Что представляет собой кессон?

Кессоны применяются тогда, когда опускание опоры глубокого заложения должно производиться ниже уровня воды и требуется ручная разработка грунта. Кессон - это опрокинутый вверх дном ящик, образующий камеру, в которую нагнетается под давлением воздух таким образом, чтобы выдавить всю воду и осушить разрабатываемый грунт. Этот способ более сложен и дорог, чем применение опускного колодца, но он позволяет "добраться" до разрабатываемого грунта вручную. После окончания опускания кессона его камера заполняется бетоном.

116 Что представляет собой конструкция "стена в грунте" и для чего она применяется?

Способ предназначен для устройства фундаментов, а главное, заглубленных в грунт сооружений. По контуру сооружения отрывается узкая глубокая траншея, которая заполняется бетонной смесью или сборными железобетонными элементами. Стена в грунте применяется для устройства фундаментов тяжелых зданий, подземных этажей, гаражей, переходов, водопроводно-канализационных сооружений, противофильтрационных сооружений и др.

Эти конструкции особенно эффективны в грунтах с высоким стоянием уровня грунтовых вод, а также при возведении в условиях плотной городской застройки. Стена в грунте отделяет массив, находящийся непосредственно под зданием или сооружением, от окружающего пространства, что позволяет увеличить несущую способность основания и уменьшить осадки, более эффективно использовать подземное городское пространство. Эти конструкции справедливо получили свое развитие в последнее время.

117 К структурно-неустойчивым грунтам относятся грунты, обладающие в природном состоянии структурными связями, которые при определенных воздействиях снижают свою прочность или полностью разрушаются. Эти воздействия могут заключаться в существенном изменении температуры, влажности, приложении динамических усилий. К структурно-неустойчивым относятся мерзлые и вечномерзлые грунты, лессовые просадочные грунты, засоленные и заторфованные грунты, рыхлые пески, набухающие грунты и др. Неучет специфических свойств этих грунтов может привести к нарушению устойчивости зданий и сооружений, к чрезмерным их деформациям.

118 Трудность строительства сооружений на лессовых просадочных грунтах состоит в том, что после окончания строительства, когда осадка фундаментов стабилизируется, или после ряда лет эксплу­атации сооружений при обводнении грунтов в основании проис­ходят большие и часто неравномерные деформации, называемые просадками. В отдельных случаях просадки достигают 0,5...1,0 м и более. При этом здания и сооружения испытывают чрезмерные деформации, в результате чего разрушаются конструкции и соору­жения становятся непригодными для дальнейшей эксплуатации.

Просадки лессовых грунтов возникают при одновременном воз­действии двух факторов: нагрузокот сооружений и собственного веса грунтовой просадочной толщи изамачиванияпри подъеме горизонта подземных вод или за счет внешних источников (атмос­ферные осадки, промышленные сбросы, утечки и т. п.).

В условиях естественного залегания лессовые грунты обычно имеют влажность 0,08...0,16 при степени влажности S_r < 0,5и прояв­ляют просадочные свойства только при достижении влажностью некоторого пределаw_sl , называемого начальной просадочной влажностью. Просадочность грунтов часто оценивается показа­телем просадочности П:

П = (е_L – е) / (1+ е)(15.14)

где е -коэффициент пористости грунта природного сложения и влажности; е_L- коэффициент пористости, соответствующий вла­жности на границе текучестиw_Lи определяемый по формуле

е_L = w_L (r_s /r_w) (15.15)

где r_s иr_w -соответственно плотности твердых частиц и воды.

К просадочным относятся лессы и лессовидные грунты, для которых при числе пластичности 0,01< I_p< 0,l; 0,1<I_p< 0,l4 и 0,14<I_p< 0,22 показатель просадочности П соответственно мень­ше 0,1; 0,17 и 0,24. Следует отметить, что показатель просадочности является номенклатурным признаком и лишь определяет склон­ность грунта к просадкам, не позволяя достоверно дать величину возможной просадочности грунта.

Рис. 15.8. Осадка фундамента на лессовом грунте

Явление просадки можно наглядно проследить на примере дефо­рмаций лессового основания под фундаментом (рис. 15.8). Участок абкривой, практически прямолинейный, представляет зависимостьосадкиот давления под подошвой фундамента. Наклон графика характеризует сжимаемость лессового грунта при естественной вла­жности. Участокбвсоответствуетполной просадкегрунта под на­грузкой после замачивания. Важно отметить, что если увеличение осадки связано сростом нагрузки,то просадка развивается припостоянной нагрузке.Из приведенного примера следует, что полная деформация просадочного основанияs'равна сумме осадкиsпри естественной влажности грунта и просадкиs_slгрунта при его зама­чивании, т. е.

s' = s+ s_sl(15.16)

Величину осадки sнаходят теми же методами, что и для непросадочных грунтов. Определение же просадкиs_slпредставляет зада­чу, для решения которой применяются специальные способы, использующие экспериментальные данные о просадочных свойствахгрунтов.

119 Для возникновения просадок необходимы дополнительное увлажнение просадочных грунтов и одновременно механическое уплотняющее воздействие в виде нагрузки от сооружения, от собственного веса грунта или динамического воздействия. Увеличение осадки возникает при замачивании водами, фильтрующими с поверхности, а также при подъеме уровня подземных вод или вследствие нарушений в водонесущих коммуникациях.

Рис.Ф.18.25. График зависимости коэффициента пористости e от давления p для лессового просадочного грунта: 1 - при естественной влажности; 2 - просадка вследствие происшедшего замачивания водой при давлении pзам; 3 - доуплотнение просевшего грунта