книги / Справочник проектировщика промышленных, жилых и общественных зданий и сооружений. Основания и фундаменты

на заданной отметке. При всех условиях толщина слоя раствора должна быть не менее 5 см.

В водонасыщенных грунтах подготовка контактного слоя должна заключаться в укладке и уплотнении слоя песка или щебня толщиной 10—15 см.

§ 2. ПОВЕРХНОСТНОЕ УПЛОТНЕНИЕ ГРУНТОВ ТЯЖЕЛЫМИ ТРАМБОВКАМИ

а) Особенности метода

Уплотнение грунтов тяжелыми трамбовками произво­ дится следующим образом. К крану на базе экскаватора, трактора или копра (рис. 10.1) подвешивается трамбовка весом от 2 до 4 т, которая сбрасывается с высоты 3,5— 5,0 м. Трамбовка изготавливается на месте постройки

Рис. 10.1. Общий вид трамбовки, подвешенной к стреле крана

из железобетона и должна иметь форму усеченного конуса с низким расположением центра тяжести. Конструкция трамбовки показана на рис. 10.2.

После трамбования плотность грунта (объемный вес скелета) уменьшается с глубиной (рис. 10.3). Грунт счи­ тается достаточно уплотненным на такую глубину, при которой плотность у подошвы слоя равна проектной.

Грунт считается уплотненным при значениях плот­

Толщина уплотненного слоя зависит от параметров трамбовки: диаметра рабочей поверхности, веса трам­ бовки, характеризуемого удельным статическим давле­ нием на грунт р, и высоты падения.

1 - I

План

- -------------w oo ----------------

Рис. 10.2. Железобетонная трамбовка диа

При высоте падения трамбовки 3,5—4 м толщина t (в м) достаточно уплотненного слоя приближенно может быть вычислена по формуле

k — коэффициент пропорциональности, зависящий от вида уплотняемых грунтов. По данным опыта k

Вес трамбовки назначается исходя из требования, чтобы значение р было бы не менее 0,15 кг!см2 для пес­ чаных грунтов и 0,2 кг/см2 — для глинистых.

Формула (Ю.1) справедлива для трамбовок с диа­ метром рабочей поверхности от 1 до 2 м. При большем диаметре трамбовки толщина достаточно уплотненного слоя устанавливается контрольным шурфованием с от­ бором проб грунта для определения его плотности через 0,25—0,5 м по глубине.

Уплотнение производится при оптимальной влаж­ ности грунта.

Оптимальная весовая влажность в процентах Wt для глинистых грунтов при поверхностном уплотнении тяжелыми трамбовками принимается равной Wv — (1 + 3%), где Wp — влажность иа пределе раскатывания.

Объемный вес скелета грунта в т/м3

грунтовых вод уплотнение тяжелыми трамбовками не­ эффективно.

Трамбование сопровождается понижением поверх­ ности. Величина понижения уменьшается по мере уве­ личения числа ударов, и после некоторого числа ударов наблюдается постоянная величина понижения. На рис. 10.4, а приведена кривая зависимости величины пони­ жения поверхности от числа ударов, а иа рис. 10.4, 6 — величина понижения поверхности от каждого (/) или от двух (2) ударов. Из графиков видно, что после некото­ рого числа ударов приращение величины понижения требуемой поверхности приобретает постоянную вели­ чину. Получаемая в этом случае предельная величина понижения от одного удара называется отказом при уплотнении трамбованием.

Рис. 10.3. График изменения плотности грунта с глуби­ ной при уплотнении трамбованием

/ — до уплотнения; 2 — после уплотнения; 3 — отметка поверх­

ности после трамбования

Значение U7,, ПРИ производстве работ в жаркое время, года принимается повышенным в зависимости от условий испарения. Оптимальная влажность песчаных и несвяз­ ных насыпных грунтов определяется по методу стандарт­ ного уплотнения или принимается равной половине ка­ пиллярной влагоемкости. Если влажность меньше опти­ мальной, производится искусственное доувлажнение грунта.

