СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений»

5.1Общие указания

Требования к долговечности оснований и фундаментов следует определять техническим заданием на проектирование сооружения в целом в соответствии с ГОСТ 27751.

Для каждой проектной ситуации и их сценария следует проверить, что невозможно достижение ни одного из предельных состояний в соответствии с требованиями ГОСТ 27751, настоящего свода правил.

• типа основания (естественное или искусственное);
• типа, конструкции, материала и размеров фундаментов (мелкого или глубокого заложения; ленточные, столбчатые, плитные, комбинированные и др.; железобетонные, бетонные, из каменной или кирпичной кладки и др.);
• мероприятий, указанных в 5.9, применяемых при необходимости снижения влияния деформаций оснований на эксплуатационную надежность сооружений;
• мероприятий, применяемых для снижения деформаций окружающей застройки;
• мероприятий, применяемых для снижения неблагоприятного влияния на окружающую среду.

• ссылками на требования [2], стандартов и сводов правил, включенных в перечни, указанные в частях 1 и 7 статьи 6 [2];
• расчетами и (или) испытаниями;
• результатами исследований, в том числе экспериментальных;
• моделированием сценариев возникновения опасных природных процессов и явлений и (или) техногенных воздействий;
• оценкой риска возникновения опасных природных процессов и явлений и (или) техногенных воздействий.

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 деформации основания и т. п.).

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

Для этого при выполнении расчетов, испытаний и проверок следует использовать частные коэффициенты надежности, учитывающие возможные неблагоприятные отклонения тех или иных параметров, условий строительства и эксплуатации, а также необходимость повышения надежности для отдельных видов строительных объектов. Коэффициенты надежности следует принимать в соответствии с ГОСТ 27751, СП 20.13330, настоящим сводом правил.

• в) сооружение расположено вблизи котлована или подземной выработки;
• г) основание сложено дисперсными грунтами, указанными в 5.7.5; д) основание сложено скальными грунтами; е) сооружение относится к геотехнической категории 3; ж) увеличивается нагрузка на основание при реконструкции сооружений.

Проверку оснований по несущей способности в случаях, приведенных в перечислениях а, б и в, следует проводить с учетом конструктивных мероприятий, предусмотренных для предотвращения смещения проектируемого фундамента.

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

Расчетные модели (расчетные схемы) должны учитывать инженерногеологические условия, конструктивные особенности и особенности технологии возведения подземной части сооружения, возможность изменения свойств грунтов в процессе строительства и эксплуатации сооружения, действующие нагрузки и воздействия, влияние на объект внешней среды, а также, при необходимости, возможные геометрические и физические несовершенства.

Сооружение и его основание следует рассматривать в единстве, т. е. учитывать их взаимодействие. Для совместного расчета сооружения и основания могут быть использованы аналитические, численные и другие методы (в т. ч. метод конечных элементов, метод конечных разностей, метод граничных элементов и др.).

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

Основным критерием верификации расчетных моделей должно являться наличие сопоставимого геотехнического опыта. Аналитическая или полуэмпирическая расчетная модель может считаться верифицированной для определенных условий, если результаты расчета демонстрируют хорошее соответствие экспериментальным результатам в сходных условиях.

Примечание - Аналитические и полуэмпирические модели и методы расчета, регламентированные нормативными документами, не требуют дополнительной верификации.

• верификацию программного обеспечения, с помощью которого создается модель;
• проверку самой численной модели.

Верификацию программного обеспечения следует выполнять с помощью расчетов тестовых моделей, для которых известны аналитические решения и/или имеются сопоставимые экспериментальные результаты.

Верификация расчетной модели должна включать:

• проверку исходных данных на формальное соответствие условиям задачи;
• проверку правильности граничных условий;
• проверку общего равновесия системы для всех сочетаний нагрузок и воздействий;
• проверку локального равновесия для всех подсистем модели;
• проверку имеющихся условий симметрии;
• анализ соответствия характера полученных перемещений и деформаций граничным условиям и заданным связям;
• анализ соответствия характера распределения внутренних усилий в конструкциях сооружения характеру деформаций;
• оценку соответствия результатов расчета порядку ожидаемых величин в допустимом диапазоне.

Для верификации сложных численных моделей, используемых в расчетах уникальных сооружений и сооружений повышенного уровня ответственности, следует выполнять независимые сопоставительные расчеты с использованием различных программных средств.

Выполнение испытаний следует проводить на основании технического задания и программы работ. В программе работ должны быть установлены требования к количеству и порядку проведения испытаний, метрологическому обеспечению, оформлению результатов работ. Количество испытаний следует назначать в соответствии с требованиями нормативных документов, указанных в разделе 2.

Подготовку и проведение испытаний следует осуществлять таким образом, чтобы модель и проектируемая конструкция во взаимодействии с грунтовым основанием при заданном уровне нагрузок и прочих внешних условиях были подобны.

При проектировании на основании экспериментальных исследований следует выполнять оценку достоверности результатов испытаний, учитывая при этом следующие факторы:

• возможное различие грунтовых условий при испытаниях и на строительной площадке проектируемого объекта;
• временные эффекты, особенно в тех случаях, когда продолжительность испытаний намного меньше, чем продолжительность нагружения реальных конструкций;
• масштабные эффекты, особенно в случае использования малых моделей.

Результаты инженерно-геологических и инженерно-геотехнических изысканий должны содержать сведения:

• о местоположении территории предполагаемого строительства, ее рельефе, климатических и сейсмических условиях и ранее выполненных инженерных изысканиях;
• 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;
• гидрогеологических условиях площадки с указанием наличия, толщины и расположения 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;
• наличии специфических грунтов (см. раздел 6);
• наблюдаемых неблагоприятных геологических и инженерногеологических процессах (карст, оползни, подтопление, суффозия, горные подработки, температурные аномалии и др.);
• физико-механических характеристиках грунтов;
• возможном изменении гидрогеологических условий и физикомеханических свойств грунтов в процессе строительства и эксплуатации сооружения.

• плотность грунта и его частиц, влажность (ГОСТ 5180 и ГОСТ 30416);
• коэффициент пористости;
• гранулометрический состав для дисперсных грунтов (ГОСТ 12536);
• содержание органических веществ (ГОСТ 23740);
• влажность на границах пластичности и текучести, число пластичности и показатель текучести для глинистых грунтов (ГОСТ 5180);
• коэффициент фильтрации (ГОСТ 23278; ГОСТ 25584);
• угол внутреннего трения, удельное сцепление, модуль деформации и коэффициент поперечной деформации грунтов (ГОСТ 12248, ГОСТ 20276, ГОСТ 30416 и ГОСТ 30672);
• временное сопротивление при одноосном сжатии (ГОСТ 12248), показатели размягчаемости, растворимости и выветрелости для скальных грунтов.

Для специфических грунтов, особенности проектирования оснований которых изложены в разделе 6 и при проектировании оснований подземных частей сооружений (см. раздел 9) и оснований высотных сооружений (см. раздел 10) дополнительно должны быть определены характеристики, указанные в этих разделах. По специальному заданию дополнительно могут быть определены и другие характеристики грунтов, необходимые для расчетов.

В отчете об инженерно-геологических изысканиях необходимо указывать применяемые методы лабораторных и полевых определений характеристик грунтов и методы обработки результатов исследований.

5.2Нагрузки и воздействия, учитываемые в расчетах оснований

Учитываемые при этом нагрузки и воздействия на основание, сооружение или отдельные конструктивные элементы, коэффициенты надежности по нагрузке, а также возможные сочетания нагрузок должны приниматься согласно требованиям СП 20.13330, за исключением оговоренных в настоящем своде правил.

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

• а) оснований сооружений геотехнической категории 1;
• б) общей устойчивости массива грунта основания совместно с сооружением;
• в) средних значений осадок основания фундаментов;
• г) деформаций основания при привязке типового проекта к местным грунтовым условиям.

Коэффициент надежности по нагрузке γ f принимают при расчете оснований:

• по первой группе предельных состояний (по несущей способности) - по СП 20.13330, за исключением оговоренных в настоящем своде правил;
• по второй группе предельных состояний (по деформациям) - равным единице.

Примечание - Примером может служить собственный вес конструкций или вес грунта обратной засыпки при расчете сооружения на всплытие.

Длительность нагрузок и воздействий на основание должна рассматриваться с учетом изменений свойств грунтов и порового давления во времени, особенно для глинистых грунтов, склонных к длительным деформациям.

Динамические и циклические воздействия на основание должны рассматриваться с учетом возможности длительных деформаций, разжижения, изменения прочностных и деформационных характеристик грунтов.

При этом нагрузки на перекрытия и снеговые нагрузки, которые согласно СП 20.13330 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.

5.3Нормативные и расчетные значения характеристик грунтов

Следует учитывать, что физико-механические характеристики грунтов могут:

• обладать значительной статистической изменчивостью;
• зависеть от напряженно-деформированного состояния в массиве и его изменений;
• зависеть от скорости приложения нагрузок и воздействий, в т. ч., техногенных и природных;
• зависеть от способа определения характеристики (способа испытаний);
• зависеть от масштабного фактора, в том числе размеров испытуемых образцов грунта;
• изменяться во времени;
• изменяться в зависимости от температурно-климатических факторов.

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.

Для определения прочностных характеристик грунтов φ и c , в 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, при этом необходима последующая корректировка полученного значения модуля деформации на основе компрессионных испытаний, проведенных при естественной влажности и влажности, соответствующей прогнозу. В отчетных материалах следует приводить совместный анализ результатов выполненных полевых и лабораторных исследований.

Для сооружений геотехнической категории 3 значения модуля деформации Е по данным зондирования для каждого инженерногеологического элемента следует корректировать на основе их сопоставления с результатами параллельно проводимых штамповых или прессиометрических испытаний (см. 5.3.5). Для сооружений геотехнической категории 2 значения модуля деформации Е по данным зондирования для каждого инженерногеологического элемента следует корректировать на основе их сопоставления с результатами параллельно проводимых штамповых, прессиометрических или трехосных испытаний (ГОСТ 12248).

Для зданий и сооружений геотехнической категории 1 допускается определять значения Е только по результатам зондирования, используя таблицы, приведенные в СП 47.13330, а при наличии статистически обоснованных региональных данных, приведенных в территориальных нормативно-методических документах, и для сооружений геотехнической категории 2.

Для сооружений геотехнической категории 3 значения Е по данным компрессионных и трехосных испытаний для каждого инженерногеологического элемента следует корректировать на основе их сопоставления с результатами параллельно проводимых штамповых или прессиометрических испытаний (см. 5.3.5).

Для сооружений геотехнической категории 2 значения Е по данным компрессионных испытаний для каждого инженерно-геологического элемента следует корректировать на основе их сопоставления с результатами параллельно проводимых штамповых, прессиометрических или трехосных испытаний (ГОСТ 12248).

Для сооружений геотехнической категории 1 допускается определять значения Е только по результатам компрессионных испытаний, корректируя их с помощью повышающих коэффициентов moed , приведенных в таблице 5.1. Эти коэффициенты распространяются на четвертичные глинистые грунты с показателем текучести 0 < I L ≤ 1. При этом в качестве модуля деформации по компрессионным испытаниям принимается значение секущего модуля Еoed (ГОСТ 12248), вычисленного в интервале давлений 0,1-0,2 МПа.

Примечание - При наличии статистически обоснованных данных, приведенных в территориальных нормативно-методических документах, значения moed допускается применять для сооружений геотехнических категорий 1 и 2.

Таблица 5.1

Примечание - Для промежуточных значений e коэффициент moed определяют интерполяцией.

В полевых условиях значения φ и c могут быть получены испытаниями на срез целиков грунта в шурфах или котлованах (ГОСТ 20276).

В лабораторных условиях значения cu определяют по результатам неконсолидированно-недренированных трехосных испытаний (ГОСТ 12248).

В полевых условиях значение cu может быть определено методом вращательного среза (крыльчатка) в скважинах или в массиве (ГОСТ 20276).

Для сооружений геотехнических категорий 2 и 3 полученные зондированием значения φ и c следует корректировать на основе их сопоставления с результатами параллельно проводимых испытаний того же грунта методами, указанными в 5.3.9.

Примечание - При наличии статистически обоснованных региональных данных, приведенных в территориальных нормативно-методических документах, значения φ и c могут назначаться по данным зондирования для сооружений геотехнической категории 2.

12248. Предел прочности на одноосное сжатие скальных грунтов R c следует определять в соответствии с ГОСТ 21153.2.

Нормативные значения характеристик грунта или параметров, определяющих свойства грунтового массива, следует принимать равными их математическим ожиданиям, полученным на основании обработки результатов испытаний, если не оговорены иные условия, определяющие их значения.

Расчетные значения характеристик грунта определяют с учетом их возможных отклонений в неблагоприятную сторону от их нормативных значений. Учет таких отклонений следует выполнять с помощью использования частных коэффициентов надежности по грунту γ g . Значения этих коэффициентов могут быть различны для различных характеристик и предельных состояний.

где Xn - нормативное значение данной характеристики; γ g - коэффициент надежности по грунту.

Коэффициент надежности по грунту при вычислении расчетных значений прочностных характеристик φ, c и cu дисперсных грунтов и R c скальных грунтов, 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 γ g равным 1.

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

Примечания

1 Расчетные значения характеристик грунтов, соответствующие различным значениям доверительной вероятности (для расчетов по первой и второй группам предельных состояний), следует приводить в отчетах по инженерно-геологическим изысканиям.

2 Расчетные значения характеристик грунтов φ, c и cu и ρ для расчетов по несущей способности обозначают φI, c I и cu I и ρI, а по деформациям - φII, c II и cu II и ρII.

