10.1.4. Проектирование уплотненных оснований (ч. 3)

Несущая способность фундаментов F_u в вытрамбованном котловане с уширенным основанием на вертикальную нагрузку определяется при полном замачивании просадочного грунта в основании как наименьшее из значений:

• – несущей способности уплотненного грунта в пределах уплотненной зоны F´_u;
• – несущей способности подстилающего уплотненную зону грунта естественной структуры F´´_u.

Несущая способность F´_u вычисляется по формуле

(10.45)

где γ_c и γ_cR — коэффициенты условий работы, равные 1; R_с — расчетное сопротивление уплотненного грунта под уширением, определяемое по табл. 10.5; A_f — площадь поперечного сечения уширенного основания из жесткого материала в месте его наибольшего уширения; h — высота наклонной части фундамента, находящейся в грунте; u_m — периметр поперечного сечения фундамента в его средней части; R_f — расчетное сопротивление грунта по боковой поверхности наклонной части, принимаемое по табл. 10.6; γ_cf — коэффициент условий работы грунта по боковой поверхности фундамента, принимаемый γ_сf = 0,8; i — уклон боковых стенок фундамента в долях единицы, при i ≥ 0,025 принимаемый равным 0,025; Е — компрессионный модуль деформации верхнего слоя грунта естественной структуры в водонасыщенном состоянии при p ≤ p_sl, γ_ci — коэффициент условий работы, принимаемый γ_ci = 0,5; ξ_r — реологический коэффициент, принимаемый ξ_r = 0,8.

ТАБЛИЦА 10.5. ЗНАЧЕНИЯ РАСЧЕТНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ УПЛОТНЕННОГО ГРУНТА ПОД УШИРЕНИЕМ

ТАБЛИЦА 10.6. ЗНАЧЕНИЯ РАСЧЕТНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ГРУНТА ПО БОКОВОЙ ПОВЕРХНОСТИ

Несущая способность F´´_u определяется по формуле

(10.46)

где γ_cR — коэффициент условий работы подстилающего неуплотненного слоя грунта, при глубине котлованов 2; 2,5; 3; 3,5 м соответственно равный 1; 1,2; 1,4 и 1,6; R´_c — расчетное сопротивление подстилающего слоя грунта; A´_f — наибольшая площадь поперечного сечения уплотненной зоны.

Несущая способность уплотненных грунтов под фундаментами и вокруг них в вытрамбованных котлованах с уширенным основанием на горизонтальные нагрузки и моменты F_h определяется по формуле

(10.47)

где γ_c — коэффициент условий работы, принимаемый γ_с = 0,8; p_h — реактивный отпор грунта, определяемый по формуле (10.42); b_m — средняя ширина фундамента на глубине 0,5h; h — высота фундамента без учета заостренной части.

Расчетная вертикальная нагрузка на фундаменты в вытрамбованных котлованах с уширенным основанием

(10.48)

где γ_g — коэффициент надежности, принимаемый при определении несущей способности фундаментов расчетом γ_g = 1,4, а по данным испытаний γ_g = 1.

Глубинное уплотнение пробивкой скважин (грунтовыми сваями) применяется при необходимости устранения просадочных свойств грунтов на глубину до 24—28 м, при устройстве противофильтрационных завес и, как правило, при влажности грунтов, близкой к оптимальной, и степени влажности не более 0,75, при отсутствии отдельных слоев и прослоек плотных грунтов, песков, маловлажных супесей, линз, переувлажненного грунта со степенью влажности S_r > 0,75, верховодки и выполняется в котлованах размерами в плане на 3 м больше в каждую сторону размеров уплотняемой площади. Отметка дна котлованов назначается с учетом последующей срезки буферного слоя или доуплотнения его тяжелыми трамбовками.

Толщина буферного слоя, м,

(10.49)

где d — диаметр скважин (грунтовых свай), м, принимаемый при пробивке их станками ударно-канатного бурения d = 0,5 м, а при использовании энергии взрыва d =0,4 м; k_b — коэффициент пропорциональности, принимаемый по опытным данным; для супесей k_b = 4, суглинков k_b = 5 и глин k_b = 6.

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

• – на грунтах с I типом грунтовых условий по просадочности 0,2b, а для отдельно стоящих сооружений с высоким расположением центра тяжести (дымовые трубы, водонапорные башни и т.п.) не менее 0,3b (где b — длина меньшей стороны прямоугольного или диаметр круглого фундамента, м), но не менее 0,8 и не более 2 м;
• – на грунтах со II типом грунтовых условий по просадочности 0,2 глубины просадочной толщи H_sl, но не менее 0,5Н_sl.

Скважины в уплотняемом массиве следует размещать в шахматном порядке по вершинам равностороннего треугольника. Независимо от числа скважин под фундаментом, полученного по расчету, 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 скважин, определяемое по табл. 10.7 или по формуле

,

(10.50)

где γ_d — удельный вес сухого грунта в природном состоянии; γ_d.с — удельный вес сухого грунта уплотненного массива.

ТАБЛИЦА 10.7. РАССТОЯНИЯ МЕЖДУ ЦЕНТРАМИ СКВАЖИН ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ЗНАЧЕНИЯХ ПЛОТНОСТИ ПРОСАДОЧНОГО ГРУНТА

Уплотнение просадочных грунтов пробивкой скважин выполняется из расчета достижения среднего значения удельного веса сухого уплотненного грунта:

на площадках с I типом грунтовых условий по просадочности 16,5 кН/м³;

на площадках со II типом грунтовых условий по просадочности 16,5 кН/м² в пределах верхнего слоя на глубину H_sl/2 и 17 кН/м³ в пределах нижнего слоя на ту же глубину.

При глубинном уплотнении пробивкой скважин в целях устройства противофильтрационной завесы средний удельный вес сухого уплотненного грунта должен быть не менее 17,5 кН/м³.

Пробитые скважины заполняются местным глинистым грунтом с уплотнением до удельного веса не менее 17,5 кН/м³ или другим более прочным грунтовым материалом. Количество грунтового материала по весу, необходимое для набивки 1 м длины скважины, определяется по формуле

(10.51)

где k_c — коэффициент, зависящий от вида уплотняемого грунта и обусловленный увеличением диаметра скважины в процессе трамбования засыпаемого грунтового материала: для супесей k_c = 1,4, для суглинков и глин k_c = 1,1; А — площадь поперечного сечения скважины; γ_d.c — удельный вес сухого уплотненного грунта в скважине, равный 17,5 кН/м³; ω — влажность грунта, засыпаемого в скважину.