11.2.3. Проектирование оснований на насыпных грунтах (ч. 1)

Основания и фундаменты на насыпных грунтах проектируются с учетом:

а) использования насыпных грунтов в качестве естественных оснований;

б) использования насыпных грунтов в качестве оснований с применением методов подготовки оснований по снижению сжимаемости насыпных грунтов как по абсолютной величине, так и по степени их неравномерности;

в) прорезки насыпных грунтов свайными фундаментами.

В качестве естественных оснований практически любых зданий и сооружений могут быть использованы слежавшиеся насыпные грунты, представляющие собой планомерно возведенные насыпи, возведенные с достаточным уплотнением, а также отвалы грунтов и отходов производств, состоящие из крупных песков, гравелистых и щебеночных грунтов, гранулированных стойких шлаков. Кроме того, для легких зданий и сооружений с нагрузкой на фундаменты до 400 кН или до 80 кН/м в качестве естественных оснований могут быть использованы практически все виды слежавшихся планомерно возведенных насыпей, а также отвалов грунтов и устойчивые в отношении к разложению отходы производств, содержащие органические включения не более 0,05.

Свалки грунтов и отходов производств могут быть использованы в качестве естественных оснований только для временных зданий и сооружений со сроком службы до 15 лет.

Подготовка оснований на насыпных грунтах применяется в случаях, когда полученная расчетом полная осадка используемых в качестве естественного основания насыпных грунтов окажется больше допустимой или несущая способность основания меньше требуемой для обеспечения нормальной эксплуатации проектируемых зданий и сооружений. Основными методами подготовки оснований на насыпных грунтах являются:

• – поверхностное уплотнение тяжелыми трамбовками на глубину до 3—4 м;
• – вытрамбовывание котлованов;
• – устройство песчаных и других подушек;
• – поверхностное уплотнение вибрационными машинами и вибраторами;
• – глубинное уплотнение пробивкой скважин;
• – гидровиброуплотнение глубинными вибраторами.

Поверхностное уплотнение тяжелыми трамбовками применяется при строительстве;

• – на планомерно возведенных насыпях, отсыпаемых с недостаточно высокой плотностью;
• – на отвалах грунтов и отходов производств, содержащих различные включения размером не более диаметра трамбовки;
• – на свалках грунтов и отходов производств, содержащих органические включения не более 0,05;
• – на участках, расположенных на расстояниях не менее 10 м от существующих зданий и сооружений;
• – на грунтах со степенью влажности не более 0,7.

Если необходимая глубина уплотнения превышает 3—4 м, поверхностное уплотнение тяжелыми трамбовками комбинируется с устройством подушки или выполняется в два слоя. Для этого котлован разрабатывают на 1—3 м глубже отметки заложения фундаментов и уплотняют насыпные грунты. По окончании уплотнения котлован засыпают местным грунтом, содержащим не более 0,03 растительных остатков и органических включений, до отметки, на 0,2—0,6 м превышающей глубину заложения фундаментов. После этого производится уплотнение второго слоя тяжелыми трамбовками. Общая толщина уплотненного слоя в этом случае может достигнуть 5—7 м.

Основания из насыпных грунтов, уплотненных тяжелыми трамбовками, проектируют по рекомендациям, данным в п. 10.1 для просадочных грунтов с I типом грунтовых условий. При расчете полной осадки фундаментов в пределах уплотненного насыпного слоя учитывается только осадка от нагрузки фундаментов, а осадки s_f1, s_f2, s_f3 и s_f4 принимаются равными нулю.

Вытрамбовывание котлованов в насыпных грунтах производится при строительстве на слежавшихся планомерно возведенных насыпях, отвалах грунтов и отходов производств, а также на свалках грунтов, относящихся по своему составу к глинистым грунтам со степенью влажности S_r ≤ 0,7. Форма, размеры в плане и глубина заложения фундаментов в вытрамбованных котлованах назначаются с учетом состава насыпного грунта, толщины его слоя, конструктивных особенностей зданий и сооружений. Для достижения максимальной глубины прорезки и уплотнения насыпных грунтов наиболее целесообразно принимать удлиненные фундаменты с глубиной вытрамбовывания 2,5—4 м и уширенным основанием, устраиваемым путем втрамбовывания в дно котлована местного грунтового материала до отказа.

Проектирование вытрамбовываемых котлованов и расчет фундаментов в вытрамбованных котлованах выполняется так же, как и на просадочных грунтах (см. п. 10.1). При этом в формуле (10.17) вместо p_sl принимается расчетное сопротивление подстилающего слоя насыпного грунта или грунта естественного сложения.

Песчаные, гравийные и другие подушки на насыпных грунтах устраиваются при необходимости замены сильно и неравномерно сжимаемых грунтов вследствие их повышенной влажности (S_r ≥ 0,75÷0,8), содержания органических включений более 0,05—0,1, значительной разнородности состава и т.п. Как правило, грунтовые подушки должны проектироваться из местных материалов, в том числе из отходов промышленных производств, имеющих достаточно однородный состав и обеспечивающих после уплотнения низкую и равномерную сжимаемость. При залегании ниже насыпного слоя просадочных, засоленных или набухающих грунтов грунтовые подушки должны служить маловодопроницаемым экраном и возводиться, как правило, из глинистых грунтов оптимальной влажности.

Плотность грунтов в подушках назначается в зависимости от вида применяемых грунтов и должна быть не менее 0,95 максимальной плотности, получаемой опытным уплотнением грунтов с оптимальной влажностью в полевых или лабораторных условиях. При отсутствии результатов опытного уплотнения допускается плотность грунта в сухом состоянии принимать не менее: для подушек из однородных крупных и средних песков — 1,60 т/м³; неоднородных крупных и средних песков — 1,65 т/м³; мелких песков — 1,60 т/м³; пылеватых песков — 1,65 т/м³; супесей и суглинков — 1,65 т/м³.

Модули деформации грунтов в подушках, а также расчетные сопротивления основания принимаются, как правило, по результатам непосредственных их испытаний на опытных участках, а также по данным опыта строительства в аналогичных условиях. При отсутствии результатов непосредственных испытаний модули деформации грунтов в подушках в водонасыщенном состоянии и расчетные сопротивления допускается принимать по табл. 11.18.

Приведенные в табл. 11.18 значения E и R₀ относятся к уплотненным грунтам в подушках с коэффициентом уплотнения k_com = 0,95.

ТАБЛИЦА 11.18. МОДУЛИ ДЕФОРМАЦИИ И УСЛОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ПОДУШКИ ИЗ РАЗЛИЧНЫХ ГРУНТОВ

При уплотнении грунтов в подушках до k_com = 0,98 значения E увеличиваются в 1,5 раза, a R₀ — в 1,2 раза.