Коэффициент заложения низового откоса

Коэффициент заложения низового откоса

По полученным координатам на поперечном профиле плотины строим кривую депрессии (рис. 4).

1.4 Расчет устойчивости низового откоса

Проверка устойчивости низового откоса плотины осуществляется согласно СНиП 2.06.05–84.

Расчеты устойчивости откосов грунтовых плотин всех классов следует выполнять для круглоцилиндрических поверхностей скольжения. При использовании метода круглоцилиндрических поверхностей скольжения выполняют следующее:

1). Строят область нахождения центров поверхностей скольжения;

2). Проводят круглоцилиндрические поверхности сдвига;

3). Вычисляют значения коэффициентов устойчивости откоса для множества поверхностей сдвига по формуле:

Куст = Rудер. / Fсдвиг, (28)

где Rудер, Fсдвиг— равнодействующие моментов удерживающих сил и сдвигающих сил.

4).Делают вывод об устойчивости откоса и правильности принятого его заложения. Откос считается устойчивым, если:

Куст  Кн * Кс / Км, (29)

где Кн – коэффициент надёжности по классу сооружения, для плотин 3-го класса Кн = 1.15;

Кс— коэффициент сочетания нагрузок, для основного сочетания равен 1;

Км— коэффициент равный 0.95.

Для построения области нахождения центра поверхности сдвига предложено несколько методов. Один из наиболее простых метод В.В. Фандеева, в котором рекомендуется центры круглоцилиндрических поверхностей сдвига располагать в криволинейном четырёхугольнике. Этот четырёхугольник образуется следующими линиями, проведёнными из середины откоса: вертикалью и прямой под углом 85˚ к откосу, а также двумя дугами радиусов:

и , (30)

где К1 и К2 — коэффициенты внутреннего и внешнего радиусов, которые определяются в зависимости от заложения откоса.

При коэффициенте заложения низового откоса m2 = 2.5, К1 = 0,875 и К2 = 2,025

Т. о.: R1 = 0,875 * 15,0 = 13,1 м; R2 = 2,025 * 15,0 = 30,3 м.

Поверхность сдвига на поперечном профиле плотины представляет собой дугу окружности радиуса , проведённую таким образом, чтобы она пересекала гребень плотины и захватывала часть основания. Проведём окружность радиусом R = 30 м.

Значение коэффициента устойчивости откоса для кривой сдвига вычисляем для 1 м длины плотины в такой последовательности:

(1) Область, ограниченную кривой сдвига и внешним очертанием плотины (массив обрушения), разбиваем вертикальными прямыми на отсеки. Ширина отсеков равна b. При расчёте «вручную» удобно величину b принимать равной 0,1R, центр нулевого отсека размещать под центром кривой сдвига, а остальные отсеки нумеровать с положительными знаками при расположении их вверх по откосу и с отрицательными – вниз к подошве плотины, считая от нулевого отсека.

(2) Для каждого отсека вычисляем siną и cosą, где ą – угол наклона подошвы отсека к горизонту. При b = 0,1*R значение siną = 0,1*N, где N – порядковый номер отсека с учётом его знака; .

Рассчитаем величину b:

Далее считаем величины siną, cosą и вносим в таблицу 2.2. Порядковый номер N определяем по чертежу (рис. 5).

(3) Определяем средние высоты составных частей каждого отсека, имеющих различные плотности (рис. 5): – слоя грунта тела плотины при естественной влажности; — слоя грунта тела плотины при насыщении водой; — слоя грунта основания при насыщении водой; — слоя воды (на рисунке не показан). В качестве средних высот принимаем высоты частей, замеренные по чертежу в середине отсека. При наличии по краям массива обрушения неполных отсеков их эквивалентная средняя высота:

где — площадь неполного отсека, определяемая графически. (31)

Определим площади неполных отсеков 10 и –7:

ω10 = 3,75 м2; ω-7 = 0,5 м2.

