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

Ущільнений грунтовий шар - штучно перетворений шар товщі основи бу­динків і споруд з метою зниження деформаційних і підвищення властивостей міц­ності просідаючих грунтів або їх заміни.

Водозахисні заходи - комплекс інженерних заходів, які направлені на запо­бігання або зниження імовірності замочування просідаючих грунтів в основі бу­динків і споруд.

Шов деформаційний - конструктивне рішення (елемент конструктивного захисту) у виді постійного вертикального наскрізного розрізу несучих конструкцій будинку і споруди, що відділяє одну частину будівлі від іншої і забезпечує неза­лежну роботу конструкцій при дії різних чинників (осідань, просідань, сейсміки, температури).

Суфозійно-просідний зсув - просідання і наступний плин грунтів на крутих схилах, які складені просідаючими грунтами при їх обводненні, під дією напружень від власної ваги грунту і гідродинамічних тисків, що в сумі перевищують значення початкового тиску просідання.

Граничні деформації будинків і споруд (відносна різниця осідань суміж­них фундаментів, крен, середня або максимальна осадка) - максимально допустимі для об'єкта даної конструктивної системи величини деформацій спільно з основою, перевищення яких може привести до порушення нормальної експлуатації, знижен­ню комфортності мешкання або умов роботи людей, що в ньому знаходяться, по­рушенню роботи технологічного обладнання, а також до зниження міцності та стійкості основних несучих конструкцій або переходу їх (або об'єкта в цілому) до аварійного стану.

НОРМАТИВНІ ДОКУМЕНТИ, НА ЯКІ Є ПОСИЛАННЯ В ТЕКСТІ

СНиП ІІ-7-81* Строительство в сейсмических районах. СНиП 2.02.01-83 Основания зданий и сооружений.

ДБН В. 1.1-3-97 Інженерний захист територій, будинків і споруд від зсувів та обвалів. Основні положення.

КДП-204/12, Положення про систему технічного обслуговування, Україна 193-91 ремонту та реконструкції жилих будівель в містах та селищах України.

ДБН В. 1.1-5-2000 Ч.ІІ C.39

ДОДАТОК 2

(рекомендований)

РОЗРАХУНКОВІ СХЕМИ ВПЛИВІВ ВІД НЕРІВРОМІРНИХ ДЕФОРМАЦІЙ ОСНОВИ

1 Визначення напружено-деформівного стану конструкцій будинків і споруд, які проектуються для будівництва на просідаючих грунтах, має здійснюватися на основі їх спільних розрахунків з основою. При складанні розрахункових схем основи і вико­нанні її розрахунків допускається застосовувати один із двох методів:

- 1 - безпосереднє математичне моделювання грунтових товщ під будинком (спорудою) та на оточуючій території з допомогою обчислювальних комплексів, що реалізують розрахунки їх моделей як деформованого твердого тіла або трифазного се­редовища у напруженнях чи переміщеннях методами кінцевих елементів;

- 2 - замкнуті рішення та емпіричні формули, що базуються на дослідних даних, які пройшли перевірку у практиці проектування і рекомендовані нормативними доку­ментами.

У першому методі використовуються коректні моделі розв'язання задач щодо визначення напружень, деформацій і оцінки структурної міцності елементів середо­вища, розповсюдження води у грунтах із локальних джерел та при підвищенні рівня підземних вод, дані про фізико-механічні та характеристики міцності грунтів та їх зміни у результаті накладання полів вологості і напружень. Розрахункові моделі по­винні реалізовуватися у програмному комплексі, який захищений ліцензією, що до­зволяє виконувати у напівавтоматичному або автоматичному режимах розрахунки основи спільно із конструкціями будинків і споруд.

У другому методі використовуються прийняті у практиці проектування рішення для розрахунку основ за першою та другою групами граничних станів, регламентова­них СНіП 2.02.01, і застосовуються умовні схеми замочування грунтів та проявлення деформацій. Як і в першому методі, необхідні такі самі вихідні дані та відповідні роз­рахункові засоби.

2 При виборі схем деформацій основи у результаті локального замочування грунтів слід виходити зі схеми розташування водонесучих комунікацій на об'єкті, який розраховується, і передбачати ті ділянки при аварійних витіканнях, з яких вода може досягти його основи. Залежно від ситуації джерела замочування можуть бути лінійними чи точковими.

Щонайменше розглядається два варіанти розташування джерела замочування: перший - під серединою будинку або споруди; другий - під торцем будинку або спо­руди (рисунки 2.1 і 2.2 даного додатка).

3 Впливи на конструкції будинків і споруд від нерівномірних деформацій основи при просіданні її грунтів у результаті замочування приймаються у виді:

- зниження контактної жорсткості основи на замочених ділянках у результаті ви­никнення деформацій просідання та додаткових деформацій непросідаючих грунтів від зовнішнього навантаження у верхній зоні просідання (враховується при гру­пах складності умов будівництва 1-А, 1-Б, 2-А, 2-Б і 2-В, рисунок 2.1);

ДБН В 1.1-5-2000 Ч.ІІ С.40 ДБН В. 1.1-5-2000 Ч.ІІ C.41

а
, б - при розташуванні воронки просідання під серединою будинку; в - під торцем будинку; 1 - воронка просідання; 2 - горизонтальні переміщення поверхні

Рисунок 2.2 - Схеми вертикальних і горизонтальних переміщень поверхні основи при просіданні грунту від власної ваги

ДБН В. 1.1-5-2000 Ч.ІІ С.42

- вертикальних і горизонтальних переміщень контактної поверхні основи внаслі­док просідання грунтів і додаткових деформацій непросадочних грунтів від власної ваги у її нижній зоні на ділянці 2r відповідно до 2.2 (враховується при групах склад­ності умов будівництва 2-А, 2-Б и 2-В, рисунки 2.1, б та 2.2 цього додатка );

- додаткових навантажень на заглиблені конструкції будинків і споруд або пере­творені масиви їх основ, що виникають від тертя по вертикальних поверхнях при про­сіданні грунтів від власної ваги (враховується при групах складності умов будівництва 2-А, 2-Б й 2-В, рисунки 7.1, 7.2, 7.3 додатка 7).

4 Значення коефіцієнтів жорсткості для ділянок основи природної вологості і в замоченому стані визначається згідно з додатком 5 (рисунок 2.1, г).

Довжина ділянки основи, на якій жорсткість основи знижується у результаті за­мочування грунтів, залежить від глибини закладання фундаменту, глибини розташу­вання джерела замочування, глибини зони просідання від зовнішнього навантаження і величини кута  до вертикалі розтікання води у боки від джерела замочування, який приймається для лесових супісків і лесів 35°, а для лесоподібних суглинків 50°.

5 При повному усуненні властивостей просідання грунтів у зоні h_sl ,_p (група скла­дності умов будівництва 1-В) та при відсутності просідання грунтів від власної ваги розрахункову схему деформацій основи під будинком або спорудою приймають як для непросідаючих грунтів.

6 При групах складності умов будівництва 2-А, 2-Б і 2-В необхідно враховувати, крім просідання грунтів від зовнішнього навантаження у зоні h_{sl ,p} та від власної ваги грунту у зоні h_{sl ,g} , також і горизонтальні переміщення земної поверхні и_sl (рисунок 2.2).

7 Просідання грунтової основи від зовнішнього навантаження s_sl,p і від власної ваги грунтів товщі s_sl ,_g обчислюються на основі даних інженерно-геологічних вишу­кувань згідно зі СНіП 2.02.01 при значеннях коефіцієнта k_sl=1 та формули (6) додатка 5 цих норм.

8 Вертикальні переміщення земної поверхні при групах складності умов будів­ництва 2-А, 2-Б і 2-В внаслідок просідання грунтів від власної ваги приймаються при ширині джерела В_w (2.2, рисунок 2.2,а), яка перевищує потужність товщі просідання у виді воронки просідання (рисунок 2.2) і визначається за формулами:

при х 0,5 b_w s_{sl ,g} (x)=s_{sl ,g} ;

при 0,5b_w <х  0,5 b_w + r

; (1)

при х > 0,5 b_w + r s_{sl ,g} (x)=0 ,

де s_{sl ,g} - повна величина просідання грунтів від власної ваги;

х - координата, яка відраховується від осі джерела замочування;

b_w - ширина горизонтальної ділянки просідання;

r = Н_sl m_r - розрахункова довжина ділянки осідання земної поверхні при просіданні грунтів від власної ваги,

т_r = 0,5 + m_ tg - коефіцієнт, який залежить від будови товщі Н_st і приймається за таблицею 2.1.

ДБН В. 1.1-5-2000 Ч.II C.43

Таблиця 2.1

Будова грунтової

товщі

т_r

Лесоподібний супісок та лес

Лесоподібний суглинок

Однорідна

1,2

1,7

Двошарова: К_f1<К_f2

K_f1 >K_f2

1,0

1,5

1,35

2,2

Тришарова: К_f1<К_f2

K_f1 >K_f2

1,7

2,55

Багатошарова:

К_f1>К_f2> К_f3 >К_f4>К_f5

1,9

2,9

Примітки: 1. У таблиці К_f1, К_f2 , К_f3 ,К_f4 ,К_f5 - коефіціенти фільтрації грунтових шарів у межах товщі Н_sl .

2. У випадках, коли шар просідаючого грунту прикритий зверху шарами непросідаючих грунтів, величина Н_sl приймається рівною відстані від рівня денної поверхні до підошви просадочного шару.

При замочуванні на площі завширшки В_w < Н_sl просідання грунту визначається за формулою (1), але замість величини повного просідання грунту s_{sl ,g} слід підставля­ти величину можливого його просідання s'_sl,g , яка визначається за формулою

. (2)

9 Величина горизонтального переміщення земної поверхні (рисунок 2.2), викли­каного просіданням грунтів від власної ваги у різних точках воронки просідання, ви­значається за формулами:

при 0,5b_w <х 0,5b_w + r

; (3)

при х < 0,5b_w, х > 0,5 b_w + r и_sl (х) = 0, (4)

де , мм/м . (5)

ДБН В. 1.1-5-2000 Ч.ІІ С.44

ДОДАТОК З

(рекомендований)

ЗАХОДИ ЩОДО УСУНЕННЯ АБО ЗМЕНШЕННЯ ДЕФОРМАЦІЙ ОСНОВ, СКЛАДЕНИХ ПРОСІДАЮЧИМИ ГРУНТАМИ

До складу заходів, що усувають або зменшують деформації основ, складених просідаючими грунтами, входять наступні.

Ущільнення просідаючих грунтів попереднім замочуванням, у тому числі з використанням глибинних вибухів

1 Спосіб рекомендується застосовувати для усунення просадочності грунтів, зниження їх деформативності та підвищення несучої спроможності при товщах просі­дання завглибшки понад 8 м, які характеризуються просіданням від власної ваги. За­стосування способу ефективне при ущільнюваних грунтах, які представлені пилува­тими пісками, супісками або лесоподібними суглинками з щільністю сухого грунту не більше 15,0 кН/м³ і коефіцієнтом фільтрації не менше 0,05 м/діб.

2 Кількість води, необхідна для замочування, визначається для конкретного майданчика з допомогою розрахунку за умови досягнення ступеня вологості грунтів не менше 0,8 у межах всієї товщі просідання.

Якщо грунти товщі просідання зволожені недостатньо, то здійснювати вибухи забороняється для запобігання можливого утворення камуфлетних порожнин.

Вибухові роботи повинні виконуватись тільки спеціалізованими організаціями.

3 Усунення властивостей просідання грунтів верхнього недоущільненого шару потужністю 2,5 - 4,0 м слід виконувати:

- пошаровим влаштуванням грунтових, гравійно-піщаних, щебеневих, та інших піщаних подушок;

- доущільненням грунтів важкими трамбівками;

- прорізкою верхнього шару фундаментами.

4 Для виключення впливу замочування і глибинних вибухів на розташовані по­близу будинки і споруди відстань до них від найближчого боку замочуваного майдан­чика повинна бути не менше величини розрахункової сейсмічної зони і трикратної товщини шарів просідання грунту за наявності під ним водоупору, а за його відсутно­сті - полуторній товщині шарів просідання грунту.

5 Будинки і споруди на основах, ущільнених попереднім замочуванням (у тому числі глибинними вибухами), рекомендується проектувати з урахуванням можливих нерівномірних осідань та тривалості часу консолідації грунтів основи. Нерівномірні осадки фундаментів повинні обчислюватися з урахуванням мінливості стисливості грунту, яка оцінюється коефіцієнтом 

=Е_max/Е_min , (1)

де Е_max і Е_min - відповідно максимальне і мінімальне значення осередненого за глибиною модуля деформації обводнених грунтів основи в межах контуру будинку (споруди).

Величина  встановлюється за даними випробувань грунтів на конкретному майданчику будівництва, але повинна прийматися у розрахунках не нижче  = 1,5.

ДЕН В. 1.1-5-2000 Ч.II C.45

6 Проектування споруд для будівництва з використанням способу здійснюється організаціями, які мають ліцензію на виконання цих робіт, згідно з висновком науко­вої організації, яка спеціалізується в галузі підготовки основ, складених просідаючи­ми грунтами.

Регульоване замочування просідаючих грунтів

7 Спосіб регульованого замочування може застосовуватися для будівництва споруд заввишки до 16 поверхів включно для усунення властивостей просідання грун­тів на товщах із максимальною величиною просідання від власної ваги грунту до 1,5 м, які не відносяться до зсувних, закарстованих і сейсмічних територій. Застосовуєть­ся у процесі зведення будинків і споруд з ущільненням грунтів основи під дією зовні­шнього навантаження та власної ваги грунту.

8 При просіданні грунтів від власної ваги до 0,5 м застосовують одностадійне замочування у процесі зведення об'єкта, а понад 0,5 м - замочування здійснюється за дві стадії: перша - до зведення будинку або споруди, друга - у процесі його зведення.

При одностадійному замочуванні грунтів основи будинків і споруд слід проек­тувати з урахуванням нерівномірних осідань замоченого грунту під впливом зовніш­нього навантаження, а за грунтових умов, де можливе просідання від власної ваги грунту, - на дію нерівномірних деформацій основи.

При двостадійному замочуванні грунтів основи будинків і споруд слід проектувати з урахуванням нерівномірних осідань від зовнішнього навантаження, виходячи з умови завершення осідання грунтів від власної ваги у період попередньої стадії замо­чування.

9 Будинки, що проектуються на базі способу регульованого замочування грунтів основ, повинні мати, як правило, прямокутну в плані конфігурацію із співвідношен­ням сторін 1:2 для будинків до 9 поверхів включно і 1:3 для будинків вище 9 поверхів. При цьому довжина будинку (відсіку) повинна бути не більше 1,3 його висоти від пі­дошви фундаменту до карниза і не повинна перевищувати значеннь, що допускаються чинними нормативними документами на проектування бетонних, залізобетонних, кам'яних і армокам'яних конструкцій з урахуванням температурно-усідних деформа­цій матеріалу.

Проектування протяжних будинків необхідно здійснювати з розрізкою їх на окремі відсіки (не більше 6). При цьому ширина деформаційних швів між наземними частинами відсіків повинна бути не менше 300мм у світлі. Допускається зміщення відсіків відносно один одного у плані на величину не більше 1/5 ширини будинку і по висоті - не більше 0,6 м.

10 Конструкція грунтових основ повинна включати шар грунту, ущільнений трамбівками, укочуванням або поєднанням цих способів, під яким повинна влаштову­ватись спеціальна дренажна система для виконання робіт з регульованого замочуван­ня. підстильних просідаючих грунтів у процесі зведення будинку.