначале вокруг плиты, затем под ней, в результате чего железобетонная плита теряет контакт с грунтом откоса, исчезает момент сил, удерживающий грунт от смещения. Грунт сползает к подошве откоса, выворачивая ничем не удерживаемую анкерную конструкцию из тела земляного полотна.

Известно устройство для укрепления откосов за счет осушения водонасыщенных зон в теле земляного полотна (см. «Справочник по земляному полотну эксплуатируемых железных дорог», с.255, изд. Транспорт, М., 1978 г.). Это устройство принято за прототип.

Устройство выполнено в виде поперечной дренажной системы, включающей поперечную дренажную скважину, имеющую устье, ствол и забой, доведенный до водонасыщенной зоны с размещенным в ней водозаборным устройством. Ствол скважины укреплен от обрушения грунта керамиковыми или асбоцементными трубчатыми секциями раструбного типа, входящими одна в другую и образующими, таким образом, составную дренажную трубу, один конец которой направлен в сторону водонасыщенной зоны и соединен с водозаборным устройством, а другой конец выведен со сливным уклоном на поверхность откоса и снабжен бетонным оголовком, погруженным в тело земляного полотна на глубину, равную двум диаметрам дренажной трубы. Недостаток устройства заключается в снижении эффективности и надежности его работы при просадках тела земляного полотна, вызванных уплотнением нижележащих слоев грунта, суффозийными провалами, грунтовыми и балластными пучинами сезонного характера. Дренажная труба, выполненная из состыкованных раструбных секций и представляющая собой многозвенную шарнирную конструкцию, не имеющую продольной и поперечной жесткости, при просадках грунта изгибается за счет поворота концов составляющих ее секций в раструбных стыках, как в шарнирах. В местах наибольшего прогиба появляются застойные зоны с последующим заилением их и закупоркой сечения трубы грунтом. Кроме того, прогиб вызывает раскрытие стыков, нарушение их герметичности и утечку фильтрата, что ведет к попаданию отводимой воды в окружающий дренажную трубу грунт, его разжижению и ускорению суффозийных процессов, появлению и развитию оползневых зон и, как следствие, снижению устойчивости откосов. Как недостаток устройства также можно рассматривать слабые анкерные свойства бетонного оголовка дренажной трубы. Погруженный на малую глубину в тело земляного полотна, он оказывается в зоне оползневого массива и при отслоении откосной части смещается вместе с оползнем к подошве откоса. При этом оголовок тянет за собой выходной конец дренажной трубы, не имеющей продольной жесткости. Происходит расстыковка секций дренажной трубы, ее разрушение и прекращение функционирования.

Читайте так же:
Пропорции цементного раствора с клеем пва

Целью изобретения является повышение эффективности и надежности работы устройства за счет улучшения условий водоотвода из водонасыщенных зон тела земляного полотна в сочетании с увеличением несущей способности его элементов и их анкерных свойств путем перераспределения активных сил, действующих со стороны грунтового массива на элементы устройства, а также за счет повышения надежности работы дренажной трубы путем обеспечения ее продольной жесткости и пропускной способности.

На фиг.1 изображено заявленное устройство, размещенное в плоскости поперечного сечения земляного полотна. На фиг.2 показаны фрагменты дренажной трубы. На фиг.3 показана схема сил и моментов сил, действующих на элементы устройства со стороны грунтового массива земляного полотна.

Устройство включает бесстыковую дренажную трубу 1 повышенной прочности, например стальную, размещенную в плоскости поперечного сечения земляного полотна 2, при этом один конец дренажной трубы 1 снабжен водозаборным устройством 3, заглушен коническим наконечником 4, диаметр основания которого больше диаметра дренажной трубы 1, и размещен в водонасыщенной зоне 5, а другой ее конец выведен со сливным уклоном на поверхность откоса 6 и оголовок, выполненный в виде анкерного элемента 7 из материала повышенной прочности, например стальной трубы, одним концом погруженный в устойчивую часть 8 тела земляного полотна 2, а другим концом выведенный на поверхность откоса 6 и жестко соединенный с дренажной трубой 1 под прямым углом к откосу 6 посредством болтового фланцевого соединения 9 или электросваркой. Водозаборное устройство 4 выполнено в виде перфорированного по всей поверхности концевого участка дренажной трубы 1 (фиг.2), размещенного в водонасыщенной зоне 5 на длине 1, равной размеру этой зоны, а остальная часть дренажной трубы 1 перфорирована в пределах поверхности 10, лежащей выше ее диаметральной плоскости на участках 2, находящихся в водонасыщенных зонах 11 и 12 за пределами устойчивой части 8 земляного полотна 2.