Отсюда определяем средние высоты отсеков:

h10 = ω10 / b = 3,75 / 3,0 = 1,25 м; h-7 = ω-7 / b = 0,5 / 3 = 0,16 м.

(4) Вычисляем плотность грунта каждого слоя по формулам:

; ; , (32)

где — плотность грунта тела плотины при естественной влажности;

— плотность грунта тела плотины при насыщении его водой;

— плотность грунта основания при насыщении водой;

— пористость грунта;

— коэффициент, зависящий от влажности грунта – при влажности, равной 12…18%,

— плотность воды;

— удельная плотность частиц грунта тела плотины;

— удельная плотность частиц грунта основания плотины.

Физико-механические характеристики грунта следует устанавливать по данным натурных исследований, но так как они отсутствуют, то для предварительных расчётов используем данные таблицы 2.1.

Пользуясь таблицей, указанной в исходных данных, вычислим плотность грунта каждого слоя:

поскольку в основании залегают те же грунты, из которых состоит тело плотины.Табл. 2.1. Характеристики грунта тела плотины

Расчет устойчивости низового откоса

Целью расчета является определение минимальных коэффициентов запаса устойчивости откосов плотины, для принятого поперечного профиля. Найденный минимальный коэффициент должен быть равным или большим (но не более чем на 10%) допустимого коэффициента запаса устойчивости, принимаемый по таблице

Расчет устойчивости низового откоса плотины выполняется по методу круглоцилиндрических поверхностей скольжения для основного расчетного случая, соответствующего установившейся фильтрации в теле плотины, когда уровень воды в ВБ равен НПУ, а в нижнем бьефе – максимально возможному уровню, но не более 0,2 Н_пл.

На миллиметровой бумаге в масштабе вычерчивается поперечное сечение в русловой ее части, наносится кривая депрессии, а низовой откос с переменным заложением или при наличии на нем берм усредняется. Из середины этого откоса проводится вертикаль CD и линия CE под углом 85 0 к откосу. Из точек “A” и “B” как из центров очерчиваются две дуги окружности с радиусом R, которые пересекаются в некоторой точке. Значение радиуса определяется как

Величины R_н и R_в определяются в долях высоты из таблицы

При заложении откосов равном 2,0

R_н=Н_пл*1,9=17*1,9=32,3 м

R_в= Н_пл*3,2=17*3,2=54,4 м

Проведя из середины откоса дугу радиусом r=ОС/2 до пересечения с линиями CD и CE, находится многоугольник OEDBA, в котором располагаются центры наиболее опасных поверхностей скольжения.

Расчетная кривая скольжения радиусом R должна пересекать гребень плотины и захватывать часть основания плотины, если в основании расположен нескальный грунт. В случае скального грунта основания кривая скольжения должна касаться его поверхности.

Выделенная призма обрушения разбивается на “n” отсеков шириной b=0,1R=0,1*43,35=4,335 м. Разбивку на отсеки начинают с нулевого, середина которого располагается на вертикали, проходящей через центр кривой скольжения.

G_i – вес грунта и воды в пределах i-го отсека

P_i – равнодействующая давления воды по подошве i-го отсека

φ_i – угол внутреннего трения грунта i-го отсека

α_i – угол между вертикалью и линией, соединяющей центр кривой скольжения с серединой i-го отсека

с_i – удельное сцепление грунта i-го отсека по линии кривой скольжения

m – коэффициент условий работы (у нас равен 1)

n_c – коэффициент сочетания нагрузок, принимается для основного сочетания равным 1

b_i – ширина i-го отсека.

Вес откоса определяется как сумма весов отдельных слоев грунта в пределах отсека с учетом насыщения их водой (ниже кривой депрессии) и с учетом нагрузки столбом воды, если отсек расположен ниже уровня бьефа. Вес отсека определяется по формуле

Если над отсеком расположена вода, то

y’_i – высота части отсека, от линии откоса по кривой депрессии, измеренная по его середине;

y»_i – высота части отсека, насыщенного водой (от подошвы плотины до кривой депрессии)

y»’_i – высота части отсека от кривой скольжения до подошвы плотины

h_i – высота столба воды над отсеком

γ_i, γ н _i и γ н _ос – удельный вес грунта естественной влажности и грунта тела плотины и основания насыщенного водой

γ_w – удельный вес воды.

Равнодействующая давления воды по подошве отсека определяется как сумма взвешивающего, фильтрационного и порового давления

Поровое давление P_к необходимо учитывать при расчетах устойчивости откосов плотин высотой более 40 м, а также при расчетах плотин высотой менее 40 м в следующих случаях: при намыве грунта или отсыпке его в воду, при возведении плотин из маловодопроницаемого грунта, при наличии в основании плотины глинистых грунтов мягкопластичной, текучепластичной и текучей консистенции.

При расчете устойчивости низового откоса в условиях установившейся фильтрации равнодействующая давления воды будет состоять из фильтрационного и взвешивающего давления и определяется по формуле:

При b=0,1R величина sin(α_i) равна порядковому номеру отсека, деленному на 10.

Расчеты по определению коэффициента запаса устойчивости вносятся в таблицу:

Найденный один из минимальных коэффициентов, больше ( но не более 10%) допустимого коэффициента запаса устойчивости К=1,0 что позволяет судить о надежности откосов плотины с заложением, равным 2:1.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Установление основных размеров поперечного профиля плотины

При проектировании поперечного профиля плотины необходимо установить очертание откосов плотины, ширину и отметку гребня, а также его конструкцию, конструкцию и размеры крепления верхового и низового откосов, размеры противофильтрационных устройств в теле плотины и в основании, тип, конструкцию и размеры дренажных устройств. Схема поперечного профиля земляной плотины показана на рис. 2.3.

Рис. 2.3. Поперечное сечение земляной плотины

1 – тело плотины; 2 – подошва плотины; 3 – берма верхового откоса; 4 – упор крепления верхового откоса; 5 – крепление верхового откоса; 6 – гребень плотины; 7 – крепление низового откоса; 8 – берма низового откоса; 9 – дренаж плотины; 10 – замок; 11 – естественная поверхность грунта; 12 – водопроницаемый грунт; 13 – водоупор.

Очертание откосов плотины. При проектировании земляных насыпных плотин коэффициенты заложения откосов принимаются в зависимости от типа плотины, её высоты, вида грунта тела плотины и основания по данным практики.

Предварительно назначенные откосы плотин впоследствии подвергаются поверочному расчету устойчивости.

Верховой откос, насыщенный водой и находящийся под действием волн и льда устраивается обычно более пологим, а низовой — более крутым.

Заложение откосов плотины назначается с учетом следующих основных факторов:

а) характера грунта, из которого сложен откос;

б) характера грунта основания;

в) сил действующих на откос;

г) условий производства работ и эксплуатации плотины;

е) высоты плотины.

На начальной стадии проектирования сооружения для предварительного определения коэффициентов заложения откосов можно использовать данные, приведенные в таблице 2.2 [4].

Откосы плотин высотой до 15 м обычно принимаются не изменяющимися по высоте. При большей высоте обычно принимается ломаное очертание верхового и низового откосов, постепенно уменьшая их уклон от гребня к основанию. Переломы откосов устраиваются через 7¸15 м по высоте плотины.

Рекомендуемые коэффициенты заложения откосов земляных плотин

Откосы плотин высотой до 15 м обычно принимаются не изменяющимися по высоте. При большей высоте обычно принимается ломаное очертание верхового и низового откосов, постепенно уменьшая их уклон от гребня к основанию. Переломы откосов устраиваются через 7¸15 м по высоте плотины. Обычно коэффициент заложения верхового откоса ниже точки перелома на 0.5 больше, чем коэффициент заложения откоса выше точки перелома. Для низового откоса – на 0.25.

На откосах плотины могут устраиваться горизонтальные площадки – бермы обычно в местах перелома откоса. Бермы предназначены:

1) для надзора за откосом;

2) для ремонта откоса и его покрытия;

3) для увеличения общей устойчивости откоса;

4) для увеличения ширины плотины по низу с целью удлинения пути фильтрации в основании;

5) для включения в тело плотины предварительно построенных перемычек, под защитой которых возводится плотина;

6) для заглубления под поверхностью откоса кривой депрессии на глубину, большую глубины промерзания;

7) для устройства в случае необходимости дороги по откосу;

8) для предохранения низового откоса от размыва его стекающими атмосферными осадками.

Ширина берм принимается не менее 2-3 м из условия производства работ. Обычно ширина берм составляет 3-5 м. Они устраиваются через 7-15 м по высоте.

На верховом откосе устраивается берма для создания упора крепления откоса. На низовом откосе бермы используются для устройства служебных проездов, а также для отвода атмосферных вод.

В курсовом проекте необходимо принять коэффициенты заложения верхового и низового откосов, установить отметки переломов откосов, принять размеры берм.

Конструкция гребня плотины. Ширина гребня земляной плотины устанавливается в зависимости от условий производства работ и эксплуатации, но не менее 4.5 м (СНиП 2.06.05-84 [10]). В случае если гребень плотины используется для проезда автомобильного транспорта, ширину его следует назначать равной ширине земляного полотна в соответствии с нормами проектирования (ДБН В.2.3.-4:2007 [6]) в зависимости от категории дороги проходящей по гребню (табл. 2.3). Схема гребня плотины показана на рис. 2.4.

Рис. 2.4. Основные размеры земляного полотна

Параметры поперечного профиля автомобильных дорог

Дорожное покрытие гребня плотины принимается в зависимости от категории дороги.

Для обеспечения стока атмосферных осадков, гребень плотины выполняют двускатным с поперечным уклоном и в обе стороны от оси равным 0.02-0.04. С таким же уклоном выполняются обочины земляного полотна. Вдоль проезжей части по гребню плотины устанавливаются железобетонные надолбы, служащие ориентирами при движении транспорта. Надолбы располагаются на расстоянии 2 м один от другого и принимаются высотой 0.8-1.0 м. Варианты конструкции гребня плотины показаны на рис. 8.

Определение отметки гребня плотины. Отметку гребня плотины следует назначать с учетом возвышения его над расчетным уровнем воды. Возвышение гребня плотины h_s определяется для двух расчетных случаев стояния уровня воды в верхнем бьефе:

а) при нормальном подпорном уровне (НПУ), соответствующем основному сочетанию нагрузок и воздействий;

б) при форсированном подпорном уровне (ФПУ), соответствующем основному сочетанию нагрузок и воздействий.

Рис. 2.5. Конструкции гребня плотины

а) покрытие гребня железобетонными плитами;

б) покрытие гребня мощением

Возвышение гребня плотины в обоих случаях определяется с учетом высоты наката ветровых волн и ветрового нагона воды в водохранилище (рис. 2.6) по формуле (СНиП 2.06.05-84 [10]).

h_s = ∆h_set + h_run1% + , (2.6)

где ∆h_set – высота ветрового нагона воды в водохранилище, м; h_run1% – высота наката ветровых волн на откос обеспеченностью 1% в системе волн, м; – запас возвышения гребня, значение которого для плотин всех классов принимается не менее 0.5 м.

Рис. 2.6. Схемы к определению отметки гребня плотины

а – без парапета; б – с парапетом; 1 – расчетный статический уровень; 2 – средняя волновая линия; 3 – гребень плотины; 4 – гребень парапета

При определении первых двух слагаемых формулы (2.6), как уже указывалось в 2.1, следует принимать обеспеченности скорости ветра расчетной скорости ветра в зависимости от расчетного сочетания нагрузок и воздействий. При основном сочетании нагрузок и воздействий (НПУ в верхнем бьефе) обеспеченность скорости ветра следует принимать для сооружений I, II классов – 2% (1 раз в 50 лет) и III, IV классов – 4% (1 раз в 25 лет). Для особого сочетания нагрузок и воздействий (при ФПУ в верхнем бьефе) обеспеченность скорости ветра следует принимать для сооружений I, II классов – 20% , для III класса – 30% и для IV класса – 50%.

