3.98. Опытное уплотнение грунта предварительным замачиванием и замачиванием с глубинными взрывами производят в целях:
установления необходимого количества воды и времени замачивания;
уточнения веса глубинных зарядов ВВ и глубину их погружения;
уточнения фактической величины просадки грунта от собственного веса и действия зарядов ВВ;
определения толщины верхнего недоуплотненного слоя грунта.
Опытное замачивание производят перед отрывом котлована вблизи участка строительства здания или сооружения.
Устройство дренирующего слоя, поглощающих и взрывных скважин и камер, а также планировка дна котлована при опытном уплотнении замачиванием и замачиванием с глубинными взрывами выполняются в соответствии с принятыми в проекте рекомендациями.
Рис. 12. Схема размещения штырей для определения величины отказа
1-3 - номера штырей; 4 - место отбора монолитов; 5 - контрольный шурф 1 × 2 × 4 м
3.99. Методика опытного уплотнения грунтов должна предусматривать соблюдение изложенных ниже требований.
При уплотнении трамбовками через каждые два удара трамбовки (прохода трамбующей машины) по забитым в грунт штырям нивелированием определяется понижение уплотняемой поверхности. Для контрольного определения толщины уплотненного слоя в центре уплотненной площади на глубину, равную двум диаметрам трамбовки (через 0,25 м по глубине), должна определяться плотность и влажность грунта.
При устройстве грунтовых подушек опытное уплотнение производится при трех вариантах: числе проходом катков 6, 8 и 10 или ударов трамбовки (проходов трамбующей машины) по одному следу - 8, 10 и 12. Уплотнение производится для всех разновидностей применяемых грунтов не менее чем при трех соответствующих значениях их влажности, равных 1,2Wp, 1,0Wp и 0,8Wp (Wp - влажность на границе раскатывания).
После уплотнения грунта на опытном участке надлежит определить плотность и влажность уплотненного грунта на двух горизонтах, соответствующих верхней и нижней части уплотненного слоя.
Опытное вытрамбовывание производится с замером понижения дна котлована после каждых двух ударов трамбовки. Нивелирование выполняется по верху трамбовки и в двух диаметрально противоположных точках. Для контрольного определения размеров уплотненной зоны в центре котлована отрывается шурф на глубину, равную двум диаметрам или двойной ширине основания трамбовки, с отбором проб грунта по глубине и в сторону от центра через 0,25 м.
При опытном вытрамбовывании котлованов с уширенным основанием фиксируется объем каждой порции втрамбовываемого материала (щебня, гравия, крупного песка) и размеры (в плане и по глубине) полученного уширения.
Для установления результатов опытного глубинного уплотнения грунтовыми сваями на строительной площадке должен отрываться контрольным шурф на глубину не менее 0,7 просадочной толщи с определением влажности и плотности грунта через каждые 0,5 м на глубину 3 м, а ниже - через каждый 1 м. На каждом горизонте определяется плотность грунта в двух точках в пределах каждой грунтовой сваи и в пределах межсвайного пространства.
Рис. 13. Графики понижения трамбуемой поверхности
Для наблюдения за просадкой уплотняемого грунта в процессе опытного замачивания и замачивания с глубинными взрывами следует устанавливать на дне котлована и за пределами по двум взаимно перпендикулярным сторонам котлована поверхностные марки через 3 м на расстоянии, равном полуторной толщине слоя просадочного грунта, а в центре котлована - куст глубинных марок в пределах всей просадочной толщи через 3 м по глубине.
3.100. Для измерения величины понижения отметки дна опытного котлована под воздействием трамбования забивают металлические штыри диаметром 16-20 мм, длиной 500-600 мм по оси котлована в центре каждого следа трамбовки заподлицо с поверхностью земли (рис. 12).
После забивки штырей производят нивелирование и определяют их отметки относительно неподвижного репера. Результаты отсчетов заносят в журнал трамбования грунта в опытном котловане.
3.101. Трамбование грунта в опытном котловане осуществляют по всему котловану двумя ударами последовательно, переходя от одного следа к другому. По мере трамбования производят нивелирование головок штырей и определяют среднюю величину понижения трамбуемой поверхности.
Трамбование ведут до момента, когда понижение штырей составляет не более 1-2 см для глинистых и песчаных грунтов и 4-5 см - для крупнообломочных.
3.102. По результатам нивелирования строят график (рис. 13, а) зависимости понижения поверхности от числа ударов (проходов) и график (рис. 13, б) приращения величины понижения дна котлована на каждые два удара трамбовки.
