Инженерная подготовка злторфовлнных территорий
Структура торфяных грунтов представлена грубодисперсными фракциями, образующими каркас залежи, и высокодисперсными, заполняющими этот каркас. Грубодисперсные фракции, являющиеся растительными остатками, обладают признаками твердого тела, но подвержены значительной деформации. Высокодисперсные фракции — продукт разложения растительных остатков — представлены гумусом, придающим торфу свойства… Читать ещё >
- инженерная подготовка городских территорий
Инженерная подготовка злторфовлнных территорий ( реферат , курсовая , диплом , контрольная )
Использование для градостроительства территорий, ранее считавшихся неблагоприятными, стало настоятельной проблемой развитых стран мира, где остается все меньше свободной и удобной для застройки земли. В последнее время поэтому вследствие заметного недостатка таких земель был расширен круг использования территорий, классифицированных ранее как непригодные. К их числу относятся заторфованные, освоение которых, особенно в районах с мощными слоями торфа, является сложной инженерной задачей.
1 Устройство теодолитов. Классификация. Подготовка к работе. Старинные теодолиты. Маркировка. 4Т30
Структура заторфованных территорий и строительные свойства торфяных грунтов
Заболоченные территории характеризуются длительным стоянием грунтовых вод на глубине менее 0,5 м от поверхности. В геологическом отношении такие земли представлены неразложившейся органической массой — торфом и аморфным перегноем. Когда мощность торфа достигает величины более 0,3 м, территории относят к болотам (торфяникам).
Рис. 7.1. Макроструктура болот: а, б — первого типа (а — с однородным торфяным грунтом; О —с волокнистой толщей поверху; в. г— второго типа (в — со слабыми придонными отложениями; г — то же, с разжиженным торфом); д, е — третьего типа (д — со слабой прослойкой); 1 — плотный торфяной грунт; 2 — волокнистый грунт; 3 — разжиженный грунт; 4 — минеральное дно болота.
Причины переувлажнения заторфованных территорий объясняют как особенностями природных характеристик (см.
5.1), так и почвенными биологическими процессами, связанными с неблагоприятными для разложения органических остатков условиями. Отсутствие доступа кислорода в почвогрунты приводит к расщеплению органических веществ, а не к их сгоранию. В результате накапливаются органические остатки и аморфный перегной, а эго повышает влагоемкость грунтов.
Переувлажненность усугубляется в определенных условиях из-за глубокого промерзания зимой и медленного оттаивания весной. В стабильном состоянии этот процесс необратим, поскольку на лишенных минеральных частиц влагонасыщенных почвах не могут расти леса, способные транспирировать влагу, растет только мох и трава, постепенно увеличивая мощность торфяного слоя.
Заторфованные территории характеризуются высокой сжимаемостью торфяных залежей, длительностью и неравномерностью деформации как в результате их осушения, так и действия внешней нагрузки. Эти специфические свойства торфяных грунтов предопределены особенностями их структуры и преобладанием в залежи наслоений торфа различного вида.
Копаевич Л. Ф. — Геология России и сопредельных территорий — Лекция 13
Структура торфяных грунтов представлена грубодисперсными фракциями, образующими каркас залежи, и высокодисперсными, заполняющими этот каркас. Грубодисперсные фракции, являющиеся растительными остатками, обладают признаками твердого тела, но подвержены значительной деформации.
Высокодисперсные фракции — продукт разложения растительных остатков — представлены гумусом, придающим торфу свойства связаности. Дисперсность остатков, их биохимический распад могут иметь различную степень разложения. Эту степень определяют в зависимости от того, какая доля растений-торфообразователей утратила клеточное строение, превратившись в аморфную массу (5, https://referat.bookap.info).
В основу строительной классификации болот положен признак их деформации под нагрузкой, по которому выделяют три типа (табл. 7.1). Различие строения пластов торфа характеризуется макроструктурой,.
Тип
Подтипы и условия залегания грунтов.
Деформация вод нагрузкой.
