Інженерно-геологічні вишукування проводяться в одну стадію для робочої документації за вимогами ДБН А.2.1-1.
Інженерно-геологічні виробки призначаються в безпосередній близькості від фундаментів і будівельних конструкцій, що підсилюються у місцях прояву деформацій і замочування ґрунтів, з урахуванням необхідної діагностики стану інженерно-геологічного масиву.
Закріплення ґрунтів основ
Закріплення ґрунтів основ застосовується за відповідного техніко-економічного обґрунтування для підсилення основ фундаментів і для підвищення несучої здатності паль та інших глибоких опор існуючих будинків і споруд.
Застосовуються такі способи закріплення ґрунтів:
хімічне закріплення ін'єкцією;
цементацію;
струминне ін'єктування;
буро-змішувальний спосіб закріплення;
термічне закріплення.
Проект закріплення ґрунтів основ розробляється відповідно до вказівок розділу 16 ДБН В.2.1-10. До проекту рекомендується включати:
техніко-економічне обґрунтування вибору способів закріплення ґрунтів;
плани і розрізи з нанесенням обґрунтованих розрахунком контурів із зазначенням розрахункових розмірів закріплених масивів і вимоги до міцнісних, деформаційних та інших властивостей закріплених ґрунтів;
обґрунтовані розрахунком дані про обсяги і кількість необхідних для виконання робіт хімічних і інших матеріалів;
дані про просторове розташування у масивах, що закріплюються, ін'єкторів і контрольних свердловин;
дані про необхідні механізми й устаткування;
обґрунтовані розрахунками та дослідними роботами рішення про режим процесу закріплення (питомі витрати, величина тиску, температура розчинів, що нагнітаються);
технологічні карти на основні технологічні процеси;
рішення з техніки безпеки і охорони довкілля.
Розміри масивів закріплених ґрунтів, їх місце розташування у ґрунтовому середовищі і вимоги до міцнісних, деформаційних та інших властивостей закріплених ґрунтів встановлюються розрахунками за двома граничними станами.
Необхідні характеристики закріплених ґрунтів для вказаних розрахунків одержуються у результаті спеціальних вишукувань і досліджень. При цьому за вихідний показник міцності рекомендується приймати результати штампових випробувань або міцність при одноосьовому стиску зразків діаметром 40 - 50 мм, одержаних шляхом випилювання із закріплених масивів.
Результати випробувань зразків згруповуються за інтервалами відстаней від ін'єктора, при цьому інтервал відстані приймається кратним 10 см. Забезпеченість одержаних характеристик міцності повинна бути не нижче ніж 0,85.
Розрахунок фундаментів, що спираються на закріплений ґрунт, виконується за двома групами граничних станів.
Розрахунок фундаментів за деформаціями основи рекомендується виконувати на основі лінійних чи нелінійних розрахункових моделей згідно з 7.1.10, 7.1.11 ДБН В.2.1-10.
Лінійні моделі застосовуються при дотриманні критерію:
p</?fo, (10.1)
де р - питомий тиск на ґрунт від навантаження на фундамент, кПа;
Rflx - розрахунковий опір закріпленого ґрунту основи під підошвою фундаменту, кПа.
Деформаційні властивості закріпленого ґрунту, як правило, визначаються шляхом штампових випробувань масивів закріпленого ґрунту. При цьому в отримані при випробуваннях дані вводиться коефіцієнт запасу, величина якого залежить від величини статистичної забезпеченості отриманих даних при випробуваннях. Величина коефіцієнта запасу приймається:
при забезпеченості, що дорівнює або менше 0,85, - уд =3;
при забезпеченості від 0,85 до 0,90 - уд = 2;
при забезпеченості від 0,90 до 0,95 - уд = 1,5.
За неможливості отримання результатів штампових випробувань деформаційні властивості масиву закріпленого ґрунту під фундаментом можуть бути визначені на основі результатів випробування зразків, одержаних із закріпленого масиву. При цьому в розрахунках враховуються:
масштабний фактор;
нерівномірність закріплення ґрунту вздовж радіуса ін'єкції;
положення ін'єктора стосовно підошви фундаменту;
ступінь перекриття підошви фундаменту закріпленим ґрунтом;
коефіцієнт запасу, що залежить від ретельності проведення робіт і методів контролю їх якості.
Рекомендується у проекті закріплення ґрунтів передбачати заходи щодо контролю якості робіт. При цьому основна роль в оцінці якості ґрунтів належить розкриттю та обстеженню закріплених масивів шурфами і свердловинами з відбиранням проб і лабораторним визначенням фізико-механічних характеристик закріплених ґрунтів.
Розрахунок взаємодії закріплених масивів ґрунту з основою, а також розрахунок окремих опор із закріпленого ґрунту виконується згідно з ДБН В.2.1-10.
