ТехЛиб СПБ УВТ

Выдержка из Руководства по проектированию оснований зданий и сооружений, составленное в развитие главы СНиП II-15-74 «Основания зданий и сооружений» и приводит рекомендации, детализирующие эти нормы проектирования по вопросам номенклатуры грунтов и методов определения расчетных значений их характеристик; принципов проектирования оснований и прогнозирования изменения уровня грунтовых вод; вопросов глубины заложения фундаментов; методов расчета оснований по деформациям и по несущей способности; особенностей проектирования оснований зданий и сооружений, возводимых на региональных видах грунтов, а также расположенных в сейсмических районах и на подрабатываемых территориях.

Руководство предназначено для использования в проектных и изыскательских организациях, обслуживающих строительство промышленных, жилых и общественных зданий и сооружений.

СОДЕРЖАНИЕ

Раздел 4 ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОСНОВАНИЙ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ, ВОЗВОДИМЫХ НА ПРОСАДОЧНЫХ ГРУНТАХ

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИМ ИССЛЕДОВАНИЯМ В РАЙОНАХ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПРОСАДОЧНЫХ ГРУНТОВ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ ДАВЛЕНИЙ НА ПРОСАДОЧНЫЕ ГРУНТЫ

РАСЧЕТ ОСНОВАНИЙ НА ПРОСАДОЧНЫХ ГРУНТАХ ПО ДЕФОРМАЦИЯМ

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ОСНОВАНИЙ

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОСНОВАНИЙ, УПЛОТНЕННЫХ ТЯЖЕЛЫМИ ТРАМБОВКАМИ

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ГРУНТОВЫХ ПОДУШЕК

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТОВ В ВЫТРАМБОВАННЫХ КОТЛОВАНАХ

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОСНОВАНИЙ, УПЛОТНЕННЫХ ГРУНТОВЫМИ СВАЯМИ

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОСНОВАНИЙ, УПЛОТНЕННЫХ ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫМ ЗАМАЧИВАНИЕМ

ВОДОЗАЩИТНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ

КОНСТРУКТИВНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ

Раздел 4
ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОСНОВАНИЙ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ, ВОЗВОДИМЫХ НА ПРОСАДОЧНЫХ ГРУНТАХ

4.1(4.1). Основания, сложенные просадочными грунтами, должны проектироваться с учетом специфической особенности таких грунтов, заключающейся в том, что, находясь в напряженном состоянии от внешней нагрузки или собственного веса грунта, при замачивании водой они дают дополнительные деформации-просадки. Деформации-просадки учитываются лишь при величине относительной просадочности грунтов δ_пр≥0,01.

4.2(4.2). Дополнительные деформации просадочных грунтов подразделяются на:

а) вертикальные деформации — просадки от нагрузки, передаваемой фундаментом S_пр, происходящие в пределах деформируемой зоны основания от подошвы фундамента до глубины, на которой суммарные вертикальные напряжения от нагрузки фундамента и собственного веса грунта равны начальному просадочному давлению р_пр;

б) вертикальные деформации — просадки от собственного веса грунта S_пр.гр, происходящие в нижней части просадочной толщи, начиная с глубины, на которой вертикальные напряжения от собственного веса равны начальному просадочному давлению р_пр, и до нижней границы просадочной толщи;

а) горизонтальные деформации — перемещения U_пp, возникающие при просадке грунтов от их собственного веса в пределах криволинейной части просадочной воронки;

г) послепросадочные вертикальные деформации S_пр.доп, происходящие при длительном замачивании грунта за счет суффозионных процессов и консолидации грунта.

Примечания:

1. Зоны развития просадок грунтов от нагрузки фундаментов и собственного веса грунта приведены на рис. 4.1, а горизонтальных перемещений — на рис. 4.2, г.

2. При проектировании и возведении промышленных, гражданских и сельскохозяйственных зданий и сооружений послепросадочные деформации учитываются только в случаях неизбежного длительного замачивания грунтов в основании.

4.3. Просадка поверхности грунта от собственного веса при замачивании на площади шириной В ≥ Н (Н — величина просадочной толщи) включает (рис. 4.2, а, в):

горизонтальный участок просадки поверхности грунта В, в пределах которого просадка грунта S^м_пр.гр достигает максимальной величины и изменяется не более чем на ±10%;

два криволинейных участка r, на которых просадка грунта изменяется от максимальной величины S^м_пр.гр до нуля.

Рис. 4.1. Зоны деформации просадочного грунта в основании фундамента

I — зона просадки грунта от нагрузки фундамента и собственного веса грунта; II — нейтральная зона (просадка слоев грунта отсутствует): III — зона просадки грунта от собственного веса;

1 — эпюра изменения вертикальных давлений по глубине от нагрузки фундаментов; 2 — то же, от собственного веса грунта; 3 — эпюра изменения просадки грунта по глубине от нагрузки фундаментов; 4 — то же, от собственного веса грунта: p_бz+p_oz — суммарные давления; p_пр — начальное просадочное давление; h_деф — толщина деформируемой зоны от нагрузки фундамента; h_п — глубина, ниже которой происходит просадка грунта от собственного веса; h_св — толщина зоны просадки грунта от собственного веса; H — величина (глубина) просадочной толщи

Рис. 4.2. Общий характер развития просадочных деформаций на поверхности от собственного веса грунта

а — поперечный разрез увлажненной зоны; б — кривая просадки поверхности грунта; в — кривые наклонов (1) и кривизны (2) поверхности; г — кривая горизонтальных перемещений поверхности.

Зоны: I — разуплотнения; II — уплотнения; III — нейтральная

При ширине замачиваемой площади В<Н горизонтальный участок просадки грунта отсутствует.

4.4. Просадка грунтов под действием собственного веса сопровождается (рис. 4.2, е) наклонами i_пр и кривизной k_i поверхности.

Наклоны и кривизна поверхности, а также горизонтальные перемещения проявляются на участках развития неравномерных просадок r.

4.5. При замачивании площадей шириной В>Н горизонтальные перемещения поверхности в общем случае характеризуются наличием трех зон (рис. 4.2, г);

горизонтального уплотнения грунта;

горизонтального разуплотнения грунта;

нейтральной зоны.

В пределах зов горизонтального уплотнения происходит уплотнение грунта с перемещением его от периферии в сторону центра замачиваемой площади.

В зонах горизонтального разуплотнения также происходят горизонтальные перемещения с разуплотнением грунта, выражающимся появлением в нем растягивающих напряжений и образованием просадочных трещин.

При замачивании площадей шириной В<Н нейтральная зона отсутствует и горизонтальные перемещения характеризуются наличием только двух зон: горизонтального уплотнения и разуплотнения грунта.

4.6(4.3). Грунтовые условия строительных площадок, сложенных просадочными грунтами, в зависимости от возможности проявления просадки грунтов от собственного веса подразделяются на два типа:

I тип по просадочности, когда просадка грунта происходит в основном в пределах деформируемой зоны основания от нагрузки фундаментов или другой внешней нагрузки S_пр, а просадка от собственного веса грунта S_пр.гр практически отсутствует или не превышает 5 см;

II тип по просадочности, когда возможна просадка грунта от его собственного веса S_пр.гр, происходящая преимущественно в нижней части просадочной толщи, а при наличии внешней нагрузки — просадка, происходящая помимо этого и в верхней части просадочной толщи, в пределах деформируемой зоны S_пр.

4.7(4.5). При проектировании оснований, сложенных просадочными грунтами, должна учитываться возможность замачивания и повышения влажности этих грунтов вследствие:

а) местного замачивания грунта основания, приводящего к просадке его на ограниченной площади в пределах части или реже — всей просадочной толщи;

б) интенсивного замачивания грунта оснований сверху с промачиванием всей просадочной толщи на площади значительных размеров и полным проявлением просадки грунта как от нагрузки, передаваемой фундаментами, так и от собственного веса грунта;

в) подъема уровня грунтовых вод, вызывающего просадку нижних слоев грунта основания под действием собственного веса вышележащих слоев или суммарной нагрузки от фундамента здания или сооружения и собственного веса грунта;

г) медленного повышения влажности просадочного грунта основания, вызываемого нарушением природных условий испарения грунтовой влаги вследствие застройки и асфальтирования территории и постепенного накопления влаги при инфильтрации в грунт поверхностных вод.

Примечание.

Учет различных причин и видов замачивания грунтов основания выполняется по указаниям пп. 4.7, 4.8, 4.10 и 4.14-4.16 настоящей главы (пп. 4.44, 4.45, 4.51, 4.79, 4.80 и 4.90 Рук.).

В зависимости от технологического назначения проектируемых зданий и сооружений, особенностей гидрогеологических условий участка и других факторов возможно одновременное сочетание отдельных перечисленных выше видов замачивания.

4.8. Местное замачивание грунта сверху носит случайный характер и происходит вследствие утечки воды из коммуникаций, технологических емкостей, нарушения отмосток и планировки у зданий и т. п.

При местном замачивании в грунте образуется увлажненная зона, имеющая в поперечном сечении форму, близкую к усеченному эллипсу (рис. 4.3, а).

Степень влажности грунта в увлажненной зоне в пределах ширины В (рис. 4.3, а) близка к полному водонасыщению, а на участках L — изменяется от полного водонасыщения до естественной влажности.

4.9. Интенсивное замачивание просадочного грунта сверху обычно происходит в течение длительного времени в результате утечек технологической воды на значительной площади.

Увлажненная зона грунта при интенсивном замачивании сверху имеет форму трапеции (рис. 4.3, б). Степень влажности в пределах увлажненной зоны изменяется по аналогии с приведенным в п. 4.8.

4.10. Подъем уровня грунтовых вод происходит на значительной площади вследствие утечек из соседних сооружений технологических и сточных вод, фильтрации воды от расположенных поблизости водохранилищ, орошения на окружающей территории и влияния других факторов.

При подъеме уровня грунтовых вод одновременно происходит подъем зоны капиллярного повышения влажности, в пределах которой степень влажности изменяется от полного водонасыщения до естественной.

Рис. 4.3. Схемы увлажненных зон при замачивании грунтов:

а — местном; б — интенсивном

4.11. Медленное повышение влажности грунтов на застроенных и асфальтированных территориях, а также при устройстве насыпей наблюдается на площадках, сложенных грунтами со степенью влажности G<0,5, и происходит до установившейся влажности, принимаемой приближенно равной влажности на границе раскатывания W_пр.

4.12. При проектировании зданий и сооружений на просадочных грунтах нормативные значения деформационных характеристик просадочных грунтов (относительная просадочность δ_пр, начальное просадочное давление p_пр, начальная просадочная влажность W_пp модули деформации при естественной влажности Е_в и в водонасыщенном состоянии Е_в, степень изменчивости сжимаемости основания α_E) определяются как средние значения результатов лабораторных или полевых испытаний, а их расчетные значения принимаются равными нормативным величинам.

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИМ ИССЛЕДОВАНИЯМ В РАЙОНАХ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПРОСАДОЧНЫХ ГРУНТОВ

4.13. При проведении инженерно-геологических изысканий на площадках, сложенных просадочными грунтами, должны быть установлены:

а) тип грунтовых условий исследуемых площадок по просадочности;

б) относительная просадочность δ_пр при бытовом и фактическом давлении на грунт; при различии фактического давления от фундаментов более чем на 1 кгс/см² — устанавливается зависимость δ_пр от давления;

в) величина начального просадочного давления p_пр;

г) при отсутствии замачивания по п. 4.7 «а,б,в» (4.5 «а,б,в») и возможном медленном повышении влажности — величина начальной просадочной влажности W_пр;

д) модуль деформации при естественной влажности — Е_е, а также в водонасыщенном состоянии — Е_в;

е) степень изменчивости сжимаемости основания α_E, сложенного просадочным грунтом;

ж) удельное сцепление с и угол внутреннего трения φ просадочных грунтов при естественной влажности и в водонасыщеном состоянии;

з) удельное сцепление с и угол внутреннего трения φ просадочных грунтов, уплотненных до заданной плотности.

4.14. Объем и состав инженерно-геологических исследований для определения деформационных и прочностных характеристик просадочных грунтов, приведенных в п. 4.13, а также необходимость определения всех или только части из указанных характеристик устанавливаются с учетом:

степени изученности и сложности инженерно-геологического строения исследуемой площадки;

конструктивных и эксплуатационных особенностей проектируемых зданий и сооружений;

возможных вариантов оснований и фундаментов для проектируемых зданий и сооружений;

4.15. Шурфы и технические скважины с отбором монолитов для лабораторных исследований грунтов при проведении инженерно-геологических изысканий на больших площадях под новые жилые районы, кварталы и промышленные предприятия располагаются через 100-200 м, а под отдельные здания и сооружения или группу зданий высотой до 5 этажей — через 50-100 м.

Шурфы и технические скважины целесообразно размещать с таким расчетом, чтобы они по возможности находились на участках расположения наиболее ответственных зданий и сооружений и позволяли получать основные характеристики просадочных грунтов в соответствии с п. 4.13 в местах с предполагаемыми повышенными и пониженными значениями.

В пределах расположения каждого здания или сооружения должно быть пройдено не менее одного шурфа либо технической скважины.

4.16. Глубина шурфов и технических скважин назначается из расчета проходки всей толщи просадочных грунтов.

Возможная величина толщи просадочных грунтов приближенно определяется, по результатам ранее выполненных инженерно-геологических изысканий на соседних площадках, а при отсутствии их — на основе анализа инженерно-геологического и гидрогеологического строения исследуемой толщи грунтов, а также по номенклатурным показателям, приведенным в п. 2.40 (2.13).

На площадках строительства малоэтажных зданий с нагрузкой на колонны до 40 тс и на ленточные фундаменты — до 10 тс/м глубину проходки до 50% из намеченных шурфов и технических скважин допускается уменьшать до 6-8 м.

4.17. Монолиты грунтов для лабораторных испытаний по определению деформационных и прочностных характеристик грунтов отбираются, из шурфов и технических скважин через 1-2 м по глубине, начиная с предполагаемой глубины заложения фундаментов и до нижней границы просадочной толщи или до глубины проходки шурфов и скважин.

В пределах глубины от подошвы фундамента, принимаемой равной 1,5b (b — ширина фундамента), монолиты грунтов отбираются через 1 м по глубине.

Отбор монолитов необходимо приурочить к отдельным литологическим слоям толщиной не менее 1 м. С каждой глубины отбираются не менее одного монолита размером 20×20×20 см или двух монолитов диаметром не менее 100 мм.

Монолиты грунтов из технических скважин допускается отбирать только тонкостенными или обуривающими грунтоносами, обеспечивающими сохранение природной структуры и плотности грунта в процессе отбора монолитов.

4.18 (4.4). Тип грунтовых условий по просадочности устанавливается при проведении инженерно-геологических изысканий по результатам лабораторных исследований, а для вновь осваиваемых площадок и при необходимости уточнения возможной величины просадки от собственного веса грунта — в полевых условиях путем замачивания грунтов в опытных котлованах.

Примечание.

Допускается также определение типа грунтовых условий по просадочности на основе изучения общего инженерно-геологического строения исследуемой толщи грунтов и местного опыта строительства.

Рис. 4.4. Пример определения типа грунтовых условий по изменению природного рог (p_бz) и начального просадочного p_пр (2) давления по глубине просадочной толщи

а — I тип грунтовых условий (шурф 1); б — II тип грунтовых условий (шурф 3)

4.19. При определении типа грунтовых условий по просадочности на основе изучения общего геологического строения и местного опыта строительства анализируются:

географическое расположение и климатические условия исследуемой площадки;

форма рельефа, наличие суффозионно-просадочных явлений и просадочных блюдец;

генезис и литологическое строение исследуемой толщи грунтов;

состав, плотность, влажность грунтов и изменение этих характеристик в плане и по глубине;

результаты исследований просадочных свойств грунтов и опытного замачивания на соседних площадках с подобными грунтовыми условиями;

наличие древнего или современного орошения;

условия эксплуатации, сведения об источниках замачивания, состояние и характер деформаций существующих зданий и сооружений и т. п.

На основе анализа перечисленных материалов выявляется возможность просадки грунтов от их собственного веса, устанавливается возможный тип грунтовых условий по просадочности, объем необходимых лабораторных исследований по уточнению типа грунтовых условий и необходимость проведения опытного замачивания.

Рис. 4.5. Пример определения типа грунтовых условий по возможной величине просадки грунта от собственного веса

а — I тип грунтовых условий (шурф 2); б — II тип грунтовых условий (шурф 4); 1 — изменение относительной просадочности по глубине

Рис. 4.6. Конструкции поверхностных марок

а — простейшего типа; б — с бетонной опорой; в — с бетонной опорой при замачивании в зимнее время;

1 — арматурный стержень Ø20-24 мм; 2 — уплотненный грунт; 3 — бетонная опора (размеры в мм)

Рис. 4.7. Конструкция глубинной марки

1 — скважина; 2 — реперная труба; 3 — защитная труба; 4 — анкер из уплотненного бетона; 5 — сальник из просмоленной пакли (размеры в мм)

4.20. При определении типа грунтовых условий по просадочности по результатам лабораторных испытаний используются данные определения начального просадочного давления р_пр или относительной просадочности δ_пр при природном давлении р_б.

По этим данным строится график изменения природного и начального просадочного давления рпр по глубине (рис. 4.4), а при отсутствии результатов определения р_пр — график изменения относительной просадочности δ_пр по глубине (рис. 4.5). По полученным графикам (рис. 4.4 и 4.5) к I типу грунтовых условий по просадочности относятся толщи грунтов, в которых выполняется одно из следующих условий:

а) начальное просадочное давление р_пр больше природного давления р_пр>р_б в пределах всей просадочной толщи;

б) начальное просадочное давление р_пр меньше природного давления р_пр>р_б в пределах слоя толщиной не более 2 м по глубине (рис. 4.4, а);

в) расчетная просадка от собственного веса грунта, определяемая по формуле (4.5) (12 прил. 3), с учетом изменения по глубине δ_пр (по рис. 4.5, а), меньше 5 см, т. е. S_пр.гр≤5 см.

Примечание.

Природное давление в грунте при определении типа грунтовых условий определяется при полном водонасыщении грунта (G≥0,8) при планировке территории срезкой от природного рельефа, а при планировке подсыпкой — с учетом собственного веса планировочной насыпи.

4.21. Определение типа грунтовых условий по просадочности путем опытного замачивания грунтов в котлованах выполняется, как правило, на вновь осваиваемых площадках массовой застройки при необходимости уточнения:

типа грунтовых условий по результатам лабораторных исследований грунтов в случаях, когда грунтовые условия относятся ко II типу, но достаточно близки к I типу, т. е. при p_пр<p_б в пределах слоя толщиной до 4-5 м или при величине просадки от собственного веса грунта от 5 до 15 см;

величины просадки грунтов от их собственного веса;

величины просадочной толщи грунтов;

глубины, с которой происходит просадка грунта от его собственного веса;

величины начального просадочного давления.

4.22. Опытное замачивание грунтов производится в котлованах с размерами сторон, равными величине просадочной толщи, но не менее 15×15 м и глубиной 0,4-1 м, отрываемых за счет снятия растительного и насыпного слоя.

Опытный котлован располагается, как правило, на незастраиваемой территории в пункте с наибольшими (по данным лабораторных исследований) просадочностью грунтов и величиной просадочной толщи.

4.23. Замачивание грунта в опытном котловане производится с поверхности дна котлована. Для ускорения замачивания используются дренирующие скважины.

Дренирующие скважины устраиваются диаметром не менее 15 см с расстоянием между ними от 3 до 5 м в случаях, когда толщина слоя просадочных грунтов более 12-15 м, грунты площадки имеют коэффициент фильтрации менее 0,2-0,3 м/сут, сверху залегают слои и прослойки слабофильтрующих грунтов и т. п.

Глубина дренирующих скважин назначается из расчета полной проходки верхних слабофильтрующих слоев грунта и должна быть не менее 0,4 H и не более 0,8 Н. Скважины на всю глубину засыпаются песком или гравием.

4.24. Для наблюдений за просадкой грунтов на дне котлована и за пределами его на расстоянии до (1,5-2) Н устанавливаются поверхностные, а в центре котлована — глубинные марки.

Поверхностные марки (рис. 4.6) устанавливаются по двум — четырем поперечникам через 2-4 м одна от другой, а глубинные марки (рис. 4.7) через 2-3 м по глубине в пределах всей величины просадочной толщи.

Горизонтальные перемещения поверхности замеряются по поверхностным маркам по 1-2 поперечникам.

4.25. Замачивание грунтов в опытном котловане производится с постоянным поддерживанием уровня воды в нем до полного промачивания всей толщи просадочных грунтов и условной стабилизации просадки. За условную стабилизацию просадки грунта принимается прирост ее не более 1 см за 10 дней.

В процессе замачивания замеряется количество залитой воды в грунт и через 5-7 дней производится нивелировка поверхностных и глубинных марок относительно системы временных реперов, расположенных за пределами зоны развития просадок.

4.26. По результатам замачивания грунта в опытном котловане строятся:

графики суточного и общего расхода воды во времени;

графики просадки глубинных и наиболее характерных поверхностных марок во времени;

графики изменения просадки и относительной просадочности отдельных слоев грунта по глубине;

линии равных просадок поверхности грунта в пределах замоченного котлована и за его пределами;

поперечные профили просадки поверхности грунта и т. п.

4.27. Относительная просадочность грунтов определяется путем испытаний их в компрессионных приборах или в полевых условиях статическим зондированием с определением сопротивления грунта погружению конуса зонда при природной влажности и в водонасыщенном состоянии.

Определение относительной просадочности грунтов в компрессионных приборах производится в соответствии с «Руководством по лабораторному определению деформационных и прочностных характеристик просадочных грунтов» (М., Стройиздат, 1975).

Относительная просадочность статическим зондированием определяется с учетом «Рекомендаций по определению относительной просадочности лессовых грунтов статическим зондированием», разработанных НИИ оснований и подземных сооружений (М, ПЭМ ЦИНИС Госстроя СССР, 1974).

4.28. Места отбора монолитов для определения относительной просадочности грунтов по каждому шурфу или технической скважине назначаются с учетом их литологического напластования через 1-2 м по глубине, начиная с предполагаемых отметок заложения фундаментов и до нижней границы просадочной толщи.

Для каждого литологического слоя толщиной от 0,4 до 2 м выполняется по одному определению δ_пр, а для слоев толщиной более 2м — не менее двух определений δ_пр.

4.29. Методика испытаний грунтов на просадочность назначается в зависимости от типа грунтовых условий по просадочности, конструктивных особенностей зданий и сооружений, возможных типов оснований и фундаментов, числа образцов, объема испытаний и т. п.

При определении относительной просадочности δ_пр при различных давлениях на грунты, а также величины начального просадочного давления испытания на просадочность выполняются по методу двух кривых (см. рис. 2.4, а) или по упрощенному методу (см. рис. 2.4,б).

При определении относительной просадочности δ_пр только при природном или фактическом давлении испытания на просадочность выполняются по методу одной кривой.

4.30. Начальное просадочное давление p_пр лабораторных условиях определяется путем испытаний грунтов в компрессионных приборах (см. рис. 2.4) и уточняется в полевых условиях испытанием грунта штампами в водонасыщенном состоянии (см. рис. 2.5).

Определение начального просадочного давления p_пр в лабораторных условиях выполняется в соответствии с «Руководством по лабораторному определению деформационных и прочностных характеристик просадочных грунтов» (М., Стройиздат, 1975), а в полевых условиях — в соответствии с «Рекомендациями по испытанию просадочных грунтов статическими нагрузками» (М., Стройиздат, 1974).

4.31. Начальное просадочное давление p_пр в пределах деформируемой зоны основания от нагрузки, передаваемой фундаментом, определяется через 1 м по глубине, а в пределах зоны просадки грунта от его собственного веса — через 2 м для каждого литологического слоя грунта.

Уточнение величины начального просадочного давления p_пр испытанием грунтов штампами для малоэтажных зданий выполняется на предполагаемой отметке заложения фундаментов, а для многоэтажных гражданских и тяжелых промышленных зданий в дополнение к этому на глубине 2-3 м ниже отметки заложения фундаментов.

Испытания штампами для определения p_пр выполняются не менее чем в двух характерных пунктах с предполагаемой максимальной и минимальной просадочностью грунтов.

4.32. Начальная просадочная влажность W_пр в процессе проведения инженерно-геологических изысканий определяется в случаях, когда возможно повышение влажности исследуемых грунтов до неполного водонасыщения [например, при застройке площадок, сложенных маловлажными лессовыми грунтами с природной влажностью 4-8 % и применении в качестве основного мероприятия маловодопроницаемого экрана при отсутствии замачивания по причинам, указанным в п. 4.7 «а-в» (4.5 «а-в»)].

4.33. Модули деформации просадочных грунтов определяются путем испытания их штампами площадью F = 0,5 м² в шурфах в соответствии с «Рекомендациями по испытанию просадочных грунтов статическими нагрузками» (М, Стройиздат, 1974).

Испытания штампами выполняются, как правило, при:

проведении изысканий на площадках строительства новых предприятий и жилых кварталов;

возможности применения для устранения просадочных свойств грунтов [см. п. 4.83 «а» (4.17 «а»)] комплекса мероприятии [см. п. 4.89 (4.23)].

Испытания выполняются в наиболее характерных пунктах по плотности, влажности, составу и литологии грунтов на предполагаемой отметке заложения фундаментов и на 2-3 м ниже.

4.34. Степень изменчивости сжимаемости просадочных грунтов α_E представляет собой отношение характеристик сжимаемости грунта при естественной влажности и в водонасыщенном. состоянии и по результатам лабораторных испытаний вычисляется по формуле:

где E_e, E_в
— модуль деформации соответственно при естественной влажности и в водонасыщенном состоянии.

4.35. В процессе проведения инженерно-геологических изысканий определяются прочностные характеристики просадочных грунтов и уплотненных грунтов путем испытания их в сдвиговых приборах в соответствии с «Руководством но лабораторному определению деформационных и прочностных характеристик просадочных грунтов» (М., Стройиздат, 1975).

Испытания просадочных грунтов проводятся по следующим трем схемам:

медленного сдвига в условиях завершенной консолидации (с предварительным уплотнением образцов грунта) при природной или заданной влажности;

медленного сдвига в условиях завершенной консолидации при полном водонасыщении грунта;

быстрого сдвига в условиях незавершенной консолидации (без предварительного уплотнения образцов) при полном водонасыщении грунта.

4.36. Испытания по 1-й схеме соответствуют условиям работы грунта при отсутствии просадки и применяются при необходимости определения прочностных характеристик просадочных грунтов при естественной или установившейся влажности.

Результаты определения прочностных характеристик по этой схеме используются для вычисления расчетных давлений на просадочные грунты естественного сложения, расчета устойчивости оснований и т. п. при отсутствии возможности замачивания грунтов.

4.37. Испытания по 2-й схеме соответствуют характеру работы грунтов в основании после проявления просадки в результате замачивания и применяются для получения максимальных значений прочностных характеристик грунтов в водонасыщенном состоянии. Прочностные характеристики, полученные по этой схеме испытаний, используются в основном для вычисления расчетных давлений на просадочные грунты при возможном замачивании их в основании.

4.38. Испытания по 3-й схеме соответствуют условиям работы грунта в процессе просадки и применяются для получения минимальных значений прочностных характеристик грунтов.

Результаты определения прочностных характеристик грунтов по 3-й схеме используются для определения расчетных давлений на просадочные грунты в случаях, когда просадки грунтов не допускаются, при расчетах устойчивости склонов, оснований фундаментов на устойчивость при возможном замачивании грунтов и т. п.

4.39. Прочностные характеристики просадочных грунтов в процессе проведения инженерно-геологических изысканий определяются по одной или нескольким из приведенных схем испытаний для всех литологических слоев толщиной более 1 м, входящих в просадочную толщу. Испытания проводятся на образцах, отобранных по рекомендациям п. 4.17 из середины или наиболее характерного горизонта каждого слоя.

4.40. Прочностные характеристики уплотненных грунтов в процессе проведения инженерно-геологических изысканий определяются на образцах грунтов, уплотненных в лабораторных условиях, для одной — двух разновидностей грунтов, которые могут быть использованы для создания уплотненного слоя в основании фундаментов, возведения обратной засыпки котлованов, засыпок за подпорными стенками и т. п.

Испытания по 1-й схеме проводятся на образцах, уплотненных до объемного веса скелета Грунта, равного 1,5; 1,6; 1,7 и 1,8 тс/м³, при оптимальной влажности, приблизительно равной влажности на границе раскатывания; и по 2-й схеме — в водонасыщенном состоянии.

Методика уплотнения грунтов в лабораторных условиях приведена в «Руководстве по лабораторному определению деформационных и прочностных характеристик просадочных грунтов» (М, Стройиздат, 1975).

4.41. В отчетах или заключениях по инженерно-геологическим изысканиям площадок, сложенных просадочными грунтами, наряду с общими требованиями должны быть приведены следующие данные:

наличие просадочных блюдец и суффозионно-просадочных воронок, эрозионных размывов, обвалов, оплывин и т. п.;

описание следов деятельности землероев, включая: диаметры ходов, ориентировочное их число на 1 м², глубину их распространения, состав и плотность заполнителя;

изменение толщины слоя просадочных грунтов;

тип грунтовых условий по просадочности;

расчетные величины просадок грунтов от собственного веса по отдельным шурфам и техническим скважинам;

результаты полевых испытаний грунтов на просадочность;

графики изменения относительной просадочности по глубине по всем шурфам и техническим скважинам.

4.42. При проведении инженерно-геологических изысканий на больших площадях к отчетам прилагаются карты:

а) изменения толщины слоя просадочных грунтов через 2 м по глубине;

б) изменения расчетной величины просадки грунтов от собственного веса через 10 или 25 см;

в) зон распространения различных типов грунтовых условий (I и II типа) по просадочности.

Пример. Определить тип грунтовых условий по просадочности на исследуемой площадке для двух характерных участков, относящихся соответственно к пониженной и водораздельной частям площадки.

Исходные данные. На пониженной части площадки по шурфам 1 (рис. 4.4, а) и 2 (рис. 4.5, а) под растительным слоем толщиной 0,5 м залегают: лессовидные коричневые суглинки (слой I) толщиной 3,5 м, лессовидные палевые супеси (слой II) толщиной 2 м, лессовидные темно-коричневые суглинки (слой III) толщиной 4 м и ниже непросадочные лессовидные глины (слой IV).

На водораздельной части площадки по шурфам 3 (рис. 4.4, б) и 4 (рис. 4.5, б) под растительным слоем толщиной 0,4 м залегают: лессовидные светло-коричневые суглинки (слой I) толщиной 3,6 м, лессовидные палевые супеси (слой II) толщиной 6 м, лессовидные темно-коричневые суглинки (слой III) толщиной 6 м и ниже непросадочные лессовые глины (слой IV).

Нумерация слоев грунта I, II, III, IV и характеристики грунтов этих слоев приведены в табл. 4.1.

При проведении инженерно-геологических изысканий в компрессионных приборах определены через 1 м по глубине, начиная с глубины 2 м и до нижней границы просадочной толщи по шурфам 1 и 3 — относительная просадочность δ_пр при природном давлении и начальное просадочное давление p_пр, изменение которых по глубине приведено на рис. 4.4; по шурфам 2 и 4 — значения δ_пр при природном давлении, приведенные на рис. 4.5.

Таблица 4.1

Определение типа грунтовых условий

а) Для определения типа грунтовых условий по просадочности на рассматриваемой площадке по начальному просадочкому давлению с использованием результатов лабораторных исследований строятся графики изменения природного p_бz (при G≥0,8) и начального просадочного давления p_бz по глубине просадочной толщи (см. рис. 4.4).

Так как по шурфу 1 (см. рис. 4.4, а) на глубине до 9 м p_пр>p_бz и всего лишь на глубине от 9 до 10 м, т. е. в пределах слоя толщиной 1 м, p_пр<p_бz. то, следовательно, в соответствии с п. 4.20, на участке расположения шурфа 1 лессовые грунты относятся к I типу грунтовых условий по просадочности.

По шурфу 3 (см. рис. 4.4, б) p_пр<p_бz, начиная с глубины 7 м в пределах слоя толщиной 9 м и в соответствии с п. 4.20 на участке расположения шурфа 3 лессовые грунты относятся к II типу грунтовых условий по просадочности.

б) Для определения типа грунтовых условий по просадочности по величине возможной просадки грунтов от их собственного веса с использованием данных лабораторных исследований строятся графики изменения относительной просадочности δ_пр по глубине просадочной толщи (см. рис. 4.5, б). Далее нижняя часть просадочной толщи, в пределах которой δ_пр≥0,01, разбивается на отдельные слои толщиной 1-2 м. После этого по формуле (4.5) (12 прил. 3), с учетом п. 4.70, по средним значениям δ_прi в пределах каждого слоя определяются возможные просадки грунтов от их собственного веса, которые будут равны:

по шурфу 2

по шурфу 4

Таким образом, в соответствии с п. 4.20, на участке расположения шурфа 2 грунты относятся к I типу грунтовых условий по просадочности, а на участке расположения шурфа 4 — кo II типу грунтовых условий по просадочности.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ ДАВЛЕНИЙ НА ПРОСАДОЧНЫЕ ГРУНТЫ

4.43. Расчетные давления на просадочные грунты естественного сложения определяются в зависимости от:

возможности и вида источника замачивания по п. 4.7 (4.5);

принятого метода обеспечения прочности и эксплуатационной пригодности зданий и сооружений;

конструкции, ширины и глубины заложения фундаментов;

прочностных характеристик грунтов основания.

4.44 (4.8). Расчетное давление на основание R при отсутствии возможности замачивания просадочных грунтов [допускается лишь увлажнение по причинам, указанным в подпункте «г» п. 4.5 настоящей главы (п. 4.7 «г» Рук.)] определяется по формуле (3.38) (17). В этом случае прочностные характеристики грунтов должны приниматься:

если W≥W_p — по результатам испытания грунтов в состоянии природной влажности W;

если W<W_p — по результатам испытания грунтов при влажности на границе раскатывания W_p.

Примечание.

Расчетные давления па просадочные грунты при отсутствии возможности их замачивания определяются по формуле (3.38) (17), при этом значения коэффициентов m₁, m₂ принимаются по табл. 3.22(17) как для глинистых грунтов с консистенцией I_L≤0,5, а коэффициент k_н — по п. 3.183(3.52).

4.45(4.7). Расчетное давление на основание R при возможном замачивании просадочных грунтов по причинам, указанным в подпунктах «а, б, в» п. 4.5 настоящей главы (п. 4.7 Рук.), устанавливается с учетом следующих требований:

а) при устранении возможности возникновения просадки оснований от нагрузки фундаментов и надфундаментной части здания или сооружения путем снижения давления на грунт — значение R не должно превышать величины начального просадочного давления p_пр;

б) при обеспечении прочности зданий и сооружений применением комплекса водозащитных и конструктивных мероприятий, назначаемых по расчету на возможные суммарные величины осадки и просадки основания, — значения R определяются по формуле (3.38) (17) с использованием расчетных значений характеристик φ_II и c_II, полученных для просадочных грунтов в водонасыщенном состоянии после их просадки;

в) при уплотнении и закреплении просадочных грунтов различными методами — значение R определяется по формуле (3.38) (17) с использованием расчетных значений характеристик φ_II и c_II, полученных для уплотненных и закрепленных до заданной плотности и прочности грунтов в водонасыщенном состоянии.

Примечание.

При определении расчетных давлений на просадочные грунты при возможности их замачивания значения коэффициентов m₁ и m₂ принимаются по табл. 3.22(17) как для глинистых грунтов с консистенцией I_L>0,5, а коэффициент k_н — по п. 3.183(3.52).

4.46(4.9). Предварительные размеры фундаментов зданий и сооружений, возводимых на просадочных грунтах, назначаются исходя из величин условных значений расчетных давлений R₀ (табл. 4.2) (табл. 3 прил. 4).

4.47(4.9). Указанными значениями R0 допускается пользоваться также для назначения окончательных размеров фундаментов при проектировании перечисленных ниже зданий, если в них отсутствует мокрый технологический процесс:

а) производственные, складские, сельскохозяйственные и тому подобные одноэтажные здания с несущими конструкциями, малочувствительными к неравномерным осадкам, с нагрузкой на столбчатые фундаменты до 40 тс и на ленточные до 8 тс/м;

б) жилые и общественные бескаркасные здания высотой не более трех этажей с нагрузкой на ленточные фундаменты до 10 тс/м.

В этом случае величины расчетных давлений на грунт основания определяются по формулам, приведенным в п. 3.206 (2 прил. 4), в которых значение коэффициентов принимается равным: k₁ = 0,05 и k₂ = 0,2.

4.48. При полном устранении просадочных свойств грунтов уплотнением или закреплением различными методами необходимо обеспечить, чтобы полное давление на кровлю подстилающего неуплотненного или незакрепленного слоя не превышало величины начального просадочного давления p_пр этого слоя, т. е. p_пр≥p_oz+p_бz

Таблица 4.2 (3 прил. 4)

Расчетное давление R_п на уплотненный или закрепленный грунт по условию устранения просадки подстилающего слоя определяется по формуле:

где p_бz
— природное давление на кровлю этого слоя;

p_б
— природное давление на отметке заложения фундамента;

α — коэффициент уменьшения дополнительного давления от фундамента на кровле неуплотненного или незакрепленного слоя, определяемый по табл. 3.27 (табл. 1 прил. 3).

Пример. Определить размеры подошвы фундамента одноэтажного бесподвального производственного здания, возводимого на площадке, сложенной просадочными лессовыми суглинками, относящимися к I типу грунтовых условий по просадочности.

По данным лабораторных исследований, лессовидные суглинки имеют: γ_s = 2,7 тс/м³, γ_ск = 1,45 тс/м³ и начальное просадочное давление на глубине 4-5 м p_пр = 1,6 кгс/см². Глубина заложения фундамента исходя из наличия каналов должна быть равна 2 м при глубине промерзания 1,6 м. Нагрузки от колонны по верху фундамента равняются: N = 125 тс, М = 12 тс·м и Q = 4тс. Фундаменты возводятся на уплотненных тяжелыми трамбовками па глубину 3 м лессовидных суглинках. Уплотненные суглинки в верхней части на глубину 1 м имеют плотность γ_ск = 1,7 тс/м³, а прочностные характеристики в водонасыщенном состоянии c_II = 0,35 кгс/см² и φ_II = 22°.

1. Принимая условное расчетное давление R₀ по табл. 4.2 (табл. 3 прил. 4.) равным R₀ = 3 кгс/см², определяем предварительные размеры подошвы фундамента исходя из действия вертикальной нагрузки на него:

и принимаем b = 2 м; l = 2,4 м.