I
Г убчато-волокнистое строение, высокое структурное сцепление; степень разложения торфа 50%, подстилаются достаточно плотными минеральными грунтами
Пластичная консистенция, структура аморфная или зернистая; степень разложения торфа более 50%, подстилаются органическими или полуорганическнми илами (сапропелями)
А. Торф в осушенных или уплотненных пластах Б. Торф рыхлый, полностью водонасыщенный
Преимущественное сжатие в пределах контура залегания
II
А. Торф высокой степени разложения, ил, сапропель, осушенные или уплотненные вышележащими слоями
Б. То же, неуплотненные при влажности, близкой к полной влагоемкости
Возможно выдавливание из контура загружения
III
Текучая консистенция; структурное сцепление отсутствует
Жидкие слои болот с плавающим на поверхности торфяным ковром — сплавиной (зыбун)
Несущая способность практически отсутствует
Нормативные показатели для типов болот.
Влажность при полной влагоемкости % Плотность твердой фазы, р, мг/см 3
Модуль деформации при полной влагоемкости Е0, Па
6…11 0,015… 0,016 31…15
дисперсностью, степенью разложения остатков, а деформация предопределяет методы строительства и освоения территорий (табл. 7.2). Болота типа III не осваивают, а I и II требуют проведения специальных мероприятий для использования в градостроительных целях.
При оценке деформации и устойчивости торфяного основания под воздействием нагрузки учитывают наличие в его составе разжиженных слабых прослоек или слоев. Если толщина слоя слабого пласта болот I и II типа менее 10%, то в практике проектирования им пренебрегают, а в остальных случаях тип болота принимают по строительной характеристике наиболее слабого слоя. Учитывают также, что сильно разложившийся торф (болота II типа) медленно отдает воду под нагрузкой и при осушении, поэтому его стабилизация под нагрузкой более продолжительна во времени, чем на болотах I типа.
При освоении заторфованных территорий инженерные мероприятия выполняют, преследуя три цели.
Во-первых, устранить чрезмерную сжимаемость грунтов под воздействием нагрузок и осушения, во-вторых, обеспечить нормативные санитарные условия самоочищения грунтов от патогенных микроорганизмов (аэрацию) и, в-третьих, гарантировать соответствующее норме осушения положение уровня грунтовых вод.
Рис. 7.2. Схемы инженерной подготовки заторфованных территорий:
а — пригрузка слоем минерального грунта; б — подсыпка поверхности (насыпь); в — полное выторфовывание с заменой изъятого слоя минеральными грунтами: г — то же, частичное; I — насыпь мине;
ИсточникОсобенности строительства зданий и сооружений на заторфованных территориях.
Торфяные отложения занимают 70% территории. Т.О.-результат гниения растительных остатков в условиях влажной среды и недостатка кислорода. Т. О. отличаются стойкостью разложения от 5-60%, характеризуются влажностью, несущей способностью, плотностью, деформативностью.
По несущей способности не пригодны для проектирования оснований зданий, подземных коммуникаций, сооружений из-за низкой несущей способности и деформативности. В тоже время при строительстве объектов часть элементов передают нагрузку на торфяные грунты, при этом учитывается и несущая способность и деформативность. Несущая способность д.б.
1 кг на см³ и сжимаемость 150 мм за весь период эксплуатации. В естественном состоянии без пригрузки торфяные основания д.б. уплотнены расчетным слоем песка для улучшения физико-механических характеристик грунта.
Методы уплотнения:1. слоем песка производится на новых территориях методом гидронамыва. 2.сухая отсыпка территории при небольших размерах площадки, подвозка песка и разравнивание бульдозером(при благоустройстве территории, сдаче объектов в эксплуатацию, образовании строительной площадки).
При строительстве наличие Т.О. создает проблемы технического характера.
Методы обеспечения движения машин в котловане (рис1)
PF=PnpF¢. P*2b=Pnp(2b+2hn) Þhn=
W=300-1600%- высокая влажность. При проектировании методы определения упрощены, а именно определяется только 1 показатель. Для этого в полевых условиях отбираются образцы ненарушенной структуры
W= масса воды в образце/ масса сухого образца*100%
ПРЕДПОСТРОЕЧНАЯ ПОДГОТОВКА ЗАТОРФОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЙ.
