Просадка учитывается в тех слоях, где выполняется условие

_zg + _zp  p_sl

На рис. 15.10 приведены характерные случаи расположения де­формируемых зон. Просадка при замачивании больших площадей определяется методом элементарного суммирования по формуле

s_sl = _{sl, i} h_i k_{sl, i} (15.18)

где _{sl, i} - относительная просадочность грунта i-го слоя, соответ­ствующая давлению _zg + _zp, которая может быть определена по опытной кривой типа, показанного на рис. 15.9, б; п - число слоев деформируемой зоны при _{sl, i}  0,01; h_i - толщина; i-го слоя (h_i  2м); k_{sl, i} - коэффициент, учитывающий некоторую условность ме­тодик лабораторных испытаний грунтов и особенность просадки грунтов от нагрузки.

Для широких фундаментов (b 12 м) и при определении просад­ки от собственного веса грунта принимается k_sl = 1, для фундамен­тов шириной менее 3 м вычисляется по формуле

k_{sl, i} = 0,5 + 1,5 (p - p_{sl, i}) / p_o (15.19)

где р - среднее давление под подошвой фундамента; p_{sl, i} - на­чальное просадочное давление грунта i-го слоя; р_o - давление, равное 100 кПа.

При 3 м< b <12 м коэффициент k_{sl, i} определяется по линейной интерполяции.

В СНиП 2.02.01 - 83 содержатся также указания по расчету просадок и кренов фундаментов при локальном замачивании ос­нований.

Вернемся к схемам на рис. 15.10. На этих схемах выделены два участка деформируемой зоны: h_{sl, p} , на котором просадка проис­ходит от нагрузок, передаваемых фундаментом; h_{sl, g} , на котором просадка обусловлена напряжениями от собственного веса грунта. Расчетные значения просадок на этих участках позволяют опреде­лить тип грунтовых условий строительной площадки по просадочности:

I тип — просадка грунта происходит в основном в пределах участка h_{sl, p} от внешней нагрузки, а просадка от собственного веса (участок h_{sl, g}) не превышает 5 см (рис. 15.10, а);

II тип — наряду с просадкой грунта от нагрузки, передаваемой фундаментом, в нижней части просадочной толщи (участок h_{sl, g}) просадка превышает 5 см (рис. 14.10, б, в, г).

Указанное подразделение грунтовых условий по типам просадочности играет большую роль при назначении инженерных меропри­ятий и рациональных конструкций фундаментов на территориях, сложенных просадочными грунтами.

Тип просадочности лессового основания можно определить так­же опытным замачиванием котлована, отрытого в испытуемых грунтах. Если при этом под действием собственного веса просадка грунта при замачивании будет не более 5 см, то грунты относятся к I типу, если толща грунтов проседает более чем на 5 см — ко II типу просадочности.

Принципы строительства на просадочных грунтах. При проектировании оснований и фундаментов зданий на просадочных грун­тах прежде всего учитывают возможность их замачивания и возник­новения просадочных деформаций. В тех случаях, когда исключает­ся замачивание, основания и фундаменты проектируются как на обычных непросадочных грунтах.

При возможности замачивания грунтов надежность и нормаль­ная эксплуатация зданий: и сооружений достигаются применением одного из следующих принципов:

1. осуществление комплекса мероприятий, включающего подго­товку основания, водозащитные и конструктивные меры;

2. устранение просадочных свойств грунтов;

3. прорезка просадочных грунтов глубокими фундаментами.

В комплекс водозащитных мероприятий входят: компоновка генплана; планировка застраиваемых территорий; устройство под зданиями и сооружениями маловодопроницаемых экранов; качест­венная засыпка пазух котлованов и траншей; устройство вокруг зданий водонепроницаемых отмосток; отвод аварийных вод за пределы зданий и в ливнесточную сеть.

При планировке следует использовать пути естественного стока атмосферных вод. Применение песчаных грунтов, строительного мусора и других дренирующих материалов для планировочных насыпей, обратных засыпок, грунтовых подушек не допускается. Для этих целей должны использоваться местные лессовидные суг­линки и глины с тщательным уплотнением. Вокруг зданий для отвода атмосферных вод устраиваются отмостки специальных кон­струкций.

Конструктивные мероприятия применяют обычно при строитель­стве на просадочных грунтах со II типом грунтовых условий и на­значают по расчету конструкций зданий и сооружений на нерав­номерные просадки. Мероприятия объединяют в три группы, по составу и способам осуществления традиционные для строительст­ва в особых грунтовых условиях.

Повышение прочности и общей пространственной жесткости сооружений, выполняемое для относительно жестких зданий и со­оружений, обеспечивается разрезкой зданий и сооружений осадоч­ными швами на отсеки с ориентировочным расстоянием между осадочными швами для жилых, гражданских и промышленных многоэтажных зданий, равным 20...40 м, а для промышленных одноэтажных зданий - 40...80 м. Предусматриваются также устройство железобетонных поясов и армированных швов, усиление фундаментно-подвальной части зданий и сооружений путем приме­нения монолитных или сборно-монолитных фундаментов.

Для податливых и гибких зданий и сооружений иногда оказыва­ется эффективным применение мероприятий по дополнительному увеличению податливости. Это достигается введением гибкой связи между отдельными элементами, повышением площади опирания отдельных конструктивных элементов и т. п.

Третья группа объединяет методы, обеспечивающие нормаль­ную эксплуатацию зданий и сооружений при возможных, часто неравномерных, просадках. Для этого применяют конструктивные решения, позволяющие в короткие сроки восстановить после неравномерных просадок нормальную эксплуатацию кранов, лифтов, оборудования путем рихтовки подкрановых путей и на­правляющих лифтов, поднятия опор домкратами. Предусматрива­ются также увеличенные габариты между отдельными конструкци­ями, например между мостовыми кранами и элементами покры­тия.

Устранение просадочных свойств грунтов достигается их уплотне­нием или закреплением, устройством грунтовых подушек.

Эффективным способом является уплотнение тяжелыми тра­мбовками. На площадках с I типом грунтовых условий для небо­льших по ширине фундаментов (до 1,5...2 м) поверхностное уплот­нение обычно оказывается достаточным для полной ликвидации просадочных свойств грунтов в пределах деформируемой зоны от нагрузки фундаментов. На площадках со II типом грунтовых усло­вий уплотнение тяжелыми трамбовками позволяет полностью или частично устранить просадку грунта только от нагрузки фундамен­тов и применяется в комплексе с водозащитными и конструктив­ными мероприятиями. Для полного устранения просадочных свойств грунтов на всю их толщу при II типе грунтовых условий этот метод применяется в сочетании с глубинным уплотнением для уплотнения верхнего, так называемого буферного слоя. Удары тя­желых трамбовок создают колебания в грунтовом массиве, что следует учитывать при уплотнении грунтов вблизи существующих зданий и сооружений. Для приближенной оценки можно принять, что при энергии удара 300...400 кНм сейсмичность распространяет­ся на расстоянии: 3,5...4м при 8 баллах, 5...7м при 7 баллах, 9...10м при 6 баллах.

Устройство грунтовых подушек обеспечивает создание в ос­новании фундаментов слоя непросадочного грунта. Когда необ­ходимо получить уплотненный слой грунта значительной толщины, применяется двухслойное уплотнение путем сочетания поверхност­ного уплотнения со дна котлована тяжелыми трамбовками и устройства по верху уплотненного слоя грунта грунтовой подуш­ки. На площадках с I типом грунтовых условий этим методом полностью устраняется возможность просадки фундаментов.

При умеренных нагрузках от сооружений можно рекомендовать устройство фундаментов в вытрамбованных котлованах, фун­даментов в виде пирамидальных свай и забивных блоков. На пло­щадках со II типом грунтовых условий применение указанных типов фундаментов допускается, если суммарная просадка грунта от собственного веса и нагрузок, передаваемых фундаментами, не превышает допустимой величины.

Использование катков имеет ограниченный характер, например при уплотнении материала в теле грунтовых подушек. Применяется также поверхностное уплотнение подводными взрывами.

Уплотнение предварительным замачиванием дает воз­можность уплотнить грунты с глубины, на которой напряжения от собственного веса водонасыщенного грунта превышают на­чальное просадочное давление. Происходящее при этом понижение поверхности может распространиться на большие площади, по­этому данный метод наиболее целесообразно применять на вновь застраиваемых площадках. Широко используют также уплотнение оснований пробивкой скважин (грунтовые сваи) и глубинными взрывами.

Для закрепления просадочных грунтов применяют методы од­норастворной силикатизации или термообжига. На площад­ках с I типом грунтовых условий закрепление производят в преде­лах деформируемой зоны для ликвидации просадочных свойств, повышения прочности и уменьшения сжимаемости грунта. На про­садочных грунтах со II типом грунтовых условий и особенно для жилых зданий обычно целесообразно создавать из закрепленного грунта отдельные опоры или массивы, передающие нагрузки от зданий на подстилающие слои непросадочного грунта с достаточ­ной несущей способностью. Иногда в нижней части таких опор устраивают уширения из закрепленного грунта.

Прорезка просадочных грунтов обычно осуществляется с помощью свайных фундаментов.

Наиболее целесообразно применять забивные и особенно кони­ческие и пирамидальные сваи, а также набивные сваи в пробитых или полученных путем уплотнения грунта взрывами удлиненных зарядов скважинах. При необходимости используют набивные сваи с уширениями, создаваемыми путем втрамбовывания в дно скважи­ны жесткого бетона. В грунтовых условиях II типа для обеспечения достаточной несущей способности сваи, как правило, должны пол­ностью прорезать просадочную толщу и опираться на подстила­ющие грунты повышенной плотности и несущей способности (плот­ные глинистые грунты, гравий, плотные пески). Неполная прорезка просадочных грунтов сваями допускается лишь на площадках с I типом грунтовых условий в тех случаях, если расчетные дефор­мации не превышают допустимых величин.

Несущую способность свай в просадочных грунтах определяют, как правило, путем статических испытаний. Возможно также опре­деление несущей способности по результатам статического зонди­рования. В обоих случаях перед началом испытаний грунт замачи­вают до полного водонасыщения. При определении несущей спосо­бности свай расчетным методом в просадочных грунтах I типа учитывают расчетное сопротивление по боковой поверхности свай, а в грунтовых условиях II типа оно в виде сил отрицательного трения входит в дополнительную нагрузку на сваю.