ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ОСНОВАНИЙ и ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ ГОССТРОЯ СССР

СИБИРСКИЙ ЗОНАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ И ПРОЕКТНЫЙ ИНСТИТУТ ТИПОВОГО И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЖИЛЫХ И ОБЩЕСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ ГОСГРАЖДАНСТРОЯ

---

РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И УСТРОЙСТВУ СТОЛБЧАТЫХ ФУНДАМЕНТОВ В КОТЛОВАНАХ, ПОЛУЧЕННЫХ ТРАМБОВАНИЕМ ПРОСАДОЧНЫХ ГРУНТОВ

MOCK ВА —1970

ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИИ ИНСТИТУТ ОСНОВАНИИ И ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИИ ГОССТРОЯ СССР

СИБИРСКИЙ ЗОНАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ И ПРОЕКТНЫЙ ИНСТИТУТ ТИПОВОГО И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЖИЛЫХ И ОБЩЕСТВЕННЫХ ЗДАНИИ ГОСГРАЖДАПСТРОЯ

РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И УСТРОЙСТВУ СТОЛБЧАТЫХ ФУНДАМЕНТОВ В КОТЛОВАНАХ, ПОЛУЧЕННЫХ ТРАМБОВАНИЕМ ПРОСАДОЧНЫХ ГРУНТОВ

ИЗДАТЕЛЬСТВО ЛИТЕРАТУРЫ ПО СТРОИТЕЛЬСТВУ

Москва — 1970

2.7.    Толщина зоны достаточного уплотнения h_x и зоны распространения уплотнения h_2y в зависимости от диаметра трамбовки d, приближенно определяется из выражения

^А|.а-Ч1.«4    (3)

где и т]₂— коэффициенты пропорциональности, принимаемые по данным экспериментальных исследований для просадочных суглинков и супесей Западной Сибири (см. примечание к п. 1.1); г)! = 1,1; т]2= 1,5.

2.8.    Диаметр зоны достаточного уплотнения D\ и зоны распространения уплотнения Г>₂ при применении круглой трамбовки на отметке трамбования равняется

^Dl,2^=Tl3,4-^d.    (⁴)

где ЧзИТ]₄—коэффициенты пропорциональности, принимаемые по данным экспериментальных исследований, принимаются равными

(п. 1.1) т)з=1,5;т)4 = 2.

2.9.    Вес трамбовки назначается, исходя из грузоподъемности применяемого механизма, возможной высоты сбрасывания. Работа одного удара должна быть не менее 20 тм/м².

В целях унификации нижний диаметр трамбовок рекомендуется принимать равным от 0,8 до 1,6 м с шагом через 10 см.

2.10. Объемный вес скелета уплотненного грунта на глубине 25—35 см от дна вытрамбованного котлована должен быть при степени влажности уплотняемого грунта <7 = 0,6— 0,7 не менее Уск = 1,75—1,7 т/м³, а при степени влажности G<0,6 у_ск> 1»75 т/м³.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТОВ

2.11. Столбчатые фундаменты, возводимые в котлованах, полученных трамбованием просадочных грунтов, состоят:

а)    для каркасных зданий и сооружений, в которых несущими элементами являются колонны, — из фундаментного башмака со стаканами для заделки колонн;

б)    для бескаркасных зданий с несущими стенами — из фундаментного башмака, подколонника и ростверка.

Ю

Фундаментные башмаки делаются сборными или монолитными, а подколонники и ростверки сборными.

2.12.    Монолитные фундаментные башмаки выполняются путем бетонирования враспор, при этом допускается применять до 30% от объема бетона камня горных пород — «изюма», размером не более '/s высоты фундаментного башмака.

2.13.    Размеры стаканов для заделки колонн в фундаментные башмаки назначаются с учетом возможной рихтовки подколонников по высоте и в плане на ± 5 см.

2.14.    Столбчатые фундаменты и их основания рассчитываются по первому предельному состоянию (по несущей способности фундамента) и второму предельному состоянию (по деформациям) по осадкам фундаментов и их оснований.

2.15.    Несущая способность столбчатого фундамента определяется для случая полного замачивания просадоч-ных грунтов в основании, как наименьшее из значении, полученных при расчетах по следующим трем условиям:

а)    по нормативному давлению на уплотненный грунт;

б)    по нормативной величине начального давления просадочного грунта естественного сложения Р₀, залегающего ниже уплотненной зоны на глубинеh „ (см. рис. 1);

в) по несущей способности фундамента как бетонного или железобетонного элемента (по главе СНиП П-В. 1-62). Пример расчета столбчатого фундамента приведен в приложении I.

2.16. Несущая способность основания столбчатого фундамента по нормативному давлению на уплотненный грунт определяется по формуле

Р, = R^H.K_rm_rF,    (5)

где R" — нормативное давление на уплотненный грунт в т/м², определяемое по формуле (12) главы СНиП П-Б.1-62 по прочностным характеристикам ф^н и с" п. 2.17;

/С, и т_х— коэффициенты соответственно однородности грунта и условий работы, принимаемые /Ci = 0,8, mi=l;

F— площадь подошвы столбчатого фундамента в ж², принимаемая для сборных фундаментов, равной площади основания сборного башмака, а для монолитных фундаментов —

11

площади основания трамбовки (без учета возможности частичной передачи нагрузки по наклонным боковым поверхностям монолитных фундаментов).

2.17.    Нормативные характеристики <р^ни с^н уплотненного грунта определяются в водонасыщенном состоянии в лабораторных условиях:

а)    при проведении опытных работ (см. пп. 3.4—3.9) на образцах, отобранных с глубины 25—35 см от дна вытрамбованного котлована;

б)    при отсутствии опытных работ на специально уплотненных до объемного веса, указанного в п. 2.10, в лаборатории на образцах грунтов, отобранных в основании котлованов.

2.18.    Несущая способность основания столбчатого фундамента по нормативной величине начального давления на просадочный грунт естественного сложения определяется по формуле

P₂ = m-K₂-m₂-F₉    (6)

где /?!] — среднее нормативное давление по подошве фундамента на уплотненный грунт в т/м², определяемое по формуле (7);

/С₂ит₂ — коэффициенты соответственно однородности грунта и условий работы, принимаемые /Сг= 1 • гп₂ = 1.

Среднее давление /?2 по подошве фундамента на уплотненный грунт, при котором суммарная величина напряжений от собственного веса грунта и нагрузки фундамента на нижней границе уплотненной зоны на глубине h₂ равняется расчетной величине начального давления неуплотненного лёссового грунта равна

пн __ Рр — Рен -f- аЯб

а    ’    '

где Р₀—начальное давление просадочного грунта на нижней границе уплотненной зоны (см. п. 1.2);

P_6h — природное давление на нижней границе уплотненного слоя (на глубине h₂) от уровня планировки в т/м²;

ос—коэффициент уменьшения дополнительного давления от столбчатого фундамента на глубине h₂=\>b d, принимаемый для круглого фундамента равным а = 0,15;

Р_б—природное (бытовое) давление грунта на отметке заложения фундамента в т/м².

2.19. Расчет столбчатых фундаментов по второму предельному состоянию (по деформациям) производится по формуле

S -С S„_p,    (8)

где S— расчетная величина осадки столбчатого фундамента, определяемая по указаниям п. 2.21;

•Spp—предельная величина допустимой осадки фундамента, принимаемая по таблице главы СНиП Н-Б.1-62.

2.20. Расчетная величина осадки столбчатого фундамента S определяется в соответствии с требованиями главы СНиП П-Б.1-62 по схеме двухслойного основания, состоящего из уплотненного грунта Л₂=1,5 d (п. 2.7) и неуплотненного просадочного грунта ненарушенной структуры.

Модуль деформации грунтов основания принимается, как правило, по данным результатов полевых испытаний их статической нагрузкой стандартными штампами при естественной влажности и в водонасыщенном состоянии для:

а)    уплотненных грунтов на отметке заложения фундаментов в интервале изменения давления от Р₀ до R^н;

б)    просадочных грунтов естественного сложения на отметке, соответствующей нижней границе уплотненной зоны, в интервале изменения давления от нуля до 1,2 Р₀.

Значения R^H и Р₀ принимаются поданным пп. 2.16 и 2.18 настоящих Рекомендаций.

Примечание. При отсутствии данных испытания грунтов штампами осадки столбчатых фундаментов допускается определять как для однородного основания по среднему модулю деформации, полученному по результатам испытания опытных фундаментов.

