СП СП 50-101-2004 Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений

СП 50-101-2004
​

СВОД ПРАВИЛ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И СТРОИТЕЛЬСТВУ

Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений

Design and construction of soil bases and foundations for buildings and structures
​

ПРЕДИСЛОВИЕ

1 РАЗРАБОТАН Научно-исследовательским, проектно-изыскательским и конструкторско-технологическим институтом оснований и подземных сооружений им. Н.М.Герсеванова (НИИОСП) - филиалом ФГУП "НИЦ "Строительство"

ВНЕСЕН Управлением технического нормирования, стандартизации и сертификации в строительстве и ЖКХ Госстроя России

2 ОДОБРЕН для применения постановлением Госстроя России N 28 от 9 марта 2004 г.

3 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

ВНЕСЕНЫ опечатка, опубликованная в Информационном Бюллетене о нормативной, методической и типовой проектной документации N 8, 2008 г. и опечатка, опубликованная в Информационном Бюллетене о нормативной, методической и типовой проектной документации N 8, 2010 г.

Введение

Свод правил по проектированию и устройству оснований и фундаментов зданий и сооружений разработан в развитие обязательных положений и требований СНиП 2.02.01-83 и СНиП 3.02.01-87.

Свод правил содержит рекомендации по проектированию и устройству оснований и фундаментов зданий и сооружений, в том числе подземных и заглубленных, возводимых в различных инженерно-геологических условиях, для различных видов строительства.

Разработан НИИОСП им. Н.М.Герсеванова - филиалом ФГУП НИЦ "Строительство" (доктора техн. наук В.А.Ильичев и Е.А.Сорочан - руководители темы; доктора техн. наук: Б.В.Бахолдин, А.А.Григорян, П.А.Коновалов, В.И.Крутов, В.О.Орлов, В.П.Петрухин, Л.Р.Ставницер, В.И.Шейнин; кандидаты техн. наук: Ю.А.Багдасаров, Г.И.Бондаренко, В.Г.Буданов, Ю.А.Грачев, Ф.Ф.Зехниев, М.Н.Ибрагимов, О.И.Игнатова, И.В.Колыбин, Н.С.Никифорова, B.C.Поляков, В.Г.Федоровский, М.Л.Холмянский; инженеры: Я.М.Бобровский, Б.Ф.Кисин, А.Б.Мещанский); ГУП Мосгипронисельстрой (д-р техн. наук B.C.Сажин).

1 Область применения

Настоящий Свод правил (далее - СП) распространяется на основания и фундаменты вновь строящихся и реконструируемых зданий и сооружений, возводимых в открытых котлованах.

Настоящий СП не распространяется на проектирование и устройство оснований и фундаментов гидротехнических сооружений, опор мостов и труб под насыпями дорог, аэродромных покрытий, сооружений, возводимых на вечномерзлых грунтах, свайных фундаментов, а также оснований глубоких опор и фундаментов машин с динамическими нагрузками.

2 Нормативные ссылки

В настоящем Своде правил приведены ссылки на следующие нормативные документы:

СНиП II-7-81* Строительство в сейсмических районах

СНиП II-22-81* Каменные и армокаменные конструкции

СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия

СНиП 2.01.09-91 Здания и сооружения на подрабатываемых территориях и просадочных грунтах

СНиП 2.02.01-83* Основания зданий и сооружений

СНиП 2.02.02-85* Основания гидротехнических сооружений

СНиП 2.02.04-88 Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах

СНиП 2.03.11-85 Защита строительных конструкций от коррозии

СНиП 2.04.02-84* Водоснабжение. Наружные сети и сооружения

СНиП 2.04.03-85 Канализация. Наружные сети и сооружения

СНиП 2.06.03-85 Мелиоративные системы и сооружения

СНиП 2.06.14-85 Защита горных выработок от подземных и поверхностных вод

СНиП 2.06.15-85 Инженерная защита территории от затопления и подтопления

СНиП 3.02.01-87 Земляные сооружения, основания и фундаменты

СНиП 3.03.01-87 Несущие и ограждающие конструкции

СНиП 3.04.01-87 Изоляционные и отделочные покрытия

СНиП 3.05.05-84 Технологическое оборудование и технологические трубопроводы

СНиП 3.07.03-85* Мелиоративные системы и сооружения

СНиП 11-02-96 Инженерные изыскания для строительства. Основные положения

СНиП 12-01-2004 Организация строительства

СНиП 23-01-99* Строительная климатология

СНиП 52-01-2003 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения

СП 11-102-97 Инженерно-экологические изыскания для строительства

СП 11-104-97 Инженерно-геодезические изыскания для строительства

СП 11-105-97 Инженерно-геологические изыскания для строительства (ч.I-III)

ГОСТ 5180-84 Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик

ГОСТ 12248-96 Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости

ГОСТ 12536-79 Грунты. Методы лабораторного определения гранулометрического (зернового) состава

ГОСТ 19912-2001 Грунты. Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием

ГОСТ 20276-99 Грунты. Методы полевого определения характеристик прочности и деформируемости

ГОСТ 20522-96 Грунты. Методы статистической обработки результатов испытаний

ГОСТ 22733-2002 Грунты. Метод лабораторного определения максимальной плотности

ГОСТ 23061-90 Грунты. Методы радиоизотопных измерений плотности и влажности

ГОСТ 23161-78 Грунты. Метод лабораторного определения характеристик просадочности

ГОСТ 24143-80 Грунты. Методы лабораторного определения характеристик набухания и усадки

ГОСТ 24846-81 Грунты. Методы измерения деформаций оснований зданий и сооружений

ГОСТ 25100-95 Грунты. Классификация

ГОСТ 25192-82 Бетоны. Классификация и общие технические требования

ГОСТ 27751-88 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения по расчету

ГОСТ 30416-96 Грунты. Лабораторные испытания. Общие положения

ГОСТ 30672-99 Грунты. Полевые испытания. Общие положения

3 Определения

Определения основных терминов приведены в приложении А.

4 Общие положения

4.1 Основания и фундаменты должны проектироваться на основе и с учетом:

а) результатов инженерных изысканий для строительства;

б) сведений о сейсмичности района строительства;

в) данных, характеризующих назначение, конструктивные и технологические особенности сооружения и условия его эксплуатации;

г) нагрузок, действующих на фундаменты;

д) окружающей застройки и влияния на нее вновь строящихся сооружений;

е) экологических требований (раздел 15);

ж) технико-экономического сравнения возможных вариантов проектных решений для выбора наиболее экономичного и надежного проектного решения, обеспечивающего наиболее полное использование прочностных и деформационных характеристик грунтов и физико-механических свойств материалов фундаментов и других подземных конструкций.​

4.2 При проектировании должны быть предусмотрены решения, обеспечивающие надежность, долговечность и экономичность сооружений на всех стадиях строительства и эксплуатации.

При разработке проектов производства работ и организации строительства должны выполняться требования по обеспечению надежности конструкций на всех стадиях их возведения.

4.3 Работы по проектированию следует вести в соответствии с техническим заданием на проектирование и необходимыми исходными данными (4.1). Порядок разработки проектной документации изложен в приложении Б.

4.4 При проектировании следует учитывать уровень ответственности сооружения в соответствии с ГОСТ 27751: I - повышенный, II - нормальный, III - пониженный.

4.5 Инженерные изыскания для строительства, проектирование оснований и фундаментов и их устройство должны выполняться организациями, имеющими лицензии на эти виды работ.

4.6 Инженерные изыскания для строительства должны проводиться в соответствии с требованиями СНиП 11-02, СП 11-102, СП 11-104, СП 11-105, государственных стандартов и других нормативных документов по инженерным изысканиям и исследованиям грунтов для строительства.

Наименование грунтов оснований в описаниях результатов изысканий и в проектной документации следует принимать по ГОСТ 25100.

4.7 Результаты инженерных изысканий должны содержать данные, необходимые для выбора типа основания, фундаментов и подземных сооружений и проведения их расчетов по предельным состояниям с учетом прогноза возможных изменений (в процессе строительства и эксплуатации) инженерно-геологических условий площадки строительства и свойств грунтов, а также вида и объема инженерных мероприятий по ее освоению.

Проектирование без соответствующего инженерно-геологического, а также инженерно-экологического обоснований или при их недостаточности не допускается.

Примечание - При строительстве в условиях существующей застройки инженерные изыскания следует предусматривать не только для вновь строящихся сооружений, но и для окружающей застройки, попадающей в зону их влияния.

4.8 Конструктивное решение проектируемого сооружения и условия последующей его эксплуатации необходимы для выбора типа фундамента, учета влияния конструкций на работу основания, а также на окружающую застройку, для уточнения требований к допускаемым деформациям и т.д.

4.9 В проектах оснований и фундаментов сооружений необходимо предусматривать проведение натурных наблюдений (мониторинг). Состав, объем и методы мониторинга устанавливают в зависимости от уровня ответственности сооружений и сложности инженерно-геологических условий (см. раздел 14).

Натурные наблюдения должны также предусматриваться в случае применения новых или недостаточно изученных конструкций сооружений или их фундаментов, а также если в задании на проектирование имеются специальные требования по проведению натурных измерений.

4.10 При проектировании и возведении фундаментов и подземных сооружений из монолитного, сборного бетона или железобетона, каменной или кирпичной кладки наряду с требованиями настоящих правил следует руководствоваться СНиП 2.03.11, СНиП 3.03.01, СНиП 3.04.01.

4.11 При возведении нового объекта на застроенной территории необходимо учитывать его воздействие на существующие сооружения окружающей застройки с целью предотвращения их недопустимых дополнительных деформаций.

Зону влияния проектируемого сооружения и дополнительные осадки существующих сооружений определяют расчетом (подраздел 5.5).

Предельные значения дополнительных деформаций оснований существующих сооружений должны устанавливаться на основе результатов обследований этих сооружений с учетом их конструктивных особенностей и категории состояния конструкций (приложение В).

4.12 При проектировании необходимо учитывать местные условия строительства, а также имеющийся опыт проектирования, строительства и эксплуатации сооружений в аналогичных инженерно-геологических и экологических условиях. Для этого необходимо иметь данные об инженерно-геологических условиях этого района, о конструкциях сооружений, нагрузках, типах и размерах фундаментов, давлениях на грунты основания и о наблюдавшихся деформациях сооружений. Необходимо также выявлять данные о производственных возможностях строительной организации, ее парке оборудования, ожидаемых климатических условиях на весь период строительства. Указанные данные могут оказаться решающими при выборе типов фундаментов (например, на естественном основании или свайном), глубины их заложения, метода подготовки основания и пр.

Данные о климатических условиях района строительства должны приниматься в соответствии со СНиП 23-01.

4.13 При проектировании и устройстве оснований и фундаментов сооружений следует соблюдать требования нормативных документов по организации строительного производства, геодезическим работам, технике безопасности, правилам пожарной безопасности при производстве строительно-монтажных работ.

4.14 Применяемые при строительстве материалы, изделия и конструкции должны удовлетворять требованиям проекта соответствующих стандартов и технических условий. Замена предусмотренных проектом материалов, изделий и конструкций допускается только по согласованию с проектной организацией и заказчиком.

4.15 При строительстве в сложных грунтовых условиях в составе проекта сооружения рекомендуется предусматривать паспорт сооружения, в котором приводят: описание подземных конструкций и водонесущих сетей, указания о необходимых наблюдениях, данные о предусматриваемых мерах защиты, осуществляемых в период строительства и эксплуатации, указания о способах подъема и выравнивания сооружения и др. После сдачи объекта в паспорт вносят данные, полученные в процессе строительства.

4.16 При производстве земляных работ, устройстве оснований и фундаментов следует выполнять входной, операционный и приемочный контроль, руководствуясь СНиП 12-01 и разделом 13.

4.17 При проектировании должна быть предусмотрена срезка экологически чистого плодородного слоя почвы для последующего использования в целях восстановления (рекультивации) нарушенных или малопродуктивных сельскохозяйственных земель, озеленения района застройки и т.п.

4.18 На участках, где по данным инженерно-экологических изысканий имеются выделения почвенных газов (радона, метана, торина), должны быть приняты меры по изоляции соприкасающихся с грунтом конструкций или другие меры, способствующие снижению концентрации газов в соответствии с требованиями санитарных норм.

 

5 Проектирование оснований

5.1 Общие указания

5.1.1 Проектирование оснований включает обоснованный расчетом выбор:

• типа основания (естественное или искусственное);
• типа, конструкции, материала и размеров фундаментов (мелкого или глубокого заложения; ленточные, столбчатые, плитные и др.; железобетонные, бетонные, бутобетонные и др.);
• мероприятий, указанных в подразделе 5.8, применяемых при необходимости уменьшения влияния деформаций оснований на эксплуатационную пригодность сооружений.

5.1.2 Основания должны рассчитываться по двум группам предельных состояний: первой - по несущей способности и второй - по деформациям.

К первой группе предельных состояний относятся состояния, приводящие сооружение и основание к полной непригодности к эксплуатации (потеря устойчивости формы и положения; хрупкое, вязкое или иного характера разрушение; резонансные колебания; чрезмерные пластические деформации или деформации неустановившейся ползучести и т.п.).

Ко второй группе предельных состояний относятся состояния, затрудняющие нормальную эксплуатацию сооружения или снижающие его долговечность вследствие недопустимых перемещений (осадок, подъемов, прогибов, кренов, углов поворота, колебаний, трещин и т.п.).

Основания рассчитывают по деформациям во всех случаях, за исключением указанных в 5.5.52, а по несущей способности - в случаях, указанных в 5.1.3.

5.1.3 Расчет оснований по несущей способности должен производиться в случаях, если:

а) на основание передаются значительные горизонтальные нагрузки (подпорные стены, фундаменты распорных конструкций и т.п.), в том числе сейсмические;

б) сооружение расположено на откосе или вблизи откоса;

в) основание сложено дисперсными грунтами, указанными в 5.6.5;

г) основание сложено скальными грунтами.​

Расчет оснований по несущей способности в случаях, перечисленных в подпунктах "а" и "б", допускается не производить, если конструктивными мероприятиями обеспечена невозможность смещения проектируемого фундамента.

Если проектом предусматривается возможность возведения сооружения непосредственно после устройства фундаментов до обратной засыпки грунтом пазух котлованов, следует производить проверку несущей способности основания, учитывая нагрузки, действующие в процессе строительства.

5.1.4 Сооружение и его основание должны рассматриваться в единстве, т.е. должно учитываться взаимодействие сооружения с основанием. Для совместного расчета сооружения и основания могут быть использованы аналитические, численные и другие методы.

5.1.5 Целью расчета оснований по предельным состояниям является выбор технического решения фундаментов, обеспечивающего невозможность достижения основанием предельных состояний, указанных в 5.1.2. При этом должны учитываться не только нагрузки от проектируемого сооружения, но также возможное неблагоприятное влияние внешней среды, приводящее к изменению физико-механических свойств грунтов (например, под влиянием поверхностных или подземных вод, климатических факторов, различного вида тепловых источников и т.д.). К изменению влажности особенно чувствительны просадочные, набухающие и засоленные грунты, к изменению температурного режима - набухающие и пучинистые грунты.

5.1.6 Расчетная схема системы "сооружение-основание" или "фундамент-основание" должна выбираться с учетом наиболее существенных факторов, определяющих напряженное состояние и деформации основания и конструкций сооружения (статической схемы сооружения, особенностей его возведения, характера грунтовых напластований, свойств грунтов основания, возможности их изменения в процессе строительства и эксплуатации сооружения и т.д.). Рекомендуется учитывать пространственную работу конструкций, геометрическую и физическую нелинейность, анизотропность, пластические и реологические свойства материалов и грунтов, развитие областей пластических деформаций под фундаментом.

Допускается использовать вероятностные методы расчета, учитывающие статистическую неоднородность оснований, случайную природу нагрузок, воздействий и свойств материалов конструкций.

5.1.7 Результаты инженерно-геологических изысканий, излагаемые в отчете, должны содержать сведения:

• о местоположении территории предполагаемого строительства, ее рельефе, климатических и сейсмических условиях и о ранее выполненных инженерных изысканиях;
• об инженерно-геологическом строении площадки строительства с описанием в стратиграфической последовательности напластований грунтов, формы залегания грунтовых образований, их размеров в плане и по глубине, возраста, происхождения и классификационных наименований грунтов и с указанием выделенных инженерно-геологических элементов (ГОСТ 20522);
• о гидрогеологических условиях площадки с указанием наличия и толщины водоносных горизонтов и режима подземных вод, отметок появившихся и установившихся уровней подземных вод, амплитуды их сезонных и многолетних колебаний, расходов воды, сведений о фильтрационных характеристиках грунтов, а также сведений о химическом составе подземных вод и их агрессивности по отношению к материалам подземных конструкций;
• о наличии специфических грунтов (см. раздел 6);
• о наблюдаемых неблагоприятных геологических и инженерно-геологических процессах (карст, оползни, суффозия, горные подработки, температурные аномалии и др.);
• о физико-механических характеристиках грунтов;
• о возможном изменении гидрогеологических условий и физико-механических свойств грунтов в процессе строительства и эксплуатации сооружения.

5.1.8 В состав физико-механических характеристик грунтов входят:

• плотность грунта и его частиц и влажность (ГОСТ 5180 и ГОСТ 30416);
• коэффициент пористости;
• гранулометрический состав для крупнообломочных грунтов и песков (ГОСТ 12536);
• влажность на границах пластичности и текучести, число пластичности и показатель текучести для глинистых грунтов (ГОСТ 5180);
• угол внутреннего трения, удельное сцепление и модуль деформации грунтов (ГОСТ 12248, ГОСТ 20276, ГОСТ 30416 и ГОСТ 30672);
• временное сопротивление при одноосном сжатии, показатели размягчаемости и растворимости для скальных грунтов (ГОСТ 12248).

Для специфических грунтов, особенности проектирования оснований которых изложены в разделе 6, и при проектировании подземных сооружений (раздел 9) дополнительно должны быть определены характеристики, указанные в этих разделах. По специальному заданию дополнительно могут быть определены и другие необходимые для расчетов характеристики грунтов (например, реологические).

В отчете необходимо указывать применяемые методы лабораторных и полевых определений характеристик грунтов и методы обработки результатов исследований.

5.1.9 К отчету прилагают: колонки грунтовых выработок и инженерно-геологические разрезы с указанием на последних мест отбора проб грунтов и пунктов их полевых испытаний, а также уровней подземных вод; таблицы и ведомости показателей физико-механических характеристик грунтов, их нормативных и расчетных значений; а также графики полевых испытаний грунтов.

5.2 Нагрузки и воздействия, учитываемые в расчетах оснований

5.2.1 Нагрузки и воздействия на основания, передаваемые фундаментами сооружений, должны устанавливаться расчетом, как правило, исходя из рассмотрения совместной работы сооружения и основания.

Учитываемые при этом нагрузки и воздействия на сооружение или отдельные его элементы, коэффициенты надежности по нагрузке, а также возможные сочетания нагрузок должны приниматься согласно требованиям СНиП 2.01.07.

Нагрузки на основание допускается определять без учета их перераспределения надфундаментной конструкцией при расчете:

а) оснований сооружений III уровня ответственности;

б) общей устойчивости массива грунта основания совместно с сооружением;

в) средних значений деформаций основания;

г) деформаций основания в стадии привязки типового проекта к местным грунтовым условиям.​

5.2.2 Все расчеты оснований должны производиться на расчетные значения нагрузок, которые определяют как произведение нормативных нагрузок на коэффициент надежности по нагрузке γƒ, устанавливаемый в зависимости от группы предельного состояния.

Коэффициент надежности по нагрузке γƒ принимают при расчете оснований:

• по первой группе предельных состояний (по несущей способности) - по СНиП 2.01.07;
• по второй группе предельных состояний (по деформациям) - равным единице.

5.2.3 Расчет оснований по деформациям должен производиться на основное сочетание нагрузок; по несущей способности - на основное сочетание, а при наличии особых нагрузок и воздействий - на основное и особое сочетания.

