Набухающие грунты

Рисунок 6.1 - Схемы к расчету просадок основания фундаментов

В случае невозможности замачивания основания в течение всего срока эксплуатации сооружения (с учетом его возможной реконструкции) просадочные свойства грунтов допускается не учитывать, однако в расчетах должны использоваться физико-механические характеристики грунтов, соответствующие установившейся влажности (см. 6.1.7).

6.1.20. Расчет просадки в грунтовых условиях I типа не производят, если в пределах всей просадочной толщи сумма вертикальных напряжений от внешней нагрузки и от собственного веса грунта не превышает начальное просадочное давление p_sl.

6.1.21. При возможности замачивания грунтов основания (см. 6.1.2) следует предусматривать:

а) устранение просадочных свойств грунтов в пределах всей просадочной толщи (см. 6.1.22);

б) прорезку просадочной толщи фундаментами, в том числе свайными и массивами из закрепленного грунта (см. 6.1.23);

в) комплекс мероприятий, включающий частичное устранение просадочных свойств грунтов, водозащитные и конструктивные мероприятия, указанные в разделе 5.9.

В грунтовых условиях II типа наряду с устранением просадочных свойств грунтов или прорезкой просадочной толщи фундаментами глубокого заложения должны предусматриваться водозащитные мероприятия, а также соответствующая компоновка генплана.

Выбор мероприятий должен производиться с учетом типа грунтовых условий, вида возможного замачивания, расчетной просадки, взаимосвязи проектируемых сооружений с сооружениями окружающей застройки в соответствии с требованиями 4.2.

6.1.22. Устранение просадочных свойств грунтов достигается:

а) в пределах верхней зоны просадки или ее части - уплотнением тяжелыми трамбовками, устройством грунтовых подушек, вытрамбовыванием котлованов, в том числе с устройством уширения из жесткого материала (бетона, щебня, песчано-гравийной смеси), химическим или термическим закреплением;

б) в пределах всей просадочной толщи - глубинным уплотнением грунтовыми сваями, предварительным замачиванием грунтов основания, в том числе с глубинными взрывами, химическим или термическим закреплением.

6.1.23. При проектировании заглубленных фундаментов следует учитывать:

в грунтовых условиях I типа - сопротивление грунта по боковой поверхности фундаментов;

в грунтовых условиях II типа - негативное трение грунта по боковой поверхности фундаментов, возникающее при просадке грунтов от собственного веса.

6.2.1. Основания, сложенные набухающими грунтами, должны проектироваться с учетом способности таких грунтов при повышении влажности увеличиваться в объеме - набухать. При последующем понижении влажности у набухающих грунтов происходит обратный процесс - усадка.

Необходимо учитывать, что способностью набухать при увеличении влажности обладают некоторые виды шлаков (например, шлаки электроплавильных производств), а также обычные глинистые грунты (не набухающие при увеличении влажности), если они замачиваются химическими отходами производств (например, растворами серной кислоты).

Возможность набухания шлаков при их увлажнении и глинистых грунтов при замачивании химическими отходами производств устанавливают опытным путем в лабораторных или полевых условиях.

6.2.2. Набухающие грунты характеризуются относительным набуханием при заданном давлении e_sw, давлением набухания p_sw, влажностью набухания w_sv, и относительной усадкой при высыхании e_sh.

Указанные характеристики определяют в соответствии с 6.2.7, 6.2.10 и 6.2.16.

6.2.3. При проектировании оснований, сложенных набухающими грунтами, следует учитывать возможность:

набухания грунтов за счет подъема уровня подземных вод или инфильтрации - увлажнения грунтов производственными или поверхностными водами;

набухания грунтов за счет накопления влаги под сооружениями в ограниченной по глубине зоне вследствие нарушения природных условий испарения при застройке и асфальтировании территории (экранирование поверхности);

набухания и усадки грунта в верхней части зоны аэрации - за счет изменения водно-теплового режима (сезонных климатических факторов);

усадки за счет высыхания от воздействия тепловых источников.

Примечание - При проектировании заглубленных частей сооружений необходимо учитывать горизонтальное давление, возникающее при набухании и усадке грунтов.

6.2.4. Горизонтальное давление р_h, кПа, определяют по формуле

p_h = g_c k_sw p_max,h, (6.5)

где g_с - коэффициент условий работы, равный 0,85;

k_sw - коэффициент, зависящий от интенсивности набухания и принимаемый по таблице 6.1;

p_тaх,h - максимальное горизонтальное давление, определяемое в лабораторных условиях, кПа.

Таблица 6.1

Интенсивность набухания за 1 сут, %	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7
ksw	1,40	1,25	1,12	1,05	1,02	1,01	1,00

6.2.5. Основания, сложенные набухающими грунтами, должны рассчитываться в соответствии с требованиями раздела 5.

Деформации основания в результате набухания или усадки грунта должны определяться путем суммирования деформаций отдельных слоев основания согласно 6.2.9, 6.2.15.

При определении деформаций основания осадка его от внешней нагрузки и возможная осадка от уменьшения влажности набухающего грунта должны суммироваться. Подъем основания в результате набухания грунта определяют в предположении, что осадки основания от внешней нагрузки стабилизировались.

Предельные значения деформаций основания фундаментов, вызываемых набуханием, (усадкой) грунтов, допускается принимать в соответствии с указаниями приложения Д с учетом требований 5.6.50.

