Фундаменты на элювиальных грунтах
Обновлено: 17.05.2024
Фундаменты на элювиальных грунтах
8.1.1. К элювиальным грунтам следует относить грунты, образовавшиеся в результате процессов выветривания горных пород на месте их залегания без заметных признаков смещения. С глубиной степень выветрелости постепенно снижается, и они переходят в трещиноватую материнскую горную породу. Граница между элювиальными грунтами и подстилающей материнской породой неровная, с карманами, нечетко выраженная и может быть установлена, как правило, условно. Поэтому в настоящем разделе рассматривается не только элювий, но и элювиированные (выветрелые) горные породы под общим термином кора выветривания.
8.1.2. Следует различать коры выветривания современные и древние. Первые связаны с современными климатическими условиями и залегают с поверхности, вторые - с палеоклиматическими условиями минувших геологических эпох и могут залегать как с поверхности, так и на разных глубинах под покровом более молодых отложений. В некоторых случаях в разрезе может быть встречена не одна, а несколько кор выветривания.
8.1.3. Необходимо различать два основных вида выветривания: физическое (или механическое) и химическое (включая биохимическое) и, соответственно, два основных типа кор выветривания, заметно различающихся по своему строению, составу и физико-механическим свойствам.
8.1.4. Физическое выветривание, характерное для современного холодного и умеренного климата, вызывается в основном колебаниями температуры, замерзанием и оттаиванием воды в трещинах разного размера (включая микротрещины), что приводит к дезинтеграции горных пород, вначале - на крупные глыбы, затем - на щебень, дресву и отдельные минеральные зерна, представленные в основном фракциями песка и пыли (алеврита). Вторичные глинистые минералы образуются в небольших количествах, за исключением случаев, когда выветриванию подвергаются породы, содержащие их в своем составе (глинистые сланцы, аргиллиты, глинистые песчаники, глинистые алевролиты, мергели). Обломочный материал, образующийся при физическом выветривании, сохраняет минеральный состав материнской породы и значительную прочность благодаря унаследованности структурных связей.
В строении кор выветривания этого типа следует выделять:
а) зону тонкого дробления, или дисперсную, состоящую в основном из песчано-алевритового материала;
Основания и фундаменты
В книге освещаются методы классификации грунтов и скальных пород, а также основные вопросы проектирования и расчета оснований и фундаментов.
Книга предназначена для ознакомления инженеров-строителей и проектировщиков с состоянием фундаментостроения.
Оглавление
Предисловие редактора 4
Предисловие 10
Часть I. Свойства материалов оснований 12
Глава 1. Грунты и скальные породы 12
§ 1.1. Основные характеристики скалы и грунта 12
§ 1.2. Описание и полевое определение скальных пород 14
§ 1.3. Описание и полевое определение грунтов 20
§ 1.4. Индексационные свойства грунтов 24
§ 1.5. Свойства грунтовых частиц 25
§ 1.6. Соотношение между весом и объемом грунтового агрегата 29
§ 1.7. Структура и консистенция грунтового агрегата 37
§ 1.8. Системы классификации грунтов 45
§ 1.9. Порядок работы при классификации и описании материалов основания 57
Глава 2. Физические свойства грунтов и скальных пород 61
§ 2.1. Водопроницаемость грунта 61
§ 2.2. Водопроницаемость скальных пород 68
§ 2.3. Межчастичное и поровое давление 69
§ 2.4. Влажность грунта, дренаж и явления при замерзании 73
§ 2.5. Деформативные характеристики грунтов 78
§ 2.6. Деформативные характеристики песчаных грунтов 80
§ 2.7. Деформативные характеристики глинистых грунтов 81
§ 2.8. Методы исследования прочности грунта и скалы 94
§ 2.9. Сопротивление песка сдвигу 95
§ 2.10. Сопротивление сдвигу ила и илистого песка 98
§ 2.11. Сопротивление сдвигу глины 99
§ 2.12. Сопротивление сдвигу и прочность скалы при сжатии 101
Глава 3. Техника исследования грунтовой толщи 102
§ 3.1. Методы разведки грунтов 102
§ 3.2. Разведочное бурение 103
§ 3.3. Отбор образцов 107
§ 3.4. Прямые методы измерения консистенции и относительной плотности 112
§ 3.5. Прочие методы исследования грунта 115
§ 3.6. Запись результатов полевых исследований 118
Глава 4. Характер природных отложений 119
§ 4.1. Происхождение природных отложений 119
§ 4.2. Грунтовые отложения, образовавшиеся в период оледенения 121
§ 4.3. Речные отложения 127
§ 4.4. Эоловые отложения 131
§ 4.5. Береговые отложения 132
§ 4.6. Материковые скальные породы и элювиальные грунты 134
Глава 5. Объем исследований грунтов 138
§ 5.1. Составление программы исследований 139
Часть II. Типы фундаментов и методы их сооружения 143
Глава 6. Разработка котлована и крепление его откосов 143
§ 6.1. Введение 143
§ 6.2. Котлованы без крепления 144
§ 6.3. Крепление откосов неглубоких котлованов 145