Торфяные отложения в естественном состоянии из-за большой сжимаемости и малой несущей способности не могут быть использованы в качестве оснований для опирания фундаментов зданий и сооружений. Поэтому фундаменты зданий и сооружений на заторфованных территориях проектируют свайными, за исключением элементов благоустройства и сопутствующих объектов строительства. Для их привязки, а также создания нормальных условий строительства торфяные грунты уплотняют слоем песка. Теоретические предпосылки для определения толщины уплотняющего слоя песка, рекомендуемое оборудование и технология уплотнения изложены в работе.В Архангельской области около 70 %
территорий относят к заболоченным, с торфяными отложениями преимущественно верхового происхождения, мощностью от нескольких десятков сантиметров до нескольких метров, со степенью разложения растительных остатков от 10 до 40 %.
Толщина пригрузочного слоя песка зависит от мощности отложений и их физико-механических свойств. Так, на опытных участках пригрузки торфяных отложений в привокзальном районе г. Архангельска при глубине отложений 2 м расчетная толщина пригрузочного слоя песка составила 2,5 м, при 3, 4 и 5м — соответственно 3; 3,5 и 4 м. Наблюдениями установлено, что уплотнение торфа происходит, если его весовая влажность не превышает 900 %, а пригрузка и уплотнение производятся слоями. При более высокой влажности песок просачивается через поры отложений и погружается до минерального грунта.В общем случае при глубине торфяных отложений до 3 м толщину пригрузочного слоя можно принимать равной 125 % от глубины отложений, а при глубине 3, 4 м и более — 100 %. Интенсивность и величина осадок торфяных отложений под пригру-зочным слоем песка по результатам наблюдений составила за 6 суток около 50 % конечной величины осадок, а относительная стабилизация осадок (80 %) наступает в среднем через 16 месяцев после окончания пригрузки. Установлено, что через 16 месяцев после пригрузки торфяных отложений осадки практически затухают и не превышают допустимых для проектирования элементов благоустройства, а общая величина осадок достигает 54 % глубины торфяных отложений до уплотнения при глубине до 3 м и 47 % — при глубине Зм и более
11.ТЕХНОЛОГИЯ «СТЕНА В ГРУНТЕ»Подземные сооружения в зависимости от гидрогеологических условий и глубины заложения осуществляют разными способами, основные из которых -открытый, «стена в грунте» и способ опускного колодца.
Сущность технологии «стена в грунте» в том, что в грунте устраивают выемки и траншеи различной конфигурации в плане, в которых возводят ограждающие конструкции подземного сооружения из монолитного или сборного железобетона, затем под защитой этих конструкций разрабатывают внутреннее грунтовое ядро, устраивают днище и воздвигают внутренние конструкции. В отечественной практике применяют несколько разновидностей метода «стена в грунте»: свайный,когда ограждающая конструкция образуется из сплошного ряда вертикальных буронабивных свай;траншейный, выполняемый сплошной стеной из монолитного бетона или сборных железобетонных элементов.
Технология перспективна при возведении подземных сооружений в условиях городской застройки вблизи существующих зданий, при реконструкции предприятий, в гидротехническом строительстве. С использованием технологии «стена в грунте» могут сооружаться: противофильтрационные завесы; туннели мелкого заложения для метро; подземные гаражи, переходы и развязки на автомобильных дорогах; емкости для хранения жидкости и отстойники; фундаменты жилых и промышленных зданий.
В зависимости от свойств грунта и его влажности применяют два вида возведения стен — сухой и мокрый. Сухой способ, при котором не требуется глинистый раствор, применяется при возведении стен в маловлажных устойчивых грунтах. Свайные стены могут возводиться как сухим, так и мокрым способом, при этом последовательно бурится и бетонируется каждая свая.
