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.

Раздел 6 ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОСНОВАНИЙ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ, ВОЗВОДИМЫХ НА ВОДОНАСЫЩЕННЫХ ЗАТОРФОВАННЫХ ГРУНТАХ

6.1(6.1). Основания, сложенные заторфованными грунтами, должны проектироваться с учетом их специфических особенностей — водонасыщенности, большой сжимаемости, медленного протекания осадок во времени, существенной изменчивости и анизотропии прочностных, деформационных и фильтрационных характеристик под воздействием нагрузки.

Грунтовые воды в заторфованных грунтах, как правило, являются сильноагрессивными по отношению к материалам фундаментов и подземных частей зданий и сооружений, что должно учитываться при выборе материалов и их защиты от агрессивного воздействия воды.

6.2. Заторфованным называется основание, в пределах сжимаемой толщи которого находятся слои или линзы грунта с относительным содержанием растительных остатков от общего веса более 0,03 для песчаных грунтов и более 0,05 — для глинистых грунтов.

Органические (растительные) остатки в грунте могут находиться в различном состоянии по степени разложения.

6.3. В зависимости от особенностей расположения в пределах ширины пятна застройки здания и по глубине основания слоев или линз заторфованного грунта или торфа можно выделить наиболее распространенные типы заторфованных оснований (рис. 6.1):

I — в пределах сжимаемой толщи основания здания залегают грунты с примесью растительных остатков, заторфованные грунты или торфы;

II — в верхней части сжимаемой толщи основания здания залегают слои грунта с примесью растительных остатков, заторфованного грунта или торфа;

III — в нижней части сжимаемой толщи основания здания залегают слои грунта с примесью растительных остатков, заторфованного грунта или торфа;

IV — сжимаемая толща в пределах ширины пятна застройки здания включает грунты с примесью растительных остатков, заторфованные грунты и торфы в виде линз — центрально расположенной (рис. 6.1, IVa); односторонне вклинившейся (рис. 6.1, IVб); двухсторонне вклинившихся (рис. 6.1, IVв);

V — в пределах сжимаемой толщи находится прослойка грунта с примесью растительных остатков, заторфованного грунта или торфа;

VI — сжимаемая толща характеризуется многослойной заторфованностью.

При этом заторфованные основания могут быть подразделены на однородные (тип I) и неоднородные (типы II — VI).

6.4(6.4). Проектирование оснований, сложенных сильнозаторфованными грунтами и торфами (табл. 2.20) (12), с непосредственным опиранием на их поверхность фундаментов не допускается независимо от толщины слоя таких грунтов и от расчетной величины деформации основания.

Если указанные грунты залегают на уровне предполагаемой отметки фундаментов и толщина слоя этих грунтов не превышает 2 м, они должны быть заменены песчаной подушкой. При большей толщине слоев сильнозаторфованных грунтов или торфов целесообразно применять свайные фундаменты с заглублением свай в минеральные слои грунта на глубину не менее 2 м.

6.5(6.2). Деформационные и прочностные характеристики заторфованных грунтов, а также реологические процессы при изменениях напряженного состояния грунта должны устанавливаться в зависимости от различных давлений, передаваемых на образцы заторфованных грунтов при одноосном их сжатии в условиях отсутствия бокового расширения (при одометрических испытаниях).

6.6. Определение деформационных свойств водонасыщенных заторфованных грунтов производится на компрессионных приборах и приборах трехосного сжатия. Образцы грунта ненарушенной структуры допускается загружать ступенями, не превышающими 0,2 кгс/см², до давлений в 1 кгс/см². Величина последующих ступеней не должна превышать 0,5 кгс/см². Максимальное давление при испытании принимается на 10-20% больше проектного давления на основание.

Рис. 6.1. Типовые схемы оснований, включающих заторфованные грунты

По результатам опыта устанавливается модуль деформации грунта для различных интервалов давлений, например от 0 до 0,5 кгс/см², от 0 до 1 кгс/см², от 0 до 1,5 кгс/см², от 1 до 2 кгс/см² и т. д. Значения модулей деформации заторфованного грунта используются в расчетах осадки в зависимости от фактических нормальных давлений по глубине основания в пределах его сжимаемой толщи.

Сопротивление сдвигу водонасыщенных заторфованных грунтов для расчетов оснований зданий и сооружений II-IV классов допускается принимать независящим от давления и определять при бытовом давлении.

