11.1.4. Особенности расчета оснований

Расчет оснований, сложенных сильносжимаемыми грунтами, по несущей способности выполняется в соответствии с методикой, изложенной в гл. 5. Несущая способность водонасыщенных заторфованных оснований определяется (кроме случаев, отмеченных в гл. 5), когда основание сложено: глинистыми слабозаторфованными грунтами со степенью разложения Dpd ≤ 30 % и степенью текучести IL > 0,5; глинистыми среднезаторфованными грунтами с Dpd > 30 % и IL > 0,25; глинистыми сильнозаторфованными грунтами любой консистенции и песчаными средне– и сильнозаторфованными грунтами с любой степенью разложения растительных остатков.

Расчет оснований, сложенных водонасыщенными сильносжимаемыми грунтами, по деформациям производится в соответствии с методикой, изложенной в гл. 5. При этом коэффициент условий работы грунтового основания γc при определении расчетного сопротивления R0 заторфованного основания принимается в табл. 11.11.

ТАБЛИЦА 11.11. ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ УСЛОВИЙ РАБОТЫ ОСНОВАНИЯ, СЛОЖЕННОГО ГРУНТАМИ С ОРГАНИЧЕСКИМИ ВЕЩЕСТВАМИ

Грунты Коэффициент условий
работы грунтового
основания
Пески мелкие водонасыщенные при степени заторфованности:
   0,03 < Iот ≤ 0,25
   0,25 < Iот ≤ 0,40

0,85
0,80
Пески пылеватые водонасыщенные при степени заторфованности:
   0,03 < Iот ≤ 0,25
   0,25 < Iот ≤ 0,40

0,75
0,70
Глинистые грунты водонасыщенные при степени
заторфованности 0,05 < Iот ≤ 0,25 с показателем текучести:
   IL ≤ 0,5
   IL > 0,5


1,05
1,0
То же, при степени заторфованности 0,25 < Iот ≤ 0,40
с показателем текучести:
   IL ≤ 0,5
   IL > 0,5


0,90
0,80

Для предварительного назначения размеров фундаментов сооружений всех классов на заторфованных песчаных грунтах и окончательного для III класса условное расчетное сопротивление может быть принято по табл. 11.12.

ТАБЛИЦА 11.12. ЗНАЧЕНИЯ УСЛОВНОГО РАСЧЕТНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ПЕСЧАНЫХ ГРУНТОВ СРЕДНЕЙ ПЛОТНОСТИ С ОРГАНИЧЕСКИМИ ВЕЩЕСТВАМИ

Грунты R0, МПа, при степени заторфованности грунта
0,03 < Iот ≤ 0,10 0,10 < Iот ≤ 0,25 0,25 < Iот ≤ 0,40
Пески мелкие:
   маловлажные
   очень влажные, насыщенные водой

0,25
0,15

0,16
0,1

0,09
0,07
Пески пылеватые;
   маловлажные
   очень влажные, насыщенные водой

0,20
0,08

0,12
0,06

0,08
0,04

Примечание. Значения условных расчетных сопротивлений относятся к грунтам со степенью разложения растительных остатков Dpd ≤ 30 %. При Dpd > 30 % значения R0 принимаются с коэффициентом 0,8.

Расчет осадки фундаментов на основаниях, сложенных водонасыщенными сильносжимаемыми грунтами, производится на полное давление по подошве фундаментов.

Если граница сжимаемой толщи расположена в слоях заторфованного грунта, погребенного торфа или иного органоминерального грунта, ее следует принимать на той глубине, где дополнительное к природному давление равно их структурной прочности, определяемой по начальному участку компрессионной кривой, а для илов — 3 кПа.

Дополнительную осадку фундаментов на основаниях, сложенных водонасыщенными заторфованными или органоминеральными грунтами, за счет разложения органических включений допускается не учитывать, если в период срока службы сооружения уровень грунтовых вод не будет понижаться.

Для водонасыщенных сильносжимаемых грунтов, характерных длительным протеканием осадок во времени, расчет осадки производится на основе теории фильтрационной консолидации. Для ориентировочных расчетов осадка во времени сооружений больших размеров в плане на водонасыщенных сильносжимаемых грунтах определяется по методике, изложенной в гл. 7.

11.1.5. Методика определения коэффициента консолидации

Коэффициент консолидации сv определяется компрессионными испытаниями с обработкой кривой консолидации по методу Д. Тейлора. Испытания проводятся на образцах ненарушенной структуры при двусторонней фильтрации. Деформации набухания при этом должны исключаться. Отношение высоты испытываемых образцов к их диаметру должно быть не менее 1 : 3 при площади испытываемого образца 40 см3. Коэффициент консолидации следует определять при давлении, эквивалентном проектному, с предварительным уплотнением грунта нагрузкой, соответствующей природному уплотнению, или при давлениях 0,05—0,2 МПа с интервалом 0,05 МПа. Давление на образец в опыте передается мгновенно. Запись вертикальных деформаций образца ведется по показаниям индикатора через 5, 15, 30 с, 1, 2, 3, 5, 10, 30, 60 мин и далее через каждый час до 8 ч, а в последующем — 2 раза в сутки.

