Особенности проектирования оснований подземных частей сооружений и геотехнический прогноз
9.1 Требования раздела распространяются на вновь возводимые и реконструируемые сооружения с подземной частью, устраиваемую открытым или полузакрытым способом в котловане.
9.2 Проектирование оснований подземных частей сооружений включает помимо требований 5.1.1 обоснованный расчетом выбор:
глубины заложения подземных конструкций;
способа устройства подземных конструкций (в открытом котловане, полузакрытый «сверху вниз», опускной колодец, в насыпи и др.);
заложения откосов неподкрепленных котлованов;
типа, конструкции, материала ограждений котлованов и их креплений;
мероприятий, применяемых для снижения влияния строительства на деформации оснований, фундаментов и надземных конструкций сооружений и инженерных коммуникаций окружающей застройки;
мероприятий, применяемых для минимизации изменений гидрогеологических условий или предотвращения вызванных этим возможных негативных последствий, в том числе для окружающей застройки и экологической среды.
9.3 Программа инженерно-геологических изысканий для проектирования оснований подземных частей сооружений I уровня ответственности должна пройти геотехническую экспертизу в соответствии с указаниями 4.18.
9.4 При проектировании подземных частей сооружений I и II уровней ответственности в котлованах глубиной более 5 м, подкрепленных ограждающими конструкциями, геологические разведочные скважины должны быть размещены по трассе ограждающих конструкций не реже чем через 20 м. При отсутствии фактической возможности расположения скважин указанным образом, их следует устраивать по сетке не более 20´20 м. Число скважин должно зависеть от категории сложности инженерно-геологических условий и составлять не менее пяти.
Инженерно-геологическое строение площадки должно быть изучено на глубину не менее 1,5Нс + 5 м, где Нс - глубина заложения подошвы ограждающей конструкции, но не менее 10 м от подошвы ограждающей конструкции. На указанную глубину должно быть пройдено не менее 30 % скважин, но не менее трех скважин.
При проектировании подземных частей сооружений в неподкрепленных котлованах глубина разведочных скважин должна составлять не менее 1,5Нк + 5 м, где Нк - глубина котлована.
9.5 Инженерно-геологические изыскания следует выполнять также вне границ площадок строительства в случаях:
необходимости анализа возможности проявления на примыкающей к зоне строительства территории опасных инженерно-геологических процессов;
определения возможности и целесообразности устройства грунтовых анкеров вне границ площадки строительства, а также последующего выполнения расчетов анкерных конструкций и оценки влияния их устройства на окружающую застройку;
решения вопроса о необходимости закрепления грунтов оснований и усиления фундаментов сооружений окружающей застройки, попадающих в зону влияния нового строительства;
необходимости получения данных для расчета изменения гидрогеологических условий на территории, примыкающей к строительной площадке.
9.6 В процессе инженерных изысканий должны быть выявлены и изучены:
тектонические и закарстованные структуры, разрывные и складчатые нарушения; фильтрационные свойства грунтов, необходимые для расчета ожидаемых
водопритоков в котлованы и подземные выработки, величина напора в горизонтах подземных вод, наличие и толщина водоупоров и их устойчивость против прорыва напорных вод;
наличие и распространение грунтов, обладающих плывунными, тиксотропными и суффозионными свойствами и виброползучестью;
наличие и местоположение подземных сооружений, подвалов, тоннелей, инженерных коммуникаций, колодцев, подземных выработок, буровых скважин и пр.;
динамические и вибрационные воздействия от существующих стационарных и временных источников и от транспорта.
9.7. При проектировании оснований подземных частей сооружений I уровне ответственности и II уровня ответственности при глубине котлована более 5 м дополнительно к предусмотренным в 5.1.8 следует полевыми и лабораторными методами определять следующие физико-механические характеристики дисперсных и скальных грунтов:
модуль деформации Е для первичной ветви нагружения и ветви вторичного (повторного) нагружения Ее (см. 5.5.31), которое следует выполнять для тех же диапазонов напряжений, что и первичное;
коэффициент поперечной деформации v. Для подземных сооружений II уровня ответственности расчетные значения коэффициента v допускается принимать в соответствии с 5.6.44;
прочностные характеристики: угол внутреннего трения j и удельное сцепление с, определяемые для условий, соответствующих всем этапам строительства и эксплуатации подземного сооружения;
предел прочности на одноосное сжатие Rc и модуль деформации Е для скальных, искусственно закрепленных и замороженных грунтов;
удельные нормальные и касательные силы морозного пучения sfh,h и tfh;
коэффициент фильтрации грунтов;
характеристики трещиноватости массивов скальных грунтов: модуль трещиноватости Мj, показатель качества породы RQD, коэффициент выветрелости Kwr.
