11.2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОСНОВАНИЙ НА НАСЫПНЫХ ГРУНТАХ

Насыпные грунты

Устройство фундаментов на насыпных грунтах

1. Прописываем в проекте тип насыпного грунта (песок, гравий, суглинок и т.д.). Выполнять отсыпку из глины не желательно, т.к. она способна к набуханию (СП22.13330.2011 п.6.6.1).

2. Насыпные грунты необходимо послойно уплотнить до коэффициента 0,95.

3. Назначаем расчетное сопротивление грунта Ro по таб. В.9 СП22.13330.2011.

4. Определяем требуемый габарит фундамента.

5. В зависимости от Ro задаемся модулем деформации Е и выполняем проверку на осадки (Сорочан «Основания, фундаменты и подземные сооружения» таб.11.18).

6. До начала строительства необходимо подтвердить несущую способность насыпных грунтов статическими нагрузками в полевых условиях в соответствии с ГОСТ 20276-2012 (СП22.13330.2011 п.6.6.11).

7. В полевых условиях определяется модуль деформации Е, а также f(угол внутреннего трения) и C (сцепление грунта), по которым вычисляется расчетное сопротивление грунта Ro. Полученные характеристики насыпного грунта должны быть не менее принятых в проекте.

Примечания которые необходимо писать в проекте при проектировании на насыпных грунтах:

1. Обратную засыпку производить песчано-гравийной смесью с послойным трамбованием слоями не более 200 мм до коэффициента уплотнения 0,95. Толщина уплотненного слоя определяется объёмным уплотнением, исходя из характеристик уплотняющего механизма. Работы по устройству насыпи выполнять с учетом требований СП45.13330.2012.

2. Расчет габарита фундамента произведен для насыпного грунта с расчетным сопротивлением Ro=180 кПа и модулем деформации Е=15 мПа.

3. Перед началом строительства необходимо подтвердить расчетные характеристики насыпи Ro и Е в полевых условиях статическими нагрузками в соответствии с ГОСТ 20276-2012.

Примечания которые необходимо писать в проекте при возможном опирании на насыпных грунтах:

1. При обнаружении под подошвой фундамента насыпных грунтов необходимо выполнить их замену на уплотненную песчано-гравийную смесь. Засыпку грунта до проектной отметки производить песчано-гравийной смесью с послойным трамбованием слоями не более 200мм до коэффициента 0,95. Толщина уплотненного слоя определяется объёмным уплотнением, исходя из характеристик уплотняющего механизма. Работы по устройству насыпи выполнять с учетом требований СП45.13330.2012.

2. Расчет габарита фундамента произведен для насыпного грунта с расчетным сопротивлением Ro=180 кПа и модулем деформации Е=15 мПа.

3. Перед началом строительства необходимо подтвердить расчетные характеристики насыпи Ro и Е в полевых условиях статическими нагрузками в соответствии с ГОСТ 20276-2012.

Расчет несущей способности насыпных грунтов

Определение деформации насыпных грунтов

— .

К ним относятся отвалы отходов различных производств, свалки строительного мусора и бытовых отбросов и т. п Несущая способность и сжимаемость таких грунтов колеблются в большом диапазоне и зависят от материала искусственной насыпи, ее однородности и давности возведения. Поэтому вопрос о пригодности насыпного грунта как основания сооружения должен решаться в каждом случае особо компетентной организацией или специалистом. Насыпной грунт с большим количеством органических примесей не может служить естественным основанием ввиду его неоднородности и сильной сжимаемости.

