СПЕЦИАЛЬНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА НА ОРГАНИЧЕСКИХ ГРУНТАХ

SPECIAL MEASURES FOR CONSTRUCTION ON ORGANIC SOILS

Olesya Fedoseenko

student, Department of Building Structures, Foundations and Foundations named after Yu.M. Borisov, Voronezh State Technical University,

Russia, Voronezh

Sergey Zolotukhin

candidate of technical sciences, Associate Professor, Voronezh State Technical University,

Russia, Voronezh

АННОТАЦИЯ

Органические грунты, известные как специфические, изменяют свои свойства и структуру под влиянием внешних факторов. Для проектирования зданий на данном типе грунтов следует разрабатывать специальные мероприятия, чтобы избежать осадки фундаментов при проектировании и эксплуатации зданий и сооружений.

ABSTRACT

Organic soils, known as specific soils, change their properties and structure under the influence of external factors. To design buildings on this type of soil, special measures should be developed to avoid settlement of foundations during the design and operation of buildings and structures.

Ключевые слова: органические грунты, осадка, строительный мусор, уплотнение, слои, материал.

Keywords: organic soils, sediment, construction waste, compaction, layers, material.

Цель исследования: показать возможные варианты укрепления грунтов при строительстве зданий на территориях с органическими грунтами.

Задачи исследования: на конкретном примере показать возможность строительства на органических грунтах при проведении правильных специальных мероприятий для замены и укрепления грунта.

Введение. При проектировании фундаментов конструктивные методы расчета нагрузок основываются на характеристиках грунта. Существует категория грунтов, именуемая специфическими, чьи свойства и структура могут претерпевать изменения под воздействием внешних факторов. Для работы с ними важно иметь представление о специальных методах укрепления таких грунтов и о материалах, которые используются для этой цели.

Органоминеральные грунты. Органоминеральные грунты представляют собой группу связных грунтов, включающую илы, сапропели, а также заторфованные глинистые грунты. Они содержат от 5 до 50%, органики имеют темный цвет, от серого до черного. [1, 3].

Органические грунты. Органические грунты, формируемые из остатков живых организмов, содержат более 50% органики, обладают высокой пористостью и малой прочностью, что приводит к их сжимаемости под нагрузкой. Они чаще всего имеют темно-коричневый оттенок.

Все органоминеральные и органические грунты насыщены влагой. Высокая водонасыщенность приводит к тому, что под нагрузкой они испытывают постоянные деформации, в результате чего здание может оседать не годы, а регулярно. Они зачастую встречаются в болотистых местностях, вдоль рек и озер, а также на территориях осушенных болот и исчезнувших водоемов [4].

Просадочные грунты. Просадочный грунт — это тип грунта, который может испытывать вертикальные деформации (осадки) под воздействием как внешней нагрузки, так и своего собственного веса. Это связано с их структурой и свойствами частиц, которые позволяют им сближаться под нагрузкой.  Просадочные грунты, включают в себя лёссы, лёссовидные суглинки и карбонатные суглинки.

Специальные мероприятия. Опирание фундаментов прямо на поверхности органоминеральных и органических грунтов недопустимо. Такие грунты могут вызывать постоянные и неравномерные осадки фундаментов.

При расчетах деформаций основания, выполненного из органоминеральных и органических грунтов, если достигаются предельные значения или наблюдается недостаточная несущая способность, опираясь на СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений» необходимо предусмотреть выполнение следующих мероприятий:

• Полное или частичное прорезание слоев органоминеральных и органических грунтов в зонах расположения фундаментов;
• Полная или частичная замена органоминерального и органического грунта на песок, гравий, щебень или другие строительные материалы;
• Уплотнение грунтов с использованием временной или постоянной пригрузки, которая может включать насыпной грунт или другие материалы, такие как битый красный кирпич [2], иногда с установкой фильтрующего слоя или дренажной системы;
• Применение плитных фундаментов, а также перекрестных монолитных или сборно-монолитных лент с дополнительными конструктивными решениями, направленными на увеличение пространственной жесткости.