Уплотнение тяжелыми трамбовками применимо для маловлажных естественно отложенных и насыпных грун­ тов, в том числе и глинистых, при условии, что степень влажности g (степень заполнения пор водой) не превы­

шает 0,7.

Если влажность глинистого грунта превышает опти­ мальную влажность более чем на 1/3 числа пластичности и при этом уровень грунтовых вод залегает иа глубине 2 л и более ниже уплотняемой поверхности, уплотнение осуществляется лишь в том случае, когда эффективность его установлена путем испытания грунта пробными нагрузками до и после уплотнения. При высоком уровне

Рис. 10.4. График пониженной земной поверхно­ сти при трамбовании

Уплотнение производится таким числом ударов, при котором наблюдается отказ.

Под воздействием трамбования наблюдается взрых­ ление небольшого слоя грунта у поверхности в зоне раз­ вития местных напряжений от удара трамбовки. Тол­ щина взрыхленного слоя при уплотне.нии трамбовками с низким расположением центра тяжести не превышает 15 см.

Уплотнение до отказа характеризуется окончанием процесса формирования уплотненного ядра (рис. 10.5). Дальнейшее трамбование после получения отказа при­ водит к выпиранию грунта у поверхности уплотняемого основания, разрушению агрегатной структуры глини­ стого грунта, увеличению толщины разрыхленного слоя и уменьшению модуля общей деформации.

Величина отказа устанавливается опытным уплот­ нением. Ориентировочная величина отказа принимается равной: для глинистых грунтов — 1—2 см, для песча­ ных — 0,5—1 см.

Количество ударов для уплотнения до отказа зависит от начального значения плотности грунта и составляет от 5 до 12 ударов. В отдельных случаях для уплотнения до отказа требуется 14 и более ударов.

\

В зависимости от начального значения коэффициента пористости грунта (или его плотности) величина пониже­ ния трамбуемой поверхности может колебаться в преде­ лах 10—60 см.

Коэффициент пористости у поверхности уплотнен­ ного слоя вычисляется по формуле

б) Составление проекта уплотнения оснований тяжелыми

трамбовками

Проектом уплотнения основания устанавливаются: целесообразность поверхностного уплотнения; площадь уплотняемого основания;

величина недобора грунта до проектной отметки при производстве земляных работ;

количество воды, заливаемой на I м2 уплотняемого осно­ вания; минимальный диаметр рабочей поверхности трамбовки.

Целесообразность поверхностного уплотнения грун­ тов тяжелыми трамбовками для подготовки основания устанавливается в зависимости от расчетной величины возможного понижения трамбуемой поверхности At (в м) при данном значении плотности грунтов в природном залегании. Величина понижения приближенно опреде­ ляется по формуле

величина At превышает 5 см для песков и 7—8 см — для глинистых грунтов.

Площадь уплотняемого основания F„ должна иметь размеры, превышающие размеры площади запроектиро­

для пылеватых супесей, рыхлых песчаных и им подоб­ ных насыпных грунтов,

где а и Ь — соответственно меньшая и большая стороны фундамента.

Независимо от результатов расчета ширина полосы уплотняемого основания по периметру фундамента за пределами его контура принимается не менее 0,2 м для суглинков и глин и 0,3 м — для пылеватых супесей, рыхлых песков и насыпных грунтов.

В отдельных случаях значение с может быть больше получаемой по формуле и принимается в зависимости от специальных требований, предъявляемых к основанию.

Величина недобора грунта при отрывке котлованов или траншей под фундаментами назначается в зависи­ мости от расчетной величины At, определенной по фор­ муле (10.2). По данным опыта величина недобора состав­ ляет для насыпных и рыхлых песчаных грунтов от 30 до 60 см, макропористых лёссовых просадочных грунтов— от 20 до 40 см, а для песчаных грунтов — от 10 до 20 см. Принятая величина недобора уточняется в начале работ по результатам опытного уплотнения.

