Проектирование оснований, уплотненных грунтовыми сваями

3.142. Способ глубинного уплотнения просадочных грунтов грунтовы­ми сваями заключаются в пробивке скважин, которые заполняют грунтом, создавая вокруг них уплотненные зоны.

Скважины располагают на определенных расстояниях l, обеспечивающих смыкание зон и образование массива уплотненного грунта толщиной, превышающей на 2,5d (d - диаметр скважин) глубину проходки скважин (рис. 57).

Рис. 57. План расположения грунтовых свай (а)

и поперечный разрез уплотненного массива (б)

1 - грунтовые сваи; 2 - уплотненные зоны вокруг грунтовых свай

За счет частичного выпора грунта верхняя часть массива, называемая буферным слоем, разуплотняется, поэтому перед устройством фундаментов этот слой снимают или доуплотняют.

3.143. Глубинное уплотнение просадочных грунтов грунтовыми сваями выполняется с целью:

устранения просадочных свойств грунтов в пределах просадочной тол­щи;

создания в основании зданий и сооружений сплошного маловодопроницаемого экрана из уплотненного грунта;

устройства противофильтрационных завес из уплотненного грунта.

3.144. Область применения способа уплотнения просадочных грунтов грунтовыми сваями определяется инженерно-геологическими условиями участков строительства, влиянием динамических и взрывных воздействий на близ расположенные существующие здания и сооружения, конструкти­вными особенностями возводимых зданий в сооружений.

3.145. Способ уплотнения грунтовыми сваями целесообразно применять при толщине слоя просадочного грунта от 10 до 24 м, влажности гру­нтов, близкой к оптимальной, степени водонасыщения грунтов <0,75, отсутствии слоев и прослоек пылевато-глинистых грунтов, песков, линз пе­реувлажненного грунта, верховодки.

3.146. Параметры глубинного уплотнения просадочных грунтов (чис­ло свай, расстояния между ними, глубина, размеры и т. д.) должны назначаться из условия достижения такой плотности грунтов основания, при ко­торой полностью устраняется просадка от собственного веса и от нагрузки, передаваемой фундаментами. Размеры уплотняемой площади в плане должны обеспечивать несущую способность уплотненного массива и по­дстилающего его грунта при возможной просадке окружающего грунта природного сложения.

3.147. В проекте уплотнения грунтовыми сваями должны быть указаны:

размеры уплотняемой площади с привязкой их к плану фундаментов;

план расположения и диаметры грунтовых свай;

глубина уплотнения;

требуемая плотность грунта в массиве;

способы устройства скважин и уплотнения грунтов;

вид, влажность и количество грунтового материала, необходимого для набивки скважин;

способ доуплотнения или глубина срезки буферного слоя;

условное расчетное сопротивление уплотненного грунта.

3.148. Уплотнение грунтовыми сваями выполняют в котлованах с размерами, превышающими на 3 м в каждую сторону размеры уплотняемой площади. Отметку дна котлованов назначают с учетом последующей частичной срезки буферного слоя, оставшаяся толщина не должна превышать 1,5 м. Буферный слой доуплотняют тяжелыми трамбовками на глубину не менее 1,5 м.

Толщина буферного слоя принимается равной

(165)

где d - диаметр скважин (грунтовых свай), м, принимаемый при пробивке станками ударно-канатного бурения равным 0,5 м, а при использовании энергии взрыва 0,4 м;

- коэффициент пропорциональности, принимаемый равным для супесей 4, суглинков 5 и глин 6.

3.149. Размеры уплотняемого основания должны превышать размеры подошвы фундамента на величину, равную при грунтовых условиях по просадочности:

I типа - 0,2b, но не менее 0,8 м, а для отдельно стоящих сооружений с высоким расположением центра тяжести (дымовые трубы, водонапорные башни и т.п.) не менее 0,3b (где b - ширина прямоугольного или диаметр круглого фундамента, м);

II типа - 0,2 величины просадочной толщи грунта, м.

Примечание. Ширина уплотняемой площади должна быть на площа­дках с грунтовыми условиями по просадочности I типа не менее 0,2 глуби­ны уплотнения, II типа - не менее 0,5 величины просадочной толщи.

3.150. Грунтовые сваи в пределах уплотняемой площади следует размещать в шахматном порядке - по вершинам равностороннего треугольника (см. рис. 57). Независимо от полученного по расчету числа грунтовых свай, число рядов их по длине и ширине фундамента должно быть не менее трех. Первый ряд располагается на расстоянии от границы уплотня­емой площади основания, равном 0,5l (где l - расстояние между центрами грунтовых свай, определяемое по п. 3.151).

3.151. Расстояние между центрами скважин грунтовых свай l определяется по формуле

(166)

где - плотность сухого грунта природного сложения, т/м³;

- средняя плотность сухого грунта в уплотненном массиве, т/м³, принимаемая по п. 3.152.

3.152. Средняя плотность сухого грунта в уплотненном массиве должна составлять на площадках с грунтовыми условиями по просадочности:

I типа - 1,65 т/м³;

II типа - в пределах верхнего слоя на глубину до - 1,65 т/м³, а ниже - 1,7 т/м³.

При применении грунтовых свай для устройства противофильтрацион­ной завесы плотность сухого грунта должна быть не менее 1,75 т/м³.

3.153. Уплотнение грунтовыми сваями выполняют на площадках с гру­нтовыми условиями по просадочности:

I типа - в пределах всей глубины деформируемой зоны , а при в пределах величины просадочной толщи ;

II типа - на всю величину просадочной толщи.

Отметка низа грунтовых свай принимаетсяна 1 и выше проектной глубины уплотнения.

3.154. Скважины заполняют местным пылевато-глинистым грунтом оптимальной влажности с уплотнением до средней плотности сухого грун­та не менее 1,75 т/м³.

При применении грунтовых свай для устройства противофильтра­цион­ных завес засыпку скважин выполняют суглинками или глинами.

3.155. Масса грунтового материала т оптимальной влажности, необхо­димая для набивки 1 м длины грунтовой сваи, определяется по формуле

(167)

где - коэффициент, обусловленный увеличением диаметра грунтовой сваи при уплотнении засыпанного материала. Для супесей = =1,4, а для суглинков и глин =1,1;

- площадь поперечного сечения грунтовой сваи, м²,

- плотность сухого уплотненного грунта в теле грунтовой сваи, рав­ная 1,75 т/м³;

- влажность грунта, засыпаемого в скважину.

Пример. Определить основные параметры уплотненного грунтовыми сваями основания 12-этажного жилого дома, возводимого на сплошной железобетонной плите размером в плане 13´46 м.

Жилой дом проектируется на участке, сложенном (см. рис. 57) лессовидными суглинками и супесями, относящимися к грунтовым условиям II типа по просадочности. Средние значения физико-механических характеристик грунтов см. в табл. 84 и на рис. 46.

Определяем расстояние между центрами скважин грунтовых свай для верхнего слоя супесей по формуле (166) при диаметре скважин

d =50 см и =1,65 т/м³;

=1,27 м.

Расстояние между центрами скважин для грунтовых свай для слоя суглинков определяем при =1,7 т/м³ =1.24м.

Принимаем расстояние между центрами скважин грунтовых свай равным 1,25 м.

Определяем расстояние между рядами грунтовых свай =1,25´ ´0,865=1,08 м.

Определяем по п. 3.149 ширину полосы, выступающей за пределы уплотняемой площади =0,2·20=4м.

Размеры уплотняемой площади равны: =13+8=21м>0,5´ ´=10м; =46+8=54м.

Определяем число грунтовых свай в ряду и число рядов = =(54/1,25)+1=44,1@45 свай; =(21/1,08)+1=20,5@21 ряд.

Общее число грунтовых спай равно: =45·21=945 шт.

Определяем массу грунтового материала:

для набивки 1 м длины грунтовой сваи по формуле (167) =1,4·1,75´ ´0,5²·3,14(1+0,18)/4=0,57 т;

для одной грунтовой сваи =0,57·19=10,8 г;

для уплотнения основания дома =10,8·945=10200 т.