Опыт уплотнения

Уплотнение предварительным замачиванием широко применяется при строительстве на просадочных грунтах II типа очистных сооружений, сельскохозяйственных, промышленных, жилых зданий и сооружений. Результаты его применения в большинстве случаев весьма эффективны, но в отдельных случаях не вполне удовлетворительные. Описываемый опыт уплотнения просадочных грунтов предварительным замачиванием в Запорожье и Херсоне относится к этим двум наиболее характерным случаям и позволяет выявить. основные преимущества и недостатки метода.

В Запорожье уплотнение просадочных грунтов предварительным замачиванием выполнялось под пятиэтажный крупнопанельный дом на участке, сложенном лессами и лессовидными суглинками с двумя прослойками на глубинах 7,3—9,3 и 15,9—17,7 м маловодопроницаемых красно-бурых суглинков. При просадочной толще Н=20 м расчетная просадка грунта от собственного веса равнялась 30—40 см. Грунтовые воды до глубины 21 м отсутствовали.

Котлован для замачивания глубиной 0,4—1,3 м состоял из двух карт размером 16X56 м с перепадом отметок в них на 30 см. В целях получения достаточно равномерной просадки грунта в пределах застраиваемого участка размеры котлована в продольном направлении приняты больше размеров здания на 11—21 м, в поперечном — на 2,5 м. Планировка котлована выполнена с уклоном на 0,35 м, что обеспечивало при перерывах в подаче воды постоянную фильтрацию ее на торцах и способствовало развитию там просадки грунта.

Замачивание осуществлялось с поверхности котлована через дренирующие скважины диаметром 250 мм, пробуренные на глубину 8 м вдоль продольных осей зданий. В торцах котлована скважины располагались через 2—3 м, а в средней части 5— 10 м.

Предварительное замачивание просадочных грунтов производилось в зимнее время года, в связи с чем водонапорные трубы были утеплены валом грунта на высоту 0,6-И,0 м, а задвижки и водомер шлаковойлоком. Однако этого утепления оказалось недостаточно и при случайных перерывах в подаче воды водопровод замерзал и выходил из строя, вследствие чего замачивание выполнялось с перерывами на 2—3 суток и поэтапно.

Просадка поверхности грунта в котловане от собственного веса началась через 10—12 дней после начала замачиваниями через 1,5 месяца достигла наибольшей скорости — 9 мм в сутки. В этот период вода в котлован не подавалась в просадка в нижних слоях происходила за счет передвижения свободной воды из верхних слоев замоченной толщи в нижние. Последующее двукратное замачивание грунта не увеличивало скорость просадки, а приводило к увеличению зоны просадки грунта в плане за счет растекания воды в стороны.

Наблюдения за просадкой глубинных марок показали, что просадка грунта происходила начиная с глубины 6 м. В пределах контура расположения экспериментального дома серии 1-480-П просадка грунта протекала достаточно равномерно по величине и через 6 месяцев после окончания замачивания изменялась от 400 до 486 раз.

Устранение просадочных свойств верхнего слоя грунта, непосредственно залегающего под подошвой фундаментов дома, было выполнено путем устройства грунтовой подушки толщиной 2 м из лессовидного суглинка. Объемная масса скелета грунта в подушке изменялась от 1,70 до 1,75 т/м³.

Основание экспериментального дома испытывали после окончания его монтажа путем повторного замачивания лессовых грунтов вдоль торца дома/ через скважины-дрены диаметром 40 см на глубину Юме последующей засыпкой их гравием.

Повторное замачивание грунтов основания с торца дома производилось в течение 16 дней при суммарном расходе воды 500 м³.

Наблюдения за осадками фундаментов дома начались с возведения первого этажа. Осадка дома в период строительства была равномерной, к началу испытания составила 42—44 мм и происходила, в основном, за счет сжатия слоев ниже сжимаемой зоны, т. е. по сути дела продолжалась просадка грунта от собственного веса. За период испытания осадка торца дома, со стороны которого производилось замачивание, составляла 10, а противоположного — 6 мм.

Просадка грунта от нагрузки фундамента, как показали наблюдения за вертикальными смещениями глубинных марок, в период испытания отсутствовала. Верхние слои грунта, залегающие ниже подошвы фундамента до глубины 5,5 м, не подвергались сжатию при повторном замачивании. Следующий шестиметровый слой обжался на 6 мм, а глубинная марка на глубине 11,5 мот подошвы фундамента за период испытаний дала осадку на 4 мм. Через 1 год осадки дома стабилизировались и равнялись 88— 106 мм при отсутствии в конструкциях дома каких-либо деформаций.

В Херсоне уплотнение грунтов предварительным замачиванием выполнялось под очистные сооружения на территории, сложенной эолово-делювиальными лессовыми грунтами четвертичного возраста с четко выраженным слоистым напластованием, включающим: слой 1 — лессовидные суглинки; слой 2 — глины; слой 3 — лессовидные суглинки; слой 4 — глины.

Указанные отложения на глубине 14,8—16,5 м подстилаются плотными глинами скифского яруса, в которых находится уровень грунтовых вод.

Расчетные просадки грунтов от собственного веса на рассматриваемой территории изменялись от 3,8 до 30 см, что позволило выделить участки с I и II типом грунтовых условий по просадочности. Однако предварительное замачивание выполнялось по всей площади через дренажные скважины глубиной 11 м, диаметром 200 мм, расположенные на сетке 10 X10 м.

Замачивание грунтов производилось на площади в несколько гектаров отдельными картами размерами 50X80 м и без соблюдения соответствующих требований; допускались длительные {на несколько месяцев) перерывы в подаче воды, не велся систематический учет объема поданной воды на отдельные участки и карты, нерегулярно проводились наблюдения за просадками грунтов и величиной промоченной толщи грунта и др. В результате неорганизованного выполнения работ по замачиванию грунтов фактический расход воды в 3~-4 раза превысил расчетный. Наличие ниже просадочной толщи водоупора в виде глин скифского яруса привело к полному водонасыщению всей замоченной толщи и подъему уровня грунтовых вод до поверхности земли. Снижение уровня грунтовых вод происходило медленно, через 2 года после прекращения замачивания они располагались на глубине 2—2,5 м от поверхности.

Обработка результатов геодезических наблюдений по поверхностным и глубинным маркам показала, что просадка грунтов в пределах замоченной площади происходила неравномерно и на отдельных участках наблюдался подъем поверхности (рис. 71). Максимальные просадки поверхности 363 мм, подъема 56 мм.

Сопоставление расчетных просадок с фактическими показало, что на участках с I типом грунтовых условий по просадочности при расчетных просадках до 5 см повсюду происходил подъем поверхности. На участках с II типом грунтовых условий при расчетной величине просадки 50—100 мм фактическое их значение изменялось от 10 до 130 мм; при расчетных просадках 100— 200 мм и 200—300 мм фактические значения средних просадок составили соответственно ПО—186 мм и 170—276 мм. Приведенные данные указывают на достаточно хорошее совпадение расчетных просадок с фактическими на участках со II типом грунтовых условий. В то же время весьма существенные различия наблюдаются на участках с I типом грунтовых условий, выражающиеся в том, что по результатам лабораторных исследований грунты обладают просадочными свойствами, а при замачивании котлованов набухают с соответствующим подъемом поверхности.

Результаты наблюдений по глубинным маркам показывают» что на участках с I типом грунтовых условий на протяжении всего периода замачивания происходит подъем поверхности за счет набухания красно-бурых глин слоя 4. На участках со II типом грунтовых условий в первый период замачивания также происходил подъем поверхности на 10—20 мм  за счет набухания суглинков верхнего слоя. Затем наблюдалась просадка грунтов за счет сжатия слоев 2 (глины) и 3 (суглинка) на глубинах, начиная с 6 м от поверхности, которая полностью компенсировала набухание верхнего слоя суглинка. По мере продвижения фронта увлажнения происходило набухание глин слоя 4, это приводило к подъему всех глубинных марок на замоченной поверхности.

В пределах замоченной площади просадка грунтов происходила весьма неравномерно, что обусловливалось особенностями физико-механических характеристик и просадочности грунтов на данной площадке.

Рассмотренный опыт применения предварительного замачивания в Херсоне показывает, что увеличение расхода воды приводит не только к повышению сроков и стоимости работ, но и к снижению их качества, весьма существенно усложняет производство работ по устройству фундаментов.