3. Особенности проектирования основании сооружений, возводимых на просадочных грунтах Общие положения

3.1(3.1). Основания, сложенные просадочными грунтами, должны про­ектироваться с учетом их особенности, заключающейся в том, что при по­вышении влажности выше определенного уровня они дают дополнитель­ные деформации просадки от внешней нагрузки и (или) собственного веса грунта.

3.2.(3.2). При проектировании оснований, сложенных просадочными грунтами, следует учитывать возможность повышения их влажности за счет:

а) замачивания грунтов сверху из внешних источников и (или) снизу при подъеме уровня подземных вод;

б) постепенного накопления влаги в грунте вследствие инфильтрации поверхностных вод и экранирования поверхности.

Расчетным состоянием просадочных грунтов по влажности является:

при возможности их замачивания - полное водонасыщение ( >08);

при невозможности их замачивания - установившееся значение влаж­ности  принимаемое равным природной влажности , если и влажности на границе раскатывания, если .

3.3.(3.3). Просадочные грунты характеризуются:

относительной просадочностью - относительным сжатием грунтов при заданном давлении после их замачивания;

начальным просадочным давлением - минимальным давлением, при котором проявляются просадочные свойства грунтов при их полном водонасыщении;

начальной просадочной влажностью - минимальной влажностью, при которой проявляются просадочные свойства грунтов.

Значения e«i и p,i определяются в соответствии с требованиями пп. 3.51 - 3.54 (обязательного приложения 2). 3.4. Развитие просадок грунтов по глубине характеризуется наличием трех зон (рис. 35:

I - просадки грунта от внешней нагрузки (фундамента) и собственного веса грунта (деформируемая зона);

II - нейтральная, в пределах которой просадка грунта отсутствует;

III - просадки грунта от собственного веса.

Просадка поверхности грунта от собственного веса при замачивании на площади шириной ( - величина просадочной толщи) вклю­чает (рис. 36, а, б):

горизонтальный участок просадки поверхности грунта  в пределах которого просадка грунта достигает максимальной величины и изме­няется не более чем на ±10 °/о;

два криволинейных участка r, на которых просадка грунта изменяется от максимальной величины до нуля.

При ширине замачиваемой площади горизонтальный учас­ток просадки грунта отсутствует.

3.5. Просадка грунтов от собственного веса сопровождается наклона­ми и кривизной  а также горизонтальными перемещениями повер­хности (рис. 36, в). Эти явления характерны для участков развития нерав­номерных просадок.

3.6. При замачивании площадей шириной горизонтальные перемещения поверхности в общем случае характеризуются наличием трех зон (рис. 36, г):

I - горизонтального уплотнения грунта, в пределах которой происходит уплотнение грунтов с перемещением его от периферии к центру замачи­ваемой площади;

II - горизонтального разуплотнения, в которой происходят горизонталь­ные перемещения с разуплотнением грунта, выражающемся появлением в нем растягивающих напряжений и образованием просадочных трещин;

III - нейтральной зоны при ширине замачиваемой площади .

Рис. 35. Зоны деформации просадочного грунта в основании фундамента

I - верхняя зона просадки грунта (от внешней нагрузки и собственного ве­са грунта): II - нейтральная зона; III - нижняя зона просадки грунта (от его собственного веса); 1 - эпюра изменения вертикальных напряжений по глубине от внешней нагрузки; 2 - то же, от собственного веса грунта; 3 - эпюра изменения просадки грунта по глубине от внешней нагрузки; 4 - то же, от собственного веса грунта; - суммарные давления; - начальное просадочное давление; - толщина верхней зоны просадки (от внешней нагрузки); - толщина центральной зоны; - толщина нижней зоны просадки грунта (от его собственного веса); - глубина просадочной толщи

Рис. 36. Общий характер развития просадочных деформаций на поверхности от собственного веса грунта

а - поперечный разрез увлажненной зоны; б - кривая просадки поверхно­сти грунта; в - кривые наклонов (1) и кривизны (2) поверхности г - кривая горизонтальных перемещений поверхности; I - зона разуплотнения; II - зона уплотнения; III - нейтральная зона

3.7.(3.6). Грунтовые условия площадок, сложенных просадочными грунтами, в зависимости от возможности проявления просадки грунтов от собственного веса подразделяются на два типа:

I тип - грунтовые, условия, в которых возможна в основном просадка грунтов от внешней нагрузки, а просадка грунтов от собственного веса от­сутствует или не превышает 5 см;

II тип - грунтовые условия, в которых, помимо просадки грунтов от внешней нагрузки, возможна их просадка от собственного веса и размер ее превышает 5 см.

3.8.(3.4). При проектировании оснований, сложенных просадочными грунтами, должны учитываться:

а) просадки от внешней нагрузки , происходящие в пределах верх­ней зоны просадки от подошвы фундамента до глубины, где суммарные вертикальные напряжения от внешней нагрузки и собственного веса грун­та равны начальному просадочному давлению или сумма указанных нап­ряжений минимальна;

б) просадки от собственного веса грунта , происходящие в нижней зоне просадки, начиная с глубины, где вертикальные напряжения от собст­венного веса превышают начальное просадочное давление или сумма вертикальных напряжений от собственного веса грунта и внешней нагруз­ки минимальна, и до нижней границы просадочной толщи;

в) неравномерность просадки грунтов :

г) горизонтальные перемещения основания в пределах криволине­йной части просадочной воронки при просадке грунтов от собственного веса.

Примечание. Просадки грунтов учитываются при относительной просадочности и определяются в соответствии с указаниями обязательного прил. 2.

3.9.(3.5). При определении просадок грунтов и их неравномерности следует учитывать: инженерно-геологическое строение площадки; физи­ко-механические характеристики грунтов основания и их неоднородность; размеры, глубину заложения и взаимное расположение фундаментов; на­грузки на фундаменты и прилегающие площади; конструктивные особен­ности сооружения, в частности наличие тоннелей, подвалов под частью сооружения и т. п.; характер планировки территории (наличие выемок и срезки или насыпей и подсыпок, которые оказывают влияние на напряже­нное состояние грунтов основания, а также на вид и размер просадок); во­зможные виды, размеры и места расположения источников замачивания грунтов (п. 3.2а(3.2а)); дополнительные нагрузки на глубокие фундаменты, уплотненные и закрепленные массивы от сил негативного трения, возни­кающих при просадках грунтов от собственного веса.

Кроме того, необходимо учитывать, что при замачивании сверху боль­ших площадей (ширина замачиваемой площади равна или превышает размер просадочной толщи и замачивании снизу за счет подъема уровня подземных вод полностью проявляется просадка от собственного веса  а при замачивании сверху малых площадей ( ) прояв­ляется лишь только часть ее [см., п. 3.64(17 прил. 2)].

Примечание. При определении неравномерности просадок грунтов следует учитывать возможные наиболее неблагоприятные виды и места расположения источников замачивания по отношению к рассчитываемо­му фундаменту или сооружению в целом.

Рис. 37. Схемы увлажненных зон при замачивания грунтов

а - при ; б - при

3.10. Замачивание грунтов сверху приводит к проявлению просадок в пределах части или реже всей просадочной толщи (при ) и полной просадке в пределах всей просадочной толщи как от внешней нагрузки, так и собственного веса грунта (при ).

В зависимости от технологического назначения проектируемых зданий и сооружений, особенностей гидрогеологических условий участка и других факторов возможно одновременное сочетание замачивания грунтов сверху, постепенного накопления влаги, подъема уров­ня подземных вод и т. п.

3.11. В тех случаях, когда замачивание сверху происходит из источников шириной , в грунте образуется увлажненная зона, имеющая в поперечном сечении форму, близкую к усеченному эллипсу (рис. 37, в).

Замачивание просадочного грунта сверху обычно происходит в течение длительного времени в результате утечек технологической воды и при увлажненная зона грунта имеет форму трапеции (рис. 37, б).

Степень влажности грунта в увлажненной зоне в пределах ширины (см. рис. 37, а) близка к полному водонасыщению, а на участках L изменяется от полного водонасыщения до природной влажности.

3.12. Подъем уровня подземных вод происходит на значительной площади вследствие утечек на соседних сооружениях технологических и сточных вод, фильтрации воды от расположенных поблизости водохранилищ, орошения на окружающей территории и влияния других (факторов. При этом происходит подъем зоны капиллярного повышения влажности, в пре­делах которой степень влажности изменяется от полного водонасыщения до природной.

3.13. Постепенное накопление влаги в грунте на застроенных и асфаль­тированных территориях, а также при устройстве насыпей наблюдается на площадках, сложенных грунтами со степенью влажности , происходит до установившейся влажности , равной примерно влажности на границе раскатывания.

3.14. При проектировании зданий и сооружений на просадочных грунтах нормативные значения характеристик просадочных грунтов:

относительная просадочность , начальное просадочное давление  начальная просадочная влажность  модули деформации при природной влажности Е и в водонасыщенном состоянии определяются как средние значения результатов, полученных при лабораторных или полевых испытаниях, а их расчетные значения принимаются с коэффициентом надежности по грунту, равным единице.