книги / Справочник проектировщика промышленных, жилых и общественных зданий и сооружений. Основания и фундаменты

мерзлого состояния грунтов. По данным съемки состав­ ляется инженерно-геологическая карта с отражением на ней перечисленных элементов.

б) Стадия проектного задания

Объемы инженерно-геологических работ характери­ зуются табл. 2.3. Основной вид работ — разведка грун­ тов буровыми скважинами и шурфами. С помощью раз­ ведки определяют разрез толщи грунтов площадки,

разведочных выработок применяют геофизические мето­ ды (электроразведку, сейсмометрию, исследования с по­ мощью радиоактивных изотопов и др.). С помощью последних можно определять положение, направление движения и скорость потока подземных вод, положение отдельных геологических горизонтов, карстовых пустот, границ таликов среди мерзлых грунтов и др.

Для отбора образцов, подвергаемых лабораторным исследованиям, назначают т е х н и ч е с к и е выработки

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1(1

11

12

интенсинных проявлений пучения грунтов, определение сил морозного пучения необходимо производить с по­ мощью опытных фундаментов по специальной программе исследований.

заводских труб, доменных печей, силосных складов и дру­ гих ответственных сооружений обязательно должны быть пройдены буровые скважины, конкретизирующие разрез активной зоны оснований. При однородном напластова­ нии на участках расположения зданий и сооружений вы­ работки закладывают через 100 м; в случае же выклини­ вания слоев или наличия местных прослоек слабых грунтов и т. п. выработки закладывают чаще, доводя расстояния между ними до 25 м. и менее. Глубину выра­ боток назначают исходя из расчетной величины сжимае­ мой толщи грунта. При отсутствии этих данных необ­ ходимую глубину проходки скважин и шурфов можно принимать по табл. 2.7. В случае наличия неразмягчаемых скальных грунтов в пределах глубины выработок эта глубина ограничивается врезкой на 0,5—1,0 м ниже

П р и м е ч а н и е . Глубина выработок отсчитывается от отметок заложения фундаментов пли от нижних концов свай при свайных фундаментах. Меньшая глубина назначается при отсутствии грунтовых вод; большая — при наличии по­ следних.

нических выработок увеличивают до 30—40% общего количества выработок в зависимости от сложности гео­ логического строения участка. Образцы для лаборатор­ ных исследований отбирают аналогично предыдущему.

Опытные работы (откачки, наливы, глубинное зон­ дирование, испытания грунтов штампами) назначают в дополнение к выполненным ранее на стадии проектного задания при необходимости проверки или уточнения имеющихся данных применительно к конкретным объек­ там проектирования. В отдельных случаях, например при проектировании фундаментов под машины, возникает необходимость определения коэффициентов равномер­ ного и неравномерного сжатия грунтов (гл. 9). Эти опре­ деления надлежит осуществлять применительно к усло­ виям работы соответствующих фундаментов.

При искусственных основаниях или свайных фун­ даментах производят согласно действующим указаниям [1, 13, 7] или специальным программам необходимые испытания в натурных условиях (забивка и испытания

пробных свай, уплотнение грунта трамбованием, пробные инъектирования и др.).

При изменении местоположения сооружений против намечавшегося в проектном задании, а также при слож­ ных инженерно-геологических и гидрогеологических условиях возникает необходимость уточнения геолого­ литологического строения новых участков застройки или отдельных нормативных характеристик грунтов. Объемы работ зависят от результатов предыдущих ис­ следований. С началом строительства в местах, где это необходимо, организуют наблюдения за деформациями оснований и возводимых фундаментов. В случаях рекон­ струкции назначают места вскрытия, освидетельство­ вания и обмеров существующих фундаментов.

§ 3. ОСОБЕННОСТИ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ИЗЫСКАНИЙ В РАЙОНАХ СО СПЕЦИФИЧЕСКИМИ УСЛОВИЯМИ

При п р о с а д о ч н ы х грунтах 25% выработок должно быть доведено до подстилающих непросадочпых грунтов. В составе разведочных и технических выработок увеличивают количество шурфов. Исследования грунтов дополняют определениями характеристик просадочности (гл. 15) в количестве, достаточном для подсчета возмож­ ной величины просадки оснований (СНиП П-А. 10-62 и П-Б. 2-62). Для этого на стадии проектного задания уве­ личивают число технических выработок, однако при од­ нородности и выдержанности лёссовых грунтов на неза­ строенных территориях расстояния между выработками могут приниматься по табл. 2.4. Испытания грунтов штампами производятся с замачиванием, общее коли­ чество их увеличивается против указанного выше (см. табл. 2.3) вдвое.