Чтобы иметь возможность технически обоснованно решать вопросы о типах оснований и фундаментов, производится гидрогеологическое обследование участка строительства (инженерногеологические изыскания) с разведкой при помощи бурения напластований грунтов и изучения их свойств, а также определения режима грунтовых вод и их агрессивности. Буровые

кважины закладываются в количестве, необходимом для полного выяснения свойств грунтов на всей территории строительства. Бурение производится с применением специальных буровых установок для ручного ударно-вращательного бурения на глубину 10—20 м в зависимости от сложности геологического

строения участка. Из скважин берут пробы грунта с ненарушенной структурой, которые испытывают и исследуют в лабораториях. В процессе бурения скважин замеряются уровни грунтовых вод, берутся пробы и производится химический анализ воды для определения степени ее агрессивности по отношению к бетону и каменной кладке. По данным журнала бурения и лабораторных исследований составляют геологические разрезы с указанием мощности и характеристики пластов грунта и уровня грунтовых вод. Нормативное давление применяется по «Нормам проектирования оснований зданий и сооружений» (СНиП II-B. 1—62) Все эти работы выполняются специализированными организациями, которые и дают заключение о гидрогеологических условиях строительной площадки.

В случаях когда напластование и свойства грунтов были обследованы ранее на соседних участках, вместо бурения скважин отрывают шурфы, которые представляют собой яму прямоугольного или круглого сечения, глубиной несколько превышающей глубину заложения фундаментов. Из шурфов также берут образцы грунта с ненарушенной структурой для лабораторных исследований, а замерами в шурфах определяют напластование грунтов дополнительно к данным, полученным ранее бурением скважин на соседних участках.

При слабых грунтах и под сооружения с большими нагрузками при нормальных грунтах прибегают к устройству и с искусственных оснований, которое заключается в укреплении естественного грунта тем или иным способом.

Наиболее простым видом укрепления естественного грунта является поверхностное уплотнение грунта ниже подошвы фундамента трамбованием. В настоящее время для этой цели применяют различные машины (пневматические трамбовки, дизельные и другие механизмы).

В последнее время для поверхностного уплотнения грунтов применяется вибрация при помощи самоходных снарядов, называемых виброплитами.

При большой площади котлованов для фундаментов уплотнение грунта производят иногда укаткой катками.

Трамбующими механизмами можно уплотнить грунт на глубину до 1,5—1,8 м, катками на 0,3—0,5 м и вибрированием на 0,7—1,0 м. Следует отметить, что трамбование и вибрирование можно эффективно применять лишь для песчаных и крупнообломочных грунтов, а укатку для всех видов грунтов.

Если грунт, способный нести нагрузку от сооружения, залегает на сравнительно небольшой глубине (до 3—5 м), в качестве искусственного основания применяют иногда так называемые песчаные подушки. Здесь весь пласт слабого грунта под подошвой фундамента заменяется уплотненным песком, который воспринимает нагрузку от фундамента и передает ее на нижележащий грунт. Ширина песчаной подушки должна быть больше ширины подошвы фундамента, чтобы избежать выпирания грунта при нагрузке.

Для укрепления оснований применяется также цементация грунта, которая заключается в нагнетании в поры грунта под давлением 3—6 через скважины цементного раствора состава от 1:1 до 1 : 3. После затвердения раствора частицы грунта оказываются сцементированными, в результате чего несущая способность основания значительно увеличивается. Способ цементации применим для укрепления любых крупнозернистых грунтов и трещиноватых горных пород.

Для укрепления крупнообломочных пород (щебень, галька) и крупнозернистых песков применяют иногда грунта, которая заключается в нагнетании в поры грунта горячего битума при температуре более 200°. Такая температура при нагнетании поддерживается электропрогревом. Для мелкозернистых песков можно применять эмульсионный способ битумизации — битум нагнетается в грунт в виде жидкой эмульсии. Эта эмульсия представляет собой подвижную жидкость, которая состоит из битума (60—65%), воды (35—40%) и эмульгатора, т. е. вещества, в присутствии которого битум расщепляется в воде на мельчайшие взвешенные частицы.

Помимо приведенных, в практике строительства применяются и другие способы искусственного укрепления грунтов (силикатизация, электросушение и др.).

Особенности устройства оснований зданий и сооружений, возводимых на насыпных грунтах

Насыпные грунты относятся к грунтам искусственного происхождения или сложения и подразделяются на грунты.