2. Определяем по формуле (3.38) (17) расчетное давление на уплотненный грунт основания при следующих значениях входящих в нее величин:

коэффициентов m₁ = 1,1; m₂ = 1 [по табл. 3.22(17)] и k_н = 1 [по п. 3.183 (3.52)];

безразмерных коэффициентов А, В и D при φ = 22° [по табл. 3.21 (16)] равными: A = 0,61; B = 3,44 и D = 6,04;

объемных весов грунтов γ_II и γ’_II при степени их влажности (в случае замачивания грунтов) G = 0,8;

3. Определяем по формуле (4.2) расчетное давление на уплотненный грунт по условию устранения просадки подстилающего неуплотненного лёссовидного суглинка естественного сложения при α = 0,207 (по табл. 1 прил. 3):

4. Сопоставляя значение R = 4 кгс/см² и R_п = 3,5 кгс/см² для расчета размеров подошвы фундамента, принимаем минимальное значение R_п, полученное по условию устранения просадки грунта в основании, равное R_п = 3,5 кгс/см².

5. Определяем среднее и краевые давления по подошве фундамента. Предварительно вычисляем:

площадь подошвы фундамента — F = bl = 2·2,4 = 4,8 м²; собственный вес фундамента — G = Fh_фγ = 4,8·2·2,2 = 21,2 тс;

момент от горизонтальной силы — M_г = Qh_ф = 4·2 = 8 тс·м;

момент инерции подошвы фундамента —

Тогда

т. е. p_ср = 3,04 кгс/см²;

p_макс = 4,14 кгс/см²<1,2·3,5 = 4,2 кгс/см²;

p_мин = 1,94 кгс/см².

РАСЧЕТ ОСНОВАНИЙ НА ПРОСАДОЧНЫХ ГРУНТАХ ПО ДЕФОРМАЦИЯМ

4.49 (4.6). Расчет оснований, сложенных просадочными грунтами, производится в соответствии с требованиями раздела 3 настоящей главы (раздел 3 Рук.).

Суммарная величина вертикальных деформаций основания складывается из осадок от нагрузки, передаваемой фундаментами, и просадок от нагрузки фундаментов и собственного веса грунта.

Осадки от нагрузки, передаваемой фундаментами, определяются в соответствии с требованиями, изложенными в разделе 3 настоящей главы (раздел 3 Рук.), как для обычных непросадочных грунтов исходя из деформационных характеристик грунтов природной влажности, а просадки — в соответствии с требованиями пп. 4.10-4.12 настоящей главы (пп. 4.51, 4.54, 4.75 Рук.).

Примечание.

При проектировании оснований, сложенных просадочными грунтами, должна учитываться возможность применения мероприятий, предусмотренных пп. 3.83 и 4.16 настоящей главы (пп. 3.333 и 4.80 Рук.).

4.50. При расчете оснований на просадочных грунтах по деформациям наряду с деформациями оснований, возникающими вследствие осадки грунта от нагрузки фундаментов могут рассматриваться следующие виды совместных деформаций, вызванные просадкой грунтов:

а) абсолютная просадка отдельного фундамента S_пр.ф;

б) средняя просадка здания S_пр.ср;

в) относительная неравномерность просадок ΔS_пр/L двух соседних фундаментов (перекос), т.е. разность просадок отдельных точек фундамента, отнесенная к расстоянию между ними;

г) крен при просадке фундамента или здания в целом i_пр, т. е. отношение разности просадок крайних точек фундамента к его ширине или длине;

д) относительный прогиб при просадке f_пр/L (отношение стрелы прогиба к длине изгибаемого участка сооружения).

При просадке грунтов от их собственного веса дополнительно к вышеприведенным должны рассматриваться:

относительное горизонтальное перемещение грунта ε в основании;

наклон поверхности грунта в основании tgθ;

кривизна поверхности грунта в основании K_пр.

Примечание.

Приведенные величины деформаций основании на просадочных грунтах допускается определять без учета совместной работы здания с основанием и перераспределения нагрузок по подошве фундаментов при неравномерных просадках грунта.

4.51 (4.10). Просадки грунтов должны определяться расчетом, учитывающим тип грунтовых условий (по. 4.3 и 4.4 настоящей главы) (пп. 4.6 и 4.18 Рук.), вид возможного замачивания (п. 4.5) (п. 4.7 Рук.) и другие факторы.

На площадках с I типом грунтовых условий по просадочности определяются только просадки от совместного действия нагрузки фундаментов и собственного веса грунта S_пр в пределах деформируемой зоны, а на площадках со II типом грунтовых условий — просадки от совместного действия нагрузки фундаментов и собственного веса грунта S_пр и просадки только от собственного веса грунта S_пр.гр.

При расчете просадок грунта от собственного веса на площадках со II типом грунтовых условий по просадочности должны определяться:

а) максимальная величина просадки грунта S^м_пр.гр, возникающая при полном промачивании всей просадочной толщи вследствие интенсивного замачивания сверху на площади шириной не менее величины просадочной толщи грунта или при подъеме уровня грунтовых вод;

б) возможная величина просадки грунта S^м_пр.гр, возникающая при местном замачивании площади шириной менее величины просадочной толщи.

4.52. Расчет оснований на просадочных грунтах по деформациям производится исходя из условия

где S — величина совместной деформации основания и здания или сооружения, определяемая расчетом по указаниям пп. 3.220-3.263, как для обычных непросадочных грунтов в соответствии с их деформационными характеристиками, полученными при естественной влажности;

S_пр — величина деформации основания, вызванная просадкой грунта;

S_п — предельно допустимая величина совместной деформации основания и здания или сооружения, устанавливаемая по указаниям пп. 3.265-3.280 (3.63-3.69).

За деформации S и S_пр, входящие в условие (4.3), может приниматься любой из рассматриваемых видов деформаций, приведенных в пп. 4.50 (3.46).

4.53. Для упрощения расчетов предельно допустимую величину деформации оснований S_п на просадочных грунтах, с учетом возможности одновременного сочетания наиболее неблагоприятных условий по осадке и просадке, допускается принимать равной

где S’_п — предельно допустимая величина деформации основания для случаев неравномерной осадки фундаментов на обычных непросадочных грунтах, определяемая для различных зданий по табл. 3.37 (табл. 18);

m_пр — коэффициент условий работы, учитывающий вероятность одновременного сочетания наиболее неблагоприятных условий по просадке и осадке и принимаемый равным:

при

S_пр<2S m_пр = 1;

S_пр≥2S m_пр = 1,25.

4.54 (4.11). Просадка основания, разность просадок и крены отдельных фундаментов должны рассчитываться с учетом неравномерного увлажнения просадочных грунтов вследствие распространения воды в стороны от источника замачивания при наиболее неблагоприятном расположении его по отношению к рассчитываемым фундаментам.

4.55(4.13). Требования расчета основания по вертикальным деформациям (осадкам и просадкам) считаются удовлетворенными и деформации могут расчетом не проверяться для грунтовых условий 1 типа по просадочности, если фактическое среднее давление на основание под фундаментами всего здания не превышает:

а) начального просадочного давления p_пр;

б) условных значений расчетного давления R₀ [по прил. 4 (п. 4.46 Рук.)] для зданий, указанных в п. 4.9 (п. 4.47 Рук.) и возводимых на грунтах с относительной просадочностью δ_пр<0,03 при давлении р = 3 кгс/см².

4.56. Расчет оснований на просадочных грунтах по деформациям производится в следующей последовательности:

а) в соответствии с требованиями раздела 3 определяется абсолютная величина средней или максимальной осадки фундаментов и ее неравномерность;

б) по аналогии с указанным выше вычисляются возможные величины абсолютных, средних или максимальных просадок фундаментов и соответствующая их неравномерность;

в) определяются суммарные величины деформаций оснований (осадка и просадка);

г) устанавливаются по п. 4.53 предельно допустимые величины деформации оснований для проектируемого здания или сооружения;

д) если суммарные величины деформаций не превышают предельно допустимых для данного здания или сооружения, фундаменты проектируются на естественном основании;

е) если суммарные величины деформаций основания превышают предельно допустимые значения, применяются мероприятия по снижению возможных величин просадок грунта, указанные в п. 4.80 (4.16), либо здания и сооружения рассчитываются на возможные неравномерные величины деформаций основания.

4.57 (13 прил. 3). Просадка грунтов основания от нагрузки, передаваемой фундаментом S_пр, происходящая в пределах деформируемой зоны h_деф, определяемой по п. 4.2 настоящей главы (п. 4.2 Рук.), рассчитывается по формуле:

где δ_пр.i — относительная просадочность грунта, определяемая при его полном водонасыщении по п. 2.14 настоящей главы (п. 2.42. Рук.), а при неполном водонасыщении — по п. 14 настоящего приложения (п. 4.61 Рук.) для каждого слоя грунта в пределах деформируемой зоны h_деф при давлении, равном сумме природного давления и давления от фундамента здания или сооружения в середине рассматриваемого слоя;

h_i — толщина i-го слоя грунта, см;

n — число слоев, на которые разбита деформируемая зона h_деф;

m — коэффициент условий работы основания, принимаемый для фундаментов шириной от 12 м и более m = 1; для ленточных фундаментов шириной до 3 м и прямоугольных шириной до 5 м включительно по формуле

здесь р — среднее давление по подошве фундамента, кгс/см²;

p_пр — начальное просадочное давление, кгс/см²;

p₀ — давление, равное 1 кгс/см²;

Примечание.

Коэффициент т для ленточных фундаментов шириной более 3 м и прямоугольных более 5 м определяется интерполяцией между значениями т, вычисленными по формуле (4.6) (13 прил. 3) и m = 1.

При частичном устранении просадочных свойств грунтов уплотнением или закреплением грунтов коэффициент m принимается равным m = 1.

4.58. Суммирование по формуле (4.5) (12 прил. 3) производится в пределах деформируемой зоны, т. е. начиная от подошвы фундамента и до глубины, на которой суммарные вертикальные напряжения от нагрузки фундамента и собственного веса грунта равняются величине начального просадочного давления (рис. 4.8).

При отсутствии данных по определению величины начального просадочного давления суммирование производится до глубины, на которой относительная просадочность от давления p_i равняется δ_пр.i = 0,01.

4.59. При расчете просадки грунта от нагрузки фундамента просадочная толща разбивается на отдельные слои h_i в соответствии с литологическим разрезом (рис. 4.8) и горизонтами определения δ_пр.i. При этом толщина каждого слоя должна быть не более 2 м, изменение суммарного давления в пределах каждого елея не должно превышать 1 кгс/см², а число слоев должно быть не менее 2.

Рис. 4.8. Расчетная схема распределения давлений в основании фундамента для примера расчета просадок

I — растительный слой; II — лёссовидный суглинок; III — лёссовидная супесь;

1 — нижняя граница деформируемой зоны; 2 — фундамент; 3, 4, 5 — слои, на которые разбита деформируемая зона от нагрузки фундамента

При расчете просадок фундаментов по формуле (4.5) (12 прил. 3) учитываются только те слои грунта, относительная просадочность которых при фактическом давлении δ_пр≥0,01. В случаи, если относительная просадочность отдельных слоев грунта, входящих в деформируемую зону, δ_пр<0,01, они исключаются из расчета.

4.60. Среднее давление p_i в середине i-го слоя определяется как сумма дополнительного давления от нагрузки фундамента и собственного веса грунта. Распределение дополнительного давления от нагрузки фундамента в толще просадочного грунта принимается по теории линейно-деформируемого полупространства в соответствии с рекомендациями пп. 3.226-3.231 (1-5 прил. 3).

4.61 (14 прил. 3). Относительная просадочность грунта при его неполном водонасыщении δ’_пр определяется по формуле:

где W_к — конечная влажность грунта после замачивания;

W_пр — начальная просадочная влажность грунта;

W_в — влажность, соответствующая полному водонасыщению грунта;

δ_пр — то же значение, что и в формуле (4.5) (12 прил. 3).

Примечание.

При начальной просадочной влажности W_пр меньше природной W в формуле (4.7) (14) вместо W_пр принимается W.

4.62. Конечная влажность грунта W_к после его замачивания определяется на основе результатов экспериментальных исследований.

При отсутствии этих материалов конечную влажность просадочного грунта допускается принимать равной:

при медленном повышении влажности W_к = W_p (W_p — влажность на границе раскатывания);

при устройстве маловодопроницаемого экрана из уплотненного лёссового грунта W_к = 1,2W_p;

в пределах зоны капиллярного водонасыщения значение W_к, принимается изменяющимся по линейному закону от W_к до W_в.

4.63. В целях упрощения расчетов просадок фундаментов для зданий и сооружений III и IV классов допускается принимать: W_к равной влажности при G_к = 0,65; W_пр — при G = 0,55 и W_в при G_в = 0,85 и относительную просадочность δ’_пр, а при неполном водонасыщении определять по формуле:

4.64 (15 прил. 3). Просадка основания, разность просадок и крены отдельных фундаментов, находящихся в зоне проявления неравномерных просадок основания вследствие распространения воды в стороны от источника замачивания, должны определяться с учетом ограниченного замачивания нижней зоны основания в пределах глубины ∆h (рис. 4.9), равной

где h — глубина заложения фундамента от планировочной отметки;

h_деф — деформируемая зона основания, определяемая в соответствии с требованиями п. 4.2 настоящей главы (п. 4.2 Рук.);

h_и — глубина расположения источника замачивания от поверхности планировки;

х — расстояние от края источника замачивания до рассматриваемой точки;

m_β — коэффициент, учитывающий возможное увеличение угла распространения воды в стороны вследствие слоистости грунтов основания;

β — угол распространения воды в стороны от источника замачивания, принимаемый равным для лессовидных супесей и лёссов β = 35°, а для лёссовидных суглинков β = 50°.

Длина участка l_н, на котором может проявляться неравномерная просадка грунта, определяется по формуле:

где обозначения те же, что в формуле (4.9) (15 прил. 3).

Рис. 4.9. Расчетная.схема для определения кренов и разности просадок фундаментов в, пределах деформируемой зоны

1 — фундамент Ф-1; 2 — фундамент Ф-2; 3 — источник замачивания; 4 — граница увлажненной зоны грунта; 5 — нижняя граница деформируемой зоны

4.65. Коэффициент от m_β для однородных толщ лёссовых грунтов принимается m_β = 1, а для неоднородных — определяется в зависимости от характера напластования грунтов и соотношения коэффициентов фильтрации отдельных слоев грунта в пределах замоченной толщи и принимается равным для случаев, показанных на рис. 4.10: б — m_β = 0,7; в — m_β = 1,4; г — m_β = 1,7; д — m_β = 2.

Рис. 4.10. Схемы распространения увлажнения в стороны от источника замачивания в толщах лессовых грунтов при различном их напластовании

а — однородном; б и в — двухслойном; е — трехслойном; д — многослойном

4.66. Разность просадок основания под отдельными точками ленточного фундамента Δ_л на участке длиной l_н определяется по формуле:

где х — расстояние от края источника замачивания до рассматриваемой точки, изменяющееся от нуля до l_н.

Разность просадок фундаментов в пределах расположения источника замачивания на ширине b_и (рис. 4.9), а также за пределами зоны распространения влажности принимается равной нулю.

4.67. Крен отдельно стоящего фундамента вследствие просадки грунта определяется отношением разности просадки краев фундамента Ф-1 или Ф-2, вычисляемой с учетом неравномерного распространения замачивания в основании фундамента в пределах глубин от Δh’₁ до Δh»₁ и от Δh’₂ до Δh»₂ (рис. 4.9) к ширине подошвы фундамента b в направлении крена.

4.68. Расчет просадок грунтов от их собственного веса производится с учетом вида источника замачивания.

При местном замачивании грунтов (на площади шириной В<H) определяются:

возможная величина просадки грунта S^в_пр.гр в центре замачиваемой площади, зависящая от ширины замачиваемой площади В;

просадка отдельных точек поверхности грунта S^в_пр.гр.х на криволинейных участках ее изменения r.

При интенсивном замачивании грунта (на площади шириной В≥H) определяются:

максимальная величина просадки S^м_пр.гр в средней части замачиваемой площади на участке шириной В;

просадка отдельных точек поверхности грунта S^м_пр.гр.х на криволинейных участках ее изменения шириной r.

При подъеме уровня грунтовых вод и медленном повышении влажности определяется максимальная величина просадки грунта S^м_пр.гр.

4.69 (16 прил. 3). Максимальная величина просадки S^м_пр.гр от собственного веса грунта, проявляющаяся при его интенсивном замачивании сверху на площади шириной не менее величины просадочной толщи или при подъеме уровня грунтовых вод, определяется по формуле (4.5) (12 прил. 3), в которой в этом случае суммирование производится:

а) при отсутствии внешней нагрузки, а также при наличии узких фундаментов, когда деформируемая зона от нагрузки фундамента не сливается с зоной просадки грунта от собственного веса, — только в пределах зоны просадки грунта от собственного веса;

б) при подъеме грунтовых вод или при медленном повышении влажности — только в пределах той части зоны просадки грунта от собственного веса, в которой произошло соответствующее повышение влажности;

в) при широких фундаментах и частичном наложении деформируемой зоны от их нагрузки на деформируемую зону просадки от собственного веса грунта — в пределах от низа деформируемой зоны (от нагрузки фундаментов) до кровли непросадочного грунта.

Толщина зоны просадки от собственного веса грунта учитывается от глубины, на которой вертикальные напряжения от собственного веса грунта равны начальному просадочному давлению, до нижней границы просадочной толщи.

Относительная просадочность δ_пр определяется для каждого слоя грунта в пределах зоны просадки при давлении, равном природному давлению в середине рассматриваемого слоя.

4.70. При расчете максимальной величины просадки грунта от собственного веса по формуле (4.5) (12 прил. 3);

просадочная толща разбивается на отдельные слои грунта толщиной не более 2 м в соответствии с литологическим разрезом (рис. 4.11);

учитываются только те слои грунта, относительная просадочность которых δ_пр≥0,01;

коэффициент условий работы т, отражающий особенности просадки различных лёссовых грунтов, рекомендуется принимать по результатам опытных данных для каждого региона как отношение фактически замеренной просадки к расчетной, а при отсутствии опытных данных допускается принимать m = 1.

4.71 (17 прил. 3). Возможная величина просадки грунта от собственного веса S^в_пр.гр на площадках со II типом грунтовых условий по просадочности при местном кратковременном замачивании площади шириной В менее величины просадочной толщи Н определяется по формуле:

Рис. 4.11. Схемы распределения давлений (I) и относительной просадочности (II) для расчета просадки грунта от собственного веса

а — лёссовидная супесь; б — лёссовидный суглинок; в — лёссовидная глина;

1-10 — номера слоев, на которые разбита просадочная толща

4.72 (18 прил. 3). Величина просадки  от его собственного веса в различных точках замачиваемой и примыкающей к ней площади определяется по формуле:

где  — максимальная или возможная просадка грунта от собственного веса в центре замачиваемой площади, определяемая по п. 16 (4.69 Рук.) или п. 17 (4.71 Рук.), см;

х — расстояние, см, от центра замачиваемой площади или начала горизонтального участка просадки грунта до точки, в которой определяется величина просадки  (в пределах 0≤х≤r);

r — расчётная длина, см, криволинейного участка просадки грунта от его собственного веса, определяемая по формуле:

где обозначения те же, что и в формулах (4.9) (15 прил. 3) и (4.12) (17 прил. 3).

Рис. 4.12. Расчетные схемы для примеров определения просадок фундаментов от собственного веса грунта при замачивании

а — через уплотненный грунт; б — за пределами уплотненного грунта; 1а и 1б — источники замачивания; 2 — уплотненный грунт (маловодопроницаемый экран); 3 — лёссовидная супесь; 4 — лёссовидный суглинок; 5 — лёссовидная глина;

I — линяя просадки при наличии экрана; II — то же, при отсутствии экрана

4.73. При наличии маловодопроницаемых экранов из уплотненных или закрепленных грунтов толщиной не менее 1,5 м максимальные и возможные величины просадок грунтов от их собственного веса определяются с учетом возможной степени повышения влажности просадочных грунтов, залегающих ниже экрана для двух наиболее характерных случаев замачивания (рис. 4.12):

а) непосредственно через маловодопроницаемый экран, например, уплотненный грунт (рис. 4.12, а);

б) из источников, расположенных за пределами экрана (рис. 4.12, б).

4.74. Разность просадок фундаментов, а также просадка отдельных точек основания под фундаментами от собственного веса грунта определяются с учетом возможного расположения источника замачивания по отношению к фундаментам (рис. 4.12), максимальной S^м_пр.гр или возможной S^в_пр.гр величины просадки грунта и т. п.

Крены фундаментов, возникающие при просадке грунтов от их собственного веса, определяются как отношение разности просадок отдельных краев фундаментов, вычисляемых по формуле (4.13) (18 прил. 3), к ширине подошвы фундамента в направлении крена.

4.75(4.12). Величина горизонтальных перемещений основания при просадке от собственного веса грунта (подпункт «в» п. 4.2 настоящей главы) (п. 4.2 «в» Рук.) должна определяться исходя из образования на поверхности грунта просадочной воронки, криволинейная часть которой зависит от геологического строения площадки, физико-механических характеристик грунтов и условий замачивания.

Примечания:

1. Расчет деформаций, указанных в пп. 4.10-4.12 настоящей главы (пп. 4.51, 4.54, 4.75 Рук.), должен производиться в соответствии с требованиями, изложенными в прил. 3.

2. За расчетные значения относительной просадочности δ_пр, а также начального просадочного давления p_пр принимаются их нормативные значения, полагая в формуле (4.5) (12 прил. 3) коэффициент безопасности по грунту k_г = l.

4.76(19 прил. 3). Величина горизонтального перемещения U_пр, см, на поверхности грунта при просадке его от собственного веса, вызванной местным иди интенсивным замачиванием (п. 4.5) (п. 4.7 Рук.) определяется по формуле:

где ε — величина относительных горизонтальных перемещений, равная

r₀ — расчетная полудлина, см, криволинейного участка просадки (рис. 4.2), принимаемая равной r₀ = 0,5r;

х — расстояние, см, от середины криволинейного участка просадки (рис. 4.2) до точки, в которой определяется горизонтальное перемещение грунта (0≤х≤r₀).

4.77. Глубина зоны развития горизонтальных перемещений в рассматриваемой точке х (рис. 4.13) принимается равной

а ширина зон развития горизонтальных перемещений r’₀ на глубине h_гор

где h_гор — максимальная глубина развития горизонтальных перемещений на границе зон горизонтального уплотнения и разуплотнения грунта, принимаемая h_гор = 0,5Н.

4.78. Изменение горизонтальных перемещений по глубине в пределах зон их развития от h_гор до 0 принимается по линейному закону (рис. 4.13).

Величина горизонтального перемещения грунта по глубине определяется по формуле:

где U_пр — величина горизонтального перемещения грунта на поверхности в рассматриваемой точке х, определяемая по формуле (4.15) (20 прил. 3).

Пример. Определить просадку ленточного фундамента шириной b = 2 м и глубиной заложения 2 м при интенсивном замачивании и медленном повышении влажности грунтов. Давление по подошве фундамента жилого дома равняется 2 кгс/см².

Таблица 4.3

Рис. 4.13. Расчетная схема для определения горизонтальных перемещений в массиве грунта

I — эпюра горизонтальных перемещений поверхности; II — эпюры горизонтальных перемещений в массиве грунта;

1 и 2 — эпюры изменения горизонтальных перемещений по глубине; 3 — граница зоны развития горизонтальных перемещений

Исходные данные. Жилой дом проектируется на участке, сложенном лёссовидными суглинками и супесями (рис. 4.8), относящимися к I типу грунтовых условий по просадочности. Основные физико-механические характеристики грунтов приведены в табл. 4.3.

Определение просадки фундаментов при интенсивном замачивании

1. В соответствии с принятой на рис. 4.8 разбивкой основания на слои определяем вертикальные давления в середине каждого слоя. Результаты расчетов заносим в табл. 4.4.

2. По данным табл. 4.3, определяем относительную просадочность грунта в середине каждого слоя при среднем фактическом давлении на грунт рi, и результаты заносим в табл. 4.4.

Таблица 4.4

3. Определяем глубину деформируемой зоны, которая будет равна 4 м, так как для нижнего слоя лессовидных суглинков p_пр = 1,7 кгс/см², а суммарное давление на кровлю этого слоя — 1,59 кгс/см².

4. По формуле (4.6) (13 прил. 3) определяем величины коэффициента т для каждого слоя:

5. Определяем по формуле (4.5) (12 прил. 3) просадку фундамента:

Определение просадки фундамента при медленном повышении влажности

1. Определяем относительную просадочность при неполном водонасыщении для каждого слоя по формуле (4.8) из-за отсутствия непосредственных данных по определению W_пp:

2. По формуле (4.5) (12 прил. 3) определяем просадку фундамента:

Пример. Определить разность просадок и крены двух отдельно стоящих фундаментов, приведенных на рис. 4.9.

Исходные данные: b = 3 м; l_ф = 4,2 м; р = 3 кгс/см²; h = 1,5 м; h_деф = 5,5 м; h_и = 2 м; h_ув = 5 м; ∆h₁ = 3,6 м; ∆h’₁ = 3 м; ∆h»₁ = 4,2 м; ∆h₂ = 1,5 м; ∆h’₂ = 0,9 м; ∆h»₂ = 2,1 м; l = 12 м; b_и = 2,4 м; x₁ = 2,8 м; x₂ = 6,8 м.

Фундаменты проектируются на участке, сложенном просадочными лессовидными суглинками и супесями толщиной слоя соответственно 4 и 3 м, физико-механические характеристики которых приведены в табл. 4.5.

Таблица 4.5

1. Разбиваем просадочную толщу грунтов па элементарные слои толщиной 1 м и определяем вертикальные давления. Результаты расчетов заносим в табл. 4.6.

2. По данным табл. 4.5 определяем относительную просадочность грунта в середине каждого слоя и по формуле (4.6) (13 прил. 3) величины коэффициента т для каждого слоя. Результаты расчетов заносим в табл. 4.6.

3. По формуле (4.5) (12 прил. 3) определяем просадки фундаментов с учетом замачивания грунтов в нижней части деформируемой зоны, т. е. в пределах ∆h₁ = 3,6 м и ∆h₂ = 1,5 м:

Таблица 4.6

4. Определяем разность просадки фундаментов Ф-1 и Ф-2:

Δ_ф = S_пр.1—S_пр.2 = 15,4-4,1 = 11,3 см.

5. Определяем крен фундамента Ф-1 исходя из того, что толщина замоченного слоя грунта под одной его гранью равняется ∆h’₁ = 3,60 м, а под другой — ∆h»₁ = 4,2 м:

S’_пр.1 = 0,031·10·2,75+0,023·100·2,15+0,017·100·1,95+0,014·90·1,7 = 0,8+5+3,3+2,1 = 11,2 см;

S»_пр.2 = 0,051·30·3,5+0,031·100·2,75+0,023·100·2,15+0,017·100·1,95+0,014·90·1,70 = 5,2+8,5+4,9+3,3+2,1 = 24 см;

Пример. Определить разность просадок фундаментов здания (рис. 4.12) от собственного веса грунта при наличии маловодопроницаемого экрана.

Исходные данные. Промышленное здание проектируется на участке, сложенном лессовидными суглинками и супесями, обладающими просадочными свойствами и относящимися ко II типу грунтовых условий по просадочности. Значения основных физико-механических характеристик грунтов приведены в табл. 4.7, а относительной просадочности при природном давлении (G = 0,8) — через 1 м по глубине — (на рис. 4.11).

Промышленное здание имеет сетку колонн 12×24 м, глубину заложения фундаментов 2 м. В основании его предусматривается устройство экрана из уплотненного грунта толщиной 3 м, в результате чего полностью исключается просадка от нагрузки фундамента и возможна только просадка от собственного веса грунта. Источник замачивания расположен в осях А—В и имеет ширину 12 м. Конечная степень влажности при замачивании через маловодопроницаемый экран принимается равной G_к = 0,65, степень влажности полного водонасыщения G = 0,85, что соответствует значениям влажности грунтов, приведенных в табл. 4.7.

Таблица 4.7

1. Определяем по формуле (4.7) (14 прил. 3) относительную просадочность δ’_пр при неполном водонасыщении и результаты записываем в табл. 4.8.

Таблица 4.8

2. По формуле (4.5) (12 прил. 3) определяем максимальную величину просадки грунта по оси Б при m = 1 (рис. 4.12, а):

3. Определяем по формуле (4.14) (19 прил. 3) расчетную длину криволинейного участка просадки грунта r при среднем значении tgβ, равном:

r = H(0,5+m_βtgβ) = 18,5(0,5+1,7·0,85) = 36 м.

4. По формуле (4.13) (18 прил. 3) определяем просадки фундаментов по осям А, В, Г и Д (рис. 4.12, а):

5. Определяем разности просадок между отдельными фундаментами;

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ОСНОВАНИЙ

4.79(4.15). Основания зданий и сооружений, возводимых на просадочных грунтах в условиях, при которых невозможны местное и интенсивное замачивание грунтов (подпункты «а, б» п. 4.5 настоящей главы) (п. 4.7 «а, б» Рук.), а также подъем уровня грунтовых вод (подпункт «в» п. 4.6 настоящей главы) (п. 4.7 Рук.), например в случаях, когда здания и сооружения не оборудованы водопроводом и канализацией, внешние сети расположены на расстоянии, большем полуторной величины просадочной толщи и т. п., должны проектироваться как на обычных непросадочных грунтах, но с учетом возможности медленного увеличения влажности грунтов, вследствие причин, изложенных в подпункте «г» п. 4.5 настоящей главы (п. 4.7 «г» Рук.).

4.80(4.16). При возможности замачивания просадочных грунтов вследствие причин, указанных в подпунктах «а, б, в» п. 4.5 настоящей главы (п. 4.7 «а-в» Рук.), должны предусматриваться мероприятия, исключающие вредное влияние возможных просадок на эксплуатационную пригодность зданий и сооружений:

а) устранение просадочных свойств грунтов (п. 4.17 настоящей главы) (п. 4.83 Рук.) путем их уплотнения или закрепления;

б) прорезка фундаментами просадочного грунта (п. 4.22 настоящей главы) (п. 4.87 Рук.);

в) комплекс мероприятий (п. 4.23 настоящей главы) (п. 4.89 Рук.), включающий частичное устранение просадочных свойств грунтов, конструктивные и водозащитные мероприятия.

Выбор мероприятий должен производиться с учетом типа грунтовых условий по просадочности (п. 4.3 настоящей главы) (п. 4.6 Рук.), вероятности замачивания основания на всю величину просадочной толщи или ее части, возможной величины просадки, взаимосвязи проектируемых зданий и сооружений с соседними объектами к коммуникациями и т. п.

Примечание.

Уплотнение и закрепление просадочных грунтов или их прорезка фундаментами выполняются в пределах всей просадочной толщи или только ее верхней части, если величина возможной по расчету суммарной деформации основания (осадки и просадки) допустима по условиям прочности конструкций и эксплуатации проектируемых зданий и сооружений.

4.81. Основания зданий и сооружений проектируются как на обычных непросадочных грунтах [без применения мероприятий, указанных в п. 4.80(4.16)] в тех случаях, когда возможные суммарные осадки и просадки, а также их неравномерность не превышают допустимых для данного здания или сооружения величин из условий обеспечения их прочности и эксплуатационной пригодности.

4.82. Область применения приведенных в п. 4.80 (4.16) мероприятий определяется инженерно-геологическими условиями площадок строительства и конструктивными особенностями проектируемых зданий и сооружений.

Устранение просадочных свойств грунтов применяется для зданий и сооружений, осадки фундаментов которых на уплотненных или закрепленных грунтах не превышают допустимых для них величин.

Прорезку просадочных грунтов наиболее целесообразно применять в грунтовых условиях, характеризующихся наличием ниже просадочной толщи слоев грунта с повышенной плотностью и несущей способностью.

4.83(4.17). Устранение просадочных свойств грунтов достигается:

а) в пределах деформируемой зоны или ее части — уплотнением тяжелыми трамбовками, устройством грунтовых подушек, вытрамбовыванием котлованов, уплотнением подводными взрывами, химическим или термическим закреплением;

б) в пределах всей просадочной толщи — глубинным уплотнением грунтовыми сваями, предварительным замачиванием нижних слоев просадочных грунтов, в том числе и глубинными взрывами, химическим или термическим закреплением.

Проектирование уплотнения просадочных грунтов производится:

подводными взрывами в соответствии с «Рекомендациями по уплотнению грунтов оснований методом подводного взрыва» (Душанбе, 1972);

глубинными взрывами в соответствии с «Временными рекомендациями по проектированию и выполнению ускоренного глубинного уплотнения просадочных грунтов предварительным замачиванием и энергией взрыва» (Киев, 1970).

4.84. При устранении возможности возникновения просадок грунтов путем снижения давления по подошве фундаментов до величины начального просадочного давления p_пр расчет оснований производится в следующей последовательности:

а) в соответствии с величиной начального просадочного давления p_пр на отметке заложения фундамента в первом приближении определяются площадь и размеры подошвы фундаментов в плане;

б) для проверки принятых размеров фундамента и давления на просадочный грунт p₀ строятся эпюры распределения по глубине природного давления в грунте p_бz и дополнительного давления от нагрузки фундаментов p_0z по вертикали, проходящей через центр фундамента (рис. 4.14);

в) на расчетной схеме распределения давления (рис. 4.14) наносится кривая изменения по глубине величины начального просадочного давления p_пр;

г) суммарная величина природного и дополнительного давления (p_бz+p_0z) в пределах всей просадочной толщи грунта сопоставляется с величиной начального просадочного давления p_пр;

д) если величина начального просадочного давления p_пр по всей глубине больше суммарной величины природного и бытового давления, т. е. p_пр≥p_бz+p_0z, принятые размеры фундаментов и давления на грунт принимаются за окончательные;

е) в случае, если p_пр<p_бz+p_0z, на какой-либо глубине, в пределах слоя толщиной более 2 м, давление по подошве фундамента должно быть снижено до величины, при которой обеспечивается условие p_пр = p_бz+p_0z.

Рис. 4.14. Расчетная схема распределения природного давления p_бz, дополнительного давления p_0z и начального просадочного давления p_пр по глубине в основании фундамента

4.85(4.18). Глубина уплотнения грунтов тяжелыми трамбовками определяется размером и весом трамбовки, режимом трамбования, видом грунтов и т. п., а подводными взрывами — весом зарядов, частотой их расположения, видом грунта, высотой столба воды и т. п.

В случае, если трамбование не может обеспечить уплотнение грунта на необходимую глубину, то следует предусматривать выемку просадочного грунта, устройство грунтовых подушек и их послойное уплотнение.

Объемный вес скелета грунта в пределах уплотненного слоя должен быть не менее величины, при которой просадка грунта исключается, а в грунтовой подушке — не менее 1,65-1,7 тс/м³ в зависимости от вида используемого грунта.

Примечание.

В случаях, когда глубина деформируемой зоны превышает величину уплотненного слоя, в том числе грунтовой подушки, перечисленные методы уплотнения грунтов применяются как мероприятия, снижающие возможную величину просадки основания.

4.86. Исходными материалами для разработки проекта основания с устранением просадочных свойств грунтов методами, перечисленными в п. 4.83(4.17), служат:

а) планы и размеры фундаментов зданий и сооружений с указанием нагрузок на них;

б) инженерно-геологические разрезы на застраиваемом участке;

в) основные физико-механические характеристики грунтов, входящих в просадочную толщу;

г) тип грунтовых условий по просадочности;

д) карта изменения толщины слоя просадочных грунтов;

е) химический состав грунта (при применении химического закрепления);

ж) карта изменения расчетной величины просадки грунтов от собственного веса (при уплотнении просадочных грунтов предварительным замачиванием);

з) коэффициенты газопроницаемости грунтов (при закреплении их обжигом).

4.87(4.22). Прорезка просадочных грунтов основания осуществляется одним из следующих способов:

устройством свайных фундаментов из забивных, набивных, буронабивных и тому подобных свай;

применением столбов или лент из грунта, закрепленного химическим, термическим или другими проверенными на практике способами;

заглублением фундаментов.

4.88(4.24). Несущая способность оснований, сложенных просадочными грунтами при фундаментах в виде столбов из закрепленного этого же грунта, должна определяться с учетом сопротивления грунта сдвигу по их боковой поверхности (положительного для I типа или отрицательного для II типа грунтовых условий по просадочности).

Примечание.

Проектирование оснований и фундаментов из закрепленных грунтов производится в соответствии с Рекомендациями по методам расчета и устройства фундаментов из закрепленного грунта, разработанными НИИОСП (М., Союзморниипроект, 1970) и Рекомендациями по методам подготовки оснований и устройства фундаментов из силикатизированных лессовых грунтов в условиях II типа просадочности, разработанными Ростовским Промстройниипроектом (Ростов-на-Дону, Промстройниипроект, 1973).

4.89(4.23). Комплекс мероприятий в составе водозащитных и конструктивных, а также уплотнения или закрепления грунтов деформируемой зоны применяется, как правило, на площадках со II типом грунтовых условий по просадочности.

На площадках с I типом грунтовых условий по просадочности водозащитные и конструктивные мероприятия должны предусматриваться только в тех случаях, когда по каким-либо причинам не могут быть устранены просадочные свойства грунтов в пределах деформируемой зоны или применена прорезка ее глубокими фундаментами.

4.90(4.14). Просадки грунта основания вследствие местного и интенсивного замачивания сверху [подпункты «а, б» п. 4.5 настоящей главы (п. 4.7 «а, б» Рук.)] должны использоваться в расчётах конструкций зданий и сооружений с учетом типа грунтовых условий и принятых мероприятий.

На площадках с I типом грунтовых условий по просадочности должно учитываться изменение сжимаемости основания вследствие местного замачивания просадочного грунта, а на площадках со II типом грунтовых условий по просадочности, кроме того, — оседание поверхности основания при просадке грунта от его собственного веса.

4.91. В типовых проектах зданий и сооружений, предназначенных для строительства на просадочных грунтах, должны содержаться области их применения в зависимости от грунтовых условий.

Для просадочных грунтов с I типом грунтовых условий по просадочности область применения типовых проектов задается величинами среднего модуля деформации Е_cр и степени изменчивости cжимаемости грунта основания α_E, а для просадочных грунтов со II типом грунтовых условий — величинами просадок S_пр и длины криволинейного участка просадки грунта r или условным радиусом кривизны поверхности грунта R_yc при просадке его от собственного веса.

Средний модуль деформации основания на просадочных грунтах с I типом грунтовых условий принимается равным

где Е_е и Е_в — соответственно нормативные значения модулей деформации просадочных грунтов при естественной влажности и в водонасыщенном состоянии, определяемые по результатам полевых или лабораторных испытаний с соответствующими поправками.

Степень изменчивости сжимаемости основания, сложенного просадочным грунтом I типа при местном замачивании, оценивается коэффициентом:

где S — средняя осадка здания на просадочном грунте естественной влажности;

S_пр — возможная величина просадки грунта в пределах деформируемой зоны от наиболее нагруженного фундамента.

Условный радиус кривизны поверхности грунта основания при просадке от собственного веса принимается равным

где m_п — коэффициент, численно равный величине S_пр.гр, м;

4.92. В проектах оснований наиболее ответственных и чувствительных к неравномерным деформациям зданий и сооружений, а также при применении новых конструкций зданий и новых методов строительства должна быть предусмотрена организация наблюдений за осадками, начиная с момента возведения фундаментов (см. пп. 3.284-3.288).

