Глубина выемок в пластичных глинах лимитируется необходимостью предотвращения пучения их дна » Ремонт Строительство Интерьер

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Глубина выемок в пластичных глинах лимитируется необходимостью предотвращения пучения их дна

07.07.2021

Явление пучения дна котлованов описывалось кратко ранее. Рис. 14.5 иллюстрирует характер деформации грунтовой толщи, вызванной выпиранием грунта со дна выемки, по наблюдениям Кьюваса в г. Мехико. Поднятие грунта в центре котлована достигло 4 футов. Р.Б. Пек отметил смещения подстилающих дно котлована глинистых грунтов в боковом направлении и вверх в выемке чикагского метрополитена, показанной на рис. 10.25, когда вес удаленного из котлована грунта достиг величины, приблизительно равной прочности его на сжатие в одноосном напряженном состоянии qu = 0,67 т/фут2. Глина характеризовалась средним по величине коэффициентом структурной прочности (чувствительностью) S в пределах от 3 до 4. Большая часть смещения породы произошла при глубине выемки (еще до установки первого подкоса) от 10 до 13 футов. Чеботаревым и Шуйлером были опубликованы данные о модельных испытаниях на желатине, показавшие, как видно из рис. 14.6, что заложение глубокой выемки без крепления вызывает не только деформацию дна и бортов котлована, но и существенную деформацию всей подстилающей и окружающей толщи грунтов. Наблюденное смещение оказалось намного превышающим смещение, вызванное забивкой свай. При этом условии могло возникнуть существенное нарушение структуры и ослабление прочности структурных глин. Эти выводы получили дальнейшее подтверждение в натурных наблюдениях. Распределение величин осадки здания в плане показывает, что ее величина в пределах площади, затронутой оползнем, по крайней мере в 2 раза превышает ту, которая благодаря принятым соответствующим мерам перед проходкой котлована относится к участку, свободному от влияния оползня. Таким образом, значительная деформация глины, которая произошла из-за того, что не были приняты необходимые меры в процессе строительства, может позже привести к губительным последствиям для уже возведенного сооружения.
Глубина выемок в пластичных глинах лимитируется необходимостью предотвращения пучения их дна

Следует отметить, что крепление стенок котлована для восприятия бокового давления глинистых грунтов не всегда обеспечивает полную безопасность при производстве работ. Как показывает анализ, отображенный на рис. 14.7, всегда следует учитывать возможность пучения дна котлована. Этот вопрос затрагивался в более ранних работах Хаузелем и Терцаги. В этом плане подлежат рассмотрению два случая. В первом случае (рис. 14.7, а) мощность D слоя пластичной глины от дна котлована до кровли подстилающего слоя непластичной породы (такой, как скала или песок) меньше ширины выемки b. Исходя из изложенного в п. 9.9 можно ожидать, что нарушение устойчивости толщи глинистого грунта наиболее вероятно по круглоцилиндрической поверхности скольжения с радиусов, приблизительно равным: r=D, как это и изображено на рисунке. Нарушение устойчивости грунта будет вызываться весом перекрывающей массы, т. е. от давления р', действующего по плоскости AB. Тогда для оценки степени устойчивости глины ниже плоскости AB можно использовать выражение (9.28) при следующих модификациях: h=0; вместо b из выражения (9.28) теперь будем иметь D. Коэффициент 5,52 в этом выражении желательно уменьшить, используя первоначально предложенную Прандтлем зависимость 5,14 с=2,57 qu, так как в действительности радиус г по рис. 14.7 может оказаться несколько больше D, а уменьшение р' от действия касательных напряжений вдоль вертикальных плоскостей — соответственно меньшим.