Мокрым способом возводят стены подземных сооружений в водонасыщенных неустойчивых грунтах, обычно требующих закрепления стенок траншей от обрушения грунта в процессе его разработки и при укладке бетонной смеси. При этом способе в процессе работы землеройных машин устойчивость стенок выемок и траншей достигают заполнением их глинистыми растворами (суспензиями) с тиксотробными свойствами.
Тиксотробность — способность раствора загустевать в состоянии покоя и сдерживать стенки траншей от обрушения, но и разжижаться от колебательных воздействий. В выемках, отрытых до необходимых глубины и ширины под глинистым раствором, этот раствор постепенно замещают, используя в качестве несущих или ограждающих конструкций монолитный бетон, сборные элементы, различного рода смеси глины с цементом или другими материалами.
Наилучшими тиксотробными свойствами обладают бентонитовые глины. Сущность действия глинистого раствора заключается в том, что создается гидростатическое давление на стенки траншеи, препятствующее их обрушению, кроме этого на стенках образуется практически водонепроницаемая пленка из глины толщиной 2. 5 мм.
Глинизация стенок выемок позволяет отказаться от таких вспомогательных и трудоемких работ, как забивка шпунта, водопонижение и замораживание грунта. При отрывке траншей используют оборудование циклического и непрерывного действия; обычно ширина траншей составляет 500. 1000 мм, но может доходить до 1500. 2000 мм.
Для разработки траншей под защитой глинистого раствора применяют землеройные машины общего назначения — грейферы, драглайны и обратные лопаты, буровые установки вращательного и ударного бурения и специальные ковшовые, фрезерные и струговые установки. Нецелесообразно применять метод «стена в грунте» в следующих случаях: в грунтах с пустотами и кавернами, на рыхлых свалочных грунтах; на участках с бывшей каменной кладкой, обломками бетонных и железо
бетонных элементов, металлических конструкций и т.д; при наличии напорных подземных вод или зон большой местной фильтрации грунтов.
12.Опускной способ возведения подземных сооружений. Условия применяемости способа и технология возведения.
Способ заключается в следующем: под будущее сооружение отрывают небольшую выемку(1,5 м), диаметром на 4м больше диаметра сооружения( для установки лесов под бетонирование). Сооружение разбивают на ярусы. Сооружение поярусно бетонируют в переставной опалубке, затем после заделки раковин и демонтажа лесов производят опускание.
Для уменьшения сил трения между грунтом и бетонной поверхностью колодца устраивают тиксотропную рубашку, заполняемую в процессе опускания бетонитовым раствором. Силы трения остаются только в зоне поверхности ножа.
Грунт внутри колодца чаще всего разрабатывают экскаватором, опускаемым в колодце с помощью крана.. грунт грузится в бадьи и поднимается на поверхность с помощью крана. Если существует большой приток грунтовых вод, то разработка грунта производится с помощью грейфера. После опускания колодца на проектную отметку бетонируют днище.
Этому предшествует чаще всего водоотлив. Для предотвращения выноса грунта с водой производят предварительное погружение мешков с бетонной смесью для уменьшения притока воды. После бетонирования днища выполняют внутренние конструкции и возводят надземную часть сооружения.
При выполнении работ по возведению сооружений надо соблюдать правила по т.б. работы ведутся под постоянным наблюдением мастера, прораба.
ИсточникОсобенности устройства оснований зданий и сооружений, возводимых на водонасыщенных заторфованных грунтах
Основания, сложенные заторфованными грунтами, должны устраиваться с учетом их специфических особенностей — водонасыщенности, большой сжимаемости, медленного протекания осадок во времени, существенной изменчивости прочностных, деформационных и фильтрационных характеристик под воздействием нагрузки.
Грунтовые воды в заторфованных грунтах, как правило, являются сильноагрессивными по отношению к материалам фундаментов и подземных частей зданий и сооружений, что должно учитываться при выборе материалов для их защиты от агрессивного воздействия воды.
0,03— для песчаных грунтов;
0,05— для глинистых грунтов.
Органические (растительные) остатки в грунте могут находиться в различном состоянии по степени разложения.
