Особенности проектирования свайных фундаментов в просадочных грунтах

9.1 При инженерно-геологических изысканиях на строительных площадках, сложенных просадочными грунтами, следует определять тип грунтовых условий по просадочности с указанием частных и максимальных возможных значений просадки грунтов от собственного веса (при подсыпках - с учетом веса подсыпки).

Наряду с бурением скважин необходимо предусматривать проходку шурфов с отбором монолитов грунта.

При изучении на застраиваемой территории гидрогеологического режима подземных вод и прогнозировании его изменения при строительстве и эксплуатации зданий и сооружений необходимо прогнозировать возможность замачивания грунтов в результате действия различных факторов.

Физико-механические, в том числе прочностные и деформационные, характеристики просадочных грунтов должны определяться для состояния природной влажности и при полном водонасыщении. Относительную просадочность грунтов следует определять в условиях их замачивания водой, которая по температуре и химическим примесям соответствует циркулирующей в инженерных сетях как проектируемого объекта, так и зданий (сооружений), расположенных на примыкающей к нему территории.

9.2 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 тип путем срезки грунта или уплотнения предварительным замачиванием, замачиванием со взрывом, глубинным уплотнением грунтовыми сваями и другими методами. 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.

9.3 Свайные фундаменты на территориях с просадочными грунтами при возможности замачивания грунтов следует применять в случаях, когда возможна прорезка сваями всех слоев просадочных грунтов, прочностные и деформационные характеристики которых снижаются при замачивании.

Нижние концы свай должны быть заглублены, как правило, в скальные грунты, пески плотные и средней плотности, 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 путем проверки условия, что осадка сваи не превысит предельную осадку s_u, и условия обеспечения требуемой несущей способности сваи. При этом принимают наибольшее из полученных значений заглубления сваи.

Примечания

1 Если прорезка указанных грунтов в конкретных случаях экономически нецелесообразна, то в грунтовых условиях I типа по просадочности для зданий и сооружений II и III уровней ответственности допускается устройство свай (кроме свай-оболочек) с заглублением нижних концов не менее чем на 1 м в слой грунта с относительной просадочностью e_sl < 0,02 (при давлении не менее 300 кПа 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. При этом должна быть обеспечена несущая способность свай и свайных фундаментов, а возможные недопустимые осадки и просадки грунтов должны быть исключены применением дополнительных мероприятий.

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

9.4 В случае если по результатам инженерных изысканий установлено, что погружение забивных свай в просадочные грунты затруднено, в проекте должно быть предусмотрено устройство лидерных скважин, диаметр которых в грунтовых условиях I типа следует назначать менее диаметра сечения сваи (до 50 мм), а в грунтовых условиях II типа - равным ему или менее (до 50 мм). В последнем случае глубина лидерных скважин не должна превышать толщину просадочного от замачивания слоя грунта.

9.5 Расчет несущей способности свай, применяемых в грунтовых условиях I типа, следует производить в соответствии с указаниями подраздела 7.2 и приложения Е с учетом того, что сопротивления грунтов под нижними концами R и на боковой поверхности f_i сваи (таблицы 7.2, 7.3 и 7.8), коэффициент пропорциональности К (см. приложение В), модуль деформации Е, угол внутреннего трения j и удельное сцепление с должны определяться:

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

(9.1)

где е - 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/м³);

k - коэффициент, принимаемый равным: 1,0 - для супесей, 0,9 - для суглинков и глин;

w_p, w_L - влажности грунта на границе раскатывания и текучести, доли единицы; при значении I_L < 0,4, полученном при расчете по формуле (9.1), для супесей и суглинков I_L следует принимать равным 0,4;

б) при влажности w и показателе текучести I_L грунта в природном состоянии (когда w < w_p принимается w_p), если замачивание грунта невозможно.

(Опечатка. Июнь 2011 г.)

9.6 При наличии достаточного для статистической обработки объема полевых определений прочностных и деформационных характеристик грунтов расчет несущей способности свай в условиях I и П типов по просадочности рекомендуется производить в соответствии с приложением Е. Несущая способность свай в выштампованном ложе, применяемых в грунтовых условиях I типа, должна назначаться в соответствии с требованиями 7.2.4 как для забивных свай с наклонными гранями при I_L, по формуле (9.1).

9.7 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, следует определять в соответствии с требованиями подраздела 7.3.

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 и на боковой поверхности сваи по данным результатов полевых испытаний этих грунтов динамическим зондированием.

Статическое зондирование допускается применять:

ниже границы просадочной толщи - при выборе слоев грунта для опирания свай и для определения расчетных сопротивлений грунтов под нижним концом R и на боковой поверхности сваи f_i;

в грунтовых условиях I типа - для определения расчетных сопротивлений замоченных просадочных грунтов под нижним концом R и на боковой поверхности сваи f_i;

в грунтовых условиях II типа - при определении отрицательной силы трения просадочных грунтов на боковой поверхности сваи в соответствии с 9.10.

9.8 Помимо свай, указанных в разделе 6, следует также применять набивные железобетонные сваи, устраиваемые в пробуренных скважинах с забоем, уплотненным втрамбовыванием щебня на глубину не менее 3d (где d - диаметр скважины), либо устройством забивной пяты конической формы.

9.9 Сваи по несущей способности грунтов основания в грунтовых условиях II типа следует рассчитывать с учетом сил отрицательного трения исходя из условия

(9.2)

где N - расчетная нагрузка, кН, на одну сваю;

F_d - несущая способность сваи, кН, определяемая в соответствии с 9.11;

g_k, g₀, g_n - коэффициенты, принимаемые по 7.1.11;

g_с - коэффициент условий работы сваи, значение которого принимают в зависимости от возможного значения просадки грунта s_sl: при s_sl = 5 см g_с = 0; при s_sl ³ 2s_u g_с = 0,8; для промежуточных значений s_sl g_с определяют интерполяцией;

Р_n - отрицательная сила трения, определяемая в соответствии с 9.10.

Примечания

1 Значение Р_n следует определять, как правило, для полностью водонасыщенного грунта (при возможном замачивании грунтов сверху).

2 По прочности материала сваи должны быть рассчитаны на нагрузку N + Р_n.

9.10 Отрицательную силу трения Р_n в водонасыщенных грунтах и Р'_п в грунтах природной влажности, действующую на боковой поверхности сваи, кН, принимают равной наибольшему предельному сопротивлению сваи длиной h_sl по испытаниям выдергивающей нагрузкой согласно ГОСТ 5686 соответственно в водонасыщенных грунтах и грунтах природной влажности.

До проведения испытаний на выдергивание значение Р_n допускается определять:

а) по формуле

(9.3)

где и - периметр, м, участка ствола сваи длиной h_sl;

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, определенное в соответствии с требованиями СП 22.13330, равно наименьшему значению допустимой деформации основания здания;

t_i - расчетное сопротивление, кПа, определяемое по формуле

(9.4)

здесь z - экспериментальный параметр, характеризующий боковое давление на контакте сваи с грунтом;

n_макс - наибольшее значение пористости просадочных грунтов, принимаемое равным 0,55;

n_i - пористость i-го слоя грунта в долях единицы;

H_i - глубина расположения середины расчетного i-го слоя грунта, м;

Н₀ = 1 м;

s_zg - вертикальное напряжение от собственного веса водонасыщенного грунта, кПа;

j_I и с_I - расчетные значения угла внутреннего трения, град., и удельного сцепления, i-го слоя грунта, определяемые в соответствии с ГОСТ 12248 по методу консолидированного дренированного среза;

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

б) по результатам статического зондирования водонасыщенных грунтов и грунтов природной влажности на расчетную глубину h_sl в соответствии с подразделом 7.3.

9.11 Несущую способность F_d, кН, свай в грунтовых условиях II типа по просадочности, 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; в необходимых случаях следует предусматривать проведение испытаний тензометрических свай (с определением усилий и деформаций в сечениях сваи );

б) расчетом в соответствии с указаниями 9.5 в условиях полного водонасыщения грунтов в пределах слоев грунта ниже глубины h_sl.

9.12 Проведение статических испытаний свай в грунтах II типа по просадочности является обязательным при отсутствии фондовых материалов по таким испытаниям.

9.13 Для особо ответственных сооружений и при массовой застройке в районах с неизученными грунтовыми условиями следует производить испытания свай с длительным замачиванием основания до полного проявления просадок по разработанной программе для конкретных условий.

9.14 Если на боковой поверхности свай возможно появление отрицательных сил трения, то осадку свайного фундамента из висячих свай следует определять как для условного фундамента (подраздел 7.4), но при подсчете нагрузок должны быть добавлены отрицательные силы трения, определенные по формуле (9.3) при периметре и, м, равном периметру ростверка в пределах его высоты и по периметру куста по наружным граням свай.

9.15 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 возможных наиболее неблагоприятных вида и расположения источника замачивания по отношению к рассчитываемому фундаменту или сооружению в целом.

9.16 Применение свайных фундаментов не исключает необходимости выполнения водозащитных мероприятий. При этом в грунтовых условиях II типа по просадочности 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. В случаях когда свайный фундамент не исключает деформации конструкций и крены зданий (сооружений), превышающие величины, допустимые нормами, здания и сооружения допускается проектировать с учетом мероприятий, снижающих неравномерную их осадку и устраняющих их крены, в том числе с применением выравнивания.

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

9.18 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.

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

9.20 При проектировании свайных фундаментов, устраиваемых в грунтовых условиях II типа, коэффициент надежности по назначению (7.1.3) не учитывают.