Анализ грунтовых условий строительной площадки

Площадка характеризуется: почти горизонтальным залеганием пластов, мощность которых выдержана по простиранию; имеется один выдержанный уровень подземных вод; поверхность участка не расчлененная. Следовательно, площадка относится к первой (простой) категории сложности инженерно-геологических условий.

Характер напластований и сведения о физико-механических свойствах грунтов позволяют выделить в пределах исследованной толщи пять инженерно-геологических элементов:

Горизонт 1 — почвенно-растительный слой;

Горизонт 2 — суглинок твердий, просадочний с коэффициентом пористости е=0,64;

Горизонт 3 — суглинок текучий с коэффициентом пористости е=1,15;

Горизонт 4 — песок средней крупности, маловлажний с коэффициентом пористости е=0,54;

Горизонт 5 — суглинок полутвердий с коэффициентом пористости е=0,72;

Площадка характеризуется горизонтальным залеганием пластов, мощность которых выдержана по простиранию; имеется один выдержанный уровень подземных вод. Характер напластований и сведения о физико-механических характеристиках грунтов позволяют выделить в пределах исследованной толщи четыре инженерно-геологических элемента. Итак, исходя из оценки инженерно-геологических условий строительной площадки, можно сделать вывод — два верхних слоя не могут служить надежным основанием для опирания, на них фундаментов здания, в следствие своей значительной просадочности и текучести. Значит, их необходимо заменить искусственным основанием или принять меры для укрепления существующего. Из предлагаемых способов наиболее эффективным по технико-экономическим показателям является устройство песчаных свай.

Проектирование глубинного уплотнения грунтов песчаными сваями

Песчаные сваи применяются для глубинного уплотнения сильно сжимаемых глинистых грунтов, рыхлых и слабых мелких и пылеватых песков, заторфованных грунтов и водонасыщенных глинистых и песчаных грунтов и не являются прочными несущими стержнями и служат лишь средством уплотнения и улучшения грунтов основания.

Проектирование песчаных свай заключается в определении глубины погружения свай, их диаметра и количества, а также необходимого количества материала для их изготовления.

Зададимся характеристиками, которыми должен обладать грунт после его уплотнения песчаными сваями:

с_ds=1,67 г./см³ — средняя плотность сухого грунта в уплотнённом состоянии (с_ds=1,65−1,7) г/см³;

Среднее значение коэффициента пористости должно быть, для суглинков, e=0,65… 0,85.

В данных инженерно геологических условиях проектируем сваи, которые доходят до кровли суглинка тугопластичного, тогда длина песчаной сваи составит:

lсв=3,4+11,1−2,7=11,8 м Далее определим среднее значение коэффициента пористости e неуплотнённой толщи в природном состоянии:

где е₁h₁, е₂h₂-произведение пористости на высоту соответствующих слоёв, уплотняемых песчаными сваями.

Основным показателем при уплотнении грунтов песчаными сваями является выбранная величина коэффициента пористости уплотнённого грунта, принимаем для суглинка е_упл=0,65. Соответственно среднее значение пористости уплотнённого грунта:

Определяем прочностные и деформативные характеристики уплотнённого основания, имеем два первых слоя — суглинки твёрдые с коэффициентом пористости после уплотнения =0,65. По таблицам 9,10,11 [1] определим механические характеристики грунта: суглинок твердый.

R₀=262,5кПа; с_n=31кПа; ц_n=24; Е_n=22 МПа, суглинок текучий R₀=256кПа; с_n=31кПа; ц_n=24; Е_n=22.

К определению длинны песчаных свай.

Размещение песчаных свай

Песчаные сваи размещают в шахматном порядке в вершинах равностороннего треугольника.

Размещение свай в шахматном порядке.

Определим расстояние L между центрами песчаных свай диаметром d_c=0.5 м, по формуле:

L=0,95dм.

L=1,1 м.

Расстояние между рядами песчаных свай L`=L=1,1=0,95 м.

Определим ширину полосы уплотнения В`, выступающую за пределы фундамента: В`=0,2b=0,21,0=0,2 но не менее 1,5d_c=1,50,5=0,75 м. Если наружный контур фундамента имеет размеры 1,0×2,38, то площадь уплотняемого основания А_с, будет равна:

А_с= b_sL_s=(1,0+20,75)(2,38+20,75)=2,53,88=9,7 м²

Определяем необходимое число песчаных свай:

n_св=їА_с/А_св=0,219,7/0,2=10,18?11 свай Где ї==(1,1−0,65)/(1+1,11)=0,2.

А_св= рd²/4 = 3,140,5 ²/ 4 = 0,2 м². (14).

Определяем число рядов песчаных свай:

n_р= b_s/L`+1=2,5/0,95+1= 3,63 ?4 ряда;

Определяем число свай в ряду:

n_св= L_s/L+1= 3,88/1,1+1= 4,53 ?5 свай;

Уточняем количество свай-всего требуется: n_рх n_{с в} = 45 = 20 свай.

Определяем расстояние между осями крайних рядов песчаных свай и крайних свай в рядах:

• — расстояние между осями крайних рядов песчаных свай равно
• (n_р-1)L`=(4−1)0,95=2,85 м;
• — расстояние между осями крайних песчаных свай в ряду равно
• (n_св-1)L=(5−1)1,1=4,4 м;

В промышленных зданиях целесообразно принимать уплотнение песчаными сваями не под отдельно-стоящие фундаменты, а сплошное уплотнение под всем пятном здания. Так как в пролётах, между уплотнёнными зонами, может устанавливаться оборудование большой массы, и если не устранены просадочные свойства грунта основания, могут появиться значительные деформации в результате осадки.

Если наружный контур фундаментов имеет размеры 14,2×32,2, то площадь уплотняемого основания А_с должна превышать площадь контура здания (фундамента) на ширину 0,2b т. е. на 0,21,0=0,2.

Ас= bsLs=(14,2+20,75)(32,2+20,75)=15,733,7=529,09 м².

План здания и уплотнённого массива Определяем необходимое число песчаных свай:

n_св=їА_с/А_св=0,21 529,09/0,2=555,54?556 свай.

Определяем число рядов песчаных свай:

n_р= b_s/L`+1=15,7/0,95+1= 17 рядов;

Определяем число свай в ряду:

n_св= L_s/L+1= 33,7/1,1+1= 31,64 ?32 сваи;

Уточняем количество свай-всего требуется: nрх nс в = 1732=544 сваи.

• — расстояние между осями крайних рядов песчаных свай равно
• (n_р-1)L`=(17−1)0,95=15,2 м;
• — расстояние между осями крайних песчаных свай в ряду равно
• (n_св-1)L=(32−1)1,1=34,1 м;

Расстояние от оси, А и Е до крайнего ряда песчаных свай в ряду равно (34,1−30,0)/2=2,05 м.

Расстояние от крайних цифровых осей 6 и 8 до крайних песчаных свай в пряду (16,2−12)/2=2,1 м.

Эффект глубинного уплотнения обеспечивается при засыпке в скважину рассчитанного по массе количества увлажненного песка, который уплотнятся до достижения проектного значения плотности грунта. Определим необходимую массу песка на 1 м.п. песчаной сваи:

G = А_свс_s(1+щ)/(1+е_упл) = 0,22,66(1+0,1) / (1+0,65) = 0,355 т Для одной песчаной сваи: длинной L_св=8,1 м, Для уплотнения основания дома: G_общ G`n_св= 4,13 556 = 2296.