(5.1)

Примечание - Например, вес грунта (определяемый по расчетному значению плотности) является благоприятным фактором при расчете сооружения на всплытие, несущей способности фундамента или пассивного давления грунта и неблагоприятным при определении активного давления грунта.

Число одноименных частных определений для каждого выделенного на площадке инженерно-геологического или расчетного грунтового элемента 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 %).

Примечания

1 При определении значений угла внутреннего трения φ n , удельного сцепления cn и модуля деформации E по таблицам приложения А расчетные значения характеристик требуется принимать при следующих значениях коэффициента надежности по грунту:

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

2 Для отдельных районов допускается вместо таблиц приложения А пользоваться региональными таблицами характеристик грунтов, специфических для этих районов, приведенными в территориальных нормативно-методических документах.

5.4Подземные воды

• естественные сезонные и многолетние колебания уровней подземных вод;
• техногенные изменения уровней подземных вод и возможность образования «верховодки»;
• высоту зоны капиллярного подъема над уровнем подземных вод в пылеватых песках и глинистых грунтах;
• степень агрессивности подземных вод по отношению к материалам подземных конструкций и коррозионную агрессивность грунтов по результатам инженерно-геологических изысканий с учетом технологических особенностей производства.

Примечание - Для выполнения прогноза изменения гидрогеологических условий необходимо привлекать специализированные организации.

Региональные факторы включают: подпор подземных вод от рек, каналов и других водоемов, от утечек предприятий, полей фильтрации при станциях аэрации; образование воронок депрессии как следствие работы водозаборов подземных вод, дренажей, систем защиты сооружений метрополитена от подземных вод, карьеров и пр.

Локальные факторы включают: подпор подземных вод от барражного эффекта, созданного подземными сооружениями (в том числе свайными полями), от инфильтрации за счет утечек из водонесущих коммуникаций окружающей застройки; образование депрессионных воронок от действия различных видов дренажей при строительстве и эксплуатации сооружений.

Примечание - При отсутствии данных режимных наблюдений на застраиваемой территории необходимо расширить состав изысканий до объема достаточного для проведения прогноза гидрогеологических условий.

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.

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 или устройства дренажей.

Осушаемые территории - территории, на которых отмечается 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.

Примечание - При отсутствии данных режимных наблюдений на застраиваемой территории необходимо расширить состав изысканий до объема достаточного для проведения прогноза гидрогеологических условий.

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

W nat - инфильтрационное питание, обусловленное естественным фоном инфильтрации, мм/год;

W tec -инфильтрационное питание, обусловленное техногенными факторами, мм/год.

Инфильтрационное питание W tec зависит от предполагаемого водопотребления на застраиваемой территории.

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 водопотребления производства и продолжительности его эксплуатации и составляют от 4 % до 6 % расхода воды.

• 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 воронки;
• оценки барражного эффекта;
• расчета давления подземных вод на заглубленную часть сооружения;
• расчет оседания земной поверхности;
• расчета водопритоков к дренажу и определения зоны его влияния;
• оценки высоты зоны капиллярного подъема.

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

Выбор одного из указанных мероприятий или их комплекса следует проводить на основе технико-экономического анализа с учетом прогнозируемого уровня подземных вод, конструктивных и технологических особенностей проектируемого сооружения, его геотехнической категории и расчетного срока эксплуатации, стоимости и надежности водозащитных мероприятий и т. п.

В необходимых случаях на стадии строительства и эксплуатации сооружения следует осуществлять мониторинг изменения гидрогеологических условий для контроля над возможным процессом подтопления или осушения, своевременным предотвращением утечек из водонесущих коммуникаций, прекращением или уменьшением объема откачек и т. д.

5.5Глубина заложения фундаментов

• назначения и конструктивных особенностей проектируемого сооружения, нагрузок и воздействий на его фундаменты;
• глубины заложения фундаментов примыкающих сооружений, а также глубины прокладки инженерных коммуникаций;
• существующего и проектируемого рельефа застраиваемой территории;
• инженерно-геологических условий площадки строительства (физикомеханических свойств грунтов, характера напластований, наличия слоев, склонных к скольжению, карманов выветривания, карстовых полостей и пр.);
• гидрогеологических условий площадки и возможных их изменений в процессе строительства и эксплуатации сооружения;
• возможного размыва грунта у опор сооружений, возводимых в руслах рек (мостов, переходов трубопроводов и т. п.);
• глубины сезонного промерзания грунтов.

Выбор оптимальной глубины заложения фундаментов в зависимости от указанных условий необходимо выполнять на основе технико-экономического сравнения различных вариантов.

При использовании результатов наблюдений за фактической глубиной промерзания следует учитывать, что она следует определять в соответствии с ГОСТ 24847.

где d 0 - величина, принимаемая равной для суглинков и глин 0,23 м; супесей, песков мелких и пылеватых - 0,28 м; песков гравелистых, крупных и средней крупности - 0,30 м; крупнообломочных грунтов - 0,34 м;

• Mt - безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за год в данном районе, принимаемых по СП 131.13330, а при отсутствии в нем данных для конкретного пункта или района строительства - по результатам наблюдений гидрометеорологической станции, находящейся в аналогичных условиях с районом строительства.

Значение d 0 для грунтов неоднородного сложения определяют как средневзвешенное в пределах глубины промерзания.

Нормативную глубину промерзания грунта в районах, где dfn > 2,5 м, а также в горных районах (где резко изменяются рельеф местности, инженерногеологические и климатические условия), следует определять теплотехническим расчетом в соответствии с требованиями СП 25.13330.

где k h - коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения, принимаемый для наружных фундаментов отапливаемых сооружений - по таблице 5.2; для наружных и внутренних фундаментов неотапливаемых сооружений k h = 1,1, кроме районов с отрицательной среднегодовой температурой; d fn - нормативная глубина промерзания, м, определяемая по 5.5.2 и 5.5.3. Примечания

1 В районах с отрицательной среднегодовой температурой расчетную глубину промерзания грунта для неотапливаемых сооружений следует определять теплотехническим расчетом в соответствии с требованиями СП 25.13330. Расчетную глубину промерзания следует определять теплотехническим расчетом и в случае применения постоянной теплозащиты основания, а также, если тепловой режим проектируемого сооружения может существенно влиять на температуру грунтов (холодильники, котельные и т. п.).

• 2 Для зданий с нерегулярным отоплением при определении k h за расчетную температуру воздуха принимают ее среднесуточное значение с учетом длительности отапливаемого и неотапливаемого периодов в течение суток.

• для наружных фундаментов (от уровня планировки) по таблице 5.3;
• для внутренних фундаментов - независимо от расчетной глубины промерзания грунтов.

Глубину заложения наружных фундаментов допускается назначать независимо от расчетной глубины промерзания, если:

• специальными исследованиями на данной площадке установлено, что грунты не имеют пучинистых свойств;
• специальными исследованиями и расчетами установлено, что деформации грунтов основания при их промерзании и оттаивании не нарушают эксплуатационную надежность сооружения и не превышают предельно допустимых деформаций (см. 5.6);
• предусмотрены специальные теплотехнические мероприятия, исключающие промерзание грунтов;
• выполнена замена грунта непучинистым материалом на глубину промерзания.

Таблица 5.2

• 2 К помещениям, примыкающим к наружным фундаментам, относятся подвалы и технические подполья, а при их отсутствии - помещения первого этажа.
• 3 При промежуточных значениях температуры воздуха коэффициент kh принимают с округлением до ближайшего меньшего значения, указанного в таблице.

Таблица 5.3

Примечания

1 В случаях когда глубина заложения фундаментов не зависит от расчетной глубины промерзания df , соответствующие грунты, указанные в настоящей таблице, должны залегать до глубины не менее нормативной глубины промерзания dfn .

• 2 Положение уровня подземных вод следует принимать с учетом положений 5.4.

При наличии в холодном подвале (техническом подполье) отапливаемого сооружения отрицательной среднезимней температуры глубину заложения внутренних фундаментов принимают по таблице 5.3 в зависимости от расчетной глубины промерзания грунта, вычисляемой по формуле (5.4) при коэффициенте kh = 1. При этом нормативную глубину промерзания, считая от пола подвала, определяют расчетом по 5.5.3 с учетом среднезимней температуры воздуха в подвале.

Глубину заложения наружных фундаментов отапливаемых сооружений с холодным подвалом (техническим подпольем) принимают наибольшей из значений глубины заложения внутренних фундаментов и расчетной глубины промерзания грунта с коэффициентом kh = 1, считая от уровня планировки.

где а расстояние между фундаментами в свету, м;

• φI, c I -расчетные значения угла внутреннего трения, град. и удельного сцепления, кПа;
• p среднее давление под подошвой вышерасположенного фундамента от расчетных нагрузок (для расчета основания по несущей способности), кПа.

5.6. Расчет оснований по деформациям

Примечание - При проектировании сооружений, расположенных вблизи окружающей застройки, необходимо учитывать дополнительные деформации оснований сооружений окружающей застройки от воздействия проектируемых или реконструируемых сооружений (см. раздел 9).

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

• осадкой (подъемом) основания фундамента s ;
• средней осадкой основания фундамента ; s
• относительной разностью осадок (подъемов) основания двух фундаментов Δ 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.

где s осадка основания фундамента (совместная деформация основания и сооружения);

• su - предельное значение осадки основания фундамента (совместной деформации основания и сооружения), устанавливаемое в соответствии с требованиями 5.6.46-5.6.50.

Примечания

1 Для определения совместной деформации основания и сооружения s допускается использовать методы, указанные в 5.1.4.

2 При расчете оснований по деформациям условие (5.6) следует выполнять в т. ч. для параметров, указанных в 5.6.4.

3 В необходимых случаях для оценки напряженно-деформированного состояния конструкций сооружений с учетом длительных процессов и прогноза времени консолидации основания следует проводить расчет осадок во времени с учетом первичной и вторичной консолидации.

4 Осадки основания фундаментов, 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 надежность сооружений.

5 При расчете оснований по деформациям необходимо учитывать возможность изменения как расчетных, так и предельных значений деформаций основания за счет применения мероприятий, указанных в 5.9.

Расчет деформаций основания фундамента при среднем давлении под подошвой фундамента р, не превышающем расчетное сопротивление грунта R

(см. 5.6.7), следует выполнять, применяя расчетную схему в виде линейно деформируемого полупространства (см. 5.6.31) с условным ограничением глубины сжимаемой толщи Нс (см. 5.6.41).

Для предварительных расчетов деформаций основания фундаментов сооружений геотехнической категории 2 и окончательных расчетов для сооружений геотехнической категории 1 при среднем давлении под подошвой фундамента р, не превышающем расчетное сопротивление грунта R (см. 5.6.7), допускается применять расчетную схему в виде линейно деформируемого слоя (приложение В), при соблюдении следующих условий:

• ширина (диаметр) фундамента b ≥ 10 м;
• среднее давление под подошвой фундамента p изменяется в пределах от 150 до 350 кПа;
• глубина заложения фундамента от уровня планировки d ≤ 5 м;
• в основании фундамента залегают грунты с модулем деформации Е ≥ 10 МПа.

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

Определение расчетного сопротивления грунта основания

где γ c 1 и γ c 2 - коэффициенты условий работы, принимаемые по таблице 5.4;

• k коэффициент, принимаемый равным единице, если прочностные характеристики грунта ( ϕ II и с II ) определены непосредственными испытаниями, и k = 1,1, если они приняты по таблицам приложения А;

М γ , Мq, Мс коэффициенты, принимаемые по таблице 5.5;

• kz - коэффициент, принимаемый равным единице при b < 10 м; kz = z 0 /b + 0,2 при b ≥ 10 м (здесь z0 = 8 м);
• b ширина подошвы фундамента, м (при бетонной или щебеночной подготовке толщиной hп допускается увеличивать b на 2 hп );
• γ II - осредненное (см. 5.6.10) 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 ;
• с II -расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента (см. 5.6.10), кПа;
• d 1 - глубина заложения фундаментов, м, бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, вычисляемая по формуле (5.8). При плитных фундаментах за d 1 принимают наименьшую глубину от подошвы плиты до уровня планировки;

(5.8) здесь hs толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м, hcf -толщина конструкции пола подвала, м, γ cf - расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала, кН/м³ ;

• db глубина подвала, расстояние от уровня планировки до пола подвала, м (для сооружений с подвалом глубиной свыше 2 м принимают равным 2 м).

При бетонной или щебеночной подготовке толщиной hп допускается увеличивать d 1 на hп .

Примечания

1 Формулу (5.7) допускается применять при любой форме фундаментов в плане. Если подошва фундамента имеет форму круга или правильного многоугольника площадью А, значение b принимают равным . А

• 2 Расчетные значения удельного веса грунтов и материала пола подвала, входящие в формулу (5.7), 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 5.6.
• 5 Если d 1 > d (d -глубина заложения фундамента от уровня планировки), в формуле (5.7) принимают d 1 = d и db = 0 .
• 6 Значения расчетного сопротивления грунтов основания R 0, приведенные в таблицах Б.1-Б.10 приложения Б, указаны для предварительного определения размеров фундамента, их использование вместо расчетного сопротивления R , полученного по формуле (5.7), не допускается, за исключением случаев, оговоренных в разделе 6.

Таблица 5.4

Примечания

1 К сооружениям с жесткой конструктивной схемой относят сооружения, конструкции которых специально приспособлены к восприятию усилий от деформации оснований, в том числе за счет мероприятий, указанных в 5.9.

• 2 Для зданий с гибкой конструктивной схемой значение коэффициента γ с 2 принимают равным единице.
• 3 При промежуточных значениях L / H коэффициент γ с 2 определяют интерполяцией.
• 4 Для рыхлых песков γ с 1 и γ с 2 принимают равными единице.

Таблица 5.5

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

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

• 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.

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

Расчетное сопротивление грунтов основания R для прерывистых фундаментов определяют как для ленточных фундаментов по 5.6.7-5.6.10 с повышением значения R коэффициентом kd , принимаемым по таблице 5.6.

Таблица 5.6

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

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

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 (5.7), коэффициент повышения не должен быть больше значений, приведенных в таблице 5.7, а для плит прямоугольной формы, кроме того, не должен быть больше коэффициента kd, приведенного в таблице 5.6.

Таблица 5.7

• б) s ≥ 0,7 su -R П = R; в) 0,7 su > s > 0,4 su -R П определяют интерполяцией.

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

Увеличенное значение среднего давления по подошве фундамента, ограниченного величиной повышенного расчетного сопротивления R П, не должно вызывать деформации основания фундамента более 80 % предельных значений и превышать величину давления из условия расчета основания по несущей способности в соответствии с требованиями 5.7.

где σ zp , σ z γ и σ zg - вертикальные напряжения в грунте на глубине z от подошвы фундамента (см. 5.6.31), кПа;

Rz расчетное сопротивление грунта пониженной прочности, кПа, на глубине z, вычисленное по формуле (5.7) для условного фундамента шириной bz , м, равной:

здесь N - вертикальная нагрузка на основание от фундамента, l и b соответственно длина и ширина фундамента.

а-г - при отсутствии нагрузок на полы; д-з - при сплошной равномерно распределенной нагрузке интенсивностью q ; а и д -при центральной нагрузке; б и е при эксцентриситете нагрузки е < 1/ 6 ; в и ж -при е = 1/ 6 ; г и з при е > 1/ 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 необходимо назначать такими, чтобы эпюра давлений была трапециевидной, с отношением краевых давлений р min / р max ≥ 0,25.

В остальных случаях для фундаментов зданий с мостовыми кранами допускается треугольная эпюра с относительным эксцентриситетом равнодействующей е, 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 е 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.

• при относительном эксцентриситете е/l ≤ 1/6

• при относительном эксцентриситете е/l >

1/6

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;

А площадь подошвы фундамента, м² ; γ mt - средневзвешенное значение удельных весов тела фундамента, грунта и пола, расположенных над подошвой фундамента; принимают равным 20 кН/м³ ; d толщина фундамента, м;

• М 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 ;

• С 0 - расстояние от точки приложения равнодействующей до края фундамента по его оси, м, вычисляемое по формуле

е эксцентриситет нагрузки по подошве фундамента, м, вычисляемый по формуле

где N, A, γ mt , W то же, что и в формуле (5.11).

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 фундаментов

где β - безразмерный коэффициент, равный 0,8; σ zp,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. 5.6.32), кПа; hi - толщина iго слоя грунта, см, принимаемая не более 0,4 ширины фундамента;

Еi - модуль деформации iго слоя грунта по ветви первичного нагружения, кПа; σ z γ, 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. 5.6.33), кПа;

Ее,i -модуль деформации iго слоя грунта по ветви вторичного нагружения, кПа; п 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 геотехнических категорий 1 и 2 допускается принимать Ee,i = 5 Еi

2 Средние значения напряжений σ zp,i и σ z γ ,i , в i -м слое грунта допускается вычислять как полусумму соответствующих напряжений на верхней zi1 и нижней zi границах слоя.

3 При возведении сооружения в отрываемом котловане следует различать три следующих значения вертикальных напряжений: σ zg - от собственного веса грунта до начала строительства; σ zu - после отрывки котлована; σ z - после возведения сооружения.

4 При определении средней осадки основания фундамента все используемые в формуле (5.16) величины допускается определять для вертикали, проходящей не через центр фундамента, а через точку, лежащую посередине между центром и углом (для прямоугольных фундаментов) или на расстоянии rc =( r 1+ r 2)/2 от центра, где r 1 - внутренний, а r 2 - внешний радиус круглого или кольцевого фундамента (для круглого фундамента r 1=0). s

5 Расчет осадок свайных фундаментов выполняется с учетом требований СП 24.13330.

DL отметка планировки; NL отметка поверхности природного рельефа; FL отметка подошвы фундамента; WL уровень подземных вод; В.С 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; σ zg и σ zg, 0 -вертикальное напряжение от собственного веса грунта на глубине z от подошвы фундамента и на уровне подошвы; σ zg и σ zg, 0 -вертикальное напряжение от внешней нагрузки на глубине z от подошвы фундамента и на уровне подошвы; -го слоя на

σ z γ ,i - вертикальное напряжение от собственного веса вынутого в котловане грунта в середине i глубине z от подошвы фундамента; Нс - глубина сжимаемой толщи

Рисунок 5.2 Схема распределения вертикальных напряжений в линейнодеформируемом полупространстве

где α - коэффициент, принимаемый по таблице 5.8 в зависимости от относительной глубины ξ , равной 2 z / b ; р среднее давление под подошвой фундамента, кПа.

где α - то же, что и в 5.6.32; σ zg, 0 - вертикальное напряжение от собственного веса грунта на отметке подошвы фундамента, кПа (при планировке срезкой σ zg, 0 = γ ΄d , при отсутствии планировки и планировке подсыпкой σ zg, 0 = γ ΄ dn, где γ ΄ - удельный вес грунта, кН/м³ , расположенного выше подошвы; d и dn, м - см. рисунок 5.2).

При этом в расчете σ z γ используются размеры в плане не фундамента, а котлована.

где β , σ zp,i , h i , Ee,i и n - то же, что и в формуле (5.16).

где α - коэффициент, принимаемый по таблице 5.8 в зависимости от значения ξ = z / b ; р то же, что и в формуле (5.17).

Таблица 5.8

Примечания

• 1 В таблице обозначено: b - ширина или диаметр фундамента, l - длина фундамента.
• 2 Для фундаментов, имеющих подошву в форме правильного многоугольника с площадью А, значения α принимают как для круглых фундаментов радиусом r = . π / А
• 3 Для промежуточных значений ξ и η коэффициенты α определяют интерполяцией.
• а схема расположения рассчитываемого 1 и влияющего фундамента 2; б схема расположения фиктивных фундаментов с указанием знака напряжений σ zp,cj в формуле (5.21) 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

где σ zp - то же, что и в формуле (5.17), кПа; σ zp,ai - вертикальные напряжения от соседнего фундамента или нагрузок; k число влияющих фундаментов или нагрузок.

где γ ' - средний удельный вес грунта, расположенного выше подошвы фундамента, кН/м³ ; dn - м, см. рисунок 5.2; n - номер слоя грунта, в котором расположена рассматриваемая точка; γ i и hi -соответственно удельный вес, кН/м³ , и толщина i -го слоя грунта;

• zi -1 - глубина верхней границы i -го слоя грунта, отсчитываемая от подошвы фундамента (см. рисунок 5.2), м; u - поровое давление в рассматриваемой точке, кН/м² .

Для неводонасыщенных грунтов, а также для глинистых грунтов при коэффициенте фильтрации менее 1×10 -5 м/сут и показателе консистенции I L < 0,25 поровое давление принимается равным нулю ( u = 0).

Если в пределах глубины Нс , найденной по указанным выше условиям, залегает слой грунта с модулем деформации Е > 100 МПа, сжимаемую толщу допускается принимать до кровли этого грунта при его толщине в пределах габаритов здания не менее 3 м.

Если найденная по указанным выше условиям нижняя граница сжимаемой толщи находится в слое грунта с модулем деформации Е ≤ 7 МПа или такой слой залегает непосредственно ниже глубины z = Нс, то этот слой включают в сжимаемую толщу, а за Нс принимают минимальное из значений, соответствующих подошве слоя или глубине, где выполняется условие σ zp = 0,2 σ zg .

Определение крена фундамента

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

ke коэффициент, принимаемый по таблице 5.9;

Е и v - соответственно модуль деформации, кПа, и коэффициент поперечной деформации грунта основания (значение v принимают для сооружений геотехнической категории 3 по результатам трехосных испытаний, геотехнических категорий 1 и 2 - по таблице 5.10); в случае неоднородного основания значение D принимают средним в пределах сжимаемой толщи в соответствии с требованиями 5.6.45;

N вертикальная составляющая равнодействующей всех нагрузок на фундамент в уровне его подошвы, кН;

• е эксцентриситет, м;
• а - диаметр круглого или сторона прямоугольного фундамента, м, в направлении которой действует момент; для фундамента с подошвой в форме правильного многоугольника площадью А принимают а = . π / 2 A

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

Таблица 5.9

Таблица 5.10

где

где Ai площадь эпюры вертикальных напряжений от единичного давления под подошвой фундамента в пределах i -го слоя грунта. Допускается принимать Аi = σ zp,i hi (см. 5.6.31);

• Ei, vi , hi -соответственно модуль деформации, кПа, коэффициент поперечной деформации и толщина i -го слоя грунта, м;

Нc - сжимаемая толща, определяемая по 5.6.41, м;

• n число слоев, отличающихся значениями E и v в пределах сжимаемой толщи Нс .

Предельные деформации основания фундаментов

• 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 .

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

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

Примечания

1 Степень изменчивости сжимаемости основания α E 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 E ̅ в пределах плана сооружения определяют как средневзвешенное с учетом изменения сжимаемости грунтов по глубине и в плане сооружения.

Таблица 5.11

Примечания

1 Таблицей допускается пользоваться для сооружений, в которых площади отдельных фундаментов под несущие конструкции отличаются не более чем в два раза, а также для сооружений иного назначения при аналогичных конструкциях и нагрузках.

2 Таблица не распространяется на производственные здания с нагрузками на полы свыше 20 кПа.

5.7Расчет оснований по несущей способности

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

Fu сила предельного сопротивления основания, кН; γ с

• 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;
• γ n - коэффициент надежности по ответственности, принимаемый равным 1,2; 1,15 и 1,10 соответственно для сооружений геотехнических категорий 3, 2 и 1.

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

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:

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

где ϕ I , и c I - соответственно расчетные значения угла внутреннего трения и удельного сцепления грунта (см. 5.3).

где σ t и u - значение полного нормального напряжения и порового давления, соответственно; ϕ I и c I - соответствуют стабилизированному состоянию грунтов основания и определяются по результатам консолидированного среза или трехосного сжатия.

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

• 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 проводить с учетом работы основания всего сооружения в целом.

где b ´ и l ´ - то же, что и в формуле (5.29), при этом буквой b обозначена сторона фундамента, в направлении которой предполагается потеря устойчивости основания;

N γ , Nq , Nc -безразмерные коэффициенты несущей способности, определяемые по таблице 5.12 в зависимости от расчетного значения угла внутреннего трения грунта ϕ I и угла наклона к вертикали δ равнодействующей внешней нагрузки на основание F в уровне подошвы фундамента; γ I и γ ´I - 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);

• с I - 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);
• ξ γ , ξ q , ξ c - коэффициенты формы фундамента, вычисляемые по формулам:

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 (5.29).

Если η = l / b < 1, в формулах (5.33) следует принимать η = 1.

Таблица 5.12

Примечания

1 При промежуточных значениях ϕ I и δ коэффициенты N γ , Nq и Nc допускается определять интерполяцией.

• 2 В фигурных скобках приведены значения коэффициентов несущей способности, соответствующие предельному значению угла наклона нагрузки δ´, исходя из условия (5.35).

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

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

Расчет по формуле (5.32) следует выполнять, если соблюдается условие

Примечания

1 При использовании формулы (5.32) в случае неодинаковой пригрузки с разных сторон фундамента в составе горизонтальных нагрузок следует учитывать активное давление грунта.

2 Если условие (5.35) не выполняется, следует проводить расчет фундамента на сдвиг по подошве (5.7.12).

• 3 При соотношении сторон фундамента η > 5 фундамент рассматривается как ленточный и коэффициенты ξ γ , ξ q и ξ c принимают равными единице.

где Σ Fs,a и Σ 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);

• γ c и γ n - то же, что и в формуле (5.27).

• нарушения условия (5.35) применимости формулы (5.32);
• наличия слоя грунта с низкими значениями прочностных характеристик непосредственно под подошвой фундамента;
• в случаях, указанных в 5.7.14.

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

где b

• q - пригрузка с той стороны фундамента, в направлении которой действует горизонтальная составляющая нагрузки, кПа; c I = сu - то же, что и в 5.7.5;

α

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

б) силу предельного сопротивления основания прямоугольного ( l ≤ 3 b ) фундамента при действии на него вертикальной нагрузки допускается вычислять по формуле (5.32), полагая ϕ I = 0, ξ c = 1 + 0,11 / η, c I = c u .

Во всех случаях, если на фундамент действуют горизонтальные нагрузки и основание сложено грунтами в нестабилизированном состоянии, следует проводить расчет фундамента на сдвиг по подошве (5.7.12).

5.8Особенности проектирования оснований при реконструкции сооружений

В проектах реконструируемых сооружений должны приниматься такие решения по устройству или усилению оснований и фундаментов, при которых наиболее полно используются несущая способность существующих конструкций фундаментов и деформационно-прочностные характеристики грунтов.

где sad -дополнительная осадка основания фундамента (совместная дополнительная деформация основания и сооружения), определяемая в соответствии с требованиями 5.6 с учетом совокупности техногенных воздействий, связанных с увеличением (снижением) нагрузки на основание, технологии и последовательности строительных работ; sad,u -предельное значение дополнительной осадки основания фундамента (предельное значение совместной дополнительной деформации основания и сооружения), устанавливаемое при проектировании реконструкции в соответствии с категорией технического состояния сооружения (приложение Д) и с учетом требований 5.6.46-5.6.48.

Примечания

1 Для определения совместной деформации основания и реконструируемого сооружения sad допускается использовать методы, указанные в 5.1.4.

2 При расчете оснований реконструируемых сооружений по деформациям условие (5.40) следует выполнять в т. ч. для параметров, указанных в 5.6.4.

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

5.9Мероприятия по уменьшению деформаций оснований и влияния

их на сооружения

При проектировании следует также учитывать возможность регулирования усилий в конструкциях сооружения, возникающих при его взаимодействии с основанием (5.9.5), а также регулирования напряженнодеформированного состояния грунта основания (5.9.7).

Выбор одного или комплекса мероприятий следует проводить с учетом требований 4.2.

• 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.) согласно требованиям 6.10.

• а) рациональную компоновку сооружения в плане и по высоте;
• б) повышение прочности и пространственной жесткости сооружений, достигаемое усилением конструкций, особенно конструкций фундаментноподвальной 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.

• размещение сооружения на площади застройки с учетом ее инженерногеологического 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 сборномонолитных конструкций;
• обоснованная скорость и последовательность возведения отдельных частей сооружения;
• устройство разделительных стенок между существующими и возводимым сооружением.

При проектировании сооружений с учетом возможности их выравнивания с помощью домкратов, а также при выравнивании эксплуатируемых сооружений 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.

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

6.1Просадочные грунты

• г) горизонтальные перемещения основания usl в пределах криволинейной части просадочной воронки при просадке грунтов от собственного веса; д) дополнительные осадки подстилающего просадочную толщу грунтов, происходящие за счет повышения напряженного состояния грунтового массива, снижения модуля деформации грунтов при повышении их влажности (6.1.12).

Примечание - Просадку грунтов учитывают при относительной просадочности ε sl ≥ 0,01. а - 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 (тип грунтовых условий II); б верхняя и нижняя зоны не сливаются, имеется нейтральная зона hп ; в - верхняя и нижняя зоны просадки сливаются; г - просадка от внешней нагрузки отсутствует

Рисунок 6.1 Схемы к расчету просадок грунта в основании фундамента

• максимальной, средней просадкой (см. 6.1.12);
• относительной разностью просадок Δ ssl / L ( L - расстояние между точками по длине участка или между фундаментами);
• наклоном поверхности основания или креном фундаментов (сооружения) i ;
• кривизной изгибаемого участка основания и сооружения или выгибом основания f / L ( f - прогиб, L - длина однозначного изгибаемого участка основания или сооружения).

А - линейный источник замачивания; Б - площадной источник замачивания; а - поперечный разрез зоны увлажнения; б - кривая просадки поверхности грунта; в - кривые наклонов ( 4 ) и кривизны ( 5 ) поверхности; г - кривые горизонтальных перемещений поверхности грунта; 1 - положение земной поверхности; 2 -площадь-источник замачивания; 3 - нижняя граница растекания воды; Bw - ширина замачиваемой площади; bw - ширина горизонтального участка просадки; β - угол растекания воды в стороны; Нsl - просадочная толща; r - расчетная длина криволинейного участка просадки от собственного веса грунта; lw - ширина зоны растекания воды; usl - горизонтальные перемещения земной поверхности; I и II - зоны соответственно разуплотнения и уплотнения грунта; r 0 - ширина зон соответственно уплотнения и разуплотнения грунта

Рисунок 6.2 - Общий характер развития просадочных деформаций на поверхности от собственного веса грунта

I -зона горизонтального разуплотнения (растяжения) грунта с возникновением в нем клинообразных просадочных трещин, располагающейся на переферийных частях участков неравномерной просадки грунтов от собственного веса, в пределах которой горизонтальные перемещения направлены в стороны от источников залегания;

II - зона горизонтального уплотнения (сжатия) грунта возникает вблизи и под источником замачивания, в которой горизонтальные перемещения направлены также в сторону источника замачивания.

• характер планировки территории (наличие выемок и срезки или насыпей и подсыпок, которые оказывают влияние на напряженное состояние грунтов основания, величину просадочной толщи hsl , а также на характер и величину 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.

При замачивании сверху больших площадей (ширина замачиваемой площади Bw равна или превышает просадочную толщу Hsl) и замачивании снизу за счет подъема уровня подземных вод полностью проявляется просадка от собственного веса ssl,g (6.1.16), а при замачивании сверху малых площадей (Bw < Hsl ) проявляется только ее часть s ´ sl,g (6.1.22).

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.

где γ с - коэффициент условий работы боковых поверхностей с грунтом, принимаемый равным 0,6; h и u - соответственно высота и периметр заглубленной подземной части сооружения или фундамента, м;

• f n - расчетное сопротивление грунта по площади боковой поверхности сооружения или фундамента, принимаемое по СП 24.13330 (со знаком минус) на глубине 0,5 h .
• б) для свайных фундаментов по СП 24.13330.

Деформации основания определяют суммированием по формулам:

где sp и Δ sp - осадки и разность осадок основания от нагрузки фундамента, определяемые без учета просадочных свойств грунтов исходя из деформационных характеристик грунтов при установившейся влажности w , принимаемой равной природной влажности если w ˃ wp и влажности на границе раскатывания (пластичности) wp , если w ˂ wp ; ssl,p и Δ ssl,p - просадка и разность просадок основания фундаментов от его нагрузки в верхней зоне hsl,p (см. рисунок 6.1), определяемые по формулам (6.4) и (6.5);

• ssl,g и Δ ssl,g - просадка и разность просадок основания от собственного веса грунта в нижней зоне просадки hsl,g (см. рисунок 6.1), вычисляемые по формуле (6.4); sul и Δ sul - дополнительная осадка и разность осадок подстилающих просадочную толщу грунтов в зоне дополнительного их сжатия Hul (см. рисунок 6.1) определяемые по 6.1.

Примечание - Крен, наклон, прогиб, кривизна и радиус кривизны основания допускается определять по формулам, аналогичным формуле (6.2).

• а) начальному просадочному давлению psl при устранении возможности просадки грунтов от внешней нагрузки путем снижения давления по подошве фундамента;
• б) значению, вычисленному по формуле (5.7) с использованием расчетных значений прочностных характеристик ( ϕ II и c II) в водонасыщенном состоянии.

При невозможности замачивания просадочных грунтов расчетное сопротивление грунта основания R вычисляют по формуле (5.7) с использованием прочностных характеристик этих грунтов при установившейся влажности (6.1.25).

При определении расчетного сопротивления грунта основания при возможности его замачивания до полного водонасыщения коэффициенты условий работы γ с 1 и γ с 2 принимают по таблице 5.4 как для глинистых грунтов с показателем текучести I L , соответствующим водонасыщенному состоянию грунта, но не менее 0,5.

Указанными значениями R 0 допускается пользоваться также для назначения окончательных размеров фундаментов сооружений пониженного уровня ответственности, в которых отсутствует мокрый процесс.

где ε sl,i - относительная просадочность i -го слоя грунта, определяемая в соответствии с 6.1.6; hi - толщина i -го слоя, см; ksl,i -коэффициент, определяемый в соответствии с 6.1.18; п число слоев, на которое разбита зона просадки hsl , принимаемое в соответствии с 6.1.20.

где hn,p и hsat,p -высота образца, см, соответственно природной влажности и после его полного водонасыщения (w = wsat ) при давлении р, кПа, равном вертикальному напряжению на рассматриваемой глубине от внешней нагрузки и собственного веса грунта р = σ zp + σ zg при определении просадки грунта в верхней зоне hsl,p просадки; при определении просадки грунта в нижней зоне hsl,g просадки грунта от собственного веса (см. рисунок 6.1); hn,g - высота, см, того же образца природной влажности при р = σ zg .

Значение ε sl может быть определено также в полевых условиях путем замачивания опытных котлованов и по испытаниям грунта штампом с замачиванием.

где р - среднее давление под подошвой фундамента, кПа; psl,i - начальное просадочное давление грунта i -го слоя, кПа, определяемое в соответствии с 6.1.17; р 0 - 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.

• при лабораторных испытаниях грунтов в компрессионном приборе давлению, при котором относительная просадочность ε sl равна 0,01;
• при полевых испытаниях штампами предварительно замоченных грунтов - давлению, равному точке перегиба 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.

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

При расчете просадок ssl,p и ssl,q по формуле (6.3) учитывают только слои грунта, относительная просадочность которых при фактическом напряжении от σ z = σ zp + σ zg или только от σ zq (см. рисунок 6.1) ε sl ≥ 0,01. Слои, в которых ε sl < 0,01, исключают из рассмотрения.

Возможную просадку грунта от собственного веса s ´ sl,g , см, при замачивании из точечных или линейных источников (см. 6.1.8) сверху малых площадей (ширина замачиваемой площади Bw меньше размера просадочной толщи Hsl ) вычисляют по формуле

где ssl,g - максимальное значение просадки грунта от собственного веса, см, определяемое в соответствии с 6.1.15.

где σ z γ ,i и σ´ z γ ,i - средние значения вертикальных напряжений в i -м слое грунта от его собственного веса соответственно при природной влажности и полном водонасыщении, зона дополнительного сжатия Hul подстилающих грунтов; hul,i - толщина i -го слоя грунта, на которые разделена зона Hul; σ´ ul , z γ ,i - среднее значение дополнительного вертикального напряжения в i -м слое подстилающего грунта при полном водонасыщении при суммарных давлениях от собственного веса грунта, веса планировочной насыпи; веса сооружения с учетом нагрузок на полы по грунту; технологического оборудования и т. п., а также увеличение собственного веса просадочного грунта при уплотнении, закреплении, повышении его влажности до полного водонасыщения и влияния других факторов;

E 0, i и Eω , i -модули деформаций i -го слоя подстилающего грунта при полном водонасыщении и природной влажности.

• модуль деформации подстилающих водонасыщенных грунтов E ≥ 30 МПа, или влажных E ≥ 25 МПа при условии снижения его при полном водонасыщении не менее Ew = 20 МПа;
• дополнительные вертикальные напряжения σ z γ ,i = 0,1 σ zq , где σ zq вычисляют по формуле (5.23).

• а) устранение просадочных свойств грунтов в пределах всей просадочной толщи или только в ее верхней части (6.1.27);
• б) прорезку просадочной толщи фундаментами, в том числе свайными и массивами из закрепленного грунта (6.1.27);
• в) комплекс мероприятий, включающий частичное устранение просадочных свойств грунтов, водозащитные и конструктивные мероприятия (5.9).

В грунтовых условиях типа II наряду с устранением просадочных свойств грунтов или прорезкой просадочной толщи фундаментами глубокого заложения следует предусматривать водозащитные мероприятия, а также соответствующие компоновку генплана и вертикальную планировку застраиваемого участка.

Выбор мероприятий следует проводить с учетом типа грунтовых условий, вида возможного замачивания, расчетной просадки, взаимосвязи проектируемых сооружений с сооружениями окружающей застройки в соответствии с требованиями разделов 4 и 9.

• в грунтовых условиях типа I - сопротивление грунта по боковой поверхности фундаментов при выполнении их в вытрамбованных котлованах из забивных блоков, в глубоких щелях, буровых скважинах, а также для фундаментов в опалубке, в случаях выполнения обратной засыпки котлованов по требованиям СП 45.13330.
• грунтовых условиях типа II - нагружающее (негативное) трение грунта по боковой поверхности фундаментов, возникающее при просадке грунтов от собственного веса.

Снижение нагружающего (негативного) трения по боковой поверхности фундаментов достигается путем устройства швов скольжения из эластичных материалов, совмещая их с гидроизоляцией, либо глубоких прорезей, заполненных глинистым грунтом (типа пасты) с числом пластичности I p > 0,17.

6.2Набухающие грунты

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.

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

• 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.

где γ с - коэффициент условий работы, равный 0,85; ksw -коэффициент, зависящий от интенсивности набухания и принимаемый по таблице 6.1; p max ,h -максимальное горизонтальное давление, определяемое в лабораторных условиях, кПа.

Таблица 6.1

Деформации основания в результате набухания или усадки грунта следует определять 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 основания фундаментов, вызываемых набуханием (усадкой) грунтов, допускается принимать в соответствии с требованиями приложения Г с учетом требований 5.6.50.

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

где ε sw,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; п число слоев, на которое разбита зона набухания грунта.

где hn высота образца, см, природной влажности и плотности, обжатого без возможности бокового расширения давлением р, 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 ε sw = f(p) и wsw = f(p) и определяют давление набухания psw, соответствующее ε sw = 0.

При экранировании поверхности и изменении водно-теплового режима относительное набухание ε sw вычисляют по формуле

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; w 0 и е 0 - соответственно начальные значения влажности и коэффициента пористости грунта, доли единицы.

где γ w - удельный вес воды, кН/м³ ; z

• расстояние от экранируемой поверхности до уровня подземных вод; zi - глубина залегания рассматриваемого слоя, м; σ tot,i -сумммарное напряжение в рассматриваемом i γ i - удельный вес грунта i
• м слое, кПа; -го слоя, кН/м³ .

Значение ( weq -w 0) в формуле (6.11) 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.

где σ zp , σ zg -вертикальные напряжения соответственно от нагрузки фундамента и от собственного веса грунта, кПа; σ z,ad -дополнительное вертикальное давление, кПа, вызванное влиянием веса неувлажненной части массива грунта за пределами площади замачивания, вычисляемое по формуле

здесь kg коэффициент, принимаемый по таблице 6.2. γ -удельный вес грунта, кН/м³ ;

(d + z) см. рисунок 6.3.

Рисунок 6.3 - Схема к расчету подъема основания при набухании грунта

Таблица 6.2

• а) при инфильтрации влаги принимают на глубине, где суммарное вертикальное напряжение σ z,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 перечислении а ).

где ε sh,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 ε sh,i , определяемую без нагрузки, при этом ksh = 1,2.

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.

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

• 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.

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

6.3Засоленные грунты

• с образованием при длительной фильтрации воды и выщелачивании солей суффозионной осадки ssf ;
• изменением в процессе выщелачивания солей физико-механических свойств грунта, сопровождающееся снижением его прочностных характеристик;
• повышенной агрессивностью 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.

Значения ε sf и psf определяют лабораторными методами (компрессионнофильтрационные 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 ε sf и psf определяют в соответствии с 6.3.14.

где k 1 -коэффициент, зависящий от вида грунта, содержания гипса и давления и принимаемый по таблице 6.4; d 0 -начальное содержание гипса в грунте, доли единицы; ρ d - начальная плотность сухого грунта, г/см³ ; ρ g - плотность частиц гипса, г/см³ ; β - степень выщелачивания, доли единицы; п коэффициент, принимаемый для суглинков равным 1, для супесей 1/3.

Таблица 6.4

При невозможности длительного замачивания грунтов и выщелачивания солей значение R следует вычислять по формуле (5.7) 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 γ с 1 в формуле (5.7) для загипсованных суглинков с начальным содержанием гипса d 0 ≤ 20 % принимают равным 1,1, а для суглинков с d 0 > 20 % и для всех загипсованных супесей γ сl = 1.

Коэффициент условий работы сооружения γ с 2 во взаимодействии с основанием в формуле (5.7) для всех засоленных грунтов принимают равным единице.

Коэффициент k в формуле (5.7) 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 Б.

При невозможности длительного замачивания грунтов и выщелачивания солей деформации основания фундаментов определяют в соответствии с 5.6 исходя из деформационных характеристик засоленных грунтов при полном водонасыщении.

• 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.

При расчете суффозионных осадок основания по схеме 1 сначала следует определить состояние 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 6.5). При этом начальное распределение гипса в грунте представляется в виде ступенчатой эпюры d 0 (z). Выделенные слои разбивают на более мелкие, толщиной 0,5 м, для которых проводят расчет процесса рассоления.

1 - вертикальная фильтрация; 2 - горизонтальная фильтрация в слое ограниченной толщины

Рисунок 6.4 -Схемы замачивания фундаментов

1 - границы слоев с различным содержанием гипса; 2 границы расчетных слоев; 3 расчетный слой; 4 направление фильтрации; 5 - начальная эпюра относительного содержания гипса d 0 (z)

Рисунок 6.5 -Схема для расчета рассоления основания при вертикальной фильтрации

Если основание сложено однородным грунтом, то начальное содержание гипса принимают постоянным в пределах выщелачиваемой зоны d 0 (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 проводить не следует.

Если на расчетный момент времени Hl ≤ Hс, расчет суффозионной осадки следует проводить только в пределах выщелачиваемой зоны Hl. При Hl > Нс расчет осадки необходимо выполнять в пределах сжимаемой толщи Нс. Глубину Нс принимают за границу сжимаемой толщи (рисунок 6.6).

Рисунок 6.6 -Схема для расчета суффозионной осадки засоленного грунта при вертикальной фильтрации

где ε sf,i - относительное суффозионное сжатие грунта i -го слоя при давлении р, равном суммарному вертикальному напряжению на рассматриваемой глубине от внешней нагрузки σ zp и собственного веса грунта σ zg , 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.

где hsat,p - высота образца грунта после замачивания (полного водонасыщения) при давлении р = σ zp + σ zg ; 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 р 1 = σ zg . Начальное давление суффозионного сжатия psf соответствует давлению, при котором ε sf = 0,01.

Значения ε sf и psf могут быть определены также при полевых испытаниях грунтов штампом с длительным замачиванием грунтов.

Как и при фильтрации по схеме 1 (рисунок 6.4) 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 (d 0 = 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 проводить (см. рисунок 6.7) в пределах от z = 0 (источник замачивания) до z = l + 2 L + 1 , где l расстояние до фундамента, a 2 L ширина фундамента. Направление формирования и перемещения выщелачиваемой зоны принимают горизонтальным.

1 - входной участок фильтрационного потока; 2 - направление фильтрации; 3 - расчетный слой; 4 -границы расчетных слоев

Рисунок 6.7 Схема для расчета рассоления основания при горизонтальной фильтрации

Рисунок 6.8 Схема для расчета деформаций засоленного грунта при горизонтальной фильтрации

• 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 устанавливают 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 необходимо применять:

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

6.4Органоминеральные и органические грунты

Для илов следует учитывать тиксотропию и газовыделение (метан, углекислый газ).

Также следует учитывать, что подземные воды в органоминеральных и органических грунтах агрессивны к материалам подземных конструкций.

• характер залегания органоминеральных и органических грунтов (рисунок 6.9) и толщину слоев, прослоек и линз этих грунтов;
• относительное содержание органического вещества I r для выделения заторфованных грунтов, торфов и сапропелей;
• степень разложения Ddp ;
• коэффициент консолидации.

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

Определение характеристик органоминеральных и органических грунтов следует проводить не менее чем через 0,5 м по глубине каждого обнаруженного слоя.

вещества - на высокоминеральные, среднеминеральные и низкоминеральные.

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

Рисунок 6.9 Типовые схемы оснований, содержащих органоминеральные и органические грунты

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 относительным содержанием органического вещества в долях единицы в диапазоне 0,05 ≤ I r ≤ 0,25 нормативные значения характеристик Е, ϕ n и сп для расчетов оснований сооружений, оговоренных в 5.3.18, допускается принимать по таблице А.4 приложения А.

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 следует устанавливать для различных интервалов давлений и использоваться в расчетах осадки в зависимости от фактических нормальных напряжений по глубине основания в пределах сжимаемой толщи.

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

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

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

где b ´ - q пригрузка, кПа; c I -расчетное значение удельного сцепления грунта, кПа, равное си.

Таблица 6.5

СП 22.13330.2016

Дополнительную осадку основания 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 6.4.29 и 6.4.30.

Если непосредственно под подошвой фундамента залегает слой грунта с модулем деформации Е < 5 МПа толщиной более ширины фундамента, то осадку основания фундаментов следует вычислять по формуле (5.16) при σ z γ ,i = 0.

• уплотнение основания временной или постоянной нагрузкой, в том числе с устройством вертикальных дрен и дренажных прорезей - для оснований типов I и II;
• полная или частичная прорезка слоя органоминеральных и органических грунтов фундаментами, в том числе свайными, - для оснований типов II, IV и V;
• выторфовка линз или слоев органоминерального и органического грунта с заменой его минеральным грунтом - для оснований типов II, IV и V;
• устройство фундаментов (столбчатых, ленточных и т. п.) на песчаной, гравийной, щебеночной подушке или на предварительно уплотненной подсыпке из местного материала - для всех типов оснований;
• устройство сооружений на плитных фундаментах, перекрестных монолитных или сборно-монолитных лентах и т. п. с конструктивными мероприятиями по повышению пространственной жесткости сооружения для всех типов оснований.

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

При назначении прочностных характеристик уплотненного грунта в подушках следует учитывать требования 5.6.14.

Для водонасыщенных органических и органоминеральных грунтов расчет протекания осадок во времени проводят на основе теории фильтрационной консолидации.

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

где р давление от песчаной насыпи на поверхность органоминерального и органического грунтов, кПа; h - толщина слоя органоминерального и органического грунтов, м;

Е модуль деформации органоминерального и органического грунтов при полной влагоемкости, кПа.

Формулу (6.21) допускается использовать при размере насыпи в плане не менее 5 h .

План расположения дрен, их сечение и шаг устанавливают расчетом из условия 90 % консолидации основания или в зависимости от назначаемых сроков уплотнения строительной площадки. В плане дрены располагают по квадратной или гексагональной сетке (из равносторонних треугольников) с шагом: для песчаных дрен 1,5-3 м, для дрен заводского изготовления 0,5-2 м.

Для сооружений геотехнических категорий 2 и 3 шаг дрен определяют на опытных участках.

• измерение послойных деформаций грунтов основания фундаментов вновь возводимых сооружений;
• измерение порового давления, возникающего в водонасыщенных органических и органоминеральных грунтах от воздействия дополнительной пригрузки, с контролем уровня подземных вод;
• инклинометрические измерения горизонтальных перемещений грунтового массива по глубине.

6.5Элювиальные грунты

• неоднородности состава и свойств по глубине и в плане из-за наличия грунтов разной степени выветрелости с различием прочностных и деформационных характеристик, возрастающих с глубиной;
• снижения прочностных и деформационных характеристик во время их длительного пребывания в открытых котлованах;
• возможности перехода в плывунное состояние элювиальных супесей и пылеватых песков в случае их водонасыщения в период устройства котлованов и фундаментов;
• возможного наличия просадочных свойств у элювиальных пылеватых песков с коэффициентом пористости е > 0,6 и коэффициентом водонасыщения Sr < 0,7 и возможности набухания элювиальных глинистых грунтов при замачивании отходами технологических производств.

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.

Необходимо устанавливать также толщину верхнего ослабленного дополнительным выветриванием слоя элювиального грунта.

• скорости снижения выбранного параметра степени выветрелости А за период времени t : ( А 1A 2 ) / t ;
• степени снижения выбранного параметра А : ( А 1A 2 ) / A 1 ;
• общего количественного снижения параметра А за весь период t : ( А 1А 2 ) .

Ожидаемый период пребывания элювиальных грунтов открытыми в разработанных котлованах, а также интервалы времени Δ t , через которые проводят определения количественных значений параметра А , устанавливают исходя из конкретных особенностей района и сроков строительства.

Значение ρ и допускается принимать равным плотности частиц скального грунта.

Подразделение элювия 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

где k 1 - отношение массы m 1 частиц размером менее 2 мм к массе m 2 частиц размером более 2 мм после испытания на истирание; k 0 -то же, в природном состоянии (до испытания на истирание).

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

где m 1 - масса частиц размером менее 2 мм после испытания на истирание; т 0 - начальная масса пробы крупных обломков.

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

Таблица 6.7

Таблица 6.8

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

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 5.3.20, допускается принимать по таблицам А.5 и А.6 приложения А.

Расчетные сопротивления R 0 для назначения предварительных размеров фундаментов сооружений геотехнических категорий 2 и 3 и окончательных размеров сооружений геотехнической категории 1 приведены в таблицах Б.6Б.8 приложения Б.

• 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 конструктивные мероприятия в соответствии с требованиями 5.9, свайные фундаменты или метод выравнивания осадок основания фундаментов.

6.6Насыпные грунты

• отходов производства, представляющих собой искусственные минеральные, органоминеральные, органические материалы;
• отходов потребления, чаще всего называемых бытовыми отходами и отбросами, состоящие из органических и минеральных материалов.

Тип I - планомерно возведенные насыпные грунты обычно состоят из грунтов природного происхождения, минеральных отходов производств, отсыпанных с их уплотнением, имеют практически однородный состав сложения и равномерную сжимаемость. К ним относятся планировочные насыпи, возникшие при хозяйственном освоении пониженных, в том числе шельфовых территорий, земляные сооружения, обратная засыпка котлованов и др.

Тип II - отвалы грунтов природного происхождения, минеральных отходов производств, образовавшиеся в результате плановой отсыпки этих материалов, чаще всего имеют достаточно однородный состав и сложение, низкую и неравномерную плотность и сжимаемость и другие характеристики.

Тип III - свалки грунтов, отходов производств и потребления возникают при неорганизованном их накоплении и характеризуются повышенной разнородностью состава, относительным содержанием органических веществ ( I r > 0,1-0,25), а также неравномерными и низкими значениями плотности, деформационных и прочностных характеристик, неустойчивой от разложения структурой. Примечание - Вместо терминов «грунты природного происхождения» далее используется термин «грунты», а «отходы потребления» - «бытовые отходы». 6.6.4 При проектировании оснований на насыпных грунтах необходимо учитывать наиболее проявляющиеся в них процессы: а) самоуплотнения насыпных грунтов от их собственного веса, в зависимости от этого они подразделяются согласно таблице 6.9 на слежавшиеся, в которых процесс самоуплотнения практически завершился, и неслежавшиеся при этом продолжающемся процессе, а также при дополнительном уплотнении подстилающих природных грунтов как от веса существующих насыпных грунтов, так и особенно вновь отсыпных насыпей; б) самоупрочнение с омоналичиванием глинистых и частично песчаноглинистых грунтов, и подобных им отходам производств, устойчивой структурой с повышением их деформационных и прочностных характеристик, относящихся к типам I и II; в) распад структуры и текстуры грунтов природного образования грунтов. А также искусственных минеральных и особенно органических материалов производств и потребления, относящихся к типам II и III с неустойчивой структурой, сопровождающихся снижением плотности, прочностных и деформационных характеристик и иногда склонностью к просадкам и набуханию при замачивании водой или растворами некоторых производств.

DL - отметка планировки; NL - отметка поверхности сложившегося рельефа; FL - отметка подошвы фундамента; BC - нижняя граница сжимаемой толщи; Hf - толщина слоя существующего насыпного грунта; DC - нижняя граница сжимаемого грунта; SL - отметка подошвы сжимаемого слоя; 1 - существующий насыпной грунт; 2 -грунт природного сложения и происхождения; 3 - планировочная насыпь; 4 - срезаемый насыпной грунт 1 при планировке на глубину Ht ; d и dn - глубина заложения фундамента соответственно от уровня планировки и поверхности существующего рельефа; Hff - толщина планировочной насыпи; Ht - глубина срезки от существующей поверхности насыпного грунта; b - ширина фундамента; p - среднее давление по подошве фундамента; σ zg и σ zq . o - вертикальные напряжения от собственного веса на глубине z от подошвы фундамента и на уровне подошвы; σ zp и σ zp . o - вертикальные напряжения от внешней нагрузки на глубине z от подошвы фундамента и на уровне подошвы; Hc - толщина сжимаемой зоны при 0,5 σ z γ i = σ zpi ; p ′ - среднее суммарное давление на грунт от нагрузки на полы и фундаментов технологического оборудования; σ ′ zp - вертикальные напряжения на глубине z от нагрузки p ′; σ zp .ω - дополнительные вертикальные напряжения от собственного веса грунта при возможном повышении влажности грунта ω, вызванного застройкой участка;

I - зона сжимаемая толща Hc от нагрузки фундамента; II - зона дополнительного самоуплотнения насыпных грунтов от их собственного веса и планировочной насыпи (при наличии ее); III - зона сжатия грунтов природного сложения

Рисунок 6.10 - Схемы напряженно-деформированного состояния оснований на насыпных грунтах при: а ) - существующей поверхности застраиваемого участка; б ) - выполнении планировочной насыпи; в ) - частичной срезки насыпного грунта

Таблица 6.9

• 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 пониженного уровня ответственности при проведении расчета по деформациям. Использование свалок бытовых отходов в качестве естественных оснований не допускается.

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

Число испытаний штампами в пределах проектируемого сооружения принимают не менее: для планомерно возведенных насыпей 2, для отвалов - 3 при застраиваемой площади участка строительства не более 300 м² . При большей площади необходимо пропорционально увеличивать количество испытаний.

При расчете осадок основания фундаментов учитывают осадку подстилающих грунтов от веса насыпи путем добавления к значениям σ zp , 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 юолее пяти лет.

При определении расчетных сопротивлений грунтов по формуле (5.7) значения коэффициентов γ с 1 и γ с 2 принимают равными для планомерно возведенных насыпей по таблице 5.4; отвалов -γ с 1 = 0,8 и γ с 2 = 0,9; свалок -γ с 1 = 0,6 и γ с 2 = 0,7.

Предварительные размеры фундаментов сооружений геотехнической категории 2 и 3, возводимых на слежавшихся насыпных грунтах, допускается назначать исходя из значений расчетных сопротивлений грунтов основания R 0 по таблице Б.9 приложения Б. Эти значения R 0 допускается использовать также для назначения окончательных размеров фундаментов сооружений геотехнической категории 1.

• 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.

• 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.

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

6.7Намывные грунты

Для намыва следует использовать пески различной крупности, а также супеси при соответствующем обосновании.

Примечание - Намыв грунта на просадочные (в грунтовых условиях типа I), набухающие и засоленные грунты допускается при соответствующем обосновании. Намыв на просадочные грунты типа II не допускается.

Ориентировочное время самоуплотнения и упрочнения намывных грунтов следует оценивать в зависимости от их состава и вида подстилающих грунтов естественного основания с учетом рекомендуемых данных таблицы 6.10.

Таблица 6.10

, где К - коэффициент, равный 1 МПа;

К 1 - коэффициент, равный 1/год;

А, В - безразмерные параметры, вычисляемые по формулам:

Е 1 , Е 2 , -модули деформации, МПа, полученные в результате последовательных во времени двухкратных испытаний намывных грунтов на одной и той же строительной площадке в период времени t 1 и t 2 (в годах) после гидронамыва.

где К , К 1 - коэффициенты, то же, что и формуле (6.25);

А 1 , В 1 - безразмерные параметры, вычисляемые по формулам:

c 1 , c 2 - нормативные удельные сцепления, полученные в результате испытаний намывных грунтов на одной и той же строительной площадке в период времени t 1 и t 2 (в годах) после гидронамыва.

где

φ∞ - стабилизированное значение угла внутреннего трения намывных песков, которое допускается определять как φ n по таблице А.8 приложения А;

• φ1, φ2 - нормативные значения углов внутреннего трения, полученные в результате испытаний намывных грунтов на одной и той же строительной площадке в период времени t 1 и t 2 после гидронамыва.

Таблица 6.11

Если толща намывных грунтов подстилается органоминеральными или органическими грунтами, в расчетах оснований следует дополнительно учитывать требования 6.4. В указанном случае применение столбчатых фундаментов не допускается.

• уплотнение намывных грунтов (вибрационными машинами и катками, глубинным гидровиброуплотнением, использованием энергии взрыва, трамбованием, избыточным намывом грунта на площади застройки и др.);
• закрепление или армирование намывного грунта;
• конструктивные мероприятия.

6.8Пучинистые грунты

• абсолютной деформацией морозного пучения hf , представляющей подъем ненагруженной поверхности промерзающего грунта;
• относительной деформацией (интенсивностью) морозного пучения ε ƒ h - отношением hf к толщине промерзающего слоя df ;
• вертикальным давлением морозного пучения , действующим fh v р , нормально к подошве фундамента;
• горизонтальным давлением морозного пучения , действующим нормально к боковой поверхности фундамента; fh h р ,
• удельным значением касательной силы морозного пучения τ fh , действующей вдоль боковой поверхности фундамента.

Указанные характеристики следует устанавливать на основе опытных данных с учетом возможного изменения гидрогеологических условий. Для сооружений пониженного уровня ответственности допускается определять значения ε ƒ h в зависимости от параметра Rf (рисунок 6.11), вычисляемого по формуле

где w , wp -влажность в пределах слоя промерзающего грунта соответственно природная и на границе раскатывания, доли единицы; wсr -критическая влажность, доли единицы, ниже значения которой в промерзающем пучинистом грунте прекращается перераспределение влаги, вызывающей морозное пучение; определяется по графикам (рисунок 6.12); wsat -полная влагоемкость грунта, доли единицы; ρ d -плотность сухого грунта, т/м³ ;

M 0 -безразмерный коэффициент, численно равный абсолютному значению средней многолетней температуры воздуха за зимний период, определяемый в соответствии с СП 131.13330.

1 , 2 -супеси; 3 - суглинки; 4 - суглинки с 0,07 < IP ≤ 0,13; 5 -суглинки с 0,13 < IP ≤ 0,17; 6 -глины (в грунтах 2 , 4 и 5 содержание пылеватых частиц размером 0,05 -0,005 мм составляет более 50 % по массе); а практически непучинистый; б -слабопучинистый; в -среднепучинистый; г -сильнопучинистый; д -чрезмернопучинистый

Рисунок 6.11 Взаимосвязь параметра R ƒ и относительной деформации пучения ε ƒ h

Рисунок 6.12 - Зависимость критической влажности wсr от числа пластичности JP и предела текучести грунта wL

Устойчивость фундаментов проверяют по формуле

где τ fh - значение расчетной удельной касательной силы пучения, кПа,

принимаемое по 6.8.7;

• Аfh - площадь боковой поверхности фундамента, находящейся в пределах расчетной глубины сезонного промерзания, м² ;
• F -расчетная постоянная нагрузка, кН, при коэффициенте надежности по нагрузке γ f = 0,9;
• Frf -расчетное значение силы, кН, удерживающей фундамент от выпучивания вследствие трения его боковой поверхности о талый грунт, лежащий ниже расчетной глубины промерзания;
• γ c - коэффициент условий работы, принимаемый равным 1,0;
• γ n - коэффициент надежности, принимаемый равным 1,1.

• Примечания
• 1 Для промежуточных глубин промерзания τ fh принимается интерполяцией.
• 2 Показатель дисперсности грунта D вычисляют по формуле (6.33).
• 3 Значения τ fh для грунтов, используемых при обратной засыпке котлованов, принимается по первой строке таблицы.
• 4 В зависимости от вида поверхности фундамента приведенные значения τ fh умножают на коэффициент: при гладкой бетонной необработанной - 1; при шероховатой бетонной с выступами и кавернами до 5 мм - 1,1-1,2, до 20 мм - 1,25-1,5; при деревянной антисептированной - 0,9; при металлической без специальной обработки - 0,8.
• 5 Для сооружений геотехнической категории 1 значения τ fh умножают на коэффициент 0,9.

Таблица 6.12

при D < 1, к пучинистым - при D ≥ 1. Для слабопучинистых грунтов показатель D изменяется в пределах 1 < D < 5. Значение D вычисляют по формуле

где k - коэффициент, равный 1,85×10 -4 см³ ; е - коэффициент пористости;

где p 1 , p 2, …, pi - содержание отдельных фракций грунта, доли единицы; d 1 , d 2, …, di - средний диаметр частиц отдельных фракций, см.

где Rfj - расчетное сопротивление талых грунтов сдвигу по боковой поверхности фундамента в j -м слое, кПа; допускается применять в соответствии с нормативными документами по проектированию свайных фундаментов;

Afj - площадь вертикальной поверхности сдвига в j -м слое грунта ниже расчетной глубины промерзания, м² ; n число слоев грунта.

Примечание - Малозаглубленные фундаменты допускается применять для сооружений пониженного уровня ответственности и малоэтажных зданий (раздел 8) при нормативной глубине промерзания не более 1,7 м.

Если при применении указанных мероприятий деформации морозного пучения не исключены, следует предусматривать конструктивные мероприятия, назначаемые исходя из расчета фундаментов и конструкций сооружения с учетом возможных деформаций морозного пучения.

При проектировании оснований и фундаментов следует предусматривать мероприятия, не допускающие увлажнения пучинистых грунтов основания, а также промораживания их в период строительства.

При устройстве фундаментов в зимний период для предохранения грунтов от промерзания следует устраивать временные теплоизоляционные покрытия, параметры которых определяются в соответствии с теплотехническим расчетом.

6.9Закрепленные грунты

Для существующих зданий возможность и способ закрепления грунтов основания следует устанавливать с учетом характера деформаций основания и категории технического состояния сооружений (см. приложение Д).

Закрепление грунтов может выполняться отдельными элементами, массивами и сочетаниями элементов и массивов закрепленного грунта различной формы в плане и по глубине.

Основания из закрепленных грунтов могут быть использованы в качестве искусственных оснований фундаментов, а также временных ограждающих конструкций котлованов, противофильтрационных завес и других заглубленных конструкций.

Способ закрепления, рецептура растворов и технологические параметры должны обеспечивать необходимые расчетные физикомеханические характеристики закрепленного грунта и удовлетворять требованиям по охране окружающей среды.

6.9.11Рекомендуется назначать следующие характеристики закрепленного грунта: нормативное сопротивление одноосному сжатию Rstb , угол внутреннего трения cstb , удельное сцепление -ϕ stb , модуль деформации Estb .

Размеры штампов следует определять размерами элементов.

При проектировании для элемента закрепленного грунта рекомендуется принимать следующие характеристики:

Для инъекционных способов закрепления: расчетный радиус - расстояние от оси скважины/инъектора до границы закрепления за пределами которой сопротивление сжатию равно «0». Назначается при проектировании в зависимости от вида и свойств раствора, фильтрационных характеристик грунта и подтверждается по результатам опытных работ; расчетная глубина - расстояние от нижней до верхней границы закрепления в пределах сечения с расчетным радиусом, за пределами которой сопротивление сжатию равно «0».

Для буросмесительного способа закрепления - расчетная глубина и расчетный радиус - расстояние от оси скважины до границы закрепления, за пределами которой сопротивление сжатию равно «0». Назначается при проектировании и определяется размером бурового инструмента.

где Rstb - нормативное сопротивление закрепленного грунта сжатию, МПа; γ -коэффициент надежности по материалу, принимаемый по результатам опытных работ в зависимости от коэффициента вариации по ss методике контроля прочности бетона.

Таблица 6.13

Параметры песчаных и лессовых грунтов, закрепленных инъекцией химических и

а, б - сплошное из рядом расположенных элементов; в, г - отдельно стоящих элементов; д, е, ж -отдельно расположенных рядов сплошных элементов

Рисунок 6.13 - Принципиальные схемы расположения элементов закрепленного грунта в плане

6.10Армированные грунты

По характеру расположения армирующих элементов армирование грунта подразделяется:

• на вертикальное (рисунок 6.14 а, б);
• горизонтальное (рисунок 6.14 в, г, д);
• наклонное в одном или нескольких направлениях (рисунок 6.14 е, ж, з);
• ячеистыми структурами (рисунок 6.14 и, к);
• объемно-дисперсное.

По материалу армирующих элементов армирование грунта подразделяется на выполняемое:

• из железобетонных элементов;
• закрепленного грунта, в том числе по струйной или буросмесительной технологии (см. 6.9);
• металлических элементов;
• геотекстиля, полимерных пленок, волокон, нитей, кордовой ткани.

В проекте может предусматриваться армирование как естественного массива грунта, так и грунта искусственного основания. По способу производства работ армирование грунта (массива грунта) подразделяется на армирование:

• с использованием погружения инвентарных элементов;
• бетонированием или инъекцией;
• расстилкой и раскладкой армирующих элементов и последующей засыпкой или замывом.

В качестве армирующих элементов допускается использовать железобетонные, бетонные, цементогрунтовые (устраиваемые путем цементации, струйной технологии или буросмесительным способом), металлические элементы, а также столбы из песчаных грунтов или щебня.

• для исключения выпора слабых грунтов из-под сооружения или искусственной насыпи;
• повышения устойчивости склонов и откосов;
• снижения активного и повышения пассивного давления грунта на подпорные стены и сооружения.

Горизонтальное армирование следует выполнять с применением металлических нагелей, геотекстиля, полимерных пленок и волокон, кордовой ткани.

Наклонное армирование может выполняться путем устройства элементов с применением свай, струйной и буросмесительной технологии или путем устройства грунтовых нагелей.

1 - армирующие элементы; 2 - слабый грунт; 3 - насыпной грунт; 4 - облицовка

Рисунок 6.14 - Схемы усиления основания армирующими элементами

• тип применяемых армирующих элементов, их номенклатура или размеры, их прочностные и деформационные характеристики;
• размещение армирующих элементов в плане и по высоте;
• прочностные и деформационные характеристики насыпного грунта (при наличии), требования к степени его уплотнения;
• прочностные и деформационные характеристики армированного грунта в целом (при необходимости).

• выявление зоны, в которой требуется выполнить армирование грунта;
• оценка свойств массива или насыпи с учетом наличия в них армирующих элементов;
• предварительное распределение армирующих элементов в выбранной зоне с назначением расстояний между ними по глубине и в плане, длин и иных геометрических характеристик армирующих элементов;
• вычисление расчетных нагрузок и воздействий, определение напряжений в зонах армированного грунта;
• в случае проектирования фундаментов, подбор требуемых размеров фундаментов в плане, проверка основания и фундаментов по двум группам предельных состояний с учетом анизотропии прочностных и деформационных характеристик армированного грунтового массива;
• в случае проектирования откосов и подпорных конструкций, а также усиления склонов, проверка грунтового массива и подпорных конструкций по первой группе предельных состояний с учетом анизотропии характеристик армированного грунта или массива;
• выбор конструкций и материалов для сжимаемых, растягиваемых или срезаемых армирующих элементов, уточнение их длин и наклона к горизонту в пределах соответствующих участков по высоте и в плане, назначение поперечных сечений элементов на основе проверки их прочности, сопротивления выдергиванию и вдавливанию, исходя из условия восприятия передаваемых на каждый из элементов усилий;
• разработка мер по дренированию грунтового массива или насыпи и защите от коррозии армирующих элементов;
• уточнение принятых параметров армирующих элементов на основе испытаний на моделях или в реальных условиях.

Армирущие элементы из геосинтетических материалов должны соответствовать требованиям действующих нормативных документов, иметь сопроводительную документацию, подтверждающую их соответствие нормативным требованиям, включая паспорта качества, и подвергаться входному контролю.

Армирующие элементы из закрепленного грунта должны удовлетворять требованиям 6.9.

Первая группа:

• по несущей способности (предельному сопротивлению) грунта основания;
• общей устойчивости оснований, если на них передаются значительные горизонтальные нагрузки, сооружение устраивается на откосе или вблизи него или армированное основание подстилается крутопадающими слоями грунта;
• сопротивлению выдергиванию и вдавливанию армирующих элементов;
• прочности материала армирующих элементов и облицовок. Вторая группа:
• по деформациям;
• по образованию или чрезмерному раскрытию трещин в железобетонных и бетонных армирующих элементах, если это требуется для защиты от коррозии (см. 6.10.7).

Основания, армированные в двух и более направлениях, а также ячеистыми структурами, допускается при проектировании рассматривать как анизотропную либо изотропную среду в зависимости от взаимного расположения разнонаправленных армирующих элементов. Свойства таких оснований следует определять численным моделированием или натурными испытаниями.

Искусственные основания, устраиваемые с применением объемнодисперсного армирования, следует рассматривать как изотропную среду. Свойства таких оснований следует определять на приготовленных образцах лабораторными или на опытных фрагментах натурными испытаниями.

При выполнении проверки общей устойчивости и несущей способности основания в таких случаях армированный массив допускается считать недеформируемым жестким телом, а расчет следует выполнять в соответствии с требованиями 5.7.1, 5.7.6-5.7.10.

а - сдвиг по подошве; б - опрокидывание; в - потеря несущей способности подстилающего массива грунта; г - глубинный сдвиг

Рисунок 6.15 - Механизмы потери общей устойчивости и несущей способности оснований армированных массивов и грунтов

Проверку прочности по материалу растянутого армирующего элемента следует выполнять исходя из условия

где γ n - коэффициент надежности по ответственности сооружения;

Nd - расчетная значение продольного усилия (нагрузочного эффекта) в анкерном элементе (кН или кН/м), определенное по первой группе предельных состояний;

Rt ; d - расчетное значение прочности армирующего элемента или его стыка на разрыв (кН или кН/м); γ c -коэффициент надежности по ответственности сооружения, принимаемый в соответствии с ГОСТ 27751.

Проверку по сопротивлению выдергиванию из грунтового массива или насыпного грунта армирующего элемента следует выполнять исходя из условия

где Ft ; d - расчетное значение предельного сопротивления анкерной части армирующего элемента выдергиванию из грунта (кН или кН/м), определенное для расчетов по первой группе предельных состояний; γ c , g - коэффициент условий работы, принимаемый равным:

1,2 -если расчетное значение предельного сопротивления выдергиванию определено по результатам полевых испытаний;

• 1,4 -если расчетное значение предельного сопротивления выдергиванию определено расчетом.

Проверку прочности по материалу сжатого армирующего элемента следует выполнять исходя из условия

где Nd и γ n - то же, что в 6.10.17;

Rd - расчетное значение прочности армирующего элемента на сжатие (кН или кН/м); γ c -коэффициент условий работы по материалу элемента, принимаемый равным 1.0.

Проверку несущей способности армирующего элемента по грунту следует выполнять исходя из условия

где Fd - расчетное значение предельного сопротивления армирующего элемента вдавливанию (кН или кН/м), определенное по первой группе предельных состояний; γ c , g - коэффициент условий работы по грунту, принимаемый равным:

• 1,2 -если расчетное значение предельного сопротивления вдавливанию определено по результатам полевых испытаний статической нагрузкой;
• 1,4 -если расчетное значение предельного сопротивления выдергиванию определено расчетом.

Во всех случаях должно также выполняться условие Fd / γ c , g ≤ Rd / γ c .

где α = V ар / V гр - коэффициент, характеризующий объемную долю армирующих элементов в массиве грунта;

V ар - объем армирующих элементов;

V гр - объем усиливаемого армированием грунта;

E ар , Е гр -расчетные значения модуля упругости армирующих элементов и модуля деформации грунта. в направлениях, перпендикулярных направлению армирования

где R 1 - расчетное сопротивление неармированного грунта под подошвой фундамента, определяемое в соответствии с 5.6.7, кПа;

• R 2 - расчетное сопротивление материала элементов усиления при условии замены естественного грунта армированным, кПа;
• р - расчетное значение по второй группе предельных состояний среднего давления под подошвой фундамента, кПа (5.6.7);
• γ0 - коэффициент условий работы, учитывающий однородность грунтовых условий и принимаемый равным:
• 1,0 - при шаге армирующих элементов менее 3 d ,

0,9 - при шаге от 3 d до 5 d ,

0,8 - при шаге более 5 d , где d - средний размер поперечного сечения армирующего элемента;

• γ n -коэффициент надежности по ответственности сооружения, принимаемый равным 1,2; 1,1 и 1,0 соответственно для сооружений повышенного, нормального и пониженного уровня ответственности в соответствии с ГОСТ 27751.

6.11Особенности проектирования оснований сооружений, возводимых на подрабатываемых территориях

Зону влияния строительства и эксплуатации подземных выработок различного назначения в условиях существующей застройки можно считать подрабатываемой территорией.

Параметры деформаций земной поверхности, в том числе кривизна поверхности, ее наклоны и горизонтальные перемещения, а также вертикальные уступы следует определять в соответствии с требованиями СП 21.13330.

• оценку изменений геоморфологических и гидрогеологических условий участка застройки вследствие местного оседания земной поверхности (возможность образования провалов, активизации процесса сдвижения вследствие геологических нарушений, активизации оползневых процессов, изменения уровня подземных вод с учетом сезонных и многолетних перепадов, заболачивания территории и т. п.);
• оценку возможных изменений физико-механических свойств грунтов вследствие изменения геологических и гидрогеологических условий площадки;
• деформационные и прочностные характеристики грунтов, используемые при расчетах воздействий сдвигающегося грунта на заглубленные конструкции сооружений.

Значение модуля деформации грунта в горизонтальном направлении допускается принимать равным 0,5 E для глинистых грунтов и 0,65 E - для песков, где E - модуль деформации грунта в вертикальном направлении.

Таблица 6.14

СП 22.13330.2016

Таблица 6.15

Примечание - Скорость растворения горных пород можно определить в лабораторных и полевых условиях путем проведения экспериментальных исследований. В ходе оценки скорости растворения горных пород следует учитывать движение растворителя с химическими растворами, вязкость растворителя, коэффициент диффузии растворимого вещества и т. п.

Краевое давление не должно превышать 1,4 R , в угловой точке - 1,5 R .

На площадках, сложенных специфическими грунтами, конструкции сооружений следует проектировать с учетом возможного совместного воздействия на них деформаций от подработок и проявления специфических свойств указанных грунтов.

• жесткой (плитные, ленточные с железобетонными монолитными поясами, столбчатые со связями-распорками между ними и т. п.);
• податливой (фундаменты с горизонтальными швами скольжения между отдельными элементами - первый тип податливости; фундаменты с вертикальными элементами, имеющими возможность наклоняться при горизонтальных перемещениях грунта - второй тип податливости);
• комбинированной (жесткие фундаменты, имеющие шов скольжения ниже уровня планировки или пола подвала).

Конструктивную схему фундамента следует принимать в зависимости от расчетных деформаций земной поверхности, жесткости надфундаментных конструкций, сжимаемости грунтов оснований и пр.

Примечание - Для зданий высотой более семи этажей и башенного типа применение наклоняющихся фундаментов не допускается.

Для восприятия усилий от воздействия горизонтальных перемещений грунта должны устраиваться: в ленточных фундаментах - железобетонные монолитные пояса (в податливых фундаментах - над швом скольжения); в столбчатых (в необходимых случаях) - связи-распорки; в плитных и свайных фундаментах должно предусматриваться соответствующее усиление армирования плиты и ростверка.

• силами трения (сдвигающими силами) по подошве фундаментов продольных и примыкающих стен, а также по боковым поверхностям фундаментов от перемещения грунта;
• давлением перемещающегося грунта, действующего нормально к боковой поверхности фундаментов.

Усилия от сил трения (сдвигающих сил) по подошве фундаментов примыкающих стен, боковое давление грунта на фундаменты и заглубленные части стен этих фундаментов должны передаваться на конструкции фундаментов, расположенных параллельно направлению рассматриваемого горизонтального перемещения грунта.

При первом типе податливости, когда фундаменты имеют возможность смещаться по шву скольжения, их следует рассчитывать на силы трения, возникающие в шве скольжения от сдвига фундаментов.

При втором типе податливости, когда фундаменты имеют возможность наклоняться, их следует рассчитывать на наклоны и возникающее нормальное давление грунта.

Податливые фундаменты второго типа, наклоняющиеся из плоскости стены, в ее плоскости могут работать как податливые фундаменты первого типа.

Усилия от сил трения по шву скольжения и бокового давления фундаментов примыкающих стен должны передаваться на конструкции фундаментов, расположенных параллельно направлению рассматриваемого горизонтального перемещения.

При перемещении наклоняющихся фундаментов следует предусматривать меры по обеспечению местной устойчивости элементов фундаментов и общей устойчивости сооружения в целом.

Нагрузки на фундаменты с жесткой заделкой колонн при отсутствии связей-распорок между фундаментами определяют в зависимости от перемещения основания, заглубления фундаментов, жесткости колонн, прочности и деформационных характеристик основания и грунта засыпки.

Если в верхней зоне основания залегают слои ограниченной толщины насыпных, просадочных и других специфических грунтов, следует предусматривать прорезку этих слоев фундаментами.

• при уступах до 2-3 см фундаменты могут приниматься, как и для условий строительства на площадках с плавными деформациями земной поверхности, т.е. по жесткой или податливой (первого типа податливости) конструктивной схеме;
• ожидаемых уступах более 3 см должна предусматриваться возможность выравнивания сооружения поддомкрачиванием или с помощью клиньев.

6.12Особенности проектирования оснований сооружений, возводимых на закарстованных территориях

Примечание - Требования настоящего раздела распространяются на все виды строительства, включая реконструкцию.

Примечание - В составе инженерно-геологических изысканий необходимо предусматривать выполнение не менее двух скважин, прорезающих толщу закарстованных грунтов, с заглублением не менее чем на 5 м в незакарстованные, за исключением случаев распространения толщи закарстованных грунтов на глубину более 30 м (при этом достаточным является выполнение скважины общей глубиной до 50 м).

• данные о поверхностных проявлениях карстовых деформаций (воронки, оседания земной поверхности, карры, поноры и т. п.), с указанием их геометрических параметров;
• данные о подземных проявлениях карстовых процессов (полостях, кавернах, наличия в них заполнителя и его материале), в т. ч. сведения о зафиксированных в ходе бурения провалах бурового инструмента в водорастворимых горных породах;
• количественную оценку скорости растворения водорастворимых горных пород;
• результаты геофизических исследований;
• данные о гидрогеологической обстановке (агрессивность подземных вод, температура, гидравлические градиенты, напоры и скорости потоков подземных вод).

Примечание - для сопоставления показателей количественной оценки скорости растворения водорастворимых горных пород, установленных в результате инженерно-геологических изысканий, необходимо учитывать данные таблицы 6.15.

Примечания

1 В случае несоответствия фактических условий площадки строительства объектов геотехнической категории 1 требованиям таблицы 6.16 (соответствие менее чем трех из четырех признаков), то категория опасности в карстово-суффозионном отношении допускается принимать по соответствию двух признаков из четырех.

2 В случае несоответствия фактических условий площадки строительства объектов геотехнической категории 2 и 3 требованиям таблицы 6.16 (соответствие менее чем трех из четырех признаков), категория опасности участка строительства в карстово-суффозионном отношении должна быть установлена на основании дополнительных специальных геотехнических исследований с привлечением специализированной организации.

Таблица 6.16

Примечания

1 Поверхностные проявление карстовых деформаций выявляются в ходе выполнения инженерно-геологических изысканий в пределах площадки строительства и прилегающей территории. Радиус зоны исследования прилегающей территории следует ограничить 10 км от границы участка строительства. Если к зоне исследования примыкают (до 2 км) участки, осложненные поверхностными проявлениями карстовых деформаций, то зону исследования следует расширить до указанных границ.

2 Подземными проявлениями карстовых процессов считаются провалы бурового инструмента и древние карстовые формы с заполнителем, обнаруженные в ходе бурения водорастворимых горных пород.

• 3 Средняя интенсивность подземных проявлений карстовых процессов принимается при глубине зафиксированных проявлений, не превышающей 1 м, при общем количестве выявленных проявлений не более чем в 10 % скважин, вскрывших водорастворимые горные породы.
• 4 Высокая интенсивность подземных проявлений карстовых процессов принимается при глубине зафиксированных проявлений, превышающей 1 м, или при глубине зафиксированных проявлений, не превышающей 1 м, при общем количестве выявленных проявлений более чем в 10 % скважин, вскрывших водорастворимые горные породы.

Примечания

1 Необходимость проведения специальных противокарстовых мероприятий для участков строительства с установленной потенциально опасной категорией в карстовосуффозионном отношении уточняется на основании дополнительных требований 6.12.15.

2 Применение требований данного пункта на сооружения окружающей застройки не распространяется, за исключением случаев, когда вновь возводимое или реконструируемое сооружение оказывает влияние на изменение гидрогеологического режима окружающей застройки, связанного с возможной активизацией карстовосуффозионных процессов в основании сооружений окружающей застройки.

• диаметр - для провала;
• диаметр, глубину и кривизну поверхности - для оседания.

Примечания

1 Для расчета следует использовать численные и аналитические методы, учитывающие прочностные и деформационные характеристики грунтов при определении прочности свода толщи, перекрывающей карстующиеся породы.

2 В случае, если основание сооружения до кровли водорастворимых горных пород сложено несвязными грунтами в отсутствии водоупорного слоя, расчетные параметры карстовых деформаций допускается определять с использованием схемы «мульды сдвижения» по СП 21.13330.

3 Использование вероятностных методов расчета для определения расчетных параметров карстовых деформаций не допускается.

4 Тип и расчетные параметры карстовых деформаций следует определять с учетом параметров проектируемого (реконструируемого) сооружения (глубина котлована, типа сооружения и фундаментов, нагрузок, передаваемых на основание и т. п.).

5 Определение расчетных параметров карстовых полостей, типа и параметров карстовых деформаций допускается проводить только с привлечением специализированных организаций.

• специальные (конструктивные и геотехнические мероприятия);
• водозащитные;
• технологические;
• эксплуатационные (геотехнический мониторинг).

Примечание - Типы, способы реализации и требования к противокарстовым мероприятиям приведены в таблице 6.17.

Таблица 6.17

Примечания

1 Выбор способа проведения специальных противокарстовых мероприятий (конструктивные, геотехнические или их комбинация) определяется проектировщиком в зависимости от инженерногеологических условий площадки строительства, конструкции проектируемого сооружения, расчетных параметров карстовых деформаций и т. п.

2 При необходимости выполнения специальных противокарстовых мероприятий следует применять конструктивные - для нового строительства, геотехнические - для реконструируемых сооружений . Выбор способа выполнения обеспечения надежной и безопасной эксплуатации здания должен быть экономически обоснован.

3 При разработке проекта специальных противокарстовых мероприятий следует учитывать размещение в плане карстовых деформаций (с учетом их типа и расчетных параметров) на наиболее неблагоприятных участках с точки зрения обеспечения надежной работы сооружения. При этом обязательным является положение карстовых деформаций под колоннами, пересечением стен, углами сооружения, в середине большей и меньшей сторон, а также прилегающей к сооружению зоне, расположение карстовых деформаций в которой, способно оказать негативное влияние на прочность и устойчивость сооружения.

4 Применение противокарстовых мероприятий в дополнение к указанным требованиям должно также исключать при своей реализации негативное влияние на окружающую застройку и не должно способствовать активизации карстово-суффозионных процессов в основании сооружений окружающей застройки.

Примечание - Использование альтернативных решений, связанных с подменой требований обеспечения прочности и устойчивости сооружения (например, устройство гильз в фундаментной плите для выполнения тампонажа, в случае образовании карстовых деформаций для их последующей ликвидации, вместо указанных в 6.12.13) не допускается.

В случае, если размер карстовой полости в водорастворимой горной породе (при ее размещении на разрезе и по глубине в наиболее неблагоприятном участке с точки зрения провалообразования) с учетом скорости растворения горной породы вызовет по результатам расчета карстовые деформации в период сопоставимый с расчетным сроком службы (эксплуатации) сооружения, то определение расчетных параметров карстовых деформаций выполняется согласно требованиям 6.12.12, а проведение специальных противокарстовых мероприятий выполняется для данного участка согласно требованиям 6.12.13, 6.12.14.

Если размер карстовой полости с учетом скорости растворения горной породы по результатам расчета не приводит к карстовым деформациям в период расчетного срока службы (эксплуатации) сооружения, то специальные противокарстовые мероприятия не проводят.

Примечания

1 Установление необходимости проведения специальных противокарстовых мероприятий для потенциально опасных участков допускается проводить только с привлечением специализированных организаций.

2 Начальный размер карстовой полости (до ее увеличения с учетом скорости растворения) следует принимать не менее наибольшего по глубине (из зафиксированных при изысканиях) провала бурового инструмента или глубины распространения заполнителя в карстующейся породе (древний карст).

3 Расчетный срок службы (эксплуатации) сооружений должен назначаться генпроектировщиком по согласованию с заказчиком, но не менее чем в соответствии с ГОСТ 27751.

4 Требования, предъявляемые к методам расчетов, указанным в данном пункте, должны соответствовать требованиям, указанным в 6.12.12.

6.13Особенности проектирования оснований сооружений, возводимых в сейсмических районах

Основания сооружений, возводимых на площадках сейсмичностью 7, 8 и 9 баллов, следует проектировать с учетом СП 14.13330.

Примечание - При проектировании в сейсмических районах в дополнение к материалам инженерно-геологических изысканий необходимо использовать данные сейсмического микрорайонирования площадки строительства.

Предварительно тип и размеры фундаментов допускается определять расчетом оснований на основное сочетание нагрузок (без учета сейсмических воздействий) согласно требованиям раздела 5, а затем следует уточнять расчетом на особое сочетание нагрузок с учетом сейсмических воздействий.

Глубину заложения фундаментов в грунтах, относимых по их сейсмическим свойствам согласно СП 14.13330 к категориям I и II, принимают такой же, как и для фундаментов в несейсмических районах.

На площадках, сложенных грунтами категории III по сейсмическим свойствам, необходимо предусматривать мероприятия по улучшению строительных свойств грунтов основания до начала строительства.

Нельзя использовать в качестве оснований сейсмостойких сооружений водонасыщенные грунты, способные к динамическому разжижению, без проведения предварительных специальных мероприятий по улучшению строительных свойств грунтов (уплотнение, закрепление, замена грунтов в основании по 5.9.3).

где Na - вертикальная составляющая расчетной внецентренной нагрузки в особом сочетании, кН; γ c,eq - сейсмический коэффициент условий работы, принимаемый равным 1,0; 0,8; 0,6 соответственно для грунтов категорий I, II и III по сейсмическим свойствам, которые определяют в соответствии с классификацией СП 14.13330;

Nu,eq - вертикальная составляющая силы предельного сопротивления основания при одностороннем выпоре грунта вследствие сейсмического воздействия, кН; γ n - коэффициент надежности по ответственности, принимаемый в соответствии с требованиями 5.7.2.

Рисунок 6.16 - Эпюра предельного давления под подошвой столбчатого или ленточного фундамента при сейсмическом воздействии

При наличии в особом сочетании нагрузок горизонтальной составляющей, передаваемой фундаментом на грунт, следует выполнять проверку несущей способности основания на сдвиг в соответствии с требованиями 5.7.6, 5.7.12. При этом для определения сил предельного сопротивления сдвигу, а также величин активного и пассивного давления в водонасыщенных глинистых грунтах следует учитывать снижение расчетных значений угла внутреннего трения в зависимости от расчетной сейсмичности.

Расчетные значения угла внутреннего трения в расчетах без учета сейсмических инерционных объемных сил на особое сочетание нагрузок, включающее сейсмическое воздействие, следует принимать из условия

где φ I - расчетные значения угла внутреннего трения без учета сейсмики; Δφ - принимают в зависимости от расчетной сейсмичности: 7 баллов Δφ = 2°, 8 баллов - Δφ = 4°, 9 баллов - Δφ = 7°.

При расчете несущей способности оснований, испытывающих сейсмические воздействия, с учетом сейсмических инерционных объемных сил в качестве расчетного значения угла внутреннего трения следует принимать φ I (см. 6.13.4).

где ξ q , ξ c , ξγ - коэффициенты формы, определяемые по формуле (5.33), но без уменьшения длины l и ширины b подошвы фундамента на значения эксцентриситета нагрузок;

• F 1 , F 2 и F 3 - коэффициенты, определяемые по графикам рисунка 6.17 в зависимости от расчетного значения угла внутреннего трения φ I ;
• γ´ I и γ I - соответственно расчетные значения удельного веса грунта, кН/м , находящегося выше и ниже подошвы фундамента (с учетом взвешивающего действия подземных вод для грунтов, находящихся выше водоупора);
• d - глубина заложения фундамента, м (в случае неодинаковой вертикальной пригрузки с разных сторон фундамента принимают значение, соответствующее наименьшей пригрузке, например, со стороны подвала);
• keg -коэффициент, принимаемый равным 0,1; 0,2 и 0,4 при сейсмичности площадок строительства 7, 8 и 9 баллов, определяемой в соответствии с требованиями СП 14.13330.

Примечание - В формуле (6.50) при F 2 < keg F 3 следует принимать pb равное p 0.

Рисунок 6.17 - Графики определения коэффициентов F 1, F 2 и F 3 для расчета несущей способности оснований в условиях сейсмических воздействий

Эксцентриситеты расчетной нагрузки ea , м, и эпюры предельного давления eu , м, вычисляют по формулам:

где Na и Ma - вертикальная составляющая расчетной нагрузки, кН, и момент, кН·м, приведенные к подошве фундамента при особом сочетании нагрузок; p 0 и pb - то же, что и в формулах (6.48) и (6.49).

В зависимости от соотношения между значениями ea и eu вертикальную составляющую силы предельного сопротивления основания Nu,eq , кН, принимают:

• эксцентриситет ea расчетной нагрузки не превышает одной трети ширины фундамента b в плоскости действия опрокидывающего момента;
• силу предельного сопротивления основания определяют для условного фундамента, размер подошвы которого в направлении действия момента равен размеру сжатой зоны bc = 1,5 ( b - 2 ea );
• максимальное краевое давление под подошвой фундамента, вычисленное с учетом его неполного контакта с грунтом, не превышает краевой ординаты эпюры предельного сопротивления основания.

Максимальное расчетное давление по подошве фундамента вычисляют по формуле

где Na и ea - то же, что и в формуле (6.50), причем ea > b / 6.

Значение pb вычисляют по формуле (6.49), но для фундамента, имеющего условную ширину bc .

Ленточные фундаменты примыкающих частей отсеков здания должны иметь одинаковое заглубление на протяжении не менее 1 м от осадочного шва. Столбчатые фундаменты, разделенные осадочным швом, должны располагаться на одном уровне.

6.14Особенности проектирования оснований сооружений, возводимых вблизи источников динамических воздействий

Проектирование оснований при динамических воздействиях проводят на основе инструментальных измерений или расчетного прогноза колебаний грунта.

где γ cd -коэффициент условий работы грунтов основания при динамических воздействиях, принимаемый для мелких и пылеватых водонасыщенных песков и глинистых грунтов текучей консистенции γ cd = 0,7; для всех остальных видов и состояний грунтов γ cd = 1;

R - расчетное сопротивление грунта основания, кПа, определяемое в соответствии с требованиями раздела 5.

Лабораторные испытания грунтов следует проводить с воспроизведением статических и динамических напряжений, соответствующих глубине залегания испытываемого грунта, с последующим суммированием полученных относительных линейных деформаций виброползучести ε d .

Требования к проведению полевых штамповых испытаний грунтов по определению модуля общей деформации (уменьшенного значения модуля деформации грунтов) приведены в [7]. Дальнейший расчет полных осадок, включающих статическую и динамическую составляющие, допускается проводить в соответствии с 5.6, принимая при этом уменьшенное значение модуля деформации грунтов.