К планомерно возведенным относятся насыпи, возводимые по заранее разработанному проекту из однородных естественных грунтов путем отсыпки их сухим способом или гидромеханизацией в целях планировки территории и использования её под застройку с уплотнением грунтов до заданной по проекту плотности.

Планомерно возведенные насыпи создаются с соответствующей подготовкой поверхности для её отсыпки, включающей полную или частичную планировку, срезку расти тельного слоя, уборку мусора и отходов органического производства и т.п.

Отвалы грунтов представляют собой отсыпки различных видов грунтов, полученных при отрывке котлованов, срезке и планировке площадей, проходке подземных выработок и т. п.

Отвалы отходов различных производств включают: шлаки, золы, формовочную землю, отходы обогащения полезных ископаемых и т.п., содержащие органические включения не более 5%.

Свалки грунтов, отходов производств и бытовых отбросов представляют собой отсыпки, образовавшиеся в результате неорганизованного накопления различных материалов и содержащие органические включения более 5%.

Ориентировочные периоды времени (в годах), необходимые для самоуплотнения насыпных грунтов от их собственного веса, по истечении которых они могут быть отнесены к слежавшимся.

Основания, сложенные насыпными грунтами, должны создаваться с учетом их специфических особенностей, заключающихся в возможной значительной неоднородности по составу этих грунтов, неравномерной сжимаемости, возможности самоуплотнения от собственного веса, особенно в случаях действия вибраций от работающего оборудования, проходящего транспорта, изменения гидрогеологических условий, замачивания насыпных грунтов, разложения органических включений.

В насыпных грунтах, состоящих из шлаков и глин, необходимо учитывать возможность их набухания при замачивании водой и химическими отходами технологических производств.

Дополнительное уплотнение насыпных грунтов под влиянием вибраций, периодического замачивания и понижения уровня грунтовых вод начинается с момента возникновения этих воздействий.

Периоды времени, необходимые для дополнительного уплотнения насыпных грунтов, ориентировочно принимаются равными (в годах).

Дополнительные осадки фундаментов, полов и других конструкций за счет разложения органических включений в насыпных грунтах учитываются в пределах слоев, расположенных выше уровня грунтовых вод.

Содержание органических включений в насыпных грунтах:

• песок, шлак, формовочная земля — более 3%; • глинистые грунты, зола — более 5%. Грунты, подстилающие насыпь, также могут давать дополнительные осадки. Допускается принимать, что уплотнение подстилающих грунтов от веса насыпи практически закончилось через: • 7 год — для песчаных грунтов; • 2 года — для глинистых грунтов, расположенных выше уровня грунтовых вод; • 5 лет— для глинистых грунтов, находящихся ниже уровня грунтовых вод. Инженерно-геологические исследования на площадках залегания насыпных грунтов должны производиться по специальной программе, позволяющей в дополнение к общим требованиям по изысканиям установить основные особенности насыпных грунтов: способ отсыпки, состав, однородность сложения, давность сжимаемости, толщину слоя и его изменения на застраиваемом участке и т. п. Создание оснований зданий и сооружений, сложенных насыпными грунтами, предусматривает: • использование насыпных грунтов в качестве естественных оснований;

• применение строительных мероприятий по снижению сжимаемости насыпных грунтов; • прорезку насыпных грунтов глубокими, в том числе свайными фундаментами. • В качестве естественных оснований для строительства зданий и сооружений рекомендуется использовать слежавшиеся насыпные грунты, представляющие собой: • планомерно возведенные насыпи с достаточным уплотнением; • отвалы грунтов и отходов производств, состоящие из крупных песков, гравелистых и щебеночных грунтов, гранулированных шлаков.

Для легких зданий и сооружений (жилые дома высотой не более трех этажей, одноэтажные производственно-складские и животноводческие здания и сооружения) в качестве естественных оснований могут быть использованы практически все виды слежавшихся, планомерно возведенных на сыпей, а также отвалы грунтов и отходов производств.

