Особенности проектирования и строительства зданий и сооружений на лессовых грунтах. 
Типы грунтов по просадочным свойствам

Схема 50 вариантов возможного выбора глубины заложения фундаментов в лёссовых (просадочных) грунтах.

• 1. Если фундамент мелкого заложения получает S_пр + S > S_u, то увеличивают глубину заложения фундамента.
• 2. Фундамент с большей глубиной заложения (меньшей просадочной толщей под подошвой).
• 3. Фундамент глубокого заложения (опора подошвы на непросадочный грунт).
• 4. Прорезка просадочного грунта сваями (необходимо учитывать отрицательное трение).
• 5. Сжимаемую зону под фундаментом искусственно делаем непросадочной.
• 6. Другие мероприятия, сюда относиться (согласно СНиП):
  • o дренаж вокруг сооружения (повышенные требования);
  • o прокладка инженерных коммуникаций по схеме труба в трубе (снижение риска замачивания лёссового грунта в случае возможной протечки);
  • o повышенные требования к планировке застраиваемой территории (расположение сооружений с повышенным риском утечки воды — водонапорных башен в пониженных местах) (см. схему);
  • o различные мероприятия, уменьшающие возможность замачивания грунта под фундаментами (уширенная отмостка вокруг здания, повышенный уклон от здания самотечных инженерных трубопроводов и т. д.).
  • o

Схема 51 применения различных инженерных мероприятий по снижению возможности развития просадки в лёссовом основании Просадочностью называется способность лёссового макропористого грунта очень быстро размокать, терять прочность и уплотняться (под нагрузкой).

В качестве примера проявления просадочности, ниже приведена схема образования продольных трещин вдоль оросительного канала, проложенного в лёссовых грунтах. Причина появления подобных трещин — утечки воды из канала и замачивание лёссового основания.

Схема 52 образования продольных трещин вдоль оросительного канала, проложенного в лёссовых грунтах Ширина раскрытия трещин составляла 30 — 40 см, а величина просадки 0,3 — 2 м. Явления просадки наблюдались в г. Грозном — у смотровых колодцев в результате переполнения их водой (то же в г. Запорожье и т. д.).

Ниже схематично показаны характерные виды аварийных ситуаций, которые возникли на заводе «Запорожсталь» (30-е годы прошлого столетия), по причине попадания воды в лёссовое основание возведённых сооружений.

Схемы 53 характерных виды аварийных ситуаций, которые возникли на заводе «Запорожсталь» (30-е годы прошлого столетия) Как и от чего происходит просадка лёссового основания? Для ответа на этот вопрос следует обратить внимание на физические свойства лёсса, который имеет преимущественно такие характеристики:

• 1. g = 14…16 кН/м³ (объёмный вес);
• 2. W = 6 — 15% (вода в виде пленочной влаги);
• 3. П = 45 — 55% (пористость).
• 4. Большое наличие макропор в виде трубчатых канальцев диаметром 0,1…4 мм (преимущественно вертикальное положение) (см. схему).

Вследствие наличия крупных пор эти грунты иногда называют макропористыми.

Просадочные лёссовые грунты обладают следующими свойствами: они состоят в основном из пылеватых частиц, имеют большую пористость (около 50%) и малую влажность. В грунте содержится значительное количество карбонатов. При замачивании они быстро размокают и теряют первоначальную структуру.

Просадочные грунты характеризуются относительной просадочностью, начальным просадочным давлением и начальной просадочной влажностью.

Относительная просадочность — это относительная деформация грунта при его замачивании под нагрузкой. Она устанавливается при испытаниях грунтов при разных напряжениях, вызванных нагрузкой от фундамента и от собственного веса грунта.

В зависимости от условий проявления просадочности лёссовых грунтов различают два типа грунтовых условий:

* I тип грунтовых условий, при которых просадка происходит в основном от действия внешней нагрузки, а просадка от собственного веса либо не происходит, либо ее значение не превышает 5 см;

* II тип грунтовых условий, при которых просадка происходит от внешней нагрузки и собственного веса при значении просадки более 5 см.

Для определения ожидаемой просадки необходимо иметь следующие исходные материалы:

• * напластование грунтов, относительная просадочность каждого слоя при любом интересующем давлении, положение уровня грунтовых вод;
• * размеры фундамента, глубина его заложения, давление по подошве.

Затем обычными методами определяются напряжения от собственного веса грунта и от дополнительной нагрузки, передаваемой фундаментом.

При определении просадки от собственного веса промежуточные значениях определяют интерполяцией (Интерполямция, — способ нахождения промежуточных значений величины по имеющемуся дискретному набору известных значений).

Проектирование фундаментов на просадочных грунтах осуществляется в следующей последовательности: а) оцениваются инженерно-геологические условия, свойства грунтов, определяется тип грунтовых условий по просадочности: б) рассматриваются варианты устранения просадочных свойств грунтов, прорезки всей толщи грунтов глубокими фундамента ми, комплекс водозащитных и конструктивных мероприятий; в) выбирается глубина заложения фундамента; г) определяются размеры фундамента на естественном основании; д) определяется возможная просадка основания; е) уточняются тип основания, глубина заложения, тип фундамента, размеры фундамента; е) в случае необходимости рассчитывается искусственное основание; ж) производится конструктивный расчет фундамента.

При I типе просадка возможна только от веса сооружения при попадании воды непосредственно под фундаменты. Для исключения возможности такой просадки устраняют просадочность грунта в пределах деформируемой зоны. При II типе требуется осуществить дополнительные водозащитные или конструктивные мероприятия и устранить просадочные свойства грунта на всю глубину просадочной толщи. При выборе глубины заложения фундаментов учитывают, что верхняя часть лёссовых грунтов часто разрыхлена землероями. Эту зону прорезают и закладывают фундаменты на отметке, где число ходов землероев — не больше двух на 1 м² дна котлована.

При проектировании учитывают, что прорезка всего просадочного слоя снижает просадку до нуля.

При проектировании фундаментов в грунтовых условиях II типа по просадочности применяют полный комплекс мероприятий по устранению просадочности, в том числе водозащитные и конструктивные мероприятия. Применяют следующие способы и мероприятия:

• 1. устройство свайных фундаментов с прорезкой толщи просадочных грунтов;
• 2. закрепление всей толщи просадочных грунтов различными методами;
• 3. уплотнение грунтов грунтовыми сваями;
• 4. устройство фундаментов из набивных свай с уширенной пятой, заведенных в нижележащий слой непросадочного грунта;
• 5. уплотнение грунтов с помощью предварительного замачивания и подводных взрывов при последующем уплотнении трамбованием верхнего слоя грунта;
• 6. водозащитные мероприятия для уменьшения вероятности замачивания оснований. При возведении легких зданий и сооружений можно полностью исключить возможность проникновения в основания фундаментов дождевых, хозяйственных и подземных вод путем планировки территории, устройства дерновых и асфальтовых покрытий. Для отвода дождевых вод в дождевую канализацию устраивают кюветы, канавы, лотки. Особое внимание следует обратить на удаление воды от фундаментов. Для этого обратную засыпку фундаментов тщательно трамбуют и устраивают водонепроницаемую отмостку, с которой вода отводится с помощью лотков в кюветы и канализацию;
• 7. конструктивные мероприятия должны назначаться для исключения влияния неравномерных деформаций на здание: повышение прочности и пространственной жесткости или увеличение податливости зданий в стыках и швах.