Слюсаренко - Проектирование и устройствво фундаментов на намывных песчаных грунтах

В книге систематизированы физико-механические свойства подстилающих грунтов, характеристики основных инженерно-геологических типов пойменно-намывных оснований. Даны рекомендации по испытанию, проектированию и устройству оснований и фундаментов, обеспечивающие надежность и долговечность  зданий и сооружений, повышение экономической эффективности строительства и снижение материалоемкости.

Включены примеры расчета оснований и фундаментов по предельным состояниям и срокам консолидации. Для специалистов проектных и строительных организаций.

 

ПРЕДИСЛОВИЕ

В решении задачи особой социальной значимости — обеспечения к 2000 году каждой семьи отдельным жильем — важную роль играет размещение жилой застройки без  отчуждения плодородных земель. Главным направлением территориального развития крупных городов становится освоение ранее непригодных для строительства участков.

При выборе площадок для размещения жилых массивов, промышленных комплексов в первую очередь должны  использоваться Непригодные, пойменные, заболоченные и овражные территории, примыкающие к городам и населенным пунктам; расширение их должно производиться за счет акваторий. Исторически многие города возникли и сложились на  берегах рек, озер, морей. Во время паводков значительные  территории этих городов затопляются уровень подъема воды при этом превышает 1 м, а в некоторых городах достигает 5,5 м. В связи с этим многие прибрежные территории не используются и при плоском рельефе задерживают выход к видному пространству.

Непосредственная доступность к реке, морю обеспечивается при защите прибрежных территорий подмигнем отметок поверхности до незатопляемых способом гидромеханизированного намыва. Применение любого способа позволяет полностью механизировать и объединить в единый цикл процесс разработки, транспортировки и укладки грунта. Интенсивное освоение поломанных территорий на Украине начинается с 50-х годов, когда в Киеве намываются территории под жилой массив Русановка. Затем были намыты и застроены жилые массивы Березняки, Оболонь. Всего на пойменных землях Киева предлагается разместить более  одной трети жилого фонда города. По Украине намыв  территорий под строительство ведется в Днепропетровске, Херсоне, Черкассах, Харькове Днепродзержинске, Запорожье и других городах.

На намывных территориях строятся 9...16-этажные жилые здания производственных корпуса, передающие  значительные нагрузки на намытую толщу и, предъявляющие высокие требование к физико-механическим свойствам намывных и подстилающих намыв грунтов.

Искусственно намытые пески вследствие специфических особенностей укладки существенно отличаются от песков  естественного залегания.

В зависимости от свойств как намывных так и  подстилающих намыв грунтов применяются различные конструкции фундаментов.

Для крупнопанельных 5- и 9-этажных жилых домов, а также кирпичных 5-этажных применяются ленточные фундаменты мелкого заложения из типовых блоков. Для  крупнопанельных зданий высотой 9... 16 этажей применяют  ленточные фундаменты и различные конструкции свай. Для зданий повышенной этажности используют забивные сваи с прорезкой намывного слоя, слабых грунтов и опиранием сваи в подстилающие плотные пески. Погружение этих свай часто возможно только с помощью лидерных скважин. Опыт намыва территорий в нашей стране и за рубежом подтверждает рациональность применения  гидромеханизации при инженерной подготовке снований под строительство.

Анализ проектирования и строительства на намывных территориях показал недостаточную изученность  физико-механических свойств намывных и подстилающих намыв  грунтов с учетом их региональных особенностей, отсутствие  строительных норм и регламентирующих документов на изыскания, проектирование и строительство зданий и сооружений, что нередко приводит к нерациональным и ошибочным решениям при застройке пойменных земель. Проблема образования и застройки намывных территорий имеет важное народнохозяйственное значение.

В данной книге приводятся результаты комплексных  исследований пойменно-намывных оснований на Украине,  обобщен опыт проектирования и устройства фундаментов зданий и сооружений в Киеве и других городах Украины, отражены существенные достижения в области механики грунтов.

 

Глава 1. ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОЙМЕННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ ТЕРРИТОРИИ УССР

ОБЩАЯ ГИДРОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

По территории УССР несут свои йоды многочисленные реки. Хотя распределены они по всей площади неравномерно. Наиболее густая речная сеть и Прикарпатье (самые крупные  реки: Днестр. Прут, Тиса, Латорица, Уж). Второе место по обилию рек занимает на Украине Полесье (верховье Южного Буга, притоки Припяти). К югу Украины речная сеть  редеет и в некоторых районах отсутствует совсем.

Главная река Украины — Днепр, протекает через территорию республики с севера на юг. В своем течении Днепр  пересекает три Крупные геологические структуры и поэтому его течение принято делить на три характерных участка: Верхний Днепр — до Киева, Средний — от Киева до  Запорожья и Нижний — от Запорожья до устья. Склоны долины в верховье, там, где долина Днепра прилегает к Полесской низменности, приподнятые. крутые и лесистые, ширина поймы около 1 км. Ниже Могилева пойма расширяется до 12...14 км в устье Десны и сужается возле Вышгорода до 2,5 км. Ширина русла от 80 до 600 м. Русло заметно меандрирует, в нем прослеживается до 30 перекатов, много отмелей и островов.

Средний Днепр отличается резко выраженной асимметрией долины (правый берег высокий и крутой, а левый  пологий и низкий). Ширина поймы 9... 12 км, ширина русла 200... 1200 м. наблюдается множество рукавов, излучин и стариц.

Ниже впадения притока Тясмни Днепр входит в зону Украинского кристаллического щита, в русле появляются каменные гряды, скалистые уступы.

От Днепропетровска до Запорожья Днепр пересекает  кристаллическую гряду и протекает среди высоких скалистых крутых берегов высотой до 60...70 м. Поймы нет. Нижний Днепр течет и двух руслах (Днепр и Речище), которые соединяются у Никополя и ниже по течению, в общем русле образуют громадную заболоченную долину  шириной до 23 км, в настоящее время затопленные Каховским морем.

Вблизи Никополя долина Днепра сужается до 4 км, я  ниже устья р. Бузулук снова образует вторую широкую  низменность, прорезанную протоками и озерами и ныне тоже  затопленную.

Правый Серег Днепра вблизи от Никополя поднимается над уровнем реки до 100 м, а возле Херсона — до 40 м, а левый берег низкий, местами плоский или террасированный.

Дни долины покрыто здесь мощными, до 26...29 м аллювиальными отложениями, что указывает на опускание давней долины Днепра ниже уровня Черного моря, в результате  чего образовались Днепровский лиман, плавни и мощные толщи дельтовых отложений.

 

РЕГИОНАЛЬНАЯ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДОЛИНЫ ДНЕПРА

В своем течении Днепр пересекает Днепровско - Донецкую впадину (прогиб Большого Донбасса). Украинский кристаллический щит и Причерноморскую впадину. Днепровско-Донецкая впадина. Район охватывает всю территорию прогиба Большого Донбасса и простирается с северо-запада (от границ Балтийской сниеклизы) на  юго-восток до границ собственно Донбасса и Причерноморской  впадины.

Коренное основание региона, в некоторых местах вскрываемое эрозионной сетью, составляют породы докембрийского кристаллического фундамента, выше которого по разрезу можно выделить этажи каледонских и мезо-кайнозойских  отложений Наличие различных пород инженерно-геологического значения для этого региона не имеет, так как они весьма редко выходят на поверхность.

Наибольшее, повсеместное распространение в этом  регионе получили породы палеогена, представленные территориальной формацией. Изменчивость фациальных условий привела к значительной пространственной изменчивости литологического состава этих отложений на огромных территориях. В конце зоцена и начале олигоцена формировались породы киевского яруса, представленные мергелистыми глинами, которые к северо-востоку постепенно выходят на поверхность; характер отложений изменяется; мергелистые глины (споиндиловые) постепенно сменяются глауконитовыми песками с фосфоритами, очень похожими на залегающие выше по  разрезу харьковские пески.