И с к у с с т в е н н о е у в л а ж н е н и е г р у н т а . Если по данным лабораторных определений влажности

грунт находится в пересушенном состоянии и его влаж­ ность значительно меньше оптимальной, то производится замачивание грунта расчетным количеством воды А (в л8), вычисляемым по формуле

обозначения см. выше).

Заливка котлована (траншеи) водой производится равномерно по всей площади уплотняемого основания. Для обеспечения быстрого просачивания воды в уплот­ няемый слой грунта поверхность дна котлована взрых­ ляется на, глубину 0,1—0,15 м. В отдельных случаях, например, когда верхний слой грунта имеет относительно малый коэффициент фильтрации (менее 0,5 м!сутки), целесообразно пробить ломом отверстия на глубину' 0,5—0,7 м по сетке 0,7X0,7 м, чтобы обеспечить быстрое попадание воды в толщу грунта.

Минимальный диаметр рабочей поверхности трам­ бовки устанавливается по формуле (10.1) для получения расчетной толщины достаточно уплотненного слоя грунта. В отдельных случаях, когда необходимая толщина слоя уплотняемого грунта в основании не может быть получена имеющимися в наличии трамбовками, уплотнение произ­ водится в два слоя. Котлован отрывается ниже проект­ ной отметки на 1,5—2,0 м (в зависимости от толщины достаточно уплотненного слоя, получаемого трамбова­ нием). Затем уплотняется до отказа вскрытый слой грунта. После обратной засыпки с превышением проект­ ной отметки на величину понижения трамбуемой поверх­ ности (примерно 0,5 м) уплотняется в установленном порядке отсыпанный слой.

Общая толщина уплотняемого слоя при таком спо­ собе может достигнуть 2,5—3,5 м.

в) Производство опытного уплотнения до начала работ

Опытное уплотнение производится в целях:

1) уточнения величины понижения трамбуемой по­ верхности от каждого удара с определением величины отказа и величины недобора грунта при отрывке котло­ ванов (траншей);

2) установления необходимого количества ударов трамбовки.

Опытный котлован располагается в пределах участка строительства проектируемого здания или сооружения. Если участок сложен однородными грунтами, уплотне­ ние выполняется в одном пункте. В том случае, когда в пределах площади участка залегают различные грунты или грунты различной влажности, опытное уплотнение осуществляется в нескольких пунктах.

Контрольным бурением отбираются образцы грунта для определения природной влажности и влажности на пределе раскатывания. Ширина опытного котлована назначается по проекту, но она должна быть не менее 1,5 диаметра, а длина — не менее 4 диаметров подошвы применяемой трамбовки.

Для наблюдения за изменением отметки дна опыт­ ного котлована под воздействием трамбования заби­ ваются металлические штыри диаметром 20—25 мм, длиной 250 мм. Забивка производится по оси котлована заподлицо с поверхностью согласно схеме на рис. 10.6.

По забитым в грунт штырям нивелируется дно кот­ лована относительно неподвижного репера. Опытное трамбование выполняется по всей площади котлована с последовательным переходом от одного слоя к другому. При последующих заходах следы смещаются на пол-

.диаметра трамбовки согласно схеме на рис. 10.7. В про­

цессе трамбования нивелирование отметок головок штырей производится через один-два удара по всей трамбуемой площади. Отсчеты заносятся в журнал наблюдения. Величина понижения трамбуемой поверх­ ности принимается как средняя арифметическая из по­ нижения всех штырей, забитых в грунт.

. Рис. 10.6. Схема расположения штырей для определения отказа при трамбовании

1 — место отбора монолита; 2 — контрольный шурф 1 X 2 ж глубиной* 3 м для отбора монолитов уп­

лотненного н неуплотненного грунта

По полученным результатам нивелирования вычерчиваются два графика (рис. 10.4). По графику устанав­ ливается участок перехода кривой понижения от каждого удара или двух ударов в прямую, параллельную оси абсцисс и характеризующую достижения отказа при

Рис. 10.7. Схема, характеризующая последователь­ ность работ при трамбовании

уплотнении грунта трамбованием. Полученная величина понижения от последних ударов берется за величину отказа; Число ударов, соответствующее достижению отказа, принимается за минимально необходимое при производстве работ по уплотнению.

