К.т.н. Глухов В.С., к.т.н. Хрянина О.В.

Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, Россия

ВЛИЯНИЕ МОРОЗНОГО ПУЧЕНИЯ НА ПОЛЫ ЗДАНИЯ

Пучинистыми (морозоопасными) грунтами называются такие грунты, которые при промерзании обладают свойством увеличиваться в объеме. Изменение объема грунта проявляется в природных условиях в неравномерном поднятии при промерзании и опускании при оттаивании дневной поверхности грунта. Интенсивность процесса морозного пучения зависит от состава, дисперсности и плотности грунта, осенней влажности и глубины залегания подземных вод, температурного режима в период промерзания и нагрузки, передаваемой на фундамент.

При строительстве зданий с устройством полов по грунту на стадии проектирования и строительства при наличии морозоопасных грунтов должен быть предусмотрен комплекс мероприятий по уменьшению деформаций основания и предотвращению возможности повреждения конструкций полов. Это достигается путем изменения свойств грунтов основания и недопущением их ухудшения в дальнейшем, а также использованием комплекса строительно-конструктивных, инженерно-мелиоративных и физико-химических мероприятий.

Одним из путей снижения вредного влияния морозного пучения грунта на полы здания является устройство грунтовой подушки из непучинистых материалов (песок крупный или средней крупности, мелкий щебень, котельный шлак и т.п.).

В настоящей работе авторами выполнен анализ влияния толщины песчаной подушки на величину деформации морозного пучения для супесей, суглинков и глин. Расчеты по определению деформаций пучения выполнялись по формуле

, м,

где h_f – величина морозного пучения (подъем), м;

h_п – толщина песчаной подушки, м;

d – глубина заложения фундамента, м;

d_f – глубина сезонного промерзания, м.

Расчеты выполнены для супесей с числом пластичности J_р = 3 %, для суглинков – с J_р =12 % и глин с J_p = 20 %. При этом толщина песчаной подушки изменялась в диапазоне от 0,6 до 1,3 м. Результаты расчетов показаны в виде графиков (см. рис.1).

Рис. 1. График зависимости деформации морозного пучения h_fi

от толщины подушки h_п

Как видно из графика наибольшее влияние толщина подушки оказывает на деформации пучения глины.

При ограничении предельно допустимого вертикального перемещения для зданий величиной S_u = 40 мм практически не требуется устройство буферного слоя из песка в условиях, когда основанием служит супесь.

Таким образом, если полы располагаются на слое суглинка, то при тех же допустимых перемещениях от сил морозного пучения толщина песчаной подушки рекомендуется в пределах 1,2 м. Для глин указанная толщина должна быть не менее 1,4 м. В наибольшей степени величина деформации пучения зависит от толщины непучинистого буферного слоя при наличии в основании глин. Так, при уменьшении песчаной подушки от 1,4 м до 0,6 м величина пучения h_fi увеличивается от 40 до 300 мм, т.е. в 7,5 раз. В меньшей степени деформации пучения проявляется в суглинках. Так, при изменении толщины песчаной подушки от 0,6 м до 1,2 м деформация пучения уменьшается от 140 до 40 мм, т.е. в 3 раза.

Расчеты показывают, что с экономической точки зрения устройство буферного слоя из непучинистых материалов при наличии слоя глины нецелесообразно. Когда основанием фундаментов служат суглинки, то в зависимости от глубины сезонного промерзания рекомендуемая толщина непучинистой прослойки должна быть в пределах 1,0¸1,3 м и применение последней должно быть обосновано экономическими расчетами.

В целом технико-экономические расчеты показывают, что при требуемой толщине подушки h_п превышающей 0,6 ÷ 0,8 м экономически не выгодно вести работы по устройству полов при отрицательных температурах, а также допускать промораживание грунта в период эксплуатации объекта.

Литература

1. СП 50-101-2004. Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений. М., 2005.