§ 6.4. Крепление откосов глубоких котлованов 146
§ 6.5. Подвижки грунта, связанные с рытьем котлованов 148
Глава 7. Дренаж и стабилизация грунта 149
§ 7.1. Введение 149
§ 7.2. Дренажные канавы и зумпфы 150
§ 7.3. Иглофильтры 151
§ 7.4. Глубинные насосы 153
§ 7.5. Уплотнение грунту с помощью песчаных свай 153
§ 7.6. Различные способы осушения и укрепления грунтов 154
Глава 8. Раздельные и сплошные фундаменты 156
§ 8.1. Типы фундамента 156
§ 8.2. История развития фундаментостроения 156
§ 8.3. Общие положения 158
§ 8.4. Допускаемое давление на грунт 159
§ 8.5. Обычный метод определения размеров фундамента для обеспечения одинаковой осадки 160
§ 8.6. Определение размеров фундамента 161
§ 8.7. Групповые фундаменты 163
§ 8.8. Сплошной фундамент 164
§ 8.9. Полы, опирающиеся на грунт 165
§ 8.10. Дренаж и гидроизоляция 165
Глава 9. Свайные фундаменты 168
§ 9.1. Типы свай 169
§ 9.2. Забивка свай 173
§ 9.3. Работа свай на вертикальную нагрузку 176
§ 9.4. Свайные ростверки 178
Глава 10. Опоры 181
§ 10.1. Определения 181
§ 10.2. Способы сооружения опор 181
Глава 11. Мостовые опоры, подпорные стенки и устои 189
§ 11.1. Мостовые опоры 190
§ 11.2. Подпорные стенки 190
§ 11.3. Устои 193
Глава 12. Усиление и подводка фундаментов 194
§ 12.1. Временные усиления 194
§ 12.2. Подводка фундаментов 196
Часть III. Проектирование и расчет оснований и выбор типа фундамента 198
Глава 13. Факторы, определяющие выбор типа фундамента 198
§ 13.1. Основные стадии проектирования 198
§ 13.2. Несущая способность и осадка 200
Глава 14. Фундаменты на песке 202
§ 14.1. Основные характеристики песчаных отложений 203
§ 14.2. Фундаменты на песке 203
§ 14.2,а. Примеры расчета фундаментов на песчаном грунте 211
§ 14.3. Сплошные фундаменты на песчаном грунте 216
§ 14.3,а. Расчет сплошного фундамента на песке 217
§ 14.4. Свайные фундаменты в песчаных грунтах 219
§ 14.5. Опоры на песчаном основании 224
§ 14.6. Земляные работы в песчаных грунтах 225
§ 14.7. Влияние вибрации 227
Глава 15. Фундаменты на глинистых грунтах 228
§ 15.1. Основные характеристики глинистых грунтов 228
§ 15.2. Раздельные фундаменты на глине 229
§ 15.2,а. Пример расчета раздельных фундаментов на глине 233
§ 15.3. Сплошные фундаменты на глине 236
§ 15.4. Свайные фундаменты на глинах 236
§ 15.4,а. Пример расчета свайных фундаментов на глине 242
§ 15.5. Опоры в глинистом грунте 243
§ 15.6. Осадка фундаментов на глинах 244
§ 15.6,а. Пример расчета осадки сплошного фундамента на глине 253
§ 15.6,б. Пример расчета осадки свайного фундамента на глине 255
§ 15.7. Горизонтальные силы и деформации, возникающие под действием вертикальных нагрузок на глину 257
Глава 16. Основания на илистых и лессовых грунтах 260
§ 16.1. Основные характеристики илов и лессов 261
§ 16.2. Раздельные и сплошные фундаменты на илистом грунте 262
§ 16.3. Сваи в илистом грунте 263
§ 16.4. Опоры в илистом грунте 263
§ 16.5. Раздельные и сплошные фундаменты на лессах 264
§ 16.6. Сваи и опоры в лессах 265
Глава 17. Фундаменты на неоднородном грунте 266
§ 17.1. Введение 267
§ 17.2. Мягкие или рыхлые пласты на плотном грунте 268
§ 17.3. Плотный или жесткий грунт, подстилаемый мягким грунтом 268
§ 17.3а. Пример расчета фундамента на песке, подстилаемом слоем глины 270
§ 17.4. Перемежающиеся слои мягкого и жесткого грунтов 273
§ 17.5. Невыдержанные отложения 273
Глава 18. Деформации оснований, вызванные производством работ 275
§ 18.1. Осадки, происходящие вследствие выемки грунта 276
§ 18.2. Осадка, возникающая вследствие вибрации 278
§ 18.3. Осадка вследствие понижения уровня грунтовых вод 279
§ 18.4. Деформации грунта от забивки свай 280
§ 18.6. Значение полевых наблюдений для контроля над производством работ 281
§ 18.6. Влияние методов производства работ на проектирование 282
Часть IV. Расчет и конструирование фундаментов 283
Глава 19. Центрально нагруженные фундаменты под отдельные колонны и стены 283
§ 19.1. Основы расчета 283
§ 19.2. Критические сечения 284
§ 19.3. Размещение арматуры 286
§ 19.4. Высота фундамента 287
§ 19.5. Порядок расчета и использование кривых для определения минимальной высоты фундамента 287
§ 19.6. Фундаменты колонн 288
§ 19.7. Свайные фундаменты под отдельные колонны 289
Глава 20. Фундаменты, подвергающиеся действию моментов 291
§ 20.1. Введение 292
§ 20.2. Равнодействующая в пределах средней трети подошвы 293
§ 20.3. Равнодействующая за пределами средней трети 295
§ 20.4. Момент относительно обеих осей 296
§ 20.5. Фундаменты несимметричной формы 297
§ 20.6. Момент в свайных фундаментах 298
§ 20.7. Сваи, работающие на растяжение 301
§ 20.8. Пример расчета мостовой опоры 301
Глава 21. Групповые и сплошные фундаменты 305
§ 21.1. Назначение групповых фундаментов 306
§ 21.2. Спаренные фундаменты прямоугольной и трапецеидальной формы 306
§ 21.3. Консольные фундаменты 308