В зависимости от особенностей расположения в пределах ширины пятна застройки здания и по глубине основания слоёв или линз заторфованного грунта или торфа выделяются следующие, наиболее распространенные типы заторфованных оснований.
• тип I— в пределах сжимаемой толщи основания здания залегают грунты с примесью растительных остатков, заторфованного грунта или торфа;
• тип II— в верхней части сжимаемой толщи основания здания залегают слои грунта с примесью растительных остатков, заторфованного грунта или торфа;
• тип III— в нижней части сжимаемой толщи основания здания залегают слои грунта с примесью растительных остатков, заторфованного грунта или торфа;
• тип IV— сжимаемая толща в пределах пятна застройки здания включает в себя грунты с примесью растительных остатков, заторфованные грунты и торфы в виде линз:
тип IV а — центрально расположенная линза; тип IV б— односторонне вклинившаяся линза; тип IV в — двухсторонне вклинившиеся линзы;
• тип V— в пределах снижаемой толщи находится прослойка грунта с примесью растительных остатков, заторфованного грунта или торфа;
• тип VI— сжимаемая толща характеризуется многослойной заторфованностью.
При этом заторфованные основания подразделяются на однородные (тип I) и неоднородные (типы II—VI).
Строительство зданий и сооружений на сильно заторфованных грунтах и торфах при непосредственном опирании на их поверхность фундаментов не допускается независимо от толщины слоя таких грунтов.
Если толщина слоя указанных грунтов под подошвой фундаментов зданий и сооружений не превышает 2,0 м, то их надо заменить песчаной подушкой; при толщине, боль шей 2,0 м, целесообразно применить свайные фундаменты с заглублением свай в нижележащие несущие слои грунта не менее чем на 2,0 м.
Деформационные и прочностные характеристики заторфованных грунтов, а также степень агрессивности грунтовых вод должны быть определены в инженерно-геологических изысканиях, которые необходимо выполнить на площадке строительства.
Типы заторфованных оснований
Из состава мероприятий, уменьшающих возможные деформации оснований, сложенных водонасыщенными затор-фованными грунтами, должны предусматриваться:
• прорезка (полная или частичная) слоя заторфованного грунта фундаментами, в том числе свайными;
• частичная или полная срезка (выторфовка] заторфованного грунта с последующей планировкой площади местным (незаторфованным) грунтом или устройством песчаной или гравийной (щебеночной) подушки;
• предварительное уплотнение территории, подлежащей застройке.
Заторфованное основание может быть использовано:
• без применения специальных мероприятий, т.е. с использованием только строительных и конструктивных мероприятий (соблюдение определенной скорости подачи нагрузки на основание, введение поясов жесткости, разбивки здания на отдельные секции и т. п.);
• с применением специальных мероприятий (временная или постоянная пригрузка основания, в том числе с устройством дренажа; временное или постоянное водопонижение; частичная или полная выторфовка, устройство подушек и т. п.).
В зависимости от типа заторфованного основания, степени заторфованности, глубины залегания и толщины слоёв заторфованных грунтов, а также конструктивных особенностей проектируемого здания или сооружения и предъявляемых к нему эксплуатационных требований должны рассматриваться различные варианты специальных мероприятий по уменьшению возможных деформаций основания или повышению его несущей способности, конструктивных или строительных мероприятий.
Рекомендуется применение следующих мероприятий для:
I типа заторфованного основания:
• пригрузка основания временной или постоянной нагрузкой, в том числе с дренажем и последующим устройством зданий или сооружений на плитных фундаментах, монолитных или сборно-монолитных перекрестных лентах.
• устройство песчаной или гравийной (щебеночной) подушки и т. п.
II типа заторфованного основания:
• прорезка (полная ИЛИ частичная) слоя заторфованного грунта фундаментами, в том числе свайными;
• частичная или полная выторфовка заторфованного грун та с устройством фундаментов на песчаной или гравийной (щебеночной) подушке;
• предварительное уплотнение основания временной или по стоянной пригрузкой, в том числе с дренажем.