Средняя величина понижения трамбуемой поверх­ ности при уплотнении До отказа, полученная по рис. 10.4, а, принимается за уточненную величину не­ добора при отрывке котлована или траншеи под фунда­ менты, возводимых на уплотненном основании.

Для контрольного определения толщины уплотнен­ ного слоя отрывается шурф по схеме на рис. 10.6, с тем чтобы иметь возможность отбирать монолиты через 0,25 м по глубине как уплотненного, так и неуплотнен­ ного грунта. Для каждого монолита определяется весо­ вая влажность, удельный и объемный веса, границы пла­ стичности для глинистых грунтов и гранулометрический состав для песчаных.

Результаты опытного уплотнения оформляются ак­ том. Последний должен содержать данные о необходимом количестве ударов для уплотнения до отказа и величину недобора до проектной отметки заложения фундаментов.

Рис. 10.8. Примерная технологическая карта произ­ водства работ по поверхностному уплотнению грунта тяжелыми трамбовками

1 — уплотненный грунт; 2 — полоса уплотнения на последней

стоянке

Расчетные характеристики уплотненного основания определяются так же, как и для естественных оснований такой же плотности и влажности. Когда уплотнение осуществляется для макропористых лёссовых просадочных грунтов, производится пересчет величины просадочности толщи за счет исключения из расчетной толщи величины уплотненного слоя.

11а чертежах фундаментов должно иметься примеча­ ние о необходимости руководствоваться при выполнении работ указаниями действующей Инструкции по уплот­ нению грунтов тяжелыми трамбовками [8].

Схема работ по уплотнению грунта тяжелыми трам­ бовками представлена на рис. 10.8.

Пример 1. Выяснить эффективность подготовки основания из макропористого просадочного суглинка путем уплотнения тяжелыми трамбовками. По резуль­ татам лабораторных' испытаний суглинок имеет следую­

а) По данным на стр. 151 принимаем проектное зна­ чение плотности грунта равным 1,6 т/м3 и вычисляем значение коэффициента пористости епр по формуле (10.3)

Рис. 10.9. Инвентарная труба и башмак к ней для пробивки отверстий для грунтовых свай

Уплотнение грунта путем пробивки скважин осу­ ществляется сваебойным оборудованием илн энергией взрыва. Сваебойное оборудование состоит из копра с установленной на нем фрикционной лебедкой, приво­ димой в действие электромотором, и паровоздушного молота весом 2,5—3,0 т. Пробивка скважин осуществ­ ляется инвентарной сваей, именуемой сердечником. Последний состоит из цельнотянутой стальной трубы толщиной стенок не менее 16 мм, диаметром 273 мм и инвентарного башмака диаметром 400 мм (рис. 10.9). Общий вид копра и сердечника приведен на рис. 10.10.

Пробивка скважин осуществляется с Поверхности земли или с отметки, превышающей отметку заложения

Глубинное уплотнение энергией взрыва осуществ­ ляется с отметки, превышающей отметку заложения фундаментов не менее 2,0 м и несколько превышающей толщину слои грунта, взрыхляемого взрывом.

