Особенности проектирования основании сооружений, возводимых на насыпных грунтах

8.1(8.1). Основания, сложенные насыпными грунтами, должны проектироваться с учетом их значительной неоднородности по составу, неравномерной сжимаемости, возможности самоуплотнения, особенно при ви­брационных воздействиях, изменении гидрогеологических условий, зама­чивании, а также за счет разложения органических включений.

Примечание. В насыпных грунтах, состоящих из шлаков и глин, необходимо учитывать возможность их набухания при замачивании водой или химическими отходами производства.

8.2. В зависимости от состава и характера происхождения различают наспные грунты, отходы производств и бытовые отходы.

Насыпные грунты состоят из минералов природного происхождения, первоначальная структура которых изменена в результате разработки и вторичной укладки. К ним относятся: нарушенные природные грунты, вскрышные породы, хвосты обогатительных фабрик.

Отходы производств представляют искусственные материалы, образовавшиеся в результате термической или химической обработки природных минералов. К ним относятся: шлаки, золы, золошлаки, шламы.

Бытовые отходы состоят из бытового и строительного мусора с примесями грунтов различного состава.

8.3. Насыпные грунты и отходы производств подвержены процессу са­моуплотнения, продолжительность которого в зависимости от грануломе­трического состава и способа отсыпки приведена в табл. 132. По истече­нии времени, указанного в таблице, насыпные грунты, и отходы производств относятся к слежавшимся.

Таблица 132

Гранулометрический	Продолжительность самоуплотнения, год
насыпных грунтов и отходов производств	планомерно возведенных насыпей	отвалов	свалок
Крупнообломочные	0,2-1	1-3	2-5
Песчаные	0,5-1	2-5	5-10
Пылевато-глинистые	2-5	10-15	10-30

Примечания: 1. Планомерно возведенные насыпи выполняются по заранее разработанному проекту из однородных грунтов и отходов производств путем отсыпки или организованного намыва с уплотнением до за­данной по проекту плотности сложения.

2. Отвалы формируются путем отсыпки различных видов грунтов, полученных при отрывке котлованов, производстве вскрышных работ, проходке подземных выработок и т.п., а также отходов производств: хвостов обогатительных фабрик, шлаков, зол, золошлаков, шламов.

3. Свалки грунтов, отходов производств и бытовых отходов представля­ют собой отсыпки, образовавшиеся в результате неорганизованного нако­пления различных материалов.

8.4(8.2). Неравномерность сжимаемости насыпных грунтов должна определяться по результатам полевых и лабораторных исследований, выполняемых с учетом состава в сложения насыпных грунтов, способа отсыпки, вида материала, составляющего основную часть насыпи. Модуль деформации насыпных грунтов, как правило, должен определяться на основе штамповых испытаний.

8.5. Дополнительные осадки фундаментов, полов и других конструк­ций за счет разложения органических включений учитываются в пределах слоев, расположенных выше уровня подземных вод, при относительном содержании по массе органических веществ в насыпных грунтах, состоящихиз песков, хвостов обогатительных фабрик и шлаков - более 0,03, а из пы­левато-глинистых грунтов и золошлаков - более 0,05.

8.6. Дополнительные осадки, их неравномерность и время развития за счет уплотнения подстилающих грунтов от веса насыпи определяются тол­щиной слоя насыпных грунтов или отходов производства, а также сжимае­мостью и условиями консолидации подстилающих насыпь грунтов.

Примечание. Допускается принимать, что уплотнение подстилающих грунтов от веса насыпи практически заканчивается для грунтов:

песчаных - через 1 год;

пылевато-глинистых, расположенных выше уровня подземных вод - через 2 года;

пылевато-глинистых, находящихся ниже уровня подземных вод - через 5 лет.

8.7. Степень изменчивости сжимаемости основания, включающего насыпные грунты и отходы производств, определяется в соответствии с п. 2.52(2.54) с учетом их неравномерной сжимаемости, переменной толщины, осадки насыпного слоя за счет самоуплотнения, осадки за счет возмо­жных при замачивании насыпных слоев просадки, набухания и суффозии, влияния вибрации работающего оборудования, городского и промышлен­ного транспорта, изменения уровня подземных вод, осадки подстилающих грунтов от веса насыпи.

8.8.Инженерно-геологические изыскания насыпных грунтов и отходов производств выполняются по специальной программе, позволяющей в до­полнение к общим требованиям на изыскания, установить их состав, спо­соб и давность отсыпки, толщину слоя и изменение ее на застраиваемом участке, физико-механические характеристики, степень изменчивости сжимаемости. При исследовании отходов производств необходимо изу­чить технологию их образования, химический состав и характерные осо­бенности: склонность к распаду, загрязнение токсичными веществами, на­личие органических включений, выделение газов и т. п.

8.9. Объем и состав инженерно-геологических работ назначаются с учетом:

степени изученности и сложности инженерно-геологического строения исследуемой площадки;

конструктивных и эксплуатационных особенностей проектируемых зданий и сооружений;

наличия местного опыта строительства в подобных условиях;

возможных вариантов оснований и фундаментов для проектируемых зданий и сооружений.

8.10. Инженерно-геологические изыскания насыпных грунтов и отходов производств дополнительно включают изучение архивных и литературных материалов по инженерно-геологическим условиям участка и условиям образования насыпных грунтов; местного опыта строительства на насыпных грунтах с учетом типов оснований, фундаментов, конструктивных особенностей зданий и сооружений и их эксплуатации; данных по об­следованию состояния зданий с выявлением величин осадок фундаментов, деформаций в конструкциях и т. п.

8.11. Исследование площадок, сложенных насыпными грунтами и отходами производств, ведется комплексно с применением бурения, шурфова­ния и зондирования.

Бурение производится для изучения общего инженерно-геологическо­го строения исследуемой площадки.

Шурфование выполняется в целях изучения состава и однородности сложения, а также отбора монолитов для лабораторных определений физико-механических характеристик.

Зондирование используется для изучения плотности сложения, степени изменчивости сжимаемости, наличия крупных пустот, установления необходимой глубины погружения свай и их несущей способности.

8.12. Скважины для изучения общего инженерно-геологического стро­ения исследуемой площадки бурят диаметром не менее 127 мм на глуби­ну, превышающую глубину залегания насыпных грунтов и отходов произ­водств не менее чем на 5 м.

При проведении исследований на площадках, сложенных отвалами и свалками грунтов и отходов производств, глубину проходки половины из требуемого числа скважин допускается принимать на 1 м больше толщины насыпного слоя.

Расстояния между скважинами принимаются равными не менее: для планомерно возведенных насыпей - 50 м; для отвалов - 40 м; для свалок - 30 м.

Число скважин на отдельном участке должно быть не менее 6, а для каждого здания - не менее 3.

Примечание. При наличии в основании насыпи сильно сжимаемых грунтов их изучение производится в соответствии с дополнительными тре­бованиями к инженерно-геологическим изысканиям в районах распрост­ранения таких грунтов.

8.13. Шурфы проходят на всю толщину насыпного слоя и размещают с учетом возможного изменения состава и сложения насыпных грунтов и отходов производств, установленного по результатам бурения скважин.

Расстояния между шурфами принимаются равными не менее:

для планомерно возведенных насыпей - 100 м; для отвалов - 60 м; для свалок - 40 м.

Число шурфов па каждом застраиваемом участке должно быть не менее четырех, а для каждого здания - не менее двух.

В полевом журнале шурфования зарисовывают стенки шурфа па всю глубину с описанием основных видов грунтов и материалов, составляющих насыпь, а также включений, содержащихся в пределах каждого слоя. Порядок перечисления включений устанавливается с учетом их количественного содержания по объему, определяемому визуально.

8.14. Монолиты для лабораторных испытаний отбираются через 1 - 2 м по глубине:

в пределах насыпного слоя - только из шурфов в местах, характеризую­щих основной состав насыпи данного горизонта;

из подстилающих насыпь грунтов - из шурфов или скважин грунтоно­сами, исключающими уплотнение или разуплотнение отбираемых грун­тов.

В планомерно возведенных насыпях монолиты отбираются извсех шу­рфов, а в отвалах и свалках из грунтов и отходов производств - через один шурф, но не менее чем из двух шурфов для каждого здания.

8.15. Зондирование на площадках расположения насыпных грунтов и отходов производств выполняется в соответствии с ГОСТ 19912-81 и ГОСТ 20069-81.

Расстояния между зондировочными скважинами принимаются не менее: для планомерно возведенных насыпей - 50 м; для отвалов - 20 м; для свалок - 15 м.

Число зондировочных скважин на исследуемой площадке должно быть не менее восьми, а под каждое здание - не менее пяти.

8.16. Сжимаемость всех видов насыпных грунтов и отходов производств определяется в полевых условиях статическими нагрузками в соответствии с ГОСТ 20276-85.

Определение сжимаемости на глубинах свыше 4 м и при отсутствии крупных включений допускается проводить в скважинах штампом площадью 600 см².

Для насыпных грунтов, имеющих рыхлое сложение, и отходов производств, подверженных просадке или набуханию, испытания штампом производятся с замачиванием.

8.17. Испытания статическими нагрузками выполняются в пределах проектируемого сооружения в непосредственной близости к шурфам или скважинам.

При слоистом напластовании насыпных грунтов и отходов производств испытанию подвергается каждый слой, включая и грунт природного сложения, залегающий в пределах сжимаемой толщи под проектируемым зда­нием или сооружением.

8.18.Число испытаний штампами на каждом участке принимается равным не менее: для планомерно возведенных насыпей - 2; для отвалов - 3; для свалок - 4.

Испытания штампами назначаются в местах, где по предварительным данным грунты обладают минимальной и максимальной сжимаемостью.

8.19. При возможности применения варианта прорезки толщи насыпных грунтов и отходов производств сваями в процессе проведения инженерно-геологических изысканий выполняются статические испытания свай в соответствии с требованиями ГОСТ 5686-78 и Рекомендациями по учету сил отрицательного трения при проектировании свайных фундаментов (М.: НИИОСП, 1972).

На участках расположения неслежавшихся отвалов и свалок из грунтов и отходов производств выполняются испытания свай-штампов, а при их отсутствии - обычных свай в скважинах, пробуренных на всю толщину слоя насыпных грунтов. Скважины бурят диаметром, на 5 - 10 см превышающим размеры свай по диагонали.

В пределах каждого здания производится не менее двух испытаний свай.

8.20. Лабораторные испытания насыпных грунтов и отходов производств выполняются на образцах ненарушенной структуры, отобранных из наиболее характерных мест. Комплекс лабораторных испытаний устанавливается в зависимости от способа и давности отсыпки, состава, однородности сложения насыпных грунтов и отходов производств, а также конструктивных особенностей проектируемых зданий и сооружений.

Образцы насыпных грунтов и отходов производств, склонных к просадке, набуханию и суффозии, должны испытываться в лабораторных услови­ях при замачивании и длительной фильтрации через них воды или техноло­гических жидкостей в соответствии с требованиями разд. 3, 4 и 7. Содер­жание органических включений определяется по методике, установленной ГОСТ 23740-79.

8.21. При использовании насыпных грунтов и отходов производств - для устройства искусственных оснований, насыпей, подсыпок под полы, обратных засыпок котлованов и т.п. для назначения проектной плотности и диапазона изменения влажности образцы каждого вида грунтов и отходов производств должны испытываться в соответствии с требованиями ГОСТ 22733-77.

8.22.В отчетах или заключениях по инженерно-геологическим изысканиям площадок, сложенных насыпными грунтами и отходами производств, должен содержаться специальный раздел с описанием их особенностей, изложенных в п. 8.8.

8.23(8.3). Основания, сложенные насыпными грунтами, должны расс­читываться в соответствии с требованиями разд. 2. Если насыпные грунты являются просадочными, набухающими или имеют относительное содер­жание органического вещества , следует учитывать соответствен­но требования разд. 3-5. Полная деформация основания должна определя­ться суммированием осадок основания от внешней нагрузки и дополни­тельных осадок от самоуплотнения насыпных грунтов и разложения орга­нических включений, а также осадок (просадок) подстилающих грунтов от веса насыпи и нагрузок от фундамента.

8.24. Осадка основания, включающего насыпные грунты и отходы производств, определяется по формуле 212 (1 прил. 2) с учетом их самоуплот­нения и уплотнения подстилающих грунтов от веса насыпи. В необходи­мых случаях, кроме того, учитывается влияние понижения уровня подзем­ных вод.

Дополнительная осадка насыпных слоев за счет разложения органичес­ких веществ определяется по п. 8.27.

Влияние вибраций от оборудования, а также городского и промышлен­ного транспорта на деформации насыпных грунтов и отходов производств должно учитываться на основе специальных экспериментальных исследо­ваний.

8.25. Для учета самоуплотнения неслежавшихся насыпных грунтов и отходов производств к значениям дополнительного вертикального напряжения от внешней нагрузки a»g по п. 2.213 (2 прил. 2) в пределах насыпного слоя добавляется вертикальное напряжение от собственного веса грунта, равное , где =0,4 - для неслежавшихся насыпных грунтов из песков (кроме пылеватых), шлаков и т.п. и =0,6 - для пылеватых песков, пылевато-глинистых грунтов, золошлаков и т.п.

8.26. При расчете осадок фундаментов учитывается осадка подстилаю­щих грунтов от веса насыпи путем добавления к значениям 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 пылевато-глинистых грунтов, хвостов, золошлаков - пяти лет.

8.27. Дополнительная осадка насыпных грунтов и отходов производств от разложения органических веществ (при их содержании от 0,03 до 0,10) при неполном водонасыщении определяется по формуле

(232)

где - коэффициент, учитывающий возможность расположения органических включений как в порах грунта, так и на контактах между частицами грунта, принимаемый равным 0,4;

- относительное содержание по массе органического вещества;

- соответственно плотность сухого грунта и частиц;

- толщина насыпного слоя, содержащего органические включения, ниже подошвы фундамента.

8.28(8.4). Расчетное сопротивление основания, сложенного насыпны­ми грунтами, определяется в соответствии с требованиями пп. 2.174-2.204 (2.41-2.48).

При определении расчетных сопротивлений насыпных грунтов и отходов производств по формуле 33(7) значения коэффициентов принимаются равными для планомерно возведенных насыпей - по табл. 2.47 (43 прил. 3); отвалов - свалок - .

Предварительные размеры фундаментов сооружений, возводимых на слежавшихся насыпных грунтах, допускается назначать исходя из значений расчетных сопротивлений грунтов основания по рекомендуемому прил. 3.

Значениями допускается пользоваться также и для назначения око­нчательных размеров фундаментов зданий и сооружений III класса.

8.29. Давление у края и под углом внецентренно загруженного фундамента ограничивается исходя из величины расчетного сопротивления по п. 8.28(8.4) и принимается:

для планомерно возведенных насыпей, а также песчаных, гравийных и т.п. подушек - по указаниям, п. 2.206(2.49);

для отвалов и свалок - умножением значений, приведенных в п. 2.206 (2.49), на коэффициент 0,9.

8.30.При проведении уплотнения, устройстве песчаных, гравийных и т.п. подушек расчетные сопротивления уточняются из условия, чтобы пол­ное вертикальное напряжение от нагрузки на фундамент и от собственно­го веса уплотненного грунта на подстилающие насыпные (неуплотнен­ные) или природные грунты не превышало расчетные сопротивления этих грунтов в соответствии с требованиями п. 2.204 (2.48).

8.31.При проектировании оснований зданий и сооружений может предусматриваться:

использование насыпных грунтов и отходов производств в качестве естественно сформировавшихся оснований;

устройство из насыпных грунтов и отходов производств искусственных оснований, подушек, насыпей и т.п.;

применение строительных мероприятий по снижению сжимаемости насыпных грунтов и отходов производств;

прорезка насыпных грунтов и отходов производств глубокими, в том числе свайными фундаментами.

8.32. В качестве естественно сформировавшихся оснований рекомен­дуется использовать:

планомерно возведенные насыпи из грунтов и отходов производств с достаточным уплотнением;

отвалы грунтов н отходов производств, состоящие из крупных песков, гравелистых и щебеночных грунтов, шлаков.

Для зданий и сооружений III класса в качестве естественных оснований могут быть использованы планомерно возведенные насыпи и отвалы пра­ктически из любых видов насыпных грунтов и отходов производств. Свалки грунтов и отходов производств используются только для строительства временных зданий и сооружений со сроком службы до 10-15 лет при обя­зательном их расчете по деформациям.

При устройстве искусственных оснований используются грунты 1 от­ходы производств текущего выхода, а также из отвалов и свалок с уплотне­нием их до плотности, устанавливаемой проектом.

8.33(8.5). При расчетных деформациях основания, сложенного насыпными грунтами, больше предельных или недостаточной несущей способности основания, должны предусматриваться следующие мероприятия в соответствии с требованиями пп. 2.291-295(2.67-2.71):

поверхностное уплотнение оснований тяжелыми трамбовками, вибрационными машинами, катками;

глубинное уплотнение грунтовыми сваями, гидровиброуплотнение;

устройство грунтовых подушек (песчаных, щебеночных, гравийных и т.п.);

прорезка насыпных грунтов глубокими фундаментами;

конструктивные мероприятия.

8.34. Отдельные мероприятия или их сочетания выбираются на основе технико-экономического сравнения вариантов с учетом однородности со­става и сложения, величины и равномерности сжимаемости, содержания органических включений, изменения толщины слоя в пределах располо­жения здания и сооружения, возможных величин осадок фундаментов, особенностей и назначения зданий и сооружений и т.п.

8.35. В проекте основания, уплотняемого тяжелыми трамбовками, дол­жны быть указаны:

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.

8.36. Размеры уплотняемой площади должны превышать размеры подошвы фундамента не менее чем на 0,2 диаметра трамбовки.

Глубина уплотнения зависит от массы и диаметра трамбовки, высоты сбрасывания, числа ударов, вида грунта и должна назначаться по результатам опытного уплотнения. Приближенно глубина уплотнения , определяется по формуле

(233)

где k - коэффициент, принимаемый равным: для крупнообломочных, ще­бенистых (гравелистых) грунтов, песков крупных и средней крупно­сти, шлаков k=2,2; мелких песков, хвостов обогатительных фабрик, формовочной земли k=2; пылеватых песков, супесей, суглинков, золошлаков k=1,8; глин и шламов k=1,5;

d - диаметр трамбовки, м.

8.37.Понижение поверхности при уплотнении тяжелыми трамбовками определяется по формуле (143). Оптимальная влажность и плотность упло­тненного грунта назначаются по результатам опытного уплотнения или по данным лабораторных испытаний в соответствии с п. 8.21.

8.38. Вибрационные машины и катки используются при уплотнении на глубину до 1,5 м и для уплотнения отдельных слоев при возведении насыпей из грунтов и отходов производств, имеющих степень влажности .

8.39. Гидровиброуплотнение применяется для уплотнения насыпных грунтов и отходов производств (хвостов, формовочной земли, золошлаков) с содержанием по массе глинистых частиц не более 0,05 и степени влажно­сти в случае необходимости уплотнения на глубину до 6 м.

8.40. Подушки применяются при замене сильно- и неравномерно сжи­маемых насыпных грунтов. Они могут устраиваться как из природных гру­нтов (щебеночных, песчаных, глинистых), так и из отходов производств (шлаков, золошлаков),

Плотность подушек назначается в зависимости от вида применяемых грунтов и отходов производств и должна быть не менее 0,95 максимальной плотности, получаемой путем опытного уплотнения грунтов при оптима­льной влажности в полевых или лабораторных условиях.

8.41. Модули деформации подушек и оснований из насыпных грунтов и отходов производств, уплотненных тяжелыми трамбовками, вибрационными машинами, катками и гидровиброметодом принимаются по результатам полевых испытаний статическими нагрузками и данным опыта стро­ительства в аналогичных условиях, а при их отсутствии - по табл. 133.

Таблица 133

Вид насыпных грунтов	E, МПа (кгс/см2) при степени,
	£ 0,5	³ 0,8
Крупнообломочные, щебенистые (гравелистые)	40(400)
Пески крупные и средней крупности	30(300)
Пески мелие, хвосты обогатительных фабрик	20(200)	15(150)
Пески пылеватые, супеси, суглинки, глины, золошлаки	15(150)	10(1000

8.42. Расчетные сопротивления подушек и оснований из уплотненных насыпных грунтов и отходов производств назначаются в соответствии с п. 2.188(2.44) по данным определений прочностных характеристик с учетом требований п. 8.28, а при их отсутствии - по табл. (5 прил. 3).

8.43. Глубинное уплотнение грунтовыми сваями используется. для насыпных грунтов и отходов производств со степенью влажности и относительным содержанием органических веществ . Устройст­во грунтовых свай предусматривается на всю толщину насыпного слоя с доуплотнением верхнего разуплотняющегося (буферного) слоя тяжелыми трамбовками.

8.44. Проект уплотнения грунтовыми сваями должен содержать:

размеры уплотняемой площади и глубину уплотнения;

план расположения, диаметр и расстояния между сваями;

сведения о материале сваи, плотности грунтового массива и материала в теле сваи после уплотнения, оптимальной влажности;

рекомендации по способу устройства скважин и методу уплотнения материала в теле сваи;

толщину буферного слоя и способ его уплотнения.

8.45. Размеры уплотняемой площади должны превышать размеры подошвы фундамента не менее чем на 0,8 м, а для сооружений с высоким расположением центра тяжести (дымовые трубы, водонапорные башни и т.п.) - не менее чем на 0,3 диаметра или ширины фундамента.

Грунтовые сваи располагают в шахматном порядке с расстоянием между центрами свай, определяемым по формуле (166).

8.46. Материалом для изготовления свай могут служить крупнообло­мочные, песчаные и пылевато-глинистые грунты, имеющие оптималь­ную влажность, а также отходы производств: хвосты обогащения, шлаки, золошлаки.

Масса материала, необходимая для изготовления 1 м сваи, определяет­ся по формуле (167).

Проектная плотность грунтового массива и материала сваи после уплотнения, а также оптимальная влажность назначаются в соответствии с п. 8.21.

8.47. Устройство грунтовых свай производится станками ударно-канат­ного бурения, вибрационными и виброударными установками с исполь­зованием инвентарных или специально изготовленных наконечников, эне­ргией взрыва и т.д.

8.48.Толщина буферного слоя определяется по формуле

(234)

где - коэффициент, принимаемый равным: для крупнообломочных, ще­бенистых (гравелистых) грунтов =2; песков в шлаков =3; су­песей =4; суглинков =5; глин =6;

d - диаметр грунтовой сваи (скважины), и.

8.49. Расчетные характеристики оснований, уплотненных грунтовыми сваями, должны назначаться по результатам натурных испытаний. При их отсутствии расчетные сопротивления и модули деформации уплотненных грунтовыми сваями насыпных грунтов и отходов производств допускается принимать по табл. (5 прил. 3) и 133.

8.50. Конструктивные мероприятия при строительстве зданий и сооружений на насыпных грунтах я отходах производств применяются в тех случаях, когда осадки фундаментов как по абсолютной величине, так и степени их неравномерности превышают предельно допустимые значения по п. 2.256(2.55). Конструктивные мероприятия назначаются в соответствии с рекомендациями, приведенными в пп. 3.200-3.224. При этом ширина осадочных швов принимается равной 2-4 см.