Строительство жилого дома на искусственных основаниях. В данной статье были проведены исследования строительства здания в городе Воронеж в 2021 году. В настоящее время благодаря специальным мероприятиям укрепления грунта по данной технологии построены десятки зданий. Фотографии процесса объектов приведены на рисунках 1-3.

Этапы уплотнения органических и органоминеральных грунтов. Описание базовой технологии состоит из следующих этапов:

1. Снятие слоя органики, проведение гидрогеологических изысканий.

Чтобы определить глубину залегания органических грунтов и выполнить снятие грунта, содержащего органику, с помощью экскаватора отрыли котлован. Т4Параллельно происходило проведение качественных гидрогеологических изыскания сотрудниками ВГТУ, чтобы выявить данные о грунтах основания.

Рисунок 1. Снятие экскаватором органического слоя грунта

2. Устройство дренажной системы.

Это помогло понизить уровень грунтовых вод и повысить прочностные характеристики грунтов оснований.

3. Подача материалов для уплотнения.

На строительную площадку завезли цемент, обеспечили подачу воды и строительного мусора (бой кирпича, шлакоблок), чтобы снизить затраты на перевозку грунта, принято решение использовать глину, обнаруженную при рытье котлована.

4. Перемешивание экскаватором.

Глину перемешали с битым кирпичом, шлакоблоком, это смогло повысить несущую способность. Плавуны погасили с помощью цементации грунтов.

Рисунок 2. Уплотнение плывуна с помощью глины, воды и цемента.

5. Уплотнение с помощью оборудования.

Уплотнение производится с помощью виброплиты. Глина после долгого уплотнения вышла на поверхность и заполнила поры, то есть началась метаморфизация грунтов с получением гравелистых грунтов.

Рисунок 3. Дробление кирпича на месте при помощи виброкатка

Благодаря современной дорожной технике (виброкатки) целый кирпич можно дробить на месте. Водопоглощение каменного и силикатного кирпича составляет около 12%, в смешении с частичками извести они вступают в реакцию с глиной, что увеличивает плотность, это позволяет площадке не допускать осадки и просадки здания.

Укрепление просадочных грунтов. Чтобы укрепить просадочные грунты нужно после снятия органических грунтов произвести рыхление почвы и залить ее водой, затем уплотнить грунт в состоянии оптимальной влажности. Данный метод при высыхании грунта ликвидируют просадочные свойства, и они будут иметь свойства полускальной породы, несущая способность и модуль упругости которых увеличатся в 10 раз.

Заключение. Органические и органоминеральные грунты представляют собой очень сложное основание для строительства, и непосредственно устраивать на нем фундамент нецелесообразно. Однако проведение специальных мероприятий вроде полной или частой прорезки слоев и замены органического грунта на щебень, глину в примеси с битым кирпичом и шлакоблоком, позволяют построить надежное здание с большим сроком эксплуатации, снизить стоимость строительства зданий и нанесет меньший вред экологии.

Список литературы:

1. Ананьев, В.П. Инженерная геология: Учеб для строит. Спец. вузов / В. П. Ананьев, А. Д. Потапов // 3-е изд., перераб. и испр. – М.: Высш.шк. – 2005. – 575 с.

2. Золотухин, С. Н. Повторное использование строительных материалов и отходов производства в малоэтажном строительстве / С. Н. Золотухин, А. С. Лобосок // Научный вестник Воронежского ГАСУ. Строительные материалы и изделия. – 2011. – № 14 – 63—67 с.
3. Ким, М.С. Основы механики грунтов: учеб. пособие для студ., обуч. по спец. 08.05.01 «Строительство уникальных зданий и сооружений» и 08.03.01 «Строительство»/ М.С. Ким, В.Х. Ким; Воронеж. гос. техн. ун-т. – Воронеж, 2017. – 142 с.