6.2.6. При расчете оснований из набухающих грунтов должны применяться характеристики грунтов при их природной плотности и влажности. При расчете оснований из набухающих грунтов после их предварительного замачивания используют характеристики грунта в замоченном состоянии.

Расчетное сопротивление грунтов оснований, сложенных набухающими грунтами, вычисляют по формуле (5.7). При этом рекомендуется учитывать допустимость его, повышения согласно указаниям 5.6.24, что будет способствовать уменьшению подъема фундамента при набухании грунта.

6.2.7. Относительное набухание e_sw, давление набухания p_sw и относительную усадку e_sh определяют по результатам лабораторных испытаний (ГОСТ 24143) с учетом указанных в 6.2.3 причин набухания или усадки. Эти характеристики могут быть получены также по данным полевых испытаний грунтов штампом.

6.2.8. Нормативные значения характеристик e_sw и e_sh набухающих грунтов вычисляют как средние значения результатов их определений (ГОСТ 20522). Расчетные значения этих характеристик допускается принимать равными нормативным (g_g = 1).

6.2.9. Подъем основания при набухании грунта h_sw, см, определяют по формуле

(6.6)

где e_sw,i - относительное набухание грунта i-го слоя, определяемое в соответствии с 6.2.10;

h_i - толщина i-го слоя грунта, см;

k_sw,i - коэффициент, определяемый в соответствии с 6.2.12;

n - число слоев, на которое разбита зона набухания грунта.

6.2.10. Относительное набухание грунта при инфильтрации влаги определяют по формуле

e_sw = (h_sat - h_n)/h_n, (6.7)

где h_n - высота образца, см, природной влажности и плотности, обжатого без возможности бокового расширения давлением p, равным суммарному вертикальному напряжению на рассматриваемой глубине (значение определяют в соответствии с 6.2.13);

h_sat - высота того же образца, см, после замачивания до полного водонасыщения и обжатого в тех же условиях.

По результатам испытаний образцов грунта при различном давлении строят зависимости e_sw = f(p) и w_sw = f(p) и определяют давление набухания p_sw, соответствующее e_sw = 0.

При экранировании поверхности, и изменении водно-теплового режима относительное набухание e_sw определяют по формуле

e_sw = k w_eq - w₀)/(1 + е₀), (6.8)

где k - коэффициент, определяемый опытным путем (при отсутствии опытных данных принимают равным 2);

w_eq - конечная (установившаяся) влажность грунта, доли единицы, определяемая по 6.2.11;

w₀ и e₀ - соответственно начальные значения влажности и коэффициента пористости грунта, доли единицы.

6.2.11. Значение w_eq i-го слоя при экранировании поверхности определяют по экспериментальной зависимости влажности набуханий от нагрузки w_sw = f(p) при давлении р_i, кПа, вычисляемом по формуле

p_i = g_w (z - z_i + 2s_tot,i/g_i), (6.9)

где g_w - удельный вес воды, кН/м³;

z - расстояние от экранируемой поверхности до уровня подземных вод;

z_i - глубина залегания рассматриваемого слоя, м;

s_tot,i - суммарное напряжение в рассматриваемом i-м слое, кПа;

g_i - удельный вес грунта i-го слоя, кН/м³.

Значение (w_eq - w₀) в формуле (6.8) при изменении водно-теплового режима определяют как разность между наибольшим (в период максимального увлажнения) и наименьшим (в период максимального подсыхания) значениями влажности грунта. Коэффициент пористости в этом случае принимают для влажности грунта, отвечающей периоду максимального подсыхания. Профиль влажности массива для случая максимального увлажнения и подсыхания определяют экспериментальным путем в полевых условиях.

6.2.12. Коэффициент k_sw, входящий в формулу (6.6), в зависимости от суммарного вертикального напряжения s_z,tot на рассматриваемой глубине принимают равным 0,8 при s_z,tot = 50 кПа и k_sw = 0,6 при s_z,tot = 300 кПа, а при промежуточных значениях определяют интерполяцией.

6.2.13. Суммарное вертикальное напряжение s_z,tot, кПа, на глубине z от подошвы фундамента (см. рисунок 6.2) определяют по формуле

s_z,tot = s_zp + s_zg + s_z,ad, (6.10)

где s_zp, s_zg - вертикальные напряжения соответственно от нагрузки фундамента и от собственного веса грунта, кПа;

s_z,ad -^: дополнительное вертикальное давление, кПа, вызванное влиянием веса неувлажненной части массива грунта за пределами площади замачивания, определяемое по формуле

s_z,ad = k_g g (d + z), (6.11)

здесь k_g - коэффициент, принимаемый по таблице 6.2.

g - удельный вес грунта, кН/м;

(d + z) - см. рисунок 6.2.

6.2.14. Нижнюю границу зоны набухания H_sw, см (см. рисунок 6.2):

а) при инфильтрации влаги принимают на глубине, где суммарное вертикальное напряжение s_z,tot (см. 6.2.13) равно давлению набухания p_sw;

б) при экранировании поверхности и изменении водно-теплового режима определяют опытным путем (при отсутствии опытных данных принимают равной 5 м).

При наличии подземных вод нижнюю границу зоны набухания принимают на 3 м выше начального уровня подземных вод, но не ниже установленного в позиции а.

0127S10-05936