Шөгінді лес топырақтардағы құрылыс

Жоспар: 

1. Кіріспе.
2. Шөгінді лес топырақтардағы құрылыс.
1. Шөгінді топырақтарды имараттың негізі ретінде қолдану принциптері.
2. Шөгінді топырақтардағы қадалы іргетастар.
3. Негізгі судан қорғау шаралары.
4. Негізгі құрылымдық шаралар.
3. Қорытынды.
4. Пайдаланған әдебиеттер тізімі.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Кіріспе 

      «Шөгінді  лес топырақтардағы құрылыс» - өзекті мәселелердің бірі болып табылады. Шөгінді топырақтарға күш әсер еткенде  және өз массасының әсерінен суланған кезде шөгетін, яғни әр түрлі деформацияға ұшырайтын топырақтар жатады. Бұл топырақтарға негізінен лес топырақтар жатады. Меншікті жағдайында едәуір берік бұл топырақтар суланғаннан кейін беріктігін жоғалтады. Мұндай топырақтарда тұрғызылған ғимараттарда қажетті шараларды орындамаған жағдайда, жарықтар, тіпті бұзылуларға әкеліп соғатын біркелкі емес шөгулер пайда болады.

      Шөгінді топырақтар ТМД территориясының  көп бөлігін алып жатыр. Сондықтан, нормалар шөгінді топырақтарда тұрғызылған  ғимараттар мен имараттардың беріктігі  мен тұрақтылығын қамтамасыз ететін сәйкес шараларды бекітеді. Осыған орай, бұл тақырыптың маңыздылығын одан әрі тереңдетіп қарастырайық. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Негізгі бөлім 

      1. Су тигенде шөгетін лес топырақтардағы құрылыстың қиындығы шөгінді топырақта салынған негіздің сулануы кезінде туындайды. Өйткені, шөгу тек суланған жерлерде ғана пайда болады. Шөгу өте үлкен жылдамдықпен дамиды. Шөгу жылдамдығының өте үлкен болуына байланысты имараттың құрылымында үлкен кернеу пайда болады. Бұл кернеулер шөгу сияқты өте аз уақыт аралығында пайда болады. Кернеулі күйдің тез арада пайда болуына байланысты құрылымдар материалдарының пластикалық қасиеттері қарсы тұрып үлгермейді де, имараттарда жарықтар пайда болады. Кейбір жағдайларда өте ауыр жағдайларға әкеліп соғуы мүмкін. Шөгінді топырақтардың сулануы кезінде негіз шөгеді де, дәл осы кезеңде топырақтың беріктік сипаттамалары кенет төмендейді. Осыған сәйкес, су сіңірген лес топырақтың имарат іргетасының астынан көтерілуі және негіздің беріктігін жоғалтуы жиі байқалады. Дәл осы себептерге байланысты түтін құбырларының, химиялық ұстындардың, металл тіреулердің және басқа да имараттардың авариялық жағдайларын зерттеу қажеттігі туындады. Сонымен қатар, су сіңген лес топырақтардың астынан тұрғын үйлердің ленталы іргетастарынан көтерілуі байқалды. Мұндай жағдайда горизонталь жарықтар пайда болады. Осылайша, іргетастың үлкен көлемде шөгуі, шөгудің уақыт бойынша өте тез жүруі, шөгу кезінде лес топырақтардың беріктігінің төмендігі шөгінді топырақтарды әр түрлі имараттардың іргетас негізіне қолдану біршама қиындықтарды тудырады.

      Лес топырақтарындағы құрылыс жағдайының дұрыс бағалануы топырақ негіздерін топтастырғанда алынады. Лес топырақтарын топтастыру белгісі ретінде ең дұрысы деп іргетас астындағы белгілі  бір аймақтың сулануы және шөгуі  нәтижесінде іргетастың мүмкін болатын шөгу мөлшері қабылданады. Осыған байланысты қабаттың қатысты шөгу мөлшерін, шөгінді топырақтардың тереңдігін, шөгудің бастапқы қысымын міндетті түрде ескеру керек.

      Топырақтың  өз салмағының әсерінен кернеулі күйде  қабаттың шөгу мүмкіндігіне байланысты лес топырақтарының қабаттары екі топқа бөлінеді:

- Егер  топырақтың өз салмағының әсерінен  шөгу мөлшері 5 см-ден аспаса, онда  мұндай топырақ жағдайлары шөгуі  бойынша I типке жатады.