Вышележащий харьковский ярус распространен здесь почти повсеместно и представлен глауконитово-кварцевыми песками. В нижних горизонтах отмечен переходный от  киевского яруса слой мергелистых песков. В отдельных местах переходный слой представлен суглинисто-супесчаным слоем и получил наименование наглинка.

Породы харьковского яруса весьма разнообразны по своему гранулометрическому и минералогическому составу. Некоторые исследователи выделяют в этом ярусе песчано-песчаниковую, глинисто-песчанистую и глинистую пачки.

Еще более мелководными отложениями представлена залегающая выше над харьковским ярусом полтавская свита, имеющая характер дельтовых, озерных, прибрежно-морских, мелких чистых, кварцевых песков. Кое-где в толще  полтавских веской находят включения бурых углей, что еще больше приближает их к континентальным отложениям.

В более позднем периоде характер отложений района Верхнею Днепра составлен деятельностью ледников, рек, ветра и человека. Полтавские пески перекрываются  озерными серыми, зелеными и черными глинами, ледниково-речными серыми и желтыми средней крупности песками с включением кварцевого гравия и гальки, темно-серой мореной с большим количеством валунов гранитно-гнейсово-кварцитового ее стана, темно-серыми и коричневыми мелкими песками лихвинского межледниковья, мореной максимального оледенения, супесями, суглинками и иловатыми глинами озерного происхождения с остатками органики.

 

ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ РАЙОНА

Исследуемый участок долины Днепра расположен в пределах Днепровского артезианского бассейна Значительные напорные водоносные горизонты приурочены здесь к юрским, верхнемеловым и палеогеновым породам, залегающим на большой глубине и перекрытым мощными пачками водоупорных пород юрских и сеноманских отложений. Исключение составляют слабо напорные волы бучакского горизонта, которые вскрыты долиной Днепра Напор бучакского водоносного горизонта 2,0...2.5 м.

Кроме напорных подземных вод в районе исследований отмечены ненапорные типа межпластовых, подземные воды харьковского водоносного горизонта (в харьковских н полтанских песках) и водоносный горизонт аллювиальных отложений.

Бучакский напорный водоносный горизонт имеет прямую гидравлическую связь с водами аллювия, куда происходит его разгрузка.

Воды бучакских песков характеризуются слабой минерализацией в  пределах 200 400 мг л, что несколько превышает минерализацию аллювиального водоносного горизонта.

По характеру минерализации воды относятся к гидрокарбонатному кальциевому типу.

Харьковский водоносный горизонт, залегающий на споиндиловой глине, дренируется в коренном склоне плато, подмываемом Днепром, в районе Вышгорода, в бортах глубоких балок и оврагов, обнажаясь там в виде многочисленных источников. Общая минерализация их относи1ся и гидрокарбонатно-кальциевой и незначительно превышает минерализацию бучакского водоносного горизонта.

Мощный водоносный горизонт содержится в аллювиальных отложениях поймы и надпойменных тeppac Днепра, относится к типу грунтовых вод и имеет гидравлическую связь г Днепром. Уровень аллювиальных грунтовых вод в пределах поймы находится на глубине 0,0...6,3 м в зависимости от рельефа поймы. 

Мощность аллювиальных грунтовых вод зависит от глубины размыва коренных пород и достигает 35...40 м. Режим аллювиального водоносного горизонта тесно связан с уроненным режимом Днепра. В межень Днепр дренирует в тот горизонт, и его поверхность имеет уклон к Днепру, а в период паводков происходит подпор грунтовых вод, и создается обратный уклон от Днепра, существующий  короткое время.

Источником питания аллювиальных грунтовых вод служат атмосферные осадки, воды других водоносных горизонтов и в паводковый период — воды Днепра. Грунтовые воды аллювиальных отложений — гидрокарбонатно-кальциевые, в целом слабоминерализованы, однако общая минерализация и значительно колеблется в  различных участках поймы и находится в пределах 196,8...449,0 г/л.

В процессе намыва песчаных грунтов под строительство поверхность грунтовых вод аллювиального водоносного  горизонта носит искаженный характер, повышаясь в виде  куполов в местах выпуска пульпы.

...