Проектирование и устройство грунтовых подушек

 

В наиболее напряженной зоне под фундаментами слабый грунт заменяется подушками из песка, гравия, щебня и других материалов. Основные требования к материалу подушек: малая сжимаемость, высокое сопротивление сдвигу, удобоукладываемость с заданной плотностью.

При устройстве песчаных подушек песок средний или крупный отсыпают в котлован и уплотняют либо послойно, либо в пределах всей высоты. При уплотнении должна быть обеспечена плотность грунта в сухом состоянии не менее 1,65 г/см³.

Расчет песчаных подушек сводится к определению их размеров и осадок таких оснований. Расчетное сопротивление грунта подушки принимается как для песков средней плотности. Высота выбирается таким образом, чтобы давление на подстилающий слой не превышало расчетного сопротивления R этого грунта. Для обеспечения устойчивости основания песчаная подушка должна также иметь достаточную ширину.

Принято считать, что устойчивость подушки заведомо обеспечена при распределении давления в ней под углом a, составляющим 30–45° (рисунок 3.1). При этом для более слабых грунтов угол a принимается больше. В этом случае ширина подушки по низу

 

.

 

 

 

Рисунок 3.1 – Схема фундамента на песчаной подушке

При значительной высоте подушки ее объем получается достаточно большим. Другое значение ширины подушки может быть получено по методу Б.И. Далматова исходя из устойчивости призмы песка АВС – случай 1 (рисунок 3.2, а) или ABCD – случай 2 (рисунок 3.2, б). При расчете учитывается трение песка по поверхности АС и активное давление слабого грунта на вертикальную грань песчаной подушки, принимаемое равным гидростатическому давлению от собственного веса грунта. В случае «б» учитывают также

трение песчаной подушки о подстилающий слабый грунт на участке l (CD). Если ограничиться расчетом по случаю 1, то задавшись размерами песчаной подушки и несколькими положениями возможной поверхности скольжения АС (различные значения угла b), последовательными приближениями находят наименьшее давление по подошве фундамента, соответствующее условиям предельного равновесия:

 

,

 

где g и g_р – удельный вес заменяемого грунта и материала подушки соответственно; j_р – расчетное значение угла внутреннего трения материала подушки; (остальные обозначения приведены на рисунке 3.2).

 

а) б)

 

 

Рисунок 3.2 – Расчетные схемы песчаных подушек по Б.И. Далматову:

а – случай 1; б – случай 2

 

Среднее давление по подошве фундамента должно удовлетворять условию

 

 

где g_с – коэффициент надежности по назначению сооружения, принимаемый равным 1,1–1,2; g_n – коэффициент условий работы.