6.7. Если на площадке предполагаемой застройки, сложенной совокупностью водонасыщенных минеральных грунтов, грунтов с примесью растительных остатков, заторфованных грунтов и торфов при различном их сочетании по толщине слоев, глубине расположения и размещению в плане, применяется комплекс мероприятий по предварительной подготовке основания (временная или постоянная огрузка, дренирование и т. п.), физико-механические характеристики заторфованных грунтов должны устанавливаться по результатам их испытаний после уплотнения.

6.8(6.3). Результаты испытаний заторфованных грунтов для учета их анизотропии должны сопровождаться указаниями о природной ориентации к вертикали оси каждого отобранного образца грунта и о направлении механического процесса испытания по отношению к этой оси.

Анизотропию заторфованных грунтов допускается не учитывать, если величины характеристик грунта для горизонтального направления отличаются не более чем на 40 % от соответствующих величин характеристик для вертикального направления.

6.9. Анизотропные свойства заторфованных грунтов должны учитываться при расчете оснований: по первому предельному состоянию, если плоскость скольжения грунта при потере устойчивости основания пересекает слои заторфованного грунта как в вертикальном, так и горизонтальном направлениях (рис. 6.2, а); по второму предельному состоянию при определении горизонтальных смещений сооружений от горизонтальной составляющей нагрузки (рис. 6,2,б; 6.2,в). Обозначения деформационных или прочностных характеристик заторфованного грунта с анизотропными свойствами должны иметь индекс, указывающий диапазоны давлений и их направление при испытании (горизонтальное или вертикальное), например , .

Значения модулей деформации E^гор могут определяться в соответствии с требованиями ГОСТ 20276-76 «Грунты. Метод полевого определения модуля деформации прессиометрами».

Рис. 6.2. Схемы условий, когда необходимо учитывать анизотропные свойства грунтов

а — поверхность скольжения пересекает слов заторфованного грунта; б и в — возможны горизонтальные перемещения фундаментов

6.10(6.11). Расчет оснований, сложенных водонасыщенными заторфованными грунтами, по несущей способности и по деформациям должен проводиться с учетом:

скорости приложения нагрузки на поверхность заторфованного грунта;

гидродинамических сил, возникающих в процессе приложения нагрузки;

изменения напряжений в скелете грунта вследствие процесса консолидации;

анизотропии прочностных свойств заторфованного грунта.

При расчете допускается использовать методы теории линейной консолидации грунта.

6.11. В расчетах несущей способности и деформаций заторфованных оснований, как правило, должны использоваться расчетные значения характеристик грунтов, устанавливаемые по указаниям п. 3.53 (3.13) на основе непосредственных испытаний грунтов в полевых или лабораторных условиях.

Для ориентировочных расчетов оснований расчетные значения физико-механических характеристик грунтов допускается принимать равными их нормативным значениям:

для грунтов с примесью растительных остатков, а также верховых и низинных торфов — по СН 475-75;

для погребенных торфов — по табл. 6.1.

6.12. Расчет несущей способности водонасыщенных заторфованных оснований следует выполнять в случаях, указанных в подпунктах «а, б» п. 3.289 (3.4), а также если основание сложено:

глинистыми слабозаторфованными грунтами I категории разложения (R_р≤30%) с консистенцией I_L>0,5;

глинистыми среднезаторфованными грунтами II категории разложения (R_р>30%) с консистенцией I_L>0,25;

глинистыми сильнозаторфованными грунтами любой консистенции и песчаными средне- и сильнозаторфованными грунтами независимо от категории заторфованных грунтов по степени разложения растительных остатков.

Таблица 6.1

6.13 (3.76). Несущая способность медленно уплотняющихся водонасыщенных глинистых и заторфованных грунтов оснований (при степени влажности G≥0,85 и коэффициенте консолидации с_v≤1×107 см²/год) должна определяться с учетом возникновения нестабилизированного состояния из-за уменьшения касательного напряжения τ по площадке скольжения за счет образования избыточного давления в поровой воде u. При этом отношение между нормальными и касательными напряжениями принимается по зависимости

где             р                —     нормальное давление по площадкам скольжения, кгс/см²;

u                —     избыточное давление в поровой воде, кгс/см².

φ_I               —     расчетное значение угла внутреннего трения;

c_I                —     расчетное значение удельного сцепления, кгс/см².

Примечание.

Величину избыточного давления и в поровой воде допускается определять методами теории одномерной консолидации грунта с учетом изменения состояния грунта по мере его нагружения возводимым сооружением.

6.14. Избыточное давление в поровой воде определяется методами теории одномерной консолидации грунта с учетом сроков возведения сооружения и фильтрации поровой воды в сторону дренирующего подстилающего слоя, а при наличии песчаной подушки под фундаментом — также в сторону подошвы этой подушки.

Учитывать действие дренирующего слоя допускается только в том случае, если этот слой не представляет собой замкнутую линзу, э дренирующей подушки под подошвой фундамента — если обратная засыпка пазух произведена дренирующим грунтом или грунт выше подошвы песчаной подушки является дренирующим.

6.15. Для водонасыщенных грунтов, имеющих показатель консистенции I_L≤0,5, допускается не определять коэффициент консолидации и не учитывать возможность возникновения нестабилизированного состояния грунтов основания.

6.16 (3.80). Несущая способность оснований, сложенных медленно уплотняющимися водонасыщенными грунтами, указанными в п. 3.76 (п. 6.13 Рук.), определяется без учета их угла внутреннего трения (φ_I = 0), если они залегают под подошвой фундаментов на глубину не менее 0,75 его ширины и если в пределах сжимаемой толщи основания отсутствуют дренирующие слои грунта или дренирующие устройства.

В этом случае несущая способность оснований фундаментов Ф, заглубленных на величину не более их ширины, определяется по формуле (6.2) (32) для вертикальной составляющей наклонной нагрузки на ленточные фундаменты и по формуле (6.3) (33) для вертикальной нагрузки на прямоугольные фундаменты с длиной подошвы не более трехкратной ее ширины:

где             и        —     обозначения те же, что и в формуле (3.88) (23);

q                —     пригрузка со стороны предполагаемого выпора грунта (с учетом веса пола подвала или техническою подполья);

c_I                —     обозначение тоже, что и в формуле (3.92) (28);

π = 3,14;

δ                —     угол (в радианах) наклона к вертикали равнодействующей внешних нагрузок, принимаемый положительный, если горизонтальная составляющая равнодействующей направлена в сторону предполагаемого выпора и отрицательным — в противном случае.

6.17. При вертикальном действии нагрузки (δ = 0) формула (6.2) (32) для ленточного фундамента принимает вид

Несущую способность однородного основания, удовлетворяющего требования п. 6.16 (3.80), для круглых и квадратных фундаментов при вертикальной центральной нагрузке следует определять по формуле:

6.18. Расчет оснований, включающих водонасыщенные заторфованные грунты, по деформациям выполняется в соответствии с требованиями п. 3.166 (3.47). При этом предельно допустимые деформации основания допускается принимать по табл. 3.37 (18).

6.19. Расчетные схемы основания для определения конечных осадок фундаментов на заторфованных основаниях принимаются по п. 3.223 (3.49).

Дополнительную осадку фундаментов на водонасыщенных заторфованных основаниях за счет разложения (минерализации) органических включений допускается не учитывать, если в период срока службы сооружения уровень грунтовых вод не будет понижаться.

Осадка слоя сильнозаторфованного грунта или торфа при намыве или отсыпке на него песчаного слоя определяется по пп. 6.34-6.41.

6.20. При расчете оснований, включающих водонасыщенные заторфованные грунты, по деформациям среднее давление под подошвой фундамента от нагрузок по пп. 3.14-3.23 не должно превышать расчетного давления R, определяемого по п. 3.178 (3.50).

Коэффициент условий работы грунтового основания т1 при определении расчетного давления R на заторфованное основание принимается по табл. 6.2.

6.21. Для предварительного определения размеров фундаментов зданий и сооружений всех классов на заторфованных песчаных грунтах и окончательного — для зданий и сооружений III и IV классов на основаниях, сложенных горизонтальными, выдержанными по толщине (уклон не более 0,1) слоями заторфованных песчаных грунтов, сжимаемость которых не увеличивается с глубиной в пределах двойной ширины наибольшего фундамента ниже проектной глубины его заложения, допускается пользоваться условными расчетными давлениями R₀ по табл. 6.3.

6.22. При использовании в расчетах значений R₀ по табл. 6.3 для окончательного назначения размеров фундаментов зданий и сооружений в случаях, указанных в п. 3.203 (3.59), величина расчетного давления на грунты основания R определяется с поправками на глубину заложения и ширину подошвы фундамента по формулам (3.51) и (3.52).

Таблица 6.2

Таблица 6.3

Примечание.

Значения условных расчетных давлений R₀ в табл. 6.3 относятся к грунтам со степенью разложения растительных остатков R_p≤30 %. При R_p>30 % значения R₀ принимаются с коэффициентом 0,8.

6.23 (6.5). Если расчетная величина деформации основания, сложенного заторфованными грунтами, или его несущая способность окажутся недопустимыми для проектируемых зданий и сооружений, в проектах должны предусматриваться:

мероприятия, уменьшающие возможные деформации основания [пп. 3.84 и 6.6 настоящей главы (пп. 3.334 и 6.24 Рук.)];

конструктивные мероприятия по повышению пространственной жесткости, приспосабливающие здание (сооружение) к восприятию ожидаемых по расчету деформаций основания [п. 3.88 настоящей главы (п. 3.338 Рук.)];

конструктивные мероприятия, обеспечивающие нормальную эксплуатацию вводов коммуникаций.

6.24 (6.6). Из состава мероприятий, уменьшающих возможные деформации оснований, сложенных водонасыщенными заторфованными грунтами, должны предусматриваться:

прорезка (полная или частичная) слоя заторфованного грунта фундаментами, в том числе свайными;

частичная или полная срезка (выторфовка) заторфованного грунта с последующей планировкой площади местным (незаторфованным) грунтом или устройством песчаной или гравийной (щебеночной) подушки;

предварительное уплотнение территории, подлежащей застройке.

6.25. Заторфованное основание может быть использовано: без специальных мероприятий;

с применением только строительных и конструктивных мероприятий (соблюдение определенной скорости передачи нагрузки на основание, введение поясов жесткости, разбивка здания на отдельные секции и т. п.);

с применением специальных мероприятий (временная или постоянная огрузка, в том числе с устройством дренажа, временное или постоянное водопонижение, частичная или полная выторфовка, устройство подушки и т. п.).

6.26. В зависимости от типа заторфованного основания, степени заторфованности, глубины залегания и толщины слоев заторфованных грунтов и т. д., а также конструктивных особенностей проектируемого здания (сооружения) и предъявляемых к нему эксплуатационных требований должны рассматриваться различные варианты специальных мероприятий по уменьшению возможных деформаций основания или повышению его несущей способности, конструктивных или строительных мероприятий [(п. 3.333) (3.83)].

Рекомендуется применение следующих мероприятий.

Для I типа заторфованного основания:

огрузка основания временной или постоянной нагрузкой, в том числе с дренажем и последующим устройством зданий (сооружений) на плитных фундаментах, монолитных или сборно-монолитных перекрестных лентах и т. п.;

устройство песчаной или гравийной (щебеночной) подушки и т. п.

Для II типа:

прорезка (полная или частичная) слоя заторфованного грунта фундаментами, в том числе свайными;

частичная или полная выторфовка заторфованного грунта с устройством фундаментов на песчаной или гравийной (щебеночной) подушке;

предварительное уплотнение основания временной или постоянной его огрузкой, в том числе с дренажем.

Для III типа:

устройство зданий (сооружений) на плитных фундаментах, перекрестных монолитных или сборно-монолитных лентах и т. п. с минимально допустимым их заглублением в слой минерального грунта и конструктивными мероприятиями но повышению пространственной жесткости здания (сооружения);

устройство фундаментов зданий (сооружений) па предварительно уплотненной подсыпке из местного (незаторфованного) грунта.

Для IV типа:

прорезка линз заторфованного грунта фундаментами, в том числе свайными;

устройство зданий (сооружений) на плитных фундаментах, монолитных или сборно-монолитных лентах с конструктивными мероприятиями по повышению пространственной жесткости здания (сооружения);

выторфовка линз с заменой местным (незаторфованным) грунтом;

устройство фундаментов зданий (сооружений) на предварительно уплотненной подсыпке из местного (незаторфованного) грунта.

Для V типа:

прорезка слоя заторфованного грунта фундаментами, в том числе свайными;

выторфовка слоя с заменой местным (незаторфованным) грунтом;

устройство зданий (сооружений) на плитных фундаментах, перекрестных монолитных или сборно-монолитных лептах и т. п. с минимально допустимым заглублением их в слой минерального грунта и конструктивными мероприятиями по повышению пространственной жесткости здания (сооружения);

устройство фундаментов зданий (сооружений) на предварительно уплотненной подсыпке из местного (незаторфованного) грунта.

Для VI типа:

частичная или полная выторфовка заторфованного грунта из линз с устройством фундаментов на песчаной или гравийной (щебеночной) подушке;

устройство фундаментов зданий (сооружений) па предварительно уплотненной подсыпке из местного (незаторфованного) грунта.

Для VI типа заторфованного основания применяются плитные фундаменты, монолитные или сборно-монолитные лепты с конструктивными мероприятиями по повышению пространственной жесткости здания (сооружения).

6.27 (6.8). Выбор мероприятий или их сочетания производится с учетом толщины слоя и свойств заторфованного грунта, а также свойств и толщины слоев грунтов, подстилающих или покрывающих заторфованный грунт.

Выбор мероприятий должен выполняться на основе технико-экономического сравнения различных вариантов.

6.28. Песчаные подушки устраиваются под фундаментами для замены сильносжимаемых заторфованных грунтов, уменьшения давления на нижележащие слои грунта и повышения в случае необходимости отметки подошвы фундаментов. Песчаные подушки, выполняя роль дренажа, способствуют ускорению процесса консолидации (уплотнения) нижележащих грунтов.

Подушки устраиваются, как правило, из песков крупных и средней крупности. В отдельных случаях допускается применение гравия или естественной гравийно-песчаной смеси. Мелкие пески не рекомендуются для устройства подушек.

6.29. Песчаные подушки должны уплотняться до объемного веса скелета грунта, указываемого проектом в зависимости от требований, предъявляемых к подушке, и возможных средств уплотнения.

Объемный вес скелета грунта в подушках из песка крупного и средней крупности рекомендуется предусматривать не менее 1,65 тс/м³.

При назначении необходимых величин прочностных характеристик уплотненного грунта в подушках следует учитывать указания пп. 3.189-3.193 (3.55).

6.30 (6.7). Основными средствами, которыми осуществляется предварительное уплотнение заторфованных грунтов, являются:

огрузка территории временной или постоянной насыпью (или массивным пригрузом) с устройством фильтрующего слоя, дренажных прорезей или скважин;

временное или постоянное водопонижение территории.

Рекомендуется также применение намыва территорий с дальнейшим использованием намытых грунтов в качестве оснований.

6.31. Для намыва оснований сооружений могут применяться супеси и песчаные грунты любой крупности. Для ускорения консолидации намываемого слоя пылеватых песков или супесей необходимы предварительный намыв или укладка на маловодопроницаемое естественное основание дренирующего слоя, например из мелкого песка.

6.32 (6.0). При проектировании сгрузки должны быть установлены:

величина давления в скелете уплотняемого слоя грунта, при котором достигается требуемая для проектируемого здания или сооружения характеристика сжимаемости грунта;

время, при котором достигается необходимая характеристика уплотненного грунта.

Для определения расчетом величины давления, а также времени, при которых достигается требуемая характеристика грунта, допускается применять методы теории линейной консолидации грунта.

6.33 (6.10). Плотность грунтов в песчаном огрузочном слое и в песчаных подушках, отсыпаемых на заторфованных грунтах, должны контролироваться по данным статического зондирования, руководствуясь данными табл. 2.11 (5).

Примечание.

Применение динамического зондирования для контроля плотности грунта в песчаных подушках и огрузочном слое в условиях водонасыщенных заторфованных грунтов не рекомендуется.

6.34. Конечная осадка и сроки консолидации слоя сильнозаторфованного грунта или торфа при намыве или отсыпке на него песчаного слоя определяются без учета осадки подстилающего слоя, если его модуль деформации в 10 и более раз превышает модуль деформации сильнозаторфованного грунта или торфа.

Величина нагрузок от намыва или отсыпки и порядок их учета в расчетах конечной осадки и сроков консолидации слоя сильнозаторфованного грунта или торфа определяется в соответствии с принятым проектом организации работ.