По данным испытаний строится зависимость Δl = f(), где Δl — вертикальная деформация грунта, мм, а t — продолжительность консолидации, мин (рис. 11.4).

Кривая консолидации для определения коэффициента консолидации
Рис. 11.4. Кривая консолидации для определения коэффициента консолидации сv

Далее на ее начальном, близком к прямолинейному участке проводится касательная, пересекающая ось ординат в точке А. Из этой точки проводится вторая прямая, абсцисса которой составляет 1,15 абсциссы первой прямой. Точка пересечения второй прямой с кривой консолидации В даст время t90, составляющее 90 % первичной консолидации.

Коэффициент консолидации сv, см2/год, определяется по формуле

Коэффициент консолидации,
(11.10)

где 0,848 — числовой коэффициент Тейлора для 90 %-ной первичной консолидации; H — средняя высота образца в опыте:

H = (H1 + H2)/2,
(11.11)

где Н1 и H2 — соответственно высота образца в начале и в конце опыта, см.

11.1.6. Конструктивные мероприятия

При выборе конструктивной схемы здания и фундаментов на основании, сложенном сильносжимаемыми грунтами, следует исходить из условия, что повышение пространственной жесткости здания уменьшает неравномерность его осадок и перераспределяет усилия, возникающие в отдельных элементах здания. При проектировании фундаментов зданий следует отдавать предпочтение монолитным или сборно-монолитным железобетонным конструкциям, выполняемым в виде сплошных плит или перекрестных лент.

Конструкции зданий с продольными несущими стенами из кирпича или из крупных панелей являются менее чувствительными к неравномерным осадкам, характерным для оснований с сильносжимаемыми грунтами, чем здания с несущими поперечными стенами или продольными наружными несущими стенами и внутренним каркасом.

При значительных неравномерных осадках, вызывающих трещины в стенах здания, фундаменты и стены целесообразно усиливать непрерывными армированными швами или железобетонными поясами, способными воспринимать растягивающие усилия (рис. 11.5).

Размещение железобетонных поясов и армированных швов в стенах здания
Рис. 11.5. Размещение железобетонных поясов (а) и армированных швов (б) в стенах здания

Арматурные пояса (армированные швы) при необходимости устраиваются в уровне перекрытий во всех несущих наружных и внутренних стенах, стенах лестничных клеток и поперечных диафрагмах. Число арматурных поясов и сечения арматуры, назначаются по расчету или на основании опыта строительства. Наименьший диаметр арматуры 10 мм, наименьшая площадь сечения в одном уровне 4 см2. В кирпичной кладке арматура укладывается в утолщенных швах кладки и уровне низа перекрытий.

В крупнопанельных зданиях арматуру закладывают в верхней части панелей стен и концы ее сваривают с целью обеспечения непрерывности пояса и работы его на растяжение. В крупноблочных зданиях горизонтальная арматура закладывается в ряды перемычек и сваривается в стыках.

Монолитные железобетонные пояса, устраиваемые на уровне фундаментной подушки, по верху фундаментных стен или на уровне междуэтажных перекрытий (рис. 11.6), следует проектировать непрерывными, высотой не менее 20 см, с двухрядным расположением арматуры. Наименьший диаметр арматуры 10 мм, общая площадь 8—12 см2.

Размещение железобетонных поясов в подвальной части зданий
Рис. 11.6. Размещение железобетонных поясов в подвальной части зданий, устраиваемых на сильно-сжимаемых грунтах
1 — по верху фундамента; 2 — на уровне цокольной части

Чувствительность конструкций зданий к неравномерным осадкам может быть снижена с помощью разрезки здания на отдельные отсеки ограниченной длины с введением осадочных швов до подошвы фундаментов.

При проектировании коммуникаций, подводимых к зданию, следует предусматривать понижение отметок заложения сетей водопровода, теплофикации, газопровода, выпусков канализации и дренажа, а также выполнять гибкие вводы их в здание, чтобы после стабилизации осадок вводы соответствовали понижению здания.

Слои сильносжимаемого грунта можно прорезать способом «стена в грунте» в виде непрерывных подземных стен или прерывистых отдельно стоящих щелевых фундаментов. Расчет фундаментов и технология их возведения производится в соответствии с «Временной инструкцией по проектированию стен сооружений и противофильтрационных завес, устраиваемых способом «стена в грунте» (СН 477-76).

Песчаные подушки в сильносжимаемых грунтах следует устраивать при частичной или полной замене грунтов для уменьшения давления от здания на кровлю сильносжимаемого грунта.

Подушки выполняются преимущественно из песков средней крупности и крупных с удельным весом сухого грунта γd = 16,5 кН/м3.

Сорочан Е.А. Основания, фундаменты и подземные сооружения