§ 21.4. Назначение расчетных нагрузок 308
§ 21.5. Расчет конструкции спаренных фундаментов 309
§ 21.6. Проектирование сплошных фундаментов 311
Глава 22. Подпорные стенки и устои мостов 314
§ 22.1. Введение 314
§ 22.2. Размеры консольной подпорной стенки 315
§ 22.3. Силы, действующие на 'подпорные стенки 316
§ 22.4. Последовательность проектирования консольной подпорной стенки 322
§ 22.5. Пример расчета консольной подпорной стенки 322
§ 22.6. Подпорные стенки на сваях 324
§ 22.7. Пример расчета фундамента с наклонными сваями 328
§ 22.8. Устои моста 330
Оглавление 336
Глава 16 фундаменты на скальных и элювиальных грунтах, закарстованных и подрабатываемых территориях
Проектирование фундаментов на скальных н элювиальных грунтах
Особенности строительства на скальных и элювиальных грунтах. Многие считают, что скальные грунты всегда являются идеальными основаниями для любых сооружений. Это представление связано с тем, что монолитный скальный грунт или отдельные куски скальной породы обладают высокой прочностью и ничтожной сжимаемостью, соизмеримыми с характеристиками бетона или железобетона. Однако уже классификация, приведенная на рис. 1.9, свидетельствует о большой изменчивости строения, а следовательно, и свойств скальных грунтов.
Верхняя часть земной коры в результате процессов выветривания представляет постепенный переход от дисперсной зоны, сложенной глинистыми грунтами с возрастающим по глубине содержанием щебня, к обломочной зоне, переходящей к низу в глыбовую и далее — в трещиноватую скальную породу (рис. 16.1). Таким образом, основанием фундамента в этих условиях может явиться как щебенистый глинистый грунт (первая зона), так и обломочный или трещиноватый скальный грунт (вторая или третья зона).
К элювиальным грунтам относят продукты выветривания коренных скальных пород, остающиеся на месте. Переход от элювиальных грунтов к скальным породам осуществляется постепенно, их минеральный состав определяется составом коренных пород, а содержание крупных фракций значительно увеличивается с глубиной.
Р. Гудман выделяет следующие характерные типы контакта поверхности скальных и рыхлых горных пород (рис. 16.2). Случай
I. Дисперсная —
(полное хими-
ческое преобразо- вание исховных лоров)
Л. Обломочная —^tO<S>g=g
(физическая дезинтеграция, частичное химическое разложение)
Ш. Трещинная
(раздробление массива и его разложение по крупным трещинам)
на рис. 16.2, а является идеаль- ным, когда кровля скальных по- род относительно горизонтальна, а породы слабо трещиноваты.
В этом случае опирание фундаме- нта на скальное основание наибо- лее целесообразно. В случае, рас- смотренном на рис. 16.2, 6, име- ет место развитая толща элюви- альных грунтов. Поверхность скалы может быть выражена не- четко, при этом свойства грунтов будут заметно изменяться как по глубине, так и в горизонтальном направлении, что затрудняет вы- бор отметки подошвы фундамен- та (см. также рис. 2.4, в). Кар- стовые породы, представленные на рис. 16.2, в, обладают особыми свойствами. Строительство в этих условиях будет рассмотрено в §
Достаточно часто встречает- ся напластование различных по жесткости пород (например, пере- слаивание жестких песчаников и мягких аргиллитов), представ- ленное на рис. 16.2, г. Здесь уже основание обладает анизотропией
свойств, причем передача нагрузки от фундамента на жесткие слои породы малой толщины может вызвать их изгиб при действии местной нагрузки. Разломы (крупные тектонические трещины) в ос- новании (рис. 16.2, д) могут явиться причиной значительных нерав- номерных деформаций из-за различного залегания кровли породы и уровня подземных вод по обе стороны разлома, повышенной трещиноватости массива вблизи разлома и возможных подвижек по его оси. Наконец, неоднородная трещиноватость различных участ- ков скального массива (рис. 16.2, е) также может явиться причиной неравномерных деформаций сооружения вследствие смыкания тре- щин или взаимного проскальзывания по ним отдельных блоков породы.
В зависимости от минерального состава скальные и элювиальные грунты могут быть подвержены внешним воздействиям: разрушению и распаду агрегатов сланцев, аргиллитов, алевролитов и других пород под влиянием атмосферных осадков, растворению и выносу гипса или каменной соли подземными водами, набуханию
Рис. 16.1. Упрощенная схема инженерно-геологического расчленения коры выветривания (по Г. С. Золотареву)
Рис. 16.2. Характерные типы контакта кровли скальных и подошвы рыхлых грунтов
а — рыхлые отложешш на коренных породах; б — хоитахт элювия со стальным грунтом; « — карстовые грунты; г — переслаивание жестких н мягких скальных грунтов; д — зона тектонического разлома; е — неоднородная трещиноватость скальных грунтов
или просадке элювиальных грунтов и некоторых скальных пород при увлажнении и т. д.
Отмеченные выше особенности оснований, сложенных скальными и элювиальными грунтами, вызывают необходимость проведения детальных инженерно-геологических и геотехнических изысканий для строительства, качество которых в значительной мере влияет на надежность и экономичность принимаемых инженерных решений. Особые сложности возникают при определении характеристик прочностных и деформационных свойств грунтов. Как правило, для ответственных сооружений в этих случаях используются полевые методы исследований, подробно рассмотренные в работе С. Б. Ухова (1975).
Следует отметить, что в процессе инженерно-геологических изысканий не всегда удается получить необходимую информацию о строении и свойствах массива (наличие и расположение трещин, зон дробления, прослоек нескальных грунтов и т. п.). Часто эти сведения приходится уточнять при вскрытии котлованов под фундаменты. Поэтому одна из задач при проектировании на скальных и элювиальных грунтах заключается в выборе таких типов и конструкций фундаментов, которые могли бы быть оперативно модифицированы и приспособлены к изменившимся условиям непосредственно во время строительства.
Степень выветрелости скальных грунтов рекомендуется устанавливать путем сопоставления плотности р выветрелой породы в условиях природного залегания с плотностью ры невыветрелой (монолитной) породы. Чем ближе значения р и ри, тем менее выветрена скальная порода. Допускается величину ри принимать равной плотности частиц скального грунта рг.
Количественная оценка степени выветрелости производится по коэффициенту выветрелости к^, который определяется по формуле
где 1ш=(рг—р)1р — показатель выветрелости.
Классификация скальных и элювиальных грунтов по степени выветрелости в соответствии с их классификацией по прочности (см. § 2.2) приведена в табл. 16.1.
Таблица 16.1. Классификация групп» аоктяЯе
Коэффициент выветрелости кш
по степени выветрелости
магматические и мета- морфичесхие породы
осадочные сцементированные породы
сжатие ^ МПа
Фундаменты на скальных грунтах. Закладка фундаментов в массиве скальных грунтов целесообразна, если мощность слоя четвертичных отложений относительно невелика и позволяет осуществить возведение фундаментов в открытом котловане, использовать сваи или буровые опоры. В любом случае целесообразность такого решения должна быть подтверждена технико-экономическим расчетом.
Размеры подошвы фундаментов определяются расчетом по первой группе предельных состояний в соответствии с изложенным в начале § 6.3. Значение вертикальной составляющей силы предельного сопротивления основания Nu, сложенного скальными грунтами, определяется по формуле (6.28).
Несущую способность Fd забивных свай, свай-оболочек, набивных и буровых свай, опирающихся на скальный грунт, следует определять как для свай-стоек в соответствии с правилами, приведенными в § 11.3.
При наличии значительных горизонтальных нагрузок необходимо выполнять проверку устойчивости фуццамента на сдвиг по
подошве s опрокидывание. Фундаменты, устраиваемые под опоры линий электропередачи, под телебашни и другие сооружения, испытывающие воздействие ветровых нагрузок, должны проверяться расчетом на выдергивание.
Присутствие в основании сооружений наклонно падающих трещин, зон сдвигов, особенно при расположении сооружений на откосах, требует проведения расчетов устойчивости, использующих расчетную схему сдвига по заданной поверхности скольжения. В этом случае нагрузки, передаваемые на скальное основание, могут оказаться ограниченными меньшими пределами, чем определенные по формуле (6.24).
Расчеты скальных оснований по деформациям, как правило, не производятся. Исключение могут составлять только особо ответственные сооружения с жесткими требованиями к неравномерным осадкам при значительной неоднородности оснований. Для расчетов сооружений (например, плитных фундаментов) может возникнуть необходимость определения контактных напряжений. Указанные расчеты следует выполнять в соответствии со СНиП 2.02.02 — 85 «Основания гидротехнических сооружений».
При небольшой глубине залегания кровли скальных грунтов применяют монолитные фундаменты, сооружаемые в открытых котлованах. Особое внимание при этом следует уделять обеспечению сохранности поверхности скалы и ее защите от разрушения. Разработка котлована должна вестись мелкошцуровыми зарядами с оставлением защитного слоя и его ручной доборкой непосредственно перед укладкой бетона. Не следует допускать длительного увлажнения поверхности грунта атмосферными или подземными водами. Особенно это опасно в случае сильно размокающих полу- скальных грунтов. При продолжительных сроках строительства или перерывах в работе вскрытая поверхность скального грунта должна защищаться с помощью распыления асфальтового или бетонного покрытия.
Вскрытые котлованом в местах постановки фундаментов крупные трещины очищают от заполнителя, промывют водой под давлением и заделывают цементно-песчаным раствором на глубину, равную 4. 5 ширинам их раскрытия. Более значительные ослабленные зоны, обычно приуроченные к местам пересечения или сгущения трещин, расчищают и заполняют тощим бетоном с уплотнением.
При возведении монолитных фундаментов для уменьшения объема разработки скального грунта поверхность основания под подошвой фундамента часто обрабатывают уступами (рис. 16.3, а). Такую же обработку применяют для повышения устойчивости фундамента на сдвиг при наличии значительных горизонтальных нагрузок от сооружения. В случае больших выдергивающих нагрузок устраивают выпуски анкеров из фундамента, заделываемых 476
Рис. 16.3. Характерные схемы фундаментов на скальных грунтах:
а, б — фундаменты с уступчатой н ступенчатой подошвой: * — свал-обсшочха; г — опускные холодцы; 1 — сван-оболочка; 2 — бетонное заполнение; 3 — арматурный каркас; 4 — буровая скважина в скальном грунте; 5 — скальный грунт; 6 — иадфуидаментная конструкция; 7 —
плита; 8 — опускной колодец
в нижележащий скальный массив. При наклонном залегании кровли скалы подошву фундамента выполняют в виде ступенек (рис.