При этом нагрузки на перекрытия и снеговые нагрузки, которые согласно СНиП 2.01.07 могут относиться как к длительным, так и к кратковременным, при расчете оснований по несущей способности считают кратковременными, а при расчете по деформациям - длительными. Нагрузки от подвижного подъемно-транспортного оборудования в обоих случаях считают кратковременными.

5.2.4 В расчетах оснований необходимо учитывать нагрузки от складируемого материала и оборудования, размещаемых вблизи фундаментов.

5.2.5 Усилия в конструкциях, вызываемые климатическими температурными воздействиями, при расчете оснований по деформациям не должны учитываться, если расстояние между температурно-осадочными швами не превышает значений, указанных в строительных нормах и правилах по проектированию соответствующих конструкций.

 

5.3 Нормативные и расчетные значения характеристик грунтов

5.3.1 Основными параметрами механических свойств грунтов, определяющими несущую способность оснований и их деформации, являются прочностные и деформационные характеристики грунтов (угол внутреннего трения φ, удельное сцепление c и модуль деформации дисперсных грунтов E, предел прочности на одноосное сжатие скальных грунтов Rc). Допускается применять другие параметры, характеризующие взаимодействие фундаментов с грунтом основания и установленные опытным путем (удельные силы пучения при промерзании, коэффициенты жесткости основания и пр.).

Примечание - Далее, за исключением специально оговоренных случаев, под термином "характеристики грунтов" понимают не только механические, но и физические характеристики грунтов, а также упомянутые в настоящем пункте параметры.


5.3.2 Характеристики грунтов природного сложения, а также искусственного происхождения должны определяться, как правило, на основе их непосредственных испытаний в полевых или лабораторных условиях с учетом возможного изменения влажности грунтов в процессе строительства и эксплуатации сооружений, так как для неполностью водонасыщенных (Sᵣ < 0,8) глинистых грунтов и пылеватых песков, а также специфических грунтов возможно снижение их прочностных и деформационных характеристик вследствие повышения влажности. Для определения прочностных характеристик φ и c грунтов, для которых прогнозируется повышение влажности, образцы грунтов предварительно насыщают водой до значений влажности, соответствующих прогнозу. При определении модуля деформации в полевых условиях допускается проводить испытания грунта при природной влажности с последующей корректировкой полученного значения модуля деформации на основе компрессионных испытаний.

5.3.3 Достоверными методами определения деформационных характеристик дисперсных грунтов являются полевые испытания статическими нагрузками в шурфах, дудках или котлованах с помощью плоских горизонтальных штампов площадью 2500-5000 см², а также в скважинах или в массиве с помощью винтовой лопасти-штампа площадью 600 см² (ГОСТ 20276).

5.3.4 Модули деформации E песчаных и глинистых грунтов, не обладающих выраженной анизотропией их свойств в горизонтальном и вертикальном направлениях, могут быть определены по испытаниям радиальными и лопастными прессиометрами в скважинах или массиве (ГОСТ 20276).

Для сооружений I уровня ответственности значения E по данным прессиометрических испытаний должны уточняться на основе их сопоставления с результатами параллельно проводимых испытаний того же грунта штампами (см. 5.3.3). Для зданий и сооружений II и III уровней ответственности допускается определять значения E только по испытаниям грунтов прессиометрами, используя корректировочные коэффициенты по ГОСТ 20276.

5.3.5 Модули деформации E песков и глинистых грунтов могут быть определены методом статического зондирования, а песков (кроме пылеватых водонасыщенных) - методом динамического зондирования (ГОСТ 19912).

Для сооружений I и II уровней ответственности значения E по данным зондирования должны уточняться на основе их сопоставления с результатами параллельно проводимых испытаний того же грунта штампами (см. 5.3.3). Для зданий и сооружений III уровня ответственности допускается определять значения E только по результатам зондирования, используя таблицы, приведенные в СП 11-105 (ч.I), или региональные таблицы, приведенные в территориальных строительных нормах.

5.3.6 В лабораторных условиях модули деформации глинистых грунтов могут быть определены в компрессионных приборах и прибоpax трехосного сжатия (ГОСТ 12248).

Для сооружений I и II уровней ответственности значения E по лабораторным данным должны уточняться на основе их сопоставления с результатами параллельно проводимых испытаний того же грунта штампами (см. 5.3.3). Для сооружений III уровня ответственности допускается определять значения E только по результатам компрессии, корректируя их с помощью повышающих коэффициентов mₖ, приведенных в таблице 5.1. Эти коэффициенты распространяются на четвертичные глинистые грунты с показателем текучести 0 < IL ≤ 1, при этом значения модуля деформации по компрессионным испытаниям следует вычислять в интервале давлений 0,1-0,2 МПа.

Таблица 5.1​

​

5.3.7 Прочностные характеристики дисперсных грунтов (угол внутреннего трения φ и удельное сцепление c) могут быть получены путем испытаний грунтов лабораторными методами на срез или трехосное сжатие (ГОСТ 12248), а в полевых условиях - испытаниями на срез целиков грунта в шурфах или котлованах (ГОСТ 20276).

5.3.8 Для водонасыщенных глинистых грунтов с показателем текучести IL > 0,5, органоминеральных и органических грунтов, для которых подготовка целиков для полевых испытаний или отбор образцов для лабораторных испытаний затруднительны, прочностные характеристики для расчета оснований из этих грунтов в нестабилизированном состоянии могут быть определены полевым методом вращательного среза в скважинах или в массиве (ГОСТ 20276).

5.3.9 Значения φ и c песков и глинистых грунтов для сооружений II и III уровней ответственности могут быть определены полевыми методами поступательного и кольцевого среза в скважинах (ГОСТ 20276). При этом для сооружений II уровня ответственности полученные значения φ и c должны уточняться на основе их сопоставления с результатами параллельно проводимых испытаний того же грунта методами, указанными в 5.3.7.

5.3.10 Значения φ и c песков и глинистых грунтов могут быть определены методом статического зондирования, а песков (кроме пылеватых водонасыщенных) - методом динамического зондирования (ГОСТ 19912).

Для сооружений I и II уровней ответственности полученные зондированием значения φ и c должны уточняться на основе их сопоставления с результатами параллельно проводимых испытаний того же грунта методами, указанными в 5.3.7. В остальных случаях допускается определять значения φ и c только по данным зондирования, используя таблицы, указанные в 5.3.5.

5.3.11 Указанные в 5.3.5, 5.3.6 методы определения модуля деформации и в 5.3.9, 5.3.10 методы определения прочностных характеристик допускается при соответствующем обосновании применять без параллельного проведения испытаний методами, указанными в 5.3.3 и 5.3.7, для сооружений II уровня ответственности (технически несложные сооружения, сооружения, малочувствительные к деформациям основания, и др.).

5.3.12 Предел прочности на одноосное сжатие скальных грунтов определяют в соответствии с ГОСТ 12248.

5.3.13 Нормативные и расчетные значения характеристик грунтов устанавливают на основе статистической обработки результатов испытаний по методике, изложенной в ГОСТ 20522.

5.3.14 Все расчеты оснований должны выполняться с использованием расчетных значений характеристик грунтов X, определяемых по формуле

X = Xₙ/γg, (5.1)​

где Xₙ - нормативное значение данной характеристики;

γg - коэффициент надежности по грунту.​

Коэффициент надежности по грунту при вычислении расчетных значений прочностных характеристик (удельного сцепления c, угла внутреннего трения φ дисперсных грунтов и предела прочности на одноосное сжатие скальных грунтов Rc, а также плотности грунта ρ) устанавливают в зависимости от изменчивости этих характеристик, числа определений и значения доверительной вероятности α (ГОСТ 20522).

Для прочих характеристик грунта допускается принимать γg равным 1.

Примечание - Расчетное значение удельного веса грунта γ определяют умножением расчетного значения плотности грунта на ускорение свободного падения.

5.3.15 Доверительную вероятность расчетных значений характеристик грунтов α принимают равной при расчетах оснований по первой группе предельных состояний 0,95, по второй группе - 0,85.

При соответствующем обосновании для сооружений I уровня ответственности допускается принимать большую доверительную вероятность расчетных значений характеристик грунтов, чем указано выше.

Примечания
1 Расчетные значения характеристик грунтов, соответствующие различным значениям доверительной вероятности, должны приводиться в отчетах по инженерно-геологическим изысканиям.
2 Расчетные значения характеристик грунтов c, φ и γ для расчетов по несущей способности обозначают cI, φI и γI, а по деформациям - cII, φII и γII.

5.3.16 Число определений характеристик грунтов, необходимое для вычисления их нормативных и расчетных значений, должно устанавливаться в зависимости от степени неоднородности грунтов основания, требуемой точности вычисления характеристики и уровня ответственности сооружения и указываться в программе исследований. Следует учитывать, что увеличение числа определений характеристик грунтов приводит к повышению их расчетных значений и следовательно к более экономичным проектным решениям.

Число одноименных частных определений для каждого выделенного на площадке инженерно-геологического или расчетного грунтового элемента (ГОСТ 20522) должно быть не менее десяти для физических характеристик и не менее шести - для механических характеристик. При определении модуля деформации по результатам испытаний грунтов в полевых условиях штампом допускается ограничиваться результатами трех испытаний (или двух, если они отклоняются от среднего не более чем на 25%).

5.3.17 Для предварительных расчетов оснований сооружений I и II уровней ответственности, а также для окончательных расчетов оснований сооружений III уровня ответственности и опор воздушных линий электропередачи независимо от их уровня ответственности допускается определять нормативные и расчетные значения прочностных и деформационных характеристик грунтов по таблицам в зависимости от их физических характеристик. При соответствующем обосновании допускается использовать таблицы для окончательных расчетов сооружений II уровня ответственности (технически несложные сооружения, сооружения, малочувствительные к деформациям основания, и др.).

Примечания
1 Нормативные значения угла внутреннего трения φₙ, удельного сцепления cₙ и модуля деформации E допускается принимать по таблицам приложения Г. Расчетные значения характеристик в этом случае принимают при следующих значениях коэффициента надежности по грунту:

• в расчетах оснований по деформациям γg = 1;
• в расчетах оснований по несущей способности:
  • для удельного сцепления γg(c) = 1,5;
  • для угла внутреннего трения песчаных грунтов γg(φ) = 1,1;
• то же, глинистых грунтов γg(φ) = 1,15.

2 Для отдельных районов допускается вместо таблиц приложения Г пользоваться региональными таблицами характеристик грунтов, специфических для этих районов, приведенными в территориальных строительных нормах.

 

5.4 Подземные воды

5.4.1 При проектировании оснований, фундаментов и подземных сооружений необходимо учитывать гидрогеологические условия площадки и возможность их изменения в процесс строительства и эксплуатации сооружения, а именно:

• естественные сезонные и многолетние колебания уровня подземных вод;
• техногенные изменения уровня подземных вод и возможность образования вepxoвoдки;
• высоту зоны капиллярного поднятия в глинистых грунтах над уровнем подземных вод;
• степень агрессивности подземных вод по отношению к материалам подземных конструкций и коррозионную активность грунтов на основе данных инженерных изысканий с учетом технологических особенностей производства.

5.4.2 Для оценки воздействия сооружения на подземные воды необходимо выполнение прогноза изменения гидрогеологических условий как для стадии строительства, так и для стадии эксплуатации. При этом указанный прогноз должен проводиться как для застраиваемой, так и для прилегающей территорий.

5.4.3 Прогноз изменения гидрогеологических условий должен выполняться для сооружений I и II уровней ответственности с использованием метода математического моделирования геофильтрации с учетом изменений факторов, участвующих в формировании многолетнего режима подземных вод.

5.4.4 При выполнении прогноза изменений гидрогеологических условий должны быть выявлены режимообразующие факторы, которые следует подразделять на региональные и локальные.

Региональные факторы включают: подпор подземных вод от каналов, рек и других водоемов, от утечек промышленных предприятий с большим потреблением воды, полей фильтрации, от инфильтрации утечек из крупных коллекторов; образование воронок депрессии в результате работы водозаборов подземных вод, дренажей, систем осушения тоннелей метро, карьеров и пр.

Локальные факторы включают: подпор подземных вод от эффекта барража подземных сооружений (в том числе свайных полей), от инфильтрации утечек из водонесущих коммуникаций; образование воронок депрессии от действия различных видов дренажей при строительстве и эксплуатации сооружений.

5.4.5 Для получения достоверных прогнозных оценок изменений гидрогеологических условий при проектировании сооружений I и II уровней ответственности следует использовать режимные наблюдения за подземными водами (на застраиваемой и прилегающей территориях), а также выполнять комплекс опытно-фильтрационных работ по определению фильтрационных параметров водоносных горизонтов.

5.4.6 Оценку возможных естественных сезонных и многолетних колебаний уровня подземных вод производят на основе данных многолетних режимных наблюдений по государственной стационарной сети с использованием результатов краткосрочных наблюдений, в том числе разовых замеров уровня подземных вод, выполняемых при инженерных изысканиях на площадке строительства.

5.4.7 Для разработки проектов сооружений и производства земляных работ необходимы данные о среднем многолетнем положении уровня подземных вод и их максимальном и минимальном уровнях за период наблюдений, а также о продолжительности стояния паводковых (весенних и летне-осенних) уровней подземных вод.

5.4.8 По характеру подтопления следует выделять естественно подтопляемые территории (с глубинами залегания уровня подземных вод менее 3 м) и техногенно подтопляемые.

Основными факторами подтопления являются: при строительстве - изменение условий поверхностного стока при вертикальной планировке территории, длительный разрыв между выполнением земляных и строительных работ; при эксплуатации - инфильтрация утечек, уменьшение испарения под зданиями и покрытиями и т.д.

5.4.9 По характеру техногенного воздействия застраиваемые территории подразделяют на: неподтопляемые, потенциально подтопляемые и осушаемые.

Неподтопляемые территории - территории, на которых вследствие благоприятных природных условий (наличие проницаемых грунтов большой толщины, глубокое положение уровня подземных вод, дренированность территории) и благоприятных техногенных условий (отсутствие или незначительные утечки из коммуникаций, незначительный барражный эффект) не происходит заметного увеличения влажности грунтов основания и повышения уровня подземных вод.

Потенциально подтопляемые территории - территории, на которых вследствие неблагоприятных природных и техногенных условий в результате их строительного освоения или в период эксплуатации возможно повышение уровня подземных вод, вызывающее нарушение условий нормальной эксплуатации сооружений, что требует проведения защитных мероприятий и устройства дренажей.

Осушаемые территории - территории, на которых происходит понижение уровня подземных вод в результате действия водоотлива в период строительства и действия дренажей в период эксплуатации сооружения, что вызывает оседание земной поверхности и может явиться причиной деформаций сооружений.

5.4.10 Степень потенциальной подтопляемости территории определяют на основе прогноза изменения гидрогеологических условий с учетом инженерно-геологических условий площадки строительства и прилегающих территорий, конструктивных и технологических особенностей проектируемых и существующих сооружений, в том числе инженерных сетей.

5.4.11 Для сооружений I и II уровней ответственности при соответствующем обосновании выполняют количественный прогноз изменения уровня подземных вод с учетом техногенных факторов на основе специальных комплексных исследований, включающих не менее годового цикла стационарных наблюдений за режимом подземных вод. В случае необходимости для выполнения указанных исследований помимо изыскательских должны привлекаться в качестве соисполнителей специализированные организации.

5.4.12 При прогнозировании понижения уровня подземных вод следует учитывать возможность возникновения дополнительных осадок территории в зоне развития депрессионной воронки и возведенных на ней сооружений вследствие увеличения давления от собственного веса грунта. С учетом этого прогноза следует устанавливать режим водопонижения, рекомендовать сроки строительства и этапность освоения площади застройки, а также определять необходимость проведения защитных мероприятий, направленных на уменьшение зоны влияния строительного водопонижения и включающих как локальную защиту сооружений, так и защиту всей территории (устройство противофильтрационных завес и экранов, замораживание или инъекционное закрепление грунта и т.д.).

5.4.13 При подъеме уровня подземных вод следует учитывать возможность развития дополнительных осадок основания вследствие возможного ухудшения деформационных характеристик грунтов при их водонасыщении и изменения напряженного состояния сжимаемой толщи в результате гидростатического и гидродинамического взвешивания.

5.4.14 При строительстве подземных сооружений следует учитывать возможность возникновения барражного эффекта, который проявляется в подъеме уровня подземных вод перед преградой. Для количественной оценки барражного эффекта и обоснования защитных мер необходимо выполнять прогноз, используя методы математического моделирования.

5.4.15 Техногенное изменение уровня подземных вод на застраиваемой территории зависит от типа функционального использования территории: промышленные зоны, селитебные зоны с плотной, смешанной и низкоплотной застройкой, территории, занятые парками и лесами, и др.

Значение инфильтрационного питания грунтовой толщи W, мм/год, определяют по формуле

W = (1 - m)Wест + Wтех, (5.2)​

где m - степень закрытости территории непроницаемыми покрытиями (асфальт, крыши и т.д.);

Wест - инфильтрационное питание, обусловленное естественным фоном инфильтрации, мм/год;
Wтех - инфильтрационное питание, обусловленное техногенными факторами, мм/год.​

Инфильтрационное питание Wтех зависит от водопотребления по функциональным зонам.

Потери водопотребления, участвующие в формировании питания подземных вод, на территории селитебных районов составляют в среднем 3,6% суммарного водопотребления. Для промышленных зон эти потери зависят от характера производства и продолжительности эксплуатации и составляют от 4 до 6% расхода воды.

5.4.16 Для сооружений I и II уровней ответственности количественный прогноз изменений гидрогеологических условий территории устанавливают для выполнения следующих расчетов:

• расчета водопритоков в котлован;
• оценки устойчивости основания и откосов котлована, а также возможности проявления суффозионных процессов;
• обоснования необходимости устройства противофильтрационной завесы и ее глубины;
• оценки влияния дренажа на прилегающие территории с определением размеров депрессионной кривой;
• оценки барражного эффекта;
• расчета давления подземных вод на подошву фундамента;
• оценки водопритоков к дренажу и определение зоны его влияния;
• оценки высоты зоны капиллярного водонасыщения.

5.4.17 Возможность прорыва напорными водами вышележащего водоупорного глинистого слоя грунта, подстилаемого слоем грунта с напорными водами, проверяют по условию

γwH₀ ≤ γIIh₀, (5.3)
​

где γw - удельный вес воды, кН/м³;

H₀ - высота напора воды, отсчитываемая от подошвы проверяемого водоупорного слоя до максимального уровня подземных вод, м;
γII - расчетное значение удельного веса грунта проверяемого слоя, кН/м³;
h₀ - расстояние от дна котлована до подошвы проверяемого слоя грунта, м.​

Если условие не удовлетворяется, необходимо предусмотреть в проекте искусственное понижение напора водоносного слоя (откачка или устройство самоизливающихся скважин). Искусственное снижение напора подземных вод должно быть предусмотрено на срок, в течение которого сооружение приобретет достаточную массу и прочность, обеспечивающие восприятие нагрузки от напора подземных вод, но не ранее окончания работ по обратной засыпке грунта в пазухи котлована.


5.4.18 При проектировании фундаментов и подземных сооружений ниже пьезометрического уровня напорных подземных вод необходимо рассчитывать их давление и предусматривать мероприятия, предупреждающие их прорыв в котлованы, вспучивание дна котлована и всплытие сооружения.

При заложении фундаментов, а также подземных сооружений ниже пьезометрическского уровня подземных вод следует учитывать следующие случаи:

• заглубление в грунт, подстилаемый вoдоносным слоем с напорными водами, когда возможен прорыв подземных вод в котлован, выпор грунтов основания, подъем полов и т.п.; в этом случае следует предусматривать мероприятия, снижающие напор (например, откачку воды из скважины), или увеличивать пригрузку на залегающий в основании грунт;
• заглубление в грунт водоносного слоя, когда возможны разрыхление грунтов, размывы, коррозия и другие повреждения фундаментов; в этом случае кроме снижения напора может предусматриваться также закрепление грунтов.

5.4.19 Если при прогнозируемом ypoвне подземных вод возможно ухудшение физико-механических свойств грунтов основания, развитие неблагоприятных геологических и инженерно-геологических процессов, нарушение условий нормальной эксплуатации подземных помещений и т.п., в проекте должны предусматриваться соответствующие защитные мероприятия, в частности:

• гидроизоляция подземных конструкций;
• мероприятия, ограничивающие подъем уровня подземных вод, исключающие утечки из водонесущих коммуникаций и т.п. (дренаж, противофильтрационные завесы, устройство специальных каналов для коммуникаций и т.д.);
• мероприятия, препятствующие механической или химической суффозии грунтов (шпунтовое ограждение, закрепление грунтов);
• устройство стационарной сети наблюдательных скважин для контроля развития процесса подтопления, своевременное устранение утечек из водонесущих коммуникаций и т.д.

Выбор одного или комплекса указанных мероприятий должен производиться на основе технико-экономического анализа с учетом прогнозируемого уровня подземных вод, конструктивных и технологических особенностей, уровня ответственности и расчетного срока эксплуатации проектируемого сооружения, надежности и стоимости водозащитных мероприятий и т.п.

В необходимых случаях на стадии строительства и эксплуатации сооружения следует осуществлять гидрогеологический мониторинг для контроля возможного процесса подтопления или осушения, своевременного предотвращения утечек из водонесущих коммуникаций, прекращения или уменьшения объема откачек и т.д.

5.4.20 Если подземные воды или промышленные стоки агрессивны по отношению к материалам заглубленных конструкций или могут повысить коррозийную активность грунтов, должны предусматриваться антикоррозионные мероприятия в соответствии с требованиями СНиП 2.03.11.

 

5.5 Расчет оснований по деформациям

5.5.1 Целью расчета оснований по деформациям является ограничение абсолютных или относительных перемещений такими пределами, при которых гарантируется нормальная эксплуатация сооружения и не снижается его долговечность (вследствие появления недопустимых осадок, подъемов, кренов, изменений проектных уровней и положений конструкций, расстройств их соединений и т.п.). При этом имеется в виду, что прочность и трещиностойкость фундаментов и надфундаментных конструкций проверены расчетом, учитывающим усилия, которые возникают при взаимодействии сооружения с основанием.

Примечание - При проектировании сооружений, расположенных в непосредственной близости от существующих, необходимо учитывать дополнительные деформации оснований существующих сооружений от воздействия проектируемых сооружений (см. 5.5.42).

5.5.2 Деформации основания подразделяют на:

• осадки - деформации, происходящие в результате уплотнения грунта под воздействием внешних нагрузок и в отдельных случаях собственного веса грунта, не сопровождающиеся коренным изменением его структуры;
• просадки - деформации, происходящие в результате уплотнения и, как правило, коренного изменения структуры грунта под воздействием как внешних нагрузок и собственного веса грунта, так и дополнительных факторов, таких, например, как замачивание просадочного грунта, оттаивание ледовых прослоек в замерзшем грунте и т.п.;
• подъемы и осадки - деформации, связанные с изменением объема некоторых грунтов при изменении их влажности или воздействии химических веществ (набухание и усадка) и при замерзании воды и оттаивании льда в порах грунта (морозное пучение и оттаивание грунта);
• оседания - деформации земной поверхности, вызываемые разработкой полезных ископаемых, изменением гидрогеологических условий, понижением уровня подземных вод, карстово-суффозионными процессами и т.п.;
• горизонтальные перемещения - деформации, связанные с действием горизонтальных нагрузок на основание (фундаменты распорных систем, подпорные стены и т.д.) или со значительными вертикальными перемещениями поверхности при оседаниях, просадках грунтов от собственного веса и т.п.;
• провалы - деформации земной поверхности с нарушением сплошности грунтов, образующиеся вследствие обрушения толщи грунтов над карстовыми полостями, горными выработками или зонами суффозионного выноса грунта.

5.5.3 Деформации основания в зависимости от причин возникновения подразделяют на два вида:

• первый - деформации от внешней нагрузки на основание (осадки, просадки, горизонтальные перемещения);
• второй - деформации, не связанные с внешней нагрузкой на основание и проявляющиеся в виде вертикальных и горизонтальных перемещений поверхности основания (оседания, просадки грунтов от собственного веса, подъемы и т.п.).

5.5.4 Расчет оснований по деформациям должен производиться исходя из условия совместной работы сооружения и основания.

Деформации основания допускается определять без учета совместной работы сооружения и основания в случаях, оговоренных в 5.2.1.

5.5.5 Совместная деформация основания и сооружения может характеризоваться:

• абсолютной осадкой (подъемом) основания s отдельного фундамента;
• средней осадкой основания сооружения s̄;
• относительной разностью осадок (подъемов) двух фундаментов ∆s/L (L - расстояние между фундаментами);
• креном фундамента (сооружения) i;
• относительным прогибом или выгибом f/L (L - длина однозначно изгибаемого участка сооружения);
• кривизной изгибаемого участка сооружения;
• относительным углом закручивания сооружения;
• горизонтальным перемещением фундамента (сооружения) uₕ.

5.5.6 Расчет оснований по деформациям производят исходя из условия

S ≤ Sᵤ, (5.4)​

где S - совместная деформация основания и сооружения;

Sᵤ - предельное значение совместной деформации основания и сооружения, устанавливаемое в соответствии с указаниями 5.5.46-5.5.50.​

Примечания
1 Для определения совместной деформации основания и сооружения s могут использоваться методы, указанные в 5.1.4.
2 В необходимых случаях для оценки напряженно-деформированного состояния конструкций сооружений с учетом длительных процессов и прогноза времени консолидации основания следует производить расчет осадок во времени.
3 Осадки основания, происходящие в процессе строительства (например, осадки от веса насыпей до устройства фундаментов, осадки до омоноличивания стыков строительных конструкций), допускается не учитывать, если они не влияют на эксплуатационную пригодность сооружений.
4 При расчете оснований по деформациям необходимо учитывать возможность изменения как расчетных, так и предельных значений деформаций основания за счет применения мероприятий, указанных в подразделе 5.8.

5.5.7 Расчетная схема основания, используемая для определения совместной деформации основания и сооружения, должна выбираться в соответствии с указаниями 5.1.6.

Расчет деформаций основания при среднем давлении под подошвой фундамента p, не превышающем расчетное сопротивление грунта R (см. 5.5.8) следует выполнять, применяя расчетную схему в виде линейно деформируемого полупространства (см. 5.5.31) с условным ограничением глубины сжимаемой толщи Hc (см. 5.5.41).

Примечание - Деформации основания рекомендуется определять с учетом изменения свойств грунтов в результате природных и техногенных воздействий на грунты в открытом котловане.

Определение расчетного сопротивления грунта основания

5.5.8 При расчете деформаций основания с использованием расчетной схемы, указанной в 5.5.7, среднее давление под подошвой фундамента p не должно превышать расчетное сопротивление грунта основания R, определяемое по формуле

, (5.5)
​

где γc1 и γc2 - коэффициенты условий работы, принимаемые по таблице 5.2;

k - коэффициент, принимаемый равным единице, если прочностные характеристики грунта (φ и c) определены непосредственными испытаниями, и k = 1,1, если они приняты по таблицам приложения Г;
Mγ, Mq, Mc - коэффициенты, принимаемые по таблице 5.3;
kz - коэффициент, принимаемый равным единице при b < 10 м; kz = z₀/b + 0,2, при b ≥ 10 м (здесь z₀ = 8 м);
b - ширина подошвы фундамента, м (при бетонной или щебеночной подготовке толщиной hII допускается увеличивать b на 2hII);
γII - осредненное (см. 5.5.11) расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м³;
γ'II - то же, для грунтов, залегающих выше подошвы фундамента, кН/м³;
cII - расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента (см. 5.5.11), кПа;
d₁ - глубина заложения фундаментов, м, бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, определяемая по формуле (5.6). При плитных фундаментах за d₁ принимают наименьшее расстояние от подошвы плиты до уровня планировки;
db - глубина подвала, расстояние от уровня планировки до пола подвала, м (для сооружений с подвалом глубиной свыше 2 м принимают равным 2 м);
​

d₁ = hₛ + hcfγcf/γ'II, (5.6)​

здесь hₛ - толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м;

hcf - толщина конструкции пола подвала, м;
γcf - расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала, кН/м³.​

При бетонной или щебеночной подготовке толщиной hII допускается увеличивать d₁ на hII.

Примечания
1 Формулу (5.5) допускается применять при любой форме фундаментов в плане. Если подошва фундамента имеет форму круга или правильного многоугольника площадью A, значение b принимают равным √A.
2 Расчетные значения удельного веса грунтов и материала пола подвала, входящие в формулу (5.5), допускается принимать равными их нормативным значениям.
3 Расчетное сопротивление грунта при соответствующем обосновании может быть увеличено, если конструкция фундамента улучшает условия его совместной работы с основанием, например, фундаменты прерывистые, щелевые, с промежуточной подготовкой и др.
4 Для фундаментных плит с угловыми вырезами расчетное сопротивление грунта основания допускается увеличивать, применяя коэффициент kd по таблице 5.4.
5 Если d₁ > d (d - глубина заложения фундамента от уровня планировки), в формуле (5.5) принимают d₁ = d и db = 0.

Таблица 5.2​

​

Таблица 5.3​

​

5.5.9 Определение расчетного сопротивления оснований R, сложенных рыхлыми песками, должно выполняться на основе специальных исследований. Значение R, найденное для рыхлых песков по формуле (5.5) при γc1 = 1 и γc2 = 1 или по указаниям 5.5.13, должно уточняться по результатам испытаний штампа (не менее трех). Размеры и форма штампа должны быть близкими к форме и размерам проектируемого фундамента, но не менее 0,5 м².

5.5.10 Значение R вычисляют на глубине заложения фундамента, определяемой от уровня планировки срезкой или подсыпкой; в последнем случае в проекте должно быть оговорено требование об устройстве насыпи до приложения полной нагрузки на фундаменты.

Допускается принимать глубину заложения фундамента от пола подвала менее 0,5 м, если удовлетворяется расчет по несущей способности.

5.5.11 Расчетные значения φII, cII и γII определяют при доверительной вероятности α, принимаемой для расчетов по II предельному состоянию равной 0,85. Указанные характеристики находят для слоя грунта толщиной z ниже подошвы фундамента: z = b/2 при b < 10 м и z = z₁ + 0,1b при b ≥ 10 м (здесь z₁ = 4 м).

Если толща грунтов, расположенных ниже подошвы фундаментов или выше ее, неоднородна по глубине, то принимают средневзвешенные значения ее характеристик.

5.5.12 При назначении коэффициента условий работы γc2 в формуле (5.5) следует иметь в виду, что к числу зданий и сооружений с жесткой конструктивной схемой относятся:

• здания панельные, блочные и кирпичные, в которых междуэтажные перекрытия опираются по всему контуру на поперечные и продольные стены или только на поперечные несущие стены при малом их шаге;
• сооружения типа башен, силосных корпусов, дымовых труб, домен и др.

5.5.13 Предварительные размеры фундаментов назначают по конструктивным соображениям или исходя из табличных значений расчетного сопротивления грунтов основания R₀ в соответствии с приложением Д. Значениями R₀ допускается также пользоваться для окончательного назначения размеров фундаментов сооружений III уровня ответственности, если основание сложено горизонтальными (уклон не более 0,1), выдержанными по толщине слоями грунта, сжимаемость которых не изменяется в пределах глубины, равной двойной ширине наибольшего фундамента, считая от его подошвы.

5.5.14 Расчетное сопротивление R основания, сложенного крупнообломочными грунтами, вычисляют по формуле (5.5) на основе результатов непосредственных определений прочностных характеристик грунтов.

Если содержание заполнителя превышает 40%, значение R для крупнообломочных грунтов допускается определять по характеристикам заполнителя.

5.5.15 Расчетное сопротивление грунтов основания R в случае их уплотнения или устройства грунтовых подушек должно определяться исходя из задаваемых проектом расчетных значений физико-механических характеристик уплотненных грунтов.

5.5.16 Для ленточных фундаментов, когда ширина типовых сборных железобетонных плит совпадает с шириной, полученной по расчету, могут быть применены плиты с угловыми вырезами.

5.5.17 Ленточные фундаменты могут проектироваться с прерывистой укладкой плит (прерывистые фундаменты).

Расчетное сопротивление грунтов основания R для прерывистых фундаментов определяют как для ленточных фундаментов по указаниям 5.5.8-5.5.11 с повышением значения R коэффициентом kd, принимаемым по таблице 5.4.

Таблица 5.4​

​

5.5.18 Прерывистые фундаменты с повышением расчетного сопротивления основания не рекомендуются:

• в грунтовых условиях I типа по просадочности при отсутствии поверхностного уплотнения грунта в пределах деформируемой зоны;
• при сейсмичности 7 баллов и более.

5.5.19 При устройстве прерывистых фундаментов также могут применяться плиты с угловыми вырезами за исключением следующих случаев:

• при залегании под подошвой фундаментов рыхлых песков;
• при сейсмичности района 7 баллов и более (в этом случае можно применять плиты с угловыми вырезами, укладывая их в виде непрерывной ленты);
• при неравномерном напластовании грунтов в пределах сооружения;
• при залегании ниже подошвы фундаментов глинистых грунтов с показателем текучести IL > 0,5.

5.5.20 При совпадении ширины типовой сборной железобетонной плиты с шириной фундамента, полученной по расчету, плиты прямоугольной формы и с угловыми вырезами укладывают в виде непрерывной ленты. В этом случае расчетное сопротивление грунта основания R, вычисленное по формуле (5.5), может быть повышено в соответствии с рекомендациями 5.5.24.

При несовпадении ширины фундамента, полученной по расчету, с шириной типовой сборной плиты, проектируют прерывистые фундаменты. Для прерывистых фундаментов, проектируемых с повышением расчетного сопротивления основания, вычисленного по формуле (5.5), коэффициент повышения не должен быть больше значений, приведенных в таблице 5.4, а для плит прямоугольной формы, кроме того, не должен быть больше коэффициента k'd, приведенного в таблице 5.5.

Таблица 5.5​

​

5.5.21 Для фундаментов с промежуточной подготовкой переменной жесткости расчетное сопротивление грунта основания под бетонной частью определяют по формуле (5.5). При этом расчетное сопротивление грунта основания под бетонной частью фундамента принимают не менее 2R.

5.5.22 Расчет осадки ленточных с угловыми вырезами и прерывистых фундаментов производят как расчет сплошного ленточного фундамента на среднее давление, отнесенное к общей площади фундамента, включая промежутки между плитами и угловые вырезы.

5.5.23 При увеличении нагрузок на основание существующих сооружений (например, при реконструкции) расчетное сопротивление грунтов основания должно приниматься в соответствии с данными об их физико-механических свойствах с учетом типа и состояния фундаментов и надфундаментных конструкций сооружения, продолжительностью его эксплуатации, ожидаемых дополнительных осадок при увеличении нагрузок на фундаменты и их влияния на примыкающие сооружения (см. подраздел 5.7).

5.5.24 Расчетное сопротивление грунта основания R, вычисленное по формуле (5.5), может быть повышено в зависимости от соотношения расчетной осадки основания s (при давлении p, равном R) и предельной осадки sᵤ (5.5.46-5.5.50).

Рекомендуется принимать следующие значения повышенного расчетного сопротивления Rп:

а) при s ≤ sᵤ Rп = 1,2R;

б) при s ≥ 0,7sᵤ Rп = R;

в) при 0,7sᵤ > s > 0,4sᵤ Rп определяют интерполяцией.​

При соответствующем обосновании допускается при s ≤ 0,4sᵤ принимать Rп = 1,3R.

Указанное повышение давления не должно вызывать деформации основания свыше 80% предельных и превышать значение давления из условия расчета основания по несущей способности в соответствии с требованиями подраздела 5.6.

5.5.25 При наличии в пределах сжимаемой толщи основания на глубине z от подошвы фундамента слоя грунта меньшей прочности, чем прочность грунта вышележащих слоев, размеры фундамента должны назначаться такими, чтобы для суммарного напряжения σz обеспечивалось условие

σz = (σzp ― σzy) + σzg ≤ Rz, (5.7)​

где σzp, σzy и σzg - вертикальные напряжения в грунте на глубине от подошвы фундамента (см. 5.5.31), кПа;

Rz - расчетное сопротивление грунта пониженной прочности, кПа, на глубине z, вычисленное по формуле (5.5) для условного фундамента шириной bz, м, равной:​

bz = √(Az + a²) ― a, (5.8)​

где Az = N/σzp; a = (l ― b)/2,
здесь N - вертикальная нагрузка на основание от фундамента;

l и b - соответственно длина и ширина фундамента.​

5.5.26 Давление на грунт у края подошвы внецентренно нагруженного фундамента (вычисленное в предположении линейного распределения давления под подошвой фундамента при нагрузках, принимаемых для расчета оснований по деформациям), как правило, должно определяться с учетом заглубления фyндамента в грунт и жесткости надфундаментных конструкций. Краевое давление при действии изгибающего момента вдоль каждой оси фундамента не должно превышать 1,2R и в угловой точке - 1,5R (здесь R - расчетное сопротивление грунта основания, определяемое в соответствии с требованиями 5.5.8-5.5.25).

5.5.27 При расчете внецентренно нагруженных фундаментов эпюры давлений могут бы трапециевидные и треугольные, в том числе укороченной длины, обозначающие краевой отрыв подошвы фундамента от грунта при относительном эксцентриситете равнодействующей e более l/6 (рисунок 5.1).

a-г - при отсутствии нагрузок на полы; д-з - при сплошной равномерно распределенной нагрузке интенсивностью q;
a и д - при центральной нагрузке; б и е - при эксцентриситете нагрузки e < l/6; в и ж - при e = l/6;
г и з - при e > l/6 (с частичным отрывом фундамента от грунта)

Рисунок 5.1 - Эпюры давлений по подошве фундаментов при центральной и внецентренной нагрузках​

Для фундаментов колонн зданий, оборудованных мостовыми кранами грузоподъемностью 75 т и выше, а также для фундаментов колонн открытых крановых эстакад при кранах грузоподъемностью свыше 15 т, для сооружений башенного типа (труб, домен и других), а также для всех видов сооружений при расчетном сопротивлении грунта основания R<150 кПа размеры фундаментов рекомендуется назначать такими, чтобы эпюра давлений была трапециевидной, с отношением краевых давлений pₘᵢₙ/pₘₐₓ ≥ 0,25.

В остальных случаях для фундаментов зданий с мостовыми кранами допускается треугольная эпюра с относительным эксцентриситетом равнодействующей e, равным l/6.

Для фундаментов бескрановых зданий с подвесным транспортным оборудованием допускается треугольная эпюра давлений с нулевой ординатой на расстоянии не более 1/4 длины подошвы фундамента, что соответствует относительному эксцентриситету равнодействующей e не более l/4.

Требования, ограничивающие допустимый эксцентриситет, относятся к любым основным сочетаниям нагрузок.

Примечание - При значительных моментных нагрузках с целью уменьшения краевых давлений рекомендуется применение фундаментов с анкерами.

5.5.28 Краевые давления p, кПа, определяют по формулам:

• при относительном эксцентриситете e/l ≤ 1/6

​

p = N/A + γₘₜd ± M/W; (5.9)​

• при относительном эксцентриситете e/l > 1/6

​

p = 2(N + γₘₜdlb)/(3bC₀), (5.10)​

где N - сумма вертикальных нагрузок, действующих на основание, кроме веса фундамента и грунта на его обрезах, и определяемых для случая расчета основания по деформациям, кН;​

A - площадь подошвы фундамента, м²;
γₘₜ - средневзвешенное значение удельных весов тела фундамента, грунта и пола, расположенных над подошвой фундамента; принимают равным 20 кН/м³;
d - глубина заложения фундамента, м;
M - момент от равнодействующей всех нагрузок, действующих по подошве фундамента, найденных с учетом заглубления фундамента в грунте и перераспределяющего влияния верхних конструкций или без этого учета, кН·м;
W - момент сопротивления площади подошвы фундамента, м³;
C₀ - расстояние от точки приложения равнодействующей до края фундамента по его оси, м, определяемое по формуле​

​

C₀ = l/2 ― M/(N + γₘₜdlb); (5.11)​

​

e - эксцентриситет нагрузки по подошве фундамента, м, определяемый по формуле​

​

e = M/(N + γₘₜdlb). (5.12)​

5.5.29 При наличии моментов Mₓ и Mᵧ, действующих в двух направлениях, параллельных осям и прямоугольного фундамента, наибольшее давление в угловой точке pₘₐₓ, кПа, определяют по формуле
​

pₘₐₓ = N/A + γₘₜd + Mₓ/Wₓ + Mᵧ/Wᵧ, (5.13)​

где N, A, γₘₜ, W - то же, что и в формуле (5.9).

5.5.30 При наличии на полах сплошной равномерно распределенной нагрузки интенсивностью q краевые и средние эпюры давления по подошве следует увеличивать на нагрузку q (см. рисунок 5.1).

Нагрузку на полы промышленных зданий q допускается принимать равной 20 кПа, если в технологическом задании на проектирование не указывается большее значение этой нагрузки.​

 

Определение осадки основания​

5.5.31 Осадку основания s, см, с использованием расчетной схемы в виде линейно деформируемого полупространства (п.5.5.7) определяют методом послойного суммирования по формуле

, (5.14)​

где β - безразмерный коэффициент, равный 0,8;

σzp,i - среднее значение вертикального нормального напряжения (далее - вертикальное напряжение) от внешней нагрузки в i-м слое грунта по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента (см. 5.5.32), кПа;
hᵢ - толщина i-го слоя грунта, см, принимаемая не более 0,4 ширины фундамента;
Eᵢ - модуль деформации i-го слоя грунта по ветви первичного нагружения, кПа;
σzy,i - среднее значение вертикального напряжения в i-м слое грунта по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента, от собственного веса выбранного при отрывке котлована грунта (см. 5.5.33), кПа;
Eₑ,ᵢ - деформации i-го слоя грунта по ветви вторичного нагружения, кПа;
n - число слоев, на которые разбита сжимаемая толща основания.​

При этом распределение вертикальных напряжений по глубине основания принимают в соответствии со схемой, приведенной на рисунке 5.2.

Примечания
1. При отсутствии опытных определений модуля деформации Eₑ,ᵢ для сооружений II и III уровней ответственности допускается принимать Eₑ,ᵢ = 5Eᵢ.
2. Средние значения напряжений σzp,i и σzy,i в i-м слое грунта допускается вычислять как полусумму соответствующих напряжений на верхней zᵢ₋₁ и нижней zᵢ границах слоя.
3. При возведении сооружения в отрываемом котловане следует различать три следующих значения вертикальных напряжений: σzg - от собственного веса грунта до начала строительства; σzu - после отрывки котлована; σz - после возведения сооружения.

DL - отметка планировки; NL - отметка поверхности природного рельефа; FL - отметка подошвы фундамента;
WL - уровень подземных вод; B.C - нижняя граница сжимаемой толщи; d и dₙ - глубина заложения фундамента
соответственно от уровня планировки и поверхности природного рельефа; b - ширина фундамента; p - среднее давление
под подошвой фундамента; σzg и σzg,0 - вертикальное напряжение от собственного веса грунта на глубине z от подошвы
фундамента и на уровне подошвы; σzp и σzp,0 - вертикальное напряжение от внешней нагрузки на глубине z от подошвы
фундамента и на уровне подошвы; σzy,i - вертикальное напряжение от собственного веса вынутого в котловане грунта
в середине i-го слоя на глубине z от подошвы фундамента; Hc - глубина сжимаемой толщи

Рисунок 5.2 - Схема распределения вертикальных напряжений в линейно-деформируемом полупространстве
​

5.5.32 Вертикальные напряжения от внешней нагрузки σzp = σz - σzu зависят от размеров, формы и глубины заложения фундамента, распределения давления на грунт по его подошве и свойств грунтов основания. Для прямоугольных, круглых и ленточных фундаментов значения σzp, кПа, на глубине z от подошвы фундамента по вертикали, проходящей через центр подошвы, определяют по формуле

σzp = αp, (5.15)​

где α - коэффициент, принимаемый по таблице 5.6 в зависимости от относительной глубины ζ, равной 2z/b;

p - среднее давление под подошвой фундамента, кПа.​

5.5.33 Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на отметке подошвы фундамента σzy = σzg - σzu, кПа, на глубине z от подошвы прямоугольных, круглых и ленточных фундаментов определяют по формуле

σzy = ασzg,0, (5.16)​

где α - то же, что и в 5.5.32;

σzg,0 - вертикальное напряжение от собственного веса грунта на отметке подошвы фундамента, кПа (при планировке срезкой σzg,0 = γ'd, при отсутствии планировки и планировке подсыпкой σzg,0 = γ'dₙ, где γ' - удельный вес грунта, кН/м³, расположенного выше подошвы; d и dₙ, м - см. рисунок 5.2).​

5.5.34 При расчете осадки фундаментов, возводимых в котлованах глубиной менее 5 м, допускается в формуле (5.14) не учитывать второе слагаемое.

5.5.35 Если среднее давление под подошвой фундамента p ≤ σzp,0, осадку фундамента определяют по формуле

, (5.17)​

где β, σzp,i, hᵢ, Eₑ,ᵢ и n - то же, что и в формуле (5.14).

5.5.36 Вертикальные напряжения от внешней нагрузки на глубине z от подошвы фундамента σzp,c кПа, по вертикали, проходящей через угловую точку прямоугольного фундамента, определяют по формуле

σzp,c = αp/4, (5.18)​

где α - коэффициент, принимаемый по таблице 5.6 в зависимости от значения ζ = z/b;

p - то же, что и в формуле (5.15).​

Таблица 5.6​

​

5.5.37 Вертикальные напряжения σzp,a, кПа, на глубине z от подошвы фундамента по вертикали, проходящей через произвольную точку A (в пределах или за пределами рассматриваемого фундамента с давлением по подошве, равным p), определяют алгебраическим суммированием напряжений σzp,cj, кПа, в угловых точках четырех фиктивных фундаментов (рисунок 5.3) по формуле

σzp,a = ∑⁴j=1 σzp,cj. (5.19)


а - схема расположения рассчитываемого 1 и влияющего фундамента 2; б - схема расположения фиктивных фундаментов с указанием знака напряжений σzp,cj в формуле (5.19) под углом j-го фундамента

Рисунок 5.3 - Схема к определению вертикальных напряжений в основании рассчитываемого
фундамента с учетом влияния соседнего фундамента методом угловых точек​

5.5.38 Вертикальные напряжения σzp,nf, кПа, на глубине z от подошвы фундамента по вертикали, проходящей через центр рассчитываемого фундамента, с учетом влияния соседних фундаментов или нагрузок на прилегающие площади определяют по формуле

σzp,nf = σzp + Σᵏi=1 σzp,ai, (5.20)​

где σzp - то же, что и в формуле (5.15), кПа;

σzp,ai - вертикальные напряжения от соседнего фундамента или нагрузок;
k - число влияющих фундаментов или нагрузок.​

5.5.39 При сплошной равномерно распределенной нагрузке на поверхности земли интенсивностью q, кПа (например, от веса планировочной насыпи) значение σzp.nf по формуле (5.20) для любой глубины z определяют по формуле σzp,nf = σzp + q.

5.5.40 Вертикальное напряжение от собственного веса грунта σzp, кПа, на границе слоя, расположенного на глубине z от подошвы фундамента, определяется по формуле

σzg = γ'dₙ + ∑ⁿᵢ₌₁ γᵢ hᵢ, (5.21)​

где γ' - удельный вес грунта, расположенного выше подошвы фундамента, кН/м³;

dₙ - см. рисунок 5.2, м;
γᵢ и hᵢ - соответственно удельный вес, кН/м³, и толщина i-го слоя грунта, м.​

Удельный вес грунтов, залегающих ниже уровня подземных вод, но выше водоупора, должен приниматься с учетом взвешивающего действия воды.

При определении σzg в водоупорном слое и ниже него следует учитывать давление столба воды, расположенного выше водоупорного слоя.

5.5.41 Нижнюю границу сжимаемой толщи основания принимают на глубине z = Hc, где выполняется условие σzp = kσzg, где:

а) k = 0,2 при b ≤ 5 м;

б) k = 0,5 при b > 20 м;

в) при 5 < b ≤ 20 м k определяют интерполяцией (σzp и σzg определяют по формулам (5.15) и (5.21)). При этом глубина сжимаемой толщи не должна быть меньше b/2 при b ≤ 10 м и (4+0,1b) при b >10 м.​

Если в пределах глубины Hc, найденной по указанным выше условиям, залегает слой грунта с модулем деформации E > 100 МПа, сжимаемую толщу допускается принимать до кровли этого грунта.

Если найденная по указанным выше условиям нижняя граница сжимаемой толщи находится в слое грунта с модулем деформации E < 5 МПа или такой слой залегает непосредственно ниже глубины z = Hc, то этот слой включают в сжимаемую толщу, а за Hc принимают минимальное из значений, соответствующих подошве слоя или глубине, где выполняется условие σzp = 0,1σzg.

При расчете осадки различных точек плитного фундамента глубину сжимаемой толщи допускается принимать постоянной в пределах всего плана фундамента (при отсутствии в ее составе грунтов с модулем деформации E > 100 МПа).

5.5.42 При возведении нового объекта на застроенной территории дополнительные деформации оснований существующих сооружений от воздействия нового сооружения необходимо определять с учетом разгрузки от выемки грунта в котловане, вертикальной нагрузки от вновь возводимого сооружения и других факторов, используя, как правило, численные методы. Для расчета дополнительных деформаций, вызванных вертикальными нагрузками от вновь возводимого сооружения, допускается использовать расчетную схему в виде линейно-деформируемого полупространства.

При выборе метода расчета необходимо учитывать уровень ответственности существующего сооружения, конструктивные особенности и типы фундаментов нового и существующего сооружений, глубину котлована, а также метод строительства.

Определение крена фундамента​

5.5.43 Крен отдельных фундаментов или сооружений в целом должен вычисляться с учетом момента в уровне подошвы фундамента, влияния соседних фундаментов, нагрузок на прилегающие площади и неравномерности сжимаемости основания.

При определении кренов фундаментов, кроме того, необходимо, как правило, учитывать заглубление фундамента, жесткость надфундаментной конструкции, а также возможность увеличения эксцентриситета нагрузки из-за наклона фундамента (сооружения).

5.5.44 Крен фундамента i при действии внецентренной нагрузки определяют по формуле

i = ((1 ―ν²)/E)kₑ(Ne/(a/2)³), (5.22)​

где kₑ - коэффициент, принимаемый по таблице 5.7;

E и ν - соответственно модуль деформации, кПа, и коэффициент поперечной деформации грунта основания (значение ν принимают по таблице 5.8); в случае неоднородного основания значения E и ν принимают средними в пределах сжимаемой толщи в соответствии с указаниями 5.5.45;
N - вертикальная составляющая равнодействующей всех нагрузок на фундамент в уровне его подошвы, кН;
e - эксцентриситет, м;
a - диаметр круглого или сторона прямоугольного фундамента (м), в направлении которой действует момент; для фундамента с подошвой в форме правильного многоугольника площадью A принимают​

a = 2√(A/π);​

Примечание - Крен фундамента, возникающий в результате неравномерности сжимаемости основания, следует определять численными методами (например, МКЭ).

Таблица 5.7​

​

Таблица 5.8​

​

5.5.45 Средние (в пределах сжимаемой толщи Hc) значения модуля деформации E̅, кПа, и коэффициента Пуассона ν̅ грунтов основания определяют по формулам:

E̅ = ∑ⁿᵢ₌₁ Aᵢ / ∑ⁿᵢ₌₁(Aᵢ/Eᵢ); (5.23)

ν̅ = ∑ⁿᵢ₌₁ νᵢ hᵢ / Hc, (5.24)​

где Aᵢ - площадь эпюры вертикальных напряжений от единичного давления под подошвой фундамента в пределах i-го слоя грунта (допускается принимать Aᵢ = σzp,i hᵢ (см. 5.5.31));

Eᵢ, νᵢ, hᵢ - соответственно модуль деформации, кПа , коэффициент поперечной деформации и толщина i-го слоя грунта, см;
Hc - сжимаемая толща, определяемая по 5.5.41, см;
n - число слоев, отличающихся значениями E и ν в пределах сжимаемой толщи Hc.​

 

Предельные деформации основания​

5.5.46 Предельные значения совместной деформации основания и сооружения su,s и su,f устанавливают исходя из необходимости соблюдения:

а) технологических или архитектурных требований к деформации сооружения (изменение проектных уровней и положений сооружения в целом, отдельных его элементов и оборудования, включая требования к нормальной работе лифтов, кранового оборудования, подъемных устройств элеваторов и т.п.) - su,s;

б) требований к прочности, устойчивости и трещиностойкости конструкций, включая общую устойчивость сооружения, - su,f.​

5.5.47 Предельные значения совместной деформации основания и сооружения по технологическим или архитектурным требованиям su,s должны устанавливаться соответствующими нормами проектирования сооружений, правилами технической эксплуатации оборудования или заданием на проектирование с учетом в необходимых случаях рихтовки оборудования в процессе эксплуатации.

Проверку соблюдения условия s ≤ su,s производят при разработке типовых и индивидуальных проектов в составе расчетов сооружения во взаимодействии с основанием после соответствующих расчетов конструкций сооружения по прочности, устойчивости и трещиностойкости.

5.5.48 Предельные значения совместной деформации основания и сооружения по условиям прочности, устойчивости и трещиностойкости конструкций su,f должны устанавливаться при проектировании на основе расчета сооружения во взаимодействии с основанием.

Значение su,f допускается не устанавливать для сооружений значительной жесткости и прочности (например, зданий башенного типа, домен), а также для сооружений, в конструкциях которых не возникают усилия от неравномерных осадок основания (например, различного рода шарнирных систем).

5.5.49 При разработке типовых проектов сооружений на основе значений su,s и su,f следует, как правило, устанавливать следующие критерии допустимости применения этих проектов, упрощающие расчет оснований по деформациям при их привязке к местным грунтовым условиям:

а) предельные значения степени изменчивости сжимаемости грунтов αE основания, соответствующие различным значениям среднего модуля деформации грунтов в пределах плана сооружения E̅ или средней осадки основания s̅;

б) предельную неравномерность деформаций основания ∆s⁰ᵤ, соответствующую нулевой жесткости сооружения;

в) перечень грунтов с указанием их простейших характеристик свойств, а также характера напластований, при наличии которых не требуется выполнять расчет оснований по деформациям.​

Примечания
1 Степень изменчивости сжимаемости основания αE определяют отношением наибольшего значения приведенного по глубине модуля деформации грунтов основания в пределах плана сооружения к наименьшему значению.
2 Среднее значение модуля деформации грунтов основания E̅ в пределах плана сооружения определяют как средневзвешенное с учетом изменения сжимаемости грунтов по глубине и в плане сооружения.

5.5.50 Предельные значения деформаций оснований допускается принимать согласно приложению Е, если конструкции сооружения не рассчитаны на усилия, возникающие в них при взаимодействии с основанием и в задании на проектирование не установлены значения su,s (см. 5.5.46, 5.5.47).

5.5.51 В проектах сооружений, расчетная осадка которых превышает 8 см, следует, как правило, предусматривать соответствующий строительный подъем сооружения, а также мероприятия, не допускающие изменений проектных уклонов вводов и выпусков инженерных коммуникаций и обеспечивающие сохранность коммуникаций в местах их пересечения со стенами сооружения.

5.5.52 Расчет деформаций основания допускается не выполнять, если среднее давление под фундаментами проектируемого сооружения не превышает расчетное сопротивление грунтов основания (см. 5.5.8-5.5.25) и выполняется одно из следующих условий:

а) степень изменчивости сжимаемости основания меньше предельной (по 5.5.49, а);

б) инженерно-геологические условия площадки строительства соответствуют области применения типового проекта (по 5.5.49, в);

в) грунтовые условия площадки строительства сооружений, перечисленных в таблице 5.9, относятся к одному из вариантов, указанных в этой таблице.​

Таблица 5.9​

​

 

5.6 Расчет оснований по несущей способности

5.6.1 Целью расчета оснований по несущей способности является обеспечение прочности и устойчивости оснований, а также недопущение сдвига фундамента по подошве и его опрокидывания. Принимаемая в расчете схема разрушения основания (при достижении им предельного состояния) должна быть как статически, так и кинематически возможна для данного воздействия и конструкции фундамента или сооружения.

5.6.2 Расчет оснований по несущей способности производят исходя из условия

F ≤ γcFᵤ/ γₙ ,(5.25)​

где F - расчетная нагрузка на основание, кН, определяемая в соответствии с подразделом 5.2;

Fᵤ - сила предельного сопротивления основания, кН;
γc - коэффициент условий работы, принимаемый:

• для песков, кроме пылеватых - 1,0
• для песков пылеватых, а также глинистых грунтов в стабилизированном состоянии - 0,9
• для глинистых грунтов в нестабилизированном состоянии - 0,85
• для скальных грунтов:
  • невыветрелых и слабовыветрелых - 1,0
  • выветрелых - 0,9
  • сильновыветрелых - 0,8

γₙ - коэффициент надежности по назначению сооружения, принимаемый равным 1,2; 1,15 и 1,10 соответственно для сооружений I, II и III уровней ответственности.​

Примечание - В случае неоднородных грунтов средневзвешенное значение γc принимают в пределах толщины b₁ + 0,1b (но не более 0,5b) под подошвой фундамента, где b - сторона фундамента, м, в направлении которой предполагается потеря устойчивости, а b₁=4 м.

5.6.3 Вертикальную составляющую силу предельного сопротивления основания Nᵤ, кН, сложенного скальными грунтами, независимо от глубины заложения фундамента вычисляют по формуле

Nᵤ = Rc b' l', (5.26)​

где Rc - расчетное значение предела прочности на одноосное сжатие скального грунта, кПа;

b' и l' - соответственно приведенные ширина и длина фундамента, м, вычисляемые по формулам:​

b' = b - 2eb; l' = l - 2el, (5.27)​

здесь eb и el - соответственно эксцентриситеты приложения равнодействующей нагрузок в направлении поперечной и продольной осей фундамента, м.​

5.6.4 Сила предельного сопротивления основания, сложенного дисперсными грунтами в стабилизированном состоянии, должна определяться исходя из условия, что соотношение между нормальными σ и касательными τ напряжениями по всем поверхностям скольжения, соответствующее предельному состоянию основания, подчиняется зависимости

τ = σ tgφₗ + cₗ, (5.28)​

где φₗ и cₗ - соответственно расчетные значения угла внутреннего трения и удельного сцепления грунта (подраздел 5.3).

5.6.5 Сила предельного сопротивления основания, сложенного медленно уплотняющимися водонасыщенными глинистыми, органоминеральными и органическими грунтами (при степени влажности Sᵣ ≥ 0,85 и коэффициенте консолидации cᵥ ≤ 10⁷ см²/год), должна определяться с учетом возможного нестабилизированного состояния грунтов основания за счет избыточного давления в поровой воде u. При этом соотношение между нормальными σ и касательными τ напряжениями принимают по зависимости

τ = (σ - u)tgφₗ + cₗ, (5.29)​

где φₗ и cₗ - соответствуют стабилизированному состоянию грунтов основания и определяются по результатам консолидированного среза (ГОСТ 12248 и ГОСТ 20276).

Избыточное давление в поровой воде допускается определять методами фильтрационной консолидации грунтов с учетом скорости приложения нагрузки на основание.

При соответствующем обосновании (высокие темпы возведения сооружения или нагружения его эксплуатационными нагрузками, отсутствие в основании дренирующих слоев грунта или дренирующих устройств) допускается в запас надежности принимать φₗ = 0, а cₗ - соответствующим нестабилизированному состоянию грунтов основания и равным прочности грунта по результатам неконсолидированного среза cᵤ (ГОСТ 12248 и ГОСТ 20276) (см. 5.6.14).

