Підсилюваних буроін'єкційними палями

5.1 Розрахунок підсилення фундаментів буроін'єкційними палями необхідно вести як для пальових фундаментів у відповідності з вимогами СНиП 2.02.03 за фаничними станами:

а) першої групи:

- за міцністю матеріалу паль і пальових ростверків;

- за несучою здатністю грунту основи, паль;

- за несучою здатністю основ пальових фундаментів, якщо на них передаються значні горизонтальні навантаження, або якщо вони обмежені укосами чи знаходяться у межах схилів;

б) другої групи:

- за осіданнями основ паль і пальових фундаментів від вертикальних навантажень;

- за переміщенням паль спільно з грунтом основи від дії горизонтальних навантажень і моментів;

- за виникненням або розкриттям тріщин в елементах залізобетонних конструкцій пальових фундаментів.

5.2 Навантаження на лесову основу на рівні підошви фундаменту, як правило, повинні встановлюватись розрахунком, виходячи із сумісної роботи будівлі і основи згідно з вимогами СНиП 2.01.07, СНиП 2.02.01 і СНиП 2.02.03 на основі фактичних даних про конструкції будівлі і грунти основи, встановлених при обстеженні будівлі та інженерно-геологічних вишукуваннях. При виборі розрахункової статичної схеми будівлі слід враховувати порушення в конструкціях будівлі і міцності їх матеріалу, що мали місце на момент обстеження, а в оцінці роботи основи - нерівномірні її деформації, що виявились, і можливість їх зміни під час експлуатації після підсилення фундаментів.

Також необхідно враховувати призначення і особливості завантаження будівлі в період її експлуатації, що передувала обстеженню, з моменту будівництва, що допоможе визначити фактичне завантаження конструкцій будівлі і основи. Якщо є сусідні будівлі чи споруди, то треба враховувати і їхній вплив на умови завантаження основ як на період обстеження, так і при подальшій експлуатації підсиленої будівлі.

Визначення навантажень, що передаються на фундаменти і основи, повинно проводитись самостійно для кожного стану, сполучення навантажень і періоду роботи будівлі. При цьому слід виходити з того, що врешті решт основа стане водонасиченою, а навантаження на фундаменти і основу будуть відповідати найбільш несприятливим умовам замочування. Якщо в конструкцію і (чи) роботу підземної частини будівлі будуть внесені зміни, то це повинно враховуватись і в розрахунку системи "будівля-фундамент-основа". В разі необхідного обгрунтування, як виняток, допускається визначення навантажень без урахування перерозподілу зусиль за рахунок жорсткості надземної частини будівлі і піддатливості основи (по окремих перерізах).

Примітка 1 Для практичних розрахунків рекомендується використовувати обчислювальні комплекси з їх реалізацією на ЕОМ: для каркасних будівель використовується обчислювальний комплекс "МИРАЖ", розроблений НДІАСБ, для будівель з несучими стінами - обчислювальний комплекс "КРАПОФ", розроблений НДІБК, або їх аналоги.

Примітка 2 Зважаючи на те, що запропоновані конструктивні схеми підсилення буроін'єкційними палями орієнтовані на розвиток додаткових деформацій до 20 - 30 мм, нерівномірні деформації при розрахунку навантажень на фундаменти недеформованих будівель і споруд допускається не враховувати.

5.3 Розрахунок підсилення фундаментів повинен викочуватись з урахуванням виду і стану існуючих фундаментів, прийнятого способу підсилення і конкретної розрахункової схеми у відповідності з 5.4 - 5.11. Розрахунок проводиться для окремо стоячого або на 1 пог.м. стрічкового фундаменту.

5.4 Для випадку підсилення фундаментів мілкого закладання буроін'єкційними палями із жорстким об'єднанням їх з існуючим фундаментом (див. 2.6, 2.7) повинна виконуватись умова

, (4)

де - сумарне розрахункове вертикальне навантаження для другої групи граничних станів на рівні підошви підсиленого фундаменту, кН, визначається з урахуванням вказівок 5.2.

При простій ї конструктивній схемі, відсутності сусідніх будівель і споруд та для недеформованих будівель (при збільшенні навантажень на фундаменти у випадку реконструкції) з урахуванням примітки 2 до 5.2 допускається визначати , як остаточну, за формулою

, (5)

де - розрахункове вертикальне навантаження від надземних конструкцій будівлі на верхньому уступі фундаменту, кН, з урахуванням реконструкції, що проводиться;

- вага існуючого фундаменту, кН;

- вага ростверка або інших елементів підсилення, кН;

- вага грунту на уступах фундаменту і ростверка, підлоги та (або) вимощення в цих межах і можливих постійних чи тривалих тимчасових навантажень, кН.

Примітка. Значення, , , визначають для другої групи граничних станів без урахування виважувальної дії підземних вод, рівень яких розташований чи прогнозується вище, ніж рівень підошви фундаменту.

- розрахункове навантаження для другої групи граничних станів, кН, яке передається на існуючий фундамент після підсилення, визначається з урахуванням безпечного тиску на просідаючу основу за формулою

, (6)

де - мінімальна величина початкового тиску просідання, кПа, лесового грунту, який залягає на глибину h = b нижче підошви фундаменту, визначається за рекомендаціями 4.12.

Для непросідаючої основи

, (6а)

де - середня напруга, кПа, на підошві фундаменту при виконанні умови . Розрахунковий опір непросідаючого грунту визначається за формулою (7) СНиП 2.02.01, як це обумовлено в 4.14. Якщо фундамент спирається на грунтову подушку, то допустимість значення повинна контролюватись на її нижній межі умовою (9) СНиП 2.02.01, де ;

А - площа підошви фундаменту, м², при її ширині b, м;

- розрахункове навантаження для першої групи граничних станів, кН, яке передається на буроін'єкційні палі підсилення, визначається за формулою

, (7)

де n - кількість буроін'єкційних паль підсилення для фундаменту, який підлягає розрахунку;

- розрахункова несуча здатність палі по грунту з урахуванням його можливого замочування, кН, яка визначається за рекомендаціями розділу 6 даних норм;

- коефіцієнт надійності, який приймається в залежності від способу визначення : 1,2 - при статичному випробуванні паль із замочуванням лесової основи; 1,3 - за результами статичних випробувань паль у грунтах природної вологості з урахуванням можливого замочування в подальшому (див. 6.8); 1,4 - за даними інших методів, якщо їх вірогідність підтверджена перевіркою в регіональних умовах;

Середнє значення коефіцієнту надійності по навантаженню визначається за формулою

, (8)

де , - сумарні розрахункові вертикальні навантаження відповідно для першої та другої груп граничних станів на рівні підошви фундаменту, які визначаються відповідно за формулами (9) та (5).

, (9)

де значення навантажень визначаються для першої групи граничних станів аналогічно з формулою (5).

5.5 При позацентровому навантаженні фундаменту мілкого закладання, підсиленого буроін'єкційними палями, повинна також виконуватись умова а у формулу (6а) необхідно вводити значення .

Для будь-яких грунтових умов повинна також виконуватись умова >0.

5.6. Для випадку підсилення пальових фундаментів буроін'єкційними палями з жорстким їх об'єднанням (див. 2.6, 2.7) повинна виконуватись умова

, (10)

де - сумарне розрахункове вертикальне навантаження для першої групи граничних станів на підсилений пальовий фундамент на рівні підошви ростверку, кН, яке визначається за формулою (9);

- розрахункове вертикальне навантаження для першої групи граничних станів, що передається на існуючий пальовий фундамент, кН, яке визначається з урахуванням фактичної роботи паль за рекомендаціями 5.2 або за формулою

(11)

де - коефіцієнт, що враховує фактичні умови роботи фундаменту, який приймається рівним = 0,8 - 1.0;

- кількість паль в існуючому фундаменті;

- несуча здатність забивних, набивних або інших типів паль по грунту основи, влаштованих раніше, кН, яка встановлюється для водонасиченого стану грунтів основи за рекомендаціями СНиП 2.02.03;

- коефіцієнт надійності, який приймається за рекомендаціями СНиП 2.02.03 і 5.4;

- розрахункове вертикальне навантаження для першої групи граничних станів, яке передається на буроін'єкційні палі підсилення, кН, визначається за формулою (7).