В случае глубокого залегания кровли скальных грунтов применяют свайные фундаменты, сваи-оболочки или опускные колодцы. При использовании забивных свай для лучшего их внедрения в поверхностный слой скалы на острие сваи надевают специальные металлические наконечники.
Сваи-оболочки (рис. 16.3, в) забуривают в скальный грунт по расчету, но не менее чем на 0,5 м. Диаметр скважины не должен превышать внутренний диаметр оболочки, а для оболочек диаметром 2 м и более обычно диаметр скважины снижается на 20. 40%. Скважины в скале армируют каркасом из стержней диаметром не менее 26 мм и спиралью диаметром 8. 10 мм с шагом 10. 12 см. Оболочки, опираемые на скальные грунты, могут нести значительные сжимающие нагрузки (10 МН и более). Для восприятия этих сил оболочки обычно полностью заполняются бетоном. В толстостенных оболочках иногда удается ограничиться устройством нижней бетонной пробки.
Значительные затруднения часто возникают при посадке на скальные грунты опускных колодцев. При наклонном залегании скалы не всегда удается равномерно опереть колодец по всему периметру (рис. 16.3, г), кроме того, верхние слои скальных грунтов могут быть разрушены процессами выветривания и подлежат удалению. Это бывает сопряжено со специальными сложными работами, а иногда и с переоборудованием колодца в кессон.
Выработки под тяжело нагруженные опоры могут вскрыть субвертикальные трещины, зоны дробления породы и разломы
с раскрытием, соизмеримым с площадью опирания. В таких случаях обычно идут на дополнительное заглубление фундаментов до отметок, на которых ослабленные зоны выйдут за пределы площади опирания. Например, в процессе сооружения буровых опор под одно из зданий в Чикаго, проектная глубина заложения которых в доломиты составляла около 50 м, пришлось увеличить глубину заложения опор до 60 м, пока зона пересекающихся трещин не вышла из площади опирания.
Субгоризонтальные трещины вблизи поверхности чаще всего раскрыты вследствие разгрузки массива в процессе эрозии. Находясь вблизи подошвы фундамента, такие трещины могут служить причиной неравномерных осадок. В этом случае целесообразна закладка фундаментов или устройство буровых свай с опиравшем ниже зоны развития субгоризонтальных трещин или их расчистка и последующая цементация.
Фундаменты на элювиальных грунтах. При проектировании оснований и фундаментов на элювиальных грунтах следует учитывать их значительную неоднородность по глубине и в плане, наличие грунтов с большим диапазоном изменения прочностных и деформационных свойств (скальных разной степени выветре- лости и различных типов нескальных грунтов). Надо также иметь в виду склонность элювиальных грунтов к снижению прочности во время их пребывания в открытых котлованах, возможность перехода элювиальных супесей и пылеватых песков в плывунное состояние при их водонасьпцении. Иногда элювиальные пылеватые пески проявляют просадочные свойства. Глинистый элювий при замачивании отходами технологического производства способен набухать.
Рекомендуемые характеристики механических свойств элювиальных грунтов приведены в «Пособии по проектированию оснований зданий и сооружений» (к СНиП 2.02.01 — 83*). Эти данные в основном могут быть использованы при проектировании сооружений II и III классов или для предварительной оценки оснований. Проектирование оснований и фундаментов тяжелых и ответственных сооружений должно выполняться на основе экспериментального изучения механических свойств элювиальных грунтов с применением лабораторных и, если необходимо, полевых методов исследований* (см. § 4.5).
Большое разнообразие грунтовых условий даже в пределах площадки строительства часто предполагает неоднозначность проектных решений и необходимость вариантных проработок. Это относится к выбору типа и глубины заложения фундаментов, их размеров, назначению мероприятий по обеспечению устойчивости
*Федоров В. И. Прогноз прочности и сжимаемости оснований из обломочноглинистых грунтов. М., 1988.
оснований и сооружений, откосов строительных котлованов, выбору конструктивных и других способов ограничения деформаций оснований и сооружений допускаемыми пределами.
Если в основании преобладают дисперсные грунты с незначительным (по разным оценкам, менее 30. 40% по объему) содержанием скальных включений в виде глыб, обломков, щебенистого материала, то размеры опорных площадей фундаментов назначаются в соответствии со свойствами наиболее слабых разностей. В противном случае упрочняющее влияние твердых включений на интегральные характеристики грунта является очевидным и такая оценка должна быть произведена при выполнении геотехнических исследований (см., например, расчетно-экспериментальный метод в § 4.5).
Расчеты по предельным состояниям выполняют обычными методами, рассмотренными в гл. 6 и 7. Важно отметить, что при определении осадок фундаментов на элювиальных грунтах мощность сжимаемой толщи устанавливается в зависимости от гранулометрического состава грунта. Рекомендации для определения этой величины приведены в табл. 16.2.