- Егер  сулану кезінде топырақтың өз  салмағының әсерінен шөгу 5 см-ден  жоғары болса, онда мұндай топырақ жағдайлары шөгудің II типімен сипатталады.

      Алайда, шөгінді топырақтарда өнеркәсіптік және азаматтық имараттардың негізін  орнату әдістерін таңдауда шөгінді  топырақ қабаттарын топтастыру жеткіліксіз. Жоғарыда көрсетілгендей, сулану кезінде жоғарыда жатқан топырақ қабаттарының өз салмағынан болған шөгудің табиғи қысымы шөгудің бастапқы қысымынан үлкен тереңдікте басталады. Шөгудің бастапқы қысымы 1,5-2 кгс/см²-ге тең болғанда, көлемдік массасы 1,65-1,75 т/м ³ лес топырақтарының деформациясы 9-11 метр тереңдіктен басталады. Осылайша, егер негізді қатысты шөгу мөлшері 10 метр тереңдікке 0,09-0,16 қатты шөгінді топырақтар болса, онда шөгінді топырақтар қабаты шөгудің I типімен сипатталады. Бірақ осы топырақтарда 2 метр тереңдікте іргетас орнатсақ және шөгу қасиеттерінен арылуға ешқандай шаралар жүргізбесек, онда шөгу 80-120 см тереңдікті қамтуы мүмкін. Сондықтан, берілген аумақ шөгудің қандай типі болмасын, міндетті түрде іргетастың мүмкіндік шөгуін анықтау керек.

      Өнеркәсіптік  және азаматтық құрылыстағы үлкен тәжірибесінің негізінде Ю.М.Абелев тұрғын және өнеркәсіптік имарат құрылысында іргетастардың шөгу мөлшеріне байланысты лес топырақтарының қабаттарын келесідей топтастыруға ұсынды:

      І категория - ∆_пр < 15см – негізде топырақтың сулануы кезінде берік қабат ретінде бағаланады;

     ІІ  категория – 15см < ∆_пр < 50см – сулану кезінде аз шөгетін қабат ретінде бағаланады;

     ІІІ категория – 50см < ∆_пр < 100см – шөгінді қабат ретінде бағаланады; ∆_пр > 100см – қатты шөгінді қабат ретінде бағаланады.

     Шөгудің мөлшеріне байланысты лес топырақ  қабаттарының категориясы бойынша  топырақтың сулануы кезінде имаратқа қауіптілік дәрежесін, негіздің шөгуінің біркелкі емес ықтималдылығын оңай бағалап, қажетті құрылымдық іс-әрекеттер  қабылдау және негіздің мүмкіндік шөгуін төмендету немесе жою шараларын жүргізу.

     Әр  түрлі қабат категорияларына  арналған шараларды қолданып, көптеген имараттар салынғанын атап өту керек. Әр түрлі категориялы шөгінді  топырақтардағы құрылысқа жүргізілген  шаралар барлық имараттардың пайдаланылуын қамтамасыз етті.

     Осылайша, шөгінді топырақтарды имарат негізі ретінде қолдану принципі сулану кезінде іргетастың мүмкіндік шөгу шамасына және салынатын имараттың  құрылымының типіне байланысты шаралар  қабылдауына негізделген. Мұндай шаралар  имарат іргетасының берілген топырақ жағдайларында берік болуы және негіздің шөгуі аз болуы үшін жүргізіледі.

                 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     2. Шөгінді топырақтардағы құрылыста  қадалы іргетастар кең қолданылады. Алғаш рет шөгінді лес топырақтарында қадалы іргетастар Кузнецкідегі металлургиялық зауыт құрылысында пайдаланылды. Кокстық батареялардың негізінде 6 метр тереңдікте шөгінді лес топырақтары жатты. Темірбетонды конус тәріздес қадалар лес топырақтарының қабатын толығымен тесіп өтті. Бұл зауыттың кокстық батареялары 45 жыл бойы еш қиындықсыз пайдаланылып келді.