5.6.6 При проверке несущей способности основания фундамента следует учитывать, что потеря устойчивости может происходить по следующим возможным вариантам (в зависимости от соотношения вертикальной и горизонтальной составляющих равнодействующей, а также значения эксцентриситета):

• плоский сдвиг по подошве;
• глубинный сдвиг;
• смешанный сдвиг (плоский сдвиг по части подошвы и глубинный сдвиг по поверхности, охватывающей оставшуюся часть подошвы).

Необходимо учитывать форму фундамента и характер его подошвы, наличие связей фундамента с другими элементами сооружения, напластование и свойства грунтов основания.

Проверку устойчивости основания отдельного фундамента следует производить с учетом работы основания всего сооружения в целом.

5.6.7 Расчет оснований по несущей способности в общем случае следует выполнять методами теории предельного равновесия, основанными на поиске наиболее опасной поверхности скольжения и обеспечивающими равенство сдвигающих и удерживающих сил. Возможные поверхности скольжения, отделяющие сдвигаемый массив грунта от неподвижного, могут быть приняты круглоцилиндрическими, ломаными, в виде логарифмической спирали и другой формы.

5.6.8 Возможные поверхности скольжения могут полностью или частично совпадать с выраженными ослабленными поверхностями в грунтовом массиве или пересекать слои слабых грунтов; при их выборе необходимо учитывать ограничения на перемещения грунта, вытекающие из конструктивных особенностей сооружения. При расчете должны учитываться различные сочетания нагрузок, отвечающие как периоду строительства, так и периоду эксплуатации сооружения.

5.6.9 Для каждой возможной поверхности скольжения вычисляют предельную нагрузку. При этом используют соотношения между вертикальными, горизонтальными и моментными компонентами нагрузки, которые ожидаются в момент потери устойчивости, и описывают нагрузку одним параметром. Этот параметр определяется из условия равновесия сил (в проекции на заданную ось) или моментов (относительно заданной оси). В качестве предельной нагрузки принимают минимальное значение.

5.6.10 В число рассматриваемых при определении равновесия сил включают вертикальные, горизонтальные и моментные нагрузки от сооружения, вес грунта, фильтрационные силы, силы трения и сцепления по выбранной поверхности скольжения, активное и (или) пассивное давление грунта на сдвигаемую часть грунтового массива вне поверхности скольжения.

5.6.11 Вертикальную составляющую силы предельного сопротивления Nᵤ, кН, основания, сложенного дисперсными грунтами в стабилизированном состоянии, допускается определять по формуле (5.30), если фундамент имеет плоскую подошву и грунты основания ниже подошвы однородны до глубины не менее ее ширины, а в случае различной вертикальной пригрузки с разных сторон фундамента интенсивность большей из них не превышает 0,5R (R - расчетное сопротивление грунта основания, определяемое в соответствии с 5.5.8-5.5.25)

Nᵤ = b' l'(Nγ ξγ b'γₗ + Nq ξq γ'ₗ d + Nc ξc cₗ), (5.30)​

где b' и l' - то же, что и в формуле (5.27), при этом буквой b обозначена сторона фундамента, в направлении которой предполагается потеря устойчивости основания;

Nγ, Nq, Nc - безразмерные коэффициенты несущей способности, определяемые по таблице 5.10 в зависимости от расчетного значения угла внутреннего трения грунта φₗ и угла наклона к вертикали δ равнодействующей внешней нагрузки на основание F в уровне подошвы фундамента;
γₗ и γ'ₗ - расчетные значения удельного веса грунтов, кН/м³, находящихся в пределах возможной призмы выпирания соответственно ниже и выше подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяют с учетом взвешивающего действия воды для грунтов, находящихся выше водоупора);
cₗ - расчетное значение удельного сцепления грунта, кПа;
d - глубина заложения фундамента, м (в случае неодинаковой вертикальной пригрузки с разных сторон фундамента принимают значение d, соответствующее наименьшей пригрузке, например, со стороны подвала);
ξγ, ξq, ξc - коэффициенты формы фундамента, определяемые по формулам:​

ξγ = 1 - 0,25/η, ξq = 1 + 1,5/η; ξc = 1 + 0,3η, (5.31)​

здесь η = l/b;

l и b - соответственно длина и ширина подошвы фундамента, м, принимаемые в случае внецентренного приложения равнодействующей нагрузки равными приведенным значениям l' и b', определяемым по формуле (5.27).​

Если η = l/b < 1, в формулах (5.31) следует принимать η = 1.

Таблица 5.10​

​

Угол наклона к вертикали равнодействующей внешней нагрузки на основание определяют из условия

tg δ = Fₕ / Fᵥ, (5.32)​

где Fₕ и Fᵥ - соответственно горизонтальная и вертикальная составляющие внешней нагрузки F на основание в уровне подошвы фундамента, кН.

Расчет по формуле (5.30) допускается выполнять, если соблюдается условие

tg δ < sin φₗ . (5.33)​

Примечания
1 При использовании формулы (5.30) в случае неодинаковой пригрузки с разных сторон фундамента в составе горизонтальных нагрузок следует учитывать активное давление грунта.
2 Если условие (5.33) не выполняется, следует производить расчет фундамента на сдвиг по подошве (5.6.12).
3 При соотношении сторон фундамента η > 5 фундамент рассматривается как ленточный и коэффициенты ξγ, ξq и ξc принимают равными единице.

5.6.12 Расчет фундамента на сдвиг по подошве производят исходя из условия

∑Fs,a ≤ (γc ∑Fs,r)/γₙ, (5.34)​

где ∑Fs,a и ∑Fs,r - суммы проекций на плоскость скольжения соответственно расчетных сдвигающих и удерживающих сил, кН, определяемых с учетом активного и пассивного давлений грунта на боковые грани фундамента, коэффициента трения подошвы фундамента по грунту, а также силы гидростатического противодавления (при уровне подземных вод выше подошвы фундамента);

γc и γₙ - то же, что и в формуле (5.25).​

5.6.13 Расчет на плоский сдвиг по подошве производят при наличии горизонтальной составляющей нагрузки на фундамент в случаях:

• нарушения условия (5.33) применимости формулы (5.30);
• наличия слоя грунта с низкими значениями прочностных характеристик непосредственно под подошвой фундамента;
• в случаях, указанных в 5.6.14.

5.6.14 Предельное сопротивление основания (однородного ниже подошвы фундамента до глубины не менее 0,75b), сложенного медленно уплотняющимися водонасыщенными грунтами (5.6.5), допускается определять следующим образом:

а) вертикальную составляющую силы предельного сопротивления основания ленточного фундамента nᵤ, кН/м, - по формуле​

nᵤ = b' [q + (1 + π - α + cosα)cₗ], (5.35)​

где b' - то же, что и в формуле (5.26);

q - пригрузка с той стороны фундамента, в направлении которой действует горизонтальная составляющая нагрузки, кПа;
cₗ = cᵤ - то же, что и в 5.6.5;
π = 3,14;
α - угол, рад, определяемый по формуле​

α = arcsin(fₕ/b'cₗ), (5.36)​

здесь fₕ - горизонтальная составляющая расчетной нагрузки на 1 м длины фундамента с учетом активного давления грунта, кН/м.​

Формулу (5.35) допускается использовать, если выполняется условие​

fₕ ≤ b'cₗ. (5.37)​

б) силу предельного сопротивления основания прямоугольного (l ≤ 3b) фундамента при действии на него вертикальной нагрузки допускается определять по формуле (5.30), полагая
​

φₗ = 0, ξc = 1 +0,11/η и cₗ = cᵤ.​

Во всех случаях, если на фундамент действуют горизонтальные нагрузки и основание сложено грунтами в нестабилизированном состоянии, следует производить расчет фундамента на сдвиг по подошве (5.6.12).

 

5.7 Особенности проектирования оснований при реконструкции сооружений

5.7.1 Техническое задание на проектирование оснований и фундаментов реконструируемых сооружений должно включать сведения о целях реконструкции (надстройка существующего сооружения, пристройка к нему новой части, устройство подземной части и т.п.), характеристику здания, уровень ответственности, нагрузки и другие данные, необходимые для проектирования.

5.7.2 Исходные данные должны также содержать отчет об инженерно-геологических изысканиях площадки строительства на момент реконструкции с результатами определений характеристик грунтов, в том числе полученными по испытаниям образцов, отобранных из-под подошвы фундаментов, и отчет с результатами обследования оснований, фундаментов и конструкций сооружения. Особое внимание должно уделяться прочностным характеристикам материалов, наличию в конструкциях разрушений, деформаций, трещин.

5.7.3 По полученным данным проверяют фактические давления на грунты основания под подошвой существующих фундаментов и устанавливают необходимость усиления основания. При выбранных способах усиления основания и конструкции фундаментов и подземной части здания должны быть рассчитаны на фактические нагрузки и воздействия, возникающие в результате реконструкции, а также в процессе строительства.

5.7.4 При проектировании усиления оснований и фундаментов необходимо учитывать состояние конструкций подземной и наземной частей, а также особенности производства работ по усилению оснований, фундаментов, подземной и наземной частей сооружения.

В проектах реконструируемых сооружений должны приниматься такие решения по устройству оснований и фундаментов, при которых максимально используются существующие конструкции фундаментов и свойства грунтов. Производство работ при реконструкции не должно приводить к возникновению недопустимых дополнительных осадок сооружения (см. 5.7.6).

5.7.5 Расчетное сопротивление грунта основания сооружения при его предстоящей надстройке определяют по формуле (5.5) с учетом требований 5.5.23. При усилении конструкции фундаментов железобетонной обоймой (рубашкой) толщиной до 10 см площадь подошвы рубашки при расчете основания не учитывают.

5.7.6 Дополнительная осадка основания реконструируемого сооружения, вызванная реконструкцией, не должна превышать предельной дополнительной осадки, которая устанавливается с учетом уровня ответственности сооружения и категории состояния его конструкций (приложение В).

5.7.7 Расчет конструкций фундаментов при реконструкции производят по двум группам предельных состояний:

а) первой группы - по прочности;

б) второй группы - по образованию и раскрытию трещин.​

Расчеты фундаментов производят в соответствии с разделом 12.

5.7.8 При устройстве в реконструируемых сооружениях подземных сооружений (подвалов, тоннелей и т.п.) должны учитываться: дополнительное активное горизонтальное давление; уменьшение несущей способности фундаментов.

Если реконструкция вызывает увеличение нагрузок, необходимо оценивать несущую способность основания, особенно при наличии фундаментов с глубиной заложения менее 0,5 м.

5.7.9 При устройстве нового фундамента ниже существующего допустимая разность отметок заложения соседних одиночных или ленточных фундаментов должна определяться по формуле (12.3).

5.7.10 При уширении фундаментов и подводке под сооружение нового железобетонного фундамента расчет фундаментов по прочности производят как для вновь возводимых в соответствии с подразделами 12.3 и 12.4.

5.7.11 При проектировании под реконструируемым сооружением сплошной плиты ее расчет производят в соответствии с подразделом 12.5.

5.7.12 При расположении реконструируемого сооружения рядом с существующими сооружениями следует производить проверку его влияния на эти сооружения.

5.7.13 Проектирование оснований и фундаментов при реконструкции должно вестись с учетом динамических воздействий от оборудования, установленного в зданиях, наземного и подземного транспорта, производства строительных работ и других источников на основе данных инструментальных измерений вибраций.

5.7.14 При реконструкции фундаментов производственных зданий с целью снижения вибраций необходимо проводить расчет колебаний для двух состояний сооружения - до реконструкции и после нее. Расчет колебаний до реконструкции должен давать результаты, согласующиеся с полученными в ходе вибрационного обследования экспериментальными данными. При необходимости осуществляют уточнение отдельных параметров или всей расчетной схемы.

5.8 Мероприятия по уменьшению деформаций оснований и влияния их на сооружения

5.8.1 Для выполнения требований расчета оснований по предельным состояниям, кроме возможности и целесообразности изменения размеров фундаментов в плане или глубины их заложения (включая прорезку грунтов со специфическими свойствами), введения дополнительных связей, ограничивающих перемещения фундаментов, применения других типов фундаментов, изменения нагрузок на основание и т.д., следует рассмотреть необходимость применения:

а) мероприятий по предохранению грунтов основания от ухудшения их свойств (5.8.2);

б) мероприятий, направленных на преобразование строительных свойств грунтов (5.8.3);

в) конструктивных мероприятий, уменьшающих чувствительность сооружений к деформациям основания (5.8.4);

г) выравнивания сооружений или отдельных их частей: стационарным, а также временным специальным оборудованием; выбуриванием грунта из-под подошвы фундаментов; регулируемым замачиванием.​

При проектировании следует также учитывать возможность регулирования усилий в конструкциях сооружения, возникающих при его взаимодействии с основанием (5.8.5), а также регулирования напряженно-деформированного состояния грунта основания (5.8.7).

Выбор одного или комплекса мероприятий должен производиться с учетом требований 4.1.

5.8.2 К мероприятиям, предохраняющим грунты основания от ухудшения их строительных свойств, относятся:

а) водозащитные мероприятия на площадках, сложенных грунтами, чувствительными к изменению влажности (соответствующая компоновка генеральных планов, вертикальная планировка территории, обеспечивающая сток поверхностных вод, устройство дренажей, противофильтрационных завес и экранов, прокладка водопроводов в специальных каналах или размещение их на безопасных расстояниях от сооружений, контроль за возможными утечками воды и т.п.);

б) защита грунтов основания от химически активных жидкостей, способных привести к просадкам, набуханию, активизации карстовых явлений, повышению агрессивности подземных вод и т.п.;

в) ограничение источников внешних воздействий (например, вибраций);

г) предохранительные мероприятия, осуществляемые в процессе строительства сооружений (сохранение природной структуры и влажности грунтов, соблюдение технологии устройства оснований, фундаментов, подземных и наземных конструкций, не допускающей изменения принятой в проекте схемы и скорости передачи нагрузки на основание, особенно при наличии в основании медленно консолидирующихся грунтов и т.п.).​

5.8.3 Преобразование строительных свойств грунтов основания (устройство искусственных оснований) достигается:

а) уплотнением грунтов (трамбованием тяжелыми трамбовками, устройством грунтовых свай, вытрамбовыванием котлованов под фундаменты, предварительным замачиванием грунтов, использованием энергии взрыва, глубинным гидровиброуплотнением, вибрационными машинами, катками и т.п.);

б) полной или частичной заменой в основании (в плане и по глубине) грунтов с неудовлетворительными свойствами подушками из песка, гравия, щебня и т.п.;

в) устройством насыпей (отсыпкой или гидронамывом);

г) закреплением грунтов (инъекционным, электрохимическим, буросмесительным, термическим и другими способами);

д) введением в грунт специальных добавок (например, засолением грунта или пропиткой его нефтепродуктами для ликвидации пучинистых свойств);

е) армированием грунта (введением специальных пленок, сеток и т.п.).​

5.8.4 Конструктивные мероприятия, уменьшающие чувствительность сооружений к деформациям основания, включают:

а) рациональную компоновку сооружения в плане и по высоте;

б) повышение прочности и пространственной жесткости сооружений, достигаемое усилением конструкций, особенно конструкций фундаментно-подвальной части, в соответствии с результатами расчета сооружения во взаимодействии с основанием (введение дополнительных связей в каркасных конструкциях, устройство железобетонных или армокаменных поясов, разрезка сооружений на отсеки и т.п.);

в) увеличение податливости сооружений (если это позволяют технологические требования) за счет применения гибких или разрезных конструкций;

г) устройство приспособлений для выравнивания конструкций сооружения и рихтовки технологического оборудования.​

Примечания
1 Габариты приближения к строительным конструкциям подвижного технологического оборудования (мостовых кранов, лифтов и т.п.) должны обеспечивать их нормальную эксплуатацию с учетом возможных деформаций основания.
2 Для обеспечения нормальной эксплуатации лифтов многоэтажных зданий лифтовые шахты необходимо проектировать с учетом крена сооружения.

5.8.5 К мероприятиям, позволяющим уменьшить усилия в конструкциях сооружения при взаимодействии его с основанием, относятся:

• размещение сооружения на площади застройки с учетом ее инженерно-геологического строения и возможных источников вредных влияний (линз слабых грунтов, старых горных выработок, карстовых полостей, внешних водоводов и т.п.);
• применение соответствующих конструкций фундаментов (фундаментов с малой боковой поверхностью на подрабатываемых территориях, при наличии в основании пучинистых грунтов и др.);
• засыпка пазух и устройство подушек под фундаментами из материалов, обладающих малым сцеплением и трением, применение специальных антифрикционных покрытий, отрывка временных компенсационных траншей для уменьшения усилий от горизонтальных деформаций оснований (например, в районах горных выработок);
• регулирование сроков замоноличивания стыков сборных и сборно-монолитных конструкций;
• обоснованная скорость и последовательность возведения отдельных частей сооружения;
• устройство разделительных стенок между существующими и возводимым сооружением.

5.8.6 В случаях, когда строительными мерами защиты и инженерной подготовки грунтов основания не исключаются деформации и крены сооружений, превышающие допустимые значения, основания следует проектировать с учетом мероприятий, снижающих осадки и крены, в том числе с применением выравнивания сооружения.

При проектировании сооружений с учетом возможности их выравнивания с помощью домкратов следует выполнять расчет конструкций на воздействие неравномерных деформаций основания в стадии выравнивания. Расчетом на выравнивание необходимо проверить несущую способность и устойчивость конструкций фундаментов подвальной части зданий, воспринимающих сосредоточенную нагрузку от выравнивающих устройств, и глубину заложения фундаментов, включая проверку на устойчивость основания при передаче на него давления от выравнивающих устройств.

5.8.7 Регулирование напряженно-деформированного состояния грунта основания с целью уменьшения его деформируемости или повышения несущей способности может быть выполнено созданием принудительной деформации грунтов или приложением постоянно действующего давления в грунте следующими способами:

• нагнетанием в ограниченный объем грунта твердеющего раствора (компенсационное нагнетание);
• деформацией путем устройства в грунте пневматических конструкций, способных расширяться в грунте;
• обжатием грунта атмосферным давлением (вакуумирование) и др.

 

6 Особенности проектирования оснований сооружений, возводимых на специфических грунтах и в особых условиях

6.1 Просадочные грунты

6.1.1 Основания, сложенные просадочными грунтами, должны проектироваться с учетом их особенности, заключающейся в том, что при повышении влажности выше определенного уровня происходит потеря прочности грунта и они дают дополнительные деформации - просадки - от внешней нагрузки и (или) собственного веса грунта.

6.1.2 При проектировании оснований, сложенных просадочными грунтами, следует учитывать возможность повышения их влажности за счет:

а) замачивания грунтов - сверху из внешних источников и (или) снизу при подъеме уровня подземных вод;

б) накопления влаги в грунте вследствие инфильтрации поверхностных вод и экранирования поверхности.​

6.1.3 Просадочные грунты характеризуются относительной просадочностью εₛₗ и начальным просадочным давлением pₛₗ. Указанные характеристики определяют в соответствии с 6.1.12 и 6.1.14.

Нормативные значения εₛₗ и pₛₗ вычисляют как средние значения результатов их определений (ГОСТ 20522), а расчетные значения допускается принимать равными нормативным (γg = 1).

6.1.4 При проектировании оснований, сложенных просадочными грунтами, должны учитываться:

а) просадки от внешней нагрузки εsl,p, происходящие в пределах верхней зоны просадки hsl,p, измеряемой от подошвы фундамента до глубины, где суммарные вертикальные напряжения от внешней нагрузки и собственного веса грунта равны начальному просадочному давлению или сумма указанных напряжений минимальна (см. 6.1.15);

б) просадки от собственного веса грунта ssl,g, происходящие в нижней зоне просадки hsl,g, начиная с глубины, где суммарные вертикальные напряжения превышают начальное просадочное давление pₛₗ или сумма вертикальных напряжений от собственного веса грунта и внешней нагрузки минимальна, и до нижней границы просадочной толщи;

в) неравномерность просадки грунтов ∆sₛₗ;

г) горизонтальные перемещения основания uₛₗ в пределах криволинейной части просадочной воронки при просадке грунтов от собственного веса;

д) потеря устойчивости откосов и склонов;

е) дополнительные нагрузки вследствие образования в грунтовой толще водных куполов.​

Примечание - Просадку грунтов учитывают при относительной просадочности εₛₗ ≥ 0,01.