Таб лица 16.2. Ооределене глубины сжимаемой толщи
Отношение °zpl a zg для определения величины сжимаемой толщи основании
Глинистые и песчаные (содержание частиц крупнее 2 мм до 25% по массе)
Глинистые и песчаные, дресвяные, глинистые щебенистые (содержание частиц крупнее 2 мм от 25 до 50% по массе)
6. Особенности проектирования оснований сооружений, возводимых на элювиальных грунтах
6.1. Основания, сложенные элювиальными грунтами - продуктами выветривания скальных пород, оставшимися на месте своего образования и сохранившими в той или иной степени структуру и текстуру исходных пород, должны проектироваться с учетом:
их значительной неоднородности по глубине и в плане из-за наличия грунтов с большим различием их прочностных и деформационных характеристик - скальных разной степени выветрелости и различных типов нескальных грунтов;
склонности к снижению прочности элювиальных грунтов (особенно крупнообломочных и сильновыветрелых скальных) во время их преобразования в открытых котлованах;
возможности перехода в плывунное состояние элювиальных супесей и пылеватых песков в случае их водонасыщения в период устройства котлованов и фундаментов;
возможным наличием просадочных свойств у элювиальных пылеватых песков с коэффициентом пористости 0,6 и степенью влажности0,7.
6.2. Возможность и степень снижения прочности элювиальных грунтов основания во время пребывания их открытыми в котловане должны устанавливаться опытным путем в полевых условиях. Допускается проводить определения в лабораторных условиях на специально отобранных образцах (монолитах) грунта.
Для предварительной оценки возможного снижения прочности элювиальных грунтов допускаются косвенные методы, учитывающие изменение в течение заданного периода времени: плотности скальных грунтов; удельного сопротивления пенетрации пылевато-глинистых грунтов; содержания частиц размером менее 0,1 мм в песчаных и менее 2 мм в крупнообломочных грунтах.
6.3. Расчет оснований, сложенных элювиальными грунтами, должен производиться в соответствии с требованиями разд.2. Если элювиальные грунты являются просадочными, следует учитывать требования разд.3.
6.4. При расчетных деформациях основания, сложенного элювиальными грунтами, больше предельных или недостаточной несущей способности основания должны предусматриваться следующие мероприятия в соответствии с указаниями пп.2.67-2.71:
устройство уплотненных грунтовых распределительных подушек из песка, гравия, щебня или крупнообломочных грунтов с обломками исходных горных пород, в частности при неровной поверхности скальных грунтов;
удаление из верхней зоны основания включений скальных грунтов, полную или частичную замену рыхлого заполнения "карманов" и "гнезд" выветривания в скальных грунтах щебнем, гравием или песком с уплотнением.
6.5. В проекте оснований и фундаментов должна предусматриваться защита элювиальных грунтов от разрушения атмосферными воздействиями и водой в период устройства котлованов. Для этой цели следует применять водозащитные мероприятия, не допускать перерывы в устройстве оснований и последующем возведении фундаментов; предусматривать недобор грунта в котловане; применять взрывной способ разработки скальных грунтов лишь при условии мелкошпуровой отпалки.
7. Особенности проектирования оснований сооружений, возводимых на засоленных грунтах
7.1. Основания, сложенные засоленными грунтами, должны проектироваться с учетом их особенностей, обусловливающих:
образование при длительной фильтрации воды и выщелачивании солей суффозионной осадки ;
изменение в процессе выщелачивания солей физико-механических свойств грунта, сопровождающееся, как правило, снижением его прочностных характеристик;
набухание или просадку грунтов при замачивании;
повышенную агрессивность подземных вод к материалам подземных конструкций за счет растворения солей, содержащихся в грунте.
7.2. Засоленные грунты характеризуются относительным суффозионным сжатием , определяемым, как правило, полевыми испытаниями статической нагрузкой с длительным замачиванием, а для детального изучения отдельных участков строительной площадки - дополнительно лабораторными методами (компрессионно-фильтрационными испытаниями).
При наличии результатов изысканий и опыта строительства в аналогичных инженерно-геологических условиях относительное суффозионное сжатие допускается определять только лабораторными методами.
7.3. Нормативное значение следует определять в соответствии с требованиями обязательного приложения 2.
Расчетное значение допускается принимать равным нормативному значению, полагая в формуле (1) коэффициент надежности по грунту1.
7.4. Расчет оснований, сложенных засоленными грунтами, должен производиться в соответствии с требованиями разд.2. Если засоленные грунты являются просадочными или набухающими, следует учитывать соответственно требования разд.3 и 4.
Деформации основания необходимо определять с учетом осадки от внешней нагрузки, просадки, набухания или усадки и суффозионной осадки.
Суффозионную осадку следует определять в соответствии с указаниями обязательного приложения 2.
При отсутствии возможности длительного замачивания грунтов и выщелачивания солей деформации основания определяются как для незасоленных грунтов исходя из деформационных характеристик грунтов при полном водонасыщении.
7.5. Расчетное сопротивление основания, сложенного засоленными грунтами, при возможности длительного замачивания грунтов и выщелачивания солей вычисляется по формуле (7) с использованием расчетных значений прочностных характеристик (è), полученных для грунтов в водонасыщенном состоянии после выщелачивания солей.
При невозможности длительного замачивания грунтов и выщелачивания солей расчетное сопротивление основания следует определять по формуле (7) с использованием прочностных характеристик, полученных для засоленных грунтов в водонасыщенном состоянии.
