Термическое закрепление

Термическое закрепление применяют в лессовых грунтах для устранения их просадочных свойств. В первых опытах по термиче­скому закреплению, произведенных Н. А. асташевым в 1936 г., горячие газы поступали из печи в скважину по трубе и под давлением распространялись в толще окружающего грунта, производя его обжиг.

В 1955 г. этот способ был усовершенствован в ЮЖНИИ по строительству И. М. Литвиновым с группой сотрудников. Сжигание топлива производили не в печи, а в устье самой скважины, герме­тически закрытой сверху, куда для обеспечения горения кислородом нагнетали воздух под давлением 0,15÷0,5 ат.

Для обжига здесь применяют жидкое и газообразное топливо.

Режим его горения выбирают таким, чтобы образующиеся газы не вызывали плавления грунта в стенках скважины, которое имеет место при температуре 1200-1400°. В скважинах с оплавленными стенками может произойти закупорка пор, а это вызывает резкое сокращение притока горячих газов в его толщу.

Термическое закрепление доступно в лессовых грунтах при коэф­фициенте воздухопроницаемости 0,2-0,4 см/сек. Глубина скважин обычно бывает не более 15 м, но при малой мощности закрепляемого грунта

(до 3 м) применять обжиг нерационально. Считают, что для образования вокруг скважины цилиндрического тела из термически закрепленного грунта диаметром до 2-2,5 м требуется примерно 80-120 кг жидкого топлива на каждый 1 м ее глубины, а время обжига может колебаться в пределах 5 - 10 дней.

Обожженный грунт не размокает и не набухает, повышается его морозоустойчивость. Вместе с тем он приобретает повышенную водопроницаемость, не изменяющуюся во времени, что превращает его в своеобразный фильтр. Через такой «фильтр» вода может про­никнуть к его подошве и вызвать замачивание залегающего под ним незакрепленного грунта. Поэтому термическое закрепление следует считать надежным, когда образующиеся керамические тела прорезают всю просадочную толщу и опираются на устойчивый непросадочный грунт.

Для закрепленного обжигом грунта модуль деформации прини­мают в пределах 20 – 30 МПа, а его сопротивление внешним на­грузкам оценивают величиной 0,4 – 0,6 МПа. При этом сопротивление сжатию необожженного грунта, находящегося между керамически­ми столбами, не учитывают.

ВИДЫ СВАЙ И СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ

Основные сведения.

Свайные фундаменты имеют с давних пор широкое распространение в практике строительства различных сооружений на слабых грунтах. В зависимости от способа передачи нагрузки грунту сваи могут работать либо как стойки, либо как висячие опоры (рис. 2.5)

Рис. 2.5. Общий вид устройства фундаментов из свай-стоек и висячих свай (справа)

Сваи-стойки прореза­ют толщу слабого грунта и своей подошвой опира­ются на нижерасполо­женный прочный грунт, например: скалу, если последний залегает на практически достижимой глубине. Висячие сваи своим нижним концом прочного грунта не до­стигают. Они удержива­ются в слабом грунте силами его сопротивле­ния, приложенными к бо­ковой поверхности свай и их подошве.

Силы сопротивления грунта, действующие вдоль боковой по­верхности свай, часто называют силами трения,· что применительно к пескам, возражений не встречает. Однако в глинистых грунтах, богатых содержанием коллоидов, заметное влияние могут приобрести и силы сцепления, возникающие, например, под влиянием их тиксотропных свойств или иных причин.

Раздельный учет сил трения и сцепления в расчете висячих­ свай затруднителен. Поэтому их условно называют силами сопро­тивления, не подразделяя на трение и сцепление. Если же их и счи­тают иногда силами трения, то следует иметь в виду, что в этом опре­делении содержится по существу более сложное понятие.

Висячие сваи могут хорошо работать в тех случаях, если в окружающем грунте создается необходимое уплотнение, которое обра­зуется при их забивке молотами или вибраторами. Если такие сваи достигают своим нижним концом поверх­ности твердого грунта, их рассматривают уже как стойки.

Рис. 2.6. Высокий свайный ростверк

Сваи, устраиваемые бетонированием в заранее пробуренных скважинах, уплотнен­ной зоны в окружающем грунте не обра­зуют, а потому силы его сопротивления на боковой поверхности этих свай меньше, чем у забивных. Они обжаты лишь природ­ным давлением грунта.

Если набивные сваи окружены сбоку слабым грунтом, их обычно рассматривают как стойки и стремятся заглубить до проч­ного малосжимаемого грунта.

Погруженные в грунт сваи перекрывают плитой или иной аналогичной конструк­цией, носящей название ростверка. Ростверки служат для взаимной связи свай меж­ду собой и способствуют выравниванию их осадки. В зависимости от характера заглубления свай в грунт различают низкие и высокие свайные ростверки.

Низким называют ростверк, устроенный на сваях, заглубленных в грунт полностью (см. рис. 2.5.), а высоким,- когда это заглубление, осуществлено лишь частично (рис. 2.6.).

В мостовых опорах низкий свайный ростверк может иногда полу­чить вид высокого, если при размыве грунта в русле peки обнажаться сваи в верхней их части. Возможности таких изменений в работе свай учитывают при проектировании.

Расчет свайных фундаментов с высоким ростверкам производят по общепринятому в строительной механике методу деформаций. Плиту ростверка в сравнении со сваями полагают бесконечно жест­кой. Ее считают опертой на упругие стержни - сваи, деформации которых принимают прямо пропорциональными действующим на­грузкам. В сложных опорах учитывают также роль наклонных свай, раскосов и различного рода поперечных поясов, повышающих со­противление внешним силам.