При соответствующем обосновании по специальному заданию (например, специализированной организации, ведущей научно-техническое сопровождение проектирования и строительства согласно 4.16) изысканиями могут определяться и другие физико-механические и классификационные характеристики грунтов и массивов, в том числе:
прочность грунта при недренированном сдвиге си;
коэффициент переуплотнения грунта OCR;
параметры ползучести глинистых грунтов;
предел прочности на одноосное растяжение Rt для скальных и искусственно закрепленных грунтов;
классификационные характеристики скальных массивов RMR, Q, GSI.
9.8 При проектировании оснований подземных частей сооружений I уровня ответственности в случае необходимости следует выполнять измерения напряжений в массивах скальных и нескальных грунтов; опытные полевые работы по водопонижению, закреплению и замораживанию грунтов, устройству ПФЗ и «стен в грунте», а также геофизические и прочие исследования.
9.9 Расчеты и проектирование оснований подземных частей сооружений, размещаемых вблизи окружающей застройки, следует выполнять как для обеспечения прочности, надежности и долговечности самого проектируемого сооружения на всех стадиях строительства и эксплуатации, так и для обеспечения прочности, надежности и долговечности существующих сооружений и инженерных коммуникаций, а также сохранения окружающей среды.
9.10 При проектировании оснований подземных частей сооружений следует учитывать их уровень ответственности, а также уровень ответственности сооружений, на которые может оказывать влияние подземное строительство (ГОСТ 27751).
В случае, если в зону влияния проектируемой подземной части сооружения (см. 9.34) попадает сооружение окружающей застройки более высокого уровня ответственности, уровень ответственности проектируемого сооружения должен быть повышен до уровня ответственности сооружения, которое подвергается влиянию проектируемого.
9.11 Нагрузки и воздействия на основания и конструкции подземных частей сооружений должны устанавливаться расчетом, исходя из анализа совместной работы конструкций сооружения и основания, с учетом возможного их изменения на различных стадиях возведения и эксплуатации сооружения.
При определении нагрузок и воздействий на основание и конструкции подземных частей сооружений к постоянным нагрузкам относят:
вес строительных конструкций подземной и надземной частей сооружения;
давление грунтового массива, вмещающего сооружение, и подземных вод при установившейся фильтрации; усилия натяжения постоянных анкеров;
распорные усилия в постоянных конструкциях и пр.
К временным длительным нагрузкам и воздействиям относят:
вес стационарного оборудования; давление подземных вод при неустановившемся режиме фильтрации;
динамические воздействия от эксплуатируемых линий метрополитена, транспортных сооружений или промышленных объектов;
нагрузки от складируемых на поверхности грунта материалов;
температурные технологические воздействия;
усилия натяжения временных анкеров;
распорные усилия во временных конструкциях;
нагрузки, обусловленные изменением влажности, усадкой и ползучестью материалов и пр.
К кратковременным нагрузкам и воздействиям относят:
дополнительное давление грунта, вызванное подвижными нагрузками, расположенными на земной поверхности;
температурно-климатические воздействия и пр.
К особым нагрузкам и воздействиям относят:
сейсмические воздействия; воздействия, обусловленные деформациями основания при просадках, набухании и морозном пучении грунтов;
аварийные воздействия (например, при полном водонасыщения грунтов основания за пределами ограждающей конструкции котлована или подземной части сооружения при расположении в зоне влияния строительства водонесущих коммуникаций) и пр.
9.12 Расчеты оснований подземных частей сооружений по первой и второй группам предельных состояний должны выполняться в соответствии с указаниями раздела 5 и включать определения:
несущей способности основания, устойчивости сооружения и его отдельных элементов;
местной прочности скального основания;
устойчивости склонов, примыкающих к сооружению, откосов и ограждающих конструкций котлованов;
нагрузок, передающихся на ограждающие конструкции котлованов и наружные стены подземных частей сооружений;
несущей способности по грунту анкерных конструкций (грунтовых анкеров, анкерных свай и др.);
фильтрационной прочности основания, давления подземных вод на конструкции подземных частей сооружения, устойчивости против всплытия;
фильтрационного расхода при водопонижении;
изменения гидрогеологических условий, вызванных строительством и эксплуатацией сооружения;
деформаций системы «подземная часть сооружения - основание»;
деформаций оснований окружающей застройки.
При проектировании оснований ограждений, устраиваемых способом «стена в грунте», следует выполнять расчет устойчивости стенок траншеи, заполненной тиксотропным раствором.
При проектировании оснований подпорных стен, устраиваемых из отдельно стоящих элементов, следует выполнять расчет прочности основания на продавливание грунта между элементами.
При выполнении расчетов должны учитываться возможные изменения уровней горизонтов подземных вод и пьезометрических напоров, а также физико-механических свойств грунтов с учетом технологических воздействий, промерзания и оттаивания, явлений просадок, пучения, набухания и т.п.
При выполнении расчетов оснований подземных частей сооружений следует учитывать конструктивную нелинейность, связанную с изменением расчетной схемы в процессе строительства, технологические особенности возведения и последовательность строительных операций.
9.13 При выполнении расчетов оснований подземных частей сооружений допускается использование аналитических, численных и других методов.
При выборе метода расчета необходимо пользоваться указаниями 5.1.6.
При использовании численных методов расчетная модель, идеализирующая напряженно-деформированное состояние основания и сооружения, должна отражать основные свойства прототипа, конструктивные особенности сооружения, характер работы основания и схему их взаимодействия.
9.14 При проектировании оснований подземных частей сооружений, устраиваемых с обратной засыпкой грунта, расчетные значения характеристик грунтов обратной засыпки (g'I, j'I, с'I), уплотненных не менее чем до kсот = 0,95 их плотности в природном состоянии, допускается устанавливать по расчетным характеристикам тех же грунтов в природном состоянии (gI, jI, сI), принимая g'I = 0,95gI; j'I = 0,9jI; с'I = 0,5сI, при этом следует принимать с'I не более 7 кПа.
9.15 При выполнении расчетов оснований подземных частей сооружений следует определять нормальные и касательные напряжения на контакте «конструкция - грунтовый массив». Величины контактных напряжений требуется определять, рассматривая совместную работу сооружения с основанием.
При определении величин напряжений на контакте следует учитывать историю формирования и существующее напряженно-деформированное состояние грунтового массива, конструктивные особенности сооружения, прочностные и деформационные характеристики грунтов основания и элементов сооружения, технологию и последовательность возведения сооружения.
Следует учитывать, что деформации основания и конструкций на их контакте могут быть не совместны. В расчетах необходимо учитывать возможность отлипания или сдвига на контакте «конструкция - грунт».
9.16 Для проверки возможности сдвига на контакте конструкций с грунтом должны быть определены силы предельного сопротивления сдвигу, которые зависят от характеристик трения и сцепления на контакте.
Силы трения и сцепления на контакте «конструкция - грунтовый массив» должны определяться в зависимости от значений прочностных характеристик грунта, гидрогеологических условий площадки, материала конструкции, технологии ее устройства.
Для нескальных грунтов допускается принимать следующие расчетные значения прочностных характеристик на контакте «конструкция - грунтовый массив»:
удельное сцепление ск = 0;
угол трения грунта по материалу конструкции d = gкj, где j - угол внутреннего трения грунта, gк - коэффициент условий работы, принимаемый по таблице 9.1.
Таблица 9.1
| Материал конструкции | Технология устройства и особые условия | gк |
| Бетон, железобетон | Монолитные гравитационные и гибкие подпорные стены, бетонируемые насухо. Монолитные фундаменты | 0,67 |
| Монолитные гибкие подпорные стены, бетонируемые под глинистым раствором в грунтах естественной влажности. Сборные гравитационные стены и фундаменты | 0,50 | |
| Монолитные гибкие стены, бетонируемые под глинистым раствором в водонасыщенных грунтах. Сборные гибкие стены, устраиваемые под глинистым раствором в любых грунтах | 0,33 | |
| Металл, дерево | В мелких и пылеватых водонасыщенных песках | |
| В прочих грунтах | 0,33 | |
| Любой | При наличии вибрационных нагрузок на основание |
9.17 Давление грунта на подпорные стены, ограждения котлованов и наружные стены подземных частей сооружения следует определять в зависимости от величин перемещений и деформаций, реализуемых в результате совместной работы конструкций с грунтовым массивом.
9.18 При определении давления грунта на подпорные стены, ограждения котлованов и стены подземных частей сооружений следует учитывать:
внешние нагрузки и воздействия на грунтовый массив (нагрузки от складируемых материалов, от строительных механизмов, транспортные нагрузки на проезжей части, нагрузки, передаваемые фундаментами сооружений окружающей застройки) и пр.;
наличие существующих подземных и заглубленных сооружений;
наклон граней стены к вертикали;
наклон поверхности грунта, неровности рельефа и отклонение границ инженерно-геологических элементов от горизонтали;
возможность устройства берм и откосов в котловане в процессе производства работ;
прочностные характеристики на контакте «конструкция - грунтовый массив»;
вертикальные и горизонтальные перемещения конструкции и их направление относительно основания;
деформационные характеристики подпорной конструкции, анкерных и распорных элементов;
последовательность производства работ;
возможность перебора грунта в процессе экскавации;
фильтрационные силы в массиве грунта;
дополнительные давления на подпорные конструкции, вызванные морозным пучением и набуханием грунтов, а также проведением работ по нагнетанию в грунт растворов, тампонажу и пр.;
температурные воздействия;
динамические и вибрационные воздействия и их влияние на статическое давление грунта.
9.19 При определении величин бокового давления грунта на ограждения котлованов и конструкции подземных частей сооружений для выполнения расчетов по первой группе предельных состояний следует использовать значения прочностных характеристик грунтов jI, сI, а для выполнения расчетов по второй группе предельных состояний - jII, сII. В обоих случаях коэффициент надежности по нагрузке для удельного веса грунта должен приниматься gf(g) = 1,0.
9.20 При горизонтальных перемещениях подпорного сооружения или стены подвала менее 0,0005h, где h - глубина котлована или высота конструкции, давление грунта вычисляется при напряженном состоянии в покое. При определении напряженного состояния основания в покое следует учитывать историю его формирования.
Горизонтальная составляющая эффективного давления грунта в покое на глубине z определяется по формуле
s'h;0(z) = K0[s'zg(z) + s'zp(z)], (9.1)
где K0 - коэффициент бокового давления грунта в покое;
s'zg(z) - вертикальное эффективное напряжение от собственного веса грунта на глубине z;
s'zp(z) - вертикальное эффективное напряжение на глубине z от поверхностной нагрузки.
Коэффициент бокового давления грунта в покое должен определяться в процессе инженерно-геологических изысканий полевыми методами.
При горизонтальной поверхности грунта коэффициент давления грунта в покое K0 для нормально уплотненных грунтов допускается определять по формуле
K0 = v/(1- v), (9.2)
где v - коэффициент поперечной деформации.
Для переуплотненных грунтов допустимо K0 определять по формуле
(9.3)
где OCR - коэффициент переуплотнения грунта.
Примечания
1 Коэффициент OCR определяется отношением давления, при котором грунт был ранее переуплотнен (например, ледником), к давлению, действующему в настоящее время.
2 В формуле (9.3) не рекомендуется использовать значения OCR > 2,0.
Если поверхность основания наклонена по отношению к горизонтали под углом b £ j вверх по направлению от ограждения котлована или стены сооружения, то горизонтальную составляющую эффективного давления грунта s'h;0(z) следует вычислять по формуле (9.1), в которой К0 заменяется коэффициентом К0,b, определяемым по формуле
К0,b = К0(1 + sinb), (9.4)
При этом направление равнодействующей силы бокового давления принимается параллельным поверхности грунта.
9.21. При горизонтальных перемещениях и подпорного сооружения или стены подвала более 0,0005h зависимость величин бокового давления грунта допускается определять в соответствии с кусочно-линейной диаграммой на рисунке 9.1. Знак перемещений считается положительным при перемещении конструкции в направлении грунтового массива.
Предельные величины бокового давления грунта соответствуют активному давлению О\:0 (z) при перемещении конструкции в направлении от грунтового массива и пассивному давлению s'h;a(z) при перемещении в направлении грунтового массива.
Рисунок 9.1 - Зависимость величин бокового давления грунта s'h(z) от горизонтальных перемещений конструкции и, иa = 0,001h, up = (0,01 - 0,02)h
9.22 Величины бокового давления грунта допускается принимать равными s'h;a(z), если величина горизонтального перемещения конструкции в направлении от грунта превышает 0,001h.
Величину эффективного активного давления грунта на конструкцию, вызванного его объемным весом g, при наличии вертикальной равномерно распределенной нагрузки q, приложенной к поверхности, рекомендуется определять по формуле
нормальная составляющая на глубине z
(9.5)
касательная составляющая на глубине z (положительна при перемещении грунта вниз относительно конструкции)
t'a(z) = s'h;a(z)tgd, (9.6)
где с - удельное сцепление грунта;
g - удельный вес грунта, принимаемый во взвешенном состоянии для водонасыщенных грунтов;
d - угол трения грунта по материалу конструкции, определяемый в соответствии с 9.16;
Ка - коэффициент активного давления.
Величины s'h;a(z) принимаются во всех случаях равными не менее 0.
В случае негоризонтальной поверхности грунта и наклона граней конструкции к вертикали (рисунок 9.2, а) коэффициент активного давления грунта рекомендуется определять по формуле
(9.7)
где b - угол наклона поверхности грунта к горизонту;
q - угол отклонения грани конструкции от вертикали;
j - угол внутреннего трения грунта.
При горизонтальной поверхности грунта, вертикальной абсолютно гладкой грани конструкции коэффициент активного давления грунта допускается определять по формуле
Ka = tg2(45° - j/2). (9.8)
Рисунок 9.2 - Схема к определению величин активного (а), пассивного (б) давления грунта при негоризонтальной поверхности грунта и наклоне граней конструкции к вертикали
9.23 Величины бокового давления грунта допускается принимать равными s'h;p(z), если величина горизонтального перемещения конструкции в направлении на грунт превышает 0,01h для влажных грунтов и 0,02h для водонасыщенных грунтов.
Величину эффективного пассивного давления грунта на конструкцию, допускается определять по формулам:
нормальная составляющая на глубине z
(9.9)
касательная составляющая на глубине z (положительна при перемещении грунта вверх относительно конструкции)
t'a(z) = s'h;p(z)tgd, (9.10)
где Кр - коэффициент пассивного давления.
В случае негоризонтальной поверхности грунта и наклона граней конструкции к вертикали (см. рисунок 9.2, б) коэффициент пассивного давления грунта допускается определять по формуле
(9.11)
При горизонтальной поверхности грунта, вертикальной абсолютно гладкой грани конструкции коэффициент пассивного давления грунта допускается определять по формуле
Кр = tg2(45° + j/2). (9.12)
Следует учитывать, что формула (9.11) завышает величины пассивного давления для высоких значений угла внутреннего трения грунта. В связи с этим при j, большем 20°, рекомендуется в формуле (9.11) во всех случаях принимать d = 0.
9.24 При необходимости учета других факторов помимо указанных в 9.20-9.23 для определения величин активного и пассивного давления, а также при расчете промежуточных значений бокового давления грунта следует использовать численные методы.
9.25 При вычислении эффективных величин бокового давления проницаемых грунтов на ограждения котлованов следует учитывать фильтрационные силы в том случае, если ограждение является несовершенной противофильтрационной завесой (ПФЗ) и в котловане выполняется строительное водопонижение (см. рисунок 9.3).
Рисунок 9.3 - Фильтрация в котлован при несовершенной ПФЗ
Эффективные величины бокового давления водонасыщенных проницаемых грунтов в этом случае определяются по формуле
s'h(z) = K(g'z + q ± gwI), (9.13)
где g' - удельный вес грунта во взвешенном состоянии;
gw - удельный вес воды;
К - коэффициент бокового давления грунта, может соответствовать активному, пассивному или промежуточному значению;
I - градиент гидравлического напора на отрезке вертикали равном 1 м, 1/м.
Знак «+» в формуле (9.13) соответствует области нисходящей фильтрации, знак «-» - области восходящей фильтрации.
9.26 При выполнении расчетов оснований, сложенных водонасыщенными грунтами в нестабилизированном состоянии, допускается определять величины бокового давления на ограждения котлованов и конструкции подземных частей сооружений, выраженные в полных напряжениях.
В этом случае нормальную составляющую величины активного давления грунта на конструкцию на глубине z допускается определять по формуле
sha(z) = szg(z) + szp(z) - 2си, (9.14)
где си - прочность грунта при недренированном сдвиге.
Нормальную составляющую величины пассивного давления грунта допускается определять по формуле
shp(z) = szg(z) + szp(z) + 2си. (9.15)
9.27 При проектировании подземных частей сооружений I и II уровней ответственности, перекрывающих полностью или частично естественные фильтрационные потоки в грунтовом или скальном массиве, а также изменяющих условия и пути фильтрации подземных вод, следует выполнять прогноз изменений гидрогеологического режима площадки строительства.
Следует учитывать возможность возникновения барражного эффекта, который проявляется в подъеме уровня подземных вод на пути фильтрационного потока перед преградой. При проектировании сооружений должна быть выполнена количественная оценка барражного эффекта и при необходимости разработаны защитные мероприятия для проектируемого сооружения и окружающей застройки.
Прогноз изменений гидрогеологического режима следует выполнять путем математического моделирования фильтрационных процессов численными или аналитическими методами. В качестве исходной информации для разработки геофильтрационной модели следует использовать данные инженерно-геологических изысканий о положении уровня подземных вод на территории, прилегающей к площадке строительства, гидравлических напорах в горизонтах, фильтрационной проницаемости грунтов. Для выполнения указанных исследований необходимо привлекать специализированные организации.
9.28 При проектировании фундаментов и подземных частей сооружений, расположенных ниже пьезометрического уровня подземных вод, необходимо рассчитывать их давление и предусматривать мероприятия, предупреждающие их протечки в котлован, вспучивание дна котлована, всплытие сооружения и т.п.
