Глотов - Основания и фундаменты мостов (1990)

МОСКВА  "ТРАНСПОРТ" 1990

Справочник содержит краткие сведения о грунтах, методах  определения их свойств и несущей способности оснований. В нем  освещены основные данные, необходимые для выбора рационального типа фундаментов, конструирования и расчета широко применяемых фундаментов мелкого заложения, фундаментов из свай, оболочек и опускных колодцев. Изложены сведения, необходимые для  проектирования н технологии производства работ по сооружению в разных грунтах таких фундаментов. Рассмотрены методы контроля работ, направленные на предотвращение производственных  дефектов фундаментов.

Справочник рассчитан на инженерно-технических работников, занимающихся проектированием и строительством мостов, а также будет полезен студентам строительных специальностей.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Повышение экономической  эффективности капитального строительства, включая и мостостроение, требует  дальнейшего развития и совершенствования строительной индустрии в  направлении сокращения затрат труда,  материалов и снижения стоимости за счет широкого применения прогрессивных конструкций с комплексной механизацией всех основных технологических процессов.

В общем объеме работ по строительству мостов на устройство  фундаментов приходится до 40 % времени и затрат труда и до 30 % стоимости сооружения; для возводимых в  сложных инженерно-геологических  условиях фундаментов эти показатели более высокие.

Задачи повышения экономической эффективности фундаментостроения должны решаться в неразрывной связи с обеспечением требуемого качества работ, от которого во многом зависят надежность и долговечность любых  сооружений, в том числе и мостов. 

Особое внимание следует уделять доброкачественному возведению  фундаментов.

Сложности подземного контроля фактического состояния фундаментов в период эксплуатации мостов, ошибки и погрешности, допущенные в  проектировании фундаментов,  недоброкачественное выполнение работ в  дальнейшем могут проявиться в виде недопустимых осадок и кренов опор, затрудняющих или исключающих  нормальную эксплуатацию мостов, а  следовательно, и дорог, на которых мосты расположены. Устранение  проявившихся дефектов, как правило, требует затрат, значительно превышающих  первоначальные, в том числе за счет  убытков, возникших вследствие перерывов в эксплуатации дорог.

В области фундаментостроения  задачи повышения экономичности и качества работ дополняются  требованиями обеспечения максимальной  сохранности окружающей природной среды, а также необходимостью облегчения и оздоровления условий  труда и в первую очередь сокращения до минимума затрат ручного труда.

Всем этим требованиям в наибольшей степени удовлетворяют широко  применяемые в нашей стране и за рубежом высокоэкономичные свайные  фундаменты из свай-оболочек, забивных и буровых свай. Резкое увеличение  объемов применения таких фундаментов при одновременном сокращении  малоэффективных фундаментов мелкого заложения наглядно характеризует главное направление технического  прогресса в фундаментостроении.

В целях содействия техническому прогрессу путем оказания  практической помощи мостостроителям в  повышении экономичности и качества возведения фундаментов  предназначается настоящий справочник. В составе справочника три  раздела: краткие сведения о свойствах и  несущей способности грунтов, методах их определения; проектирование  оснований и фундаментов; постройка  фундаментов. Необходимость включения в справочник специального раздела по грунтам предопределена тем, что они для фундаментов являются несущей средой со значительной  неоднородностью физико-механических свойств,  которые оказывают решающее влияние на надежность фундаментов, а  следовательно, и мостов в целом. Наличие в справочнике рекомендаций,  необходимых для правильного расчета  несущей способности грунтовых  оснований, будет способствовать  предотвращению случаев недопустимых  деформаций опор, которые отмечались в практике мостостроения.

Кроме необходимых и  достаточных для проектирования и постройки фундаментов мостов данных в виде формул, таблиц и графиков, в  справочнике приведен минимум сведений по наиболее важным вопросам  количественной оценки особенностей  взаимодействия фундаментов разных  типов с основаниями. К таким относятся отдельные положения гл. 5—9,  касающиеся выбора рациональных  конструкций фундаментов и расчета их оснований, а также сведения гл. 10 по вопросам проектирования фундаментов на сильносжимаемых грунтах.