6.35. Величина конечной осадки слоя сильнозаторфованного грунта или торфа в стабилизированном состоянии S_∞ вызванной намытым или отсыпанным слоем песка, определяется по формуле:

где             p                —     давление от песчаной насыпи на поверхность сильнозаторфованного грунта или торфа, тс/м²;

Е                —     модуль деформации сильнозаторфованного грунта или торфа при полной влагоемкости, тс/м²;

h                —     толщина слоя сильнозаторфованного грунта или торфа, м.

Наименьший размер насыпи в плане должен быть более 5h.

6.36. В случае, если толща сильнозаторфованного грунта или торфа состоит из нескольких горизонтальных слоев с различными модулями деформации и общая высота этой толщи не превышает 10 м, осадка всей толщи в конце периода стабилизации определяется как сумма осадок отдельных слоев.

6.37. Осадка слоя сильнозаторфованного грунта или торфа S_t вызванная его огрузкой, в любой момент времени t определяется по формуле

где             S_∞                   —     конечная осадка слоя сильнозаторфованного грунта или торфа в стабилизированном состоянии, определяемая по формуле (6.6);

Q_z              —     степень консолидации, определяемая соотношением

            —     относительное среднее избыточное давление в поровой воде, определяемое по табл. 6.4 в зависимости от факторов времени T_v и , которые вычисляются по п. 6.38.

6.38. Величины факторов времени T_v и  определяются по формулам:

где             c_v               —     коэффициент консолидации грунта при вертикальном дренировании, определяемый по п. 6.42;

Н               —     длина пути фильтрации, равная: при двухстороннем дренаже — половине толщины слоя сильнозаторфованного грунта или торфа, при одностороннем — толщине слоя сильнозаторфованного грунта или торфа;

t                 —     заданное время консолидации;

               —     время, соответствующее прекращению возрастания нагрузки от песчаной насыпи или намыва.

Примечание.

В случае неоднородной толщи сильнозаторфованного грунта или торфа в расчетах допускается использовать средневзвешенное значение коэффициентов консолидации.

Таблица 6.4

Примечание.

Для промежуточных значений T_v и  величина  определяется интерполяцией.

6.39. Время t, необходимое для консолидации слоя сильнозаторфованного грунта или торфа до заданной степени консолидации Q_z при постоянной нагрузке, определяется из формулы

Пример расчета осадки слоя торфа при отсыпке на него песчаного слоя

Необходимо определить величину осадки слоя торфа толщиной h = 3 м через t = 0,5 года после окончания отсыпки. Время отсыпки слоя песка  года. Коэффициент консолидации торфа c_v = 5×104 см²/год (5 м²/год); модуль деформации торфа при полной влагоемкости E = 6,1 тс/м². Объемный вес песка, отсыпаемого па торфяной слой, γ = 2 тс/м³, высота песчаной насыпи H_н = 2 м.

Давление р от слоя песка на торф равно

p = γH_н2·2 = 4 тс/м².

Определим конечную величину осадки слоя торфа по формуле (6.6):

По формулам (6.8) и (6.9) вычислим значения факторов времени T_v и  при двухсторонней фильтрации

При полученных значениях T_v и  по табл. 6.4 определяем относительное среднее избыточное давление

Степень консолидации Q_z вычисленная по формуле (6.8), составляет

Определим осадку слоя торфа при двухстороннем дренаже через 0,5 года по формуле (6.7):

S_t = Q_zS_∞ = 0,93·1,05 = 0,98 м = 98 см.

При односторонней фильтрации величины факторов времени T_v и  по формулам (6.9) и (6.10) будут равны:

По табл. 6.4 определяем относительное среднее избыточное давление:

Степень консолидации Q_z по формуле (6.8) равна

Осадка слоя торфа при одностороннем дренаже через 0,5 года по формуле (6.7) составляет

S_t = Q_zS_∞ = 0,4·1,05 = 0,42 м = 42 см.

6.40. В тех случаях когда величины относительных средних избыточных давлений  не могут быть определены по табл. 6.4, они должны вычисляться по формулам:

при T_v≥

при T_v<

где  — фактор времени, соответствующий любому заданному времени t;

 — фактор времени, соответствующий времени прекращения возрастания нагрузки ;

2Н — толщина слоя торфа под подошвой песчаной насыпи до кровли подстилающего слоя;

z — расстояние по вертикали от подошвы песчаной насыпи до рассматриваемой точки.

