Delist.ru

Технология устройства оснований и фундаментов зданий на сезоннопромерзающих грунтах (28.05.2007)

Автор: Медведев Сергей Назарович

Задненавесное экскаваторное оборудование CATERPILLAR на моделях 416C, 426C, 436C и 446B не имеет возможности поперечного смещения, а на моделях 428C и 438C – с поперечным смещением.

Его отличительной особенностью является изогнутая стрела (знаменитый «банан Катерпиллера»), обеспечивающая, лучшие условия для выгрузки ковша в высокое транспортное средство или через препятствие. Машины могут оснащаться как моноблочной, так и телескопической рукоятью, быстродействующим захватом сменных рабочих органов и отдельной гидромагистралью для гидромолота, вибро-трамбовки и захвата.

Семейство экскаваторов-погрузчиков фирмы FIAT-HITACHI, объединенное буквенным индексом «FB», состоит из 4 моделей.

Помимо ковшей «обратная лопата» экскаваторы-погрузчики оборудуют рыхлителем мерзлоты.

На данный момент в России экскаваторы-погрузчики выпускают десять предприятий: ООО «Златэкс» (бывш. златоустовский завод «Булат»), ФГУП «Дмитровский экскаваторный завод», ОАО «Липецкий тракторный завод», ФГУП «Омский завод транспортного машиностроения», московское ЗАО «Дормашкомплект», ПО «Интер-Дон» (Ростовская обл.), ОАО «САРЭКС» из Мордовии, Алапаевский ОАО «Завод «Стройдормаш», ОАО «Муроммашзавод» и ЗАО ФПГ «LEX».

Подавляющее большинство экскаваторов-погрузчиков, производимых в России, изготавливают на базе универсальных колесных тракторов тягового класса 1,4. Основу производственной программы большинства компаний-производителей составляют бэклодеры, выполненные на базе тракторов «Беларус-80», «Беларус-82», ЮМЗ и ЗТМ 6-й серии.

На экспериментальной площадке была изучена эффективность использования экскаватора-погрузчика ПК-301 «Муромец» выпускаемого ОАО «Муромский машиностроительный завод».

Погрузочное оборудование ПК-301 «Муромец» установлено на передней полураме и состоит из стрелы, ковша и рычажной системы для перемещения ковша и сохранения его положения при опускании или подъеме. Ковш опрокидывается по Z-образной схеме. Четыре ведущих колеса одинакового диаметра и большая сцепная масса машины позволяют развивать тяговое усилие 120 кН. «Муромец» грузоподъемностью 3,3 т с погрузочным ковшом вместимостью 1,5 м3 уверенно маневрирует на рабочих площадках с уклонами

Экскаваторное оборудование ПК-301 установлено на задней полураме. Под действием двух гидроцилиндров поворотная каретка может поворачиваться на 180°, а также она перемещается влево-вправо по двум поперечным направляющим, на которых подвижно закреплена. Каретка не оснащена собственным приводом и перемещается боковыми усилиями, создаваемыми экскаваторным оборудованием. Благодаря такому техническому решению «Муромец» может вести работы вблизи стен строений.

Длина стрелы и рукояти экскаватора обеспечивает радиус копания 5,6 м. Ковш «обратная лопата» вместимостью 0,48 м3 в сочетании с возможностью поперечного смещения оси копания позволяет с высокой эффективностью выполнять земляные работы в стесненных условиях. Экскаватор используют для котлованов под фундамент зданий.

Проведенные исследования показали эффективность применения для выполнения земляных работ объемом от 300 до 1500 м3 при возведении малоэтажных зданий, миниэкскаваторов и миниэкскаваторов-погрузчиков с объемом ковша экскаватора от 0,28 м3 до 0,48 м3 и глубиной копания от 5,3 м до 5,6 м. При этом применение экскаваторов-погрузчиков, которые выполняют функции экскаватора, бульдозера и погрузчика позволяет снизить общие расходы на оснований зданий 1,55 – 2,22 раза.

В шестой главе диссертации приведены предложения по выбору технологии устройства оснований и фундаментов малоэтажных зданий на сезоннопромерзающих грунтах.

Исследования показывают, что возникновение и распределение по боковой поверхности фундаментов касательных сил морозного пучения явление сложное. Прочность смерзания, следовательно, и касательные силы пучения грунта с различными материалами фундамента зависят от: вида грунта, его влажности и плотности, величины отрицательной температуры, интенсивности пучения и глубины промерзания, состояния поверхности фундамента и ряда других факторов. Установлено, что величина удельных касательных сил пучения может увеличиваться до 1,5 раз и более в зависимости от вида материала и состояния поверхности фундамента. Суммарная касательная сила морозного пучения существенно зависит от размеров поперечного сечения фундамента и площади боковой поверхности фундамента, находящейся в пределах пучащегося слоя расчетной глубины сезонного промерзания.

При промерзании грунта основания ниже подошвы фундамента возникают значительные нормальные силы морозного пучения под подошвой фундамента.

При формировании нормальных сил морозного пучения имеют место два встречных процесса: с одной стороны, с увеличением толщины мерзлого слоя увеличиваются нормальные силы пучения, что связано с напряженным состоянием, с другой стороны, эти силы создают препятствующее их росту напряженно-деформированное состояние подстилающего талого грунта. Взаимодействие этих процессов в конечном итоге и определяет зависимость удельных нормальных сил морозного пучения от формы и размеров подошвы фундамента. С ростом толщины слоя мерзлого грунта влияние ширины подошвы ленточных и площади подошвы столбчатых фундаментов увеличивается.

Исследования показали, что нормальные силы морозного пучения резко увеличиваются с увеличением плотности грунта, степени влажности и скорости промерзания. При постоянной скорости пучения грунта удельные нормальные силы морозного пучения пропорциональны подъему ненагруженного основания и зависят от отношения ширины подошвы фундамента к толщине слоя мерзлого грунта под ним, а для столбчатых фундаментов - также от площади подошвы.

Все земляные работы при устройстве оснований и фундаментов зданий с фундаментами с различной глубиной заложения производятся с учетом требований СНиП 3.02.01-87 - «Строительные нормы и правила. Земляные сооружения, основания и фундаменты». Кроме этого при производстве земляных работ, устройстве оснований и фундаментов следует соблюдать требования СНиП по организации строительного производства, геодезическим работам, технике безопасности, #M12291 9012376правила пожарной безопасности#S при производстве строительно-монтажных работ. Особое внимание к качеству работ предъявляется при #G0разработке выемок и вертикальной планировке. Размеры выемок, принимаемые в проекте, должны обеспечивать размещение конструкций и механизированное производство работ по монтажу фундаментов, устройству изоляции и других работ, выполняемых в выемке.

При производстве работ по уплотнению грунтов оснований подвальных зданий и при устройстве сплошных фундаментов на экспериментальных площадках проекты включали:

- исходные и требуемые значения показателей качества уплотнения (плотность сухого грунта или коэффициент уплотнения), величин понижения поверхности, физико-механические характеристики отсыпаемого грунта;

- план и размеры котлована с размерами уплотняемой площадки и контурами фундаментов, указания о необходимой глубине уплотнения, оптимальной влажности грунта, выборе типа грунтоуплотняющего механизма, необходимого числа ударов трамбовками или числа проходов уплотняющей машины по одному следу, величине понижения трамбуемой поверхности;

При строительстве малоэтажных зданий на площадках с пучинистыми грунтами, малозаглубленные ленточные фундаменты можно возводить на подушке из непучинистого материала (песок гравелистый, крупный или средней крупности, мелкий щебень и др.), устраиваемой в готовых траншеях. При устройстве подушки непучинистый материал отсыпается слоями толщиной не более 20 см и уплотняется катками, площадочными вибраторами или другими механизмами до плотности ?d ? 1,6 т/м3.

При устройстве грунтовых подушек опытное уплотнение производилось при трех вариантах: числе проходов катка 6, 8 и 10 или ударов трамбовки (проходов трамбующей машины) по одному следу - 8, 10 и 12. Уплотнение производится для всех разновидностей применяемых грунтов не менее чем при трех значениях их влажности, равных 1,2 Wp; 1,0 Wp и 0,8 Wp (Wp - влажность на границе раскатывания).

Основные выводы

1. Проведенные исследования позволили обосновать и экспериментально установить технологические регламенты, комплекты машин, механизмов и оборудования, обеспечивающие качественное устройство оснований и фундаментов малоэтажных зданий, возводимых на сезоннопромерзающих грунтах. Получены количественные значения ряда технологических параметров при выполнении земляных работ и работ по теплоизоляции грунтов оснований для защиты от промерзания.

2. Технология устройства оснований и фундаментов малоэтажных зданий на пучинистых при промерзании грунтах зависит от конструктивных особенностей зданий, физико-механических характеристик грунтов оснований, глубины расположения уровня подземных вод. При этом важным является обеспечение эффективности земляных и строительно-монтажных работ с учетом применяемых мероприятий, обеспечивающих защиту грунтов оснований от промерзания и исключающих неравномерные деформации фундаментов при сезонном промерзании и оттаивании грунтов оснований.

3. Применение плит пенополистирола URSA FOAM для защиты грунтов оснований малоэтажных зданий от промерзания позволяет:

- выводить грунты основания из зоны промерзания и улучшить температурно-влажностный режим грунтов в пристенном слое фундамента;

- создавать вместе с теплоизоляцией механическую защиту гидроизоляции поверхностей фундаментов;

- создавать эффективной гидро-, морозо- и биостойкой теплоизоляции;

- уменьшать глубину промерзания грунтов основания, следовательно, глубины заложения фундамента малоэтажного здания.

4. Наблюдения, проведенные на экспериментальных площадках, на территории Республики Бурятия показали, что за один зимний период высота поднятия грунта может достигать 45-52 см, а малонагруженного фундамента - до 40 см и более. В связи с тем, что деформации пучения грунта неравномерны, происходит неравномерный подъем фундаментов, который со временем накапливается, в результате чего конструкции зданий претерпевают недопустимые деформации и разрушаются.

5. Проведенные исследования показали эффективность применения для выполнения земляных работ объемом от 300 до 1500 м3 при возведении малоэтажных зданий, миниэкскаваторов и миниэкскаваторов-погрузчиков с объемом ковша экскаватора от 0,28 м3 до 0,48 м3 и глубиной копания от 5,3 м до 5,6 м. При этом применение экскаваторов-погрузчиков, которые функции экскаватора, бульдозера и погрузчика позволяет снизить общие расходы на оснований зданий 1,55 – 2,22 раза.

6. При строительстве малоэтажных зданий на площадках с пучинистыми грунтами, малозаглубленные ленточные фундаменты можно возводить на подушке из непучинистого материала (песок гравелистый, крупный или средней крупности, мелкий щебень и др.), устраиваемой в готовых траншеях. При устройстве подушки непучинистый материал отсыпается слоями толщиной не более 20 см и уплотняется катками, площадочными вибраторами или другими механизмами до плотности сухого грунта ?d ? 1,6 т/м3. Опытное уплотнение должно производиться при трех вариантах: числе проходов катка 6, 8 и 10 или ударов трамбовки (проходов трамбующей машины) по одному следу - 8, 10 и 12, при трех значениях их влажности, равных 1,2 Wp; 1,0 Wp и 0,8 Wp (Wp - влажность на границе раскатывания).

7. Трудоемкость всех работ нулевого цикла при устройстве малозаглубленных фундаментов 1,45-2,1 раза меньше, чем при возведении заглубленных фундаментов и составляет около 0,11 чел. - дней на 1 м3 фундамента здания. Стоимость эффективных малозаглубленных фундаментов к общей стоимости здания составляет 4,5-6,8%, а на традиционных заглубленных фундаментах 20-46%.

8. Исследования, проведенные на многочисленных объектах строительства малоэтажных зданий на пучинистых при промерзании грунтах показали, что, геотехническое сопровождение всех этапов строительного процесса: предварительная оценка геотехнической ситуации на стадии рассмотрения инвестиционной привлекательности объекта, изыскания и геотехническое обоснование при разработке проекта, технологические испытания на опытной площадке для отработки эффективных технологических режимов, геотехнический мониторинг на стадии производства работ нулевого цикла - являются непременным условием успешного осуществления строительства.

Основное содержание диссертации отражено в следующих работах:

1. К.М. Абелев, С.Н. Медведев. Особенности проведения инженерно-геокриологических изысканий.//Сб. научн. трудов ГАСИС. Вып. 6, 2005. С. 178-185.

2. С.Н. Медведев. Особенности устройства оснований и фундаментов зданий и сооружений на вечномерзлых грунтах.//Сб. научн. трудов ГАСИС. Вып. 6, 2005. С. 186-192.

3. С.Н. Медведев. Анализ причин аварий зданий и сооружений на территории Бурятии//Сб. научн. трудов ГАСИС. Вып. 6, 2005. С. 193-198.

4. С.Н. Медведев. Термостабилизация при строительстве зданий на вечномерзлых грунтах. Жилищное строительство. 2006 г. № 10. С. 11-13.

загрузка...