Инженерно-геологическое обследование площадки и инженерно-геологическая съемка производятся в круп­ ном масштабе (не менее 1 : 2000) и сопровождаются со­ ставлением топографического плана с сечением горизон­ тален через 0,25 м. Выявляются просадочные блюдца, устанавливаются условия и пути поверхностного стока, в том числе места возможных скоплений воды, склон­ ность к суффозионным процессам, наличие в толще грунта пустот (термокарст или глинистый карст), тип и степень

в наименьшей степени подверженные карстовым про­ цессам. Особое внимание уделяется изучению петрогра­ фического и химического состава пород в отношении воз­ можности их растворения циркулирующими подземными водами, выявлению трещиноватости карбонатных, суль­ фатных и галоидных пород, а также гидрогеологической обстановки. Для выявления скрытых карстовых пустот целесообразно применять, кроме разведочного бурения, геофизические методы. При проявлении карста в рельефе обязательно освещается геологическое строение минимум двух карстовых провалов путем проходки в пределах провала двух выработок для выявления мощности закарстованиого слоя. Третья выработка для сравнения закладывается около провала. Широко применяют рас­ чистки и разведочные траншеи (канавы). Должен быть освещен вопрос о времени образования наблюдающихся карстопроявлений.

Количество разведочных выработок в пределах кон­ туров сооружений, как правило, увеличивается. Выра­ ботки назначают по линиям, вдоль которых согласно местным признакам можно подозревать карстовые пу­

стоты. Разведочные скважины или шурфы при этом

тов дополнительно к обычным инженерно-геологическим исследованиям выполняются лабораторные определения качественного и количественного состава легко раство­ римых солей. Изучение характера и степени засоленности грунтов имеет значение для прогноза выщелачивания и из­ менения физико-механических свойств засоленных грун­ тов при длительной фильтрации воды в них, для выяв­ ления агрессивного действия грунтов на бетон и метал­ лические части подземных сооружений, а также в слу­ чаях определения пригодности данных грунтов для уст­ ройства из них насыпей и дамб.

При инженерно-геологических изысканиях в с е й ­ с м и ч е с к и х районах (с сейсмичностью 6 баллов и выше) возникает дополнительная задача выявления наибо­ лее благоприятных и неблагоприятных в сейсмическом отношении участков. Производится сейсмическое микро­ районирование, т. е. уточнение сейсмичности в пределах одного балла в соответствии со СНиГ1 I1-A. 12-62, п. 6.

В районах, где распространены о п о л з н е в ы е я в ­ л е н и я , устанавливаются причины потери устойчивости смещенных участков, последовательность и время смеще­ ний. Обследуется эффективность существующих противо­ оползневых мероприятий. Каждый предполагаемый сме­ щенный участок разведуется выработками, образующими не меньше одной линии вдоль максимального падения склона, с расстояниями между ними, зависящими от размеров смещенных участков и во всяком случае не более 50 м . Выработки доводятся до несмещенной породы л врезаются в нее не менее чем на 2 м . Ведутся тщательные наблюдения за обводненностью пересекаемых выработ­ ками пород. Две крайние выработки створа располагают за пределами смещенного участка для выяснения разреза несмещенной части склона. Организуются стационарные наблюдения за перемещением поверхности действующих

боком залегании разведка осуществляется преимуществен­ но шурфами. Устанавливается наклон слоев, характер тре­ щиноватости, глубина выветренной зоны, степень ее вывет­ ренности, направленность процессов выветривания, кру­ тизна существующих устойчивых откосов, петрографи­ ческие типы и генезис пород. Устанавливаются также наличие и местонахождение тектонических разрывов, ■пустот, зон дробления, включений рыхлых пород. Широ­ кое распространение получают геофизические методы разведки — электрозондирование и электропрофилирование. Глубина разведочных выработок ограничивается внедрением их в скальные и полускальные породы на 0,5-—2,0 м в зависимости от прочности скалы, но часть выработок обязательно доводится до отметок, располо­ женных несколько ниже (на 1—2 л) отметок заложения фундаментов сооружений.

Необходимо особо изучать изменение прочности и внутренних структурных связей этих пород (интенсив­ ность выветривания) при их обнажении, переменном замораживании и оттаивании с увлажнением. Это осо­ бенно существенно при размягчаемых породах.

В районах распространения в е ч н о м е р з л ы х грунтов выясняются естественные мерзлотно-грунтовые условия территории, наличие и контуры таликов или ост­ ровов вечномерзлых грунтов. Выясняются температурный режим и теплотехнические характеристики грунтов, сте­ пень пучения деятельного слоя, возможность возникно­ вения наледей, термокарстов и других специфических

явлений, а также устанавливаются наилучшие методы использования грунтов в качестве оснований (гл. 16). Особое внимание уделяется выявлению тех местных усло­ вий, которые определяют деградацию вечномерзлых грунтов.

Разведкой устанавливается глубина залегания кров­ ли вечномерзлых грунтов, их состав, состояние, тем­ пература, наличие талых прослоек линз льда, горизонты грунтовых вод. Организуются наблюдения в скважинах за температурным режимом вечномерзлых грунтов. Пункты наблюдений (приблизительно из расчета три на 1 к м 2 территории) располагают на разных по экспозиции и геоморфологическим признакам участках; измерения температуры производятся через 1 м по глубине скважин. Помимо исследований оттаявших образцов, производятся определения объемного веса грунтов в мерзлом состоянии с выяснением их просадочности при оттаивании и плот­ ности песчаных грунтов. Компрессионные испытания проводят с оттаиванием образцов при интересующей нагрузке. На строительствах с генеральной сметой свыше 10 млн. руб. организуются мерзлотные станции для ста­ ционарных наблюдений за термическим режимом пород, гидрогеологическими условиями, морозным выпучива­ нием опытных фундаментов и другими мерзлотными яв­ лениями.

При наличии на с ыпных грунтов, которые предпо­ лагается использовать в качестве оснований фундаментов, увеличивают число разведочных выработок, сокращая расстояния между ними в пределах контуров сооружений до 20 м и менее в зависимости от выявляемой неоднород­ ности. Число шурфов в пределах каждого капитального сооружения должно быть не менее двух. Особое внимание уделяется установлению характера (в частности, нали­ чия органики) и свойств материала, слагающего насыпь, а также выяснению истории и условий образования на­ сыпного слоя. Модуль деформации насыпных грунтов устанавливается испытанием их пробным загружением штампов площадью не менее 0,5 м 2. Ориентировочное время, требующееся для самоуплотнения насыпных грун­ тов, приводится в табл. 14.4.

При необходимости у к р е п л е н и я грунтов спосо­ бами цементации, силикатизации, битумизации и др., помимо подробного выяснения геолого-литологического разреза, обязательны полевые определения коэффициентов

с помощью шурфов и буровых скважин, закладываемых непосредственно у фундаментов. Одновременно выясняют­ ся физическое состояние грунтов (объемный вес, плот­ ность, пористость, влажность, пределы пластичности, наличие органических примесей), а также их деформативные и прочностные характеристики (модуль сжатия, углы внутреннего трения, сцепление). Производится вскрытие, обмер и освидетельствование состояния фундаментов.

Применение с в а й н ы х фундаментов требует увеличения объема буровых работ как в силу необходи­ мости освещения активной зоны грунтов ниже острия свай, так и в целях получения подробных данных об отметках залегания слоя, воспринимающего нагрузку от свай. Для выяснения этих отметок вдоль осей фунда­ ментов закладывают разведочные скважины на коротких расстояниях друг от друга, вплоть до 10 м в случаях резких изменений положения несущего слоя.

Производится забивка пробных свай (минимум три сваи при однородном геологическом строении) с опреде­ лением отказа в конце забивки и после отдыха. Послед­

ний согласно СНиП П-Б. 5-62 должен быть не менее 6 дней для глинистых грунтов. Две сваи (если нет спе­ циальных требований о большем числе) в пределах одно­ родного по геологическому сложению участка подвер­ гают испытанию статической нагрузкой. Нагрузку свае передают ступенями величиной приблизительно в 0,1 предполагаемой критической и испытание ведут до воз­ никновения катастрофической осадки (до разрушения). В соответствующих случаях назначают испытания свай на выдергивание и на горизонтальную нагрузку. Для свай, погружаемых вибраторами, в том числе трубчатых, возрастает число необходимых испытаний статической нагрузкой, поскольку не имеется иных путей проверки их несущей способности и величины возможных осадок. Такими испытаниями должны быть охвачены площадки всех ответственных сооружений.

дополнительно большую пользу может оказать изучение топографических планов прежних лет, из которых можно почерпнуть сведения о бывшей застройке, о существовав­ шем рельефе, засыпанных оврагах, прудах и т. д. В отно­ шении деформированных сооружений необходимы обсле­ дования их фундаментов, оснований и выяснение причин деформаций. В некоторых случаях требуется определение опасных в отношении электрокоррозии зон для подзем­

ных стальных сооружений и коммуникаций, что выпол­ няется с помощью измерения поперечного градиента электрического потенциала через определенные проме­ жутки, например через 25 м.

§ 4. КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ПО ПРОИЗВОДСТВУ ОСНОВНЫХ ВИДОВ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ РАБОТ

чения архивных и литературных материалов по геологии района, климатических характеристик и опыта местного строительства; обследования места строительства и существующих вблизи зданий и сооружений.

Необходимо устанавливать причины выявляемых дефектов существующих сооружений, а в отношении зданий хорошей сохранности — фактически действующие усилия на основание.

ние геоморфологических элементов, геологического стро­ ения, гидрогеологических условий, физико-геологиче­ ских явлений и физико-технических особенностей грун­ тов на основе маршрутных обследований определенного

Скальные грунты

-

Разведочные скважины при глубине бурения до 10— IS

Разведочные скважины при глубине бурения свыше 15 м

Технические скважины

идр.

Ударно-канатное бурение с

помощью фрикционных лебедок и др.

Ручное бурение комплектами 127—168 мм

Часть указанного числа точек наблюдений должна представлять собой разведочные выработки; часть точек относится к гидрогеологическим наблюдениям. В про­ цессе съемки по характерным образцам определяют пет-

1 Меньшая цифра относится к простым, большая — к слож­

ным геологическим условиям.

Для работы в мягких и средней плотности грунтах применяют шурфокопальные машины КШК-25, машины Мосгоргеотреста и др., которые в состоянии отрывать шурфы диаметром 0,65—0,90 ж, глубиной до 8 м и более. Для разведки грунтов бурением используются (табл. 2.8) разнообразные буровые машины стационарного действия или смонтированные на автоили гусеничном ходу (станки

пример тупым шилом, определяется положение границы промерзания. В случае опускания этой границы ниже глубины установки мерзлотомера деревянный стержень заменяется более длинным, грунт в металлической трубке обновляется и наблюдения продолжаются в прежнем порядке.

В мерзлотомере Данилина основной частью является резиновая трубка диаметром около 8 мм, наполняемая дистиллированной водой. Наблюдения за глубиной про­ мерзания производятся по положению нижнего края замерзшего столбика воды. Этот мерзлотомер удобно использовать и при вычислении глубины протаивамия.

Кроме мерзлотомеров Ратомского и Данилина, при­ меняются электромерзлотомеры, основанные на исполь­ зовании изменения электрического сопротивления грун­ тов в зависимости от их состояния. Электромерзлотомеры позволяют определять границу промерзания (протаивания) дистанционно, без извлечения мерзлотомера из сква­ жины.

Наблюдения за температурой грунтов весьма суще­ ственны для строительств в районах распространения вечномерзлых грунтов.

Температуру грунтов измеряют в специально обо­ рудованных термометрических скважинах, глубина ко­ торых может достигать значительной величины. Для исследования температурного режима грунтов до глу­ бины слоя годовых колебаний температуры проходят скважины глубиной до 25 м. Частота наблюдений и глу­ бины точек наблюдений зависят от поставленной задачи. В общем случае глубины до 3 м требуют более частых замеров температуры, так как температурный режим в этом пределе более динамичен. Необходимо учитывать, что бурение скважины нарушает естественное тепловое поле в массиве грунта н поэтому требуется предваритель-

Т а б л и ц а 2.10

Примерная длительность периода выстойки скважин в зависимости от целей и условий наблюдений (по опытным данным) в сутках

ная длительная ее выдержка (табл. 2.10), а иногда и специальная подготовка. Скважины следует проходить без промывки.

Скважины, вскрывшие водоносные горизонты или пройденные с промывкой, необходимо осушать. Если это не удается, скважину очищают от бурового раствора и промывают. При наличии в скважине воды приходится прибегать к засолению последней. Обсадная труба должна выступать из грунта на 50 см, ее устье закрывается крыш­ кой и деревянной пробкой. На трубу надевается деревян­ ный ящик, а пространство между стенками ящика и трубой заполняют теплоизоляционным материалом.

Для измерения температуры грунтов служат ртутные заленивленные термометры и электротермометры: термо­ электрические (термопары) и термометры сопротивления [6]. В последнее время для этой цели используются по­ лупроводниковые термисторы. При длительных наблю­ дениях преимущество имеют электротермометры, по­ скольку они позволяют дистанционно иметь автомати­ ческую регистрацию температуры грунта в заданных точках с высокой точностью отсчета. В связи с тем, од­ нако, что электротермометры ( особенно их многоточечные комплекты) представляют собой сложные устройства, на отдельные элементы которых (например, на измери­ тельные приборы, подводящие провода и т. д.) могут оказывать воздействие разнообразные привходящие, иной раз трудно устранимые причины, измерение тем­ пературы с помощью этих устройств сопряжено с необ­ ходимостью систематических проверок, контрольных измерений, градуировок, а иногда и с введением допол­ нительных компенсаторов и других приспособлений, осложняющих принципиальные схемы.

ностью. Для измерения температуры грунтов используют заленивленные психометрические и почвенные термо­ метры, имеющие цену делений шкалы 0,2° (точность из­ мерения it 0,1°). Чем больше глубина точки, в которой измеряется температура, тем большей инертностью дол­ жен обладать термометр. Заленивливаиия термометров достигают путем помещения теплоприемника в оправу, заполненную смесью, обладающей малой теплопровод­ ностью или большой теплоемкостью (смесь измельченной пробки с сажей или медных опилок с сажей и др.). Оправа термометров должна быть водонепроницаемой. Для из­ мерения температуры в скважине термометры, прикреп­ ленные на соответствующих расстояниях друг от друга к шнуру, опускаю^ в скважину. Не рекомендуется при­ вязывать к шнуру более шести штук и одновременно опускать несколько шнуров. Необходимую выдержку устанавливают опытным путем, но во всяком случае она должна превышать в 5—10 раз время тепловой инерции термометров.

Температуру грунта при небольшой глубине иссле­ дований можно измерять в шурфах по мере их проходки. В этом случае измерения ведут ртутными заленивленными термометрами, которые вставляют в шпуры, выбуривае­ мые на стыке стенки шурфа с его дном под углом 45°. Длина шпура не должна быть меньше 44 см. При изме­ рениях принимают меры к тому, чтобы в шпуры не про­ никала вода и чтобы не имело места примерзание термо­ метров к грунту.

ЛИТЕРАТУРА

1. Временные указания по уплотнению грунтов в промышленном и гражданском строительстве (ВУ 2—61). ПИИ организации, механизации и технической помощи строительству, 1961.

2.Инструкция по инженерным изысканиям для го­ родского и поселкового строительства. СН 211—62. Гос­ строй СССР. 1962.

3.Инструкция по инженерным изысканиям для про­ мышленного строительства. СН 225—62. Госстрой СССР.

1962.

4.Каталог оборудования, экспонируемого на тема­

тической выставке (новые эффективные методы проходки геологоразведочных скважин). Госгеолтехнздат, 1961.

5. Общие положения к инструкциям по инженер­

6.Полевые геокриологические (мерзлотные) иссле­ дования. Ин-т мерзлотоведения им. В. А. Обручева. Ме­ тод. руководство. Изд. АН СССР, 1961.

7.Сваи пробные. Методы испытаний. ГОСТ 5686—51.

8.Справочник гидрогеолога. Госгеолтехнздат, 1962.

9. Справочник по инженерно-гидрогеологическим расчетам при изысканиях для гидроэнергетического стро­ ительства. Госэнергоиздат, 1955.

10. Технические условия и инструкции по исследо­ ванию грунтов в основаниях промышленных и граждан­ ских зданий и сооружений. НИИ оснований и подземных сооружений. 1963.

11.Указания по наблюдению за осадками фундамен­ тов промышленных и гражданских зданий и сооружений (У 127—55). Госстройиздат, 1955.

12.Указания по организации и ведению наблюдений за изменением водно-температурного режима вечномерз­

лых грунтов для целей фундаментостроения. НИИ осно­ ваний и подземных сооружений. 1959.

13.Указания по поверхностному уплотнению грунтов

восновании зданий и сооружений тяжелыми трамбов­ ками (У 136—55). Госстройиздат, 1955.