Несущая способность грунта — ключевая характеристика, определяющая наибольшую нагрузку, которую может выдержать его слой без существенных деформаций и усадочных процессов. Это умение почвы противостоять весу или внешним силам.
Знание этого свойства необходимо инженерам и подрядчикам для принятия обоснованных решений по выбору конструкций фундаментов и строительных методов.
Существуют разные определения несущей способности в разных ситуациях. Например, часто говорят, что несущая способность — это «максимальная нагрузка на единицу площади, которую грунт может выдержать без разрушения». В этом определении «разрушение» значит нежелательные уровни деформации или оседания из-за нагрузки.
Знание прочностных характеристик важно для всех строительных проектов.
Строительство несет угрозу разрушения грунта при превышении его грузоподъемности, что чревато существенными повреждениями. Недостаточная несущая способность почвы может спровоцировать обвал фундамента здания, вызывающий разрушения строения, угрожающие жизни людей и наносящие ощутимый ущерб экономике.
Знание несущей способности грунта важно на всех стадиях строительного проекта — начиная с подбора участка и проектирования, заканчивая строительством и обслуживанием.
С учётом этой характеристики проектировщики принимают обоснованные решения по выбору стройматериалов, конструкции фундамента, способам подготовки участка, глубине земельных работ и материалам для обратной засыпки.
Факторы, влияющие на несущую способность
Для повышения несущей способности почвы нужно сначала разобраться, какие факторы ее определяют.
Максимальная нагрузка, которую может выдержать участок грунта без смещения и существенных деформаций, называется несущей способностью.
Тип и состав почвы
Тип и состав почвы влияют на то, сколько нагрузки может выдержать грунт. Различные типы грунтовМатериалы, например глина, песок и гравий, обладают разными характеристиками, которые определяют прочность и грузоподъемность. глинистые грунтыГлинистые грунты обычно обладают большей грузоподъемностью по сравнению с песчаными благодаря повышенному уровню сцепления.
На устойчивость структуры почвы влияют различные ее составные части, в том числе содержание органических веществ. Органические вещества могут способствовать разрушению частиц почвы под воздействием давления, что приводит к снижению ее прочности и несущей способности.
Глубина и мощность слоев почвы
Глубина и плотность почвенного слоя влияют на его несущую способность.
Толщина поверхностного слоя имеет большое значение, так как обычно содержит более мягкий и рыхлый материал по сравнению с глубинами.
Содержание воды и уровень насыщения
Содержание влаги и степень насыщения почвы оказывают влияние на прочность грунта, так как давление воды в порах может существенно уменьшить его сопротивляемость сдвигам при нагрузке.
Насыщенные почвы чаще всего обладают меньшим сцеплением между частицами, что повышает вероятность возникновения проблем со стабильностью из-за ослабления сил трения между ними.
Плотность и уплотнение почвы
Плотность почвы определяет ее грузоподъемность: чем плотнее упакованы частицы грунта и чем сильнее их связность, тем выше несущая способность.
Слишком рыхлый или недостаточно уплотненный грунт может спровоцировать повышенные деформации и снизить его несущую способность. В свою очередь, переуплотненная или слишком плотная почва также может привести к уменьшению несущей способности. дренажа воды и воздуха в слои почвы.
Методы повышения несущей способности
Методы стабилизации грунта
Методы стабилизации почвы играют важную роль в повышении ее прочности.
Одним из методов ее улучшения является химическая стабилизацияВ этом процессе смешивают с землей вещества вроде извести, цемента или битума, чтобы начать химическую реакцию, делающую землю крепче. Такая смесь получается прочной и твердой, поэтому может поддерживать конструкции с большой устойчивостью.
- Механическая стабилизацияДля увеличения несущей способности грунта можно использовать такой способ, как добавление материалов, например, гравия, щебня или песка, для формирования прочного основания под сооружениями.
Благодаря созданию устойчивой поверхности данный метод распределяет нагрузку более равномерно, снижая вероятность деформации или просадки.