На месте будущей грунтовой сваи на расчетную глубину с помощью молота или вибратора пробивается скважина-шпур диаметром 60—80 мм. Сюда опускают заряд, состоящий из патронов ВВ стандартного размера и веса, привязанных к детонирующему шнуру (скорость детонации 5000 м/сек). Количество патронов на 1 ж

патрона. В натуре диаметр скважины при принятом диа­ метре патрона 42 мм получается различный и колеблется от 36 до 60 см в зависимости от сжимаемости уплотняе­ мого грунта. Так как давление расширяющихся газов при взрыве практически постоянно, то чем больше сжи­ маемость грунта, тем больше диаметр образуемой сква­ жины. Засыпка последней производится тем же местным грунтом порциями по 100—120 кг с послойным уплотне­ нием при помощи трамбующего снаряда, имеющего форму параболоидного клииа диаметром 28—32 см и весом 350—500 кг, сбрасываемого с высоты 2,5—3 м. Указан­ ная форма трамбовки обеспечивает равномерное уплот­ нение засыпаемого грунта при диаметре скважины до 70 см. Общий вид копра с трамбующим снарядом при­ веден на рис. 10.12.

Рис. 10.12. Вид копра с трамбующим снарядом

б) Составление проекта уплотнения

Проект глубинного уплотнения составляется из условия полного устранения просадочных свойств грун­ тов, залегающих на участке строительства под фунда­ ментами зданий или сооружений. Степень уплотнения, т. е. степень повышения плотности грунта естественного сложении*- зависит от вида уплотняемого грунта и той его плотности, при которой степень просадочности мини­ мальна. Плотность грунта, при которой степень проса­ дочности составляет менее 0,02, колеблется от 1,№ до 1,70 т /м 3 и зависит от содержании в грунте глинистых

ипылеватых частиц.

Втех случаях, когда по условиям эксплуатации необходимо достигнуть максимальной водонепроницае­ мости грунта, степень уплотнения повышается до пре­ дела уплотняемости; в этом случае плотность должна быть не менее 1,75 т/м3.

Предел уплотняемости глинистых грунтов опреде­ ляется по формулам:

проектируемого здания или сооружения, охватывающего всютолщу грунтов, обладающих просадочнымисвойствами;

тельной просадочности в интервале давлений от 1,0 до 4—5 кг/см2 по образцам природного сложения, отобран­ ным из всей толщи макропористых грунтов, слагающих участок строительства.

Проект глубинного уплотнения составляется исходя из условия, что средняя плотность грунта достигает в уплотняемом основании такого значения, при котором грунт практически не обладает просадочными свойствами. Обычно устранение просадочных свойств наблюдается

ПРИ Уск 1,6 т/м3.

Учитывая трудоемкость работ по глубинному уплот­ нению, целесообразно проект уплотнения составить из расчета повышения плотности грунта до 1,7 т/м3.

Коэффициент пористости уплотненного грунта со­

циенты пористости при расчетных значениях плотности приведены ниже:

грунта, на 1 м2 площади основания вычисляется по формуле

В зависимости от природной пористости грунта, проектной плотности его после уплотнения и диаметра пробиваемых отверстий в грунте устанавливается рас­ стояние между центрами грунтовых свай d. Расстояние между грунтовыми сваями в долях от среднего диаметра сечения отверстий для грунтовых свай приведены в табл. 10.2.

Т а б л и ц а 10.2

Рекомендуемые расстояния между грунтовыми сваями

должна быть больше площади фундамента и устанавли­ вается из расчета уплотнения всей зоны, в пределах которой проявляется деформация просадки. Границами этой зоны служит изобара начального давления, при ко­ торой проявляются просадочные свойства.

Ширина дополнительно уплотняемой полосы, за кон­ туром фундамента по его периметру принимается для суглинков не менее 0,1 а, где а — ширина фундамента, и во всяком случае не менее 0,5 м. Площадь уплотненного основания составит

где а и Ь — соответственно меньшая и большая стороны прямоугольного фундамента.