5.7 Розрахунок пальових ростверків, жорстко зв'язаних з існуючим фундаментом, слід виконувати у відповідності із вказівками СНиП 2.02.03, СНиП 2.03.01 та "Пособия по проектированию железобетонных ростверков свайных фундаментов под колонны зданий и сооружений" (до СНиП 2.03.01).

Навантаження, які діють на підошві ростверку, слід розглядати як зосереджені від окремих паль (приводяться до центру ваги їх перерізів) і розподілені по підошві від тиску грунтової основи (після підсилення).

5.8 Для пальових ростверків, які не зв'язані з існуючими фундаментами і поєднують відокремлені похилі буроін'єкційні палі (додаток А, схема 15), зовнішнім навантаженням є надмірний тиск по глибині основи, який діє крізь грунт безпосередньо на палі.

Визначення зусиль в палях допускається виконувати за спрощеною методикою, як для стрижня, шарнірно зв'язаного з ростверком і працюючого в пружному грунтовому середовищі, від дії активного тиску , обчисленого за навантаженням (див. 5.6), з урахуванням коефіцієнту постелі оточуючого грунту (додаток Б, пункт Б.З).

5.9 Для відокремлених похилих буроін'єкційних паль (додаток А, схеми 14, 15) деформації грунтової основи необхідно визначати за СНиП 2.02.01 з урахуванням його армування похилими палями, приймаючи потужність стиснутої товщі в границях від підошви фундаменту до точки умовного перетину паль. Також повинна виконуватись вимога 5.12.

Параметри похилих паль та їх положення в грунті повинні гарантувати величини деформації, які не перевищують граничні, що встановлені СНиП 2.02.01.

5.10 При горизонтальних навантаженнях, що передаються на буроін'єкційні палі підсилення, в тому числі і влаштовані окремо у вигляді захисного ряду, слід виконувати перевірку за умовою

, (12)

де - сумарне розрахункове горизонтальне навантаження для першого фаничного стану, яке передається на ділянку з буроін'єкційних паль, кН, і визначається з урахуванням горизонтального тиску грунту основи та (або) інших горизонтальних навантажень, які передаються додатково на цей ряд паль як при виконанні робіт, так і в період експлуатації будівлі. Частина горизонтального навантаження, що сприймається існуючим фундаментом, в розрахунок не включається;

- розрахункова несуча здатність одиночної палі на горизонтальне навантаження по грунту основи для короткочасного періоду виконання робіт з урахуванням природної вологості грунту, і, в інших випадках, з урахуванням його водонасиченості, тобто , яка встановлюється за рекомендаціями розділу 6 даних норм;

n -. кількість буроін'єкційних паль на розрахунковій ділянці, яка сприймає горизонтальне навантаження;

- коефіцієнт умов роботи фундаменту на буроін'єкційних палях з навколишнім грунтом при передаванні горизонтальних навантажень, що приймається рівним для короткочасних умов виконання робіт =0,9, а для інших випадків = 0,85;

- коефіцієнт надійності, що приймається в залежності від способу визначення H_d' за рекомендаціями 5.4, аналогічно палям, які працюють на вертикальне навантаження.