Необходимость наблюдений, а также объекты и состав наблюдений устанавливаются проектной организацией с включением в сметную стоимость строительства затрат по оборудованию реперов, марок и других устройств и затрат по наблюдению за осадками в процессе строительства.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОСНОВАНИЙ, УПЛОТНЕННЫХ ТЯЖЕЛЫМИ ТРАМБОВКАМИ

4.93. Уплотнение тяжелыми трамбовками осуществляется с поверхности дна котлована путем свободного сбрасывания на уплотняемую площадь трамбовки весом до 7 тс и диаметром до 1,8 м с высоты 4-8 м.

Под действием трамбования в массиве грунта образуется уплотненная зона (рис. 4.15), в пределах которой плотность грунта изменяется от максимальной величины, равной 1,70-1,90 тс/м³ в верхней части, до заданной на нижней границе уплотненной зоны.

За нижнюю границу уплотненной зоны принимается глубина, на которой плотность грунта достигает заданного значения, обычно равного 1,6 тс/м³, при котором полностью устраняются просадочные свойства грунта.

4.94. Уплотнение просадочных грунтов тяжелыми трамбовками применяется с целью:

а) устранения просадочных свойств грунтов в пределах всей или части деформируемой зоны от нагрузки фундаментов;

б) создания в основании зданий или сооружений сплошного маловодопроницаемого экрана, препятствующего интенсивному замачиванию нижележащих просадочных грунтов;

в) повышения плотности, прочностных характеристик и снижения сжимаемости грунтов при последующем их водонасыщении.

На площадках с I типом грунтовых условии уплотнение тяжелыми трамбовками применяется в основном с целью устранения просадочных свойств грунтов только в основании фундаментов, а на площадках со II типом грунтовых условий — также и для создания маловодопроницаемого экрана под всем зданием или сооружением.

4.95. Область применения метода уплотнения просадочных грунтов тяжелыми трамбовками определяется особенностями грунтовых условий по указаниям п. 4.96, технической возможностью метода согласно п. 4.97, влиянием динамических воздействий на близрасположенные существующие здания и сооружения в соответствии п. 4.98.

4.96. В зависимости от особенностей грунтовых условий уплотнение тяжелыми трамбовками применяется при степени влажности грунтов не более G≤0,7 и плотности не выше γ_ск≤1,60 тс/м³.

Рис. 4.15. Изменение плотности грунтов по глубине до уплотнения (а) и после уплотнения тяжелыми трамбовками (б)

1 — отметка поверхности до уплотнения; 2 — то же, после уплотнения; 3 — нижняя граница уплотненной зоны; 4 — граница распространения уплотнения

Наибольшая эффективность уплотнения достигается при оптимальной влажности грунтов W₀, определяемой по результатам опытного уплотнения и приближенно принимаемой равной W₀ = W_Р-(0,01-0,03) (W_Р — влажность на границе раскатывания).

4.97. Возможная глубина уплотнения тяжелыми трамбовками h_упл зависит от природной плотности и влажности грунтов, диаметра, веса трамбовок, режима уплотнения и т. п. и при оптимальной влажности приближенно принимается равной

где             d                —     диаметр основания трамбовки, м;

                  k_у               —     коэффициент пропорциональности, принимаемый равным, по данным экспериментальных исследований, для супесей и суглинков k_у = 1,8, для глин k_у = 1,5.

4.98. С учетом влияния динамических воздействий на близрасположенные существующие здания и сооружения уплотнение тяжелыми трамбовками весом до 5 тс применяется при расположении уплотняемой площади на расстоянии не менее:

10 м от зданий и сооружений, находящихся в удовлетворительном состоянии и не имеющих трещин в стенах;

15 м от зданий и сооружений, имеющих трещины в стенах, а также от инженерных коммуникаций, выполненных из чугунных, керамических, асбоцементных и железобетонных труб.

4.99. В проекте основания, уплотненного тяжелыми трамбовками, должны быть указаны:

размеры уплотняемой площади в плане;

требуемая глубина уплотнения;

величина недобора грунта до проектной отметки заложения фундаментов;

диаметр и вес трамбовки;

требуемая плотность грунта на нижней границе уплотняемой зоны;

оптимальная влажность уплотняемого грунта и при необходимости требуемое количество воды для доувлажнения грунта;

расчетное давление на уплотненный грунт.

4.100. Размеры уплотняемой площади в плане определяются в зависимости от назначения уплотнения, размеров и расположения фундаментов, нагрузок на них и других факторов.

При необходимости создания в основании сплошного маловодопроницаемого экрана размеры уплотняемой площади принимаются не менее чем на 1 м больше размеров зданий по наружным граням фундаментов.

При применении уплотнения только с целью устранения просадочных свойств грунтов ширина b_у и длина l_у уплотняемой площади назначаются в соответствии с конфигурацией и размерами фундаментов и принимаются равными:

где b и l — соответственно ширина и длина фундаментов;

d — диаметр применяемой трамбовки.

Во всех случаях ширина уплотняемой полосы за пределами фундаментов должна быть не менее 0,2 м с каждой стороны и не менее диаметра трамбовки.

4.101. Требуемая глубина уплотнения просадочных грунтов тяжелыми трамбовками в основании фундаментов определяется из условия полного устранения просадочных свойств грунтов в пределах всей деформируемой зоны или только ее верхней части на глубину, при которой суммарные осадки и просадки фундаментов не превышают предельно допустимых величин для зданий и сооружений.

При применении уплотнения с целью создания сплошного маловодопроницаемого экрана глубина уплотнения должна быть не менее 1,5 м.

4.102. Плотность грунта в уплотненном слое назначается исходя из полного устранения просадочных свойств грунтов, обеспечения достаточно низкой сжимаемости и высокой прочности уплотненных грунтов и задается средним значением плотности в уплотненном слое и плотностью на нижней границе уплотненного слоя.

Примечание.

Для подавляющего большинства распространенных на территории СССР лёссовых грунтов среднее значение объемного веса скелета грунта в уплотненном слое должно быть не менее 1,65-1,70 тс/м³, а на нижней границе уплотненной зоны — не менее 1,6 тс/м³.

4.103. Величина недобора грунта до проектной отметки заложения фундаментов, используемая при отрывке котлованов, принимается равной величине понижения трамбуемой поверхности и определяется по формуле

где h_упл — толщина уплотненного слоя, м, принимаемая по пп. 4.97 и 4.101;

γ_ск.упл — среднее значение объемного веса скелета грунта в пределах уплотненного слоя, тс/м³.

4.104. Диаметр и вес трамбовок назначаются в зависимости от требуемой глубины уплотнения, формы и размеров уплотняемых площадей и т. п.

При определении веса трамбовок учитывается, что удельное статическое давление понизу должно быть не менее 2 тс/м².

4.105. Расчетная величина осадки фундамента на уплотненном тяжелыми трамбовками грунте вычисляется в соответствии с разделом 3 по схеме двухслойного основания, состоящего из уплотненного грунта и залегающего ниже неуплотненного грунта естественной структуры.

Модуль деформации грунтов основания принимается, как правило, по данным результатов полевых испытаний их статической нагрузкой: для уплотненных грунтов — на отметке заложения фундаментов и для подстилающих грунтов естественного сложения — на глубине, соответствующей нижней границе уплотненного слоя.

При отсутствии данных испытаний штампами для предварительных расчетов допускается принимать значения модулей деформации уплотненных грунтов до плотности не менее 1,65 тс/м³ по табл. 4.9.

4.106. Просадки фундаментов при уплотнении грунтов только в пределах верхней части деформируемой зоны определяются:

а) при применении уплотнения с целью устранения просадочных свойств грунтов — исходя из полного водонасыщения грунтов, залегающих ниже уплотненного слоя, по рекомендациям п. 4.57. (13 прил. 3);

Таблица 4.9.

б) при применении уплотнения с целью создания маловодопроницаемого экрана-с учетом неполного водонасыщения подстилающего грунта [см. п. 4.61 (14 прил. 3)].

Пример. Определить основные параметры уплотненного тяжелыми трамбовками основания фундаментов промышленного здания пролетом 24 м и шагом колонн 6 м.

Исходные данные. Промышленное здание проектируется па участке, сложенном лёссовидными суглинками и супесями, относящемся к I типу грунтовых условий по просадочности. Основные физико-механические характеристики грунтов приведены в табл. 4.5. Модули деформации грунтов равны: уплотненного при полном водонасыщении — E_в = 200 кгс/см², природного грунта при естественной влажности — E_e = 150 кгс/см².

Фундаменты здания имеют размеры b = 3 м, l = 4,2 м, глубину заложения 2 м и давление по подошве 3 кгс/см².

1. Для заданного размера фундамента вертикальные давления в основании приведены в табл. 4.6.

Из сопоставления средних давлений p_i в основании фундамента с величиной начального просадочного давления p_пр = 1 кгс/см² устанавливаем, что в пределах всей просадочной толщи p_i>p_пр, т. е. деформируемая зона в данном случае распространяется до нижней границы просадочной толщи.

Принимаем толщину уплотненного слоя под фундаментами максимально возможной и равной 3 м и рассчитываем уплотненное основание по деформациям.

2. Определяем просадку фундамента за счет неуплотненного просадочного грунта, залегающего па глубине от 5 до 7 м по формуле (4.5) [(12) прил. 3] с использованием данных табл. 4.5 и 4.6:

3. Определяем осадку фундамента по формуле (3.70) (5 прил. 3) с использованием данных, приведенных в табл. 4.6, при глубине сжимаемой толщи, равной 6,8 м:

Определяем суммарную величину осадки и просадки фундамента на уплотненном грунте:

S+S_пр = 3,2+3,9 = 7,1 см.

Суммарная величина осадки и просадки фундамента оказывается меньше допустимой, равной 12 см, и, таким образом, принятая глубина уплотнения h_упл = 3м является вполне достаточной.

5. Определяем необходимый диаметр и вес трамбовки по пп. 4.97 и 4.104:

вес трамбовки Q = 2F = 2·2,26 = 4,52 тс.

6. Определяем ширину уплотненной зоны для каждой продольной оси промышленного здания из расчета сплошного уплотнения вдоль пролета под каждый ряд фундаментов по формуле (4.25):

l_y = l+0,5(b—d) = 4,2+0,5(3-1,7) = 4,2+0,65 = 4,85 м.

Принимаем уплотнение в три следа, а ширину уплотняемой площади 1,7×3 = 5,1 м.

7. Определяем величину недобора грунта при отрывке котлована по формуле (4.26):

Принимаем величину недобора грунта Δd = 0,55 м.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ГРУНТОВЫХ ПОДУШЕК

4.107. Сущность метода устройства грунтовых подушек состоит в замене просадочного грунта в пределах всей или части деформируемой зоны уплотненным местным глинистым грунтом.

Грунтовые подушки применяются в целях, указанных в п. 4.94, и, как правило, в тех случаях, когда не может быть применено уплотнение тяжелыми трамбовками, а именно при:

а) степени влажности просадочных грунтов в основании фундаментов G>0,7;

б) необходимости получения в основании фундаментов уплотненного слоя толщиной более 3-3,5 м;

в) отсутствии механизмов для уплотнения тяжелыми трамбовками;

г) наличии на расстояниях, менее указанных в п. 4.98, существующих зданий и сооружений.

4.108. В проекте на устройство грунтовых подушек должны быть указаны:

толщина и размеры грунтовой подушки в плане в пределах отдельных фундаментов или зданий и сооружений в целом;

план планировки котлована для устройства грунтовых подушек; рекомендуемые виды грунтов для подушек; значения оптимальной влажности грунтов; требуемая плотность грунта в подушке; толщина отсыпаемых слоев;

типы грунтоуплотняющих механизмов и ориентировочное число их проходов для уплотнения грунтов до требуемой плотности; расчетное давление на уплотненный грунт подушки.

4.109. Необходимая толщина грунтовой подушки определяется, как правило, из условия полного устранения просадочных свойств грунтов в пределах деформируемой зоны.

При значительной толщине грунтовой подушки, получаемой в соответствии с п. 4.101, толщину ее допускается уменьшать и выполнять грунтовые подушки только в пределах верхней части деформируемой зоны.

Возможная толщина грунтовой подушки при частичном устранении просадочных свойств грунтов в пределах деформируемой зоны определяется расчетом по деформациям исходя из того, что суммарные осадки и просадки фундаментов зданий и сооружений не должны превышать предельно допустимых для них величин.

4.110. Для малоэтажных зданий с нагрузкой на ленточный фундамент до 15 тс/м и столбчатый фундамент до 60 тс толщину грунтовой подушки допускается определять по формуле

где р — принятая средняя величина давления на грунт по подошве фундамента, кгс/см²;

p_пр — величина начального просадочного давления грунта, залегающего ниже грунтовой подушки, кгс/см²;

b — ширина фундамента, см.

Давление по подошве фундамента на грунтовую подушку толщиной не менее 50 см исходя из исключения просадок грунта в пределах деформируемой зоны принимается равным

4.111. Размеры грунтовых подушек в плане назначаются в зависимости от размеров фундаментов, их конфигурации в плане, принятого давления на грунт, целевого назначения применения грунтовых подушек, удобства производства земляных работ и т. п.

При необходимости создания сплошного маловодопроницаемого экрана грунтовые подушки устраиваются в пределах всего здания или сооружения. Размеры грунтовых подушек в этом случае назначаются исходя из условия отвода аварийных вод за пределы деформируемой зоны грунта в основании фундаментов и должны выступать в стороны от наружной грани фундаментов на ширину не менее 1 м.

4.112. При устройстве подушек только с целью ликвидации просадочных свойств грунтов в наиболее напряженной зоне основания фундамента ширину грунтовой подушки b_под и длину ее l_под понизу допускается определять по формулам:

где b и l — соответственно ширина и длина фундамента или здания, см;

k_п — коэффициент, учитывающий характер распределения горизонтальных деформаций в основании фундаментов при просадке грунта и принимаемый равным при: р = 1,5-2 кгс/см²; k_п = 0,3; р = 2,5-3 кгс/см²; k_п = 0,35; р = 3,5-4 кгс/см²; k_п = 0,4.

Ширина грунтовой подушки поверху в этих случаях должна быть не менее чем на 0,6 м больше ширины фундамента, а понизу не менее чем на 0,4 м.

4.113. Выбор грунта для устройства грунтовых подушек производится в основном в зависимости от местных грунтовых условий и целевого назначения применения подушек.

При возведении грунтовых подушек с целью создания сплошного маловодопроницаемого экрана необходимо применять лёссовидные глины и суглинки, так как в этих случаях достигается наибольшая их водонепроницаемость.

Дренирующие материалы (песок, шлак и т. п.) для устройства грунтовых подушек допускается применять с учетом их технико-экономических показателей только на площадках с I типом грунтовых условий по просадочности.

4.114. Грунтовые подушки должны устраиваться из однородных грунтов оптимальной влажности.

При уплотнении грунта в подушках трамбованием значение оптимальной влажности принимается по п. 4.96, а при уплотнении укаткой — равной влажности на границе раскатывания.

При влажности грунта, применяемого для возведения подушки, ниже оптимальной более чем на 0,03 (в абсолютном значении), должно производиться доувлажнение его до оптимальной влажности.

4.115. При устройстве грунтовых подушек с целью ликвидации просадочных свойств основания плотность грунта (объемный вес скелета) должна быть не менее 1,6 тс/м³, и не менее величины, при которой просадка грунта исключается, а при устройстве подушек с целью создания сплошного водонепроницаемого экрана — не менее 1,7 тс/м³.

Пример. Определить размеры грунтовой подушки под двухэтажное каркасное здание детсада с сеткой колонн 3×6 и 6×6 м, размером в плане 42×48 м. Фундаменты имеют глубину заложения 1 м и нагрузку на них 32 и 46 тс.

Исходные данные. Здание проектируется на участке, сложенном просадочным лёссовидным суглинком толщиной слоя 6 м, относящемся к I типу грунтовых условий по просадочности. Ниже залегают водонасыщенные непросадочные суглинки. Лёссовидные суглинки имеют γ_ск = 1,48 тс/м³; W = 0,16; p_пр = 1 кгс/см².

1. Определяем собственный вес наиболее нагруженного фундамента, принимая условно размеры его b = l = 1,8 м и h = 1 м:

G = blhγ_ф = 1,8·1,8·1·2,2 = 7,1 тс.

2. Определяем среднее давление по подошве наиболее нагруженного фундамента:

Исходя из среднего давления по подошве фундамента по формуле (4.27) определяем необходимую толщину грунтовой подушки:

4. Определяем по формуле (4.29) ширину грунтовой подушки понизу под отдельный фундамент:

т. е. уширение грунтовой подушки в каждую сторону от наружной грани фундамента составит

Учитывая частое расположение фундаментов, грунтовую подушку следует делать сплошной под все здание. В этом случае размеры ее понизу будут равняться:

b_под = 42+2·0,55 = 43,1 м;

l_под = 48+2·0,55 = 49,1 м

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТОВ В ВЫТРАМБОВАННЫХ КОТЛОВАНАХ

4.116. Особенность метода возведения столбчатых фундаментов в вытрамбованных котлованах состоит в том, что котлованы под отдельные фундаменты не отрываются, а вытрамбовываются на необходимую глубину падающей с высоты 6-8 м по направляющей штанге трамбовкой весом 1,5-7 т. После этого в вытрамбованный котлован заливается враспор монолитный бетон (без опалубки) или устанавливается сборный фундамент, имеющий форму и размеры котлована.

Вытрамбовывание котлованов выполняется тяжелыми трамбовками, с помощью которых образуется котлован заданной формы и глубины, с уплотненным грунтом под котлованом и его наклонными стенками.

Изменение плотности уплотненных грунтов по глубине и в стороны от котлована приведено на рис. 4.16.

4.117. Фундаменты в вытрамбованных котлованах применяются па площадках с I типом грунтовых условий по просадочности при:

а) степени влажности грунтов G≤0,7 и плотности γ_ск≤1,6 тс/м³;

б) нагрузках на колонну до 200 тс, а для ленточных фундаментов — до 40 тс/м;

Рис. 4.16. Изменение плотности уплотненных грунтов

I — по вертикали ниже дна вытрамбованного котлована; II — по горизонтали в сторону от оси котлована на глубине 0,2 м от его дна; 1 -вытрамбованный котлован; 2 — граница уплотненной зоны под котлованом

в) расположении вытрамбовываемых котлованов от существующих зданий и сооружений на расстояниях, не менее указанных в п. 4.98.

4.118. В проекте фундаментов в вытрамбованных котлованах должны быть указаны:

план планировки котлована под здание или сооружение;

план расположения вытрамбованных котлованов;

размеры и глубина отдельных вытрамбованных котлованов;

размеры и вес трамбовки, высота ее сбрасывания;

влажность грунтов, при которой осуществляется вытрамбовывание котлованов, и при необходимости повышения природной влажности до оптимальной — требуемое количество воды;

ориентировочные размеры уплотненной зоны при заданных размерах трамбовок и режиме трамбования;

ориентировочное число ударов трамбовки, необходимое для вытрамбовывания котлованов на заданную глубину.

4.119. Отметки планировки котлованов под здания и сооружения для вытрамбовывания отдельных котлованов под столбчатые фундаменты принимаются исходя из необходимости срезки насыпного и растительного слоя грунта, содержащего органических включений более 5%, и, как правило, принимаются равными отметкам основания полов.

При значительной толщине растительного слоя, а также при наличии уклонов местности планировка котлованов выполняется путем подсыпки местного лёссового грунта с уплотнением его до плотности 1,55-1,60 тс/м³. Толщина подсыпки не должна превышать величины h_под принимаемой равной

где h_к — глубина вытрамбовывания котлована, м;

b_ср — ширина или диаметр котлована в его среднем сечении но глубине, м.

Примечание.

Повышение плотности грунта подсыпки свыше 1,6 тс/м³ не допускается, так как приводит к резкому снижению эффективности вытрамбовывания котлованов.