7.6. При расчетных деформациях основания, сложенного засоленными грунтами, больше предельных или недостаточной несущей способности основания должны предусматриваться водозащитные мероприятия и в случае необходимости следующие мероприятия в соответствии с указаниями пп.2.67-2.71:
частичная или полная срезка засоленных грунтов с устройством подушки из пылевато-глинистых грунтов;
прорезка толщи засоленных грунтов глубокими фундаментами;
закрепление или уплотнение грунтов;
предварительное рассоление грунтов;
комплекс мероприятий, включающий водозащитные и конструктивные мероприятия, а также устройство грунтовой подушки.
Фундаменты на элювиальных грунтах
(Действующий) СП 22.13330.2016 Основания зданий и сооружений. Актуализированная.
Докипедия просит пользователей использовать в своей электронной переписке скопированные части текстов нормативных документов. Автоматически генерируемые обратные ссылки на источник информации, доставят удовольствие вашим адресатам.
Toggle navigation
Действующий
Если непосредственно под подошвой фундамента залегает слой грунта с модулем деформации E
6.4.23 При расчетных деформациях основания, сложенного органоминеральными и органическими грунтами, больше предельных или недостаточной несущей способности основания следует предусматривать специальные мероприятия. В зависимости от типа основания (см. рисунок 6.9), относительного содержания органического вещества Ir, глубины залегания и толщины органоминеральных и органических грунтов, а также конструктивных особенностей проектируемого сооружения и предъявляемых к нему эксплуатационных требований рекомендуются следующие варианты специальных мероприятий:
- уплотнение основания временной или постоянной нагрузкой, в том числе с устройством вертикальных дрен и дренажных прорезей - для оснований типов I и II;
- полная или частичная прорезка слоя органоминеральных и органических грунтов фундаментами, в том числе свайными, - для оснований типов II, IV и V;
- выторфовка линз или слоев органоминерального и органического грунта с заменой его минеральным грунтом - для оснований типов II, IV и V;
- устройство фундаментов (столбчатых, ленточных и т.п.) на песчаной, гравийной, щебеночной подушке или на предварительно уплотненной подсыпке из местного материала - для всех типов оснований;
- устройство сооружений на плитных фундаментах, перекрестных монолитных или сборно-монолитных лентах и т.п. с конструктивными мероприятиями по повышению пространственной жесткости сооружения - для всех типов оснований.
6.4.24 В отдельных случаях основание, содержащее органоминеральные и органические грунты, может быть использовано при соблюдении определенной скорости передачи нагрузки или при применении конструктивных мероприятий (введение поясов жесткости, разбивка здания на отдельные секции и т.п.).
6.4.25 Песчаные подушки, устраиваемые под фундаментами с целью замены органоминеральных и органических грунтов, уменьшения давления на нижележащие слои, повышения, в случае необходимости, отметки подошвы фундаментов, ускорения процесса консолидации (уплотнения) нижележащих грунтов, устраивают из песков крупных и средней крупности. Допускается применение щебня, гравия, шлака или гравийно-песчаной смеси. Мелкие пески для устройства подушек не допускаются.
Плотность сухого грунта в подушках из песка крупного и средней крупности должна составлять не менее 1,65 т/м 3 .
При назначении прочностных характеристик уплотненного грунта в подушках следует учитывать требования 5.6.14.
6.4.26 Для намыва слоя грунта в качестве основания сооружения могут применяться супеси и пески любой крупности. Для ускорения консолидации намываемого слоя пылеватых песков или супесей необходимы предварительный намыв или укладка на маловодопроницаемое естественное основание, сложенное органоминеральными и органическими грунтами, дренирующего слоя, например, из песка средней крупности.
6.4.27 Проектирование пригрузки следует проводить с учетом требований 6.4.12. При этом должны быть установлены толщина и размеры в плане пригрузочного слоя и время, необходимые для достижения заданной степени консолидации основания, а также конечная осадка основания под пригрузкой.
6.4.28 Конечную осадку и время консолидации слоя органоминерального и органического грунта при намыве или отсыпке на него песчаного слоя определяют без учета осадки подстилающего слоя, если его модуль деформации в 10 раз и более превышает модуль деформации органоминерального и органического грунтов.
Для водонасыщенных органических и органоминеральных грунтов расчет протекания осадок во времени проводят на основе теории фильтрационной консолидации.
Нагрузку от намыва или отсыпки и порядок ее учета в расчетах конечной осадки, а также время консолидации слоя органоминерального и органического грунта определяют в соответствии с принятым проектом организации работ.
6.4.29 Конечную осадку слоя органоминерального и органического грунта, залегающего непосредственно под толщей песчаной насыпи, в стабилизированном состоянии s, м, вызванную намытым или отсыпанным слоем песка, вычисляют по формуле
s = 3ph/(3E + 4p), (6.21)
где p - давление от песчаной насыпи на поверхность органоминерального и органического грунтов, кПа;
h - толщина слоя органоминерального и органического грунтов, м;
E - модуль деформации органоминерального и органического грунтов при полной влагоемкости, кПа.
Формулу (6.21) допускается использовать при размере насыпи в плане не менее 5h.
6.4.30 В случае если основание, содержащее органоминеральные и органические грунты, состоит из нескольких горизонтальных слоев с различными модулями деформации, осадку всей толщи в конце периода стабилизации определяют как сумму осадок отдельных слоев.