III типа заторфованного основания:
• устройство зданий и сооружений наплитных фундаментах, монолитных или сборно-монолитных перекрестных
лентах с минимально допустимым их заглублением в слой незаторфованного грунта и
Пример плитного фундамента (поперечный разрез): 1 — фундамент; 2 — наружные стены; 3 — уровень земли; 4 — плитный фундамент под всем зданием или отсеком; 5 — арматурные сетки (диаметр арматуры — по расчету); 6 — песчаная подготовка по уплотненному грунту
конструктивными мероприятиями по повышению пространственной жесткости зданий и сооружений;
• устройство фундаментов зданий и сооружений на предварительно уплотненной подсыпке из местного (незаторфованного) грунта.
IV типа заторфованного основания:
• прорезка незаюрфованного грунта фундаментами, в том числе свайными;
• устройство зданий и сооружений на плитных фундаментах, монолитных или сборно-монолитных перекрестных лентах (рис. 6.31 и 6.32) с конструктивными мероприятиями по повышению пространственной жесткости зданий и сооружений;
• выторфовка линз с заменой местным (незаторфованным) грунтом;
• устройство фундаментов зданий и сооружений на предва рительно уплотненной подсыпке из местного незаюрфованного грунта.
V типа заторфованного основания:
• прорезка слоя заторфованного грунта фундаментами, в том числе свайными;
• выторфовка слоя с заменой местным (незаторфованным) грунтом;
• устройство зданий и сооружений на плитных фундаментах монолитных или сборно-монолитных перекрестных лентах (рис. 6.31 и 6.32) и т. п. с минимально допустимым их заглублением в слой незаюрфованного грунта и конструктивными мероприятиями по повышению пространственной жесткости зданий и сооружений;
• устройство фундаментов зданий и сооружений на предварительно уплотненной подсыпке из местного (незаюрфо ванного) грунта.
VI типа заторфованного основания:
• частичная или полная выторфовка заторфованного грунта с устройством фундаментов на песчаной или гравийной (щебеночной) подушке;
Пример перекрестных фундаментных лент: а — план; б— разрез 1—1: 1 — рабочая арматура (диаметр арматуры — по расчету); 2 — песчаная подготовка по уплотненному грунту; 3 — фундаментная лента; 4 — стена; 5 — отмостка
• устройство фундаментов зданий и сооружений на предварительно уплотненной подсыпке из местного (незаторфо-ванного) грунта;
• устройство зданий и сооружений на плитных фундамен тах, монолитных или сборно-монолитных перекрестных лентах с конструктивными мероприяти ями по повышению пространственной жесткости зданий и сооружений.
Для создания равнопрочного сечения все арматурные сетки и рабочая арматура должны укладываться с перехлестом не менее 30d, где d — диаметр расчетной арматуры.
Выбор мероприятий или их сочетания производится с учетом толщины слоя и свойств заторфованного грунта, а также свойств и толщины слоев грунтов, подстилающих или покрывающих заторфованный грунт.
Песчаные подушки устраиваются под фундаментами для замены сильноснижаемых заторфованных грунтов, уменьшения давления на нижележащие слои грунта и повышения в случае необходимости отметки подошвы фундаментов. Песчаные подушки, выполняя роль дренажа, способствуют ускорению процесса уплотнения нижележащих грунтов.
Подушки устраиваются, как правило, из песков крупных и средней крупности. Допускается применение гравия, щебенки или естественной гравийно-песчаной смеси. Мелкие пески для устройства подушек не рекомендуются.
Песчаные подушки должны уплотняться до объёмного веса скелета грунта, который составляет не менее 1,65 тс/м
Основными средствами, которыми осуществляется предварительное уплотнение заторфованных грунтов, являются:
• пригрузка территории временной или постоянной насыпью (или массивным пригрузом) с устройством фильтрующего слоя, дренажных прорезей или скважин;
• временное или постоянное водопонижение территории.
Источник: Баринов В. В. Коттеджи. Бани. Гаражи: Строительство от А до Я: Практическое руководство.— М.: РИПОЛ классик, 2004
Источник