3.1 Анализ инженерно-геологических условий площадки

Анализ инженерно-геологических условий производится с целью выбора несущего грунта и назначения возможных вариантов фундаментов под опору моста.

Тип грунтов в основании и их состояние устанавливают по производным показателям физико-механических свойств грунтов. Эти показатели определяют по основным свойствам, используя расчетные зависимости (таблица 2).

Инженерно-литологическое строение основания на месте возводимой опоры моста установлено бурением скважины № 34 на глубину 33 м.

Исходные показатели физико-механических свойств грунтов определены и занесены в таблицу 3.

Производные характеристики грунтов по слоям, установленные в результате бурения, представлены в таблице 4. Эти характеристики позволяют уточнить тип грунтов и их состояние.

Установив наименование грунтов, их состояние, а также производные характеристики грунтов вычерчиваем геолого-литологическую колонку по скважине.По геолого-литологической колонке скважины описываются геологические и гидрологические особенности площадки строительства опоры. В анализе геологических условий указывают глубину исследованных грунтов основания, наличие с поверхности воды, глубину местного размыва, толщину льда, дается описание грунтов сверху вниз, мощность каждого слоя, уровень грунтовых вод и наличие слабых слоев грунта.

Таблица 2 - Расчетные зависимости производных характеристик грунтов

№ п/п	Наименование характеристики грунта.	Обозначение	Расчетная формула	Единица измерения
1	Плотность скелета грунта:	ρd		г/см3
2	Число пластичности:	IP	IP = WL - WP	Доли. ед.
3	Показатель текучести:	IL		Доли. ед.
4	Коэффициент пористости:	е		Доли. ед.
5	Степень влажности:	Sr		Доли. ед.
6	Удельный вес грунта:	γ	γ = 9,81 ∙ρ	кН/м3
7	Удельный вес грунта с учетом взвешивающего действия воды:	γsв		кН/м3
8	Коэффициент бокового расширения:	β		Доли. ед.
9	Коэффициент относительной сжимаемости:	mv		МПа-1
10	Коэффициент консолидации:	cv		м2/год

Таблица 3 - Расчетные показатели исходных физико-механических свойств грунтов на площадке строительства опоры моста по скважине №34

ИГЭ	Вид грунта	Генетический индекс	Плотность		Влажность			Удельное сцепление, кПа		Угол внутреннего трения, град.		Е, МПа	Kf, м/сут
					W	WL	WP	СI	СII
13	Песок светло-коричневый мелкий	Al	1,90	2,66	0,24	-	-	2,4	4,0	30	32	24	2,948
15	Пылевато-глинистый с прослойками песка	Al	1,84	2,75	0,34	0,41	0,21	8,6	10,0	15	16	8	0,005
8	Песок серый мелкий	Al	2,00	2,65	0,24	-	-	-	-	26	28	18	5,822
34	Пылевато-глинистый коричневый	M	2,10	2,74	0,23	0,33	0,18	45,0	48,0	19	22	18	0,004

Таблица 4 - Производные показатели физико-механических свойств грунтов

ИГЭ	Вид грунта	Мощность слоя, м						кН/м3
13	Песок светло-коричневый мелкий	1,4	1,53	-	-	0,74	0,86	18,64	9,54
15	Ил глинистый с прослойками песка	6,5	1,37	0,2	0,65	1,01	0,93	18,05	8,71
8	Песок серый мелкий	11,7	1,61	-	-	0,70	0,91	19,62	9,71
34	Глина коричневая тугопластичная	13,4	1,71	0,33	0,33	0,60	1,05	20,60	10,88

Расчетное сопротивление основания из нескального грунта фундамента мелкого заложения следует определять по формуле:

+1,5γ_wh_w , (23)

где R₀ – условное сопротивление грунта, кПа; согласно [2 приложение 24, таблица 1];

b – ширина подошвы фундамента, принимаем 2 м;

d – глубина заложения фундамента (от отметки местного размыва);

γ – осредненное по слоям расчетное значение удельного веса грунта, расположенного выше подошвы фундамента, вычисленного без учета взвешенного действия воды. γ = 19,67.

- коэффициенты, принимаемые по таблица 4 приложения 2.

γ_{w ,}h_w- вес и глубина воды соответственно.

Так как расчетное сопротивление грунтов основания с глубиной возрастает (рисунок 8), считаем, что основание под опорой сложено из надежных однородных грунтов.

В качестве несущего слоя принимаем песок мелкий средней плотности

Расчеты для построения рисунка 9:

1) сопротивление для слоя ила глинистого ,при d=2,5м

₂₎ сопротивление для слоя ила глинистого ,при d=3,8м

₃₎ сопротивление для слоя песок мелкий, при d=3,8м

₄₎ сопротивление для слоя песок мелкий ,при d=15,5м

₅₎ сопротивление для слоя глина тугопластичная ,при d=15,5м

₆₎ сопротивление для слоя глина тугопластичная,при d=28,9м

Разработка вариантов фундамента.

Технико-экономическое обоснование выбора варианта фундамента является залогом рационального проектирования. В процессе рассмотрения вариантов фундамента важно правильно решить принципиальные вопросы. Для этого рекомендуется:

• составить эскизы всех реальных вариантов, привязав их к геологическим условиям;

• отобрать из них наиболее приемлемые фундаменты;

• рассчитать отобранные варианты для наиболее невыгодного сочетания нагрузки.

Расчету фундаментов под опору моста подлежат только два варианта: на естественном основании и свайный. Эти типы фундаменты наиболее распространены в практике строительства для различных грунтовых условий.

В данных инженерно-геологических условиях возможно устройство следующих типов фундаментов:

I – фундамент мелкого заложения (если под подошвой фундамента залегают пылевато-глинистые грунты с показателем текучести I_L > 0,4 или рыхлые пески, то необходимо устраивать под подошвой фундаментов подушку из щебня, гравия или крупного песка толщиной 2-3 м),

II – свайный фундамент с вертикальными призматическими сваями сплошного сечения с заглублением нижних концов свай в глину полутвердую,

III – свайный фундамент с вертикальными призматическими сваями сплошного сечения с заглублением нижних концов свай в известняк.

Опирание фундаментов мелкого заложения непосредственно на поверхность сильнозаторфованных грунтов, торфов, слабоминеральных сапропелей, илов, а также текучепластичные и текучие пылевато-глинистые грунты не допускается.

Подошву фундаментов мелкого заложения следует заглублять не менее чем на 2,5 м от отметки местного размыва. Обрез фундаментов мелкого заложения следует заглублять на 300 мм ниже дна реки.

Вариант устройства фундамента представлен на рисунке 9.