10.1.4. Проектирование уплотненных оснований (ч. 2)

При устройстве подушек для создания сплошного маловодопроницаемого экрана их размеры назначаются исходя из условия отвода аварийных вод за пределы деформируемой зоны грунта в основании фундамента и должны превышать размеры фундаментов не менее чем на 1 м. При устройстве подушек только для ликвидации просадочных свойств грунтов в наиболее напряженной зоне основания фундамента ширина или длина их bc понизу определяется по формуле

bc = b(1 + 2kh),
(10.40)

где kh — коэффициент, учитывающий характер распределения горизонтальных деформаций в основании фундаментов при просадке грунта и принимаемый: при р = 0,15÷0,2 МПа, kh = 0,3; при р = 0,25÷0,3 МПа, kh = 0,35 и при р = 0,35÷0,4 МПа, kh = 0,4.

При устройстве грунтовых подушек с целью создания сплошного водонепроницаемого экрана следует применять, как правило, лёссовидные глины и суглинки, так как при этих грунтах достигается наибольшая водонепроницаемость. Дренирующие материалы (песок, шлак и т.п.) для возведения грунтовых подушек допускается применять с учетом их технико-экономических показателей только на площадках с I типом грунтовых условий по просадочности.

Грунтовые подушки должны устраиваться из однородных грунтов оптимальной влажности, равной при укатке ω0 = ωP. При устройстве грунтовых подушек с целью ликвидации просадочных свойств основания плотность уплотненного грунта должна быть не менее 1,6 т/м3, а при создании сплошного водонепроницаемого экрана — не менее 1,7 т/м3.

Вытрамбовывание котлованов под фундаменты на просадочных грунтах с I типом грунтовых условий применяется:

  • – при удельном весе сухого грунта γd ≤ 16,5 т/м3, числе пластичности IP ≤ 0,03, степени влажности Sr ≤ 0,7;
  • – для каркасных зданий с нагрузкой на фундамент до 3500 кН и бескаркасных с нагрузкой до 600 кН/м;
  • – при выполнении работ на расстоянии не менее 10 м от эксплуатируемых зданий.

Фундаменты в вытрамбованных котлованах подразделяются на обычные с плоской или заостренной подошвой и с уширенным основанием, получаемым путем втрамбовывания в дно вытрамбованного котлована жесткого материала (щебня, гравия, песчано-гравийной смеси и т.п.).

Фундаменты в вытрамбованных котлованах для каркасных зданий проектируются с таким расчетом, чтобы под каждую колонну вытрамбовывался отдельный котлован, а под колонны у деформационных швов — спаренные котлованы, вытрамбовываемые в два следа. При применении фундаментов с уширенным основанием у деформационных швов обычно вытрамбовывается один котлован с устройством соответствующего ростверка или уширенного оголовка под колонны.

В бескаркасных зданиях фундаменты в вытрамбовыванных котлованах располагаются по осям стен на расстояниях, определяемых исходя из нагрузок на фундаменты, планов расположения стен, длины фундаментных балок, прочности цокольных панелей и панелей технического подполья, а также с учетом возможности вытрамбовывания близко расположенных котлованов. Минимальное расстояние между котлованами в свету принимается не менее 0,8 их ширины поверху.

Глубина вытрамбованных котлованов принимается исходя из необходимой глубины заложения фундамента, толщины подсыпки, а также связи их с каналами, приямками и коммуникациями.

Форма трамбовок в плане при вытрамбовывании котлованов под обычные фундаменты принимается квадратной, прямоугольной или круглой с плоским или заостренным основанием, а для фундаментов с уширенным основанием — квадратной, шестигранной, круглой с заострением нижнего конца в 60—90°. Уклон граней трамбовки принимается равным 0,05—0,2.

Фундаменты в вытрамбованных котлованах проектируются, как правило, монолитными с учетом бетонирования их враспор со стенками котлована.

При расчете столбчатых и ленточных прерывистых фундаментов в вытрамбованных котлованах без уширенных оснований краевые давления под подошвой фундаментов при условии, что рmax ≤ 1,2 R1,2 (где R1,2 — расчетное сопротивление грунта основания) и рmin > р0 определяются по формуле (рис. 10.6)

p = (Fv + G)/A ± (ΣM – 0,5phbmh2)/W,
(10.41)

где Fv — сумма вертикальных нагрузок, действующих на фундамент; G — собственный вес фундамента; A — площадь фундамента в среднем сечении на глубине 0,5h; ΣM — сумма моментов сил, относительно подошвы фундамента; bm — средняя ширина фундамента в сечении на глубине 0,5h; W — момент сопротивления среднего сечения фундамента на глубине 0,5hk; (hk — глубина вытрамбованного котлована); ph — реактивный отпор грунта;

ph = a + b p;
(10.42)

здесь а = 60 кН/м2; b = 0,4; р — среднее давление в сечении фундамента на глубине 0,5hk.

Основные виды фундаментов в вытрамбованных котлованах
Рис. 10.6. Основные виды фундаментов в вытрамбованных котлованах
а — с плоской подошвой без уширения; б — с уширенным основанием; 1 — уплотненная зона грунта; 2 — стакан для установки колонны; 3 — фундамент; 4 — втрамбованный жесткий грунтовой материал

За расчетное сопротивление грунта основания фундамента в вытрамбованном котловане принимается минимальное значение сопротивления, получаемое:

  • – из расчетного сопротивления уплотненного грунта R1, определяемого по формуле (5.29) с использованием прочностных характеристик φII и cII уплотненных грунтов в водонасыщенном состоянии;
  • – из расчетного сопротивления R2, определяемого исходя из сопротивления подстилающего уплотненную зону просадочного грунта естественного сложения или другого слоя грунта по формуле (10.17), в которой начальное просадочное давление psl принимается с коэффициентом γs = 1,5 при определении psl no результатам компрессионных исследований и γs = 1,2 — по штамповым испытаниям.

При расчете фундаментов в вытрамбованных котлованах с уширенным основанием учитывается создание в основании уширения радиусом

Формула определения радиуса уширения,
(10.43)

где k — коэффициент, учитывающий форму уширения и принимаемый: k = 0,62÷0,52; Vf — объем втрамбованного в дно котлована жесткого материала.

Радиус уплотненной зоны r вокруг уширения определяется по формуле

Формула определения радиуса уплотненной зоны вокруг уширения,
(10.44)

где γd — средний удельный вес сухого грунта в природном состоянии; γd.com — средний удельный вес сухого уплотненного грунта.