3. ПРОИЗВОДСТВО РАБОТ

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ВЫТРАМБОВЫВАНИЯ

3.1. Для производства работ по вытрамбовыванию применяется специальное навесное оборудование к трактору типа С-100, кранам или экскаваторам. Грузоподъемность подъемных механизмов должна превышать вес трамбовки в 1,5—2 раза.

13

3.2. Трамбовки для вытрамбовывания котлованов изготавливаются в механических мастерских строительства.

Диаметр и тип трамбовок должны соответствовать заданным в проекте размерам фундаментов. Во всех

случаях трамбовки должны иметь форму усеченного книзу конуса с уклоном У20—‘/15-

Пример конструкции трамбовки для вытрамбовывания котлованов с помощью кранов приведен на рис. 2.

3.3. Механизмы, применяемые для вытрамбовывания котлованов, должны иметь направляющие рамы или другие конструкции, с помощью которых обеспечивается вертикальность падения трамбовок строго по одному и тому же месту и правильная форма котлованов. Пример конструкции направляющей штанги к крану (экскаватору) приведен на рис. 3.

\\

\\4

УДК 624.153.6 + 624.138.22

В Рекомендациях содержатся указания по проектированию и устройству сюлбчатых фундаментов в котлованах, полученных трамбованием просадочных грунтов. Приводятся требования на проведение опытных работ по вытрамбовыванию котлованов с целью определения размеров уплотненной зоны и несущей способности столбчатых фундаментов.

Содержатся рекомендации по возведению столбчатых фундаментов, включая: выбор оборудования, подготовку котлованов для вытрамбовывания, производство работ по трамбованию, устройство фундаментов и приемку выполненных работ. В приложении приводятся пример расчета столбчатого фундамента и журнал производства работ.

3—2—4

План III кв. 1969 г., № 12

ВВЕДЕНИЕ

Возведение столбчатых фундаментов в котлованах, полученных трамбованием просадочных грунтов I типа, является дальнейшим развитием метода возведения фундаментов на просадочных грунтах, уплотненных тяжелыми трамбовками.

Особенность изложенного в настоящих Рекомендациях способа состоит в том, что трамбование используется не только для уплотнения грунтов в целях ликвидации их просадочных свойств, но и для образования котлованов под столбчатые фундаменты. За счет этого, по сравнению с широко применяемым поверхностным уплотнением грунтов, как правило, значительно уменьшается объем земляных работ за счет уменьшения на 0,6—1,2 м глубины отрывки котлована и сокращения на ту же величину высоты обратной засыпки котлованов. Кроме этого, приведенный в Рекомендациях расчет столбчатых фундаментов по прочностным характеристикам уплотненного грунта и величине начального давления неуплотненного просадочного грунта позволяет более полно использовать несущую способность уплотненного основания и тем самым принимать минимальные размеры подошвы фундаментов.

В результате этого при сравнительно небольших нагрузках до 40—80 т столбчатые фундаменты, возводимые в котлованах, образованных трамбованием просадочных грунтов, оказываются часто более экономичными по сравнению с другими видами фундаментов, применяемыми в практике строительства. Особенно эффективны они для сравнительно легких каркасных зданий. Однако, учитывая большое разнообразие грунтовых условий и конструкций зданий, целесообразность и эффективность применения столбчатых фундаментов в каждом конкретном случае должна определяться на основе технико-экономического сравнения с другими вариантами фундаментов.

1*

Настоящие Рекомендации составлены на основе выполненных экспериментальных работ в гг. Новосибирске и Кемерове по исследованию описанного способа, опыта применения его в г. Новосибирске, а также учета опыта поверхностного уплотнения просадочных грунтов тяжелыми трамбовками, широко применяемого в настоящее время. При составлении Рекомендаций учтены замечания, полученные от научно-исследовательских, проектных и строительных организаций, а также замечания рецензента канд. техн. наук М. Г. Ефремова.

Рекомендации подготовлены НИИ оснований (канд. техн. наук Крутов В. И.) и СибЗНИИЭПом (инж. Власов Ю. В.). Научное редактирование Руководства выполнено инж. Л. Е. Темкиным.

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1.    Настоящие Рекомендации распространяются на проектирование и устройство столбчатых фундаментов в котлованах, полученных трамбованием просадочных грунтов I типа по просадочности.

