Проектирование оснований, уплотненных тяжелыми трамбовками

3.83. Под действием трамбования в массиве грунта образуется уплотненная зона (рис. 50), в пределах которой плотность сухого грунта изменяется от максимальной величины в верхней части до заданной на нижней границе уплотненной зоны.

За нижнюю границу уплотненной зоны принимается глубина, на которой плотность сухого грунта достигает значения, обычно равного 1,6 т/м³, при котором полностью устраняются просадочные свойства грунта.

3.84. Уплотнение просадочных грунтов тяжелыми трамбовками применяется с целью:

устранения просадочных свойств грунтов в пределах всей или части де­формируемой зоны от нагрузки фундаментов;

создания в основании зданий или сооружений сплошного маловодо­проницаемого экрана, препятствующего интенсивному замачиванию нижележащих просадочных грунтов;

повышения плотности и снижения сжимаемости грунтов.

Уплотнение тяжелыми трамбовками применяется на площадках с грун­товыми условиями: I типа - для устранения просадочных свойств грунтов только в основании фундаментов; II типа - для тех же целей и создания ма­ловодопроницаемого экрана под всем зданием или сооружением.

3.85. Уплотнение тяжелыми трамбовками применяется при степени влажности грунтов не более 0,7 и плотности сухого грунта не выше 1,55 т/м³.

Наибольшая эффективность уплотнения достигается при оптимальной влажности грунтов , определяемой по результатам опытного уплотнения, или приближенно принимаемой , где - вла­жность на границе раскатывания.

Рис. 50. Изменение плотности грунтов по глубине до уплотнения (а) и после уплотнения тяжелыми трамбовками (б)

1 - отметка поверхности до уплотнения; 2 - то же, после уплотнения; 3 - нижняя граница уплотненной зоны; 4 - граница распространения уплотнения

3.86. Глубина уплотнения тяжелыми трамбовками зависит от плотности и влажности грунтов, диаметра и массы трамбовки, режима уплотнения и при оптимальной влажности приближенно принимается

(140)

где d - диаметр основания трамбовки, м;

k - коэффициент, принимаемый по данным экспериментальных исследований для супесей и суглинков равным 1,8, для глин 1,5.

3.87. Для устранения влияния динамических воздействий на существу­ющие здания и сооружения уплотнение тяжелыми трамбовками массой до 5 т применяется при расположении уплотняемой площади на расстоянии от зданий и сооружений:

находящихся в удовлетворительном состоянии и не имеющих трещин в стенах - не менее 10 м;

имеющих трещины в стенах, а также от инженерных коммуникаций, выполненных из чугунных, керамических, асбестоцементных и железобетонных труб - 15 м.

При более тяжелых трамбовках безопасные расстояния должны быть соответственно увеличены.

3.88. В проекте уплотнения грунтов тяжелыми трамбовками должны быть указаны: размеры уплотняемой площади в плане; глубина уплотнения; величина недобора грунта до проектной отметки заложения фундаментов; диаметр и масса трамбовки; требуемая плотность грунта на нижней границе уплотняемой зоны; оптимальная влажность грунта и количес­тво воды для его увлажнения; расчетное сопротивление основания из уплотненного грунта.

3.89. Для создания в основании сплошного маловодопроницаемого эк­рана размеры уплотняемой площади принимаются не менее

чем на 1 м больше размеров здания по наружным граням фундамен­тов в каждую сторону.

При уплотнении с целью устранения просадочных свойств грунтов ши­рина и длина ,уплотняемой площади принимаются равными:

(141)

(142)

где b и l - соответственно ширина и длина фундамента;

d - диаметр трамбовки.

Ширина уплотняемой полосы за пределами фундаментов должна быть не менее 0,2 м с каждой стороны.

3.90. Глубина уплотнения просадочных грунтов тяжелыми трамбовка­ми о основании фундаментов определяется из условия полного устранения просадочных свойств грунтов в пределах всей деформируемой зоны или только ее верхней части на глубину, при которой суммарные осадки и просадки фундаментов не превышают предельных величин для зданий и сооружений.

Для сплошного маловодопроницаемого экрана глубина уплотнения должна быть не менее 1,5 м.

3.91. Плотность грунта назначается исходя из полного устранения просадочных свойств и задается средним значением плотности сухого грунта в уплотненном слое и на его нижней границе.

Примечание. Для большинства распространенных по территории СССР лессовых грунтов среднее значение плотности сухого грунта в упло­тненном слое должно быть не менее 1,65-1,7 т/м³, а на нижней границе уп­лотненной зоны - не менее 1,6 т/м³.

3.92. Величина недобора грунта до проектной отметки заложения фундаментов , принимается равной понижению трамбуемой поверхности и определяется по формуле

(143)

где -толщина уплотненного слоя, м, принимаемая по пп. 3.86 и 3.90;

- среднее значение плотности сухого грунта в пределах уплотненного слоя, т/м³;

- среднее значение плотности сухого грунта до уплотнения, т/м³.

3.93. Диаметр и масса трамбовок назначаются в зависимости от глубины уплотнения, формы и размеров уплотняемых площадей и т. п.

При назначении массы трамбовок следует исходить из того, чтобы статическое давление па грунт составляло не менее 15 кПа.

3.94. Осадка фундамента на уплотненном тяжелыми трамбовками гру­нте вычисляется в соответствии с разд. 2 по схеме двухслойного основания, состоящего из уплотненного грунта и залегающего ниже неуплотненного грунта природного сложения.

Модуль деформации грунтов основания принимается по результатам полевых испытаний статической нагрузкой: для уплотненных грунтов - на отметке заложения фундаментов; а для подстилающих грунтов природного сложения - на глубине, соответствующей нижней границе уплотненного слоя.

Примечание. При отсутствии данных испытаний статической нагрузкой для предварительных расчетов допускается принимать значения моду­лей деформации уплотненных грунтов (при плотности сухого грунта не менее 1,65 т/м³) по табл. 86.

Таблица 86

Уплотненный	Модуль деформации уплотненного грунта, МПа (кгс/см2)
грунт	природной влажности, близкой к оптимальной	в водонасыщенном состоянии
Супеси	20 (200)	15 (150)
Суглинки	25 (250)	20 (200)

3.95. Просадка основания из грунтов, уплотненных тяжелыми трамбов­ками с целью:

устранения просадочных свойств грунтов определяется исходя из полного водонасыщения грунтов, залегающих ниже уплотненного слоя, по ре­комендациям п. 3.50 (12 прил. 2);

создания маловодопроницаемого экрана определяется с учетом непол­ного водонасыщения подстилающего грунта по пп. 3.50 и 3.51 (12 и 13 прил. 2).

Пример. Определить основные параметры уплотненного тяжелыми трамбовками основания фундаментов промышленного здания пролетом 24 м и шагом колонн 6 м. Промышленное здание проектируется на участке, сложенном лессовидными суглинками и супесями, относящимися к грунтовым условиям 1 типа по просадочности. Основные физико-механи­ческие характеристики грунтов приведены в табл. 79. Модули деформации грунтов равны: уплотненного, при полном водонасыщении МПа; природного, природной влажности Е=15 МПа.

Фундаменты здания имеют размеры b=3 м, l=4,2 м, глубину заложения 2 м и давление по подошве 300 кПа.

Для заданного размера фундамента определяем вертикальные напряжения в основании фундаментов; результаты расчетов приведены в табл. 83.

Из сопоставления средних напряжений , в основании фундамента с величиной начального просадочного давления кПа устанавливаем, что в пределах всей просадочной толщи , т.е. деформируемая зона в данном случае распространяется до нижней границы просадочной толщи.

Принимаем толщину уплотненного слоя под фундаментами равной З м.

Определяем просадку фундамента за счет неуплотненного просадоч­ного грунта, залегающего на глубине от 5 до 7 м, по формуле (122) (13 прил. 2) с использованием данных табл. 79 и 83 =0,017·110+0,014·90=3,2 см.

Определяем осадку фундамента по формуле (55) (1 прил. 2) с использо­ванием данных табл. 83 при глубине сжимаемой толщи 6,8 м s =0,8(267·60+ +231·100+174·100+140·40)/20000+0,8(130·60+86·100+55·100+36·120)/15000=3,9 см.

Определяем суммарную величину осадки и просадки фундамента на уплотненном грунте s=3,2+3,9=7,lсм.

Суммарная величина осадки и просадки фундамента меньше допусти­мой, равной 12 см. Таким образом принятая глубина уплотнения м достаточна.

Определяем необходимый диаметр и массу трамбовки по пп. 3.86 и 3.93 м.

При статическом давлении трамбовки на грунт 20 кПа масса трамбовки составляет =20·2,26/9,81=4,62 т.

Определяем ширину уплотненной зоны для продольной оси промышленного здания (из расчета сплошного уплотнения вдоль пролета под каждый ряд фундаментов) по формуле (142) =4,2+0,5(3-1,7)=4,85 м. Принимаем уплотнение в 3 следа, а ширину уплот­няемой площади l,7´3=5,1 м.

Определяем величину недобора грунта при отрывке из котлована по формуле (143) =3,6 (1-1,45/1,7)=0,54 м.

Величину недобора грунта принимаем равной 0,55 м.