8(499) 350-23-58 8(495) 249-26-57
Просадочные и пучинистые грунты
Объемные изменения в грунтах оснований во многих случаях отражаются отрицательно на состоянии возведенных на них сооружений, и задача специалиста геотехника— установить возможность развития таких явлений и определить меры борьбы с ними.
Объемные изменения могут возникнуть под действием многих причин, главнейшими из которых являются промерзание и высыхание.
Пучинистые грунты
Чем больше глинистых частиц в грунтах и в скальных породах основания, чем легче сооружение и менее глубоко заложен фундамент и чем больше глубина промерзания, тем больше опасностей для сооружения. Грубозернистые грунты мало изменяются в объеме при промерзании, так как в лед превращается только та вода, которая непосредственно содержится в порах грунта. Глинистые фракции в тонкозернистых грунтах обладают способностью постоянно абсорбировать воду из нижележащих слоев, которая, замерзая, образует тонкие прослойки льда, поэтому горная порода имеющая в составе глинистые грунты относится к пучинистым грунтам. Накопление частиц льда после длительного, периода промерзания приводит к морозному пучению грунта, достигающему иногда нескольких десятков сантиметров, что особенно вредно отражается на легких постройках или на недостаточно прочных частях сооружений, например на оконных парапетах подвальных этажей. Явления морозного пучения грунтов известны давно, и мероприятия по их предотвращению изложены в строительных нормах. Наиболее простым способом избежать последствия морозного пучения является увеличение глубины заложения фундаментов. Также, в современной геотехнической практике распространены методы утепления покровных слоев грунта за счет укладки теплоизоляционных гидрофобных плит по периметру здания или сооружения. Вид утеплителя, толщина и площадь покрытия обычно определяются расчетным методом на этапе проектирования.
Возможность объемных изменений в скальных породах часто остается без внимания. Например на складе для хранения семян Минсельхоза России в Краснодарском крае, построенного на песчанистых мергелях мелового возраста, фундаменты наружных кирпичных стен заложены на глубину от 0,8 до 1,2 м, а колонны заглублены на 1,8—2,0 м. После нескольких лет эксплуатации в здании появились трещины, поломались окна, что как оказалось, явилось следствием пучения скального основания стен, но не более глубоко посаженых колонн. Непосредственной причиной этих повреждений явились вертикальные деформации продольных жестких балок в сооружении, которые сначала были отнесены за счет осадки колонн. Однако при более детальном обследовании выяснилось, что в основании наружных стен между прослоями мергелей образовались включения льда.
Причинами повреждения некоторых зданий, являются также морозное пучение грунтов под полом неотапливаемых подвальных помещений и проникновение в них весенних талых вод из-за недостаточной гидроизоляции и покрытий полов от более тяжелых и глубже заложенных и вследствие этого менее выпучиваемых колонн.
Очень часто происходит морозное пучение глинистых грунтов в основании зданий холодильников, возникающее после нескольких лет их эксплуатации, несмотря на теплоизоляционные устройства. Грунты в периферийной части основания холодильника прогреваются потоком тепла, поступающего из окружающей среды, и не промерзают, а грунты в центральной части промерзают и пучатся на высоту десяти и более сантиметров, что ведет к серьезным повреждениям сооружения. Во избежание этого явления холодильники рекомендуется строить с подвальными помещениями или с искусственно подогреваемым покрытием в подошве.
Просадочные грунты
Высыхание, связанное с изменением объема грунта,—другая причина повреждений зданий. Довольно часто происходят разрушения зданий в результате естественных процессов высыхания и просадки меловых и третичных глин. В районах распространения лондонских глин это явление приняло такие размеры, что научно-исследовательскому строительному институту пришлось провести специальную разъяснительную компанию среди населения.
Повреждения возникают в стенах южной экспозиции, в основании наружной части которых влажность грунта уменьшается на несколько процентов по сравнению с основанием внутренней части. В результате происходит перекос фундамента здания, и в его стенах появляются вертикальные трещины или, если перекрытия конструктивно усилены, образуются косые трещины. Поэтому часто повреждаются углы сооружений.
Известно вредное влияние на сооружения корней деревьев корни которых распространяются широко вокруг фундаментов зданий и являются причиной понижения уровня подземных вод и снижения влажности глинистых грунтов, что приводит к просадке грунта. Особую осторожность необходимо проявлять при посадке тополей, так как они обладают развитой корневой системой, которая способна вытеснять грунты в основании фундаментов.
Дренирующий песчаный слой, подстилающий глинистый пласт, может привести к осушению последнего на всю его мощность. В этом случае в грунте появляются вертикальные трещины, распространяющиеся на мостовые, садовые ограждения и небольшие постройки. Смыканию во влажный период времени трещин, образовавшихся в стенах тех или иных сооружений, препятствуют попадающие в них обломки кирпича и цемента.
В районах распространения глинистых грунтов следует строить высокие, предпочтительно тяжелые здания. Поверхность грунта на участке застройки должна быть закрытой, свободной от рыхлых насыпей. Если этого нет, необходимо принять меры предосторожности. Влаголюбивые деревья, такие как тополь или ивы, должны рассаживаться далеко от стен сооружения (минимальное расстояние, согласно британским строительным нормам составляет 7,5 м). Вокруг здания вместо газона следует делать отмостку. В сухое время года ближайшие к зданию газоны должны поливаться, и воде, стекающей с крыш, надо давать возможность частично просачиваться в грунт. Европейские строительные нормы предусматривают заложение на глубину не менее 1,4 м, причем, если здание оборудовало котлом для отопления, глубина фундамента отсчитывается от пола подвального помещения.
На кирпичных заводах высыхание глинистого грунта вокруг обжиговых печей ведет к неравномерной просадке грунта и повреждению конструкций. Мерой предосторожности служит укладка под печи слоя гравия, насыщенного водой. Несомненный интерес представляет обратное явление — подъем поверхности грунта по окончании эксплуатации завода. Так, например, в Кемеровской области фундаментная железобетонная плита коксового завода, строящегося на территории старого завода, поднялась примерно на 12 см. Грунты в основании завода представлены неогеновыми глинами; несмотря на неравномерное поднятие грунта, железобетонная плита не испытала повреждения, но сооружения завода, как правило, очень чувствительны к неравномерным деформациям основания. Известен другой случай когда на Серовском металлургическом заводе пилоны литейного корпуса, дали осадку после 30 лет эксплуатации. Это обстоятельство отразилось на неравномерном вертикальном смещении подкрановых путей и было вызвано искусственным понижением (после реконструкции завода) первоначально высокого уровня грунтовых вод, за которым последовала потеря влажности глинистых грунтов вблизи печей.
Особый характер повреждений зданий может быть связан с увеличением объема некоторых горных пород.
Наша организация предлагает комплексный подход с целью разработки проектов оснований и фундаментов, в том числе с учетом факторов просадки и пучения грунтов.
Более полную информацию по разработке проектов оснований и фундаментов, по выполнению расчетов вы можете получить позвонив нам по телефону + 7 (499) 350-23-58, или оставив заявку по форме или по электронной почте.