Примечание. В связи с тем, что приведенные в Рекомендациях размеры уплотненной зоны основаны на данных экспериментальных исследований, проведенных в грунтовых условиях Западной Сибири, при использовании Рекомендаций в других районах СССР необходимо проводить соответствующие опытные работы по определению размеров уплотненной зоны (пп. 3.4—3.9) и уточнению коэффициентов Пх—₄ (пп. 27—2.8), а также по определению несущей способности столбчатых фундаментов в грунтах естественной влажности, в водонасыщенном состоянии (п. 1.8) и по определению модулей деформации грунтов основания (п. 2.20).

1.2.    Возведение столбчатых фундаментов в котлованах, полученных трамбованием просадочных грунтов, рекомендуется применять:

а)    при степени влажности грунта 0,7 и величине начального давления просадочного грунта Ро ниже уплотненной зоны не менее 0,8 кг/см²\

б)    для сравнительно легких зданий с нагрузкой на фундамент — до 80 т.

Примечание. За величину начального давления Ро принимается давление, при котором начинает проявляться просадка грунта при его замачивании.

1.3.    Порядок устройства столбчатых фундаментов в котлованах, полученных трамбованием просадочных грунтов, следующий.

На очищенной от растительного и насыпного слоя поверхности с помощью падающей трамбовки вытрамбовывается котлован на заданную глубину. В основании его образуется уплотненная зона (рис. 1), в пределах которой ранее просадочный грунт утратил свои проса-дочные свойства и обладает повышенными прочностными характеристиками и меньшей сжимаемостью.

В полученный таким образом котлован укладывают сборный фундамент или устраивают монолитный фундамент путем бетонирования враспор.

Для вытрамбовывания котлованов диаметром 1,3—1,6 м и глубиной 1 —1,2 м при применении трамбо-

2—1415

вок весом 5—6,5 т и сбрасывании их с высоты 5—8 м обычно требуется 12—24 удара по одному месту.

1.4. Уплотненная зона основания представляет собой объем уплотненного грунта, имеющий форму, близ-

Рис. 1. Поперечный разрез вытрамбованного котлована и уплотненной зоны

/ — граница зоны достаточного уплотнения;

2 — граница зоны уплотнения

кую к усеченному эллипсоиду вращения, и подразделяется на две части:

а)    верхняя часть — зона достаточного уплотнения, в пределах которой объемный вес скелета (плотность) грунта изменяется от максимального, равного сверху 1,7—1,85 т/м^г, до минимального объемного веса скелета, при котором грунт утратил свои просадочные свойства, обычно равного 1,55 т/м^ъ\

б)    нижняя часть — зона частичного уплотнения, в пределах которой происходит повышение объемного веса скелета грунта не менее чем 0,02 т/м^г.

1.5. Отсутствие просадок столбчатых фундаментов, возводимых в котлованах, полученных трамбованием

просадочных грунтов, при возможном, случайном замачивании этих грунтов обеспечивается тем, что нагрузка от фундаментов передается непосредственно на уплотненную зону основания.

В пределах уплотненной зоны происходит рассеивание напряжений, в результате которого на неуплотнек-ные просадочные грунты передаются суммарные давления от нагрузки фундамента и собственного веса грунта, практически не вызывающие просадку.

1.6.    Несущая способность столбчатых фундаментов определяется прочностью и деформативностью уплотненного лёссового грунта, а также окружающего его неуплотненного просадочного грунта природного сложения, определяемыми в водонасыщенном состоянии (при степени влажности £?>0,8).

1.7.    Разработка проекта столбчатых фундаментов и

производство работ по их устройству осуществляется в соответствии с требованиями глав действующих СНиП:    П-Б.1-62,    П-Б.2-62,    П-А.10-62,    Ш-Б.1-62,

Ш-Б.10-62 с учетом дополнительных требований, приведенных в настоящих Рекомендациях.

1.8.    В проектах столбчатых фундаментов, возводимых в котлованах, полученных трамбованием просадочных грунтов во вновь застраиваемых районах, по которым нет аналогов испытаний с целью уточнения полученной расчетом несущей способности, должны предусматриваться испытания опытных фундаментов на нагрузку, превышающую в 1,2 раза расчетную при естественной влажности и с полным промачиванием просадочных грунтов в основании, а также опытные работы по определению размеров уплотненной зоны (п. 3.4—3.9).