Из-за ограниченного объема  справочника в его состав не включены многие содержащиеся в  общесоюзных и ведомственных нормативных документах положения по вопросам конструирования фундаментов и  расчетов несущей способности оснований, а также постройки фундаментов.

Все помещенные в справочнике материалы не противоречат  действующим нормативным документам, а в необходимых случаях развивают их отдельные положения. Приведенный в справочнике метод расчета  фундаментов из свай, свай-оболочек и буровых свай основан на исходных  предпосылках, в достаточной степени  проверенных за длительный период их  использования (см. СНиП II-17-77 по проектированию свайных  фундаментов).

Справочник написан на основе опыта проектирования и постройки фундаментов в разных инженерно- геологических и гидрологических  условиях, а также использования проверенных в практике строительства мостов опубликованных данных о результатах научных исследований,  выполненных за последние годы.

РАЗДЕЛ ПЕРВЫЙ

КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О СВОЙСТВАХ ГРУНТОВ И МЕТОДАХ ИХ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Глава 1

ОСНОВНЫЕ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГРУНТОВ И ИХ ХАРАКТЕРИСТИКИ

1.1. ПРОИСХОЖДЕНИЕ И СОСТАВ

По происхождению (генезису) горные породы делятся на магматические, осадочные и метаморфические. 

Магматические (изверженные) грунты,  образовавшиеся в результате остывания магмы, имеют кристаллическую  структуру и классифицируются как  скальные. Осадочные грунты,  образовавшиеся в результате разрушения  (выветривания) горных грунтов и  осаждения продуктов выветривания из воды или воздуха, могут быть скальными или нескальными. Метаморфические  грунты — это измененные под влиянием высоких температур и больших  давлений магматические и осадочные  грунты, характеризуются наличием  жестких, преимущественно  кристаллизационных связей и классифицируются как скальные.

Осадочные грунты по  происхождению делятся на континентальные и  морские отложения. При этом к морским относятся отложения современных и древних морей. Древние морские  отложения — это мелы, песчаники,  известняки, доломиты и др.

В зависимости от возраста грунты относят к различным геологическим системам, приведенным в табл. 1.1 в порядке от младших к старшим. В качестве оснований опор мостов часто используются четвертичные  осадочные грунты, которые  подразделяются на генетические типы (табл. 1.2). Грунты, как правило, состоят из твердых частиц, поры между которыми заполнены водой и газом. 

Строительные свойства грунтов определяются минералогическим и  гранулометрическим составом, структурой, текстурой и состоянием в природном залегании. В составе грунтов  выделяют четыре основные группы  образований: первичные минералы — кварц, полевые шпаты, слюды и др.;  глинистые (вторичные) минералы,  образовавшиеся в процессе выветривания  магматических и метаморфических пород; соли — сульфаты (гипс, ангидрит и др.), карбонаты (кальцит, доломит и др.), галоиды; органические  вещества.

Структура грунтов  характеризуется размером, формой и  количественным соотношением  слагающих его частиц, а также характером связи между ними. Размер частиц и их количественное соотношение в грунте определяют на основе  гранулометрического (зернового) анализа.  Содержание каждой фракции выражают в процентах от массы высушенной  пробы грунта. По характеру структурных связей выделяют грунты с жесткими (кристаллизационными) и  водно-коллоидными связями. 

Кристаллизационные связи развиты в магматических, метаморфических и осадочных  сцементированных породах, т. е. в скальных грунтах. Водно-коллоидные связи  характерны для глинистых грунтов. Под текстурой грунтов  понимают пространственное  расположение элементов грунта с разным  составом и свойствами. Текстура  характеризует неоднородность строения  грунта в пласте (например, слоистые текстуры песчано-глинистых грунтов). Текстурные особенности грунтов, в частности, определяют пути  фильтрации воды, интенсивность и  направление деформации сдвига массива грунта.