Грунты естественных оснований

Скальные и полускальные — грунты с жесткими структур­ными связями, имеющие прочность на сжатие от 10 до 1200 кгс/см². Прочность полускальных грунтов, таких как глинистые сланцы, песчаники, мергели, алевролиты (сцементированные суглинки) и аргиллиты (сцементированные глины) менее 50 кгс/см², в водонасыщенном состоянии может снижаться в 2-3 раза.

Нескальные крупнообломочные несцементированные грунты разделяются на: щебенистые, галечниковые, дресвяные и гравийные (галька - окатанные отложения горных пород размером от 20 до 200 мм, гравий - то же, размером от 2 до 20 мм. щебень - размер от 20 до 200 мм, дресва - тоже что щебень, размером от 2 до 20 мм).

При содержании щебня, гальки, гравия, дресвы более 60 % и песчаном заполнителе эти грунты имеют условное сопротивление осевому сжатию R_о от 3 до 10 кгс/см² (300-1000 кПа) в зависимости от крупности и прочности породы.

Песчаные грунты (сыпучие в сухом состоянии) имеют крупность частиц от 0,1 до 2 мм (не считая пылеватых) и распределяются на крупные, средней крупности, мелкие и пылеватые пески, которые могут быть плотными, средней плотности и рыхлыми.

Условное сопротивление R_о песков в кгс/см² (кПа):

крупных — 3,5(345);

средней крупности — 3,0 (295);

то же, влажных и водонасыщенных — 2,5 (245);

мелких сухих — 2,0 (195);

мелких влажных и водонасыщенных — 1,5 (145);

пылеватых маловлажных — 2,0 (195);

пылеватых водонасыщенных — 1,0(95).

Глинистые грунты - связные, обладающие пластичностью

Свойства глинистых грунтов зависит от содержания пластинчатых и чешуйчатых частиц размерами от 1 до 5 мкм минералов каолинита и монтмориллонита - глинистых частиц.

В зависимости от их количества глинистые грунты подраз­деляются на:

глины - глинистых частиц более 30%;

суглинки - глинистых частиц от 10 до 30%;

супеси - глинистых частиц от 3 до 10%.

Остальную часть глинистых грунтов составляют песчаные, крупностью > 0,05 и пылеватые - от 0,05 до 0,005 мм фракции и зерна полевого шпата, извести, окислов железа и кальция.

Большему количеству глинистых частиц соответствует большее число пластичности W_n: для глин W_n >17; для суглинков W_n от 7до 17; для супесей W_n > от 1 до 7. W_n =W_т -W_р, где

W_т - предел текучести - верхний предел пластичности,

соответствующий влажности, превышение которой приводит к переходу грунта из пластичного в текучее состояние: стан­дартный конус весом 76 г внедряется в грунт на 10 мм.

W_р - нижний предел пластичности - предел раскатывания, соответствует влажности, при которой шнуры диаметром 3 мм начинают распадаться на куски, не раскатываются.

Для оценки консистенции глинистых грунтов пользуются показателем пластичности В.

, где W — естественная влажность грунта.

При В < 0 - грунты твердые; от 0 до 0,25 - полутвердые; от 0,25 до 0,5 - тугопластичные;

от 0,5 до 0,75 - мягко пластичные: При В>1 - грунты текучей консистенции.

Коэффициент пористости глинистых грунтов составляет от 0,4 до 1,0. При средней пористости условное сопротивление R_о, в зависимости от консистенции имеет следующие значения в кгс/см² (кПа):

супеси твердые - 2,75 (270)	супеси тугопластичные - 1,75(170)	суглинки твердые - 2,5 (245)
суглинки тугопластичные - 2,0 (195)	глины твердые - 4,0 (395)	глины тугопластичные - 2,5 (245)

Несущая способность основания под фундаментом мелкого заложения или опускным колодцем проверяется: где Р - давление подошвы фундамента на основание; а n - коэффициент надежности (коэффициент запаса) для мостов n = 1,4; для зданий и сооружений I-II-III классов n, соответственно, равен 1,2; 1,15; 1,10; R - расчетное сопротивление грунта основания осевому сжатию кгс/см² (кПа) определяется по формуле:

Первый член формулы , учитывающий влияние ширины фундамента и тип грунта, составляет:

для песков 1,24-1,81R₀;

для глин 1,06-1,16R₀.

К₁ - см. ниже в таблице. b - ширина фундамента от 1 до 6 м, если ширина более 6 м, принимают b = 6,0 м.

Второй член формулы учитывает влияние глубины заложения d, при глубине d > 3,0 м увеличивает расчетное сопротивление и имеет существенное значение для опускных колодцев и свайных фундаментов, проверяемых по острию свай.

γ — среднее значение удельного веса грунта, находящегося выше подошвы фундамента. Допускается принимать:

γ = 19,62 кн/м³(0,00196 кгс/см³).

Значения коэффициентов К₁ и К₂ (К₁ в 1/м)

	песок крупный	песок средний	песок мелкий	супесь, суглинок, глина-полутверд.	то же, пластичные
К1	0,1	0,08	0,06	0,04	0,02
К2		2,5	2,0	2,0	1,5

Анализ формулы в целом показывает, что для прикидочных расчетов фундаментов мелкого заложения можно принять R = 1,5-1,6R₀.

Фундаменты на естественном основании необходимо выполнять без перерыва после разработки котлована, сохраняя природные свойства фунта, защищая основание от увлажнения, промораживания, затопления верховодкой.

Желательно уплотнение сжимаемых грунтов и втрамбовывание щебня тяжелыми трамбовками для исключения нежелательных осадок в будущем.

Глубина заложения подошвы фундамента или ростверка принимается в зависимости от вида грунта и глубины промерзания d_г.

При скальных, крупнообломочных с песчаным заполнителем грунтах, песках крупных и средней крупности глубина заложения d не зависит от d_г.

Заглубления в скальные породы при их прочности >500 кгс/см² не менее 10 см, при < 500 кгс/см² не менее 25 см.

При отсутствии размыва грунта минимальная глубина заложения 1,0 м при толщине несущего пласта под подошвой не менее 1,0 м и отсутствии грунтовых вод (крупнообломочные грунты, крупные и средние пески).

Глубина заложений фундамента от наибольшей глубины размыва дна не менее 2,5 м при расчетном (вероятность превышения 1-2%) и не менее 2,0 м при наибольшем паводке (вероятность превышения 0,3%).

При мелких песках, супесях, суглинках и глинах d = d_г+0,25 м.

Свайные фундаменты

Типовые забивные железобетонные сваи - призматические сечением 35x35 см и 40x40 см длиной от 6 до 18 м для транспортных сооружений с маркировкой типа СМ12-35Т4. Буквы в начале - свая мостовая, длиной 12 м, сечением 35x35 см, трещиностойкая (раскрытие трещин ограничено 0,1 мм) тип 4.

Номер типа сваи характеризует количество рабочей арматуры в поперечном сечении и расчетный диаметр арматуры периодического профиля AII (AIII)

тип	Т2	ТЗ	Т4	Т5	Тб	Т7
количество арматуры	4ø25	4ø28	4ø32	12ø20	8ø28	12ø25
длина, м	до 12	до 13	до 14	до 15	до 16	до 16

марка бетона 300-350 (В22,5-В27,5), коэффициент армирования oт 1,6 до 5%, в связи с чем объемный вес для свай типа Т6 и Т7 следует принимать, соответственно, 2,6 и 2,7 тс/м³. Высокоармированные сваи типов от Т4 до Т7 можно использовать, как несущие балки для временного подмащивания при забивке свай в котлованах, предварительно определив по их арматуре допускаемый изгибающий момент.

Цилиндрические сваи - сваи-оболочки диаметром 0,6 м со стенкой δ=10 см применяют для забивки на глубину до 30 м и в случае больших нагрузок. Заказная длина оболочек 4-6-8-12 м, по торцам они имеют стальные обечайки под сварку с накладками.

При сварке сначала необходимо заварить стык по торцам обечаек, а затем равномерно по периметру поставить 8 накладок 100х200х10 мм, обварить их по контуру, шов К>8мм и защитить обмазочной гидроизоляцией.

Точность забивки свай

1. Установка сваи под забивку с точностью:
±10 мм для свай 35x35; ±20 мм для свай 40x40 и ø0,6.

2. Положение в плане:
вдоль свайного ряда ±0,3d; поперек свайного ряда ±0,2d

Для свай безростверковых опор - отклонение из ряда (по фасаду моста): если сваи в один ряд ±0,02d; при двух рядах свай ±0,05d, где d - диаметр сваи или сторона сечения свай.

3. Точность забивки свай по вертикали или отклонение от вертикали и заданного наклона:

в свайных ростверках - 2/100 (2%); в безростверковых однорядных - 1/200 (0,5%), в двухрядных — 1/100(1%).

4. По глубине погружения:

для мостов при длине свай до 10м - 25см, более 10м - 50см;

для остальных сооружений недопогружение свай 1 до 10 м на 10%, 1 >10 м на 15%. Заделка свай в ростверке производится по одному из вариантов:

- не менее 2 толщин ствола;

- с распушкой арматуры, заделка ствола на 10-15 см, плюс
заделка оголенной арматуры на длину 30 диаметров арматуры сваи.

Расстояние между сваями принимается не менее 3d, свес ростверка от сваи в свету >25см. При отсутствии указаний в проекте следует выдерживать следующие минимальные расстояния до зданий и сооружений при забивке свай.

До стальных трубопроводов, находящихся под давлением до 20 атм: 5м — при сваях сечением до 40x40 см; 10 м - для свай диаметром 0,6м.

Расстояние до зданий при забивке сваи молотом массой до 7 тс не менее 15 м с принятием мер по уменьшению динамического воздействия (лидерные скважины, снижение высоты подъема молота и др.) и геодезическим контролем за состоянием зданий.

Раскопки трубопроводов, каналов коллекторов с помощью гидравлического экскаватора допускаются не ближе 0,5 м сбоку и 0,5м сверху (над верхом) коммуникации с предварительным их обнаружением с точностью до 0,25 м, по согласованию с владельцем коммуникации, при наличии ордера на производство земляных работ.

Регистрация погружения свай

Вначале забивают от 5 до 20 пробных свай в разных точках строительной площадки с регистрацией числа ударов на каждый метр погружения.

После этого подсчет общего числа ударов не производится, а в журнале в конце погружения регистрируют погружение сваи от залога в 30 ударов и определяют отказ на среднее значение из 10 последних ударов в залоге с точностью замера отказа до 0,1 см.