      Алайда, шөгінді топырақтарда қадалы іргетастарды қолдану көптеген имараттардың авариялық  жағдайға ұшырауына әкеліп соқты. Мысалы: Никопольдағы зауыттың бір цехы ұзындығы 12 метр темірбетонды қадаларда тұрғызылған. Бұл цехтың негізінде 25-26 метр тереңдікте шөгінді топырақтар жатты. Ростверктің биіктігі 4 метр болғандықтан, 12 метрлік қадалар топырақтың беткі қабатынан 16 метр тереңдетілді. Мұндай үлкен тереңдікке су кірмеуі керек болатын. Сондай-ақ, қадалардың айналасында тығыздалған топырақ қабаты болды. Пайдалануға берілгеннен кейін 3 ай өткен соң 8-ден 23 см-ге дейінгі шөгулер байқала бастады. Шөгу жылдамдығы – 16-20мм/тәулік. Цехтың негізіне судың енуін тоқтату шараларын жүргізгеннен кейін ғана шөгу кенет баяулады.

      Қазіргі кезде шөгінді топырақтардағы қадалы іргетастардың жұмыс теориясы қанағаттандырарлықтай  дәрежеге жеткен жоқ. Әр түрлі зерттеушілер әр түрлі шөгінді топырақтардағы қада немесе бірнеше қадалар жұмысын  экспериментальді зерттеу нәтижелерінде шөгінді топырақтар қабаттарында қадалардың жұмысы және оны есептеу тәсілдері бойынша қарама-қайшы қорытындыларға келеді. Зерттеу жұмыстарының мәліметтері бойынша сулану кезінде шөгінді топырақтардың үлкен қабатындағы қадалардың көтеру қасиетін анықтауда қадалардың жанындағы кері үйкелу процестерін міндетті түрде ескеру керектігі анықталды.

      Зерттеу кезінде статикалық күштермен қаданы тереңдеткеннен кейін көтеру қабілеттігі  қада ұшындағы топырақтың қарсыласуы мен қада жанынан үйкелу күшінің  қосындысына тең. Зерттеулерде қадалардың айналасында топырақ массивінің ұзақ мерзімді сулануы су сіңірілген топыраққа қадалған қаданың көтеру қабілеттігі туралы мәлімет алуға болады. Алайда, көп жағдайда имараттың құрылысы біткеннен кейін, имараттан түсірілетін күш еден арқылы топырақ негіздеріне беріледі. Бұл жағдайда, топырақ негізі суланғанда, еден астындағы топырақ шөгеді. Егер шөгінді топыраққа қадалған қаданың беріктік қабілетін есептесек, тіпті ұзындығы 12 метр қадалардың беріктік шегі, яғни көтеру қабілеті 2-3 тоннадан аспайды.

        
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     3. Лес топырақтарының шөгу деформациясы  топырақ негізінің сулану салдарынан  пайда болатындығынан судан қорғау  шараларын жүргізу судың лес  топырақтарының қабаттарына кіруінің  алдын алады және нәтижесінде  шөгу деформациясы болмайды. Судан қорғау шаралары берілген аймақтағы құрылысты жобалау кезінде қарастырылады. Мұндай шаралар лес топырақтарының қабаттарының атмосфералық сулармен, сондай-ақ технологиялық сулы ерітінділер немесе сулармен сулануын болдырмау керек. Әдетте құрылыс аумағы су құбырлары, канализация және басқа да су немесе сулы ерітінді сақтайтын имараттардың авариялық жағдайға ұшырап, судың сыртқа ағуы салдарынан суланады. Су қорғау шаралары құрылыс алаңының генпланын жобалауда қарастырылады. Генпланды жобалауда атмосфералық жауын-шашынның жолдарын ескеріп, алаңда су жиналуын болдырмау керек. Ғимаратты атмосфералық су ағынының жолдарында тұрғызуға тиым салынады. Генпланды жобалау барысында имараттардан су ағу салдарынан шөгу дамуының мүмкіндігін қарастырған жөн. Су және сулы ерітінділерді сақтайтын имараттарды, бассейндерді рельефі төмен жерлерге орналастырған жөн.

