13.2.6. Проектирование закрепленных силикатизацией массивов в просадочных лессовых грунтах (ч. 2)

В грунтовых условиях II типа по просадочности предварительные размеры в плане отдельно стоящих закрепленных массивов принимаются равными не менее 1/4 глубины просадочной толщи.

Осадка фундамента при закреплении основания способом силикатизации в грунтовых условиях I типа по просадочности определяется по формуле (5.60), в которой модуль деформации i-го слоя принимается равным:

– при закреплении грунтов основания по первой схеме — модулю деформации закрепленного грунта в водонасыщенном состоянии;

– при армировании основания по второй схеме — средневзвешенному по площади подошвы фундамента модулю деформации, определяемому из выражения

Ea = EfiAf/A + EstiAst/A,
(13.15)
 

где Еfi и Еsti — значения модулей деформации незакрепленного и закрепленного грунта в водонасыщенном состоянии в i-м слое; Аf и Аst — площади незакрепленного и закрепленного грунта непосредственно под подошвой фундамента; А — площадь подошвы фундамента;

– при закреплении грунтов основания по комбинированной схеме — модулю деформации закрепленного грунта в водонасыщенном состоянии до нижней границы сплошного по глубине закрепления, а в пределах лежащей ниже армированной толщи — средневзвешенному значению модуля деформации, определяемого по формуле (13.15) для условного фундамента, размеры которого определяются как при наличии слабого подстилающего слоя (см. гл. 5).

Распределение по глубине дополнительных к природному вертикальных давлений в массиве и в подстилающей его сжимаемой толще принимается в соответствии со схемой (рис. 13.24), в которой приняты следующие обозначения:

b — ширина фундамента, м; h и h´ — глубина заложения фундамента соответственно от планировочной отметки (подсыпки или срезки) и от поверхности природного рельефа, м; H — глубина просадочной толщи, м; р — среднее фактическое давление под подошвой фундамента, МПа; σzg0 — природное (бытовое) давление в массиве на уровне подошвы фундамента от веса лежащих выше грунтов (до отметки природного рельефа), МПа; σ0 = р – σzg0 — дополнительное (к природному) вертикальное давление от веса сооружения на массив по подошве фундамента, МПа; σzp — дополнительное давление в массиве от веса сооружения на глубине z, ниже подошвы фундамента, МПа; z0 — глубина, м, заложения условного фундамента (от подошвы фундамента сооружения), принимаемая равной глубине, на которой просадка лежащих ниже грунтов от собственного веса равна 5 см; σz0p, z0p давление на глубине заложения условного фундамента z0, МПа; by — ширина условного фундамента, равная ширине закрепленного массива, м; σy0 = σz0p +  z0p — дополнительное (к природному) давление по подошве условного фундамента, МПа; σzzp — дополнительное (к природному) давление на глубине zz от подошвы условного фундамента, МПа; zz´ — расстояние от подошвы условного фундамента до нижней границы сжимаемой толщи, определяемое из соотношения дополнительного давления σzz´p, и природного на той же глубине σzz´g.

Расчету осадки фундамента на закрепленном методом силикатизации лессовом массиве
Рис. 13.24. К расчету осадки фундамента на закрепленном методом силикатизации лессовом массиве

Для песчаных и глинистых грунтов

σzz'p = 0,2σzz´g.
(13.16)
 

Если найденная нижняя граница сжимаемой толщи заканчивается в слое грунта с модулем деформаций E < 5 МПа или такой слой залегает непосредственно ниже этой границы, то он должен быть включен в состав сжимаемой толщи. В этих случаях граница сжимаемой толщи ограничивается соотношением

σzz'p =0,1σzz´g.

Дополнительное (к природному) давление в массиве σzp, МПа, от веса сооружения определяется по формуле

σzp = ασ0,
(13.17)
 

где α — коэффициент, которым учитывается изменение давления по глубине массива, до глубины, где оно достигает значения, равного σ0А/Аm (здесь Аm — площадь горизонтального сечения массива, м2). Ниже, до глубины заложения условного фундамента z0, давление σzp принимается равным постоянному значению σ0А/Аm.

Дополнительное давление в массиве zp, МПа, от сил нагружающего трения на глубине z от подошвы фундамента вычисляется по выражению

Дополнительное давление в массиве от сил нагружающего трения на глубине; 0 ≤ z ≤ z0,
(13.18)
 

где um — периметр сечения закрепленного массива, м; а — периметр, принимаемой для отдельно стоящих массивов: а = 4L/z20 (здесь L — единица длины, м), а для массивов, работающих в пространственной системе армирования просадочной толщи (когда отношение ширины незакрепленных участков просадочного грунта между массивами и армирующими элементами к высоте массивов не превышает 0,25),

a = u/Afs;
(13.19)
 

u — общий периметр закрепленных массивов и армирующих элементов в пространственной системе, м; Afs — площадь незакрепленного просадочного грунта в пространственной системе, м2; σzg — природное давление в грунте на глубине z от веса лежащих выше грунтов (до отметки планировки), МПа; kz — безразмерный коэффициент (в Рекомендациях по проектированию закрепленных силикатизацией массивов в лессовых просадочных грунтах (НИИОСП, 1980 г.) в табл. 7 даны значения kz в зависимости от m´ и φII), принимаемый для отдельных массивов в зависимости от приведенной глубины m´ = a(z + h) и средневзвешенного значения угла внутреннего трения водонасыщенного грунта естественной структуры, а для массивов, работающих в пространственной системе,

Безразмерный коэффициент;
(13.20)
 

p1 — давление, МПа, определяемое из выражения

p1 = (0,1γII – 100acII)/a > 0;
(13.21)
 

здесь γII, cII — средневзвешенные значения удельного веса, кН/м3, и сцепления, МПа, от отметки планировки до подошвы условного фундамента.

Дополнительное к природному давлению σzzp, МПа, на глубине zz от подошвы условного фундамента находится по формуле

σzzp = ασy0,
(13.22)
 

где α — коэффициент, принимаемый по табл. 1 прил. 2 СНиП 2.02.01-83 в зависимости от относительной глубины 2zу/by формы условного фундамента (горизонтального сечения массива), а в случае прямоугольного массива в плане и от отношения его сторон n = ly/by.

Осадка фундамента на закрепленном методом силикатизации лессовом массиве в условиях замачивания и просадки под собственным весом окружающего грунта II типа грунтовых условий по просадочности определяется по формуле

s = s0 + sc,
(13.23)
 

где s — осадка фундамента сооружения, см; s0 — осадка массива от подошвы фундамента сооружения до подошвы условного фундамента под действием веса сооружения и сил нагружающего трения, см; sc — осадка условного фундамента.

Осадка массива вычисляется по выражению

Осадка массива,
(13.24)
 

где n — число слоев, на которые разделен массив от подошвы фундамента сооружения до глубины заложения условного фундамента z0; hi — толщина i-го слоя, см; Ei — модуль деформации i-го слоя, МПа; σzpi — среднее дополнительное к природному давление в i-м слое массива, равное полусумме давлений σzp на его верхней к нижней границах, МПа; zpi — среднее дополнительное давление в i-м слое массива, равное полусумме давлений zp на его верхней и нижней границах, МПа; β — безразмерный коэффициент, равный 0,8.

Массив рекомендуется делить от подошвы фундамента до глубины, на которой σzp достигает значения σ0А/Аm, на слои толщиной 0,4b, а ниже 0,4bу.

Осадка условного фундамента sc находится по зависимости

Осадка условного фундамента,
(13.25)
 

где m — число слоев, на которое разбита сжимаемая толща под подошвой условного фундамента; hj — толщина j-го слоя, см; Еj — модуль деформации j-го слоя, МПа; σzpj — среднее дополнительное к природному давление в j-м слое, равное полусумме давлений σzzp на его верхней и нижней границах, МПа.