Конструктивные и водозащитные действия

Проектирование сооружений в рассматриваемых грунтовых условиях производится в предположении, что грунт набухает в пределах всей набухающей зоны. При этом наряду с полным устранением возможного влияния набухания грунта на сооружения (например, при полной замене грунта, прорезке грунта глубокими фундаментами) возможны случаи, когда подъем сооружений неизбежен. В этих случаях следует предусматривать мероприятия конструктивного характера, позволяющие избежать существенных деформаций, нарушающих нормальную эксплуатацию сооружений.

С другой стороны, опыт эксплуатации показывает, что наибольшие деформации конструкций наблюдаются при локальном замачивании грунтов, т. е. при утечках воды из трубопроводов. Применение водозащитных мероприятий позволяет устранить эту причину. Однако водозащитные мероприятия должны применяться и с целью уменьшения возможности замачивания атмосферными водами.

Конструктивные мероприятия

Конструктивные мероприятия осуществляются для восприятия дополнительных усилий, возникающих в конструкции при набухании грунта основания, или, наоборот, при их осуществлении применяются решения, позволяющие переносить неравномерные подъемы. Цель водозащитных мероприятий заключается в ликвидации замачивания грунтов внешними водами (или другими жидкостями). Как правило, эти мероприятия проводятся в сочетании с методами подготовки оснований или при частичной прорезке набухающих грунтов фундаментами. Однако встречаются случаи, когда конструктивных и водозащитных мероприятий оказывается достаточно при строительстве на набухающих грунтах.

К числу конструктивных мероприятий относится увеличение жесткости и прочности путем разбивки здания на отдельные отсеки осадочными швами. В этом случае каждый отсек должен иметь в плане правильную геометрическую форму и по возможности одинаковую высоту. Увеличение прочности достигается введением железобетонных непрерывных поясов, устраиваемых по высоте на нескольких уровнях. Эти пояса должны быть устроены таким образом, чтобы вся конструкция здания была вовлечена в работу.

Железобетонные пояса целесообразно располагать на уровне перекрытий с одновременным соединением плит перекрытий анкерами. Монолитные перекрытия должны полностью перекрывать наружные стены. Допускается устройство поясов на уровне верха проемов, при этом их совмещают с оконными перемычками. Высота пояса назначается конструктивно, но должна быть не менее 15 см. Количество арматуры в поясах должно определяться расчетом. Однако во всех случаях в поясе должна быть уложена арматура в два ряда, соединяемая хомутами в каркасы. Сечение арматуры должно быть не менее 14 мм, а число стержней — не менее восьми.

По высоте здания должно быть устроено не менее двух поясов. В этом случае их целесообразнее размещать в фундаменте и в верхней части здания. Однако в отдельных случаях пояса могут располагаться в пределах фундамента: нижний — в верхней части ленты, а верхний — на уровне обреза фундамента. Железобетонные пояса следует предусматривать при частичной замене набухающего грунта ненабухающим; в случае применения компенсирующих подушек; при предварительном замачивании набухающих грунтов и т. д.

В отдельных случаях, применяя железобетонные пояса и ленты, можно увеличить жесткость каркасного здания; при этом появляется возможность применения компенсирующей подушки. Такое решение было принято, в частности при проектировании одного из цехов завода фосфорных удобрений. Этот цех решен в виде каркасов с отдельно стоящими фундаментами. Конструктивно фундаменты были решены в виде сплошной продольной железобетонной ленты, на которую опирались столбчатые фундаменты. Для увеличения жесткости фундаментные балки соединены между собой, это позволило создать непрерывный пояс на уровне верха столбчатых фундаментов. Кроме того, была применена песчаная компенсирующая подушка, верх которой располагался на уровне кровли хвалынских шин.

Крупнопанельные здания, наиболее чувствительные к неравномерным подъемам при возведении следует разделять осадочными швами на отсеки длиной не более 30 м. В этом случае следует применять монолитные фундаменты, имеющие продольное армирование на уровне низа и обреза фундамента. Рабочая продольная арматура размещается в стеновых панелях. Арматура отдельных панелей должна быть надежно сварена между собой в местах жестких стыков.

Решение фундаментов определяется общей конструктивной схемой здания и только в отдельных случаях может быть изменена исходя из условий набухания грунта. Для каркасных промышленных зданий основным типом фундаментов являются отдельные фундаменты. Под несущие стены, как правило, следует применять ленточные фундаменты, избегая устройства столбчатых фундаментов. Самонесущие стены опираются на фундаментные балки или ленточные фундаменты. При использовании набухающих грунтов в качестве естественных оснований необходимо во всех случаях проектировать фундаменты с наиболее возможным давлением по их подошве. Поэтому устройство фундаментов в виде плит и перекрестных лент следует предусматривать только в тех сооружениях, где это вызвано их конструктивными особенностями (например, отстойники и резервуары, дымовые трубы и т. д.).

Под несущие стены можно применять не только монолитные, но и сборные фундаменты. Но при этом следует предусматривать два монолитных железобетонных пояса и обращать внимание на соблюдение перевязки швов стеновых фундаментных блоков. Применение пустотелых блоков в этом случае так же, как и арочных фундаментов, не рекомендуется.

Фундаменты под оборудование устраивают с учетом возможного их подъема при набухании грунта. Поэтому в этом случае следует предусматривать меры, аналогичные тем, которые предусматривают при устройстве несущих конструкций. Исключение составляет оборудовние, подъемы фундаментов которого не нарушают технологического процесса.

Опыт эксплуатации показал, что полы, устраиваемые по грунту, во всех случаях имеют существенные повреждения, особенно бетонные или железобетонные, В настоящее время отсутствует надежное решение конструкции полов, способных переносить неравномерные подъемы при набухании грунта. По-видимому, наиболее целесообразно устраивать полы из штучных элементов с тем, чтобы при подъеме грунта можно было производить частичную их замену в отдельных местах. Кислотоупорные полы должны устраиваться на подвесных перекрытиях, иногда при их устройстве в случае небольшой толщины грунта производят его замену. Такое решение может оказаться целесообразным и при установке легкого оборудования, не допускающего перемещения.

Особое внимание в таких грунтовых условиях должно быть уделено опиранию несущих конструкций покрытий и перекрытий на стены и колонны. Опорные площадки должны иметь достаточные размеры, чтобы при возможном смещении конструкций было обеспечено достаточное опирание балок или плит. При этом плиты покрытий следует анкерить с несущими конструкциями.

Наибольшие деформации наблюдаются в случае использования малопрочных стеновых материалов и растворов, поэтому в основном следует применять кирпич и раствор повышенных марок. Применение облегченных кладок в этом случае не допускается. Конструкция подкрановых путей должна обеспечивать возможность рихтовки рельсов на величину не менее 50 мм в вертикальном и горизонтальном направлении.

Водозащитные мероприятия

Как уже отмечалось, водозащитные мероприятия имеют целью предотвратить локальное замачивание грунтов основания атмосферными или производственными водами. В первом случае предусматривается планировка территории, обеспечивающая надежный сток атмосферных вод в дождевую канализацию открытого или закрытого типа. Особое внимание следует уделить отводу вод с кровли здания. С этой целью должна быть устроена отмостка такой ширины, чтобы она перекрывала на 30 — 50 см пазухи засыпанных котлованов. Отмостка должна быть выполнена по подготовке. В качестве материала следует применять асфальт, асфальтобетон или бетон с устройством поверх него цементной стяжки.

Отмостка должна иметь уклон не менее 3 %. Вода с отмостки должна попадать в специальные кюветы, через которые отводится в ливнесточную сеть. Кюветы должны устраиваться из бетона с небольшим армированием сетками. Лотки открытой или закрытой дождевой канализации устраиваются из железобетона с надежной гидроизоляцией.

Наибольшее внимание следует уделять вводам и выпускам воды и канализации из зданий. Отверстия для вводов и выпусков при этом необязательно располагать выше подошвы заложения фундамента. Наиболее целесообразно устраивать вводы (выпуски) в железобетонных лотках, соединяемых со смотровыми и контрольными колодцами. Соединение стояков с водоводами внутри зданий осуществляется в специальных приямках. Внутренние трубопроводы должны быть доступны для осмотра. В цехах со смывом полов следует предусматривать песчаную подсыпку, обеспечивающую сброс воды в дождевую канализацию.

Имеющийся в настоящее время опыт эксплуатации показывает, что существенных деформаций внешних водоводов не наблюдается. Это можно объяснить особенностями деформаций массива грунта при набухании, так как в случае небольшой ширины замачиваемой площади подъем грунта будет минимальным. Однако в этом случае не исключается проведение определенных мероприятий.

При прокладке водоводов в лотках под днищами последних следует предусматривать песчаную дренажную подготовку. Через 50 — 150 м по длине дренажа необходимо устраивать ответвления для сброса воды в дренажную трубу. Аналогичный пластовый дренаж следует предусматривать при непосредственной прокладке трубопроводов в грунте. Сооружения, несущие воду (градирни, отстойники и т. д.), должны иметь пластовый дренаж с обязательным выпуском воды в дождевую канализацию.