Устройство работает следующим образом.

Через водозаборное устройство 4 и перфорированную поверхность 10 дренажной трубы 1 вода из замкнутой зоны 5 и водонасыщенных зон в балластной призме 11 и балластном шлейфе 12 тела земляного полотна 2, лежащих за пределами устойчивой его части 8, поступает внутрь дренажной трубы 1, проходит по ее неперфорированному дну и изливается в водоотводный лоток (не показан) на откосе 6. При этом происходит осушение водонасыщенных зон 11 и 12 и водонасыщенной замкнутой зоны 5. В процессе осушения в сочетании с динамическим воздействием на грунт подвижных нагрузок происходит обжатие грунтом дренажной трубы 1, что увеличивает силы сцепления ее с грунтом, повышая ее анкерные свойства. Повышению анкерных свойств способствует также выполнение конического наконечника 3 с диаметром основания, большим диаметра дренажной трубы 1, благодаря чему на ее конце образуется поясок 14 шириной b, равной половине разности диаметров наконечника 3 и дренажной трубы 1, препятствующий выдергиванию ее из тела земляного полотна 2.

На фиг.3 показана совместная работа дренажной трубы 1 и оголовка, выполненного в виде анкерного элемента 7, погруженного в устойчивую часть 8 тела земляного полотна 2 и испытывающего воздействие активных сдвигающих нагрузок со стороны оползневого массива грунта, находящегося между откосом 6 и границей оползневого скольжения 13. При этом возникает крутящий момент М кр , стремящийся вывернуть анкерный элемент 7 из тела земляного полотна 2 и вызывающий продольную силу Р пр в дренажной трубе 1, жестко связанной с анкерным элементом 7. Продольная сила Р пр стремится выдернуть дренажную трубу 1 из тела земляного полотна 2. Таким образом, силы и моменты сил со стороны грунтового массива распределяются на оба элемента устройства — дренажную трубу 1 и анкерный элемент 7 благодаря наличию между ними жесткой связи в виде болтового фланцевого соединения 9 или электросварки.

Продольная сила выдергивания Р пр уравновешивается равнодействующей Р касательных сил трения грунта о боковую поверхность дренажной трубы 1, анкерные свойства которой увеличены за счет обжатия ее грунтом в процессе осушения и динамического воздействия на грунт подвижных нагрузок, а несущая способность дренажной трубы 1, ее продольная и поперечная жесткость обеспечены выполнением ее бесстыковой, из материала повышенной прочности.

Крутящий момент М кр , действующий на анкерный элемент 7, уравновешен с одной стороны моментом М касательных сил Р сцепления дренажной трубы 1 с грунтом тела земляного полотна, а с другой стороны — моментом М сдв сил пассивного сопротивления грунта сдвигу в месте защемления в нем конца анкерного элемента 7. Таким образом, анкерный элемент 7 работает, как балка на двух защемленных опорах, что повышает его несущие свойства и, препятствуя сдвигу оползневого массива, повышает устойчивость откоса 6.

Читайте так же:
1куб раствора это сколько цемента

Устройство земляных откосов вокруг бетонной площадки

Технология земляных работ грейдерами — часть 2

Устройство корыта в земляном полотне

Корыто, предназначенное для укладки материалов дорожного основания (песка, гравия, щебня) и дорожного покрытия, представляет собой выемку глубиной до 0,35. 0,4 м вдоль оси земляного полотна.

В готовом полотне корыто устраивают (рис. 165), когда покрытие предполагают укладывать не сразу после возведения полотна.