Для суглинков и супесей, у которых просадка про­ является при незначительных величинах начального давления, ширина дополнительно уплотняемой полосы берется не менее 0,2 а. Площадь уплотняемого основа­ ния при этом условии определяется по формуле

Для сооружений с высоким расположением центра тя­ жести — дымовых труб, водонапорных башен, машинных башен элеваторов и т. п. — уплотняемая площадь осно­ вания всегда принимается по формуле (10.12). Глубина уплотнения устанавливается в зависимости от расчетной просадки и вероятности аварийного замачивания грунта в основании, способного вызвать просадочные явления вблизи проектируемого сооружения. Для зданий и соо­ ружений, возводимых на участках с величиной про­ садки менее 50 см, уплотнение производится в пределах сжимаемой толщи оснований. В случаях, когда вели­ чина возможной просадки основания превышает 50 см, уплотнение выполняется на глубину всей толщи про­ садочных грунтов, залегающих в основании. Если по условиям эксплуатации соседних сооружений возможна утечка больших масс воды в грунт, уплотнение осу­ ществляется в пределах всей толщи грунтов основа­ ния, обладающих просадочными свойствами.

Размещение расчетного количества грунтовых свай производится, как правило, в шахматном порядке — по вершинам равностороннего треугольника. При таком размещении' недоуплотненная часть площади основания минимальна. Независимо от количества грунтовых свай, устанавливаемого по расчету, число их рядов по длине и ширине фундамента принимается не менее 3.

Скважины, полученные за счет уплотнения грунта, обычно заполняются местным грунтом с тщательным по­ слойным уплотнением. Необходимое количество грунта по весу для засыпки этих скважин устанавливается рас­ четом по формуле

Для предварительных расчетов необходимое коли­ чество грунта на 1 м грунтовой сваи может быть принято

в) Контроль качества уплотнения

Контроль качества уплотнения осуществляется иа основе учета веса засыпанного грунта и контрольного определения плотности грунта между сваями на отметке заложения фундаментов.

Уплотнение оценивается как удовлетворительное, если среднее значение плотности грунта менее проект­ ного не более чем на 0,05. Если отметка заложения фун-* даментов менее толщины буферного слоя, производится доуплотнение грунта тяжелыми трамбовками. Такое доуплотнение следует проводить во всех случаях, когда используется энергия взрыва, так как толщина взрыхленпогорелоя грунта зависит от бризантности ВВ, нена­ дежно определяется заранее и может превышать 2,0 м.

Если эксплуатация проектируемого здания связана с мокрым технологическим процессом, причем вода мо­ жет заливать пол, качество уплотнения оценивается по результатам испытания пробными нагрузками с искус­ ственным замачиванием.

При неудовлетворительных результатах испытания производится дополнительное уплотнение грунтовыми сваями.

подаются в скважину через форсунку специальной кон­ струкции, с помощью которой сжатый воздух направ­ ляется' в канал для горючего и, кроме того, через полость между трубами — в скважину. Подача горючего регу­ лируется с помощью вентиля, установленного на головке форсунки и снабженного иглой; подача горючего произ­ водится насосной установкой. Сжатый воздух подается от компрессорной установки.

§4. ТЕРМИЧЕСКИЙ МЕТОД УКРЕПЛЕНИЯ ПРОСАДОЧНЫХ (ЛЕССОВЫХ) ГРУНТОВ

а) Особенности метода/

Просадочный (лёссовый) грунт приобретает, свой­ ства неразмокаемости при обжиге его температурой более 300° С. Действие температуры,' начиная с 300° и выше, существенно изменяет состав скелета грунта — наблюдается значительное сокращение пылеватых и

Наряду с этим резко уменьшается способность грунта к набуханию, а после обработки при t — 300° С и выше эта способность полностью исчезает. Силы сцепления обожженного замоченного лёсса составляют 1,15— 1,75 кг/см2, в то время как до обработки они равны при­ мерно 0,2 кг/см2. Степень просадочности грунта умень­ шается только при температуре свыше 300° С и стано­ вится равной нулю при 800° С. Кривая зависимости сте­ пени просадочности 6П„ от температуры приведена на рис. 10.13.

Термическая обработка грунта повышает предел его прочности. При t = 800° С прочность на раздавливание достигает около 100 кг/см2. Термическая обработка грунта в полевых условиях производится через пробуренные скважины диаметром 100—200 мм. Чем больше диаметр скважины, тем больше поверхность обнаженного грунта и тем лучше проникают продукты горения в закрепляе­ мый массив.