Свалки грунтов и отходов производств могут быть использованы в качестве естественных оснований только для временных зданий и сооружений со сроком службы 10,0— 15,0 лет. Основными мероприятиями при создании оснований, сложенных насыпными грунтами, являются: 1. Уплотнение оснований: • поверхностное уплотнение тяжелыми трамбовками на глубину до 3 м при степени влажности уплотняемых грунтов G 0,7; • свалках грунтов и отходов производств с содержанием органических включений более 0,05, когда устройство подушек обеспечивает практически полную замену насыпных грунтов с повышенным содержанием органических включений; • участках, расположенных от существующих зданий и сооружений на расстоянии 10,0—15,0 м.

Выбор материалов для устройства подушек производится исходя из вида состава насыпных грунтов, местных грунтовых и гидрогеологических условий площадки, конструктивных особенностей строящихся зданий и сооружений.

Подушки из щебенистых и гравелистых грунтов целесообразно применять в случаях, когда щебень и гравий являются местными материалами. Подушки из песчаных грунтов применяются при устройстве их в водонасыщенных насыпных грунтах.

При отсутствии грунтовых вод или низком уровне их залегания подушки могут возводиться из местных супесей и суглинков, а также из стойких шлаков, формовочной земли.

Плотность грунтов в подушках назначается в зависимости от вида применяемых грунтов и должна быть не менее 0,75 максимальной плотности, получаемой путём опытного уплотнения грунтов при их оптимальной влажности в полевых или лабораторных условиях.

При отсутствии результатов опытного уплотнения до пускается принимать для подушек объёмный вес скелета грунта не менее:

• однородных крупных и средних песков — 1,60 тс/м3; • неоднородных крупных и средних песков — /,65 тс/м3; • мелких песков *— 1,6 тс/м3; • пылевотых песков— 1,65 тс/м3

Модули деформации грунтов в подушках при расчёте оснований принимаются, как правило, по результатам не посредственных испытаний статическими нагрузками, а также по данным опыта в аналогичных условиях.

При отсутствии результатов непосредственных испытаний модули деформации грунтов в водонасыщенном состоянии допускается принимать для подушек:

• гравелистые и щебеночные грунты Е = 400 кгс/м2; • крупные пески Е = 300 кгс/м2; • средние пески Е = 200 кгс/м2; • мелкие пески Е = 150 кгс/м*; • пылеватые пески, формовочные земли Е = 100 кгс/м2; • супеси и суглинки Е = 100 кгс/м2; • шлаки Е = 200 кгс/м2

Расчетное давление на основание при устройстве грунтовых подушек должно определяться из заданных инженерно-геологическими изысканиями физико-механических характеристик уплотненных грунтов.

При уплотнении грунтов в подушках не менее объёмного веса скелета грунтов, указанного выше, расчетное давление допускается принимать:

• гравелистые и щебеночные грунты R0 = 3,0 кгс/м2; • крупные пески R0 = 3,0 кгс/м2; • средние пески R0 = 2,5 кгс/м2; • мелкие пески R0 = 2,0 кгс/м2; • пылеватые пески, формовочные земли R0 = 1,5 кгс/м ; • супеси и суглинки R0 = 2,0 кгс/м2; • шлаки R0 = 2,5 кгс/м2

Создание оснований на насыпных грунтах, уплотненных тяжелыми трамбовками или с устройством грунтовых подушек, осуществляется в соответствии с требованиями, как на просадочных грунтах с I типом грунтовых условий, а при наличии ниже насыпного слоя просадочных грунтов — как на просадочных грунтах со II типом грунтовых условий по просадочности.

Устройство оснований, сложенных насыпными грунта ми с относительным содержанием растительных остатков более 0,1 (заторфованные грунты), следует выполнять с уче том указаний главы 6, предусматривая срезку этого грунта и устройство подушек или прорезку его фундаментами.

Источник: Баринов В. В. Коттеджи. Бани. Гаражи: Строительство от А до Я: Практическое руководство.— М.: РИПОЛ классик, 2004