Методика определения высоты ветрового нагона воды в водохранилище ∆h_set и параметров волн h_1%, λ_m для рассматриваемых расчетных случаев была изложена выше (см. 2.1).

Высота наката ветровых волн на откос обеспеченностью 1% в системе волн согласно нормам проектирования (СНиП 2.06.05-84 [10]) определяется по формуле

где h_1% – высота волны обеспеченностью 1% в системе волн; k_r, и k_p – соответственно коэффициенты шероховатости и проницаемости откоса, принимаемые по табл. 2.4; k_sp – коэффициент, учитывающий скорость ветра и заложение верхового откоса, принимаемый по табл. 2.5; k_run – коэффициент, учитывающий пологость волны и заложение верхового откоса и определяемый по формуле (в СНиП 2.06.05-84 [10] приведен соответствующий график)

, (2.8)

λ_m – средняя длина волны; m₁ – коэффициент заложения верхового откоса; a – угол подхода фронта волны к сооружению (в курсовом проекте принимается a = 0).

Определенное таким образом значение h_run1% подставляется в формулу (2.6).

Следует отметить, что значение k_sp зависит от вида крепления откоса (бетонное, железобетонное, каменное). Рекомендации по выбору типа крепления приведены ниже.

Из двух полученных результатов расчетов (для основного сочетания нагрузок и воздействий при НПУ и особого сочетания нагрузок и воздействий при ФПУ) выбирается более высокая отметка гребня.

Значения коэффициентов k_r, и k_p

Значения коэффициента k_sp

Иногда при значительной высоте волн для уменьшения высоты плотины на ее гребне устраивается парапет, который должен быть рассчитан на воздействие волн. Возвышение верха парапета над уровнем верхнего бьефа принимается не ниже значений, полученных по формуле (2.6) (см. рис. 2.6 б). Возвышение гребня плотины в этом случае следует назначать на 0.3 м над НПУ, но не ниже отметки ФПУ. На рис. 2.7 приведен пример конструкции гребня плотины с парапетом

Рис. 2.7. Пример конструкции гребня плотины с парапетом

1 – железобетонные плиты крепления; 2 – ливнесток; 3 – парапет; 4 – канал для прокладки кабелей; 5 – асфальтобетонное покрытие; 6 – надолбы; 7 – подготовка из песчано-гравийного грунта

Пример 2.2. Определение отметки гребня плотины

Законодательная база Российской Федерации

Бесплатная горячая линия юридической помощи

• Энциклопедия ипотеки
• Кодексы
• Законы
• Формы документов
• Бесплатная консультация
• Правовая энциклопедия
• Новости
• О проекте

Бесплатная консультация

Навигация

Федеральное законодательство

• Конституция
• Кодексы
• Законы

Действия

• Главная
• «ИНСТРУКЦИЯ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И ПОСТРОЙКЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ГОФРИРОВАННЫХ ВОДОПРОПУСКНЫХ ТРУБ. ВСН 176-78» (утв. Минтрансстроем СССР, МПС СССР 15.08.78) (в ред. от 15.07.85)

Гидравлические расчеты нижнего бьефа труб, уложенных в теле насыпи

В зависимости от принятого варианта отвода воды расчеты выполняются в такой последовательности.

1. При отводе воды по берме и укрепленным откосам насыпи:

1.1. Назначают коэффициент заложения низового откоса бермы или насыпи m_от. По условиям устойчивости откоса с учетом воздействия на него потока целесообразно принимать m_от = 2.

1.2. Определяют согласно указаниям гл. IV «Руководства» глубину и скорость на выходе из трубы.

1.3. Определяют минимальный размер бермы L_min вдоль потока по формуле, полученной из уравнения свободного падения т

где v_вых и h_вых — соответственно средняя скорость и глубина на выходе из трубы; 1,2 — коэффициент запаса; g — ускорение силы тяжести.

1.4. По скорости v = 1,3 v_вых (учитывается увеличение скорости на берме за счет растекания) определяют согласно табл. II-6 «Руководства» тип укрепления бермы.

1.5. Находят ширину растекания потока на берме и откосе насыпи

где B_раст — ширина растекания потока в створе, проекция расстояния которого от выхода из трубы равна х; D — диаметр трубы; Q — расход в сооружении; при этом наибольший расход (для железных дорог) подставляют без изменения, а расчетный для учета ошибки увеличивают на 30 %; — эталонный расход, т.е. расход при прохождении которого критическая глубина в тpyбе h_к = 0,75D; L_б — длина бермы.

1.6. Определяют среднюю глубину потока h_пд у подошвы насыпи из уравнения Шези, считая (в запас), что на откосе установится равномерный режим течения, и заменяя истинное поперечное сечение потока равновеликим прямоугольником:

где n — коэффициент шероховатости, принимаемый для бетонных укреплений равным 0,016, m_от — коэффициент заложения низового откоса бермы или насыпи

1.7. Находят среднюю скорость потока у подошвы откоса

1.8. По скорости у подошвы насыпи v_пд согласно табл. II-6 «Руководства» определяют тип укрепления откоса бермы (насыпи) и укрепления, расположенного у подошвы насыпи.

1.9. Назначают тип выходного русла за подошвой насыпи по рис. VI-1 «Руководства».

1.10. Назначают конструктивно длину укрепления у подошвы насыпи (размер вдоль потока)

где D_э — эквивалентный диаметр трубы; для одноочковых круглых труб D_э = D, для многоочковых (n_т — число очков).

1.11. Определяют глубину размыва у подошвы насыпи для принятого типа выходного русла согласно указаниям гл. VI «Руководства».

1.12. По глубине размыва назначают глубину заделки концевой части укрепления, причем для расчетного расхода глубина заделки увеличивается на 20% (учет ошибки в расходе).

2. При сбросе воды на берму и откос насыпи, отсыпанной из камня:

2.1. Определяют скорость потока на выходе из трубы (см. п. 1.2 данного приложения).

2.2. Устанавливают минимальный средний диаметр наброски dн из которой может быть отсыпана низовая часть насыпи по формулам:

где d_max — диаметр наиболее крупных частиц, которых в каменной наброске более 5%;

d — средний диаметр частиц наброски.

2.3. Определяют размер бермы вдоль потока (см. п. 1.3 данного приложения).

2.4. Назначают минимальную длину участка насыпи, отсыпанной из камня, L_нас 776; 10D.

2.5. Проверяют возможность разрушающей фильтрации в основании насыпи согласно гл. VII «Руководства» и при необходимости устраивают обратный фильтр.

2.6. У подошвы насыпи закладывают рисберму. Размеры ее назначают конструктивно.

Приложение 13
(к п. 4.19)

Какой фундамент выбрать для слабых грунтов

Как оформить и зарегистрировать частный дом в собственность

Постройка дома с нуля: с чего начать и как построить своими руками, пошаговая инструкция

Идеи планировки частных домов: схема расположения комнат, примеры, фото

В процессе проектирования любого сооружения, важным вопросом для застройщика является обустройство фундамента. Расходы на создание основания постройки могут составлять до 30% от общей сметы строительных работ, поэтому фундамент должен быть надежным. Чтобы определить лучший фундамент для частного дома, владельцу нужно найти «золотую середину» — оптимальное соотношение стоимости и качества. Большое внимание уделяется обустройству фундаментов на слабых грунтах. Поговорим о том, какой фундамент выбрать для слабых грунтов и чем руководствоваться при выборе.

Какие грунты считаются слабыми?

Грунты с большим содержанием торфа и влаги считаются слабыми. Такие почвы имеют слабую жесткость, поэтому на них нельзя сформировать надежную опору и обеспечить равномерное распределение веса. Если в разных частях фундамента присутствует разная нагрузка, то конструкция основания доставит большие проблемы. На заболоченной территории грунт сильно сжижается. Водонасыщенные супеси и рыхлые пески имеют высокую пористость. Заторфированные почвы содержат в составе около 50% органических веществ. Из-за высокой пористости снижается несущая способность.

Если фундамент на слабом грунте создается с нарушением технологии, то он может быть небезопасным. При неравномерной деформации, а также осадках почвы основание будет постепенно разрушаться. Жидкость выдавливается из грунта насыщенного влагой, а сооружение оседает. Вследствие высокой влажности заболоченных территорий почва становится пучинистой. У слабых прослоек высокий коэффициент водонасыщения, а также большая сжимаемость. Если дом возводится на таком участке, нужно учитывать много моментов:

• Естественное состояние породы должно оставаться без нарушений. В противном случае его механические свойства снизятся.
• При эксплуатации дома нагрузка на фундамент не должна увеличиваться.
• Необходимо создание дренажной системы, противофильтрационных полостей для обеспечения условий для поддержания одинакового уровня воды.
• Важно учитывать значение структурной прочности породы, чувствительность к динамическим нагрузкам.
• Нагрузка на основание должна быть постепенной и медленной по всей площади.

Слабая грунтовая прослойка может иметь разную толщину. В отдельных случаях, она менее 1 метра, при этом в других ситуациях может быть более 10 метров. Однако зачастую под болотистым слоем скрывается малосжижаемый грунт, который имеет благоприятные свойства для возведения построек. Для строительства прочного фундамента на любых типах пород профессиональные строители применяют специальные конструктивные решения. При строительстве на слабых почвах учитывается уменьшение осадки за счет сокращения удельного давления сооружения на фундамент. За счет жесткого каркаса постройки уменьшается чувствительность к деформации грунта.

Как сделать слабый грунт сильнее?

Для улучшения несущих свойств слабых грунтов используются разные технологии:

• Выторфовка. При этой технологии болотистый грунт заменяется на подушку из непучинистого грунта. Замена осуществляется под подошвой основания по всей толщине грунта.
• Насыпь из непучинистого грунта.
• Уплотнение грунта под основанием.

Согласно строительным правилам запрещается опирание подошвы основания сооружения непосредственно на слабые грунты. Поэтому, создание подушек и насыпей – важный элемент конструкции основания на слабом грунте.

Особенности конструкции построек на слабом грунте

В процессе возведения сооружений на болотистых грунтах рекомендуется применение конструктивных решений, направленных на уменьшение осадки грунта за счет снижения удельного давления постройки на грунт. Чтобы снизить чувствительность конструкции сооружения к неравномерным деформациям, повышается гибкость и жесткость силового каркаса постройки.

Эффективные конструктивные мероприятия для снижения удельного давления сооружения на слабый грунт:

• Увеличение площади опоры основания на грунт. Для этого применяются плиты или ленточный фундамент с расширением подошвы.
• Повышение пространственной жесткости основание при помощи обустройства сборного ленточного фундамента из блоков. Увеличение жесткости плитного основания обеспечивается за счет создания ребер жесткости.
• Увеличение пространственной жесткости каркаса постройки за счет устройства монолитных ж/б поясов на уровне перекрытия этажей, а также армирования кладки стен из камня.
• Строительство сооружений из бревен, бруса, каркаса и других легких конструкций.

Виды фундаментов

Ленточный фундамент

По глубине заложения, такие основания делятся на мелкозаглубленные, а также с глубоким заложением. Мелкозаглубленные ленты зачастую применяются при строительстве малоэтажных пеноблочных построек. При любых других ситуациях фундаментная лента закладывается ниже уровня грунтовых вод, за счет чего создается мощная конструкция основания с высокими несущими способностями. Такие основания производятся как из сборного железобетона, так и на основе железобетонных монолитов.

Ленточные монолитные железобетонные фундаменты используются чаще всего. Для создания таких опорных частей сооружений нужны большие затраты на земляные и арматурные работы. Также нужно монтировать и демонтировать опалубочную систему. Все расходы оправдывает высокая прочность и несущая способность, за счет чего возможно возведение многоэтажных зданий из тяжелых конструкций. Такие основания подойдут для плотных грунтов.

Ленточные фундаменты из сборного железобетона отличаются экономичностью. Для монтажа не требуются серьезные ресурсы на установку опалубочной конструкции, армирование, заливе бетоном. Из таких блоков можно создать мелкозаглубленный или фундамент с глубоким заложением. На рынке представлен большой выбор ж/б блоков. Преимущество сборных блоков перед монолитом заключается также в значительном сокращении сроков на возведение. Блоки отличаются удобством в складировании и транспортировке.

Столбчатый фундамент

Расположение таких опор осуществляется в разных местах:

• Линии несущих стен.
• Углы периметра постройки.
• Места с высокой концентрацией нагрузок.

Такие опоры бывают мелкозаглубленными и высокозаглубленными. В этом случае, вместо ленточного основания используются столбы. Расположение опор осуществляется с шагом 1.5-2 метра. В сравнении ленточных фундаментов и опорами из столбов, во втором варианте достигается существенная экономия. Она обеспечивается за счет уменьшения объемов земляных работ. Также не нужно обустройство опалубочной системы. Однако для столбчатого основания понадобится создавать ростверк. Благодаря качественному сравнительному техническому и экономическому расчету можно развеять все сомнения по поводу целесообразности создания такого фундамента.

Плиточный фундамент для слабых грунтов

Применение монолитных железобетонных плит актуально для слабых грунтов. Они могут использоваться как самостоятельная опорная конструкция сооружения, так и в качестве ростверка под свайное основание. Ж/б плита имеет высокую несущую способность, при этом отличается высокой стоимостью возведения.

По факту, плитное основание – это единственный тип фундамента, который будет «надежно» стоять на торфе и водонасыщенном песке. В силу строения, плита лежит на слабом грунте. Нагрузка конструкции постройки на всю площадь плиты – ниже, чем при свайном или ленточном основании. При горизонтальных подвижках, постройка на таком фундаменте едете целиком, в результате чего предотвращаются деформации в конструкции сооружения по причине неравномерной нагрузки через основание.

Свайный фундамент – лучшее решение для торфяников

Оптимальный вариант, как с точки зрения экономии, так и в плане технологичности. Устройство свайно-винтовых фундаментов не требует много времени, отличается невысокой трудоемкостью. Перед применением свай, нужно выявить отметки залегания коренных пород, где планируется фиксация опорного конца сваи. Также важны физические и механические свойства породы. Это позволяет определить конкретный тип свай вместе с геометрическими параметрами (длина, величина поперечного сечения).

Такие основания подойдут для возведения небольших построек, которые передают небольшое давление на фундамент. При такой технологии нагрузка на грунт передается точечно. В отдельных ситуациях, если есть коренные грунты с высокой несущей способностью – возможно возведение крупногабаритных зданий с высокими нагрузками. В таком случае, крупногабаритные здания возводят на слабых грунтах с помощью забивных свай.

Выводы

Типовым решением для таких ситуаций является обустройство свайного основания. При этом важно правильно выбрать длину свай. Также удачный вариант – «плавающий» фундамент в виде мелкозаглубленного плитного основания под всей площадью сооружения. За счет большой площади опирания плиты обеспечивается перераспределение нагрузки всего сооружения по площади, за счет чего снижается нагрузка на фундамент. Единственным недостатком технологии является больший расход материала (песок, гравий, бетон, арматура). За счет применения бетона с высокой прочностью и арматуры в нужном количестве обеспечивается высокая устойчивость и надежность возводимых построек.