Хімічне закріплення ін'єктуванням рекомендується застосовувати в ґрунтових масивах, що мають достатню водопроникність, включаючи ґрунти тріщинуваті скельні і напівскельні, велико- уламкові, піщані, просадні лесові з коефіцієнтами фільтрації від 0,2 м/доб до 80 м/доб і швидкістю руху фунтових вод менше ніж 5 м/доб.
• 10.3.9 Для хімічного закріплення фунтів ін'єктуванням в ін'єкційні розчини, окрім закріплювачів- затверджувачів, можуть також вводитися регулятори тужавлення, пластифікатори і стабілізатори, дозволені для застосування в цементних бетонах і розчинах.
0 За техніко-економічного обфунтування прийнятого методу хімічного закріплення ґрунтів орієнтовна міцність при одноосьовому стиску зразків закріплених масивів фунту приймається (0,5 - 3) МПа для методів обсмолення карбамідними смолами і (5 - 10) МПа - для методів закріплення уретановим лігоміром. Проектну міцність закріплених масивів фунту рекомендується визначати винятково дослідним шляхом за результатами контрольного закріплення, виконаного безпосередньо на запроектованому об'єкті.
Зразки лесового ґрунту, що закріплюється за технологією однорозчинної силікатизації, випробовуються на стійкість до вилужування шляхом фільтрації через них води з градієнтом напору не менше ніж 1.
1 Процес хімічного закріплення ґрунтів може інтенсифікуватися шляхом пропускання через малопроникні глинисті ґрунти електричного струму з метою підвищення їх проникності.
В анізотропних ґрунтах ін'єкцію закріплювального розчину рекомендується робити таким чином, щоб основні лінії течії розчину збігалися з напрямком максимального коефіцієнта фільтрації ґрунту.
2 Проект ін'єкційного хімічного закріплення ґрунтів розробляється на основі матеріалів, перерахованих у 10.2, і результатів спеціальних польових і лабораторних досліджень, а також дослідних робіт.
3 Роботи з хімічного закріплення ґрунтів виконуються згідно з ДСТУ-Н Б В.2.1-28.
4 Цементацію рекомендується використовувати:
як допоміжний засіб при хімічному закріпленні фунтів для ущільнення контакту фундаменту з основою;
для закріплення тріщинуватих скельних і напівскельних, у тому числі великоуламкових ґрунтів;
для закріплення лесових і інших малопроникних ґрунтів у режимі розриву пластів, з армуванням ґрунту просторовими елементами з цементного розчину.
5 Методи контролю виконаних цементаційних робіт встановлюються проектом у залежності від особливостей цементованих ґрунтів і конструкцій. Як правило, контроль призначається в кількості 5 - 10 % від основних цементаційних свердловин.
6 Струминне ін'єктування застосовується для підсилення основи фундаментів будинків і споруд у м'яких однорідних ґрунтах, у тому числі практично водонепроникних. За допомогою струминної технології улаштовують вертикальні циліндричні ґрунтоцементні палі діаметром до 1000 мм. Параметри струменя, швидкість його обертання і поступального переміщення нагору, вид, марка і кількість цементу, що вводиться в ґрунт, визначаються у проекті на основі дослідних робіт, виконаних на ділянці проектування.
7 Контроль якості паль, що влаштовуються методом струминного ін'єктування, виконується не раніше семи днів з моменту їх влаштування способом колонкового буріння тіла паль з відбором кернів через 1 м по глибині з наступним випробуванням отриманих з кернів циліндрів на міцність. Кількість контрольних свердловин для відбору кернів призначається не менше ніж 5 % від числа паль. При цьому не менше ніж 50 % контрольних свердловин буриться для уточнення фактичного радіуса паль.
Випробування паль, влаштованих струминною технологією, на осьове стискальне навантаження виконується згідно з ДБН В.2.1-10. При цьому кількість дослідних паль приймається не менше ніж 2 % від числа паль, але не менше ніж 6 шт. на об'єкт.
8 Бурозмішувальний спосіб закріплення застосовується переважно в мулистому та інших слабких глинистих ґрунтах текучої консистенції. За допомогою бурозмішувальної технології в товщі слабкого водонасиченого глинистого ґрунту виготовляються циліндричні грунтоцементні палі діаметром до 1000 мм. Параметри буріння, вид, марка і кількість цементу, що вводиться в ґрунт, визначаються проектом.
9 Контроль якості влаштування бурозмішувальних паль здійснюється аналогічно вказівкам 10.3.17.
0 Термічне закріплення ґрунтів (глибинний випал) застосовується для ліквідації просадних і здимальних властивостей ґрунтових основ, зміцнення укосів, влаштування зі зміцнених ґрунтів фундаментів і підпірних стінок. Цей спосіб застосовується переважно в лесових і глинистих грунтах із вмістом глинистих часток не менше 7 % при ступені вологості не більше ніж 0,8.
1 Форми і розміри термоґрунтових паль і масивів установлюються проектом і контролюються бурінням у радіальному напрямку від нагрівальної свердловини.
Перевірка міцності закріпленого ґрунту виконується випробуванням зразків, відібраних з випаленого масиву, контрольним бурінням, розкриттям шурфами. Необхідність випробування обпалених масивів штампом визначається проектом.
Способи ремонту і підсилення фундаментів
Для ремонту і підсилення фундаментів рекомендується застосовувати наступні способи:
ін'єктування в тіло фундаменту цементного розчину, синтетичних смол тощо;
влаштування залізобетонних обойм (сорочок) навколо існуючого фундаменту;
збільшення опорної площі підошви фундаменту;
введення додаткових опор для розвантаження існуючого фундаменту;
підсилення фундаментів палями.
Підсилення тіла фундаментів ін'єкцією цементного розчину чи синтетичних смол виконується шляхом пробурювання перфораторами в тілі фундаменту шпурів або отворів, установки ін'єкторів і подачі через них під тиском закріплюючого розчину, що заповнює наявні в тілі фундаменту тріщини, порожнечі, ослаблені ділянки.
При підсиленні фундаментів залізобетонними обоймами для зв'язку з існуючим фундаментом обойми анкеруються стрижнями.
Для забезпечення зчеплення нового бетону зі старим виконується очищення поверхні старого бетону шляхом напірного промивання водою, хімічними речовинами (наприклад, розчином соляної кислоти), за допомогою піскоструминного очищення сухим чи мокрим способами, з наступним насіканням перфораторами або відбійними молотками тощо.
Для включення в роботу ґрунтової основи під новою частиною фундаменту (обоймою) ґрунт під цією частиною ущільнюється шляхом утрамбовування щебеню.
При недостатній несучій здатності ґрунтів основи застосовується спосіб збільшення опорної площі фундаментів. У цьому випадку влаштовуються односторонні (при позацентровому навантаженні) і двосторонні (при центральному навантаженні) розширення.
При тісному розташуванні в плані існуючих фундаментів доцільно поєднувати їх у єдину конструктивну систему (плиту або коробчасту конструкцію) для перерозподілу навантажень і вирівнювання осідань, а також для можливості влаштування суцільної гідроізоляції з метою запобігання подальшому проникненню в ґрунт технологічних вод.
Підсилення фундаментів палями полягає в передачі на них всього або частини навантаження, що припадає на фундамент, залежно від стану основ і фундаментів, характеру і величини нерівномірних осідань фундаментів і деформації надземних конструкцій.
Для підсилення фундаментів застосовуються наступні типи паль: такі, що вдавлюються (суцільні чи багатосекційні), бурові, набивні і пневмонабивні, буроін'єкційні.
Суцільні палі, що' вдавлюються, застосовуються за наявності вільного доступу до фундаментів, які підсилюються, що забезпечує занурення паль необхідної довжини.
Багатосекційна паля являє собою складену палю із секцій довжиною 0,5 - 1,5 м. По мірі вдавлювання секції стикуються до проектної довжини.
Реактивні зусилля від домкратів при вдавлюванні багатосекційних паль у залежності від умов виробництва можуть сприйматися власною масою будинків (споруд), що підсилюються, масою залізобетонних плит (ростверків), тимчасовими привантаженнями, анкерними пристроями (наприклад, гвинтовими).
При використанні маси будинків (споруд), що підсилюються, упором для домкрата при вдавлюванні паль може слугувати підошва існуючого фундаменту, верх ніші в стіні чи упорні елементи, що влаштовуються додатково, у вигляді забитих у конструкції фундаментів або стін поздовжніх чи поперечних балок.
Стикування секцій паль суцільного перерізу виконується зварюванням чи болтами. Стики секційних паль розраховуються на навантаження, що виникають при зануренні паль та при експлуатації будинків (споруд).
Стикування секцій залізобетонних паль із центральним наскрізним каналом здійснюється за допомогою внутрішніх чи зовнішніх тонких сталевих бандажів, що відіграють роль напрямних при зануренні, і заповненням каналу дрібнозернистим бетоном, який утворює монолітне осереддя, що забезпечує несучу здатність і жорсткість палі.
За відповідного техніко-економічного обґрунтування як секції паль, що вдавлюються, використовуються труби чи зварні короби, які стикуються по мірі занурення зварюванням чи болтами. Порожнини таких паль підлягають обов'язковому заповненню дрібнозернистим бетоном.
Всі елементи палі (секції, стики, упорні елементи) захищаються від корозії згідно з ДСТУ Б В.2.6-145.
За відсутності в ґрунтах агресивного середовища стосовно бетону і залізобетону для підсилення фундаментів можуть використовуватися буронабивні і буроін'єкційні палі.
Буронабивні палі за технологією влаштування і характером роботи розподіляться на:
