ev-E4183

		Окончание табл. 3
1	2	3
	- вытрамбовыванием	Просадочные грунты пер-
	котлованов под отдель-	вого типа при Sr < 0,7
	ные фундаменты
	2. Глубинное уплотне-
	ние:
	- грунтовыми сваями ме-	Просадочные грунты
	стного связного грунта
	- песчаными сваями	Рыхлые пылеватые и мел-
		кие пески, сильносжимае-
		мые заторфованные грунты
	- вибро и гидровиброуп-	Рыхлые песчаные грунты
	лотнением
	- взрывами	То же
	- предварительным зама-	Просадочные грунты
	чиванием
	- предварительным зама-	То же
	чиванием и взрывами

Песчаные подушки – простейший вид искусственных оснований, при котором слабый грунт заменяется на песок крупный или средней крупно-

сти, укладываемый с заданной плотностью. Применение подушек способ-

81

ствует уменьшению и выравниванию осадок сооружения, более быстрому затуханию осадок, уменьшению глубины заложения и размеров фунда-

мента. Песок отсыпают в подготовленный котлован и уплотняют послойно или сразу на всю глубину. При необходимости песок доувлажняют или подсушивают. Песчаную подушку не рекомендуется применять при воз-

можной суффозии и возможном заиливании грунта подушки. Расчёт пес-

чаных подушек сводится к определению их размеров в плане и потол щине.

Рис. 70. Схема песчаной подушки: Вп =в + 2hп tgα – ширина подушки по низу; α = 30 – 45◦ ; hn – высота подушки; dn - глубина заложения подушки

82

Рекомендуемый порядок расчёта: по известной нагрузке, приняв зна-

чения характеристик материала подушки, определяют ориентировочные размеры фундамента в плане. Затем, варьируя толщину подушки и при не-

обходимости размеры фундамента в плане, устанавливают такую толщину подушки, чтобы выполнялось условие СНиП 2.02.01-83 о проверке слабого подстилающего слоя. В этом случае за слабый подстилающий слой прини-

мают грунт под подошвой грунтовой подушки

Pz < Rz ,

где Pz – сумма давлений передаваемых на подстилающий слой слабого грунта от веса конструкции сооружения и веса подушки;

Rz – расчётное сопротивление слабого слоя грунта.

Далее производится расчёт деформации основания и проверка усло-

вия, при невыполнении которого толщина подушки должна быть увеличе-

на:

Sрасч < Su .

По методу Б.И. Далматова можно спроектировать более экономич-

ную подушку, исходя из условия устойчивости песчаной призмы(рис.71, 72).

Среднее давление по подошве фундамента должно удовлетворять условию

Р < γс Ру /γп ,

где γп – коэффициент надёжности по назначению сооружения (1,1 – 1,2);

γс – коэффициент условий работы;

Ру – наименьшее давление по подошве фундамента, соответству-

ющее условиям предельного равновесия, рассчитывается по формуле

Ру =γу2 /(2В) tgβ[((y tgβ + 2d)/(у tg(β-φр ))-((2dc1 )/(y2 tgβ))-γр / γ],

83

где γ – удельный вес заменяемого грунта;

γр – удельный вес грунта подушки;

φр – угол внутреннего трения материала подушки; d – глубина заложения фундамента.

у = В + С1 .

Уплотняемость грунтов в значительной степени зависит от их влаж-

ности, плотности сухого грунта γd и оптимальной влажности Wопт . Способ применим для грунтов сSR = 0,6–0,7. Оптимальная влажность принима-

ется Wопт = 7–11 % для песков, 9–14 % для супесей, 13–19 % для суглин-

ков, 18–24 % для глин. При необходимости грунт подсушивают или ув-

лажняют. Масса воды, необходимая для доувлажнения рассчитывается по формуле

Q=γd (ωопт – ω)hуп Aк ,

где Ак – площадь дна котлована;

hуп = k d0 – глубина уплотнения (зависит от размера рабочей по-

верхности d0), где к = 1,2 - 1,55 – зависит от вида грунта.

84

Рис. 71. Схема песчаной подушки для расчёта методом Б.И. Далматова:

β – угол треугольной призмы обрушения ACD; Вп – ширина песчаной по-

душки; hп – высота песчаной подушки; dy – глубина заложения фундамента и песчаной подушки

Рис. 72. Схема песчаной подушки для расчёта методом Б.И. Далматова:

β – угол четырёхугольной призмы обрушения ACD; Вп – ширина песчаной подушки; hп – высота песчаной подушки; dy – глубина заложения фунда-

мента и песчаной подушки

85

Для уплотнения грунтов тяжёлыми трамбовками (метод был предло-

жен в СССР в 1954 г. Абелевым Ю.М.) применяют металлические или желе-

зобетонные трамбовки массой 2–10 т и более, которые сбрасывают с высоты

4–8 м. Трамбование ведут до «отказа» - это понижение поверхности грунта от 8–12 ударов по одному следу. Размер «отказа» устанавливается при опытном уплотнении. Откопку котлована производят с недобором на размер ожидаемой осадки грунта при уплотнении и с учётом срезки верхнего раз-

рыхляемого слоя (10–15 см). Уплотнение трамбованием целесообразно про-

водить, если понижение поверхности при опытном трамбовании слоя пре-

вышает 7–8 см для связных грунтов и5 см для песчаных грунтов. Ориенти-

ровочное значение понижения поверхности грунта:

∆H = [(e – eср)hуп] /(1+e) ,

где e – природный коэффициент пористости; hуп - толщина уплотняемого слоя;

eср =(eуп +e )/2 – среднее значение коэффициента пористости после

уплотнения,

где eуп = ωопт γs /γw – значение коэффициента пористости у поверхности

уплотняемого слоя.

Грунты уплотняют до γd = 1,55–1,75 т/м3. Трамбование производится с перекрытием следов при постоянном повороте стрелы по мере перехода с одного следа на другой. В зимнее время допускается трамбование только незамёрзшего грунта, когда глубина суточного промерзания не более100

мм.

Величину расчётного сопротивления уплотнённого основания выби-

рают исходя из физических свойств уплотнённого слоя и подстилающего его слоя грунта и в соответствии СНиП2.02.01-83. При отсутствии проч-

ностных характеристик, а также для предварительного назначения разме-

86

ров фундамента можно пользоваться условными значениями расчётных сопротивлений R0 (см. приложение СНиП 2.02.01-83).

Существует понятие степени плотности, которое можно выразить через коэффициент уплотнения:

Kcom = γd /γd,max ,

где γd – плотность сухого уплотненного грунта;

γ d,max – максимальная плотность сухого грунта, полученная из опыта стандартного уплотнения.

Рис. 73. Схема движения механизма при уплотнении грунта тяжёлой трам-

бовкой: 1, 2, 3 – следы, оставляемые трамбовкой; 4 – места стоянок; 5 – ось движения механизма; 6 - трамбовка

87

Рис. 74. Схема фундамента на основании, уплотнённом песчаными сваями

88

Для уплотнения грунтов песчаными сваями в грунт с помощью виб-

ропогружателя погружают инвентарная трубчатая сваяø 325 - 500 с рас-

крывающимся наконечником. Погружение идёт на толщину слабого слоя или глубину активной зоны, влияющей на осадку фундамента. Грунт во-

круг сваи уплотняется. Затем сваю с помощью вибропогружателя подни-

мают, одновременно засыпая внутрь песок. Трубу следует поднимать так,

чтобы после подъёма в ней оставался слой песка толщиной не менее1 м.

Наконечник раскрывается, и в грунте образуется уплотнённая песчаная свая. Сваи в плане располагают в шахматном порядке, так, чтобы зоны уп-

лотнения перекрывались, образуя единый массив улучшенного грунта. На этом массиве фундамент возводят как на естественном основании. По вер-

ху голов свай делают подготовку их уплотнённого песка толщиной 250 мм.

В нашей стране часто применяется метод«свая в сваю», который за-

ключается в повторном погружении инвентарной сваи в тело уже устроен-

ной сваи. После повторного погружения трубы фактический диаметр пес-

чаной сваи увеличивается до600 – 700 мм. Следует отметить, что песча-

ные сваи не являются прочными несущими стержнями, а служат лишь средством улучшения свойств грунтов основания. Число рядов песчаных свай под один фундамент принимается не менее трёх. Центры крайних ря-

дов свай должны выступать за грани фундамента на расстояние не менее

1,5dc , где dc – диаметр инвентарной трубы.

Расстояние между осями свай определяют по формуле

0, 952dc

L = (e - eуп ) / (1+ e) ,

где е – природный коэффициент пористости;

еуп – коэффициент пористости уплотнённого основания; в предвари-

тельных расчётах принимают по табл. 4.

89

Таблица 4

Коэффициент пористости уплотнённого основания

Наименование грунта	еуп
Пески мелкие	0,55 – 0,70
Пески пылеватые	0,60 – 0,75
Суглинки и глины	0,65 – 0,85
Илы и заторфованные грунты	0,85 – 1,10

Число свай под фундамент определяют по формуле

n=[(e – eуп ) /(1+e)]Aуп /Aсв ,

где Асв – площадь поперечного сечения сваи;

Ауп = 1,4 b(l+0,4b) – площадь уплотнённого основания,

где b и l – соответственно длина и ширина подошвы фундамента.

Просадочные свойства грунтов при SR = 0,3 – 0,7 можно устранить с помощью грунтовых свай из местного связного грунта на глубину до20 м.

Обычно в грунт забивают инвентарную сваю ø 273 мм с закрытым нижним концом (башмаком 400 мм). Местный связный грунт, имеющий оптималь-

ную влажность засыпают в инвентарную сваю порциями0,3 м3 с послой-

ным уплотнением до γd = 1,75 т/м3. Опытные работы по глубинному уплот-

нению выполняют до начала работ нулевого цикла, котлован разрабаты-

вают по всей площади или отдельными участками, буферный слой удаля-

ют или доуплотняют. Скважины располагают в шахматном порядке и про-

бивают через одну. Пропущенные скважины пробивают после заполнения грунтом ранее пробитых скважин. Расчёт общего количества грунтовых свай выполняют подобно расчёту количества песчаных свай(см. выше).

Порядок расчёта и примеры указаны в пособии к СНиП 2.02.01-83.

Способ предварительного замачивания заключается в следующем:

90