13.2.6. Проектирование закрепленных силикатизацией массивов в просадочных лессовых грунтах (ч. 1)

Данные результатов закрепления грунтов в лабораторных условиях должны включать нормативные и расчетные значения прочности Rс, угла внутреннего трения φ, сцепления с, модуля деформации Е и коэффициента фильтрации грунта k, закрепленного раствором жидкого стекла плотностью 1,1—1,15 г/см3. В расчетах по деформациям зданий и сооружений II и III класса нормативные значения угла внутреннего трения φ, удельного сцепления с, модуля деформации Е и коэффициента Пуассона v закрепленного грунта принимаются по табл. 13.25.

ТАБЛИЦА 13.25. НОРМАТИВНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ПОСАДОЧНЫХ ЛЕССОВЫХ ГРУНТОВ, ЗАКРЕПЛЕННЫХ ОДНОРАСТВОРНОЙ СИЛИКАТИЗАЦИЕЙ

Грунты Обозначение характеристики Значения характеристик закрепленных грунтов при их прочности R, МПа
0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 1,0 1,2 1,5
Супеси с, МПа 0,047 0,056 0,065 0,073 0,086 0,096 0,11 0,13
φ 24 25 26 28 30 35 40 45
Е, МПа 42 53 65 75 85 100 120 150
v 0,35 0,30 0,30 0,30 0,25 0,25 0,20 0,20
Суглинки c, МПа 0,040 0,050 0,061 0,068 0,075 0,090 0,095 0,11
φ 24 26 28 30 32 34 38 42
Е, МПа 38 50 60 70 80 95 115 145
v 0,35 0,30 0,30 0,25 0,25 0,20 0,20 0,20
 

Проект закрепления грунтов должен включать: план установки инъекторов с их маркировкой, контуры закрепленных массивов в плане и разрезы; сведения об отметках верха и низа заходок для каждого инъектора, плотности раствора и его количестве на каждую заходку и инъекцию в целом, объеме бурения, общем расходе реагента и объеме закрепленного грунта; указания по режиму нагнетания раствора (продолжительность, давление); пояснительную записку, включающую характеристику инженерно-геологических условий строительства и обоснование принятого варианта закрепления; указания по производству работ; данные по контрольному закреплению грунтов на объекте; указания по контролю качества закрепленного грунта в процессе производства работ; рекомендации по наблюдению за осадками здания или сооружения; сметы.

В проектирование закрепленных массивов входит выбор конструктивной схемы закрепления грунтов основания; назначение нормативной прочности закрепленного грунта в основании; определение размеров подошвы фундамента и размеров в плане закрепленных массивов; расчет закрепленных массивов по предельным состояниям. По результатам контрольного закрепления на строительной площадке и испытаний закрепленного грунта производится корректировка проектной плотности раствора, его расхода или режима нагнетания. При контрольном закреплении грунтов должны быть выполнены все виды инъекций, предусмотренные проектом.

Нормативное значение прочности закрепленного силикатизацией грунта в основании зданий и сооружений Rс.п (при степени влажности Sr ≥ 0,8) должно быть не менее прочности, определяемой по результатам лабораторного или контрольного полевого закрепления из выражения

Rc = Rс.п + η(R´с.п – Rс.п)2/R´с.п,
(13.12)
 

где Rс.п и R´с.п — нормативные значения прочности грунта, закрепленного раствором жидкого стекла плотностью соответственно 1,10 и 1,15 г/см3 в водонасыщенном состоянии: η — коэффициент, принимаемый: при сплошном закреплении грунтов основания η = 0,3: при армировании основания отдельными элементами из закрепленного грунта η = 0,9.

Расчет закрепленных силикатизацией массивов в лессовых просадочных грунтах производится методом, разработанным Ростовским ПромстройНИИпроектом и НИИОСПом.

При закреплении лессовых грунтов силикатизацией применяются следующие конструктивные схемы:

1) образование сплошных массивов из закрепленного грунта под отдельные или ленточные фундаменты, либо под все сооружение в целом; по этой схеме, как правило, предусматривается вынос закрепления за контуры фундамента (см. рис. 13.14, а);

2) армирование грунтов основания в деформируемой зоне отдельными элементами из закрепленного грунта, при котором непосредственно под подошвой фундамента остаются участки незакрепленного грунта (см. рис. 13.14, б);

3) комбинированная схема, предусматривающая сплошное закрепление на некоторую глубину непосредственно под подошвой фундамента и армирование элементами из закреплённого грунта лежащей ниже просадочной толщи, либо образование опорного слоя из закрепленного грунта и армирование лежащей выше просадочной толщи отдельными элементами из закрепленного грунта (см. рис. 13.14, в).

Размеры подошвы фундамента определяются из следующих условий.

При сплошном закреплении грунтов под подошвой фундамента (первая схема) среднее давление на закрепленный грунт не должно превышать расчетного сопротивления основания, определяемого по гл. 5. В этом случае используются расчетные значения φII и сII силикатизированного лессового грунта в водонасыщенном состоянии; коэффициент γc1 = 0,7, а коэффициент γc2 принимается как для пылевато-глинистых грунтов с показателем консистенции IL < 0,5.

При армировании основания отдельными элементами из закрепленного лессового грунта (вторая схема) среднее давление под подошвой фундамента не должно превышать расчетного сопротивления армированного основания, определяемого по формуле

Расчетное сопротивление армированного основания,
(13.13)
 

где σzg0 — природное давление в грунте на уровне подошвы фундамента от веса лежащих выше грунтов (до отметки природного рельефа); γсз — коэффициент условий работы закрепленного грунта в основании сооружения, определяемый по табл. 13.26 в зависимости от степени армирования основания (отношение площади закрепленного грунта непосредственно под подошвой фундамента к площади подошвы) и глубины заложения фундамента; k — коэффициент линейной деформируемости закрепленного грунта при длительном действии нагрузки, принимаемый равным 0,6; γf — коэффициент надежности по нагрузке, принимаемый по гл. 5; Rс0 — расчетное значение прочности закрепленного грунта в водонасыщенном состоянии, определяемое по результатам лабораторного или полевого закрепления грунтов раствором жидкого стекла, имеющим проектную плотность; если степень влажности закрепленного грунта в момент испытаний меньше 0,8, то значения прочности и модуля деформации следует умножать на коэффициент kb (табл. 13.27); Est и Ef — модули деформации незакрепленного и закрепленного лессового грунта в водонасыщенном состоянии; Af и Asf — площади незакрепленного и закрепленного грунта под подошвой фундамента.

ТАБЛИЦА 13.26. КОЭФФИЦИЕНТ УСЛОВИЙ РАБОТЫ

Глубина заложения фундамента, м γc3 при степени армирования основания под подошвой фундамента
0,25 0,50 0,75 1,00
1 1,05 1,10 1,20 1,30
2 1,10 1,15 1,25 1,40
3 1,15 1,25 1,30 1,50
4 1,20 1,30 1,45 1,65
5 1,30 1,40 1,55 1,75
7 1,40 1,55 1,70 1,90
10 1,50 1,65 1,85 2,10

Примечание. Для промежуточных значений глубины заложения фундамента и степени армирования основания значения коэффициента γc3 определяются интерполяцией.

ТАБЛИЦА 13.27. КОЭФФИЦИЕНТ kb

Степень влажности образца Значения kb, корректирующего
прочность модуль деформации
0,30
0,35
0,40
0,45
0,50
0,55
0,60
0,65
0,70
0,75
0,80
0,42
0,45
0,48
0,53
0,60
0,70
0,85
0,93
0,95
0,98
1,00
0,50
0,53
0,55
0,58
0,62
0,67
0,70
0,75
0,86
0,94
1,00

Примечание. Степень влажности образца закрепленного грунта определяется непосредственно после проведения испытания.

При закреплении грунтов основания по комбинированной (см. рис. 13.14, в) схеме среднее давление под подошвой фундамента не должно превышать расчетного сопротивления основания с учетом приведенных выше указаний, а армирование основания должно назначаться таким, чтобы выполнялось условие

σz0 + σzg ≤ Raz,
(13.14)
 

где Raz — расчетное сопротивление основания из армированного грунта, вычисленное по формуле (13.13) для условного фундамента, размеры которого определяются как при наличии слабого подстилающего слоя (см. гл. 5).

Предварительные размеры фундаментов зданий и сооружений, возводимых на закрепленных силикатизацией просадочных грунтах, должны назначаться по конструктивным соображениям или из условия, чтобы среднее давление на основание под подошвой фундамента было равно условному значению расчетного сопротивления R0, принимаемому по табл. 13.28.

ТАБЛИЦА 13.28. РАСЧЕТНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ОСНОВАНИЯ R0, СЛОЖЕННОГО ЗАКРЕПЛЕННЫМИ ГРУНТАМИ

Нормативное значение прочности закрепленного грунта под подошвой фундамента, МПа R0, МПа
при сплошном закреплении основании под подошвой фундамента при армировании основания отдельными элементами из закрепленного грунта
0,4 0,35 0,22
0,6 0,45 0,30
0,8 0,60 0,40
1,0 0,75 0,55
1,5 0,80
2,0 1,20

Примечание. Расчетное сопротивление основания для промежуточных значений прочности закрепленного грунта допускается определять интерполяцией.

Минимальный вынос закрепления за контуры фундамента при сплошном закреплении назначается в зависимости от давления под подошвой фундамента и начального просадочного давления окружающего закрепленный массив лессового грунта по табл. 13.29.

ТАБЛИЦА 13.29. МИНИМАЛЬНЫЙ ВЫНОС ЗАКРЕПЛЕНИЯ ЗА КОНТУРЫ ФУНДАМЕНТА (В ДОЛЯХ ОТ ЕГО ШИРИНЫ)

Начальное просадочное давление, МПа Минимальный вынос при давлении под подошвой, МПа
0,20 0,25 0,30 0,35
0,05
0,10
0,15
0,20
0,20
0,15
0,10
0,05
0,25
0,15
0,15
0,05
0,30
0,20
0,20
0,10
0,35
0,30
0,25
0,10