Для устройства корыта грунт срезают из верхней части насыпи круговыми двусторонними проходами грейдера и перемещают на обочины. При первом проходе по оси корыта грунт срезают отвалом на

12. 15 см ниже отметки дна корыта и вторым проходом этот грунт перемещают на обочину. Третьим проходом грунт вынимают при заглублении отвала на расстоянии 1 м от оси корыта и глубину на

3. 5 см ниже дна корыта. Четвертым проходом оба валика разравнивают на обочине. Пятый проход — самый ответственный: снимают грунт по границе края корыта и обочины. Угол наклона отвала должен быть не более 6 град, угол захвата 40. 45 град. Грунт, сбрасываемый концом отвала, укладывают на обочину вприжим, уплотняя в месте перехода ее в корыто. Для четкого определения границы обочины при пятом прохо-де целесообразно сделать разбивку борта корыта, выставив на расстоянии 15. 20 м колышки.

Рис. 165. Устройство корыта в готовом земляном полотне:
1, 3, 5. 1 — зарезание грунта, 2, 4 — перемещение, 8 — разравнивание дна корыта, 9 — готовое корыто

Рис. 166. Устройство корыта с одновременным возведением насыпи: а — отсыпка обочин, б — профилирование корыта, в — схема устройства корыта; 1. 19 — номера проходов автогрейдера

При шестом проходе окончательно отделывают стык обочины и корыта, а последующими двумя проходами отделывают и профилируют дно корыта. При этих операциях можно применять удлинитель отвала, что сокращает число проходов.

Если дорожную одежду предполагают укладывать вслед за возведением земляного полотна, то корыто под покрытие устраивают сразу. В зависимости от высоты насыпи возможны разные способы устройства корыта.

. При насыпях высотой до 0,3 м отсыпаемый из боковых резервов грунт не перемещают до оси полотна, а укладывают по обочинам, придавая поверхности требуемый уклон (рис. 166). Грунт зарезают от

бортов, перемещают его отвалом к оси дороги и одновременно разравнивают и планируют до заданного профиля. Угол захвата отвала при разравнивании должен составлять 60. 70е, при отделке 50. 70е. В процессе отделки обочины грейдер должен перемещаться левыми колесами по дну корыта, а правыми — по обочине. Отвал устанавливают таким образом, чтобы излишки грунта удалялись в сторону от корыта.

В насыпях высотой более 0,3 м корыто устраивают следующим образом. Нижний слой насыпи укладывают обычным способом и уплотняют. Верхний слой от оси дороги до границ будущего корыта укладывают вполуприжим, а на обочинах — вприжим. Отсыпанный слой на обочинах получается выше насыпи корыта. Верхушки валов в зоне корыта срезают и перемещают к обочинам.

Дальнейшую работу (отделку и профилирование дна корыта) проводят в обычной последовательности.

Смещение грунтовых и минеральных материалов с вяжущими веществами. Для повышения устойчивости проезжей части, предупреждения распутицы и образования колеи на грунтовых дорогах

устраивают дорожные покрытия облегченного типа методом смещения, при котором разравнивают и многократно перемешивают грунт или гравийный материал с неорганическими (цемент) и органическими (битум, деготь, смола) вяжущими материалами и добавками. Такие улучшенные дороги отличаются высококачественным устойчивым покрытием. Стоимость их возведения небольшая. При устройстве таких покрытий применяют грейдеры. Работу выполняют следующим образом.

Материал (цемент, гравий) вывозят на полотно и укладывают по оси дороги в кучки. После этого материал в один-два прохода собирают отвалом грейдера в сплошной валик ровного сечения (рис. 167). Отвалом, поднятым на высоту 20. 25 см и установленным под углом захвата 90е, валик разравнивают в призму высотой до 20. 25 см и

шириной до 3,6 м.

Вяжущие материалы автогудронатором разливают по уложенной призме гравийного материала и перемешивают грейдером за 3. 4 приема. После каждого перемешивания смесь снова собирают на оси дороги в валик, который затем разравнивают в призму, и операцию повторяют.