      Құрылыс аймағын еңісте орналастырған жағдайда, еңістен ағатын су тау етегіндегі шұңқырларда жиналуы керек. Мұндай шұңқырларды шөгінді топырақтар қабатында орнату үшін, олардың жан-жағын  және түбін су өткізбейтін материалдармен қаптайды. Құрылыс аумағын жобалау жұмыстарын іргетасты қалауға дейін бітіру қажет. Атмосфералық суларды ағызу үшін ғимаратты айнала отмоскалар орнатылады. Судың ұйымдасқан ағуы кезінде отмосканың енін 1 метр, ал ұйымдаспаған ағу кезінде биіктігі 8 метрге дейінгі ғимараттар үшін 1-1,5 метр, ғимарат биіктігі әрбір 4 метрге көтерілген сайын отмоска енін 0,25 метрге көбейтіп отырып қабылдау керек. Отмоска түрі мен материалы ғимарат құрылымына, оның биіктігіне және құрылыс аймағындағы лес топырақ қабаттарының шөгу шамасына байланысты алынады.

      Ғимараттар  мен имараттарды пайдалану тәжірибесіне байланысты топырақ сулануының ең негізгі  әрі қауіпті көзі болып су құбырлары  мен канализация табылады. Жобалау  мен жөндеу тәсілдері қолданылатын судың 0,3%-ына дейінгі көлемінің ағуын рұқсат етеді. Сондықтан, шөгу қасиеттері бар топырақтарда су сақтайтын имараттарды жобалау және құрылысын жүргізу кезінде ағудың салдарынан топырақтың сулануы минимальді болуын қамтамасыз етуге ұмтылу керек. Зерттеулер көрсеткендей, су құбырларының жарылысы кезінде топыраққа түсетін су әдетте траншея жанымен ағып, құбырлардан алыс қашықтықтарға таралады. Сондықтан, түптері бір деңгейде орналасқан траншеялардың қиылысуын мүмкіндігінше болдырмауға тырысу керек. Өйткені, алыс қашықтықтағы іргетас астына су енуіне қолайлы жағдайлар тууы мүмкін. Осыған орай, траншеяларда орнатылатын құбырларды іргетастың сыртқы жағынан шөгу құбылысының таралу қашықтығындай жерде орнату керек. Бұл қашықтық 2-3 ай суланған шөгінді топырақ қабатының негізінің қалыңдығына тең. Егер құрылыс алаңы сыртқы күштер әсерінен болатын шөгумен сипатталса, онда құбырлар кәдімгі топырақтардағыдай, бірақ ғимараттан кем дегенде 5 метр қашықтықта орнатылады.

      Су  тасымалдаушы құбырларға сенімді материал таңдау жұмыстарына ерекше көңіл  бөлу керек. Коррозияға қарсы материалмен қапталған болат құбырларды, алдын-ала кернеуленген темірбетонды құбырларды, сондай-ақ, басқа да берік әрі ұзақ мерзімді пайдаланылатын материалдардан жасалған құбырларды пайдаланған жөн. Керамикалық, асбестцементтік, тағы басқа беріктігі төмен материалдардан жасалған құбырларды тек шөгу шамасы 50см-ден аз топырақ жағдайларында ғана пайдалануға болады. Құбырлардың байланысқан жерлері әлсіз болып табылады. Бұл жерлер әдетте негіздің шөгуі кезінде бұзылысқа ұшырайды. Алдымен аз ғана ағу пайда болады да, кейін оның шамасы топырақтың сулануы және шөгу шамасының өсуіне байланысты айтарлықтай өседі.

      Құбырлардың негізінде тығыздалған қабаттың қалыңдығы аз шөгетін топырақтар үшін 0,4 метрден кем емес, ал көп шөгетін топырақтар үшін 0,8 метрден кем емес.

      Су процестері жүретін ғимараттарда, сондай-ақ моншаларда, сол сияқты ғимараттарда еден дренаждарда орнатылады. Бұндай едендердің құрылымы суға арналған резервуарлардың түбінің құрылымымен сәйкес келеді. Өнеркәсіптік ғимараттардың едендері олардың құрылымынан тәуелсіз арнайы өңделген жазықтықтарда орнатылады. Еденге көп күш түсірілетін, әсіресе технологиялық процестері су құюмен байланысты ғимараттардың еденін бетонды немесе темірбетонды құрылымдардан салған қолайсыз. Тәжірибе көрсеткендей, бұл құрылымдар тез бұзылады, пайда болған жарықтардан су ағып, іргетастың шөгуіне, біркелкі емес шөгу мен едендердің бұзылуына әкеледі.