6.4.31 При толщине слоев органоминеральных и органических грунтов, превышающей 3 м, их следует уплотнять с использованием вертикальных дрен.
План расположения дрен, их сечение и шаг устанавливают расчетом из условия 90% консолидации основания или в зависимости от назначаемых сроков уплотнения строительной площадки. В плане дрены располагают по квадратной или гексагональной сетке (из равносторонних треугольников) с шагом: для песчаных дрен 1,5 - 3 м, для дрен заводского изготовления 0,5 - 2 м.
Для сооружений геотехнических категорий 2 и 3 шаг дрен определяют на опытных участках.
6.4.32 При использовании вертикальных дрен, полностью прорезающих уплотняемый слой грунта, и наличии дренирующих слоев на концах дрены консолидация грунта под нагрузкой происходит за счет отжатия поровой воды в дрену и дренирующие слои. Эквивалентный диаметр зоны влияния дрен de в этом случае следует принимать при расположении дрен по квадратной сетке de = 1,13d; по гексагональной сетке - de = 1,05d, где d - расстояние между осями дрен (шаг дрен).
6.4.33 При проектировании оснований сооружений геотехнических категорий 2 и 3, возводимых на органоминеральных и органических грунтах дополнительно к требованиям раздела 12 программой геотехнического мониторинга должны быть предусмотрены наблюдения по следующим контролируемым параметрам:
- измерение послойных деформаций грунтов основания фундаментов вновь возводимых сооружений;
- измерение порового давления, возникающего в водонасыщенных органических и органоминеральных грунтах от воздействия дополнительной пригрузки, с контролем уровня подземных вод;
- инклинометрические измерения горизонтальных перемещений грунтового массива по глубине.
6.5. Элювиальные грунты
6.5.1 Основания, сложенные элювиальными грунтами - продуктами выветривания скальных и полускальных грунтов, оставшимися на месте своего образования и сохранившими структуру и текстуру исходных пород, следует проектировать с учетом:
- неоднородности состава и свойств по глубине и в плане из-за наличия грунтов разной степени выветрелости с различием прочностных и деформационных характеристик, возрастающих с глубиной;
- снижения прочностных и деформационных характеристик во время их длительного пребывания в открытых котлованах;
- возможности перехода в плывунное состояние элювиальных супесей и пылеватых песков в случае их водонасыщения в период устройства котлованов и фундаментов;
- возможного наличия просадочных свойств у элювиальных пылеватых песков с коэффициентом пористости e > 0,6 и коэффициентом водонасыщения Sr
6.5.2 В зависимости от исходных горных пород, подвергшихся выветриванию, следует выделять элювиальные грунты магматических, метаморфических и осадочных сцементированных скальных грунтов, а по содержанию кварца - подразделять элювиальные грунты на две группы: содержащие кварц и бескварцевые.
6.5.3 Профиль коры выветривания в общем случае может быть представлен сверху вниз следующими зонами, различающимися степенью выветрелости: дисперсной, обломочной, глыбовой и трещиноватой. В соответствии с выделенными зонами наблюдается возрастание по глубине плотности элювиальных образований, уменьшение пористости и трещиноватости и увеличение прочности крупных обломков и отдельностей.
6.5.4 При проведении инженерно-геологических изысканий на элювиальных грунтах должны быть выявлены: генетический вид и петрографический состав исходной скальной породы; структура и профиль коры выветривания, ее трещиноватость, сланцеватость, слоистость, элементы падения и простирания, поверхности скольжения, наличие "языков" и "карманов" выветривания; размеры, форма и количество крупных включений; изменение по глубине состава и свойств грунтов.
6.5.5 Степень снижения прочности элювиальных грунтов основания во время пребывания их открытыми в котловане следует устанавливать опытным путем в полевых условиях. Допускается проводить определение этих параметров в лабораторных условиях на отобранных образцах (монолитах) грунта.
Для предварительной оценки возможного снижения прочности элювиальных грунтов допускаются косвенные методы, учитывающие изменение в течение заданного периода времени: плотности скальных грунтов; удельного сопротивления пенетрации глинистых грунтов; содержания частиц размером менее 0,1 мм в песках и менее 2 мм в крупнообломочных грунтах.
6.5.6 Количественную оценку снижения прочности элювиальных грунтов в открытых котлованах проводят по изменению их прочностных и деформационных характеристик в период дополнительного выветривания, а качественную оценку - по изменению значений плотности образцов грунта, их водопоглощающей способности, интенсивности распада (дробления) крупных обломков, глыб и отдельностей.
Необходимо устанавливать также толщину верхнего ослабленного дополнительным выветриванием слоя элювиального грунта.
6.5.7 Оценку стойкости элювиальных грунтов к дополнительному (атмосферному) выветриванию, устанавливающую степень снижения их прочности в открытых котлованах за ожидаемый период времени t (годы, месяцы, сутки), проводят путем определения:
- скорости снижения выбранного параметра степени выветрелости A за период времени t: (A1 - A2)/t;
- степени снижения выбранного параметра A: (A1 - A2)/A1;
- общего количественного снижения параметра A за весь период t: (A1 - A2).
6.5.8 Для элювия скальных и элювиальных крупнообломочных грунтов необходимо устанавливать степень их выветрелости, характеризуемую коэффициентом выветрелости (см. 6.5.9, 6.5.10), а для крупнообломочных грунтов также - относительную прочность обломков, характеризуемую коэффициентом истираемости (см. 6.5.11).
Читайте также: