Особенности проектирования свайных фундаментов в просадочных грунтах

8.1. Применение свайных фундаментов в условиях просадочных грунтов должно быть обосновано технико-экономическим сравнением возможных вариантов проектных решений свайных фундаментов и фундаментов на естественном основании.

Проектирование свайных фундаментов в грунтовых условиях II типа по просадочности должно выполняться специализированными организациями.

8.2. При инженерно-геологических изысканиях на строительных площадках, сложенных просадочными грунтами, следует определять тип грунтовых условий с указанием частных и максимальных возможных значений просадки грунтов от собственного веса (при подсыпках — с учетом веса подсыпки) и выделять слои грунта, в которых могут быть заглублены сваи в соответствии с требованиями п. 8.4.

Для исследования грунтов должны быть выполнены бурение скважин и проходка шурфов. Расстояние между выработками назначается в зависимости от сложности инженерно-геологических условий площадки и должно быть не более 50 м. В пределах контура отдельно стоящего здания или сооружения должно быть не менее 4 скважин, а для зданий с площадью застройки менее 1300 м² — 3 скважины.

На застраиваемой территории должен быть тщательно изучен гидрогеологический режим подземных вод и дан прогноз возможного его изменения при эксплуатации проектируемых и существующих зданий и сооружений.

Физико-механические, в том числе прочностные и деформационные характеристики просадочных и других видов грунтов, изменяющих свои свойства при замачивании, должны определяться для состояния природной влажности при полном водонасыщении.

8.3. При проектировании свайных фундаментов в грунтовых условиях II типа по просадочности с возможной просадкой грунтов от собственного веса свыше 30 см следует, как правило, предусматривать мероприятия по переводу грунтовых условий II типа в I путем срезки грунта или уплотнения предварительным замачиванием, замачиванием со взрывом, грунтовыми сваями и другими методами. При соответствующем технико-экономическом обосновании указанные способы должны обеспечивать устранение просадки грунтовой толщи от ее собственного веса в пределах площади, занимаемой зданием или сооружением, и на расстоянии, равном половине просадочной толщи вокруг него.

8.4. Свайные фундаменты на территориях с просадочными грунтами при возможности замачивания грунтов следует применять в случаях, когда возможна прорезка сваями всех слоев просадочных и других видов грунтов, прочностные и деформационные характеристики которых снижаются при замачивании. Нижние концы свай должны быть заглублены, как правило, в скальные грунты, песчаные плотные и средней плотности, пылевато-глинистые грунты с показателем текучести в водонасыщенном состоянии I_L < 0,6 для всех видов свай в грунтовых условиях I типа, I_L < 0,4 для забивных свай и I_L < 0,2 для буронабивных свай при s_sl,g £ s_u в грунтовых условиях II типа, I_L < 0,2 для забивных свай и I_L £0 для буронабивных свай при s_sl,g £ s_u в грунтовых условиях II типа (где s_sl,g — просадка от собственного веса грунта с учетом подсыпки или другой пригрузки его поверхности). Заглубление свай в указанные грунты должно назначаться по расчету как наибольшее из условия, что осадка сваи не превысит предельную осадку s_u, и из условия обеспечения требуемой несущей способности сваи.

Примечания: 1. Если прорезка указанных грунтов в конкретных случаях экономически нецелесообразна, то в грунтовых условиях I типа по просадочности для зданий и сооружений III класса допускается устройство свай (кроме свай-оболочек) с заглублением нижних концов не менее чем на 1 м в слой грунта с относительной просадочностью s_sl < 0,02 [при давлении не менее 300 кПа (3 кгс/см²) и не менее давления, соответствующего давлению от собственного веса грунта и нагрузки на его поверхности] при условии, что в этом случае обеспечивается несущая способность свай, а суммарные значения возможных просадок и осадок основания не превышают предельных значений для здания и сооружения при неравномерном замачивании грунтов.

2. Сваи-колонны одноэтажных зданий III класса в грунтовых условиях I типа допускается опирать нижними концами на грунты с s_sl ³ 0,02, если несущая способность свай подтверждена испытаниями.

8.5. В случае, если по результатам инженерных изысканий установлено, что погружение забивных свай в просадочные грунты может быть затруднено, в проекте должно быть предусмотрено устройство лидерных скважин, диаметр которых в грунтовых условиях I типа следует назначать менее размера сечения сваи (до 50 мм), а в грунтовых условиях II типа — равным ему или менее (до 50 мм). В последнем случае лидерные скважины не должны выходить за пределы проседающей толщи.

8.6. Расчет свай, применяемых в грунтовых условиях I типа, следует производить в соответствии с указаниями разд. 4,6 и рекомендуемого приложения 1 с учетом того, что сопротивления грунтов под нижними концами R и на боковой поверхности f_i сваи (см. табл. 1,2 и 7), коэффициенты пропорциональности К и а (см. рекомендуемое приложение 1), модуль деформации Е, угол внутреннего трения j и удельное сцепление с должны определяться при условиях:

а) если возможно замачивание грунта — то при полном водонасыщении грунта, при этом расчетные табличные характеристики следует принимать при показателе текучести, определяемом по формуле

(31)

где e — коэффициент пористости грунта природной плотности;

g_w — удельный вес воды; g_w = 10 кН/м³ (1 тс/м³);

g_s — удельный вес твердых частиц, кН/м³ (тс/м^З);

W_p, W_L — влажность грунта на границе раскатывания и на границе текучести в долях единицы;

если по формуле (31) I_L < 0,4, следует принимать I_L = 0,4;

б) если замачивание грунта невозможно — то при влажности W и показателе текучести I_L грунта в природном состоянии (когда W< W_p, принимается W_p).

8.7. Несущая способность свай в выштампованном ложе, применяемых в грунтовых условиях I типа, должна назначаться в соответствии с требованиями п. 4.4 как для забивных свай с наклонными гранями при соблюдении дополнительных требований, изложенных в п. 8.6.

8.8. Несущую способность свай, применяемых в грунтовых условиях I типа, по результатам их статических испытаний, проведенных с локальным замачиванием грунта в пределах всей длины сваи согласно ГОСТ 5686-78, следует определять в соответствии с требованиями разд. 5.

В грунтовых условиях I типа при наличии опыта строительства на застраиваемой территории и результатов ранее выполненных статических испытаний свай в аналогичных условиях испытания свай допускается не производить.

Не допускается определять несущую способность свай и свай-оболочек, устраиваемых в просадочных грунтах, по данным результатов их динамических испытаний, а также определять расчетные сопротивления просадочных грунтов под нижним концом R и на боковой поверхности сваи f_i по данным результатов полевых испытаний этих грунтов зондированием. Статическое зондирование допускается применять ниже границы просадочной толщи при выборе слоев грунта для опирания свай в соответствии с п. 8.4.

8.9. В грунтовых условиях I типа помимо свай, указанных в разд. 2, следует также применять набивные бетонные и железобетонные сваи, устраиваемые в пробуренных скважинах с забоем, уплотненным втрамбовыванием щебня на глубину не менее 3 d (где d —диаметр скважины).

В грунтовых условиях II типа рекомендуется применять сваи с антифрикционными покрытиями, нанесенными на часть ствола, находящуюся в пределах проседающей толщи.

8.10. Сваи по несущей способности грунтов основания в грунтовых условиях II типа следует рассчитывать исходя из условия

(32)

где N ‑ расчетная нагрузка, кН (тc), на одну сваю, определяемая при проектировании свайных фундаментов зданий и сооружений;

F_d ‑ несущая способность, кН (тc), определяемая в соответствии с п. 8.12;

g_k — коэффициент надежности, принимаемый по указаниям п. 3.10;

g_c — коэффициент условий работы, значение которого зависит от возможного значения просадки грунта s_sl:при s_sl = 5 см g_c = 0, при s_sl ³ 2 s_u g_c = 0,8, для промежуточных значений s_u g_c определяется интерполяцией;

Р_n — отрицательная сила трения, определяемая в соответствии с п. 8.11.

Примечания: 1. Значение Р_n следует определять, как правило, для полностью водонасыщенного грунта (при возможном замачивании грунтов сверху). В случае замачивания грунтов снизу (при подъеме уровня подземных вод) отрицательная сила трения Р¢_n определяется для грунтов природной влажности.

2. По прочности материала сваи должны быть рассчитаны на нагрузку N+ Р_n (при замачивании грунтов сверху) или N+ Р¢_n (при замачивании грунтов снизу), действующую на глубине h_sl (см.п. 8.11).

8.11. Отрицательная сила трения Р_n в водонасыщенных грунтах и Р¢_n в грунтах природной влажности, действующая на боковой поверхности сваи, кН (тc), принимается равной наибольшему предельному сопротивлению сваи длиной h_sl по испытаниям выдергивающей нагрузкой согласно ГОСТ 5686-78* соответственно в водонасыщенных грунтах и грунтах природной влажности.

До проведения испытаний на выдергивание значение Р_n допускается определять по формуле

(33)

где и ‑ периметр, м, участка ствола сваи;

h_sl ‑ расчетная глубина, м, до которой производится суммирование сил бокового трения проседающих слоев грунта, принимаемая равной глубине, где значение просадки грунта от действия собственного веса равно 0,05 м; значение просадки грунта основания должно определяться в соответствии с требованиями СНиП 2.02.01-83;

t_i ‑расчетное сопротивление, кПа (тс/м²), определяемое до глубины h = 6 м по формуле

t_i = z s_zg tgj_I + c_I

здесь z ‑ коэффициент бокового давления, принимаемый равным 0,7;

j_I, c_I ‑ расчетные значения угла внутреннего трения и удельного сцепления, осредненные по глубине h_sl и определяемые в соответствии с ГОСТ 12248-78 по методу консолидированного дренированного среза: при глубине 6м < h £ h_sl значение т, принимается постоянным и равным значению t_i на глубине 6 м;

s_zg — вертикальное напряжение от собственного веса водонасыщенного грунта, кПа (тс/м²);

h_i — толщина, м, i-го слоя просадочного грунта, оседающего при замачивании и соприкасающегося с боковой поверхностью сваи.

8.12. Несущую способность F_d, кН (тc), свай, работающих на сжимающую нагрузку, следует определять:

а) по результатам статических испытаний свай с локальным замачиванием — как разность между несущей способностью свай длиной l на вдавливающую нагрузку и несущей способностью свай длиной h_sl на выдергивающую нагрузку:

б) расчетом в соответствии с указаниями п. 8.6 в условиях полного водонасыщения грунтов в пределах слоев грунта ниже глубины h_sl.

8.13. Проведение статических испытаний свай в грунтах II типа по просадочности является обязательным.

8.14. Для особо ответственных сооружений и при массовой застройке в районах с неизученными грунтовыми условиями следует производить испытания с длительным замачиванием основания до полного проявления просадок по программе, разработанной для конкретных условий с привлечением специализированной научно-исследовательской организации.

8.15. Если на боковой поверхности свай возможно появление отрицательных сил трения, то осадку свайного фундамента из висячих свай следует определять как для условного фундамента, который принимается ограниченным с боков вертикальными плоскостями, отстоящими от наружных граней крайних рядов вертикальных свай на расстоянии h_mttg(j_II,mt/4), где h_mt — расстояние от нижнего конца сваи до глубины h_sl.; (j_II,mt — то же, что в формуле (29), определяемое в пределах слоев на глубину h_mt.

При подсчете нагрузок к собственному весу условного фундамента должны быть добавлены отрицательные (негативные) силы трения, определенные по формуле (33) при периметре и, м, равном периметру ростверка в пределах его высоты и периметру куста по наружным граням свай.

8.16. Определение неравномерности осадок свайных фундаментов в просадочных грунтах для расчета конструкций зданий и сооружений должно производиться с учетом прогнозируемых изменений гидрогеологических условий площади застройки и возможного наиболее неблагоприятного вида и расположения источника замачивания по отношению к рассчитываемому фундаменту или сооружению в целом.

8.17. В грунтовых условиях II типа в случае, когда возможна просадка грунта от собственного веса, применение свайных фундаментов не исключает необходимости выполнения водозащитных мероприятий. При этом должна быть также предусмотрена разрезка зданий осадочными швами на блоки простой конфигурации. В производственных зданиях промышленных предприятий, оборудованных кранами, кроме того, должны быть предусмотрены конструктивные мероприятия, обеспечивающие возможность рихтовки подкрановых путей на удвоенное значение расчетной осадки свайных фундаментов, но не менее половины просадки грунта от собственного веса.

8.18. При просадках грунта от собственного веса более 30 см следует учитывать возможность горизонтальных перемещений свайных фундаментов, попадающих в пределы криволинейной части просадочной воронки.

8.19. В грунтовых условиях II типа при определении нагрузок, действующих на свайный фундамент, следует учитывать отрицательные силы трения, которые могут появляться на расположенных выше подошвы свайного ростверка боковых поверхностях заглубленных в грунт частей здания или сооружения.

8.20. При применении свайных фундаментов планировочные подсыпки грунтов более 1 м на территориях, сложенных просадочными грунтами, допускаются только при специальном обосновании.

8.21. При проектировании свайных фундаментов, устраиваемых в грунтовых условиях II типа, коэффициент надежности по назначению не учитывается.