6.1.5 При определении просадок грунтов и их неравномерности следует учитывать: характер планировки территории (наличие выемок и срезки или насыпей и подсыпок, которые оказывают влияние на напряженное состояние грунтов основания, а также на вид и размер просадок); возможные виды, размеры и места расположения источников замачивания грунтов; конструктивные особенности сооружения, в частности наличие тоннелей, подвалов под частью сооружения и т.п.; дополнительные нагрузки на глубокие фундаменты, уплотненные и закрепленные массивы от сил негативного трения, возникающих при просадках грунтов от собственного веса.

Кроме того, необходимо учитывать, что при замачивании сверху больших площадей (ширина замачиваемой площади Bw равна или превышает толщину слоя просадочного грунта - просадочную толщу Hsl) и замачивании снизу за счет подъема уровня подземных вод полностью проявляется просадка от собственного веса ssl,g, а при замачивании сверху малых площадей (Bw < Hsl) проявляется лишь только часть ее s'sl,g (см. 6.1.18).

Примечание - При определении неравномерности просадок грунтов следует учитывать возможные наиболее неблагоприятные виды и места расположения источников замачивания по отношению к рассчитываемому фундаменту или сооружению в целом.

6.1.6 Грунтовые условия площадок, сложенных просадочными грунтами, в зависимости от возможности проявления просадки грунтов от собственного веса подразделяют на два типа:

• I тип - грунтовые условия, в которых возможна в основном просадка грунтов от внешней нагрузки, а просадка грунтов от собственного веса отсутствует или не превышает 5 см;
• II тип - грунтовые условия, в которых помимо просадки грунтов от внешней нагрузки возможна их просадка от собственного веса и размер ее превышает 5 см.

6.1.7 Расчет оснований, сложенных просадочными грунтами, производят в соответствии с требованиями раздела 5.

При этом деформации основания определяют суммированием осадок и просадок. Осадки основания определяют без учета просадочных свойств грунтов исходя из деформационных характеристик грунтов при установившейся влажности, а просадки - в соответствии с требованиями 6.1.2-6.1.5.

Установившееся значение влажности принимают равным природной влажности w, если w ≥ wₚ, и влажности на границе раскатывания wₚ, если w < wₚ.

Примечание - Следует также учитывать осадки подстилающих просадочную толщу грунтов, которые могут быть вызваны изменением напряженного состояния грунтового массива из-за нагрузок: от зданий и сооружений, грунтовых подушек, подсыпок при выполнении вертикальной планировки, а также от веса воды при водонасыщении просадочной толщи и т.п.

6.1.8 Расчетное сопротивление грунта основания R при возможном замачивании просадочных грунтов (6.1.2, а) принимают равным:

а) начальному просадочному давлению pₛₗ при устранении возможности просадки грунтов от внешней нагрузки путем снижения давления по подошве фундамента;

б) значению, вычисленному по формуле (5.5) с использованием расчетных значений прочностных характеристик (φₗₗ и cₗₗ) в водонасыщенном состоянии.​

При невозможности замачивания просадочных грунтов расчетное сопротивление грунта основания R определяют по формуле (5.5) с использованием прочностных характеристик этих грунтов при установившейся влажности (6.1.7).

При определении расчетного сопротивления грунта основания при возможности его замачивания до полного водонасыщения коэффициенты условий работы γcI и γcII принимают по таблице 5.2 как для глинистых грунтов с показателем текучести IL > 0,5, а при невозможности замачивания - с показателем текучести IL ≤ 0,5.

6.1.9 Предварительные размеры фундаментов сооружений I и II уровней ответственности, возводимых на просадочных грунтах, назначают исходя из расчетных сопротивлений основания R₀, принимаемых по таблице Д.4 приложения Д.

Указанными значениями R₀ допускается пользоваться также для назначения окончательных размеров фундаментов сооружений III уровня ответственности, в которых отсутствует мокрый процесс.

6.1.10 При устранении просадочных свойств грунтов уплотнением или закреплением необходимо обеспечить, чтобы полное давление на кровлю подстилающего неуплотненного или незакрепленного слоя не превышало начальное просадочное давление pₛₗ.

6.1.11 Просадку грунтов основания sₛₗ, см, при увеличении их влажности вследствие замачивания сверху больших площадей (см. 6.1.5), а также замачивания снизу при подъеме уровня подземных вод определяют по формуле

sₛₗ = ∑ⁿᵢ₌₁ εsl,i hi ksl,i, (6.1)​

где εsl,i - относительная просадочность i-го слоя грунта, определяемая в соответствии с 6.1.12;

hi - толщина i-го слоя, см;
ksl,i - коэффициент, определяемый в соответствии с 6.1.13;
n - число слоев, на которое разбита зона просадки hₛₗ,​

6.1.12 Относительную просадочность грунта εₛₗ определяют на основе испытаний грунта в лабораторных условиях (ГОСТ 23161) по формуле

εₛₗ = (hn,p - hsat,p)/hn,g, (6.2)​

где hn,p и hsat,p - высота образца, см, соответственно природной влажности и после его полного водонасыщения (w = wₛₐₜ) при давлении p, кПа, равном вертикальному напряжению на рассматриваемой глубине от внешней нагрузки и собственного веса грунта p = σzp + σzg при определении просадки грунта в верхней зоне просадки; при определении просадки грунта в нижней зоне просадки также учитывают дополнительную нагрузку от сил негативного трения;

hn,g - высота, см, того же образца природной влажности при p = σzg.​

Значение εₛₗ может быть определено также в полевых условиях по испытаниям грунта штампом с замачиванием (ГОСТ 20276).

6.1.13 Коэффициент ksl,i, входящий в формулу (6.1), при b ≥ 12 м принимают равным единице для всех слоев грунта в пределах зоны просадки; при b ≤ 3 м вычисляют по формуле

ksl,i = 0,5 + 1,5(p - psl,i)/p₀, (6.3)​

где p - среднее давление под подошвой фундамента, кПа;

psl,i - начальное просадочное давление грунта i-го слоя, кПа, определяемое в соответствии с 6.1.14;
p₀ - давление, равное 100 кПа.​

При 3 м < b <12 м ksl,i определяют интерполяцией.

При определении просадки грунта от собственного веса следует принимать kₛₗ = 1 при Hₛₗ ≤ 15 м и kₛₗ = 1,25 при Hₛₗ ≥ 20 м, при промежуточных значениях Hₛₗ коэффициент kₛₗ определяют интерполяцией.

6.1.14 За начальное просадочное давление pₛₗ принимают давление, соответствующее:

• при лабораторных испытаниях грунтов в компрессионных приборах (ГОСТ 23161) - давлению, при котором относительная просадочность εₛₗ равна 0,01;
• при полевых испытаниях штампами предварительно замоченных грунтов (ГОСТ 20276) - давлению, равному пределу пропорциональности на графике "нагрузка-осадка";
• при замачивании грунтов в опытных котлованах - вертикальному напряжению от собственного веса грунта на глубине, начиная с которой происходит просадка грунта от собственного веса.

6.1.15 Толщину зоны просадки грунта hₛₗ принимают равной (рисунок 6.1):

• толщине верхней зоны просадочной толщи hsl,p при определении просадки грунта от внешней нагрузки ssl,p (6.1.4), при этом нижняя граница указанной зоны соответствует глубине, где σz = σzp + σzg = psl (рисунок 6.1 , б) или глубине, где значение σz минимально, если σz,min > psl (рисунок 6.1, в);
• толщине нижней зоны просадочной толщи hsl,g, при определении просадки грунта от собственного веса ssl,g, (6.1.4 и 6.1.5), т.е. начиная с глубины zg, где σz = psl, или значение σz минимально, если σz,min > psl, и до нижней границы просадочной толщи.

a - просадка от собственного веса ssl,g отсутствует (не превышает 5 см), возможна только просадка от внешней нагрузки ssl,p в верхней зоне
просадки hsl,p (I тип грунтовых условий); б, в, г - возможна просадка от собственного веса ssl,g в нижней зоне просадки hsl,g,
начиная с глубины zg (II тип грунтовых условий); б - верхняя и нижняя зоны просадки не сливаются, имеется нейтральная зона hn;
в - верхняя и нижняя зоны просадки сливаются; г - просадка от внешней нагрузки отсутствует; 1 - вертикальные напряжения от собственного
веса грунта σzg; 2 - суммарные вертикальные напряжения от внешней нагрузки и собственного веса грунта σz = σzp + σzg; 3 - изменение с
глубиной начального просадочного давления psl; Hsl - толщина слоя просадочных грунтов (просадочная толща); d - глубина заложения фундамента

Рисунок 6.1 - Схемы к расчету просадок основания
​

6.1.16 При отсутствии опытных определений начального просадочного давления суммирование по формуле (6.1) производят до глубины, на которой относительная просадочность εₛₗ от давления pi равна 0,01.

6.1.17 Для расчета просадки грунта от нагрузки фундамента просадочную толщу разбивают на отдельные слои hi в соответствии с литологическим разрезом и горизонтами определения εsl,i. При этом толщина слоев должна быть не более 2 м, а изменение суммарного напряжения в пределах каждого слоя не должно превышать 200 кПа. При расчете просадок по формуле (6.1) учитывают только слои грунта, относительная просадочность которых при фактическом напряжении εₛₗ ≥ 0,01. Слои, в которых εₛₗ < 0,01, исключают из рассмотрения. Указанные требования относятся и к расчету максимальной просадки грунта от собственного веса по формуле (6.1).

6.1.18 Возможную просадку грунта от собственного веса s'sl,g, см, при замачивании сверху малых площадей (ширина замачиваемой площади Bw меньше размера просадочной толщи Hsl) определяют по формуле

, (6.4)​

где ssl,g - максимальное значение просадки грунта от собственного веса, см, определяемое в соответствии с 6.1.11.

6.1.19 При проектировании оснований, сложенных просадочными грунтами, в случае их возможного замачивания (6.1.2, а) должны предусматриваться мероприятия, исключающие или снижающие до допустимых пределов просадки оснований и (или) уменьшающие их влияние на эксплуатационную пригодность сооружений в соответствии с 6.1.21 и 6.1.22.

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 pₛₗ.

6.1.21 При возможности замачивания грунтов основания (см. 6.1.2) следует предусматривать одно из следующих мероприятий:

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

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

в) комплекс мероприятий, включающий частичное устранение просадочных свойств грунтов, водозащитные и конструктивные мероприятия (подраздел 5.8).​

В грунтовых условиях II типа наряду с устранением просадочных свойств грунтов или прорезкой просадочной толщи глубокими фундаментами 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 соседними объектами и коммуникациями в соответствии с требованиями 4.1.

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 глубоких 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 Набухающие грунты

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 εsw, давлением набухания psw, влажностью набухания wsw и относительной усадкой при высыхании εₛₕ.

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 pₕ, кПа, определяют по формуле

pₕ = γc ksw pmax,h, (6.5)

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

ksw - коэффициент, зависящий от интенсивности набухания и принимаемый по таблице 6.1;
pmax,h - максимальное горизонтальное давление, определяемое в лабораторных условиях, кПа.​

Таблица 6.1​

​

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 и 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, вызываемых набуханием (усадкой) грунтов, допускается принимать в соответствии с указаниями приложения Е с учетом требований 5.5.50.

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 (5.5). При этом рекомендуется учитывать допустимость его повышения согласно указаниям 5.5.24, что будет способствовать уменьшению подъема фундамента при набухании грунта.

6.2.7 Относительное набухание εsw, давление набухания psw и относительную усадку εₛₕ 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 (за исключением слабонабухающих грунтов).

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

6.2.9 Подъем основания при набухании грунта hsw, см, определяют по формуле

hsw = ∑ⁿᵢ₌₁ εsw,i hi ksw,i, (6.6)​

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

hi - толщина i-го слоя грунта, см;
ksw,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

εsw = (hₛₐₜ - hₙ)/hₙ, (6.7)​

где hₙ - 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);

hₛₐₜ - 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 εsw = f(p) и wsw = f(p) и определяют давление набухания psw, соответствующее εsw = 0.

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

εsw = k(weq - w₀)/(1 + e₀), (6.8)​

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

weq - конечная (установившаяся) влажность грунта, доли единицы, определяемая по 6.2.11;
w₀ и е₀ - соответственно начальные значения влажности и коэффициента пористости грунта, доли единицы.
​

6.2.11. Значение weq i-го слоя при экранировании поверхности определяют по экспериментальной зависимости влажности набухания от нагрузки wsw = f(p) при давлении pi, кПа, вычисляемом по формуле

pi = γw (z - zi + 2σtot,i /γi), (6.9)
​

где γw - удельный вес воды, кН/м3;

z - расстояние от экранируемой поверхности до уровня подземных вод;
zi - глубина залегания рассматриваемого слоя, м;
σtot,i - суммарное напряжение в рассматриваемом i-м слое, кПа;
γi - удельный вес грунта i-го слоя, кН/м3.​

Значение (weq - 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 ksw, входящий в формулу (6.6), в зависимости от суммарного вертикального напряжения σz,tot на рассматриваемой глубине принимают равным 0,8 при σz,tot = 50 кПа и ksw = 0,6 при σz,tot = 300 кПа, а при промежуточных значениях определяют интерполяцией.

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

σz,tot = σzp + σzg + σz,ad, (6.10)
​

где σzp, σzg - вертикальные напряжения соответственно от нагрузки фундамента и от собственного веса грунта, кПа;

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

σz,ad = kg γ (d + z), (6.11)​

здесь kg - коэффициент, принимаемый по таблице 6.2.

γ - удельный вес грунта, кН/м3;
(d + z) - см. рисунок 6.2.​

Рисунок 6.2. - Схема к расчету подъема основания при набухании грунта
​

Таблица 6.2​

​

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

а) при инфильтрации влаги принимают на глубине, где суммарное вертикальное напряжение σz,tot (6.2.13) равно давлению набухания psw;

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).

6.2.15. Осадку основания в результате высыхания набухшего грунта ssh, см, определяют по формуле

ssh = ∑ⁿᵢ₌₁ εsh,i hi ksh, (6.12)
​

где εsh,i - относительная линейная усадка грунта i-го слоя, определяемая в соответствии с 6.2.16;

hi - толщина i-го слоя грунта, см;
ksh - коэффициент, принимаемый равным 1,3;
п - число слоев, на которое разбита зона усадки грунта, принимаемая в соответствии с 6.2.17.​

Допускается принимать εsh,i, определяемую без нагрузки, при этом ksh = 1,2.

6.2.16. Относительную линейную усадку грунта при его высыхании εsh определяют по формуле

εsh = (hn - hd)/hn, (6.13)​

где hn - высота образца грунта, см, после его максимального набухания при обжатии его суммарным вертикальным напряжением без возможности бокового расширения;

hd - высота образца, см, в тех же условиях после уменьшения влажности в результате высыхания.​

6.2.17. Нижнюю границу зоны усадки Hsh определяют экспериментальным путем, а при отсутствии опытных данных принимают равной 5 м.

При высыхании грунта в результате теплового воздействия технологических установок нижнюю границу зоны усадки Hsh определяют опытным путем или соответствующим расчетом.

6.2.18. При расчетных деформациях основания, сложенного набухающими грунтами, больше предельных или недостаточной несущей способности основания должны предусматриваться следующие мероприятия в соответствии с подразделом
5.8:

• водозащитные мероприятия;
• предварительное замачивание основания в пределах всей или части толщи набухающих грунтов;
• применение компенсирующих песчаных подушек;
• полная или частичная замена слоя набухающего грунта ненабухающим;
• полная или частичная прорезка фундаментами слоя набухающего грунта.

6.2.19. Глубину предварительного замачивания, толщину частично заменяемого слоя набухающего грунта или частичной его прорезки назначают в зависимости от требуемого снижения деформаций от набухания.

6.2.20. При возведении фундаментов на предварительно замоченном основании из набухающих грунтов следует предусматривать устройство подушек из песка, щебня или гравия либо упрочнение верхнего слоя грунта связующими материалами.

6.2.21. Компенсирующие песчаные подушки устраивают на кровле или в пределах слоя набухающих грунтов при давлении, передаваемом на основание, не менее 0,1 МПа.

Для устройства подушек применяют пески любой крупности, за исключением пылеватых, уплотняемые до плотности в сухом состоянии не менее 1,6 т/м3.

Компенсирующие песчаные подушки устраивают только под ленточные фундаменты, когда их ширина не превышает 1,2 м. Размеры подушки назначают по таблице 6.3.

Таблица 6.3​

​

6.2.22. Уменьшение подъема фундамента на естественном основании из набухающих грунтов может обеспечиваться путем анкеровки фундамента с помощью свай, частично или полностью прорезывающих набухающий слой. При этом нагрузка, передаваемая сооружением, воспринимается совместно фундаментом и сваями, а предельные деформации (осадки, подъемы) этой конструкции не должны превышать предельных значений.

6.2.23. К числу конструктивных мероприятий относят увеличение жесткости и прочности сооружения путем разбивки его на отдельные отсеки осадочными швами. Отсек должен иметь правильную геометрическую форму в плане и одинаковую высоту. Увеличение жесткости и прочности достигается также введением железобетонных непрерывных поясов толщиной не менее 15 см, устраиваемых по высоте в нескольких уровнях. Пояса следует армировать каркасами, располагаемыми на уровне перекрытий или верха проема и полностью перекрывающими наружные стены. Пояса предусматривают при частичной прорезке набухающих грунтов; частичной замене набухающего грунта ненабухающим; устройстве компенсирующих подушек; предварительном замачивании набухающих грунтов.

6.2.24. Замену набухающего грунта производят местным ненабухающим грунтом, уплотняемым до заданной плотности. Проектирование оснований сооружений в этом случае должно выполняться как на обычных ненабухающих грунтах.

6.2.25. Допускается использовать набухающие грунты для обратной засыпки пазух и траншей при условии, что горизонтальное давление, вызванное их увлажнением, окажется допустимым для данного сооружения, а возможный подъем грунта засыпки не приведет к ухудшению условий эксплуатации. Уплотнение грунтов производят в соответствии с требованиями, принятыми для устройства грунтовых подушек и обратных засыпок из обычных грунтов.

 

6.3. Засоленные грунты

6.3.1. Основания, сложенные заселенными грунтами, должны проектироваться с учетом их особенностей, обуславливающих:

• образование при длительной фильтрации воды и выщелачивании солей суффозионной осадки ssf;
• изменение в процессе выщелачивания солей физико-механических свойств грунта, сопровождающееся, как правило, снижением его прочностных характеристик;
• повышенную агрессивность подземных вод к материалам подземных конструкций за счет растворения солей, содержащихся в грунте.

Следует также иметь в виду, что в засоленных грунтах при их замачивании может проявляться просадка или набухание.

Примечание - Отнесение грунтов к засоленным и их подразделение в зависимости от суммарного содержания легко- и среднерастворимых солей по степени засоленности следует производить по ГОСТ 25100.

6.3.2. Засоленные грунты характеризуют относительным суффозионным сжатием εsf начальным давлением суффозионного сжатия psf.

Значения εsf и psf определяют, как правило, лабораторными методами (компрессионно-фильтрационные испытания), а для детального изучения отдельных участков строительной площадки - полевыми испытаниями статической нагрузкой с длительным замачиванием основания. При наличии результатов полевых испытаний и опыта строительства в аналогичных инженерно-геологических условиях указанные характеристики допускается определять только лабораторными методами.

Значения εsf и psf определяют в соответствии с 6.3.14.

6.3.3. Для предварительных расчетов суффозионной осадки основания сооружений I и II уровней ответственности и для окончательных расчетов сооружений III уровня ответственности допускается определять значение относительно суффозионного сжатия εsf глинистых загипсованных грунтов по формуле (6.14), если они представлены:

• суглинками с w = 0,02 - 0,04; IL = 0,08 - 0,12; ρd = 1,2 - 1,6 г/см3; е = 0,75 - 1,1;
• супесями с w = 0,01 - 0,03; IL = 0,03 - 0,07; ρd = 1,4 - 1,45 г/см3; е = 0,9 - 1,0.

esf = k1 d0 ρd bn / ρg, (6.14)​

где k1 - коэффициент, зависящий от вида грунта, содержания гипса и давления и принимаемый по таблице 6.4;

d0 - начальное содержание гипса в грунте, доли единицы;
ρd - начальная плотность сухого грунта, г/см3;
ρg - плотность частиц гипса, г/см3;
b - степень выщелачивания, доли единицы;
п - коэффициент, принимаемый для суглинков равным 1, для супесей - 1/3.​

Таблица 6.4​

​

6.3.4. Нормативные значения характеристик засоленных грунтов εsf и psf вычисляют как средние значения результатов их определений (ГОСТ 20522). Расчетные значения допускается принимать равными нормативным (γg = 1).

6.3.5. Расчет оснований, сложенных засоленными грунтами, должен производиться в соответствии с требованиями раздела 5. Если засоленные грунты являются просадочными или набухающими, следует учитывать соответственно требования подразделов 6.1 и 6.2.

6.3.6. Расчетное сопротивление R основания, сложенного засоленными грунтами, при возможности длительного замачивания грунтов и выщелачивания солей определяют по формуле (5.5) с использованием расчетных значений прочностных характеристик (φₗₗ и cₗₗ), полученных для грунтов в водонасыщенном состоянии после выщелачивания солей.

При невозможности длительного замачивания грунтов и выщелачивания солей значение R следует определять по формуле (5.5) с использованием прочностных характеристик, полученных для засоленных грунтов в водонасыщенном состоянии.

При вычислении R для частично или полностью выщелоченных грунтов коэффициент условий работы грунтового основания γс1, в формуле (5.5) для загипсованных суглинков с начальным содержанием гипса d₀ ≤ 20% принимают равным 1,1, а для суглинков с d0 > 20 % и для всех загипсованных супесей γс1 = 1.

Коэффициент условий работы сооружения γс2 во взаимодействии с основанием в формуле (5.5) для всех засоленных грунтов принимают равным единице.

Коэффициент k в формуле (5.5) принимают равным единице при определении прочностных характеристик засоленных грунтов в лабораторных условиях в приборах трехосного сжатия и в полевых условиях методом сдвига целика и k = 1,1 при определении этих характеристик в лабораторных условиях в приборах одноплоскостного среза и по таблицам приложения Г.

6.3.7. Деформации основания определяют суммированием осадки основания при природной влажности от внешней нагрузки (подраздел 5.5) и суффозионной осадки, а также просадки, набухания или усадки, если засоленные грунты являются просадочными или набухающими.

При невозможности длительного замачивания грунтов и выщелачивания солей деформации основания определяют по подразделу 5.5 исходя из деформационных характеристик засоленных грунтов при полном водонасыщении.

6.3.8. Максимальные и средние суффозионные осадки, разность осадок и крены отдельных фундаментов и сооружения в целом необходимо рассчитывать с учетом неравномерности замачивания основания, схемы фильтрационного потока в пределах отдельного фундамента или контура сооружения, неоднородности распределения солей в грунте по площади и по глубине основания.

6.3.9. Расчет суффозионной осадки основания, сложенного глинистыми грунтами с легкорастворимыми солями и загипсованными песками, следует выполнять в пределах зоны, условно ограниченной глубиной сжимаемой толщи Hc определяемой по 5.5.41. При этом принимают, что в пределах сжимаемой толщи грунты подвергаются полному рассолению, т.е. степень выщелачивания b, определяемая по ГОСТ 12248, равна единице.

6.3.10. При расчете суффозионных осадок оснований, сложенных загипсованными глинистыми грунтами, принимают, что:

• длина зоны, в пределах которой возможно выщелачивание гипса (выщелачиваемая зона Hl), ограничена условием предельного насыщения гипсом фильтрующей жидкости;
• в процессе фильтрации происходит развитие выщелачиваемой зоны, т.е. увеличивается ее длина и уменьшается содержание гипса в грунте в направлении движения фильтрационного потока;
• суффозионные осадки основания происходят только в пределах выщелачиваемой зоны.

6.3.11. При расчете суффозионных осадок основания, сложенного загипсованными глинистыми грунтами, следует различать две схемы фильтрационного потока в основании фундамента (рисунок 6.3).

При расчете суффозионных осадок основания по схеме 1 сначала следует определить ее стояние выщелачиваемой зоны Hl, т.е. ее длину и распределение в ней гипса в расчетный момент времени (например, через 5, 10 лет и так далее после начала эксплуатации сооружения). Для этого необходимо выделить слои с различным содержанием гипса (рисунок 6.4). При этом начальное распределение гипса в грунте представляется в виде ступенчатой эпюры d0(z). Выделенные слои разбивают на более мелкие, толщиной 0,5 м, для которых производят расчет процесса рассоления.

​

Если основание сложено однородным грунтом, то начальное содержание гипса принимают постоянным в пределах выщелачиваемой зоны d0(z) = const, а вся зона разбивается на слои по 0,5 м.

После разбивки основания на слои следует последовательно в каждом слое, начиная с верхнего, определить количество оставшегося в твердой фазе гипса в расчетный момент времени. При этом слой, в котором содержание гипса будет равно начальному, является нижней границей выщелачиваемой зоны Нl. Для нижележащих слоев расчет растворения гипса производить не следует.

6.3.12. При расчете суффозионных деформаций основания, сложенного загипсованными глинистыми грунтами, при фильтрации по схеме 1 (см. рисунок 6.3) зона суффозионной осадки в основании фундамента ограничивается глубиной Нс, где суммарные вертикальные напряжения от нагрузки фундамента и собственного веса грунта равны начальному давлению суффозионного сжатия рsf.

Если на расчетный момент времени Hl ≤ Hс, расчет суффозионной осадки следует производить только в пределах выщелачиваемой зоны Hl. При Hl > Нс расчет осадки необходимо выполнять в пределах сжимаемой толщи Н. Глубину Нс принимают за границу сжимаемой толщи (рисунок 6.5).

​

6.3.13. Суффозионную осадку основания ssf, см, сложенного засоленными грунтами, при вертикальной фильтрации (схема 1) определяют по формуле

ssf = ∑ⁿᵢ₌₁ εsh,i hi, (6.15)
​

где εsf,i - относительное суффозионное сжатие грунта i-го слоя при давлении р, равном суммарному вертикальному напряжению на рассматриваемой глубине от внешней нагрузки σzp и собственного веса грунта σzg, определяемое по 6.3.14;

hi - толщина i-го слоя засоленного грунта, см;
п - число слоев, на которое разбита зона суффозионной осадки засоленных грунтов.​

Значение ssf определяют в пределах зон, устанавливаемых по 6.3.9 и 6.3.12.

6.3.14. Относительное суффозионное сжатие εsf при компрессионно-фильтрационных испытаниях (ГОСТ 12248) определяют по формуле

εsf = (hsat,p - hsf,p) / hng, (6.16)​

где hsat,p - высота образца грунта после замачивания (полного водонасыщения) при давлении р = σzp + σzg;

hsf,p - высота того же образца после длительной фильтрации воды и выщелачивания солей при давлении р;
hng - высота того же образца природной влажности при давлении р1 = σzg.​

Начальное давление суффозионного сжатия psf соответствует давлению, при котором εsf = 0,01.

Значения εsf и psf могут быть определены также при полевых испытаниях грунтов штампом с длительным замачиванием грунтов (ГОСТ 20276).

6.3.15. Деформации оснований при фильтрации по схеме 2 (см. рисунок 6.3) следует рассчитывать с учетом развития во времени выщелачиваемой зоны в горизонтальном направлении и неоднородности деформационных свойств грунтов основания в пределах площади фундамента или контура сооружения.

Как и при фильтрации по схеме 7 необходимо установить состояние выщелачиваемой зоны в основании фундамента на расчетный момент времени (ее длину и распределение в ней гипса). Для установленного состояния выщелачиваемой зоны следует определить осадку сторон фундамента и его крен.

Начальное содержание гипса в грунте принимают постоянным (d0 = const) как по глубине загипсованной толщи, так и по площади фундамента и в его окрестности (рисунок 6.6), и равным среднему значению загипсованности толщи.

Разбивку основания на вертикальные слои шириной по 0,5 м следует производить в пределах от z = 0 (источник замачивания) до z = l + 2L + 1, где l - расстояние до фундамента, a 2L - ширина фундамента. Направление формирования и перемещения выщелачиваемой зоны принимают горизонтальным.

6.3.16. Для расчета осадок сторон фундамента при фильтрации по схеме 2 рекомендуется применять метод расчета конструкций на основании, характеризующемся переменным коэффициентом постели. Расчетная схема предусматривает наличие двух участков в основании фундамента (рисунок 6.7), где участок 1 равен длине выщелачиваемой зоны. Коэффициент постели на этом участке изменяется от cmin под одной стороной фундамента, ближайшей к источнику замачивания, до cmax на границе выщелачиваемой зоны. Участок 2 равен длине невыщелоченной зоны. Коэффициент постели на этом участке постоянен и равен cmax.

​

6.3.17. При расчетных деформациях основания, сложенного засоленными грунтами, больше предельных или недостаточной несущей способности основания должны предусматриваться следующие мероприятия в соответствии с подразделом 5.8:

• водозащитные;
• конструктивные;
• частичная или полная срезка засоленных грунтов с устройством подушки из глинистых грунтов;
• прорезка толщи засоленных грунтов фундаментами, в том числе свайными;
• закрепление, уплотнение или нейтрализация (насыщение грунтов растворами, исключающими растворение солей) грунтов;
• предварительное рассоление грунтов;
• комплекс мероприятий, включающий водозащитные и конструктивные мероприятия, а также устройство грунтовой подушки.

При устройстве подушки из глинистых грунтов в основании сооружений предельное содержание солей и степень уплотнения грунта должны устанавливаться по данным специальных исследований и зависят от передаваемых на основание нагрузок, свойств грунта, уровня ответственности и конструктивных особенностей сооружения, возможных условий замачивания основания.

При проектировании фундаментов в засоленных грунтах необходимо применять антикоррозионные мероприятия для защиты тела фундамента от агрессивного воздействия вод и грунтов.

Для сильно- и избыточно засоленных грунтов (ГОСТ 25100) рекомендуется применять:

• прекращение или замедление движения фильтрационного потока (устройство водонепроницаемых завес: глинистых, силикатных, битумных, цементных);
• снижение растворяющей способности подземных вод (искусственное водонасыщение фильтрационного потока солями).

 

6.4. Органо-минеральные и органические грунты

6.4.1. Основания, сложенные водонасыщенными органо-минеральными (илы, сапропели, заторфованные грунты) и органическими грунтами (торфы) или включающие эти грунты, должны проектироваться с учетом их особенностей: большой сжимаемости, существенной изменчивости и анизотропии прочностных, деформационных и фильтрационных характеристик и изменений их в процессе консолидации основания, длительного развития осадок во времени и возможности возникновения нестабилизированного состояния.

Для илов необходимо учитывать тиксотропию и газовыделение.

Следует учитывать также, что подземные воды в органо-минеральных и органических грунтах, как правило, сильно агрессивны к материалам подземных конструкций.

6.4.2. По характеру залегания органо-минеральные и органические грунты делятся на открытые (залегающие с поверхности), погребенные (залегающие в виде линз или слоев на различной глубине) и искусственно погребенные (перекрытые искусственно сформированными отложениями).

6.4.3. В зависимости от расположения слоев или линз органо-минерального и органического грунта в плане и по глубине основания выделяют наиболее распространенные типы оснований, приведенные на рисунке 6.8.

6.4.4. При проведении инженерно-геологических изысканий следует дополнительно устанавливать:

• характер залегания органо-минеральных и органических грунтов (рисунок 6.8) и толщину слоев, прослоек и линз этих грунтов;
• содержание органического вещества Iот для выделения заторфованных грунтов, торфов и сапропелей (ГОСТ 25100);
• степень разложения органического вещества Dpd в торфах;
• коэффициент консолидации.

Расстояние между отдельными скважинами не должно превышать 20 м и они должны полностью прорезать толщу органо-минеральных и органических грунтов с заглублением не менее чем на 2 м в подстилающие минеральные грунты.

Определение характеристик органо-минеральных и органических грунтов должно производиться не менее чем через 0,5 м по глубине каждого обнаруженного слоя.

6.4.5. На площадках с илами с целью сохранения природной структуры этого грунта должны применяться методы испытаний, исключающие динамическое воздействие на грунт. Рекомендуется применение штампов, прессиометров, статического зондирования, приборов вращательного среза, радиоизотопных методов и т.д.

6.4.6. Следует выделять пресноводные илы с содержанием органического вещества более 10% - сапропели. В зависимости от условий залегания сапропели подразделяют на неуплотненные и уплотненные в природном залегании; по содержанию органического вещества - на минеральные, среднеминеральные и слабоминеральные.

I - в пределах всей сжимаемой толщи основания залегают органо-минеральные или органические грунты;
II - в верхней части сжимаемой толщи основания залегает слой органо-минерального или органического грунта;
III - в нижней части сжимаемой толщи основания залегают органо-минеральные или органические грунты;
IV - сжимаемая толща в предела пятна застройки здания включает односторонне (IVа), двусторонне (IVб)
вклинившиеся линзы или содержит множестве линз (IVв) из органо-минеральных или органических грунтов;
V - в пределах глубины сжимаемой толщи находится одна (Vа или несколько прослоек (Vб) органо-минерального
или органического грунта, границы которых в плане выходят за пределы пятна застройки здания

Рисунок 6.8. - Типовые схемы оснований, содержащих органо-минеральные и органические грунты
​

6.4.7. Характеристики органо-минеральных и органических грунтов должны определяться, как правило, на основе непосредственных испытаний грунтов в полевых или лабораторных условиях.

Ориентировочные значения физико-механических характеристик сапропелей, открытых и погребенных торфов и илов, которые могут быть использованы для предварительной оценки оснований, сложенных указанными грунтами, приведены в приложении Ж.

Для глинистых грунтов с содержанием органических веществ в долях единицы в диапазоне 0,05 ≤ Iот ≤ 0,25 нормативные значения характеристик Е, φₙ и сₙ для расчетов оснований сооружений, оговоренных в 5.3.17, допускается принимать по таблице Г.4 приложения Г.

6.4.8. Деформационные, прочностные и фильтрационные характеристики органо-минеральных и органических грунтов должны определяться в диапазоне давлений, соответствующих напряженному состоянию основания проектируемого сооружения. Указанные характеристики должны устанавливаться при испытаниях образцов грунта в вертикальном и горизонтальном направлениях.

6.4.9. Для определения прочностных характеристик φ и с органо-минеральных и органических грунтов следует проводить испытания, применяя методику консолидированного среза для определения этих характеристик в стабилизированном состоянии и неконсолидированного среза для определения в нестабилизированном состоянии (ГОСТ 12248).

6.4.10. В полевых условиях деформационные характеристики органо-минеральных и органических грунтов определяют методами, указанными в ГОСТ 20276. При определении деформационных характеристик этих грунтов в компрессионных приборах, учитывая их высокую сжимаемость, испытуемые образцы должны иметь начальную высоту 30 - 50 мм, а их нагружение следует проводить небольшими ступенями согласно ГОСТ 12248.

Максимальное давление на образец в компрессионном опыте должно превышать проектное не менее чем на 10 - 20%, но быть не менее 0,1 МПа.

Значения модуля деформации по результатам опыта должны устанавливаться для различных интервалов давлений и использоваться в расчетах осадки в зависимости от фактических нормальных напряжений по глубине основания в пределах сжимаемой толщи.

6.4.11. Коэффициент бокового давления органо-минеральных и органических грунтов ξ определяют в приборах трехосного сжатия. Допускается принимать значения ξ по таблицам приложения Ж.

6.4.12. При применении комплекса мероприятий по предварительной подготовке основания, содержащего органо-минеральные и органические грунты (временная или постоянная пригрузка, дренирование и т.п.), характеристики этих грунтов должны устанавливаться по результатам их испытаний после уплотнения.

6.4.13. При расчете оснований должны учитываться анизотропные свойства органо-минеральных и органических грунтов. В каждой точке основания следует отбирать не менее двух образцов для определения характеристик в двух направлениях: вертикальном и горизонтальном. Коэффициент фильтрации также должен определяться для этих двух направлений.

Обозначения характеристик грунта с анизотропными свойствами должны иметь индекс, указывающий диапазоны давлений и их направление при испытании (горизонтальное или вертикальное).

6.4.14. Расчет оснований, сложенных органо-минеральными и органическими грунтами, должен производиться в соответствии с требованиями раздела 5 с учетом скорости передачи нагрузки на основание, изменения эффективных напряжений в грунте в процессе консолидации основания, анизотропии свойств грунтов, вторичной консолидации. При этом допускается использовать методы теории как линейной, так и нелинейной консолидации грунтов.

Примечание - Анизотропию свойств органо-минеральных и органических грунтов допускается не учитывать, если значения характеристик для вертикального и горизонтального направлений отличаются не более чем на 40%.

6.4.15. При наличии в основании дренирующих слоев необходимо учитывать фильтрацию поровой воды в их сторону, а при наличии песчаной подушки под фундаментом - также в сторону этой подушки. Учитывать действие дренирующего слоя допускается только в том случае, если он не представляет собой замкнутую линзу, а песчаной подушки под фундаментом - если обратная засыпка пазух произведена также дренирующим грунтом.

6.4.16. Основания, сложенные водонасыщенными органо-минеральными и органическими грунтами, в соответствии с 5.1.3 и 5.6.5 должны рассчитываться по несущей способности.

В этих расчетах силу предельного сопротивления основания пᵤ, кН/м, при действии вертикальной нагрузки для ленточного фундамента допускается определять по формуле

nᵤ = b' (q + 5,14 c₁), (6.17)​

где b' - то же, что и в формуле (5.27);

q - пригрузка, кПа;
c₁ - расчетное значение удельного сцепления грунта, кПа, равное сᵤ.​

6.4.17. При намыве на дно водоема, сложенного органо-минеральными и органическими грунтами, песчаного слоя его толщина должна определяться необходимыми планировочными отметками с расчетом несущей способности основания и с учетом возможности возникновения нестабилизированного состояния.

6.4.18. При расчете по деформациям оснований, включающих водонасыщенные органо-минеральные и органические грунты, расчетное сопротивление грунта основания R определяют по формуле (5.5). При этом коэффициент условий работы грунтового основания γc1 принимают по таблице 6.5.

Таблица 6.5​

​

6.4.19. Для предварительного определения размеров фундаментов сооружений I и II уровней ответственности на заторфованных песках и окончательного для сооружений III уровня ответственности допускается принимать расчетные сопротивления R₀ по таблице Д.5 приложения Д.

6.4.20. Расчетную схему для определения конечных осадок фундаментов на основании, включающем водонасыщенные органо-минеральные и органические грунты, принимают по разделу 5.

Дополнительную осадку фундаментов за счет разложения (минерализации) органических включений допускается не учитывать, если в период срока службы сооружения уровень подземных вод не будет понижаться.

Осадку слоя сильнозаторфованного грунта или торфа при намыве или отсыпке на него песчаного слоя определяют по 6.4.30 и 6.4.31.

6.4.21. В расчете по деформациям основания, содержащего органо-минеральные и органические грунты, нижнюю границу сжимаемой толщи принимают в соответствии с рекомендациями 5.5.41.

6.4.22. Опирание фундаментов непосредственно на поверхность органо-минеральных и органических грунтов не допускается, если они представлены сильнозаторфованными грунтами и торфами, сапропелями и илами.

Если непосредственно под подошвой фундамента залегает слой грунта с модулем деформации Е < 5 МПа толщиной более ширины фундамента, то осадка основания должна определяться с учетом полного давления под подошвой фундамента.

6.4.23. При расчетных деформациях основания, сложенного органо-минеральными и органическими грунтами, больше предельных или недостаточной несущей способности основания должны предусматриваться следующие мероприятия в соответствии с подразделом 5.8:

• полная или частичная прорезка слоев органо-минеральных и органических грунтов фундаментами;
• полная или частичная замена органо-минерального и органического грунта песком, гравием, щебнем и т.д.;
• уплотнение грунтов временной или постоянной пригрузкой основания сооружения или всей площадки строительства насыпным (намывным) грунтом или другим материалом (с устройством фильтрующего слоя или дрен при необходимости ускорения процесса консолидации основания);
• закрепление илов буросмесительным способом.

6.4.24. В зависимости от типа основания (см. рисунок 6.8), степени заторфованности, глубины залегания и толщины органо-минеральных 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 I и II типов;
• полная или частичная прорезка слоя органо-минеральных и органических грунтов фундаментами, в том числе свайными, - для оснований II, IV и V типов;
• выторфовка линз или слоев органо-минерального и органического грунта с заменой его минеральным грунтом - для оснований II, IV и V типов;
• 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.

6.4.25. В отдельных случаях основание, содержащее органо-минеральные 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.).

6.4.26. Песчаные подушки, устраиваемые под фундаментами с целью замены органо-минеральных и органических грунтов, уменьшения давления на нижележащие слои, повышения, в случае необходимости, отметки подошвы фундаментов, ускорения процесса консолидации (уплотнения) нижележащих грунтов, устраивают, как правило, из песков крупных и средней крупности. В отдельных случаях допускается применение щебня, гравия, шлака или гравийно-песчаной смеси. Мелкие пески для устройства подушек не рекомендуются.

Плотность сухого грунта в подушках из песка крупного и средней крупности рекомендуется не менее 1,65 т/м³.

При назначении прочностных характеристик уплотненного грунта в подушках следует учитывать указания 5.5.15.

6.4.27. 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 органо-минеральными и органическими грунтами, дренирующего слоя, например, из песка средней крупности.

6.4.28. Проектирование пригрузки должно производиться 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.

6.4.29. Конечную осадку и время консолидации слоя органо-минерального 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 органо-минерального и органического грунта.

Нагрузку от намыва или отсыпки и порядок ее учета в расчетах конечной осадки, а также время консолидации слоя органо-минерального и органического грунта определяют в соответствии с принятым проектом организации работ.

6.4.30. Конечную осадку слоя органо-минерального и органического грунта в стабилизированном состоянии 5, м, вызванную намытым или отсыпанным слоем песка, определяют по формуле

s = 3 ph / (3E + 4p), (6.18)​

где р - давление от песчаной насыпи на поверхность органо-минерального и органического грунта, кПа;

h - толщина слоя органо-минерального и органического грунта, м;
Е - модуль деформации органо-минерального и органического грунта при полной влагоемкости, кПа.​

Размер насыпи в плане должен быть не менее 5h.

6.4.31. В случае если основание, содержащее органо-минеральные 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.

6.4.32. При толщине слоев органо-минеральных и органических грунтов, превышающей 3 м, их рекомендуется 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 в углах квадратов или равносторонних треугольников с шагом: для песчаных дрен 1,5 - 3 м, для дрен заводского изготовления 0,5 - 2 м.

Для сооружений I и II уровней ответственности шаг дрен определяют на опытных участках.

6.4.33. 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).

6.4.34. В проектах сооружений, возводимых на органо-минеральных и органических грунтах, должны предусматриваться следующие нормы натурных измерений деформаций оснований и фундаментов:

• при застройке новых районов типовыми зданиями высотой 5 этажей и более - одно наблюдаемое здание на 3 строящихся;
• при застройке квартала - первое по очередности постройки здание I и II уровней ответственности;
• для всех сооружений, имеющих конструкции пролетом более 24 м;
• для сооружений, в которых в ходе строительства или эксплуатации возникли значительные деформации несущих конструкций или появились трещины.

 

6.5. Элювиальные грунты

6.5.1. Основания, сложенные элювиальными грунтами - продуктами выветривания скальных и полускальных пород, оставшимися на месте своего образования и сохранившими структуру и текстуру исходных пород, должны проектироваться с учетом:

• их значительной неоднородности по глубине и в плане из-за наличия грунтов разной степени выветрелости с большим различием их прочностных и деформационных характеристик;
• 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 е > 0,6 и степенью влажности Sr < 0,7, а также возможности набухания элювиальных глинистых грунтов при замачивании отходами технологических производств.

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 должна устанавливаться 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 производят 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), производят путем определения:

• скорости снижения выбранного параметра степени выветрелости А за период времени t: (А₁ - A₂) / t;
• степени снижения выбранного параметра А: (А₁ - A₂) / A1;
• общего количественного снижения параметра А за весь период t: (А₁ - А₂). Ожидаемый период пребывания элювиальных грунтов открытыми в разработанных котлованах, а также интервалы времени ∆t, через которые проводят определения количественных значений параметра А, устанавливают исходя из конкретных особенностей района и сроков строительства.

6.5.8. Для элювиальных скальных и крупно обломочных грунтов необходимо устанавливать степень их выветрелости, характеризуемую коэффициентом выветрелости (6.5.9 и 6.5.10), а для крупнообломочных грунтов также - относительную прочность обломков, характеризуемую коэффициентом истираемости (6.5.11).

6.5.9. Коэффициент выветрелости kᵤᵣ элювиальных скальных грунтов устанавливают путем сопоставления плотности ρ выветрелой породы в условиях природного залегания с плотностью ρᵤ невыветрелой (монолитной) породы и вычисляют по формуле

kᵤᵣ = 1 - Iᵤᵣ, (6.19)​

где Iᵤᵣ = (ρᵤ - ρ) / ρ.

Допускается значение ρи принимать равным плотности частиц скального грунта.

Подразделение элювиальных скальных грунтов по степени выветрелости приведено в таблице 6.6, а ориентировочные значения предела прочности на одноосное сжатие в водонасыщенном состоянии Rc, которые могут быть использованы для предварительной оценки оснований из этих грунтов, приведены в приложении И.

Таблица 6.6​

​

6.5.10. Коэффициент выветрелости крупнообломочных элювиальных грунтов kuw определяют по испытаниям проб грунта на истирание во вращающемся полочном барабане и вычисляют по формуле

kuw = (k₁ - k₀) / k₁, (6.20)​

где k₁ - отношение массы m1 частиц размером менее 2 мм к массе m2 частиц размером более 2 мм после испытания на истирание;

k₀ - то же, в природном состоянии (до испытания на истирание).​

Подразделение крупнообломочных элювиальных грунтов по степени выветрелости приведено в таблице 6.7.

6.5.11. Коэффициент истираемости kₑ крупных обломков (частиц более 2 мм) крупнообломочных элювиальных грунтов определяют по испытаниям на истираемость этих частиц во вращающемся полочном барабане и вычисляют по формуле

kₑ = m₁ / m₀, (6.21)​

где m₁ - масса частиц размером менее 2 мм после испытания на истирание;

т₀ - начальная масса пробы крупных обломков.​

Подразделение крупных обломков по прочности в зависимости от значений ke приведено в таблице 6.8.

Таблица 6.7​

​

Таблица 6.8​

​

6.5.12. При подразделении крупнообломочных элювиальных грунтов по гранулометрическому составу на разновидности в дополнение к ГОСТ 25100 необходимо указывать содержание частиц заполнителя размером менее 0,1 мм, а также выделять щебенисто-дресвяные грунты при содержании частиц менее 0,1 мм до 10%, а частиц крупнее 10 мм - более 25% по массе.

Ориентировочные значения модуля деформации для разновидностей элювиальных крупнообломочных грунтов приведены в приложении И.

6.5.13. В элювиальных песках и глинистых грунтах - продуктах выветривания магматических и метаморфических пород - следует выделять прочноструктурные и слабоструктурные разновидности.

К прочноструктурным (сапролитам) относятся пески и глинистые грунты, в которых частично сохранена макроструктура исходных пород и которые при природной влажности характеризуются пределом прочности на одноосное сжатие Rc ≥ 0,2 МПа.

Элювиальные пески и глинистые грунты, имеющие при природной влажности значение Rc < 0,2 МПа, относятся к слабоструктурным. Нормативные значения Е, φ и с этих грунтов для расчетов оснований сооружений, оговоренных в 5.3.17, допускается принимать по таблицам Г.5 и Г.6 приложения Г.

6.5.14. Элювиальные глинистые грунты - продукты выветривания осадочных сцементированных скальных грунтов аргиллито-алевролитового комплекса - представлены в основном суглинками и глинами. Нормативные значения Е, φ и c этих грунтов допускается принимать по таблице Г.7 приложения Г, а для песков осадочных пород - по таблице Г.5 приложения Г, так как они близки по свойствам к пескам магматических кварцесодержащих пород.

6.5.15. Расчет оснований, сложенных элювиальными грунтами, должен производиться в соответствии с требованиями раздела 5. Если элювиальные грунты являются просадочными или набухающими, следует учитывать требования подразделов 6.1 и 6.2.

6.5.16. Расчетные сопротивления R дисперсных элювиальных грунтов при расчетах оснований по деформациям определяют согласно требованиям подраздела 5.5.

Расчетные сопротивления R₀ для назначения предварительных размеров фундаментов сооружений I и II уровней ответственности и окончательных размеров сооружений III уровня ответственности приведены в таблицах Д.6 - Д.8 приложения Д, при этом значения R₀ для крупнообломочных грунтов (таблица Д.6) допускается применять и для сооружений II уровня ответственности.

6.5.17. При расчетных деформациях основания, сложенного элювиальными грунтами, больше предельных или недостаточной несущей способности основания должны предусматриваться следующие мероприятия в соответствии с подразделом 5.8:

• 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, полная или частичная замена рыхлого заполнения «карманов» и «гнезд» выветривания в скальных грунтах щебнем, гравием или песком с уплотнением.

В случае недостаточности этих мероприятий следует предусматривать применение свайных фундаментов, способа выравнивания осадок основания или конструктивных мероприятий в соответствии с требованиями подраздела 5.8.

6.5.18. 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.

 

6.6. Насыпные грунты

6.6.1. Основания, сложенные насыпными грунтами, должны проектироваться с учетом их неоднородности по составу, неравномерной сжимаемости и возможности самоуплотнения, особенно при вибрационных воздействиях, замачивании, а также за счет разложения органических включений.

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

6.6.2. В зависимости от состава и характера происхождения различают насыпные грунты, отходы производств и бытовые отходы.

Насыпные грунты состоят из минералов природного происхождения, первоначальная структура которых изменена в результате разработки и вторичной укладки. К ним относятся: нарушенные природные грунты, вскрышные породы, хвосты обогатительных фабрик.

Отходы производств представляют собой искусственные материалы, образовавшиеся в результате термической или химической обработки природных материалов. К ним относятся: шлаки, золы, золошлаки, шламы.

Бытовые отходы состоят из бытового и строительного мусора с примесями грунтов различного состава.

6.6.3. Насыпные грунты и отходы производств подвержены процессу самоуплотнения, продолжительность которого в зависимости от гранулометрического состава и способа отсыпки приведена в таблице 6.9. По истечении времени, указанного в таблице, насыпные грунты и отходы производств относятся к слежавшимся.

Примечания
1. Планомерно возведенные насыпи выполняют из однородных грунтов и отходов производств путем отсыпки или намыва с уплотнением до заданной плотности сложения.
2. Отвалы формируют путем отсыпки без уплотнения различных видов грунтов, полученных при отрывке котлованов, производстве вскрышных работ, проходке подземных выработок и т.п., а также хвостов обогатительных фабрик и отходов производств.
3. Свалки грунтов, отходов производств и бытовых отходов представляют собой отсыпки, образовавшиеся в результате неорганизованного накопления различных материалов.

Таблица 6.9​

​

6.6.4. В качестве естественных оснований рекомендуется использовать:

• планомерно возведенные насыпи из грунтов и отходов производств;
• отвалы грунтов и отходов производств, состоящие из щебенистых и гравийных грунтов, крупных песков и шлаков.

Свалки грунтов и отходов производств допускается использовать для строительства сооружений III уровня ответственности при проведении расчета по деформациям. Использование свалок бытовых отходов в качестве естественных оснований не допускается.

6.6.5. Неравномерность сжимаемости насыпных грунтов должна определяться по результатам полевых и лабораторных исследований, выполняемых с учетом состава и сложения насыпных грунтов, способа отсыпки, вида материала, составляющего основную часть насыпи. Модуль деформации насыпных грунтов, как правило, должен определяться на основе штамповых испытаний.

6.6.6. Дополнительные осадки фундаментов за счет разложения органических включений учитывают в пределах слоев, расположенных выше уровня подземных вод, при относительном содержании по массе органических веществ в насыпях из песков, хвостов обогатительных фабрик и шлаков более 0,03, а из глинистых грунтов и золошлаков - более 0,05.

6.6.7. Дополнительные осадки, их неравномерность и время развития за счет уплотнения подстилающих грунтов от веса насыпи определяются толщиной слоя насыпных грунтов, а также сжимаемостью и условиями консолидации подстилающих насыпь грунтов.

Примечание - Допускается принимать, что уплотнение подстилающих грунтов от веса насыпи практически заканчивается для грунтов: песков - через 1 год, глинистых, расположенных выше уровня подземных вод, - через 2 года, а находящихся ниже уровня подземных вод - через 5 лет.

6.6.8. Инженерно-геологические изыскания насыпных грунтов предусматривают в дополнение к общим требованиям изучение их состава, способа и давности отсыпки, толщины насыпи и ее изменение на застраиваемом участке, степени изменчивости сжимаемости. При исследовании отходов производств необходимо изучить технологию их образования, химический состав и характерные особенности: склонность к распаду, загрязнение токсичными веществами, наличие органических включений, выделение газов и т.п.

6.6.9. При проведении изысканий кроме бурения необходимо предусматривать проходку шурфов для отбора монолитов для лабораторных исследований и проведения испытаний грунтов штампами (см. 6.6.11).

Для изучения плотности сложения, степени изменчивости сжимаемости, выявления крупных пустот, установления необходимой глубины погружения свай необходимо использовать зондирование (ГОСТ 19912) и геофизические методы исследований.

6.6.10. Скважины бурят на глубину, превышающую глубину насыпного слоя не менее чем на 5 м. Расстояния между скважинами принимают не более: для планомерно возведенных насыпей - 50 м; отвалов - 40 м; свалок - 30 м.

Шурфы проходят на всю толщину насыпного слоя. Расстояния между шурфами принимают не более: для планомерно возведенных насыпей - 100 м; отвалов - 60 м; свалок - 40 м. Монолиты для лабораторных испытаний отбирают через 1 - 2 м по глубине.

Расстояния между зондировочными скважинами принимают не более: для планомерно возведенных насыпей - 50 м; отвалов - 20 м; свалок - 15 м.

6.6.11. Для сооружений I и II уровней ответственности сжимаемость всех видов насыпных грунтов и отходов производств необходимо определять в полевых условиях статическими нагрузками в соответствии с ГОСТ 20276.

Число испытаний штампами в пределах проектируемого сооружения принимают не менее: для планомерно возведенных насыпей 2; для отвалов - 3.

6.6.12. При использовании насыпных грунтов и отходов производств для устройства искусственных оснований, насыпей, подсыпок под полы, обратных засыпок котлованов и т.п. для назначения проектной плотности и диапазона изменения влажности необходимо предусматривать испытания грунтов по ГОСТ 22733.

6.6.13. Основания, сложенные насыпными грунтами и отходами производств, должны рассчитываться в соответствии с требованиями раздела 5. Если насыпные грунты являются просадочными, набухающими или имеют относительное содержание органического вещества Iот > 0,1, следует учитывать соответственно требования подразделов 6.1, 6.2 и 6.4. Полная деформация основания должна определяться суммированием осадок основания от внешней нагрузки и дополнительных осадок от самоуплотнения насыпных грунтов и разложения органических включений, а также осадок (просадок) подстилающих грунтов от веса насыпи и нагрузок от фундамента.

6.6.14. Для учета самоуплотнения неслежавшихся насыпных грунтов и отходов производств к значениям дополнительного вертикального напряжения от внешней нагрузки σzp по 5.5.32 в пределах насыпного слоя добавляют вертикальное напряжение от собственного веса грунта, равное произведению kss σzg, где kss = 0,4 - для неслежавшихся насыпей из песков (кроме пылеватых), шлаков и т.п. и kss = 0,6 - из пылеватых песков, глинистых грунтов, золошлаков и т.п.

При расчете осадок фундаментов учитывают осадку подстилающих грунтов от веса насыпи путем добавления к значениям σzp, ниже кровли подстилающих грунтов вертикального напряжения от веса вышележащих слоев.

Примечание - Допускается не учитывать дополнительную осадку подстилающих грунтов при давности отсыпки насыпей из песков и шлаков более двух лет и из глинистых грунтов, хвостов обогатительных фабрик, зол, золошлаков и шламов - пяти лет.

6.6.15. Расчетное сопротивление основания R, сложенного насыпными грунтами и отходами производств, определяют в соответствии с требованиями подраздела 5.5.

При определении расчетных сопротивлений грунтов по формуле (5.5) значения коэффициентов γс1 и γс2 принимают равными для планомерно возведенных насыпей по таблице 5.2; отвалов - γс1 = 0,8 и γс2 = 0,9; свалок - γс1 = 0,6 и γc2 = 0,7.

Предварительные размеры фундаментов сооружений I и II уровней ответственности, возводимых на слежавшихся насыпных грунтах, допускается назначать исходя из значений расчетных сопротивлений грунтов R0 основания по таблице Д.9 приложения Д. Эти значения R0 допускается использовать также для назначения окончательных размеров фундаментов сооружений III уровня ответственности.

6.6.16. При проведении уплотнения, устройстве песчаных, гравийных и т.п. подушек расчетные сопротивления R0 уточняют из условия, чтобы полное вертикальное напряжение от нагрузки на фундамент и от собственного веса уплотненного грунта на подстилающие насыпные (неуплотненные) или природные грунты не превышало расчетные сопротивления этих грунтов в соответствии с требованиями 5.5.25.

6.6.17. При расчетных деформациях основания, сложенного насыпными грунтами, больше предельных или недостаточной несущей способности основания должны предусматриваться следующие мероприятия в соответствии с требованиями подраздела 5.8:

• поверхностное уплотнение оснований тяжелыми трамбовками, вибрационными машинами, катками;
• глубинное уплотнение грунтовыми сваями, гидровиброуплотнение;
• устройство грунтовых подушек;
• прорезка насыпных грунтов фундаментами, в том числе свайными;
• конструктивные мероприятия.

6.6.18. В проекте основания, уплотняемого тяжелыми трамбовками, должны быть указаны:

• размеры уплотняемой площади и глубина уплотнения;
• параметры трамбования (масса и диаметр трамбовки, высота сбрасывания, число ударов);
• величина недобора грунта до проектной отметки заложения фундаментов (понижение уплотняемой поверхности);
• плотность уплотненного грунта и оптимальная влажность.

6.6.19. Вибрационные машины и катки используют при уплотнении на глубину до 1,5 м и для уплотнения отдельных слоев при возведении насыпей из грунтов и отходов производств, имеющих степень влажности Sr ≤ 0,7.

6.6.20. Гидровиброуплотнение применяют для уплотнения на глубину до 6 м насыпных грунтов и отходов производств (хвостов, формовочной земли, золошлаков) с содержанием по массе глинистых частиц не более 0,05 и степени влажности Sr > 0,7.

6.6.21. Грунтовые подушки применяют при замене сильно- и неравномерно сжимаемы насыпных грунтов. Они могут устраиваться как из природных грунтов (щебеночных, гравийных, песчаных и т.п.), так и из отходов производств (шлаков, золошлаков).

Плотность подушек назначают в зависимости от вида применяемых грунтов и отходов производств и уровня ответственности сооружения.

6.6.22. Модули деформации подушек и основания из насыпных грунтов, уплотненных тяжелыми трамбовками, вибрационными машинами, катками и гидровиброметодом принимают по результатам полевых испытаний статическими нагрузками.

6.6.23. Конструктивные мероприятия при строительстве сооружений на насыпных грунтах и отходах производств применяют в соответствии с подразделом 5.8.