Материал перемешивают грейдером за 3. 4 круговых прохода перемещением смеси от оси дороги к бровке корыта в обе стороны и обратно. Отвал устанавливают под углом захвата 45°, углом резания

50. 60* и углом наклона, соответствующим поперечному уклону

После распределения полной нормы вяжущих материалов приступают к окончательному перемешиванию смеси. Продолжают его до тех пор, пока смесь не станет однородной.

Завершается устройство усовершенствованного покрытия распределением однородной смеси по корыту, профилированием и уплотнением проезжей части.

Разравнивают и профилируют смесь грейдером за 4. 5 проходов. Первым проходом отвал с углом захвата 85° раздвигает на обе стороны верхнюю часть валика материала, собранного на оси дороги примерно на половину его высоты. Последующими двумя круговыми проходами материал равномерно перемещают по обе стороны от оси дороги. Угол захвата отвала 45. 50°. При четвертом проходе отвал устанавливают на высоту заданной толщины покрытия с учетом последующего уплотнения под углом наклона, соответствующим профилю сечения проезжей части, и с углом захвата 60. 65°. Разравнивают материал при проходе от краев к середине. Последним проходом выравнивают покрытие на середине проезжей части.

рис. 167. Перемещение гравия с вяжущими материалами:
I. 6 — номера проходов

8 ошибок при уплотнении грунта

Может показаться, что уплотнение грунта – локальная и неважная тема, на самом деле значительный пласт ошибок при строительстве дома проистекает из ошибок при возведении фундамента, а качество фундамента напрямую зависит от качества уплотнения грунта. Рассмотрим, какие ошибки допускают при проведении этих работ.

Зачем уплотнять грунт?

Чтобы осознать масштаб проблемы, нужно понять значение процедуры уплотнения грунта. Так как грунт не относится к строительным материалам, то мы невольно перестаем учитывать его в процессе строительства. Грунт подвержен осадке, усадке, просадке, набуханию и другим процессам, которые могут вызвать деформацию основания и нанести вред всему дому.

  • Осадка – это процесс уплотнения грунта под весом постройки. Основная задача уплотнения – сделать осадку равномерной, чтобы она проходила в рамках проектных значений.
  • Просадка – это другой вид уплотнения, когда почва теряет свой объем из-за размачивания или перегнивания органики.
  • Усадка происходит в результате температурных воздействий.
  • Набухание – увеличение объема грунта из-за насыщения почвы грунтовыми водами.
Читайте так же:
Цемент для свай тисэ

На все эти процессы в равной степени влияет правильное уплотнение.

Местный грунт не уплотняют

Эту ошибку допускают, когда под фундамент или в обратной засыпке используют не привозной песок, а грунт, который был извлечен при рытье котлована или траншеи. Часто люди полагают, что родной грунт и так уплотнен, поэтому считают, что если походить по нему или несколько раз проехаться на тракторе, то он достигнет необходимой плотности. На самом деле такое представление является строительным мифом.

Когда подготавливается котлован или траншея из нее изымается часть грунта, нарушая целостность почвы. За многолетнюю историю земли грунт на нашем участке уплотнился, но при копке он разуплотняется. Если родной грунт возвращают в обратную засыпку или в качестве подушки под фундамент, то его плотность оказывается ниже, чем у почвы вокруг.

Дополняет негативную картину коэффициент фильтрации, который отображает скорость прохождения влаги через почву. Вода стремится проникнуть в зону с наименьшим коэффициентом фильтрации, поэтому мы получаем под отмосткой или домом прослойку из просадочного грунта.

Коэффициент фильтрации у разных типов грунта

Не используются специализированное оборудование

Недостаточно просто походить по земле, чтобы почва уплотнилась. Тут требуется использовать специализированные инструменты или технику.

  • Ручная трамбовка может быть изготовлена своими силами. Для этих целей подойдет тяжелое бревно, брус или стальная трубы с плоским квадратным основанием. Ручной трамбовкой нужно совершать удары по земле под прямым углом. Скорость работы с таким инструментом низкая, поэтому ручную трамбовку используют на небольших площадях. Например, для уплотнения почвы под укладку тротуарной плитки на участке.

  • Виброплита (виброплощадка) – имеет массивную подошву, которая передает вибрации на грунт. Обычно эту технику берут в аренду на время строительства. Плиты различаются в зависимости от веса. Чем больше вес, тем больше уплотняемый слой. В частном строительстве достаточно плиты от 75 до 90 кг, она позволяет уплотнять слои толщиной до 25 см. Площадь основания варьируется от 1600 до 6000 см.кв.

  • Вибронога (вибротрамбовка) имеет меньшую прочность и работает по другому принципу. Оборудования совершает своеобразные «прыжки», уплотняя грунт. При этом площадь воздействия у виброноги меньше (1000 см.кв.), а глубина уплотнения выше (от 40 см при весе 60 – 70 кг).

  • Каток используют в дорожном строительстве, в частном строительстве тяжелая техника практически не применяется.

Так как подобную технику берут в аренду, то нужно правильно ее назвать, это иногда бывает сложно из-за большого количества названий. Например, виброплощадкой обычно называют плиту, а вибротрамбовкой – ногу, еще строители иногда называют ногу шлеп-ногой. Нога применима для узких траншей, плита – для уплотнения подушки под фундамент.

Уплотнение одним слоем

В этом случае весь объем песка сразу засыпают в пазухи фундамента или в котлован, а потом пытаются выровнять. Из описания вибротехники становится понятно, что она способна уплотнять только слои грунта определенной толщины. Если говорить о ручном уплотнении, то слой грунта должен быть еще тоньше. Оптимальными величинами для механизированной обработки считаются слои 15 – 20 см.

Если уплотнять слой грунта толщиной в 40 см, то вибрации не пройдут весь слой целиком. В результате фундамент дома будет располагаться на рыхлой подушке.

Сухой грунт

Сухой грунт сложно уплотнить, поэтому перед началом работ его следует увлажнить. Для каждого типа грунта есть своя оптимальная влажность для уплотнения.

  • Глина – 16 – 26%
  • Суглинок – 9 – 15%
  • Супесь – 9 – 15%
  • Песок – 8 – 14%

Щебень и крошку невозможно уплотнить

Это утверждение является мифом, из-за которого щебень и крошку не уплотняют совсем. Для этих материалов уплотнение тоже является необходимым. При уплотнении между частями засыпки становится меньше воздуха. Если говорить о газобетонной крошке, то в ней частицы острыми краями цепляются друг за друга. В результате этого получается плотное основание.

Исключением является керамзит, он действительно плохо уплотняется из-за округлой формы гранул, но при этом его редко используют в качестве основания под ответственные конструкции.

Места выхода коммуникаций не уплотняют

Коммуникации могут заходить в дом через стенки фундамента, тогда они находятся в зоне уплотнения обратной засыпки. Также с уплотнением грунта над коммуникациями можно столкнуться при устройстве полов по грунту. В этих местах использование виброплиты затруднительно, потому что всегда есть опасность повредить трубу. Часто из-за этого в этих местах решают не уплотнять грунт. Правильнее все же провести уплотнение, для этого можно воспользоваться ручной трамбовкой.

Уплотненный грунт должен быть не только над коммуникациями, но и под ними. Подробнее про ошибки, связанные с прокладкой коммуникаций через фундамент читайте в статье (ссылка).

Послойный контроль

Уплотнение можно условно отнести к скрытым работам, которые нельзя будет проверить на дальнейших этапах строительства, поэтому важно проверять качество уплотнения. Проверку можно провести своими силами, для этого потребуется небольшой пруток арматуры. Если он входит в землю без усилия, то значит грунт уплотнен недостаточно. Особое внимание следует уделить зонам в углах задания и узким местам.

Углы без уплотнения

Эта ошибка встречается часто, когда делают подушку под полы по грунту после заливки фундамента. Если работы ведутся с использованием виброплиты, то она по габаритам может не проходить в углы. В этом случае на помощь опять приходит ручная трамбовка.

Качественное уплотнение грунта является необходимым условием для отсутствия проблем с фундаментом в дальнейшем

Читайте так же:
Готовый цемент для заливки пола

Строительный котлован, укрепление котлованов

Фундаменты и подвальные помещения лежат ниже уровня земли. Поэтому грунт под зданием должен быть вынут и должен быть образован строительный котлован. Если требуются точные сведения о строении и последовательности слоев грунта, то необходимо провести исследования грунтов, такие, как бурение скважин, зондаж или устройство шурфов.

В соответствии с видом строительных грунтов принимается решение о типе фундаментов и видах используемых строительных машин. Кроме того, необходимо проверить, не проходят ли под участком трубопроводы водо- или газоснабжения, канализационные коллекторы, электрические и телефонные кабели.

После этого необходимо произвести геодезическую съемку площадки и срезку верхнего слоя грунта на месте строительства сооружения и в местах подготовительных работ и складирования.

Верхним (материнским) слоем грунта называют самый верхний слой живого грунта. Он особенно богат живыми организмами и содержит гумус или глину.

Этот слой может быть толщиной до 40 см. Верхний слой грунта должен по возможности складироваться на строительной площадке, так как он позже должен быть снова использован для покрытия и благоустройства площадки.

Выемка грунта из котлована производится почти исключительно с помощью погрузчиков и экскаваторов. Вынутый грунт отвозится с помощью грузовых автомобилей.

При выемке грунта из котлована надо следить за тем, чтобы его стены укреплялись либо за счет откосов, либо за счет соответствующей обстройки. Длительные осадки, водоносные слои, мороз и сотрясения могут способствовать обрушению стенок котлована.

Дно котлована (подошва котлована) должно быть горизонтально, иметь проектный профиль и быть гладким. Для этого в дно котлована вбиваются колышки одинаковой высоты.

Высота колышков снимается с помощью нивелира или лазерного инструмента из какой-либо относительной точки и с помощью нивелирной рейки или приемника переносится на местность. В зависимости от глубины котлована получается разбивочный размер от верха колышка до верха дна котлована.

Так достигается горизонтальность дна котлована. Грунтовую воду, воду из слоев грунта, поверхностные воды необходимо собирать и отводить. Чтобы иметь достаточную свободу движений, необходимо, чтобы вокруг сооружения в котловане было достаточно широкое рабочее пространство.

Это пространство должно составлять от опалубки фундамента до подошвы откоса стенки котлована не менее 50 см.

Обеспечение безопасности котлована

Строительные котлованы и траншеи глубиной более 1,25 м при выемке грунта должны укрепляться против обрушения или последующего сползания земли.

С каждой стороны котлована надо создавать защитные полосы шириной не менее 60 см, которые должны быть свободными, или надо следить за тем, чтобы вынутый грунт или верхний грунт не могли скатиться обратно в котлован.

Кроме того, в зависимости от градации строительного грунта на землю или скальный грунт устанавливается угол откоса для строительных котлованов. Он меньше, чем угол естественного откоса.

При глубине котлована до 1,75 м при устойчивом грунте на высоте 1,25 м над уровнем дна котлована должен начинаться откос под углом 45°.

В грунтах, связность которых может ухудшиться при высыхании, проникновении воды, при морозе или за счет образования скользких поверхностей, необходимо устраивать более пологие откосы или откосы с отступами (бермы).

Ступени в ступенчатых стенах строительных котлованов должны быть шириной не менее 1,50 м; при этом глубина котлована не должна быть больше 3,00 м. Они также должны иметь откосы.

При глубине котлованов свыше 5,00 м или при отклонениях от углов откоса необходимо рассчитать их устойчивость. Если предполагаются дополнительные нагрузки и динамические воздействия или приходится считаться с сильным вымыванием откосных стен котлована, то поверхности откосов необходимо укрывать пленкой или укреплять нанесением тонкого слоя бетона (торкретирование).

В котлованах глубиной более 1,25 м необходимо иметь стремянки, выступающие не менее чем на 1,00 м над уровнем земли. При глубоких котлованах стремянки необходимо заменять лестничными маршами.

Так как устройство откосов требует больших площадей на площадке, то стенки котлована могут укрепляться также и обстройкой. Это необходимо также при влагонасыщенных или равнозернистых грунтах.

Обстройка — это вертикально стоящая стена из балок или стальных ригелей, которые обложены по всей плоскости полнокантными брусьями толщиной минимум 5 см. Этим предотвращается обрушение стены котлована.

