12.1.2. Принципы проектирования оснований и фундаментов на подрабатываемых территориях

Подрабатываемые территории в зависимости от интенсивности прогнозируемых максимальных деформаций земной поверхности по СНиП II-8-78 [3] подразделяются на четыре группы (например, для III группы ε = 3÷5 мм/м, R = 12÷7 км, i = 5÷7 мм/м); территории, на которых образуются уступы, также подразделяются на четыре группы (например, для группы III к высота уступа h = 5÷10 см).

Расчетные значения относительных горизонтальных деформаций земной поверхности определяются с учетом коэффициентов перегрузки γf и условий работы γс:

ε = εmaxγfγc,
(12.1)

где εmax — ожидаемые (прогнозируемые) максимальные деформации земной поверхности на участке здания.

При расчете конструкций сооружений на воздействие деформаций земной поверхности применяется, как правило, принцип независимости действия горизонтальных деформаций, кривизны и наклонов.

Перемещение грунта относительно фундаментов (рис. 12.2), вызванное горизонтальными деформациями, определяется по формуле

Δl = xε,
(12.2)

где x — расстояние от центральной оси отсека, блока пространственной жесткости или центральной колонны до сечения фундамента бескаркасного здания или рассматриваемой колонны каркасного здания.

Воздействия от неравномерных осадок фундаментов, вызванных естественной неоднородностью грунта, не суммируются с воздействиями от искривления основания, вызванного подработкой, вследствие того, что подработка происходит во время эксплуатации зданий после стабилизации строительных осадок. На площадках, сложенных просадочными грунтами, конструкции зданий и сооружений должны проектироваться с учетом возможного совместного воздействия на них деформаций от подработки и просадок [4, 7].

Материалы инженерно-геологических изысканий должны дополнительно учитывать возможность изменений физико-механических свойств грунтов вследствие изменений гидрогеологических условий площадки, вызванных оседанием земной поверхности, а также возможность образования оползней, заболачивания территории и т.п.

Нагрузка и усилия в заглубленной части жесткого фундамента под воздействием деформаций растяжения
Рис. 12.2. Нагрузка и усилия в заглубленной части жесткого фундамента под воздействием деформаций растяжения
а — план фундаментов с нагрузками; б — разрез; в — эпюра перемещений грунта; г — эпюра сдвигающих нагрузок tt по подошве фундаментов; д, с, ж, и — эпюры усилий соответственно Nt + Nn; Ntn; Ng и суммарная эпюра усилий N; I — оси, разбивающие фундаменты поперечных стен на участки, тяготеющие к фундаментам поперечных стен; II — фундаментный железобетонный пояс; 1–4 — оси поперечных стен

Расчетные значения прочностных φ и с и деформационных Е0 характеристик грунта для определения усилий, воздействующих на фундаменты в результате деформаций земной поверхности, должны приниматься равными нормативным с коэффициентом надежности по грунту γg = 1.

Фундаменты сооружений, возводимых на подрабатываемых территориях, могут проектироваться на воздействие горизонтальных деформаций основания по жесткой, податливой или комбинированной конструктивным схемам с применением фундаментных железобетонных поясов, плит, связей-распорок между фундаментами под колонны, горизонтального шва скольжения и т.п.

Для зданий с жесткой конструктивной схемой (имеющих поэтажные пояса и ленточный замкнутый фундаментный пояс) при определении расчетных сопротивлений грунта основания коэффициент условий работы γс2 принимается по табл. 12.1 в зависимости от отношения длины здания (или отсека) L к его конструктивной высоте Н, считая от подошвы фундаментов.

ТАБЛИЦА 12.1. КОЭФФИЦИЕНТ УСЛОВИЙ РАБОТЫ γc2
Грунты γc2 при отношении длины здания к его высоте
L/H ≥ 4 4 > L/H > 2,5 2,5 ≥ L/Н > 1,5 L/H ≤ 1,5
Крупнообломочные с песчаным заполнителем и пески, кроме мелких и пылеватых 1,4 1,7 2,1 2,5
Пески мелкие
–||– пылеватые
1,3
1,1
1,6
1,3
1,9
1,7
2,2
2,0
Крупнообломочные с глинистым
заполнителем и глинистые с IL ≤ 0,5
То же, с IL > 0,5
 
1,0
1,0
 
1,0
1,0
 
1,1
1,0
 
1,2
1,0

Краевое давление на грунты основания плитных фундаментов зданий и сооружений башенного типа, а также отдельных фундаментов промышленных зданий следует рассчитывать с учетом наклонов земной поверхности. Это давление не должно превышать 1,4R (в угловой точке 1,5R), а равнодействующая всех нагрузок не должна выходить за пределы ядра сечения.

С учетом повышенных давлений на основание ширину подошвы бетонных и железобетонных фундаментов следует устанавливать не менее 25 см, а в случае применения других материалов — не менее 40 см.

Для уменьшения неблагоприятного воздействия деформаций земной поверхности на фундаменты и конструкции сооружений необходимо применять следующие мероприятия: разрезку на отсеки; отделение фундаментов швом скольжения; устройство связей-распорок между отдельными фундаментами каркасных зданий; размещение фундаментов на одном уровне; устройство грунтовых подушек на основаниях, сложенных практически несжимаемыми грунтами; выполнение грунтовых подушек из материалов, обладающих малым сцеплением и трением на контакте с поверхностью фундаментов; разработку временных компенсационных траншей по периметру здания или сооружения или только в местах наибольших горизонтальных перемещений грунта. К числу таких мероприятий относится также устройство податливых и слабых конструктивных элементов, которые в процессе подработки могут деформироваться (например, применение ограждающих панелей глубоких подвальных помещений каркасных зданий, рассчитанных на активное боковое давление грунта; часть панелей при значительных деформациях во время подработки может быть заменена).

На территориях, на которых возможно образование уступов, выбор типа фундаментов и метода защиты зданий должен зависеть от размеров ожидаемых уступов: при малых размерах ожидаемых уступов (до 5 см) фундаменты могут приниматься как и для строительства на площадках с плавными деформациями земной поверхности; при размерах уступов более 5 см следует предусматривать возможность выравнивания здания поддомкрачиванием. Для этой цели под цокольным поясом бескаркасных зданий следует выполнять ниши для установки домкратов, а под ними и по подошве фундаментов устраивать железобетонные пояса для распределения сосредоточенных нагрузок от домкратов и восприятия усилий от горизонтальных деформаций грунта. В каркасных зданиях для возможности выравнивания колонн должны предусматриваться упоры на колоннах и площадки на фундаментах для установки домкратов, а на анкерах наносится дополнительная резьба на величину возможного подъема колонн.

Для уменьшения деформаций земной поверхности могут применяться, по согласованию с горно-добывающими предприятиями, горно-технические защитные мероприятия зданий (закладка выработанного пространства породой, применение специальных способов отработки пластов.