6.41. На ранних стадиях проектирования для предварительных расчетов, когда сроки огрузки слоя водонасыщенного сильнозаторфованного грунта или торфа песчаным слоем еще неизвестны, осадку основания S_t в любой момент времени t допускается определять в предположении, что огрузка происходит мгновенно ( = 0). В этом случае значения Q_z = S_t/S_∞ при различных значениях  принимаются по табл. 6.5.

Таблица 6.5

Продолжение табл. 6.5

Промежуточные значения величин, приведенных в табл. 6.5, определяются интерполяцией.

Пример определения времени, необходимого для заданной степени консолидации основания

Требуется определить время, при котором осадка слоя верхового торфа со степенью разложения R_р = 24 % и коэффициентом консолидации c_v = 5 м²/год составит 0,5 и 0,99 стабилизированной осадки. Толщина слоя торфа равна 3 м.

Для S_t/S_∞ = 0,5 по табл. 6.5 находим

откуда

Для S_t/S_∞ = 0,99 находим

откуда

6.42. Коэффициент консолидации c_v для водонасыщенных заторфованных грунтов, торфов и илов определяют па основе обычного компрессионного испытания в одометре с пористыми камнями путем обработки кривой консолидации по методу Тейлора. Для определения коэффициента консолидации c_v строят кривую консолидации при проектном давлении в системе координат у и , где у — деформация сжатия грунта, мм (пример кривой консолидации см. pиc. 6.3). На графике проводят прямую, совпадающую с начальным прямолинейным участком кривой консолидации. Пересечение этой прямой с осью ординат дает точку А, которая называется точкой начала первичной консолидации. Из точки A проводят вторую прямую, абсциссы которой составляют 1,15 абсцисс первой прямой. Точка пересечения второй прямой с экспериментальной кривой (точка В) даст время t₉₀, составляющее 90% первичной консолидации. Коэффициент консолидации c_v, см²/с, определяется по формуле:

где 0,848 — числовой коэффициент Тейлора для 90 % первичной консолидации;

Н — высота образца см;

t₉₀ — время, соответствующее 90% первичной консолидации, мин.

Пример определения коэффициента консолидации

Требуется определить значение c_v по данным компрессионного испытания образца заторфованного суглинка, имеющего высоту H = 2 см. Грунт характеризуется следующими физико-механическими свойствами: степень заторфованности q = 0,24; коэффициент пористости е = 1,80; влажность W = 48,7 %; объемный вес γ = 1,23 гс/см³; удельный вес γ_s = 2,32 гс/см³; степень влажности G = 0,63. Кривая консолидации при давлении р = 0,5 кгс/см² представлена на рис. 6.3. Выполнив необходимые построения по указаниям п. 6.42, получаем  = 2,1 мин0,5, или t₉₀ = 4,4 мин. Значение c_v, вычисленное по формуле (6.14), будет равно:

Рис. 6.3. Кривая консолидации к примеру определения коэффициента консолидации c_v

6.43. В проектах зданий и сооружений, возводимых на водонасыщенных заторфованных грунтах, должны предусматриваться натурные измерения деформаций оснований и фундаментов по пп. 3.284 (3.71)-3.288.

6.44. Натурные измерения должны производиться:

при застройке новых районов типовыми зданиями высотой 5 и более этажей с характерными напластованиями грунтов в основании исходя из нормы: одно наблюдаемое здание на 10 строящихся;

в каждом квартале застройки за первым по очередности постройки зданием высотой более 16 этажей, а также за уникальными зданиями и сооружениями;

за зданиями и сооружениями, имеющими конструкции пролетом более 24 м;

в случаях возникновения значительных деформаций несущих конструкций, появления трещин, вызванных осадкой или горизонтальными перемещениями конструкций зданий и сооружений в ходе их строительства или эксплуатации.

Примечание.

При необходимости наблюдений за деформациями в процессе эксплуатации законченного объекта они должны выполняться заказчиком построенного объекта за счет эксплуатационных расходов.

 

Прейти к содержанию

Руководство по проектированию оснований зданий и сооружений

Перейти в раздел

Нормативные документы