- Биологическая стабилизацияТехнология основана на применении растительности для стабилизации грунтов. Корни растений проникают в почву и укрепляют её, повышая способность сопротивляться деформации под нагрузкой. Растительность также способна контролировать эрозию и улучшать дренаж за счёт уменьшения объема стока.
- Динамическое уплотнениеСпособ предполагает неоднократное сбрасывание тяжелых грузов на землю до достижения необходимого уровня ее плотности.
- ВиброуплотнениеТехнология использует вибрационные силы, которые передают машины к виброзондам, вставляемым через равные промежутки в рыхлые грунты на участке под будущие строительные работы. Вибрации способствуют «разжижению» почвы, заставляя ее оседать и уплотняться до стабильного состояния.
- ЗатиркаВ процессе работы материал смешивается с землей для заполнения трещин, пор и отверстий. После застывания раствор соединяется с почвенными компонентами, формируя плотную структуру, устойчивую к значительным нагрузкам.
Применение данных способов увеличения прочности грунтов существенно сокращает вероятность деформации фундаментов под воздействием нагрузки.
Также эти методы считаются выгодными с точки зрения расхода материалов и потребности в рабочих.
Применение методов увеличения грузоподъемности
Применение геотекстиля в дорожных работах.
ГеотекстильПроницаемая ткань из полиэстера, полипропилена или других материалов часто используется для укрепления почвы и стабилизации грунта. В дорожном строительстве геотекстиль увеличивает несущую способность грунта за счёт распределения нагрузки на большую площадь. Геотекстиль также предотвращает эрозию почвы и улучшает дренаж.
Успешное применение геотекстиля в дорожном строительстве продемонстрировано в Национальном проекте развития автомобильных дорог Индии. Проект включал строительство 400-километрового участка автомагистрали по неустойчивым грунтам, подверженным оползням. Использование геотекстиля повысило несущую способность почвы и защитило её от возможных оползней, сделав дорогу безопасной и стабильной.
Применение виброзамещения при возведении фундаментов сооружений.
Виброзамещение – способ улучшения грунта для повышения его несущей способности и уменьшения риска оседания во время возведения фундамента. В процессе этого метода в слабые грунты устанавливают колонны или сваи с помощью вибрационного оборудования, которое уплотняет окружающий грунт посредством бокового смещения.
В сингапурском проекте интегрированного курорта Marina Bay Sands виброзамену применяли для усиления опоры фундамента трех башен высотой в 55 этажей, возведенных на улучшенных землях с отложениями мягкой морской глины. Эта техника повысила несущую способность грунта до 300%, что обеспечило безопасность и устойчивость башен.
Использование метода глубокого перемешивания почвы при строительстве нового терминала на порту.
Метод глубокого смешивания — способ улучшения грунта путем повышения его свойств и несущей способности. При этом вглубь мягких грунтов механически перемешивают цемент или другие связующие вещества с помощью специального оборудования, например, шнеков или буров.
В проекте расширения порта Окленд (Новая Зеландия) метод использовался для улучшения состояния грунта под новый контейнерный терминал. Смешивание грунта с цементом совместно с методом глубокого смешивания грунта повысило несущую способность почвы и снизило риск осадки, обеспечив устойчивое основание для терминала и безопасную работу порта.
Видео: Превосходный способ повышения прочности почвы.
Заключение
Рост технологий и появление новых материалов для фундаментов и сооружений неизменно потребуют исследований, направленных на повышение прочности грунтов и их способности выдерживать нагрузки.
Возможно применение новых, более экологичных, по сравнению с известковой обработкой, методов химической стабилизации.
Рассматриваются варианты совершенствования методов динамического уплотнения для уменьшения расходов и повышения прочности грунтов.
Дальнейшие исследования помогут глубже понять воздействие разных типов и составов грунтов на несущую способность, что позволит делать более точные прогнозы и проектировать надежные и долговечные фундаменты для любых строительных объектов.
Retus
Morl