Захист від небезпечних геологічних процесів будинки і споруди на підроблюваних територіях і просідаючих грунтах

Вказані випробування та їх співставлення обов'язкові при спорудженні будинків І і II груп капітальності; допускається коригування результатів випробувань грунтів пресіометрами або плоскими вертикальними штампами з допомогою емпіричних кое­фіцієнтів. Як правило, розрахункові величини загальних модулів деформації таких грунтів не перевищують 10 МПа.

6 При проектуванні будинків і споруд на обводнених просідаючих грунтах слід брати до уваги дуже низькі швидкості протікання їх осідань внаслідок слабкої водо­проникності грунтів, яка характеризується коефіцієнтами фільтрації 10^-5 – 10^-7 см/с. Процес консолідації грунтів і стабілізації осідань об'єктів може продовжуватися про­тягом тривалого часу, який іноді досягає 2-5 років і більше.

Розрахунок тривалості консолідації основи повинен виконуватись з урахуванням швидкості докладання навантаження та анізотропії фільтраційних властивостей грун­тів. При цьому допускається використовувати методи теорії лінійної консолідації грунтів.

У проектах слід зауважувати необхідність рівномірного за площею завантаження основи в процесі виконання будівельно-монтажних робіт.

7 Спирання фундаментів безпосередньо на водонасичені просідаючі грунти не допускається. Під підошвою фундаментів слід влаштовувати розподільчі піщані, гра­війно-піщані або щебеневі подушки завтовшки не менше 0,5 м. Подушки влаштовую­ться також для заміни або прорізки сильностисливих шарів грунту, зменшення тиску на шари грунтів, які знаходяться нижче, і підвищення за необхідності відмітки підош­ви фундаменту. В таких випадках товщина подушок визначається розрахунком. Такі подушки виконують роль дренажу і сприяють прискоренню процесу ущільнення (кон­солідації) грунтів, які знаходяться нижче.

Застосування з цією метою дрібних і пилуватих пісків не допускається.

ДБН В 1.1-5-2000 Ч.ІІ С.75

8 При проектуванні фундаментів на обводнених просідаючих грунтах потрібно виконувати їх розрахунок за другим граничним станом (за деформаціями), а також проводити перевірку основи за першим граничним станом (за несучою спроможністю) з метою недопущення зсуву фундаменту по підошві і його перекидання. Визначення величини граничного опору основи повинно виконуватися за розрахунковими показ­никами обводненого просідаючого грунту при S_r  0,85 і коефіцієнті консолідації С_v 10⁷ см²/рік.

9 Якщо розрахункова величина осідання основи, що складена водонасиченим просідаючим грунтом, перевищує граничну для об'єкта, який проектується, або несуча спроможність основи не задовольняє вимоги пункту 8, то в проекті слід передбачати:

- заходи, що зменшують можливі деформації основи і підвищують його несучу спроможність за рахунок збільшення замінюваної частини слабких грунтів основи по­душки (пункт 7) з піску, щебеню чи гравійно-піщаної суміші, передбудівельну уста­новку вертикальних та горизонтальних дрен для прискорення консолідації тощо;

- архітектурно-планувальні рішення, що забезпечують необхідний запас висоти для нормального функціонування входів, ганків, прибудов та ін. у будинку чи споруді;

- конструктивні заходи, спрямовані на пристосування конструкцій будинку (спо­руди) до сприйняття очікуваних деформацій основи та на забезпечення його нормаль­ної експлуатації;

- заходи для нормального функціонування вводів та випусків інженерних кому­нікацій.

10 У складі конструктивних заходів, які знижують нерівномірні осідання основи, необхідно передбачати:

- розрізання споруд деформаційними швами з довжиною відсіків, яка встановлю­ється за розрахунком, а також в місцях з різкою неоднорідністю за стисливістю грун­тової основи, між частинами будинків різної висоти або різної конструктивної схеми, в місцях переломів і поворотів поздовжніх осей споруди у плані і в інших місцях зна­чної зміни напружено-деформівного стану основи;

- влаштування у стінах безкаркасних будинків суцільних залізобетонних поясів, армованих рядів цегляної кладки або установку арматури в горизонтальних швах між панелями стін;

- зміну глибини закладання і розмірів підошов фундаментів;

- влаштування фундаментів у виді суцільних залізобетонних плит, монолітних або збірно-монолітних перехресних стрічок і т.п.

Примітка. Рекомендується уникати значної нерівномірності навантажування окре­мими фундаментами грунтової основи.

11 Якщо заходи, перелічені у пунктах 9 і 10, не забезпечують необхідної експлу­атаційної надійності будинку чи споруди, слід передбачати прорізку обводнених грун­тів фундаментами глибокого закладання, у тому числі пальовими або підземними поверхами із відповідними інженерними заходами при виконанні робіт за умов високого рівня підземних вод із гідроізоляцією заглиблених приміщень будинку.

12 Гідроізоляцію підлог підвалу або поверхів, розташованих нижче максималь­ного розрахункового рівня підземних вод, слід проектувати за розрахунком, виходячи з очікуваного максимального положення рівня підземних вод і величини утворювано­го ними підпору.

ДБН В. 1.1-5-2000 Ч.ІІ C.76

13 При влаштуванні фундаментів у обводнених просідаючих грунтах слід вра­ховувати, що при влаштуванні котлованів нижче рівня підземних вод обводнений грунт має властивості пливуна, через що слід передбачити огорожу котлованів. У цих випадках може застосовуватись як відкритий водовідлив, так і глибинне водопониження.

14 При можливому або запланованому зниженні рівня грунтових вод необхідно враховувати можливість додаткових осідань основ об'єктів, що розташовані поблизу, викликаних збільшенням тиску у грунті внаслідок зняття виважувальної дії води та суфозією частинок грунту, що зможе призвести до деформацій існуючих будинків, споруд, доріг та інженерних мереж, які знаходяться в зоні водозниження.

ДБН В. 1.1-5-2000 Ч.ІІ С.77

ДОДАТОК 7

(рекомендований)

ОСОБЛИВОСТІ ПРОЕКТУВАННЯ ПРОСІДАЮЧИХ ОСНОВ ПІД ІСНУЮЧИМИ

БУДИНКАМИ І СПОРУДАМИ, ЯКІ ПІДЛЯГАЮТЬ

РЕКОНСТРУКЦІЇ АБО ПІДСИЛЕННЮ

1 Особливістю просідаючих основ будинків і споруд, що реконструюються, є те, що до початку робіт з реконструкції або підсилення споруджених на них об'єктів грунти цих основ знаходяться у сталому напруженому стані, який викликаний спі­льною дією їх власної ваги та зовнішнього навантаження, що передаються системою фундаментів. По всій глибині товщі просідання Н_st основи під будинком або спору­дою має місце умова

_z =_zg+ _zp , (1)

де _z - сумарні усталені в основі фактичні напруження стиску від спільної дії ваги грунтів та зовнішнього навантаження;

_zg - напруження стиску від власної ваги грунтів ;

_zp - напруження стиску від зовнішнього навантаження, яке передається на основу будинком або спорудою.

2 Залежно від архітектурно-планувальної та конструктивної схеми будинків і споруд, які підлягають реконструкції або підсиленню, розрахункові схеми їх гунто­вих основ можуть поділятись на два типи :

А - який характеризується передачею навантажень на основу з допомогою стрічкових, стовпчастих, змішаних та інших фундаментних конструкцій і систем, що працюють незалежно, але в окремих випадках (при близько розташованих сусідніх фундаментах) мають на основу взаємний довантажувальний вплив;

Б - те саме з допомогою суцільної фундаментної плити, а також перехресної фундаментної системи чи системи стрічкових і стовпчастих фундаментів, які чинять на основу взаємний довантажувальний вплив і працюють як єдина фундаментна конструкція.

3 Установлення фактичного (до початку реконструкції) типу роботи грунтової основи під існуючим будинком або спорудою включає етапи :

а) виявлення на основі наявної технічної документації або з допомогою обмі­рних робіт конструктивної схеми будинку або споруди, у тому числі конструкцій і розмірів їх фундаментів (стрічкових, плитних, стовпчастих, змішаних, пальових та ін.);

б) обчислення з допомогою розрахунку навантажень, які діють на фундамент будинку чи споруди;

в) визначення розподільних напружень по глибині грунтової товщі від систе­ми фундаментів під спорудою;

г) проведення інженерно-геологічних вишукувань та встановлення характеру грунтових нашарувань, положення рівня ґрунтових вод із прогнозом його можливої зміни;

д) визначення характеристик просадочності ґрунтових шарів шляхом відбору монолітів із шурфів і зразків із свердловин для випробувань під дією на них тисків, які відповідають діючим тискам на глибині відбору.

ДБН В. 1.1-2-2000 Ч.ІІ C.78

4 Розрахункова схема основи типу А (рисунок 7.1, а) відповідає грунтовим умовам , у яких відсутня можливість просідання від власної ваги грунту. При замо­чуванні грунтів у зоні просідання від зовнішнього навантаження h_{sl , p} при _z  p_sl можливі нерівномірні осідання і просідання фундаментів у межах ділянок замочування у плані споруди і деформації її наземних конструкцій (тут р_sl - почат­ковий тиск просідання).

а - просідання від зовнішнього навантаження і власної ваги грунту;

б – робота основи при підведенні паль підсилення

Н_sl - товщина шару просідаючих грунтів; d - глибина закладання фундаменту; h_{sl ,p} - зона просідання від зовнішнього навантаження; 1 - вертикальні напруження від власної ваги грунту _zg ; 2 - сумарні вертикальні напруження від зовнішнього навантаження та власної ваги грунту _z = _zg +_zp ; 3 - зміна з глибиною початкового тиску просі­дання р_sl ; 4 - межі куполу обводнення товщі; 5 - палі підсилення; 6 - сили наванта­жувального тертя осідаючого грунту по боковій поверхні паль підсилення

Рисунок 7.1 - Схеми до розрахунку основи типу А

5 Розрахункова схема основи типу А (рисунок 7.2, а) відповідає грунтовим умовам, у яких можливе просідання від власної ваги грунту. Зони просідання від зовнішнього навантаження h_{sl ,p} та від власної ваги грунту h_{sl ,g} утворюються у то­вщі основи окремо і не зливаються. При замочуванні грунтів зверху просідання ви­никає у межах шару h_{sl ,p} (пункт 4), а при обводненні грунтів у зоні просідання від власної ваги грунту h_{sl ,g} при замочуванні зверху або при підвищенні рівня підзем­них вод виникають нерівномірні осідання земної поверхні під спорудою із супут­німи нерівномірними осіданнями фундаментів і деформаціями наземних конструк­цій.

ДБН В. 1.1-5-2000 Ч.ІІ С.79

а - просідання від зовнішнього навантаження і власної ваги грунту;

б - робота основи при підведенні паль підсилення

Н_sl - товщина шару просідаючих грунтів; d - глибина закладання фундаменту; h_{sl ,p} - зона просідання від зовнішнього навантаження; h_{sl ,g} - зона просідання від власної ваги грунту; 1 - вертикальні напруження від власної ваги грунту _zg ; 2- сумарні верти­кальні напруження від зовнішнього навантаження та власної ваги грунту _z = _zg + _zp ; 3 - зміна з глибиною початкового тиску просідання р_sl ; 4 - межі ку­полу обводнення товщі; 5 - палі підсилення; 6 - сили навантажувального тертя осідаю­чого грунту по боковій поверхні паль підсилення

Рисунок 7.2 - Схеми до розрахунку основи типу А

6 Розрахункова схема основи типу Б (рисунок 7.3) може мати місце у товщах просідання під існуючими будинками або спорудами незалежно від вихідного (іс­торичного) типу грунтових умов товщі за просадочністю до початку будівельних робіт. При цьому величини сумарних напружень стиснення σ_z які діють по глиби­ні товщі Н_sl , як правило, перевищують величини початкових тисків просідання грунтів у всіх шарах товщі, тобто має місце умова

_z = _zg + _zp  p_sl . (2)

При замочуванні основи зверху або при підвищенні рівня підземних вод у всіх обводнених шарах основи типу Б можуть виникати просідання грунтів під впливом установленого сумарного напруження _z > р_sl , які приводять до нерівномірних осідань фундаментів будинку або споруди і деформацій його наземних конструк­цій.

ДБН В.1.1-2-2000 Ч.ІІ C.80

a - просідання від зовнішнього навантаження і власної ваги грунту;

б - робота основи при підведенні паль підсилення

Н_sl - товщина шару просідаючих грунтів; d - глибина закладання фундаменту; h_{sl ,p} - просідання від зовнішнього навантаження; h_{sl ,g} - зона просідання від вла­сної ваги грунту; 1 - вертикальні напруження від власної ваги грунту _zg ; 2 – сумарні вертикальні напруження від зовнішнього навантаження та власної ваги грунту _z = _zg + _zp ; 3 - зміни з глибиною початкового тиску просідання р_sl; 4 - межі ку­полу обводнення товщі; 5 - палі підсилення; 6 - сили навантажувального тертя осіда­ючого грунту по боковій поверхні паль підсилення

Рисунок 7.3 - Схеми до розрахунку основи типу Б

7 Проектування і розрахунок фундаментних конструкцій підсилення фунда­ментно-підвальної частини існуючих будинків чи споруд повинні виконуватись з урахуванням фактичного напруженого стану, що встановився в основі об'єкта до початку робіт з його реконструкції ( пункти 4, 5, 6).

При підсиленні фундаментно-підвальної частини будинків і споруд підве­денням конструкцій підсилення (буроін'єкційних, набивних паль, паль-колон, вда­влених опор, глибоких фундаментів, бурових опор, паль-оболонок та ін.) слід ви­ходити з характеру включення в роботу системи "просідаюча основа - фундамент підсилення - наземна конструкція " . При цьому враховується послідовність вини­кнення і розвитку таких чинників, як можливе замочування і просідання грунтів основи, прояв сил негативного тертя по боковій поверхні конструкції підсилення, порушення або послаблення контакту між підошвою існуючого фундаменту та ос­новою, що під ним осідає, і включення в роботу фундаменту підсилення під наван­таження від будинку або споруди.

ДБН В. 1.1-5-2000 Ч.11 С.81

8 В основах, що працюють за типом А у грунтових умовах, коли відсутнє про­сідання від власної ваги грунту (рисунок 7.1, б), на відміну від роботи паль при но­вому будівництві, де палі включаються в роботу одночасно з навантаженням їх ва­гою споруди, залучення до роботи паль підсилення для сприйняття ними наванта­ження від існуючого будинку або споруди відбувається тільки тоді, коли під підо­швою існуючих фундаментів виникає просідання основи у зоні h_{sl ,p} при _z > p_sl і порушується (або зникає) контакт між підошвою фундаменту і його основою, внас­лідок чого навантаження від споруди передаються на палі підсилення. При цьому грунт, що осідає біля паль, створює негативні сили тертя, які напрямлені вниз по боковій поверхні паль і їх довантажують.

У випадках грунтових умов, коли має місце просідання від власної ваги грун­ту (рисунок 7.2, б), слід враховувати дію сил негативного тертя грунту, що осідає біля паль під впливом напружень _z > р_sl у зоні просідання від власної ваги грунтів h_{sl ,g} та грунтів, які лежать вище.

9 В основах, що працюють за типом Б, при їх локальному замочуванні просі­дання грунтів виникає під впливом фактичних (усталених у них) сумарних стис­кальних напружень згідно з умовою (2), які діють по всій глибині товщі просідання Н_sl (рисунок 7.3, б). При цьому порушується (зникає чи послаблюється) контакт між підошвою існуючого фундаменту та основою, що осідає під ним, внаслідок чо­го навантаження від будинку або споруди передається на підведені палі підсилення на ділянки основи існуючих фундаментів, що знаходяться поряд, конструкції бу­динку або споруди, а просідаючий грунт навколо пальового простору спричиняє розвиток сил негативного тертя по їх боковій поверхні.