4.120. План вытрамбованных котлованов для каркасных зданий разрабатывается в соответствии с планом колонн и действующими нагрузками исходя из того, что под каждую колонну вытрамбовывается отдельный котлован, а под спаренные колонны у осадочных и температурных швов котлован вытрамбовывается в два следа.

Под ленточные фундаменты вытрамбованные котлованы располагаются по осям стен на расстояниях, определяемых исходя из нагрузок на фундамент, плана расположения стен, длины фундаментных балок и т. п.

Минимальное расстояние в осях между вытрамбованными котлованами должно быть не менее 2b_ср.

4.121. Размеры вытрамбованных котлованов в плане назначаются в соответствии с размерами фундаментов. Глубина вытрамбовывания котлованов принимается исходя из необходимой глубины заложения фундаментов с учетом требований пп. 3.126-3.156 (3.27-3.39), а также связи их с каналами, приямками и коммуникациями.

Минимальная глубина вытрамбовывания котлованов должна быть не менее величины, определяемой исходя из необходимости получения в основании максимально возможной толщины уплотненной зоны по формуле (4.26).

Рис. 4.17. Конструкция фундаментов в вытрамбованных котлованах

а — со стаканом 1 для заделки колонны; б — с анкерными болтами 2; в — с опорной плитой 3 для приварки колонны; г — с гнездами 4 для опирания фундаментных балок

4.122. Размеры трамбовок назначаются в зависимости от размеров фундаментов и в целях унификации принимаются понизу от 0,3 до 1,6 м с шагом 10 см.

Форма трамбовок в плане принимается квадратной, прямоугольной или круглой с конусностью от 1:15 до 1:3. Вес трамбовок назначается исходя из того, что удельное статическое давление по основанию трамбовки должно быть не менее 0,3 кгс/см².

4.123. Толщина уплотненной зоны h_упл в основании фундамента в вытрамбованном котловане приближенно принимается равной h_упл = 1,5b_ср, а ширина уплотненной зоны D на глубине (0,15-0,25) b_ср — равной 2b_ср.

4.124. Столбчатые фундаменты в вытрамбованных котлованах проектируются, как правило, монолитными.

Установка колонн на них осуществляется с помощью стакана (рис. 4.17, а, г), анкерных болтов (рис. 4.17, б), опорной плиты (рис. 4.17, в).

Для опирания фундаментных балок в верхней части фундаментов устраивают соответствующие гнезда (рис. 4.17, г).

4.125. Сборные фундаментные башмаки изготовляют по форме трамбовки с размерами в плане на 2 см больше размеров трамбовок. Для обеспечения достаточно плотного контакта по основанию и боковым стенкам сборные фундаментные башмаки устанавливаются в вытрамбованные котлованы путем их вдавливания. При наличии зазоров между фундаментом и стенками котлованов последние заливаются пластичным бетоном или цементным раствором.

4.126. Размеры стаканов для заделки колонн в фундаментные башмаки назначаются с учетом возможной рихтовки колонн по высоте и в плане на ±5 см.

Рис. 4.18. Схема к расчету столбчатого фундамента в вытрамбованном котловане

1 — столбчатый фундамент; 2 — граница уплотненной зоны

4.127. (4.19). Расчет оснований фундаментов в вытрамбованных котлованах производится с учетом плотности и прочностных характеристик уплотненного слоя, толщины его, а также величины начального просадочного давления грунта, залегающего ниже уплотненного слоя.

При расчете столбчатого фундамента в вытрамбованном котловане должно выполняться условие (рис. 4.18):

где             N               —     сумма всех вертикальных нагрузок, действующих на фундамент, тс;

                  G               —     собственный вес фундамента, тс;

                  F                —     площадь сечения фундамента на глубине h_к/2, м²;

                  ΣM             —     сумма моментов от всех сил, действующих на фундамент в рассматриваемой плоскости, тcм;

                  q                —     реактивный боковой отпор грунта, тс/м², определяемый по п. 4.128;

                  b_ср              —     средняя ширина фундамента в сечении на глубине h_к/2, м;

                  W               —     момент сопротивления сечения фундамента на глубине h_к/2, м³;

                  R₁₍₂₎            —     расчетное давление на основание, определяемое по п. 4.129.

4.128. Реактивный отпор грунта по уплотненным стенкам вытрамбованных котлованов при применении сборных фундаментов не учитывается (q = 0), а при монолитных фундаментах и бетонировании их враспор, на основе экспериментальных данных, принимается равным

где             а и b          —     соответственно равны: а = 6 тс/м², b = 0,4;

                  р                —     среднее давление в сечении фундамента на глубине h_к/2, тс/м³.

4.129. За расчетное давление на основание фундамента в вытрамбованном котловане принимается минимальное значение давления, получаемое по:

а) формуле (3.38) (17) с использованием расчетных значений прочностных характеристик φ_II и c_II уплотненных грунтов в водонасыщенном состоянии, определяемых при проведении опытных работ на образцах, отобранных с глубины 20-30 см от дна котлована, а при отсутствии их — на уплотненных до γ_ск = 1,7 тс/м³ в лаборатории образцах;

б) формуле (4.2), дающей расчетное давление, вычисляемое по значению начального просадочного давления грунта природного сложения, подстилающего уплотненную зону.

При внецентренном загружении фундаментов, действии моментов и горизонтальных сил величины краевых давлений определяются с учетом требований пп. 3.210-3.217 (3.60).

4.130. Расчетная величина осадки столбчатого фундамента в вытрамбованном котловане определяется в соответствии с требованиями раздела 3 по схеме двухслойного основания, состоящего из: уплотненного грунта h_упл = 1,5b_ср и неуплотненного просадочного грунта ненарушенной структуры с учетом рекомендаций п. 4.105.

Примечание.

При отсутствии данных испытания грунтов штампами осадки столбчатых фундаментов допускается определять как для однородного основания по среднему модулю деформации, полученному по результатам испытания опытных фундаментов в вытрамбованных котлованах.

Пример. Определить размеры столбчатого фундамента в вытрамбованном котловане под наиболее нагруженную колонну промышленного здания.

Исходные данные. Промышленное здание возводится на участке, сложенном лёссовидными суглинками и супесями, относящемся к I типу грунтовых условий по просадочности.

Основные физико-механические характеристики грунтов участка приведены в табл. 4.3. Расчетные значения просадочных характеристик уплотненных грунтов равняются φ_II = 26°; c_II = 0,48 кгс/см².

Нагрузка от колонны на верх фундамента равняется N = 110 тс, M = 20 тcм, Q = 8 тс. Глубина заложения фундаментов должна быть не менее 1,6 м. Отметка низа пола — 0,4 м.

1. Определяем предварительные размеры фундамента исходя из минимально допустимой глубины вытрамбовывания котлованов h_к = h_ф-0,4 = 1,6-0,4 = 1,2 м и расчетного давления R = 5 кгс/см²:

Принимаем размеры котлована понизу — 1,4×1,4 м, поверху — 1,6×1,6 м, а на глубине 0,5h_к-1,5×1,5 м.

2. Определяем расчетное давление па уплотненный грунт по формуле (3.38) (17):

3. Определяем среднее давление на уплотненный грунт по величине начального просадочного давления подстилающего просадочного грунта по формуле (4.2)

4. Определяем момент сопротивления площади фундамента по среднему сечению на глубине 0,5h_к = 0,6 м:

5. Определяем собственный вес фундамента:

G = Vγ = 1,5·1,5·1,6·2,5 = 9 тс.

6. По формуле (4.32) определяем краевые давления по подошве фундамента при

q = 0,6+5·0,4 = 2,6 кгс/см² = 26 тс/м²;

р_макс = 61,2 тс/м²<1,2R₁ = 63,5 тс/м²;

р_мин = 44,8 тс/м².

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОСНОВАНИЙ, УПЛОТНЕННЫХ ГРУНТОВЫМИ СВАЯМИ

4.131. Глубинное уплотнение просадочных грунтов грунтовыми сваями осуществляется путем пробивки скважин с созданием вокруг них уплотненных зон и последующим заполнением скважин грунтом с уплотнением.

При расположении скважин на определенных расстояниях l, при которых уплотненные зоны смыкаются, образуется массив уплотненного грунта толщиной, превышающей на 2,5d (d — диаметр скважин) глубину проходки скважин (рис. 4.19).

За счет частичного выпора грунта верхняя часть уплотненного массива, называемая буферным слоем, разуплотняется, поэтому перед закладкой фундаментов этот слой снимается или доуплотняется.

Примечание.

Скважины, заполненные уплотненным грунтом, условно именуются «грунтовыми сваями».

4.132. Глубинное уплотнение просадочных грунтов грунтовыми сваями выполняется с целью:

устранения просадочных свойств грунтов в пределах просадочной толщи;

создания в основании зданий и сооружений сплошного маловодопроницаемого экрана из уплотненного грунта;

устройства противофильтрационных завес из уплотненного грунта.

4.133. Область применения метода уплотнения просадочных грунтов грунтовыми сваями определяется инженерно-геологическими особенностями участков строительства, влиянием динамических и взрывных воздействий на близрасположенные существующие здания и сооружения, конструктивными особенностями возводимых зданий н сооружений и т. п.

4.134. Уплотнение грунтовыми сваями целесообразно применять при влажности просадочных грунтов, близкой к оптимальной, и степени влажности не более 0,75, отсутствии слоев и прослоек плотных грунтов, песков, маловлажных супесей, линз переувлажненного грунта со степенью влажности G>0,75, а также верховодки, при толщине слоя просадочного грунта от 10 до 24 м.

4.135 (4.20). Параметры глубинного уплотнения просадочных грунтов грунтовыми сваями (количество, шаг, размеры свай и т. п.) должны назначаться из условия достижения требуемой плотности грунтов основания, при которой полностью устраняется просадка грунта от его собственного веса и от нагрузки, передаваемой фундаментами а размеры уплотняемой площади в плане — исходя из условия обеспечения несущей способности уплотненного массива и подстилающего его грунта при возможной просадке окружающего грунта природной структуры.

Рис. 4.19. План расположения грунтовых свай (а) и поперечный разрез уплотненного массива (б)

1 — грунтовые сваи; 2 — уплотненные зоны вокруг грунтовых свай

4.136. В проекте уплотнения просадочных грунтов грунтовыми сваями должны быть указаны:

размеры уплотняемой площади с привязкой их к плану расположения фундаментов;

план расположения и диаметры грунтовых свай;

глубина уплотнения;

требуемая плотность грунта в уплотненном массиве:

способ устройства скважин и уплотнения грунтов;

вид, влажность и количество грунтового материала, необходимого для набивки скважин;

способ доуплотнения или глубина срезки буферного слоя;

расчетное давление на уплотненный грунт.

4.137. Уплотнение грунтовыми сваями выполняется в котлованах размерами, на 3 м большими в каждую сторону размеров уплотняемой площади. Отметка дна котлованов назначается с учетом последующей частичной срезки буферного слоя из того расчета, чтобы оставшаяся толщина его не превышала 1,5 м.

Частичная срезка буферного слоя производится с недобором на 20 см до проектной отметки заложения фундаментов. Доуплотнение буферного слоя осуществляется тяжелыми трамбовками на глубину не менее 1,5 м.

Толщина буферного слоя h_б принимается равной

где             d                —     диаметр скважин (грунтовых свай), м, принимаемый равным при пробивке их станками ударно-канатного бурения d = 0,5 м, а при использовании энергии взрыва — d = 0,4 м;

                  k_б               —     коэффициент пропорциональности, принимаемый равным по опытным данным: для супесей k_б = 4, суглинков k_б = 5 и глин k_б = 6.

4.138. Площадь уплотняемого основания должна превышать площадь подошвы фундамента за счет полосы, выступающей за его пределы по периметру на величину, равную:

а) при I типе грунтовых условий по просадочности — 0,2b, но не менее 0,8 м, а для отдельно стоящих сооружений с высоким расположением центра тяжести (дымовые трубы, водонапорные башни и т. п.) не менее 0,3b (где b — меньшая сторона прямоугольного или диаметр круглого фундамента, м);

б) при II типе грунтовых условий по просадочности — 0,2 величины просадочной толщи грунта, м.

Примечание.

Ширина уплотняемой площади на площадках с I типом грунтовых условий по просадочности должна быть не менее 0,2 глубины уплотнения, а со II типом — не менее 0,5 величины просадочной толщи.

4.139. Грунтовые сваи в уплотняемом основании следует размещать в шахматном порядке — по вершинам равностороннего треугольника (рис. 4.19). Независимо от полученного по расчету числа грунтовых свай число рядов их по длине и ширине фундамента должно быть не менее трех. Первый ряд грунтовых свай располагается на расстоянии от границы уплотняемой площади основания, равном 0,5l (где l — расстояние между центрами грунтовых свай, определяемое по п. 4.140).

Во всех случаях число грунтовых свай непосредственно под фундаментами колонн здания или сооружения должно быть не менее восьми.

4.140. Расстояние между центрами скважин для грунтовых спай l определяется по формуле (4.35) или по табл. 4.10.

где             γ_ск              —     объемный вес скелета грунта в природном состоянии, тс/м³;

                  γ_ск.упл             —     средний объемный вес скелета грунта уплотненного массива, тс/м³, принимаемый по п. 4.141.

Таблица 4.10

Примечание.

Расстояние между грунтовыми сваями определено из условия, что объемный вес скелета уплотненного грунта в теле грунтовой сваи равен 1,75 тс/м³.

4.141. Проект уплотнения просадочных грунтов грунтовыми сваями составляется из расчета достижения средней плотности грунта в уплотненном массиве, соответствующей объемному весу скелета грунта, равному:

а) на площадках с I типом грунтовых условий по просадочности — 1,65 тс/м³;

б) на площадках со II типом грунтовых условий по просадочности — в пределах верхнего слоя на глубину Н_у/2-1,65 тс/м², а нижнего на глубину Н_у/2-1,70 тс/м³ (см. рис. 4.19).

При применении грунтовых свай в целях устройства противофильтрационной завесы средний объемный вес скелета грунта должен быть не менее 1,75 тс/м³.

4.142. Уплотнение грунтовыми сваями осуществляется:

а) на площадках с I типом грунтовых условий по просадочности — в пределах всей глубины деформируемой зоны h_деф, а при h_деф>H — в пределах всей величины просадочной толщи Н;

б) на площадках со II типом грунтовых условий по просадочности — на всю величину просадочной толщи.

Отметка низа грунтовых свай принимается на 1 м выше проектной глубины уплотнения.

4.143. Скважины заполняются местным глинистым грунтом оптимальной влажности с уплотнением грунта до средней плотности не менее 1,75 тс/м³.

При применении грунтовых свай для устройства противофильтрационных завес засыпка скважин выполняется суглинками или глинами.

4.144. Количество грунтового материала по весу (в тс/м) при оптимальной влажности, необходимое для набивки 1 м длины грунтовой сван, определяется по формуле

где             k_с               —     коэффициент, зависящий от вида уплотняемого грунта и обусловленный увеличением диаметра грунтовой сваи в процессе трамбования засыпанного грунтового материала, принимаемый равным для супесей k_с = 1,4, а для суглинков и глин k_с = 1,1;

                  Ω               —     площадь поперечного сечения грунтовой сваи, м², при проектном диаметре, принимаемом в соответствии с п. 4.137;

                  γ_ск.упл          —     объемный вес скелета уплотненного грунта в теле грунтовой сваи, равный 1,75 тс/м³;

                  W_упл           —     влажность грунта, засыпаемого в скважину.

Пример. Определить основные параметры уплотненного грунтовыми сваями основания 12-этажного жилого дома, возводимого на сплошной железобетонной плите размером в плане 13×46 м.

Исходные данные. Жилой дом проектируется на участке, сложенном (рис. 4.11) лёссовидными суглинками и супесями, относящемся к II типу грунтовых условий по просадочности. Средние значения основных физико-механических характеристик грунтов приведены в табл. 4.7 и на рис. 4.11.

1. Определяем расстояние между центрами скважин для грунтовых свай по формуле (4.35) для верхнего слоя супесей при диаметре скважин d = 50 см и γ_ск.упл = 1,65 тс/м³:

2. Определяем расстояние между центрами скважин для грунтовых свай для слоя суглинков при γ_ск.упл = 1,70 тс/м³:

3. Принимаем расстояние между центрами скважин для грунтовых свай равным 1,25 м.

Определяем расстояние между рядами грунтовых свай l’ (рис. 4.19):

4. Определяем по п. 4.138 ширину полосы, выступающей за пределы уплотняемой площади, и размеры уплотняемой площади:

b’ = 0,2Н = 0,2·20 = 4 м.

Размеры уплотняемой площади будут равны:

В = 13+2b’ = 13+8 = 21 м>Н = 20 м;

L = 46+2b’ = 46+8 = 54 м.

5. Определяем число грунтовых свай в ряду n’ и число рядов n»:

n’ = (54:1,25)+1 = 43,1+1 = 44,145 свай;

n» = (21:1,08)+1 = 19,5+1 = 20,521 ряд.

Общее число грунтовых свай будет равно

n = 45·21 = 945 шт.

6. Определяем количество грунтового материала для набивки 1 м длины грунтовой сваи по формуле (4.36):

одной грунтовой сваи

q’ = qH_c = 0,57·19 = 10,8 тс;

уплотнения основания дома

Q = q’n = 10,8·945 = 10200 тс.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОСНОВАНИЙ, УПЛОТНЕННЫХ ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫМ ЗАМАЧИВАНИЕМ

4.145. Уплотнение просадочных грунтов предварительным замачиванием происходит под действием их собственного веса в результате снижения прочности грунтов при их увлажнении.

В процессе предварительного замачивания уплотняются нижние слои грунтовой толщи, начиная с глубины, на которой давление от собственного веса грунта превышает начальное просадочное давление Верхние слои грунта вследствие недостаточной нагрузки на них остаются в недоуплотненном состоянии, и, таким образом, предварительное замачивание обеспечивает перевод толщи лёссовых грунтов из II типа в I тип грунтовых условий по просадочности.

4.146 (4.21). Предварительное замачивание грунтов основания должно предусматриваться для уплотнения (устранения просадочных свойств) только нижних слоев грунта в пределах зоны просадки грунта от собственного веса. Размеры уплотняемой площади и методика замачивания назначаются с таким расчетом, чтобы в пределах застраиваемой площади просадка грунта от собственного веса была полностью устранена.

Для устранения просадки грунтов в деформируемой зоне от нагрузки, передаваемой фундаментами, предварительное замачивание в необходимых случаях должно дополняться:

уплотнением верхнего слоя грунта подводными взрывами;

уплотнением грунта тяжелыми трамбовками или устройством грунтовой подушки;

прорезкой верхнего слоя грунта глубокими фундаментами, в том числе свайными.

В целях повышения эффективности уплотнения нижних слоев грунта в необходимых случаях (например, при больших нагрузках на основание) предварительное замачивание должно осуществляться с одновременными глубинными взрывами.

4.147. Замачивание просадочных грунтов осуществляется в котлованах, отрываемых за счет снятия растительного слоя на глубину 0,4-1 м, в пределах, застраиваемой площади отдельными картами. Для поддержания требуемого уровня воды карты обваловываются валиками из местного суглинка.

Замачивание продолжается до полного промачивания всей толщи просадочных грунтов и условной стабилизации просадок от собственного веса грунтов, на что требуется обычно около 1-3 месяцев.

Примечание. Для ускорения фильтрации воды в грунт в отдельных случаях на дне котлована отсыпается дренирующий слой из песка толщиной 6-8 см.

4.148. Область применения метода уплотнения просадочных грунтов предварительным замачиванием определяется инженерно-геологическими особенностями участков строительства, расположением их по отношению к существующим зданиям и сооружениям, конструктивными особенностями проектируемых зданий и сооружений, возможной величиной просадки грунта от собственного веса, наличием воды для замачивания, сроком подготовки оснований и т. п.

4.149. Уплотнение предварительным замачиванием целесообразно применять при залегании сверху супесей и легких суглинков, отсутствии водоупорных прослоек в пределах уплотняемой толщи, наличии в нижней части ее дренирующих слоев, обеспечивающих быстрый отток свободной воды.

В зависимости от конструкции проектируемых зданий и сооружений уплотнение просадочных грунтов предварительным замачиванием рекомендуется применять для сравнительно нетяжелых зданий, когда имеется возможность доуплотнить грунт в пределах большей части деформируемой зоны от нагрузки фундаментов методами, указанными в п. 4.146 (4.21).

4.150. Уплотнение просадочных грунтов предварительным замачиванием применяется, как правило, на вновь застраиваемых площадках при отсутствии близрасположенных существующих зданий и сооружений.

В целях исключения влияния предварительного замачивания на существующие здания и сооружения, возведенные без полного устранения просадочных свойств грунтов или полной их прорезки, расстояния от замачиваемой площади до существующих сооружений должны быть не менее:

при наличии водоупора — трехкратной толщины слоя просадочных грунтов;

при отсутствии водоупора — полуторной толщины слоя просадочных грунтов.

Примечания:

1. Если существующие здания или сооружения возведены с полным устранением просадочных свойств грунтов или полной их прорезкой, указанные выше расстояния допускается принимать в 2 раза меньшими.

2. При расположении существующих зданий и сооружений от вновь возводимых на расстояниях, меньших вышеуказанных, уплотнение предварительным замачиванием выполняется после устройства противофильтрационной завесы на соответствующих участках.

4.151. Уплотнение просадочных грунтов предварительным замачиванием рекомендуется применять, как правило, при просадках грунтов от собственного веса более 30 см.

Примечание. При соответствующих обоснованиях предварительное замачивание может быть применено и при просадках грунтов от собственного веса от 15 до 30 см.

4.152. В проекте уплотнения просадочных грунтов предварительным замачиванием должны быть указаны:

размеры уплотняемой площади, план планировки котлованов и отдельных карт для замачивания;

методика замачивания грунта;

глубина и необходимое количество воды для замачивания грунта;

схема прокладки водоводов для замачивания с указанием пунктов подачи воды на каждую карту;

ожидаемые величины просадок грунта по отдельным картам или по котловану в целом;

план расположения и конструкция поверхностных и глубинных марок;

рекомендации по замачиванию грунта, включающие: ориентировочное время замачивания, величину условной стабилизации просадки грунта и т. п.;

методы доуплотнения верхнего слоя грунта в пределах деформируемой зоны от нагрузки фундаментов.

4.153. Уплотнение просадочных грунтов предварительным замачиванием производится в котлованах глубиной 0,4-1 м, отрываемых за счет снятия растительного слоя (рис. 4.20). При толщине растительного слоя менее 0,4 м котлован обваловывается местным грунтом с уплотнением. Высота обвалования назначается из условия, чтобы поверхность воды в котловане была на уровне не менее 0,3-0,4 м от дна котлована, а ширина — из расчета, чтобы границы распространения воды в стороны от соседних карт сливались на глубине выше глубины h_п (рис. 4.21), с которой происходят просадки грунтов от собственного веса.

Для удобства производства работ большие котлованы разбиваются с помощью перемычек на отдельные карты длиной 50-100 м и шириной 40-50 м (рис. 4.20).

4.154. В целях обеспечения достаточно равномерного уплотнения грунта в пределах участка, занимаемого зданием, размеры котлованов принимаются равными:

где             b_к и l_к           —     соответственно ширина и длина котлована, м;

                  b_зд и l_зд      —     соответственно ширина и длина здания по наружным граням фундамента, м;

                  Н               —     величина просадочной толщи, м.

Ширина замачиваемой площади должна быть не менее Н.

4.155. На вновь осваиваемых территориях, где возможны подъем уровня грунтовых вод или промачивание всей толщи просадочных грунтов за пределами зданий (например, за счет орошения), предварительное замачивание грунтов производится не только под зданиями, но и под дорогами, коммуникациями, арыками у зданий и т. д.

4.156. Планировка отдельных карт и котлованов производится в зависимости от рельефа местности под одну отметку или отдельными террасами.

Для получения более равномерной просадки дно котлованов в пределах 10-15 м от края планируется с уклоном 0,02-0,03 к наружным сторонам котлована но всему периметру в случае квадратного котлована и к двум меньшим сторонам — в случае прямоугольного котлована (рис. 4.20, а).

При одновременном замачивании нескольких карт уклоны делаются только по наружным сторонам карт (рис. 4.20, б).

4.157. При залегании с поверхности дна котлованов тяжелых суглинков или глин для сокращения сроков замачивания делаются дренирующие скважины диаметром не менее 15 см, засыпанные песком, гравием, мелким химически стойким шлаком и т. п.

Скважины выполняются на всю глубину малофильтрующего слоя, но не менее 0,5Н и не более 0,7Н.

Расстояние между скважинами в пределах замачиваемого участка принимается равным 2-10 м. В целях достижения более равномерного уплотнения грунта по всему котловану в торцах его скважины располагаются чаще, а в центре реже (рис. 4.22).

Примечание.

Дренирующие скважины обычно устраиваются при толщине малофильтрующего слоя более 3 м и залегания его на глубине не более 10 м, а также при замачивании грунтов под отдельные здания на сравнительно небольших площадях.

4.158. Замачивание осуществляется до полного промачивания всей толщи просадочных грунтов и достижения условной стабилизации просадки.

Время, необходимое для промачивания всей толщи просадочных грунтов Н, допускается определять по формуле:

где             k_мин            —     минимальная величина коэффициента фильтрации слоев грунта, входящих в просадочную толщу, м/сут;

                  m₃              —     коэффициент, принимаемый равным при замачивании с поверхности дна котлована и наличии дренирующего слоя из песка m₃ = 1; то же, при отсутствии дренирующего слоя — m₃ = 1,2; при замачивании через скважины — m₃ = 0,8.

За условную стабилизацию просадки грунта принимается просадка его менее 1 см в неделю, наблюдаемая в течение последних двух недель.

Рис. 4.20. Схема планировки котлованов и карт для замачивания

а — под небольшое здание; б — при замачивании па всей застраиваемой площади;

1 — обвалование и контур котлованов и карт; 2 — контур проектируемого здания; 3 — направление уклонов в котлованах и картах, 1 — 16 (в кружках) — номера карт

Рис. 4.21. Поперечные сечения обвалования котлованов

а — на практически горизонтальных участках; б — на наклонных участках;

1 — граница распространения воды в стороны от зеркала воды; 2 — глубина, ниже которой происходит просадка грунта от собственного веса

4.159. Необходимое количество воды для замачивания грунта определяется из условия промачивания всей толщи просадочных грунтов. При этом предполагается (рис. 4.23), что:

а) повышение влажности грунта в результате замачивания в пределах столба грунта по всей площади котлована происходит до степени влажности G = 0,8;

б) распространение влаги в стороны от котлована при замачивании с поверхности происходит в лёссовидных супесях под углом β = 35° к вертикали, в лёссовидных суглинках и глинах под углом β = 50° и в этих зонах степень влажности грунта после замачивания изменяется от G = 0,8 до естественной.

Количество воды, м³, определяется по формуле

или

где             γ_s                     —     средневзвешенное значение удельного веса грунта, тс/м³;

                  γ_ск              —     средневзвешенное значение объемного веса скелета грунта до замачивания и просадки, тс/м³;

                  γ                 —     средневзвешенное значение объемного веса грунта при естественной влажности, тс/м³;

                  γ_W              —     удельный вес воды, принимаемый равным 1 тс/м³;

                  V₁              —     объем грунта в пределах замачиваемого котлована, м³, равный площади котлована, умноженной на толщину промачиваемого слоя грунта;

                  V₂              —     суммарный объем грунта в пределах зон распространения воды в стороны от замачиваемого котлована, м³.

4.160. Для замачивания грунтов может быть использована любая вода, имеющаяся в данном районе.

Арычная вода подводится к котлованам по специально отрываемым каналам-лоткам, а производственная и питьевая — по временному водопроводу.

Сечение временного водопровода рассчитывается по максимальному суточному расходу воды q_макс, определенному при замачивании с поверхности по формуле

где             k                —     коэффициент фильтрации грунта, м/сут;

                  F                —     площадь замачиваемого участка, м²;

                  η                —     эмпирический коэффициент, учитывающий увеличение расхода воды в процессе просадки, принимаемый при замачивании без скважин η = 2, а со скважинами η = 3.

Рис. 4.22. Рекомендуемая схема расположения скважин для замачивания котлованов

1 — контур котлована; 2 — контур проектируемого здания; 3 — скважины для предварительного замачивания

Рис. 4.23. Поперечный разрез (а) и план (б) увлажненной зоны котлована

1 — котлован для замачивания грунта; 2 — контур увлажненной зоны

4.161. Ожидаемые величины просадок грунтов от собственного веса вычисляются по пп. 4.68-4.70 (16 прил. 3) для отдельных точек замачиваемой площади, соответствующих пунктам расположения шурфов иди технических скважин, по которым в достаточном объеме выполнены лабораторные определения относительной просадочности грунтов.

С учетом ожидаемых величин просадок грунтов разрабатывается проект планировки территории после предварительного замачивания.

4.162. Для наблюдения за просадкой грунтов на дне котлована и за его пределами на расстоянии не менее полуторной толщины просадочного слоя устанавливаются поверхностные марки (рис. 4.6) по 2-3 поперечникам через каждые 3-8 м.

Для наблюдения за послойной деформацией грунта в центре карты или отдельного котлована устанавливается куст глубинных марок (рис. 4.7), которые закладываются через каждые 2-3 м по глубине в пределах всей просадочной толщи. В плане глубинные марки располагаются на расстоянии 0,5-1 м одна от другой.

4.163. Экстраполяция кривой просадки грунта от собственного веса во времени производится по данным наблюдений за просадками марок по п. 4.162 с учетом следующих положений:

а) принимается условно, что полная стабилизация просадки грунта наступает через 300 дней от начала просадки;

б) замачивание грунта производится при постоянном уровне воды в котловане и прекращается после наступления условной стабилизации просадки.

Кривая просадки грунта от собственного веса во времени выражается уравнением (рис. 4.24):

где             S_t               —     величина просадки в заданное время t, мм;

                  S_пр              —     величина просадки после ее полной стабилизации, мм, определяемая по формуле (4.43);

                  t                 —     время после начала просадки, при котором определяется экстраполированная величина просадки, сут;

                  р                —     параметр (размерность — сутки), определяемый по формуле (4.45).

4.164. Величина просадки S_пр при достижении полной стабилизации определяется с учетом требований п. 4.163 по экспериментально полученным значениям S_пр.1 и S_пр.2 в моменты времени t₁ и t₂:

где             t_п = 300 сут;

4.165. В проектах зданий и сооружений на основаниях, уплотненных предварительным замачиванием до неполной стабилизации просадок, должно быть предусмотрено превышение отметок заложения фундаментов против проектных, равное возможной величине экстраполируемой просадки грунта.

Пример. Определить основные параметры уплотненного предварительным замачиванием основания промышленного здания размером в плане 96х240 м.

Исходные данные. Промышленное здание проектируется на участке, сложенном (рис. 4.11) лёссовидными супесями и суглинками, относящемся к II типу грунтовых условий с величиной просадки от собственного веса грунта более 30 см. Средние значения основных физико-механических характеристик грунта приведены в табл. 4.7, а значения относительной просадочности на рис. 4.11 и в табл. 4.8.

Рис. 4.24. Кривая просадки грунта от собственного веса во времени

1. Определяем размеры замачиваемой площади под здание по формулам (4.37) и (4.38)

b_к = b_зд+0,6Н = 96+0,6·20 = 96+12 = 108 м;

l_к = l_зд+Н = 240+20 = 260 м.

Для удобства производства работ полученный котлован размером 108×260 м разбиваем на 8 карт размером в осях 54×65 м.

2. Определяем время Т по формуле (4.39), необходимое для промачивания всей толщи просадочных грунтов при коэффициенте фильтрации лёссовидных суглинков k_мин = 0,45 м/сут и глубине котлована 0,5 м:

3. Для расчета потребного количества воды на замачивание определяем средневзвешенные значения:

удельного веса грунта

объемного веса скелета грунта до просадки

объемного веса грунта при естественной влажности,

4. Определяем объем грунта V₁:

V₁ = 108·260·19,5 = 547500 м³.

5. Определяем объем грунта V₂:

6. Определяем необходимое количество воды по формуле (4.40):

7. Определяем максимальный суточный расход воды на замачивание котлована по формуле (4.41):

8. Определяем ожидаемую величину просадки грунта от собственного веса по формуле (4.5) (12 прил. 3):

Пример. Определить превышение отметок заложения фундаментов против проектных, если известно, что:

S_пр.1 = 37 см; S_пр.1 = 39,6 см; t₁ = 66 сут; t₂ = 84 сут; t = 150 сут.

1. Определяем по формуле (4.44) величину:

2. Определяем по формуле (4.43) величину просадки грунта после ее стабилизации:

отсюда S_пр = 47,7 см.

3. Определяем по формуле (4.45) параметр р:

р = S_прtgα = 47,7·0,523 = 25 сут.

4. Определяем просадку грунта по формуле (4.42) через 150 дней после начала замачивания, т. е. на период заложения фундаментов:

5. Определяем величину необходимого подъема отметки заложения фундаментов

Δ = S_пр—S_пр.t = 47,7-40,5 = 7,2 см.

ВОДОЗАЩИТНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ

4.166. Водозащитные мероприятия при строительстве зданий на просадочных грунтах применяются, как правило, на площадках ее II типом грунтовых условий по просадочности с целью снижения вероятности замачивания грунтов в основании, исключения интенсивного замачивания грунтов на всю величину просадочной толщи и полного проявления возможной величины просадки грунта, контроля за состоянием сетей, несущих воду, возможности их осмотра и быстрого ремонта, обеспечения своевременного предотвращения источников замачивания грунтов в основании и т. п.

4.167. В комплекс водозащитных мероприятий входят: компоновка генплана; планировка застраиваемой территории; устройство под зданиями и сооружениями маловодопроницаемых экранов; качественная засыпка пазух котлованов и траншей; устройство вокруг зданий отмосток; прокладка внешних и внутренних коммуникаций, несущих воду, с исключением возможности утечки из них воды, обеспечением свободного их осмотра и ремонта; отвод аварийных вод за пределы зданий и в ливнесточную сеть и др.

4.168. Компоновка генеральных планов выполняется с максимальным сохранением естественных условий стока поверхностных вод. Пересечения линий стока поверхностных вод по всей их длине под зданиями и сооружениями, как правило, не допускаются.

Здания и сооружения с мокрым технологическим процессом должны располагаться, как правило, в пониженных частях рельефа застраиваемой площадки, на участках с высоким расположением уровня грунтовых вод, наличием дренирующего слоя, подстилающего просадочную толщу грунтов.

Здания и сооружения с мокрым технологическим процессом должны располагаться от других зданий на расстояниях не менее:

полуторной величины просадочной толщи при наличии ниже ее дренирующего слоя;

трехкратной величины просадочной толщи при маловодопроницаемом подстилающем слое.

4.169. Планировка застраиваемой площадки или участка строительства должна проектироваться с использованием путей естественного стока атмосферных вод. Планировка всей площадки под одну отметку не допускается.

Применение песчаных грунтов, строительного мусора и других дренирующих материалов для планировочных насыпей на площадках со II типом грунтовых условий по просадочности не допускается.

4.170. Все поверхностные воды должны отводиться с площадки или участка строительства через постоянно действующую ливнесточную сеть за пределы застраиваемой территории. Ливнесточная сеть должна обеспечивать пропуск наибольшего расхода ливневых вод, имеющего место в данном районе.

4.171. Застраиваемая площадка, расположенная на склоне, должна быть отгорожена от поверхностных вод, стекающих со склона, нагорной канавой. Нагорная канава должна иметь выпуски для сброса ливневых вод за пределы застраиваемой территории с уклоном не менее 0,005. Сечение нагорной канавы должно обеспечивать пропуск наибольшего расчетного расхода ливневых вод.

4.172. Площадки строительства в предгорных районах следует планировать отдельными террасами с соблюдением следующих требований:

откосы террас должны иметь крутизну не менее 1:1;

планировка отдельных террас должна исключать возможность стока атмосферных вод по склону;

откосы должны быть одернованы или засеяны многолетними травами;

сброс атмосферных вод по откосам допускается только по быстротокам, обеспечивающим спокойное передвижение воды по кюветам. Конструкция быстротоков должна исключать возможность размыва грунта при наибольшем расчетном расходе ливневых вод, наблюдающемся в данном районе.

4.173. В основаниях зданий и сооружений, возводимых на просадочных грунтах, относящихся ко II типу грунтовых условии по просадочности, с применением комплекса мероприятий (см. п. 4.89) (4.23) делаются сплошные маловодопроницаемые экраны из уплотненного лёссового грунта с уширением их в каждую сторону от наружных граней фундаментов в соответствии с требованиями п. 4.100.

Прорезка маловодопроницаемых экранов под зданиями траншеями для коммуникаций на глубину более 1/3 их толщины не допускается. При этом толщина экрана ниже дна траншеи должна быть не менее 1,5 м для зданий и сооружений с мокрым технологическим процессом, а также зданий повышенной этажности и 1 м для остальных зданий и сооружений.

4.174. Обратные засыпки котлованов у фундаментов и траншей под коммуникациями должны устраиваться из местных лёссовидных суглинков, глин, а при отсутствии их — из супесей.

Грунт в обратные засыпки отсыпается с оптимальной влажностью отдельными слоями и уплотняется до плотности не менее 1,55-1,6 тс/м³. Толщина слоев назначается в соответствии с уплотняющей способностью применяемых механизмов.

4.175. Вокруг каждого здания должны быть устроены водонепроницаемые отмостки. Для организованного отвода воды с крыш и от зданий ширина отмостки зданий и сооружений, возводимых на площадках со II типом грунтовых условий по просадочности с применением комплекса мероприятий, должна быть не менее 1,5 м для зданий высотой до 18 м и 2 м — высотой более 18 м.

На площадках с I типом грунтовых условий по просадочности, а также при полном устранении просадочных свойств грунтов или их прорезке на площадках со II типом грунтовых условий ширина отмосток принимается не менее 1 м.

Отмостки по периметру зданий должны иметь подготовку из местного уплотненного грунта слоем толщиной не менее 0,15 м. Отмостки должны устраиваться с уклоном в поперечном направлении не менее 0,03. Отметка бровки отмостки должна превышать планировочную отметку не менее, чем на 0,05 м.

Вода, попадающая на отмостку, должна поступать через зеленые зоны и тротуары в ливнесточную сеть или лотки.

4.176. Трубопроводы (самотечные и напорные) внутри жилых и гражданских зданий должны прокладываться, как правило, выше уровня пола подвального этажа или технического подполья и должны быть доступны для осмотра и ремонта.

В промышленных зданиях, а также в случаях необходимости прокладки трубопроводов под полом в жилых зданиях их следует, размещать в водонепроницаемых каналах. Каналы должны быть выполнены либо непроходного сечения, но со съемным перекрытием, либо полупроходного сечения с несъемным перекрытием. Дно каналов необходимо выполнять с уклоном не менее 0,02 в сторону выпуска аварийных вод в контрольные колодцы.

4.177. Вводы водопровода и теплосетей в здание, а также выпуски канализации и водостока следует прокладывать в каналах со съемными плитами перекрытия. Укладка труб в глухих футлярах не допускается. Каналы целесообразно делать из одного железобетонного лотка и укладывать с уклоном не менее 0,02 в сторону от здания.

Примыкание каналов к фундаментам здания должно быть герметичным и выполняться с учетом неравномерной просадки канала и фундамента.

Длина канала от обреза фундамента здания принимается в зависимости от толщины слоя просадочных грунтов и диаметров трубопроводов согласно табл. 4.11.

Таблица 4.11

Вводы водопровода и теплосетей, а также выпуски канализации и водостоков должны располагаться вне углов и мест сопряжения капитальных стен. Минимальный разрыв между трубой и фундаментом параллельных ей стен в свету рекомендуется принимать не менее 1 м.

4.178. Для прокладки вводов и выводов коммуникаций в фундаментах или стенах подвалов должны быть предусмотрены отверстия или проемы. Расстояния от верха трубы до верха отверстия или проема должны быть равными 1/4 расчетной величины просадки основания здания, но не менее 0,15 м. Расстояние от низа трубы до подошвы фундаментов должно быть не менее 0,5 м.

Стояки внутренних трубопроводов необходимо снабжать линейными компенсаторами. Величина линейного перемещения должна быть не менее 1/3 возможной величины просадки.

4.179. Для контроля за утечкой воды из трубопроводов внутренних сетей, а также трубопроводов, проложенных в каналах вводов и выпусков, для обнаружения аварийных вод следует в конце каналов предусматривать устройство контрольных колодцев. Диаметр контрольных колодцев следует принимать равным 1 м.

Днище колодцев и стенки их на высоту 1,5 м от дна колодца следует выполнять водонепроницаемыми. Расстояние от дна капала до дна колодца должно быть не менее 0,7 м.

Контрольные колодцы на выпусках канализации и водостоков совмещать со смотровыми колодцами не разрешается. Подобное совмещение допускается только на вводах водопровода и теплосетей.

Удаление аварийных вод из контрольных колодцев должно производиться откачкой или при наличии местных условий — самотеком по уклону местности на незастраиваемые участки.

Контрольные колодцы рекомендуется оборудовать надежно действующей автоматической сигнализацией о появлении воды в колодце.

4.180. Вводы водопроводов и теплосетей, а также выпуски канализации и водостоков, расположенные ниже пола, должны присоединяться к внутридомовым сетям в водонепроницаемых приямках, доступных для обслуживания. Глубина приямка должна соответствовать отметке дна канала для выпуска.

Сопряжение лотков с фундаментами и с контрольными колодцами должно обеспечивать самотечное поступление аварийной воды из приямка в контрольный колодец.

4.181. Трубопроводы, прокладываемые через осадочные швы, следует предохранять от разрушения при различной осадке или смещении отдельных отсеков здания в случае аварийного замачивания грунтов основания. Для этого отверстия в местах осадочных швов необходимо назначать с зазором по высоте согласно п. 4.178, а также предусматривать в местах осадочных швов компенсаторы на всех видах трубопроводов.

При пересечении осадочных швов трубопроводы заключают в футляры из труб большего диаметра с целью предохранения шва от попадания в него воды в случае аварии на трубопроводе.

Футляры должны выступать за внутренние грани на 10 см.

4.182. Полы в зданиях и сооружениях, запроектированных с применением комплекса мероприятий, устраиваются водонепроницаемыми. Грунт в основании полов выше маловодопроницаемого экрана уплотняется до плотности не ниже 1,6 тс/м³.

Для возможности стока аварийных вод полы делаются с уклонами 0,005-0,01 к приямкам. В местах сопряжения полов со стенами делаются плинтусы на высоту 0,1-0,2 м.

4.183. Систему отопления следует проектировать таким образом, чтобы подводки к нагревательным приборам не пересекали осадочных швов здания.

При соответствующем технико-экономическом обосновании рекомендуются секционные системы отопления для каждого отсека здания, отделенного осадочными швами. Наиболее целесообразно применять секционные системы отопления при транзитной прокладке теплосетей через технические подполья жилых домов.

4.184. Поливочные краны на водопроводе для поливки территории вокруг здания располагаются в наружных стенах здания на высоте 35-60 см от уровня земли. Для предохранения от попадания под фундамент здания воды, просачивающейся через кран, под поливочными кранами устраивается водонепроницаемый желоб шириной 20-25 см, обеспечивающий отвод воды от здания через отмостку в ливнесточную сеть.

4.185. Отвод атмосферных осадков с кровли осуществляется, как правило, организованными наружными или внутренними водостоками.

Отвод воды из системы внутренних или наружных водостоков следует осуществлять в наружные сети ливневой или общесплавной канализации. Отвод воды из системы водостоков в систему хозяйственно-бытовой канализации и устройство открытых водосточных выпусков не допускается.

4.186. Наружную прокладку санитарно-технических коммуникаций при проектировании жилых и гражданских зданий на просадочных грунтах со II типом грунтовых условий по просадочности следует осуществлять, как правило, совмещенной в проходных каналах.

4.187. Проектирование и устройство наружных сетей водопровода, канализации и теплофикации должно производиться с обеспечением полного устранения возможности утечки воды из этих сетей и попадания ее в грунт.

В целях своевременного обнаружения утечек воды в случаях аварии на линиях напорных и самотечных трубопроводов необходимо предусмотреть устройства для систематического контроля за утечкой воды в процессе эксплуатации и быстрого устранения утечек.

4.188. При траншейной прокладке водопроводных и канализационных сетей минимальные расстояния в плане от наружных поверхностей труб до граней фундаментов принимаются в соответствии с п. 4.177 и по табл. 4.11.

282Примечание. При невозможности соблюдения указанных в табл. 4.11 расстояний прокладка трубопроводов должна предусматриваться в водонепроницаемых каналах с обязательным устройством выпусков аварийных вод из каналов в контрольные устройства и удалением из них в пониженные места рельефа.

4.189. Запорные устройства трубопроводов, температурные компенсаторы теплофикационных сетей и т. п. должны монтироваться в водонепроницаемых контрольных колодцах.

4.190. Для наблюдения за утечкой воды из трубопроводов необходимо предусматривать контрольные устройства. В качестве контрольных устройств на водопроводных сетях используются водопроводные сетевые колодцы.

На водоводах устраиваются контрольные колодцы на расстояниях не более, чем через 250 м. Вместо контрольных колодцев допускается устройство выпусков с удалением аварийных вод в пониженные места рельефа местности.

4.191. Материал труб для сетей водопровода и канализации при их траншейной прокладке принимается в зависимости от возможной величины просадки грунта от собственного веса и назначения водовода.

При величине просадки грунта от собственного веса до 40 см рекомендуется применять трубы:

для напорных трубопроводов — железобетонные напорные, асбестоцементные водопроводные, полиэтиленовые напорные;

для самотечных трубопроводов — железобетонные безнапорные керамические.

При величине просадки грунта от собственного веса свыше 40 см рекомендуется применять трубы:

для напорных трубопроводов — полиэтиленовые напорные, чугунные напорные, стальные;

для самотечных трубопроводов — железобетонные напорные, асбестоцементные водопроводные, керамические диаметром до 250 мм.

Стыковые соединения чугунных, железобетонных и асбестоцементных труб выполняются с помощью резиновых уплотнителей.

4.192. При траншейной прокладке напорных и самотечных трубопроводов дно траншей уплотняется на глубину 0,2-0,3 м.

Приямки под стыковые соединения целесообразно выполнять вытрамбовыванием котлованов.

КОНСТРУКТИВНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ

4.193. Конструктивные мероприятия применяются обычно только при строительстве зданий и сооружений на просадочных грунтах со II типом грунтовых условий по просадочности, возводимых с использованием комплекса мероприятий в соответствии с п. 4.89 (4.23).

Конструктивные мероприятия назначаются, как правило, по расчету конструкций зданий и сооружений на неравномерные просадки грунтов оснований и объединяются в три основные группы, направленные на:

а) повышение прочности и общей пространственной жесткости зданий и сооружений;

б) увеличение податливости зданий и сооружений за счет применения гибких податливых конструкций;

в) обеспечение нормальной эксплуатации зданий и сооружений при возможных неравномерных просадках грунтов оснований.

4.194. Выбор одной из групп мероприятий или их сочетания производится в зависимости от конструктивных особенностей зданий и сооружений, а также их технологического назначения и условий эксплуатации.

4.195. В зависимости от конструктивных особенностей и чувствительности к неравномерным деформациям грунтов основания здания и сооружения подразделяются на:

а) жесткие, малочувствительные к неравномерным деформациям грунтов, которые оседают как одно пространственное целое, равномерно или с креном, и в которых возникающие дополнительные усилия от неравномерных деформаций полностью воспринимаются конструкцией (например, дымовые трубы, монолитные железобетонные силосы, водонапорные башни и т. п.);

б) относительно жесткие, чувствительные к неравномерным деформациям грунтов, состоящие из жестко связанных между собой элементов, взаимное смещение которых приводит к значительным дополнительным усилиям в конструкциях (например, все жилые и гражданские здания, многоэтажные и некоторые типы одноэтажных промышленных зданий и т. п.);

в) податливые и гибкие, элементы которых шарнирно связаны между собой и взаимное смещение которых вследствие неравномерных деформаций грунтов оснований не приводит к существенным дополнительным усилиям в конструкциях (например, одноэтажные промышленные здания с разрезными конструкциями; эстакады с шарнирным соединением верха колонн и т. п.). Податливые и гибкие конструкции зданий в зависимости от их гибкости обычно являются чувствительными и малочувствительными к неравномерным осадкам грунтов.

4.196. В зависимости от технического назначения и особенностей эксплуатации здания и сооружения подразделяются на:

оборудованные технологическими устройствами, влияющими на их нормальную эксплуатацию (например, лифтами, мостовыми кранами и т. п.).

не оборудованные специальными технологическими устройствами (например, жилые и гражданские здания высотой до 5 этажей и т. п.).

4.197. Мероприятия первой группы, направленные на повышение прочности и общей пространственной жесткости зданий и сооружений, применяются обычно для относительно жестких зданий и сооружений.

Мероприятия второй группы, направленные на увеличение податливости зданий и сооружений, применяются, как правило, для гибких зданий.

Мероприятия третьей группы обычно применяются в сочетании с мероприятиями первой или второй группы для зданий и сооружений, оборудованных специальными технологическими устройствами, и направлены па обеспечение нормальной эксплуатации этих устройств при возможных неравномерных просадках грунтов в основаниях, а в случаях необходимости на восстановление их нормального эксплуатационного положения.

4.198. Мероприятия по повышению прочности и общей пространственной жесткости зданий и сооружений включают:

разрезку зданий и сооружений осадочными швами на отдельные отсеки;

устройство железобетонных поясов или армированных швов;

изменение вида и степени армирования отдельных железобетонных элементов;

усиление прочности стыков между отдельными элементами конструкций;

устройство жестких горизонтальных диафрагм из сборных железобетонных элементов;

усиление фундаментно-подвальной части зданий и сооружений путем применения монолитных или сборно-монолитных фундаментов.

4.199. Здания и сооружения в плане проектируются такой конфигурации, при которой обеспечивается возможность их разрезки осадочными швами на отдельные достаточно жесткие и прочные отсеки прямоугольной формы в плане.

Осадочные швы, как правило, должны располагаться в местах резкого изменения высоты зданий и нагрузок на фундаменты, изменения толщины слоя просадочных грунтов и конструкции фундаментов, у поперечных стен и т. п.

Расстояние между осадочными швами назначается по расчету и ориентировочно принимается равным для жилых, гражданских и промышленных многоэтажных зданий 20-40 м, а для промышленных одноэтажных зданий 40-80 м.

4.200. Конструкция осадочных швов принимается такой, при которой обеспечивается возможность вертикальных и горизонтальных перемещений отдельных отсеков.

В местах устройства осадочных швов обычно делаются парные стены или колонны.

Осадочные швы должны, как правило, разделять смежные отсеки зданий по всей высоте, включая кровлю и в отдельных случаях фундаменты. При одинаковых нагрузках на фундаменты допускается смежные стены ставить на общую фундаментную подушку.

4.201. Ширина осадочных швов назначается по расчету на горизонтальные перемещения и наклоны отдельных отсеков при просадках грунтов от собственного веса и принимается равной:

понизу (на уровне фундамента) соответственно при r≥2l и l≤r≤2l:

поверху (на уровне карниза);

где             ε                 —     относительное горизонтальное перемещение, определяемое по формуле (4.16) (21 прил. 3);

                  l                 —     полудлина здания или отсека, см;

                  r                 —     расчетная длина криволинейного участка просадки грунта от собственного веса, определяемая по формуле (4.14) (19 прил. 3), см;

                           —     максимальная или возможная величина просадки грунта от собственного веса, определяемая по формуле (4.5) (12 прил. 3) или (4.12) (17 прил. 3), см;

                  h                —     высота здания от подошвы фундамента до уровня карниза, см;

                  η_а               —     коэффициент условий работы, учитывающий совместную работу конструкций здания с грунтом основания, принимаемый равным:

при r<2l

при r≥2l

η_а = 1.

4.202. Железобетонные пояса и армированные швы устраиваются с целью повышения прочности стен и увеличения общей жесткости зданий.

В крупнопанельных зданиях поэтажные пояса выполняются путем выпуска и стыкования на сварке верхней арматуры панелей, расположенной в надпроемных перемычках.

В крупноблочных зданиях в качестве поэтажных поясов используются поясные и перемычные блоки, соответствующим образом армируемые и соединяемые между собой путем сварки арматуры с последующим замоноличиванием стыков.

В кирпичных зданиях поэтажные пояса обычно совмещаются с надоконными и наддверными перемычками или устраиваются армированные швы над перемычками.

4.203. Пояса должны быть непрерывными по всем несущим стенам в пределах здания или отсека, отрезанного осадочными швами, иметь равнопрочные соединения в местах сопряжения стен и в углах.

В многоэтажных зданиях пояса целесообразно располагать под перекрытиями, а в одноэтажных — над оконными и дверными проемами.

Поскольку замачивание просадочных грунтов может происходить в любом месте и, следовательно, искривление зданий может происходить с прогибом и выгибом, то и пояса следует располагать как в верхней, так и в нижней части стен.

4.204. Изменение вида и степени армирования отдельных железобетонных элементов осуществляется как путем увеличения диаметра арматуры, ее количества, так и характера армирования. При этом, как правило, должны сохраняться опалубка железобетонных элементов, порядок их монтажа и способ замоноличивания стыков.

4.205. Усиление прочности стыков между отдельными элементами конструкций достигается путем повышения прочности закладных частей и прочности их сварки. Во всех случаях сечение закладных частей и сварных швов между ними целесообразно принимать равнопрочными.

4.206. Жесткие горизонтальные диафрагмы из сборных железобетонных элементов выполняются с целью повышения общей жесткости многоэтажных зданий или их отдельных отсеков путем устройства прочных стыков между отдельными плитами перекрытий и покрытий. Стыки выполняются на сварке через закладные части по углам и через 2-3 м по длине плит.

В крупнопанельных и крупноблочных зданиях стыки между отдельными плитами целесообразно соединять с помощью накладок с подъемными петлями панелей стен и блоков, а также с арматурой поясов.

4.207. Усиление фундаментно-подвальной части зданий и сооружений осуществляется путем устройства ленточных монолитных или сборно-монолитных фундаментов под стены или колонны при шаге их до 6 м. Ленточные фундаменты, как правило, должны иметь два пояса, расположенных в верхней и нижней частях. В качестве нижнего пояса целесообразно использовать монолитную фундаментную подушку, а верхнего — обвязочную цокольную балку. При устройстве фундаментной подушки из сборных плит нижний пояс делается по фундаментным плитам.

Пояса в фундаментах из крупных блоков могут быть монолитными и сборными, состоящими из отдельных элементов, стыкуемых путем сварки продольной арматуры с последующим замоноличиванием стыков.

В фундаментах из крупных панелей в качестве поясов используется усиленное армирование нижней и верхней частей панелей.

4.208. Мероприятия по увеличению податливости зданий и сооружений за счет применения гибких и разрезных конструкций включают:

обеспечение гибкой связи между отдельными элементами конструкций;

повышение площади опирания отдельных конструктивных элементов;

увеличение устойчивости элементов конструкций при повышенных деформациях оснований;

повышение влаго- и водонепроницаемости стыков между отдельными взаимоперемещающимися элементами конструкций.

4.209. Гибкие связи между отдельными элементами конструкций (например, между колоннами и фермами, балками, плитами и блоками и т. п.) выполняются с таким расчетом, чтобы обеспечивались:

статическая устойчивость конструкций при действии на них вертикальных и горизонтальных нагрузок;

взаимное смещение между отдельными элементами конструкций при возможных просадках и горизонтальных перемещениях грунтов в основании без появления в конструкциях дополнительных деформаций.

4.210. Площади опирания отдельных конструктивных элементов (например, ферм и балок на колонны и стены, плит на фермы, балки и стены и т. п.) назначаются исходя из:

возможных величин просадок и горизонтальных перемещений грунтов в основаниях;

наличия гибких связей между отдельными конструктивными элементами;

возможности передачи горизонтальных перемещений на стены, колонны, а также на жесткие горизонтальные диафрагмы, образуемые плитами покрытий и перекрытий, и т. п.

4.211. Увеличение устойчивости элементов конструкций при повышенных неравномерных вертикальных и горизонтальных деформациях грунтов в основаниях достигается путем постановки дополнительных связей между колоннами, фермами, балками и т. п. как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях.

4.212. Мероприятия по обеспечению нормальной эксплуатации зданий и сооружений при возможных просадках и горизонтальных перемещениях грунтов в основаниях включают:

применение таких конструктивных решений отдельных узлов и деталей, которые позволяют в короткие сроки восстановить после неравномерных просадок нормальную эксплуатацию кранов, лифтов и т. п.;

увеличение габаритов между отдельными конструкциями (например, между мостовыми кранами и элементами покрытия, размеров лифтовых шахт и т. п.), обеспечивающее восстановление нормальной эксплуатации оборудования.

4.213. Восстановление нормальной эксплуатации путей мостовых кранов после просадки грунтов в основаниях должно осуществляться рихтовкой подкрановых рельсов в горизонтальном и вертикальном направлениях, при необходимости с подъемом подкрановых балок. С этой целью крепление рельсов к подкрановым балкам должно выполняться, как правило, на болтах, обеспечивающих рихтовку их на 4-6 см в каждую сторону.

Крепление подкрановых балок к опорным столикам колонн и стен также должно осуществляться на болтах, имеющих запас по длине на величину 1/3 расчетной просадки грунта от его собственного веса. Рихтовка подкрановых балок выполняется путем их подъема с установкой на опорные столики стальных подкладок соответствующей высоты.

4.214. Нормальное эксплуатационное положение путей портальных и козловых крапов должно обеспечиваться, как правило, путем рихтовки подкрановых рельсов в горизонтальном и вертикальном направлениях с устройством в необходимых случаях подливки из цементного раствора и бетона под подкрановые рельсы.

Конструкции путей портальных и козловых кранов должны рассчитываться на эксцентричную передачу нагрузки от кранов после просадки грунтов основания на величину до 1/3 расчетной просадки.

4.215. Обеспечение нормальной эксплуатации лифтов в многоэтажных зданиях должно достигаться путем рихтовки направляющих на величину до 1/6 расчетной просадки грунтов оснований, для чего габариты лифтовых шахт должны быть соответствующим образом увеличены.

4.216. Для обеспечения рихтовки подкрановых путей после просадки грунтов в основании габариты между кранами и конструкциями покрытий и перекрытий должны иметь запас по высоте на величину 1/3 расчетной просадки грунтов от их собственного веса.

Прейти к содержанию

Руководство по проектированию оснований зданий и сооружений

Перейти в раздел

Нормативные документы