Количество пунктов и места проведения испытаний назначаются проектной организацией в зависимости от характера изменчивости инженерно-геологических условий площадки и размеров застраиваемой территории и должно быть не менее двух для каждой литологической разновидности грунтов, залегающих в основании.

Испытания опытных фундаментов производятся до разработки рабочего или техно-рабочего проекта по аналогии с испытаниями просадочных грунтов статической нагрузкой с помощью штампов или испытаниями свай в просадочных грунтах по заданию проектной организации. осуществляющей проект привязки здания или сооружения.

7

2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СТОЛБЧАТЫХ ФУНДАМЕНТОВ

2.1.    Проекты столбчатых фундаментов, возводимые в котлованах, полученных трамбованием просадочного грунта, должны состоять из двух частей:

проекта подготовки (вытрамбовывания) котлованов, и

проекта фундаментов.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ КОТЛОВАНОВ

2.2.    В проекте вытрамбовывания котлованов должны быть указаны:

а)    план котлованов под все здания или сооружения (снятие растительного слоя);

б)    план расположения отдельных котлованов под столбчатые фундаменты;

в)    глубина, площадь и конфигурация (по разрезам) вытрамбовываемых котлованов;

г)    количество воды, заливаемой на один котлован в случае необходимого повышения влажности уплотняемого грунта до оптимальной;

д)    диаметр, вес, форма и высота сбрасывания трамбовки;

е)    ориентировочные размеры уплотненной зоны при заданных параметрах трамбовки;

ж)    величина плотности уплотненного грунта на глубине 25—35 см от дна вытрамбованного котлована;

з)    необходимое (ориентировочное) количество ударов трамбовки при вытрамбовывании котлованов.

Проект вытрамбовывания котлованов должен иметь технологическую карту производства земляных работ и вытрамбовывания и выдаваться строительной организации вместе с рабочим проектом организации работ по всему нулевому циклу.

Примечание. Для однотипных зданий и сооружений применительно к местным условиям целесообразно разрабатывать типовые технологические карты производства работ по нулевому циклу.

2.3.    Глубина вытрамбовывания котлованов должна назначаться, исходя из необходимой глубины заложения фундаментов с учетом требований главы СНиП П-Б.1-62. Глубина должна быть не менее величины Н (в м), определяемой исходя из необходимости по-

8

лучения в основании максимально возможной толщины уплотненной зоны по формуле

я-    (1)

1 4- е₀

где е₀—среднее значение коэффициента природной пористости грунта в пределах уплотняемой глубины;

е_упл—среднее значение коэффициента пористости уплотненного грунта, обычно принимаемое ^еупл =0,58—0,65;

h_n — толщина уплотняемого слоя в ж (см. рис. 1);

т₀— коэффициент, учитывающий боковое перемещение грунта при трамбовании, принимаемый т₀= 1,2.

2.4.    Площадь и конфигурацию вытрамбовываемых котлованов принимают в соответствии с конструкцией и размерами фундаментов, определяемые по расчету пп. 2.15—2.19.

2.5.    Вытрамбовывание котлованов должно производиться, как правило, при оптимальной или близкой к ней влажности грунтов. Отклонение от оптимальной влажности допускается не более чем на ±4% по абсолютному значению.

Оптимальная влажность W_Q в % для супесей и суглинков принимается W₀=W_P—(l-s-3%), где W_p— влажность грунта на границе раскатывания.

2.6.    Необходимое количество воды А в ж³ для получения оптимальной влажности грунта под каждый котлован определяется по формуле

Л= Уск(^о-Ц?е). .h_n.F'-K_nt    (2)

YylOO

где уск—среднее значение объемного веса скелета грунта в уплотненной зоне, принимаемое равным 1,65 т/ж³;

W₀—значение оптимальной влажности грунта в %;

W_e—естественная влажность грунта в %;

У® —удельный вес воды, равный 1 г/ж³;

И_п—то же, что и в формуле (1);

F'— площадь проекции уплотненной зоны в ж²;

К_п— коэффициент, учитывающий расстояние воды в стороны и принимаемый К_п= 1,2.

9