При заложении фундаментов, а также подземных частей сооружений ниже пьезометрического уровня подземных вод следует учитывать возможные случаи:
заглубление в водоупорный грунт, подстилаемый водоносным слоем с напорными водами, когда возможен прорыв подземных вод в котлован, выпор грунтов основания, подъем полов и т.п.; в этом случае следует предусматривать мероприятия, снижающие напор (например, откачку воды из скважин), или увеличение пригрузки на залегающий в основании грунт;
заглубление в грунт водоносного слоя, когда возможно гидравлическое разрушение, сопровождаемое суффозионным выносом частиц грунта, размывы, коррозия и другие повреждения фундаментов; в этом случае кроме снижения градиента напора может предусматриваться также закрепление грунтов.
9.29 Для исключения возможности прорыва напорными водами вышележащего водоупорного глинистого слоя грунта, подстилаемого слоем грунта с напорными водами, должно выполняться условие
gfgwH0 £ gIh0, (9.16)
где gw - удельный вес воды, кН/м3;
H0 - расчетная высота напора воды, отсчитываемая от подошвы проверяемого водоупорного слоя до максимального уровня подземных вод, м;
gI - средневзвешенное расчетное значение удельного веса грунта проверяемого и вышележащих слоев, кН/м3;
h0 - расстояние от дна котлована до подошвы проверяемого слоя грунта, м;
gf = 1,2 - коэффициент надежности по нагрузке.
Если условие формулы (9.16) не удовлетворяется, необходимо предусмотреть в проекте искусственное понижение напора водоносного слоя (принудительная откачка или устройство самоизливающихся скважин). Искусственное снижение напора подземных вод должно быть предусмотрено на срок, в течение которого сооружение приобретет достаточный вес и прочность, обеспечивающие восприятие сил, создаваемых напором подземных вод, но не ранее окончания работ по устройству нулевого цикла и выполнению обратной засыпки грунта в пазухи котлована.
9.30 Для исключения возможности гидравлического разрушения водонасыщенного грунта, сопровождаемого суффозией, при восходящей фильтрации в котловане (см. рисунок 9.3) должно выполняться условие
gf I £ 1, (9.17)
где I - градиент гидравлического напора в восходящем фильтрационном потоке на выходе в котлован в точке А, расположенной вблизи ПФЗ;
gf = 1,2 - коэффициент надежности по нагрузке.
9.31 При размещении подземной части сооружения ниже уровня подземных вод в водонасыщенных грунтах должна быть обеспечена устойчивость сооружения против всплытия.
Устойчивость против всплытия обеспечена, если выполняется следующее условие
gwН0А £ gf1SGstb;c + gf2SGstb;l + gf3SRstb, (9.18)
где gw - удельный вес воды, кН/м3;
Н0 - расчетная высота напора воды, отсчитываемая от подошвы подземной части сооружения до максимального уровня подземных вод, м;
А - площадь подземной части сооружения, м2;
SGstb;c - сумма нормативных значений постоянных вертикальных удерживающих нагрузок, включая собственный вес несущих конструкций сооружения, кН;
SGstb;l - сумма нормативных значений временных длительных удерживающих вертикальных нагрузок, включая вес полов и перегородок сооружения, грунта обратной засыпки над обрезами фундаментов и над подземной частью сооружения, кН;
SRstb - сумма нормативных значений удерживающих вертикальных составляющих сил сопротивления всплытию в основании, включая силы трения, сопротивления свай выдергиванию, натяжения анкеров и др., кН;
gf1 = 0,9, gf2 = 0,85, gf3 = 0,65 - коэффициенты надежности по нагрузке.
Если условие формулы (9.18) не удовлетворяется, то, чтобы не допустить разрушение от всплытия сооружения, необходимо применять следующие мероприятия:
увеличение собственного веса сооружения или его пригрузка;
уменьшение поровых давлений под сооружением с помощью устройства дренажа;
закрепление сооружения в нижележащих слоях грунта с помощью анкеров или свай.
9.32 Инъекционные преднапряженные грунтовые анкеры могут применяться для крепления ограждений котлованов или защиты сооружений от всплытия и устраиваться в любых грунтах, за исключением слабых глинистых, просадочных. набухающих, органоминеральных и органических.
Проектирование анкеров должно основываться на результатах статических расчетов системы «конструкция - грунтовый массив», в которых должна быть определена расчетная осевая нагрузка на анкер с учетом требуемого числа ярусов анкеров, их расположения, углов наклона анкеров к горизонту и углов отклонения анкеров в плане от нормали к конструкции.
При проектировании анкеров определяют:
число анкеров в ярусе и их шаг:
свободную длину анкерных тяг, обеспечивающую размещение заделки анкеров за пределами границы призмы обрушения;
предварительную длину заделки анкеров, требуемую для восприятия проектных усилий;
места для устройства опытных анкеров; число пробных испытаний анкеров и порядок их выполнения.
Несущая способность преднапряженных анкеров по грунту и по материалу должна предварительно определяться расчетом и проверяться пробными испытаниями. Пробные испытания проводят в наиболее характерных в геологическом отношении местах на максимально возможную нагрузку по материалу анкерных тяг, но не менее чем в 1,75 раза превышающую расчетную проектную нагрузку. Число пробных испытаний должно быть не менее трех.
9.33 При проектировании оснований, фундаментов и подземных частей вновь возводимых или реконструируемых сооружений, располагаемых на застроенной территории, необходимо выполнять геотехнический прогноз (оценку) влияния строительства на изменение напряженно-деформированного состояния окружающего грунтового массива, в том числе оснований сооружений окружающей застройки.
Примечание - Геотехнический прогноз влияния необходимо выполнять при проектировании подземных инженерных коммуникаций, которые размещаются на застроенных территориях. Указания 9.33-9.39 распространяются на проектирование подземных инженерных коммуникаций также как на строящиеся или реконструируемые сооружения.
Геотехнический прогноз следует выполнять с учетом горизонтальных перемещений ограждающей конструкции котлована и разгрузки основания от выемки грунта в котловане, вертикальной нагрузки от вновь возводимого сооружения или дополнительных нагрузок от реконструируемого сооружения, изменения уровня подземных вод, вибрационных и динамических воздействий строительных работ и других факторов с учетом последовательности устройства подземной части сооружения, используя аналитические и численные методы расчета. Для расчета дополнительных деформаций оснований и фундаментов сооружений окружающей застройки, вызванных вертикальными нагрузками от вновь возводимого сооружения, допускается использовать расчетную схему в виде линейно-деформируемого полупространства (см. 5.6.37).
9.34 В результате геотехнического прогноза должны быть определены:
радиус зоны влияния rзв, м;
значения дополнительных деформаций оснований и фундаментов сооружений окружающей застройки.
Примечания
1 Радиус зоны влияния нового строительства или реконструкции допускается ограничивать расстоянием, при котором расчетное значение дополнительной осадки грунтового массива или основания существующего сооружения окружающей застройки не превышает 1 мм, за исключением расположения на границе зоны влияния сооружений окружающей застройки, категория технического состояния которых предаварийная или аварийная - IV (приложение Е)
2 При ограничении радиуса влияния нового строительства и реконструкции на территориях, осложненных распространением специфических грунтов необходимо учитывать местный опыт проектирования, условия строительства и особенности эксплуатации сооружений, а также указания раздела 6.
3 Радиус зоны влияния по результатам геотехнического прогноза может изменяться вдоль трассы ограждающей конструкции его котлована в зависимости от различных факторов, в том числе глубины котлована, инженерно-геологических условий и пр.
4 Радиус зоны влияния rзв измеряется от границ проектируемого котлована.
9.35 Геотехнический прогноз необходимо выполнять для сооружений окружающей застройки, расположенных в пределах предварительно назначаемой зоны влияния строящегося или реконструируемого сооружения, которая определяется согласно указаниям 9.36.
Перед выполнением геотехнического прогноза необходимо провести техническое обследование состояния конструкций сооружений окружающей застройки, расположенных в предварительно назначаемой зоне влияния нового строительства или реконструкции (см. 9.36). По результатам технического обследования следует определить категорию технического состояния сооружений окружающей застройки согласно приложению Е.
Примечание - Если по результатам геотехнического прогноза (см. 9.34) в зоне влияния нового строительства или реконструкции располагаются существующие сооружения окружающей застройки, не учтенные при предварительном назначении зоны влияния согласно указаниям 9.35, 9.36, то для этих сооружений необходимо также установить категорию технического состояния (приложение Е) и включить в перечень сооружений, для которых выполняется геотехнический прогноз.
9.36 Для предварительного назначения зоны влияния вновь возводимого (реконструируемого) сооружения, расположенного на застроенной территории, допускается ориентировочный радиус зоны влияния rзв, м, принимать в зависимости от глубины котлована Нк, м, метода его крепления и конструкции ограждения котлована равным:
5Нк - при использовании ограждения котлована с креплением анкерными конструкциями, но не более 2L, где L - суммарная длина горизонтальной проекции тела анкера и его тяги, м;
4Нк - при использовании ограждения из стальных элементов (труб, двутавров и т.п.) с консольным креплением либо креплением стальными распорками или подкосами, а также при устройстве котлована в естественных откосах;
3Нк - при использовании монолитной или сборно-монолитной железобетонной конструкции ограждения котлована (по технологии «стена в грунте», буронабивных секущихся свай и т.п.) с консольным креплением либо креплением стальными распорками или подкосами, а также при использовании ограждения из стальных элементов (труб, двутавров и т.п.) и экскавации грунта в котловане под защитой монолитных железобетонных перекрытий;
2Нк - при использовании монолитной или сборно-монолитной железобетонной конструкции ограждения котлована (по технологии «стена в грунте», буронабивных секущихся свай и т.п.) и экскавации грунта в котловане под защитой монолитных железобетонных перекрытий.
Примечание - Величина предварительно назначаемой зоны влияния может корректироваться на основании местного опыта проектирования с учетом специфических грунтовых условий и других факторов.
9.37 Расчет оснований по деформациям для сооружений окружающей застройки, расположенных в зоне влияния нового строительства или реконструкции, производят из условия
Sad £ Sad,и, (9.19)
где sad - дополнительная осадка основания фундамента (совместная дополнительная деформация основания и сооружения), определяемая в соответствии с указаниями 9.33 с учетом совокупности воздействий, связанных с новым строительством или реконструкцией;
Sad,и - предельное значение дополнительной осадки основания фундаментов (предельное значение совместной дополнительной деформации основания и сооружения), устанавливаемое в соответствии с указаниями приложения Л с учетом категории технического состояния сооружения окружающей застройки (см. приложение Е).
Примечания
1 Для определения совместной дополнительной деформации основания и сооружения окружающей застройки sad могут использоваться методы, указанные в 5.1.4, с учетом значений дополнительных деформаций основания, полученных по результатам геотехнического прогноза.
2 При расчете оснований сооружений окружающей застройки по деформациям, условие формулы 9.19 должно выполняться в том числе для параметров, указанных в 5.6.4.
9.38 При проектировании вновь возводимых или реконструируемых сооружений на застроенной территории необходимо предусмотреть мероприятия, обеспечивающие эксплуатационную надежность сооружений окружающей застройки на период строительства и дальнейшей эксплуатации. Если по результатам геотехнического прогноза условие формулы (9.19) не выполняется, рекомендуется предусматривать следующие мероприятия:
изменение конструкции ограждения строительного котлована, методов ее крепления, глубины подземной части, ее планового расположения и др.;
снижающие деформации основания сооружений окружающей застройки (устройство разделительных стен, компенсационных экранов, закрепление грунтов основания и др.);
снижающие дополнительные осадки и (или) их неравномерность или повышающие пространственную жесткость сооружений окружающей застройки (усиление фундаментов, устройство монолитных и стальных поясов в подземной и надземной частях сооружений и др.);
комбинацию вышеперечисленных мероприятий.
Примечание - Для обеспечения эксплуатационной надежности сооружений окружающей застройки приоритетным является изменение проектных характеристик вновь возводимого или реконструируемого сооружения.
Состав назначаемых защитных мероприятий должен определяется с учетом:
характерных особенностей сооружений окружающей застройки (уровень ответственности, значения прогнозируемых деформаций основания, расстояние до проектируемой подземной части, конструктивная схема, категория технического состояния и физико-механические свойства грунтов основания сооружений окружающей застройки и пр.)
особенностей проектируемого или реконструируемого сооружения (глубина котлована, тип ограждающей конструкции котлована и метод ее крепления, инженерно-геологические и гидрогеологические условия, включая прогноз их изменений, давление на основание и пр.).
Примечания
1 При распространении специфических грунтов или возможности развития опасных геологических процессов в основании площадки строительства и (или) сооружений окружающей застройки, необходимо дополнительно учитывать соответствующие разделы настоящего свода правил.
2 Защитные мероприятия для сооружений окружающей застройки также допускается разрабатывать при отсутствии возможности учета расчетными методами динамических, вибрационных и других дополнительных воздействий, в том числе технологических особенностей строительства.
После разработки проекта защитных мероприятий по обеспечению эксплуатационной пригодности сооружений окружающей застройки, расположенных в зоне влияния нового строительства или реконструкции, геотехнический прогноз необходимо повторить с учетом этих мероприятий для подтверждения выполнения условия формулы (9.19).
9.39 При проектировании подземных частей сооружений (нового строительства и реконструкции) I и II уровней ответственности необходимо предусматривать проведение геотехнического мониторинга в соответствии с указаниями раздела 12, в том числе для сооружений окружающей застройки.
Дата добавления: 2016-05-25; просмотров: 2066;