10.1.4. Проектирование уплотненных оснований (ч. 1)

Исходными материалами при проектировании уплотненных оснований служат:

• – инженерно-геологические разрезы на застраиваемом участке;
• – основные физико-механические характеристики грунтов, входящих в просадочную толщу (ω, ω_L, ω_P, I_L, ρ_s, ρ_d, S_r, ε_sl, p_sl);
• – данные о величинах просадочной толщи, просадки грунтов от собственного веса и типе грунтовых условий по просадочности;
• – планы и размеры фундаментов подвальной части с нагрузками на фундаменты;
• – планы расположения в здании и вокруг него инженерных коммуникаций, каналов, приямков с глубиной их заложения.

В проекте уплотненных оснований должны быть указаны:

• – размеры уплотняемой площади в плане; требуемая глубина уплотнения; глубина котлована, в том числе глубина недобора грунта до проектной отметки заложения фундаментов;
• – необходимая плотность уплотненного грунта;
• – оптимальная влажность уплотненного грунта;
• – расчетное сопротивление уплотненного грунта;
• – количество воды при необходимости доувлажнения и замачивания грунтов;
• – размеры и массы трамбовок, ориентировочное число ударов при поверхностном уплотнении грунтов, вытрамбовывании котлованов и пробивке скважин;
• – типы грунтоуплотняющих механизмов; расположение скважин и способ доуплотнения верхнего слоя грунта при глубинном уплотнении замачиванием и пробивкой скважин;
• – специальные требования (при необходимости) по производству работ.

Уплотнение тяжелыми трамбовками применяется для устранения просадочных свойств грунтов в пределах всей или верхней части деформируемой зоны от нагрузки фундаментов; создания в основании здания или сооружения сплошного маловодопроницаемого экрана; повышения плотности, прочностных характеристик и снижения сжимаемости грунтов [5].

В зависимости от особенностей грунтовых условий уплотнение тяжелыми трамбовками принимается при степени влажности грунтов не более S_r ≤ 0,7 и плотности сухого грунта ρ_d ≤ 1,6 т/м³.

Наибольшая глубина уплотнения достигается при оптимальной влажности грунтов ω₀ = ω_P – (0,01 ÷ 0,03ω_P) и принимается

(10.36)

где d — диаметр основания трамбовки; k_c — коэффициент пропорциональности, принимаемый по данным экспериментальных исследований для супесей и суглинков k_c = 1,8, для глин k_c = l,5.

С учетом влияния динамических воздействий на близрасположенные существующие здания и сооружения уплотнение тяжелыми трамбовками весом до 50 кН применяется при расположении уплотняемой площади на расстоянии не менее чем 10 м от зданий и сооружений.

Размеры уплотняемой площади в плане, при необходимости создания в основании сплошного маловодопроницаемого экрана, принимаются не менее чем на 1 м больше размеров здания по наружным граням фундаментов в каждую сторону. При уплотнении только с целью устранения просадочных свойств грунтов ширина b_с или длина l_c уплотняемой площади назначаются в соответствии с конфигурацией и размерами фундаментов и принимаются

(10.37)

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 предельных величин для зданий и сооружений. При уплотнении с целью создания сплошного маловодопроницаемого экрана глубина уплотнения должна быть не менее 1,5 м.

Плотность сухого грунта в уплотненном слое назначается исходя из полного устранения просадочных свойств грунтов, обеспечения достаточно низкой сжимаемости и высокой прочности уплотненных грунтов и для подавляющего большинства лессовых грунтов должна быть не менее 1,65—1,7 т/м³, а на нижней границе уплотненной зоны — 1,6 т/м³.

Величина недобора грунта до проектной отметки заложения фундаментов принимается в зависимости от природной степени плотности просадочного грунта, равной 0,15—0,25 глубины уплотнения h_c.

Расчетные давления и осадки фундаментов на уплотненных тяжелыми трамбовками грунтах вычисляются по схеме двухслойного основания, состоящего из уплотненного слоя и подстилающего грунта природной структуры. Прочностные характеристики и модули деформации уплотненных грунтов принимаются, как правило, по результатам непосредственных их испытаний. При отсутствии данных испытаний грунтов прочностные характеристики и модули деформации уплотненных лессовых грунтов допускается принимать по табл. 10.4.

ТАБЛИЦА 10.4. ПРОЧНОСТНЫЕ И ДЕФОРМАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ УПЛОТНЕННЫХ ЛЕССОВЫХ ГРУНТОВ

Примечания: 1. Показатель текучести грунтов I_L = 0,14.

2. Перед чертой даны значения при степени влажности грунта S_r ≤ 0,5÷0,6; за чертой — при S_r ≥ 0,8.

Грунтовые подушки применяются с той же целью, что и уплотнение тяжелыми трамбовками в следующих случаях: когда степень влажности просадочных грунтов в основании фундаментов S_r > 0,7; если необходимо получить в основании фундаментов уплотненный слой толщиной более 3—3,5 м; при отсутствии кранов для уплотнения тяжелыми трамбовками; когда расстояние до существующих зданий и сооружений составляет менее 10 м.

Необходимая толщина грунтовой подушки определяется, как правило, из условия полного устранения просадочных свойств грунтов в пределах деформируемой зоны, а при значительной величине деформируемой зоны грунтовые подушки выполняются только в пределах ее верхней части.

Для малоэтажных зданий с нагрузкой на ленточный фундамент до 150 кН/м и на столбчатый фундамент до 600 кН толщину грунтовой подушки h_с и среднее давление по подошве фундамента р допускается определять по формулам:

;

(10.38)

(10.39)

где р — принятое среднее давление на грунт по подошве фундамента; p_sl — начальное просадочное давление грунта, залегающего ниже грунтовой подушки; b — ширина фундамента.