Для обеспечения возможности нагнетания воздуха в скважину и получения избыточного давления сква­ жины герметически закрываются специальными затво­ рами, в пределах которых устраивается камера сгорания. Общий вид камеры с герметическим затвором приведен на рис. 10.14. Камера сгорания состоит из трех керами­ ческих воронок, заделанных в железобетонном блоке диа­ метром и высотой 1 м, забетонированном вплотную в стенке котлована. Герметичность скважины устанавли­ вается опытным нагнетанием воздуха. Горючее и воздух

Рис. 10.13. Кривая изменения характеристик просадоч­ ности лёссового грунта от температуры

Общая схема установки для термической обработки просадочных грунтов приведена иа рис. 10.15.

Из скважины тепло передается окружающему грунту главным образом в результате прохождения через поры грунта раскаленных газообразных продуктов горения и воздуха. При сжигании в скважине топлива (соляровое масло, нефть, горючие газы и др.) в ней могут разви­ ваться температуры до 2500° С. Так как лёссовый грунт оплавляется при температуре 600—1400° С, в зависимо­ сти от' минералогического состава температура газов, образующихся в результате сгорания топлива, прини­ мается в пределах от 500 до 1000° С и устанавливается пробным обжигом.

б) Данные для составления проекта

Ориентировочный расход топлива (соляровое масло) составляет 0,4—0,5 кг на 1 пог. м скважины. Средний диаметр термически уплотненного массива грунта вокруг скважины равен 2,0—2,5 м.

Для обеспечения заданной температуры необходимо, чтобы количество воздуха, нагнетаемого в скважину, было бы достаточно велико. Так, например, для поддер­ жания температуры в скважине в 800—900° С расход воздуха иа 1 кг горючего составляет 34—39 м3. Воздухопроводимость макропористых лёссовых грунтов при их влажности 8—20% колеблется от 10 до 40 м3/ч.

Термическая обработка при установленном режиме подачи горючего и воздуха производится непрерывно в течение 5—10 суток. В результате получается укреп­ ленный конусообразный массив грунта диаметром поверху

Подача горючего

В ерхняя подача Щ избыточного воздухаjj^

Подача воздуха

т

горючего под давлением в скважину; 7 — форсунка; 8 — зат­ вор с камерой сгорания; 9 — скважина; 10 — зона термиче­

ского упрочненйя грунта

грунтов )(лёссовых просадочных укрепления метод Термический .4 §

1,5—2,5 л. Понизу (на глубине 7—8 м) вследствие нерав­ номерно убывающего расхода воздуха и продуктов сго­ рания по глубине диаметр массива получается равным 0,3—0,4 диаметра наверху. Таким образом, в результате термической обработки грунта рассмотренным выше спо­ собом образуется как бы коническая свая из кирпиче­ подобного непросадочного материала прочностью около 100 кг/см3. Вокруг сваи вследствие постепенного пониже­ ния температуры по мере удаления от скважины обра­ зуется оболочка просадочного грунта в пределах зоны распределения температуры ниже 300° С.

Примерная зависимость между необходимым объе­ мом воздуха (в л^/кг) на 1 кг солярового масла или ди­ зельного топлива и температурой обжига приведена ниже:

к повышению температуры термической обработки и оплавлению скважины. Последняя в этом случае непри­ годна, так как в ней исключается возможность прони­ кания воздуха в грунт. Взамен оплавленной. пробури­ вается новая скважина.

Пункты устройства термически обработанных ство­ лов грунта размещаются в зависимости от размеров фун­ даментов и величины передаваемого давления на подсти­ лающий грунт. Для фундаментов, передающих на под­ стилающий грунт значительное давление, расстояние между расположенными в шахматном порядке центрами столбов закрепленного грунта принимается из расчета соприкосновения зон с распространением температуры свыше 300° С. Для менее нагруженных фундаментов столбы располагаются рядом или в шахматном порядке, исходя из расчетного сопротивления основания подсти­ лающего слоя или из величины осадки всего закреплен­ ного массива с возведенным на нем сооружением, за счет деформации грунта в пределах сжимаемой толщи ниже закрепленного массива. Расчет осадки производится по аналогии с расчетом осадки свайных фундаментов.

Термическая обработка осуществляется до подсти­ лающего слоя непросадочного грунта. Устройство вися­ чих столбов термически обработанного грунта нецеле­ сообразно, так как не обеспечивает фундаменты от про­ садки при случайном замачивании грунта в основании.

При термической обработке грунта вследствие по­ вышения пористости обожженного грунта и его фильт­ рационной способности возникают благоприятные усло­ вия просачивания воды ниже закрепленного массива. Поэтому в случаях, когда толщина слоя просадочного грунта больше технически возможной глубины термиче­

ской обработки, этот способ закрепления становится не­ приемлемым.

Качество термической обработки контролируется_ в первую очередь по журналам производства работ,’ в основном по данным о расходе горючего и воздуха, а также о продолжительности термической обработки ка­ ждой скважины. Кроме того, проверяется отсутствие оплавления внутренней поверхности скважины. В от­ дельных местах производится отрывка закрепленного грунта или проходка контрольных скважин для уста­ новления размеров зон закрепленного грунта. В ответ­ ственных случаях следует испытать закрепленный грунт пробными нагрузками с размером опытных фундаментов 1,41X1,41 или 2X2 м с последующим замачиванием при расчетном давлении иа грунт через котлован и колодцы в течение 1,5 месяцев аналогично тому, как это осущест­

вляется при глубинном уплотнении грунтовыми сваями (см. § 3).

Пример 2. Определить количество горючего для термического укрепления толщи просадочного лёссового грунта, подстилаемого на глубине 12 м среднезернистым песком, и продолжительность обжига. Объемный вес лёс­ совидного суглинка у0= 1,8 т/м3; влажность W =

=12,5%.

Ре ш е н и е . Принимаем скважины для обжига на

всю толщу лёссовидного грунта h = 12 м при диаметре укрепленной зоны 2 м.

Объем укрепляемого массива

^ “ ^ . * = ^ . , 2 . 3 7 , 6 ж*.

Вес 1 м3 грунтового скелета

Средняя температура обжига 700° С, а начальная — 0°.

S, = ptct (<§ — *?) = 1600 • 0,2 • 700 = 224 000 ккал.

Расход тепла для иагрева воды, содержащейся в lx* грунта, до испарения

Ss = A M 1 0 0 -* » ) + cn] =

= 200 [1,0 (100—0) + 540] = 128 000 ккал.

Полный расход тепла иа нагрев 1 м 3 грунта Sn = S, + Sa = 224 000 + 128 000 = 352 000 ккал.

Определяем расход солярового масла для обжига 1 м3 грунта

Sn : 0 С= 352 000:10 000 = 35,2 кг. На весь массив в 37,6 м3

35,2 • 37,6 = 1323 кг.

Если за 1 ч на 1 пог. м скважины расходуется 0,4 кг

солярового масла, то в сутки расход составит

0,4-12-24= 115,2 кг.

Продолжительность обжига одной скважины 1323:115,2= 11,5 суток.

§ 5. СПОСОБЫ ПОДГОТОВКИ (ИСКУССТВЕННОГО УКРЕПЛЕНИЯ) ОСНОВАНИЙ В СЛАБЫХ ВОДОНАСЫЩЕННЫХ ГРУНТАХ

А.ВЕРТИКАЛЬНЫЕ ДРЕНЫ

’а) Особенности метода

Вертикальные дрены, т. е. вертикальные скважины, засыпанные песком, применяются для ускорения про­ цесса уплотнения слабых глинистых грунтов под дей­ ствием веса насыпей или нагрузок от возводимых соору­ жений. Скважины устраиваются с помощью копров, используемых для устройства набивных бетонных свай