Модифицированное выражение (9.28) теперь будет иметь вид:

Давление p' по плоскости AB, показанной на рис. 14.7, а, может быть принято равным весу перекрывающей толщи грунта, уменьшенному на величину касательных напряжений s=c=q/2, действующих вдоль вертикальной боковой и торцовых граней массива грунта, залегающего выше этой плоскости. В этом случае при предельном равновесии будем иметь

Учитывая выражения (14.6) и (14.7), получим зависимость для определения предельной глубины выемки с креплением, отвечающей предельному равновесному состоянию дна выемки относительно возможности его пучения:

Если длина L выемки больше, чем мощность слоя D(L больше D), в пластичных глинах по центру L может произойти местное выпирание. В подобных случаях надлежит частично пренебречь удерживающим влиянием торцов выемки и соответственно преобразовать с этой целью выражение (14.8):

Заметим, что при L=D выражение (14.9) будет идентично выражению (14.8). Вместе с тем при L—2D оно принимает упрощенный вид, который эквивалентен пренебрежению удерживающим влиянием грунта в торцах выемок; в таком виде оно пригодно при соблюдении условия

Это выражение сохраняет свою силу при L больше 2D и b большеD.

Во втором случае (рис. 14.7, б) при мощности слоя глины D, большей, чем ширина выемки 6, аналогичные рассуждения приводят к выражениям, которые идентичны (14.9) и (14.10), только в них вместо D должно фигурировать b.

Для того чтобы найти допускаемую с точки зрения безопасности глубину выемки с креплением, величины qu должны быть соответственно уменьшены за счет некоторого коэффициента запаса, значения которого приведены в табл. 14.4. При этом условии в выражения (14.9) и (14.10) вместо qu подставляются значения qu/Fs.

Благоприятным в рассматриваемом плане оказывается использование стальной шпунтовой стенки, заглубленной на величину d ниже точки А (см. рис. 14.7,б), особенно если ниже этой глубины d залегает более плотная глина. В этом случае метод оценки устойчивости массы грунта оказывается несколько более сложным, чем тот, который был описан выше, но имеет то же общее направление.

Анализ выражений (14.8)—(14.10) показывает, что величина Hmax будет возрастать с уменьшением L. Это обстоятельство следует учитывать при устройстве длинных выемок с большим значением L. В таких случаях работы проводятся, как показано на рис. 14.8. По мере того как завершается выемка грунта по каждой из узких секций котлована, производится бетонировка соответствующего участка фундаментной плиты и, если это необходимо, его дополнительная пригрузка путем временной укладки на плиту части грунта, удаляемого из соседней секции котлована, или бетонных элементов поперечных стен.

Секционный способ производства работ может быть использован при подрезке высокого склона, сложенного глинистыми грунтами, подобно тому, как это было сделано фирмой «Спенсер, Уайт и Прентис, инкорпорейтед» при постройке здания, показанного на рис. 14.9. В этом случае уже возведенные секции фундаментной плиты использовались в двух целях. Во-первых, они пригружали своим весом глинистый слой и, следовательно, предотвращали возможность значительного пучения грунта. Во-вторых, они служили в качестве опоры для металлических подкосов, которые подпирали вертикальные двутавровые стойки. Таким образом, они воспринимали боковое давление, которое оказывал грунт в склоне на крепление выемки. Следует предусматривать возможность сдвига фундаментной плиты в горизонтальном направлении. Полное боковое давление грунта EA, умноженное на коэффициент запаса Fs (см. табл. 14.4), не должно превышать произведения площади подошвы плиты, контактирующей с глиной, на сопротивляемость глины сдвигу s=c=qu/2. Так как поверхностный слой глины, залегающий непосредственно под фундаментной плитой, по всей вероятности, в результате производства работ претерпел некоторое нарушение своей структуры и был ослаблен, в конструкции плиты желательно предусматривать зубья (на рис. 14.9 обозначены буквой А), которые анкеруют плиту в толще глины, находящейся уже в ненарушенном состоянии. В рассматриваемом частном случае надобность в таких зубьях отсутствовала, так как плита получала достаточную поддержку за счет отпора с противоположного борта котлована.

Подобный же способ проведения работ может быть применен в случае, когда котлован для возводимого здания настолько широк, что его крепление от борта к борту становится неэкономичным. В подобных случаях в первую очередь производят выемку грунта в центральной части котлована с приданием ее откосам некоторого наклона. После этого сразу же бетонируют соответствующие части фундаментной плиты. Затем выемку постепенно расширяют от центра к краям, как упор для крепления, используя уже возведенные секции плиты.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: