Определение влияний песчаной подушки

С целью определения влияния ширины и толщины песчаной подушки на величину подъема фундамента была проведена серия опытов с отдельно стоящими штампами. Опыты проводились в котлованах размером в плане 3×4 м и глубиной 2 — 2,6 м. Глубина котлована назначалась из условия, чтобы отметка низа подушки совпадала с кровлей шоколадных глин. Песчаные подушки устраивались различных размеров в плане от 0,7×0,7 до 2,7×2,7 м (по низу подушки) и различной толщины — от 0,5 до 1,1м. Откосы котлованов имели уклон 1:1, плотность уплотненного песка в сухом состоянии в среднем доводилась до 1,65 г/см3.

Одновременно с устройством подушки устанавливали марки непосредственно на набухающий грунт ниже песчаной подушки и на компенсирующий песчаный слой. Во всех котлованах были установлены стандартные штампы размером 0,7×0,7 м с давлением по подошве 0,19 МПа. Загружение штампов осуществлялось ступенями по 0,05 МПа. Осадки штампов после загрузки составили 10 — 20 мм.

Замачивание набухающего грунта проводилось через шурфы, отметка дна которых была на 60 см ниже основания подушки. В течение 2 мес замачивалась только толща шоколадных шин.

Подъем фундамента и подушки зависит не только от размеров последней, но и от толщины промоченного набухающего слоя грунта, величина которой в опытах была переменной. Поэтому в качестве показателя оценки эффективности работы подушки принято отношение подъема штампа к подъему подушки.
При ширине подушки по низу, равной ширине штампа, подъем штампа составляет 0,7 подъема подушки, в то время как при ширине подушки, равной 2,5 ширины фундамента, это отношение соответственно уменьшается до 0,58. В значительной мере оказывает влияние и высота подушки. При толщине подушки, равной 0,7 ширины штампа, разница в подъеме незначительна и отношение подъема штампа к подъему подушки составило 0,84. Когда толщина подушки превышает ширину штампа, то разница между подъемами увеличивается.

Необходимо отметить, что в случае отдельно стоящих фундаментов эффективность применения песчаной подушки снижается по сравнению с ее применением для ленточных фундаментов. Это объясняется тем, что вследствие жесткости ленточного фундамента в продольном направлении подъем его на ограничен-ном участке будет сопровождаться одновременным увеличением давления по подошве. Это способствует более интенсивному выпиранию и уплотнению песка, что приводит к уменьшению подъема фундамента.
Необходимо подчеркнуть, что при широких фундаментах компенсирующие подушки могут не дать должного эффекта, так как в этом случае можно ожидать перемещения песка лишь у краев фундамента, в то время как остальная часть подушки остается неподвижной.

Компенсирующая песчаная подушка была применена в опытном порядке при строительстве двухэтажного здания размером в .плане 27×12 м. Наружные кирпичные стены здания опирались на железобетонные ленточные фундаменты шириной 90 и высотой 30 см. Фундаменты в продольном направлении армированы в верхней и нижней частях пятью стержнями диаметром 16 мм. Глубина заложения подошвы фундамента равна 1,1 м. Ниже была устроена подушка из мелкого песка, плотность которого в сухом состоянии равна 1,55 т/м3, высотой 90 см, шириной по низу — 150 см и по верху — 190 см. В верхней части наружных стен на уровне карниза предусмотрен железобетонный пояс с четырьмя стержнями арматуры диаметром 10 мм. По внутренней продольной оси были установлены две колонны на отдельных фундаментах, расположенных на песчаных подушках.

После окончания строительства произведено искусственное замачивание хвалынских глин, залегающих ниже песчаной подушки. С этой целью со стороны главного фасада на расстоянии 1 м от фундамента был устроен шурф размером 2×2 и глубиной 3,7 м, через который осуществлялось замачивание в течение 48 сут. В ходе строительства осадки протекали равномерно и достигали 25 — 30 мм.

В процессе замачивания начался подъем стены главного фасада, достигший 16 мм. Верх песчаной подушки в этом месте поднялся на 28 мм, а поверхность грунта — на 40 мм. Участки торцовых стен, примыкающих к фасадной стене, также поднялись. Величина относительного перегиба фундамента стены, под которой осуществлялось замачивание, составила всего 0,0002. При этом никаких трещин в стене обнаружено не было.

Иная картина наблюдалась во внутренних перегородках первого этажа, под фундаментами которых не было песчаной подушки. Набухание грунта привело к подъему перегородок, которые уперлись в плиты перекрытия. В результате в стенах появились характерные для сжатия косые трещины, проходящие параллельно друг другу. Давление набухания было настолько большим, что в одном месте перегородки приподняли плиту перекрытия на 10 мм. Развитие деформаций в этих стенах заставило прекратить замачивание.

Этот эксперимент показал, что при наличии песчаной подушки при местном замачивании грунта наблюдается незначительный подъем фундамента, а относительный перегиб его меньше, чем при таком же подъеме у фундаментов, устроенных на естественном основании.