Участок графика, в пределах которого приращение величины понижения имеет постоянное значение, характеризует величину понижения в сантиметрах на два удара.
По графику (см. рис. 13, б) устанавливают участок перехода кривой понижения поверхности от каждых двух ударов в прямую, параллельную оси абсцисс, что характеризует достижение грунтом «уплотнения до отказа», при котором дальнейшее трамбование становится нецелесообразным, так как приводит к разрушению структуры грунта и разрыхлению верхнего слоя.
3.103. Полученная величина понижения от последних ударов принимается за величину отказа при трамбовании данного вида грунта. Число ударов, соответствующее этой точке на графике, принимается как минимально необходимое.
Средняя величина понижения трамбуемой поверхности при уплотнении до отказа, полученная по графику (см. рис 13), принимается за необходимую величину недобора грунта до проектной отметки под фундаменты при разработке котлована.
3.104. Площадки для опытного уплотнения грунтов при устройстве грунтовых подушек выбирают в наиболее характерных грунтовых условиях комплекса сооружений в стороне от застраиваемых участков.
Основание опытной площадки должно быть спланировано и уплотнено до плотности, принятой в проекте.
Опытное уплотнение производят при трех значениях влажности грунтов: W1 = W0; W2 = 1,2W0; W3 = 0,8W0,
где W0 - оптимальная влажность грунта, принимаемая равной: для трамбовок W0 = Wp - (0,01 - 0,03), а укаткой - W0 = Wp; Wp - влажность грунта на границе раскатывания.
Рис. 14. Графики зависимости удельного веса сухого грунта от влажности при постоянной удельной работе А (А = 50, 100, 150 т·см/м)
Толщина уплотняемых слоев принимается: h1 = H; h2 = 1,2H; h3 = 0,8H, где H - величина уплотняемого слоя грунта в зависимости от применяемого оборудования (см. табл. 2).
3.105. На каждом пункте опытного участка после уплотнения грунта при заданной влажности, толщине слоев и числе проходов механизмов отбирают пробы уплотненного грунта для определения объемной массы сухого грунта и влажности через 0,2 м по глубине.
Пробы отбирают в пределах верхней и нижней зон уплотненного слоя.
3.106. По результатам опытного уплотнения строят графики зависимости плотности от влажности γск = f(W) при различном числе проходов трамбующих механизмов или ударов трамбовки для каждой толщины уплотняемых слоев (рис. 14).
На графиках через серию кривых проводят горизонтальную линию с ординатой, равной проектной плотности грунта. Участки кривых, расположенные выше горизонтальной линии, указывают, при каком числе проходов уплотняющего механизма и интервалов изменения влажности грунта при данной толщине слоя может быть достигнута плотность не ниже проектной.
Толщину уплотняемого слоя выбирают на основе указанных кривых.
3.107. Опытное вытрамбовывание производится с отметки пола первого этажа или подвала. При разнородном напластовании грунтов (по влажности, плотности, литологии) и при наличии подсыпки вытрамбовывание выполняют не менее чем на двух характерных участках.
3.108. Вытрамбовывание котлованов при выполнении опытных работ производится с замером величин понижения дна котлована после каждых двух ударов трамбовки. Замер понижения делается с помощью нивелирования верха трамбовки или замера погруженной части трамбовки в двух диаметрально противоположных точках. На основе этого строится график понижения дна котлована в зависимости от числа ударов трамбовки (см. рис. 13).
В процессе вытрамбовывания производятся визуальные наблюдения за состоянием стенок вытрамбованных котлованов. В случае осыпания грунта со стенок котлована отмечается глубина, при которой оно происходит, и производится повышение влажности грунтов путем увлажнения дна и стенок котлованов в процессе вытрамбовывания, а также снижение высоты сбрасывания трамбовок.
3.109. При вытрамбовывании котлованов под ленточные прерывистые фундаменты, а также столбчатые фундаменты при расположении их в осях на расстояниях менее 2bср (bср - ширина котлована в среднем сечении) наряду с требованиями п. 3.92 производится замер вертикальных и горизонтальных перемещений окружающей их поверхности по двум створам.
Замер перемещений выполняется после каждых двух ударов трамбовки по металлическим штырям, представляющим собой обрезки из арматуры (см. п. 3.100) и забитым в грунт через 20-25 см на расстоянии 2bср от грани котлована (см. рис. 12). Вертикальные перемещения замеряются нивелированием, а горизонтальные - мерной лентой относительно неподвижной точки - репера.
3.110. Для определения минимально допустимых расстояний между котлованами ленточных прерывистых фундаментов вытрамбовываются четыре опытных котлована с расстоянием между ними поверху соответственно bср, 0,8bср и 0,5bср.
При вытрамбовывании первого котлована замеряются вертикальные и горизонтальные перемещения поверхности грунта по маркам, установленным слева.
При вытрамбовывании последующих котлованов вертикальные и горизонтальные перемещения замеряются как по целику грунта между предыдущим и вытрамбовываемым котлованом, так и по дну ранее вытрамбованного котлована.
3.111. Минимально допустимые расстояния между вытрамбованными котлованами ленточных прерывистых фундаментов назначаются исходя из следующих условий:
обязательная сохранность стенок ранее вытрамбованных котлованов;
горизонтальные перемещения верха близрасположенной стенки ранее вытрамбованного котлована не должны превышать 10 см, а низа - 4 см;
вертикальные перемещения (подъем) дна ранее вытрамбованного котлована не должны превышать 4 см.
Минимальные расстояния между котлованами столбчатых фундаментов принимаются при условии, что величины вертикальных и горизонтальных перемещений у ближайшей грани котлована поверху не превышали 4 см.
Рис. 15. Понижение дна котлована в процессе вытрамбовывания и втрамбовывания жесткого материала
1 - вытрамбовывание; 2 - втрамбовывание жесткого материала; 3 - засыпка жесткого материала
3.112. Для фундаментов в вытрамбованных котлованах с уширенным основанием опытные работы производятся, как правило, с втрамбовыванием одной, двух и трех порций щебня, песчано-гравийной смеси или другого жесткого материала. При трех порциях засыпки принимается максимальный объем засыпаемого материала V, а объем материала к каждой порции составляет 1/3 V.
В отдельных случаях может меняться объем материала в каждой порции, т.е. высота засыпки котлована, а также вид втрамбованного материала в дно котлована.
В процессе вытрамбовывания котлованов, а также втрамбовывания жесткого материала в его дно строятся графики понижения дна котлованов (рис. 15).
3.113. После вытрамбовывания по оси котлованов отрываются шурфы и траншеи на глубину не менее 2bср ниже его дна с таким расчетом, чтобы одна из его стенок проходила через центр котлованов для определения влажности, плотности сухого грунта, формы и размеров уплотненной зоны, уширенного основания из трамбованного материала, а также для отбора монолитов уплотненного грунта с целью определения его прочностных характеристик φ и С.
Отбор проб грунта производится через 20-25 см по схемам, приведенным на рис. 16 для различных котлованов.
Размеры уширений в основании замеряются мерной лентой с точностью 1 см через 10-15 см по глубине. По полученным результатам замеров строятся графики изменения удельного веса сухого грунта по глубине и в стороны, определяются формы и размеры уплотненных зон и уширенных оснований (рис. 17).
Рис. 16. Схема отбора проб из шурфа при проведении опытных работ
1 - вытрамбованный котлован; 2 - шурф; 3 - место отбора образцов для определения W, δпр и γск; 4 - места отборов монолитов для определения φ и С
Рис. 17. Уплотненная зона и график изменения объемного веса скелета уплотненных грунтов для удлиненных фундаментов с уширенным основанием
I - вытрамбованный котлован; II - уплотненная зона; III - по горизонтали от оси котлована или от уширения; IV - по вертикали ниже дна котлована или от уширения; V, VI - по горизонтали от боковой поверхности; VII - уширенное основание
3.114. Монолиты уплотненных грунтов для определения их прочностных характеристик отбираются с глубины 0,25-0,35 м от дна вытрамбованного котлована, а при устройстве уширенного основания - от нижней его границы. Испытания уплотненных грунтов производятся при их полном водонасыщении по схеме консолидированного сдвига в соответствии с Руководством по лабораторному определению деформационных и прочностных характеристик просадочных грунтов (М.: Стройиздат, 1974).
3.115. Результаты опытных работ оформляются в виде отчета или акта, на основе которого уточняется технология производства работ по вытрамбовыванию котлованов под фундаменты. К нему прилагаются:
а) схема размещения опытной площадки с вытрамбованными котлованами;
б) графики понижения трамбуемой поверхности в зависимости от количества ударов трамбовок при вытрамбовывании котлованов (см. рис. 15) и втрамбовывании жесткого материала (см. рис. 17);
в) характеристики режима вытрамбовывания котлованов (масса, размеры, удельное статическое давление, высота сбрасывания трамбовки);
г) результаты определений вертикальных и горизонтальных перемещений грунтов при вытрамбовывании котлованов под ленточные прерывистые фундаменты, минимально допустимые расстояния между ними;
