Армирование оснований сложенных просадочными грунтами II типа элементами повышенной жесткости переменной длины
Аннотация
Необходимость строительства на просадочных грунтах обуславливает разработку различных мероприятий, связанных со снижением влияния негативных процессов, происходящих в основаниях, на возводимые сооружения. Устранение (уменьшение) просадочных свойств грунтов производится двумя методами – механическим и хиическим. Возможны также варианты комбинации тех или иных методов ликвидации просадочности.
Метод усиления основания армоэлементами заключается не в преобразовании основания, он направлен на изменение напряженного состояния грунта таким образом, при котором явление просадочности наблюдатся не будут.
Схема работы армоэлементов во многом схожа со схемой работы свай в просадочном грунте. Основным моментом, оказывающими влияние на несущую способность сваи и армоэлемента является существенное снижение при замачивании просадочных грунтов удельного сцепления. Величина этого показателя является определяющей при расчете свай и армоэлементов по несущей способности грунта. Кроме того, объемная деформация уплотнения грунта, происходящая вследствии нарушения его прочности в некотором напряженном состоянии, может приводить к возникновению на боковой поверхности свай отрицательных сил трения. Расстояния между армоэлементами подобраны так, чтобы напряженное состояние грунта с учетом догружения дополнительной нагрузкой в любой точке армированного основания не превышало предельного значения структурной прочности грунта в замоченном состоянии. При превышении этого предела в водонасыщенном грунте возникают деформации просадки, которые в ряде случаев совместно с осадкой приводят к значительным деформациям сооружений.
Таким образом армирующие элементы могут рассматриваться как вертикальные элементы обладающие меньшей деформативностью и большей плотностью по отношению к окружающему грунтовому массиву, которые при любых видах замачивания просадочного основания перераспределяет вертикальные напряжения (возникающие от собственного веса и дополнительной пригрузки) в нем таким образом что их значение не превышает начального просадочного давления.
Проекты армированных оснований обеспечивают достаточную конструктивную надежность зданий, возводимых на структурно-неустойчивых грунтах, однако, их воплощение связано со значительными финансовыми затратами. В связи с вышеизложенным возникает необходимость в поиске решения, которое при минимальных затратах позволяло бы проектировать надежное армированное основание.
Согласно [1] проектирование армированных оснований заключается в определении длины армирующих элементов и расстояния между ними (с соблюдением условия недопущения превышения вертикальных нормальных напряжений в грунте над начальным просадочным давлением).
Как правило, для просадочных грунтов наблюдается значительное увеличение начального просадочного давления с глубиной. Для грунтов II типа по просадочности условие (1) для некоторой глубины Z выполняются более чем с двойным запасом (см. рис. 1).
, (1)
где 
- вертикальные напряжения на глубине z от подошвы фундамента в просадочном грунте армированного основания, возникающие под действием собственного веса; 
- начальное просадочное давление грунта естественного сложения на глубине z от подошвы фундамента
Рис. 1. – Графики зависимости начального просадочного давления и дополнительных вертикальных напряжений от глубины.
В подобных грунтовых условиях возникает возможность выполнить армирование грунта элементами различной длины. Более короткие элементы могут располагаться в шахматном порядке между элементами стандартной длины. Глубина на которой предпалагается обрывать «короткие» армирующие элементы определяется исходя из условия (2).
(1)
На рис. 1 представлены графики зависимости начального просадочного давления (
) и дополнительных вертикальных напряжений (
,
) между армирующими элементами от глубины. График 
соответствует распределению напряжений в армированном основании запроектированному согласно [1]. На глубине 9.72м расстояния между армирующими элементами увеличилось вдвое, условие (1) продолжает соблюдаться.
Подобный подход к проектированию армированных оснований позволяет получить значительную экономию материала и затрат труда при реализации проекта.
Литература
-
ТСН 50-306-2005. Основания и фундаменты повышенной несущей способности. – Введ. 2005-28-04. Министерство строительства, архитектуры и ЖКХ Ростовской области 2005 г.