ВСН 33-2.2.07-86. . Мелиоративные системы и сооружения. Сооружения на набухающих грунтах. Нормы проектирования (41745)

ВЕДОМСТВЕННЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ НОРМЫ

МЕЛИОРАТИВНЫЕ СИСТЕМЫ И СООРУЖЕНИЯ

СООРУЖЕНИЯ НА НАБУХАЮЩИХ ГРУНТАХ

НОРМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

ВСН 33-2.2.07-86

МИНИСТЕРСТВО МЕЛИОРАЦИИ И ВОДНОГО ХОЗЯЙСТВА СССР

МОСКВА 1986

РАЗРАБОТАНЫ Союзгипроводхозом (к.т.н. С.С. Савватеев - руководитель темы, к.т.н. А.Л. Мариупольский, к.г.-м.н. Г.Д. Патрашков, В.П. Суровцев-Бутов); Союзводпроектом (Н.И. Пупышев); ВНИИГиМом (к.т.н. А.В. Колманов, к.т.н. А.С. Сызранов)

ВНЕСЕНЫ Союзводпроектом

ПОДГОТОВЛЕНЫ К УТВЕРЖДЕНИЮ Главным техническим управлением Минводхоза СССР (С.А. Савченко)

С введением в действие ВСН 33-2.2.07-86 "Мелиоративные системы и сооружения. Сооружения на набухающих грунтах. Нормы проектирования" утрачивает силу ВСН II-21-78 "Инструкция по проектированию оросительных систем для районов с набухающими грунтами".

Настоящие ВСН устанавливают требования к проектированию сооружений оросительных систем на набухающих грунтах, и не распространяются на мелиоративные системы на грунтах, набухающих за счет новообразований, образующихся в грунте при взаимодействии его с растворами агрессивных веществ (химическое набухание), или за счет кристаллизации сернокислых соединений.

1. Основные положения

1.1. При проектировании оросительных систем и их сооружений обязательно соблюдение требований СНиП 2.02.01-83*, СНиП 2.06.03-85, СНиП 2.02.02-85, СНиП 2.06.01-86, СНиП 2.06.03-85, СНиП II-55-79, СНиП II-56-77.

1.2. При проектировании оросительных систем должна быть обеспечена их наибольшая эффективность, достигаемая при оптимальной надежности. Надежность комплекса гидротехнических сооружений оросительной системы (ГТС ОС) характеризуется коэффициентом сохранения эффективности согласно ГОСТ 27.002-83. Оптимальным уровнем надежности комплекса ГТС ОС является такой уровень, при котором достигается их наибольшая эффективность или (эквивалентно) минимум совокупных народно-хозяйственных затрат, включающих капиталовложения на строительство, эксплуатационные издержки; и сельскохозяйственные ущербы, возникающие вследствие повреждений ГТС ОС при набухании грунтов.

1.3. Настоящие "Нормы" распространяются на проектирование и строительство оросительных систем и гидротехнических сооружений на набухающих грунтах, которые при замачивании жидкостью увеличиваются в объеме, и при этом относительное набухание в условиях свободного набухания (без нагрузки) более 0,04. Следует учитывать, что набухающие грунты при уменьшении влажности уменьшают свой объем (усадка).

1.4. Проектирование, и строительство сооружений оросительных систем на набухающих грунтах в сейсмических районах должно осуществляться с учетом требований главы СНиП II-7-81.

1.5. При проектировании оросительных систем и сооружений следует руководствоваться следующей классификацией набухающих грунтов:

Таблица 1

1.6. При проектировании сооружений необходимо учитывать дополнительные воздействия на них от набухания замачиваемого грунта, а также зависимость степени набухания грунтов при увлажнении от величин вертикального давления и начальной плотности и влажности грунта (см. обязательное приложение 2).

1.7. При проектировании ГТС на набухающих грунтах должна выполняться оценка изменения режима влажности грунта, вызванного строительством оросительной системы, учитывая при этом объекты-аналоги в подобных инженерно-геологических условиях.

1.8. При проектировании следует учитывать: уменьшение коэффициента фильтрации грунтов при набухании, способствующее образованию верховодок, переувлажнению и засолению земель; снижение прочности грунта; а также то, что набухающие грунты в регионах с сезонным промерзанием являются также и пучинистыми и подвержены морозному растрескиванию. Надежность ГТС ГМС на набухающих грунтах должна обеспечиваться комплексом мероприятий, включающих достоверный прогноз изменения свойств и деформаций грунтов, водозащитные мероприятия, устройство (при необходимости) искусственных оснований, конструктивные мероприятия и соответствующие технологии строительства.

1.9. Водозащитные мероприятия должны обеспечиваться вертикальной планировкой территории, расположением и конструкцией каналов, водоемов, трубопроводов и емкостных сооружений, организованным отводом фильтрационных вод, организацией контроля за утечкой воды, надежной герметизацией швов и гидроизоляцией сооружений.

1.10. Конструктивные мероприятия должны предусматривать применение гибких конструкций сооружений, состоящих из элементов повышенной прочности, разделенных деформационными швами.

1.11. В проектах сооружений I-III классов должна быть предусмотрена организация наблюдений за их перемещениями и деформациями (осадками, подъемами) и состоянием конструкций.

1.12. При проектировании заглубленных сооружений необходимо учитывать изменения горизонтального давления на сооружения и облицовки каналов при набухании и усадке грунтов.

1.13. Расчет ожидаемых деформаций оснований следует вести на основе результатов инженерно-геологических изысканий в районе строительства с учетом режима замачивания и подсыхания грунта и воздействий на грунт со стороны возводимого сооружения.

1.14. На предварительных стадиях проектирования (ТЭО, схема), при отсутствии лабораторных данных по набуханию, характеристики набухающих грунтов следует определять по следующим формулам:

(1)

(2)

Обозначения здесь и далее согласно справочному приложению 1.

1.15. На стадиях проекта, рабочего проекта и рабочей документации лабораторные определения характеристик набухающих грунтов следует выполнять в соответствии с ВСН 33-2.2.07-86, с учетом возможных изменений свойств набухающих грунтов при изменении их влажности. Состав дополнительных лабораторных исследований набухающих грунтов естественного сложения для различных условий работы в основании сооружений оросительных систем и при использовании этих грунтов в качестве строительных материалов, и в обратных засыпках, следует назначать в соответствии с обязательным приложением 2.

1.16. Расчетные значения характеристик набухающих грунтов следует назначать с учетом изменения их свойств при набухании. При расчете по первой группе предельных состояний расчетное сцепление и угол внутреннего трения грунтов следует принимать на основании статистическое обработки, при доверительной вероятности 0,95, при коэффициенте надежности по грунту ??g = 1. При расчете по второй группе предельных состояний расчетные значения принимаются равными нормативным.

1.17. При изысканиях на площадях для сооружений I и II классов на средне- и сильнонабухающих грунтах, кроме лабораторных исследований грунтов, должны проводиться также полевые испытания грунтов штампами при замачивании.

1.18. Использовать набухающие грунты в качестве строительных материалов следует только при соответствующем обосновании.

1.19. При проектировании ГТС на набухающих грунтах должны выполняться оценка изменения режима влажности грунта, вызванного строительством оросительной системы, прогноз набухания и изменения физико-механических характеристик грунтов в основании сооружений, в откосах каналов и естественных склонов долин, берегов водохранилищ, следует учитывать объекты-аналоги в подобных инженерно-геологических условиях.

2. Расчет оснований гидротехнических сооружений.

Общие указания

2.1. Статистические расчеты оснований гидротехнических сооружений, сложенных набухающими грунтами должны производиться:

по первой группе предельных состояний - по несущей способности грунтов основания (согласно указаниям СНиП 2.02.01-83, СНиП 2.02.02-85),

по второй группе предельных состояний - по предельным деформациям, с целью ограничения их величинами, обеспечивающими нормальную эксплуатацию возводимых сооружений. Расчет по деформациям является обязательным и сводится к проверке условия

(3)

где S - расчетная деформация основания;

Sи - предельная деформация основания сооружения, определяемая согласно обязательному приложению 3.

2.2. При расчетах деформаций сооружений и оснований, сложенных набухающими грунтами, должны учитываться:

- вертикальный подъем hsw и усадка Ssh при увлажнении - высыхании набухающих грунтов;

- остаточный подъем в процессе чередования циклов увлажнения - высыхания набухающего грунта.

2.3. Нагрузки и воздействия на основания, передаваемые сооружениями, а также воздействия, передаваемые на сооружение набухающим грунтом основания и обратных засыпок, должны устанавливаться для системы "сооружение - основание". В дополнение к нагрузкам и воздействиям, принимаемым согласно требованиям СНиП 2.01.07-85, при строительстве на набухающих основаниях следует учитывать воздействие вертикальных нормальных и касательных сил набухания грунтов Psw, Fsl, а также горизонтальных сил набухания Pseq.

Нагрузки от действия сил набухания должны включаться в основное сочетание нагрузок, и при расчетах по несущей способности их следует считать кратковременными, а при расчете по деформациям - длительными.

2.4. Если глубина заложения фундамента (сооружения) d больше, чем толщина зоны набухания Нsw, то в расчете подъема сооружения следует учитывать только касательные силы подъема (по боковой поверхности сооружения в пределах слоя набухания), если d < Нsw, то следует учитывать совместное воздействие касательных сил подъема и вертикальных сил набухания (по подошве сооружения), направленных вверх, а при расчете прочности - также воздействие горизонтальных сил набухания грунта.

2.5. При наличии в основании сооружения специальной подготовки из: крупнозернистого песка, песчано-гравийной смеси, щебня или тощего бетона, за величину d следует принимать расстояние, измеряемое по вертикали, от дневной или планировочной поверхности (дна канала или котлована) до низа слоя подготовки.

2.6. Нижняя граница зоны набухания Нsw должна определяться с учетом особенностей и продолжительности увлажнения оснований гидротехнических сооружений оросительных систем:

а) при постоянных, регулярно повторяющихся и длительных потерях воды на фильтрацию за нижнюю границу Нsw следует принимать глубину, где суммарное вертикальное напряжение ??zt (п. 2.13) равно давлению набухания Psw;

б) при кратковременных и аварийных потерях воды на фильтрацию глубину Нsw следует определять расчетам согласно рекомендуемому приложению 4.

2.7. Подъем сооружений при действии на него касательных сил подъёма следует учитывать при выполнении условия

(4)

где Gн - вес сооружения;

Nн - сила, удерживающая сооружение от подъема вследствие трения его боковой поверхности о ненабухающий грунт;

Fн - равнодействующая сил подъема, действующих по боковой поверхности сооружения, определяемая по п. 2.9;

??f - коэффициент надежности по нагрузке, принимаемый 0,9;

??g - коэффициент надежности по грунту, принимаемый 1,1.

Примечание: расчет подъема свайных фундаментов следует выполнять согласно указаниям СНиП 2.02.03-85.

2.8. Силу Nн, удерживающую сооружение от подъема, следует определять по формуле

(5)

где f - удельное сопротивление сдвигу ненабухающего грунта по боковой поверхности сооружения; значение допускается принимать для грунтов обратных засыпок равным 30 кПа для песчаных грунтов и 20 кПа для глинистых грунтов; для свайных фундаментов в соответствии со СНиП 2.02.03-85;

Ah - площадь боковой поверхности сооружения, находящейся ниже слоя набухающего грунта.

2.9. Сила подъема сооружения Fsl должна определяться по результатам полевых испытаний, или по СНиП 2.02.03-85 или по формуле

(6)

где Pseq - горизонтальное давление набухания;

Ahsw - площадь боковой поверхности сооружения в пределах слоя набухающего грунта;

??c - коэффициент условий работы, ??c = 0,85;

Kf - коэффициент трения грунта по боковой поверхности сооружения;

Kн - коэффициент, зависящий от интенсивности набухания грунта, принимаемый по табл. 2.

Таблица 2

2.10. Подъем сооружений при совместном действии на него касательных сил подъема и давления набухания под подошвой, следует учитывать при выполнении условия

(7)

где A - площадь подошвы сооружения, м2.

2.11. Подъем под действием касательных и вертикальных сил набухания следует определять по формуле:

(8)

где hswd - набухание грунта в пределах глубины заложения сооружения d;

- подъем поверхности ненагруженного набухающего грунта.

(9)

(10)

??swi - относительное набухание грунта i-го слоя;

n??, n???? - число слоев грунта с различными характеристиками набухания в пределах зоны набухания Нsw и глубины заложения сооружения d соответственно;