Для предотвращения обрушения стенок котлованов брусья обстройки должны выходить не менее чем на 5 см за пределы стенки котлована. Брусья должны всей своей плоскостью подпирать землю стенки.

Обстройка с горизонтальной опалубкой (укрепление брусьями) должна устраиваться постоянно вслед за отрывкой котлована. Эти работы следует начинать при глубине котлована 1,25 м.

При обстройке между рамными или установленными в буровые скважины стальными стойками (берлинская обстройка) брусья устанавливаются горизонтально между фланцами вертикальных стальных стоек.

Брусья должны быть такими длинными, чтобы глубина опорной части соответствовала не менее четверти ширины фланца. Брусья необходимо закрепить досками и клиньями, причем клинья следует в свою очередь закрепить досками от смешения.

При обстройке вертикальной опалубкой в узких котлованах вертикально стоящие брусья своими нижними торцами вбиваются в подошву котлована и раскрепляются горизонтальными деревянными стяжками на расстоянии 1,75 м друг от друга.

Деревянные стяжки должны иметь сечение минимум 12×16 см. Закрепление стенок обстройкой должно вестись по мере отрывки котлована. Предписания по устройству этого типа обстройки соответствуют предписаниям для обстройки горизонтальной опалубкой.

Если укрепление котлованов производится шпунтовыми стенами, то перед началом земляных работ шпунтовые профили устанавливаются в землю. Шпунтовые профили или шпунтовые брусья на длинных сторонах имеют так называемые замки, которые служат направляющими при вбивании шпунта.

Вследствие того, что шпунт может воспринимать большие растягивающие и сжимающие нагрузки, раскрепление и придание жесткости шпунтовым стенам необходимо устраивать на больших расстояниях в продольном направлении, чем в других случаях обстройки.

Шпунтовые стены имеют то преимущество, что они в значительной степени водонепроницаемы. Поэтому они применяются для укрепления стенок котлованов при гидротехнических работах.

Глубокие котлованы рядом с дорогами с интенсивным движением и с застроенными участками укрепляются стенами из буронабивных свай. Для этого в земле бурятся скважины. В них вставляется арматура. Потом их бетонируют.

Читайте так же:
Пропорция замеса цемента для заливки пола

Сваи могут стоять непосредственно рядом друг с другом или на некоторых расстояниях. При этом промежутки между ними заполняются бетонными стенами.

Вследствие веса сооружения в фундаментах возникают напряжения сжатия, которые должны быть распределены по грунту основания как можно более равномерно. Упрощенно принимают, что давление от фундамента на землю распространяется под углом в 45°.

В действительности, однако, давление распространяется в форме луковицы под основанием сооружения. При этом получаются линии равных сжимающих напряжений, называемые изобарами.

Распределение этих изобар называется также «луковицей давлений». По распределению изобар видно, что сжимающие напряжения под подошвой самые большие.

В случае точечного фундамента напряжения уже на глубине, равной удвоенной ширине подошвы фундамента, почти равны нулю. В случае ленточных фундаментов это происходит на глубине, равной утроенной ширине подошвы.

Изобары различных фундаментов не должны пересекаться, так как в районе пересечения происходит увеличение напряжений. Это может привести к осадкам здания.

Осадки зданий и разрушение грунта

Грунт как строительное основание должен воспринимать силы и нагрузки от сооружения. При этом строительное основание под нагрузкой может сжиматься и деформироваться. Здание осаживается равномерно на несколько миллиметров.

Это называется осадкой. Равномерные осадки обычно не угрожают зданию, и в нем не возникает осадочных разрушений.

Однако если напряжения от двух рядом стоящих фундаментов пересекаются, то есть накладываются друг на друга, или под зданием имеет место неравномерное строение слоев грунта основания, то это может иметь следствием неравномерные осадки.

При этом здание может наклониться в сторону или могут возникнуть осадочные трещины. Могут даже возникнуть строительные повреждения, которые сделают невозможным дальнейшее использование здания или сооружения.

Связанные и несвязанные грунты имеют различное поведение в смысле осадок во времени, которое можно определить с помощью испытания грунта на сжатие.

При нагружении связанных грунтов вода находящаяся между отдельными зернами или пластинками грунта (вода в порах), будет выдавливаться. Вытеснение воды из пор происходит очень долго.

Поэтому осадки в связанных грунтах могут продолжаться в течение многих лет. Размер осадок в зависимости от количества воды в порах может быть очень большим. Так, например, Хольстенские ворота в Любеке, построенные в 1477 г. за прошедшие столетия осели на 1,50 м.

При нагружении несвязанного грунта большие осадки произойти не могут. Зерна таких грунтов расположены очень тесно относительно друг друга. Таким образом, нагрузка передается от зерна к зерну и распределяется между ними.

Однако каркас из зерен (гранул) тем не менее может более тесно сжиматься под нагрузкой. Это происходит уже при нагружении грунта. Для того чтобы избежать опасности осадок в связанных грунтах, на практике связанный грунт на определенную глубину заменяется несвязанным грунтом (замена грунта).

Если несущая способность грунта будет превышена,фундамент начинает скользить по шву скольжения вбок и сооружение резко осаживается или разрушается.

Поведение грунта при морозе (промерзание)

Мокрый связанный грунт особенно чувствителен к морозу. Мороз проникает в зависимости от климатических условий примерно от 0,80 до 1,20 м в глубину грунта. До этой глубины, глубины промерзания, вода, находящаяся в грунте, может замерзать.

При этом объем воды увеличивается примерно на 10%. Так как в промокшем пространстве в порах связанного грунта нет места для увеличения объема, то грунт начинает подниматься кверху.

При этом говорят о морозном пучении грунта. Ледяные линзы возникают потому, что вследствие капиллярного действия влага поднимается из незамерзших слоев грунта и замерзает при попадании в зону мороза.

Эти морозные выпучивания обусловлены ледяными линзами, которые в зависимости от влажности и капиллярности грунта могут быть различной величины и могут приводить к значительным морозным разрушениям.

Морозные разрушения в большинстве случаев проявляются только после оттаивания грунта, например как выпучивание садовых стен, как трещины в строительных конструкциях или как повреждения дорожного покрытия.

Водоудержание

Возведение сооружений требует, как правило, сухих котлованов. Попадание поверхностной воды (верховодки), воды, текущей по водоупорному слою, или грунтовых вод в котлован вызывает опасность обрушения откосов и стен котлована.

Для того чтобы эту опасность исключить, необходимо предотвратить попадание воды в котлован или, соответственно, удалить воду, попавшую туда. Все мероприятия для поддержания котлована в сухом состоянии называют водоудержанием.

При удалении воды из котлованов или траншей различают открытое водоудержание и водопонижение. При открытом водоудержании попадающая в котлован поверхностная вода или вода в слоях грунта собирается в углубленной части котлована, так называемое насосное болото, вне периметра строящегося здания и откачивается из котлована.

Поэтому дно котлована надо спланировать таким образом, чтобы к этому месту проходили уклоны. По краям котлована могут быть устроены дренажные трубы или канавы, в которых должна собираться вода из слоев грунта или просачивающаяся вода, выходящая из откосов, которая затем должна отводиться к насосному болоту.

С помощью этих мероприятий предотвращается заболачивание дна котлована и обеспечивается нормальное проведение работ по устройству фундаментов. Открытое водоудержание возможно также тогда, когда дно котлована в незначительной степени лежит ниже уровня грунтовых вод.

Если подошва котлована лежит глубже существующего уровня грунтовых вод, то в случае грунтов с определенным водопроницанием с началом земляных работ требуется понижение уровня грунтовых вод.

С помощью всасывающих труб, которые расставляются на небольших расстояниях по площади котлована и объединяются кольцевым трубопроводом, связанным с откачивающим насосом, уровень грунтовых вод понижается и удерживается ниже уровня дна котлована по меньшей мере на 50 см.

Таким образом, котлован может поддерживаться сухим для проведения фундаментных работ. Однако необходимо следить за тем, чтобы водопонижение не привело к осадкам сооружения, не повлияло на водоснабжение и не привело к изменениям окружающей среды.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector