-111-
WYKŁAD
Jeśli projekt jest opracowany przy założeniach, że dąży się do wyeliminowania czynników umożliwiających uaktywnienie ekspansywności można przyjąć, że wszystkie iły są ekspansywne. Jednak należy uświadomić sobie rząd wartości poszczególnych wielkości fizycznych, charakteryzujących ekspansywność gruntu.
Przypadki, w których posadowienie fundamentów trzeba projektować na warunki uwzględniające konieczność spęcznienia lub przesuszenie podłoża nie wynikające z przyczyn klimatycznych należy zaliczyć do zadań specjalnych. Wtedy należy wykonać badania według szczegółowego programu z uwzględnieniem proponowanych sposobów rozwiązania zadania. Jak również obliczenia warunków bezpieczeństwa dla każdego etapu budowy i dla stanu eksploatacji. Powinno to być poprzedzone studium oddziaływania podłoża na fundament i na obiekt.
Wybór sposobu posadowienia:
Cechą charakterystyczną naszych gruntów ekspansywnych w stanie naturalnym jest ich duża wytrzymałość i mała ściśliwość (stan pzw lub tpl), dlatego jeżeli możliwe jest techniczne zabezpieczenie podłoża przed zmianami zawilgocenia należy w naszych warunkach stosować posadowienie bezpośrednie. Posadowienia na palach stosowane w krajach południowych w przypadku występowania gruntów ekspansywnych nie ma uzasadnienia w naszych warunkach. Jednak jako bardzo niebezpieczne należy uznać bezpośrednie posadowienie obiektów na zboczach zbudowanych z gruntów ekspansywnych. Infiltracja wody w naturalne powierzchnie zlustrzeń obserwowanych w iłach powoduje zachwienie stateczności nawet przy nachyleniach zbocza 810%. Przypadek taki wymaga przeprowadzenia szczegółowej analizy stateczności i zachowania max warunków bezpieczeństwa.
Dla zabezpieczenia obiektu przed szkodliwymi przemieszczeniami podłoża gruntowego należy rozpatrzyć następujące środki zaradcze:
1) Środki zmierzające do uodpornienia konstrukcji budynku na rychy podłoża (dobór rodzaju fundamentów bezpośrednich, dostosowanie konstrukcji do przeniesienia ewentualnych skutków niedostatecznego zabezpieczenia podłoża.
2) Środki zabezpieczające podłoże przed działaniem czynników uaktywniających ekspansywność gruntów.
3) Środki zmierzające do eliminowania wrażliwości iłów na skurcz i pęcznienie (tzw podłoża wstępnie przygotowane)
10 podstawowych reguł dotyczących projektowania fundamentów bezpośrednich na gruntach ekspansywnych.
Zagłębienie fundamentu:
1) Posadowienie obiektu - nie stosować bezpośredniego posadowienia fundamentów na zboczach,
-unikać stosowania obiektów częściowo podpiwniczonych,
-preferować obiekty podpiwniczone (bo schodzimy głębiej),
-w gruntach silnie pęczniejących stosować posadowienia na płycie,
-dylatować fragmenty obiektów o różnych układach konstrukcyjnych.
2) Minimalne zagłębienie fundamentu powinno wynosić - dla obiektów nie podpiwniczonych Dmin1,5m.,
-dla obiektów podpiwniczonych Dmin0,5 oraz Dmin,5m.
Ochrona przed wodą gruntową i wodą opadową:
3) Stosować zewnętrzny drenaż peryferyjny przy przewidywanym bocznym dopływie wody,
4) Nie wolno wprowadzić wód opadowych bezpośrednio do podłoża, należy je kierować do kanalizacji.
5) Nie stosować podsypek piaskowych lub żwirowych pod fundamentami lecz warstwę chudego betonu na całej szerokości dna wykopu odkrytego w danym dniu. (nie stosować poduszek z podsypki, bo pod dnem zrobi się basen).
6) Nie wolno niestarannie zasypywać wykopów po zewnętrznej stronie ściany , przy ziemi należy je uszczelniać cienkimi warstwami szczelnie ubitego iłu lub gliny: stosować również opaski powierzchniowe wokół budynku.
(-uszczelnić warstwami,
-ekran powierzchn. 2-3m. (beton) - żeby słońce nie powodowało parowania wody z gruntu, co powoduje ich skurcz, wtedy osiada)
7) Ciągi kanalizacyjne powinny być szczelne, należy stosować o ile to możliwe rury wiotkie, dbać o szczelność złączy i podłączeń.
8) Drzewa i krzewy (ssą wodę - powoduje to skurcz podłoża - fundament osiada)
H- wysokość drzewa.
Należy sadzić drzewa w odległości co najmniej 1,5H od obiektu, a grupy drzew w odległości 2H. Trzeba przycinać korony drzew, ponieważ system korzeniowy rozwija się proporcjonalnie do wielkości korony. Na małych działkach należy wymieniać drzewostan co około 8 lat.
Najgorsze: akacje, wiązy, topole, dęby, klony,
Najmniej szkodliwe - drzewa i krzewy iglaste.
Dostosowanie konstrukcji do przeniesienia niekorzystnych wpływów ekspansywności.
9) Wzmocnienie konstrukcji, stosować podłużne zbrojenie ław i wzmacniane wieńce w poziomach stropów.
Uszkodzone istniejące budynki wzmacniać kotwieniami.(Wiłun - awaria budowli we Wronkach)
-112-
10) Dylatacje wewnętrzne.
Dylatować pionowo posadzki piwnic obok ścian nośnych i dylatować poziomo ścianki działowe poniżej stropów w piwnicach.
W konstrukcjach szkieletowych stosować szczeliny między podłożem a podwalinami dźwigającymi ściany obudowy.
Wzmacnianie gruntów
1) Zagęszczanie wgłębne gruntów niespoistych. Można wykonać za pomocą wybuchu, wibratorów i ciężkimi ubijakami.
-wybuchami - polega na zagłębieniu w grunt rur o d=20mm do głębokości nie większej niż 3/4H (głębokość warstwy zagęszczania), rury co 515m. W dnie otworów umieszczamy ładunek wybuchowy, wypełniamy rurę gruntem, wyciągamy rurę i detonujemy,
-wibratorów - pogrąża się wibrator na żądaną głębokość nawet do 30m., stosujemy wibrację lub wpłukiwanie następnie wyciągamy wibrator, stosujemy wibrację, w ten sposób zagęszczamy grunt.
-wibroflatacje - polega na
1) pogrążenie wibroflata przez wpłukiwanie (ciśnienie wody z powietrzem 0,8MPa), wibrator 350-450mm. Pogrążenie 1-2m/min.
2) Następnie zagęszczenie polega na wibracji ze zmiennym kierunkiem wylocie wody dodawanie gruntu dobrze uziarnionego - jest on wciskany przy wyciąganiu, wyciąganie 0,6m. na minutę, na 10m. całość wykonania około 40 minut.
-ciężkie ubijaki - ubijaki stalowe lub betonowe do kilkudziesięciu ton, wysokość spadania kilkanaście do kilkudziesięciu metrów. Zagęszczamy warstwy o miąższości do 30m. Najbardziej efektywne do 10 metrów, na 1m2 są 2-3 uderzenia, 2-3 cykle zagęszczenia. Stosowane dla gruntów niespoistych i mało spoistych.
Wstępna konsolidacja gruntów spoistych -
wykonujemy wstępnie obciążenie w postaci nasypu trochę cięższego od projektowanej budowli - grunt skonsoliduje. Zdejmujemy obciążenie stawiamy budynek dla wspomożenia stosujemy dreny pionowe, żeby woda szybciej była odprowadzona z wyciskanego gruntu (bo z gruntów spoistych ciężko jest wycisnąć wodę)
(Wiłun - cukrownia Kaba na Węgrzech),
-elektrosmoza - wprowadzamy w podłoże gruntowe anody (+) (żelazne lub aluminiowe pręty), katody (-) rury z filtrem miedziowym. Przyłożenie prądu stałego 22-0400V, 1-13A.
W gruntach bardzo spoistych (mały współczynnik wodoprzepuszczalności), następuje przepływ wody z anody do katody - i się wypompowuje.
Grunty zbrojone
Grunt zbrojony - składa się z nasypowego gruntu, wzmocnionego taśmami z materiału wytrzymałego na rozciąganie np. stal lub ostatnio stosowane tworzywa sztuczne polietylen.
Zasada działania polega na wykorzystaniu parcia pomiędzy gruntem, a zbrojeniem, które powoduje jakby sprężenie gruntu, najczęściej grunt zbrojony spełnia rolę ścian oporowych.
Gwoździowanie - metoda ta jest stosowana przede wszystkim w celu polepszenia stateczności zboczy i skarp wykopu, w skarpę wykopu wprowadza się pręty stalowe, tzw. gwoździe o średnicy 2-3cm, 1 pręt na 1m2 wzmacnia powierzchnię.
Wkładki z geowłókniny.
Zastrzyki
1) Przenikające,
2) przemieszczające,
3) otaczające,
Metody:
1. z postępem wiercenia,
2. z postępem ku górze - cofając się,
3. przez rurę z rękawami
-otwór z rurą osłonową,
-wprowadzamy rurę z rękawami z dziurami co 0.5m.,
-wyjmujemy rurę osłonową,
-wypełniamy zawiesiną iłową,
-wprowadzamy strzykawkę, rurkę przez otworki wykonujemy zastrzyk w podłoże,
-113-
Iniekcja strumieniowa (jet grouting),
wykonywanie kolumn pod wysokim ciśnieniem. W Japonii pale do 60m., o średnicy do 1,7m.
Wgłębna stabilizacja
wykonanie kolumny wapiennej,
-świder o nożu trójkątnym wkręcamy w grunt,
-świder wyciąga się odwrotnie kręcąc, jednocześnie za pomocą powietrza przez koniec świdra podawane jest wapno niegaszone - powstaje wymieszanie gruntu z wapnem, grunt ma 10-12 razy większą wytrzymałość niż grunt rodzimy.