5.11 При необхідності підсилення лесової основи з метою підвищення її стійкості глибинному зсуву шляхом влаштування захисного ряду з буроін'єкційних паль, що перерізають можливу площину сковзання, в розрахунках допускається враховувати їх несучу здатність на горизонтальне навантаження по грунту основи у водонасиченому стані , як додаткове зусилля, що перешкоджає сковзанню. Так, у розрахунку по круглоциліндричним поверхням (додаток Б, пункт Б.4) до моменту утримуючих (граничних) сил ,кНм, необхідно додавати утримуючий момент ,кНм,від одного ряду паль, який визначається за формулою

, (13)

Тоді для методу розрахунку стійкості по круглоциліндричним поверхням повинна виконуватись умова

, (14)

де у формулах (13) та (14) К - коефіцієнт стійкості;

- момент, обумовлений дією зсувних навантажень, кНм;

- розрахункова вага і-того блоку грунту, що потенційно зсувається, з урахуванням навантаження, розташованого на його поверхні, за винятком тієї частини, яка передається на палі, що прорізують можливу поверхню сковзання, кН. Величина для водонасиченого грунту обчислюється з урахуванням виваженої дії води;

- розрахункові горизонтальні навантаження, які передаються від будівлі в межах розрахункової ділянки шириною b, м, та прикладені на відстані z_k, м, від центру круглоциліндричної поверхні сковзання;

R - радіус заданої круглоциліндричної поверхні сковзання, м;

- кут між вертикальним напрямком і напрямком радіуса R в точці прикладання , град;

- кут між віссю вертикальної палі та радіусом, проведеним до її перетину з поверхнею сковзання, град.;

та - відповідно кут внутрішнього тертя, град., та питоме зчеплення, кПа для першого граничного стану грунту в межах поверхні сковзання для і -того потенційно сповзаючого блоку;

- довжина поверхні сковзання для і - того блоку, м;

n - кількість паль в розрахунковій ділянці шириною b, м;

- несуча здатність на горизонтальне навантаження одиночної буроін'єкційної палі по грунту основи у водонасиченому стані, кН, яка визначається як і для формули (12);

- коефіцієнти, як і у формулі (12);

- коефіцієнт надійності, який приймається в залежності від класу відповідальності будівлі або споруди за рекомендаціями 2.58 СНиП 2.02.01.

Якщо підсиленню підлягає існуючий пальовий фундамент, в рохрахунку допускається враховувати й опір горизонтальному навантаженню цих паль, виходячи з формули (13).

При інших методах розрахунку стійкості на глибинний зсув потрібно введення відповідних змін до формул (13) та (14).

5.12. При підсиленні основи шляхом армування її похилими буроін'єкційними палями повинна виконуватись умова

(15)

де - розрахункове навантаження на рівні підошви фундаменту існуючої будівлі для другої групи граничних станів, яке визначається без урахування ваги ростверка паль підсилення і грунту на його уступі за формулою (5);

- початковий тиск просідання лесового грунту, який визначається, як у формулі (6);

- горизонтальна проекція поверхні, м², передачі тиску від фундаменту в площині похилих буроін'єкційних паль, які армують грунти основи. Її величина визначається умовою розсіювання напруг у грунті під кутом 30° від граней підошви фундаменту. В розрахунок вводиться її умовна середня величина

а) для стрічкового фундаменту (на 1 пог.м.)

(16)

б) для прямокутного (стовпчастого) фундаменту

(17)

де у формулах (16) та (17) b, I - відповідно ширина и довжина підошви фундаменту, м;

- відстань від підошви фундаменту до вісі похилої палі по вертикальній вісі, яка проходить через центр ваги фундаменту, м;

n - кількість паль, які припадають на розрахункову ділянку фундаменту з одного або з двох його боків;

d - діаметр палі, м, а 0,5 м враховує розподільчу здатність палі;

- ділянки однієї палі, м, які виходять за межі зони просідання під фундаментом, як це вказано вище для формул (16) і (17). В розрахунок допускається вводити розміри не більше 6d кожний.

5.13 Для поліпшення роботи похилих буроін'єкційних паль армування іх голов слід поєднати балковим або стрічковим ростверком, який дозволяє не тільки рівномірно залучати палі до роботи, але і використовувати його для передачі тиску на грунт.

5.14 Розрахунок просідаючої основи за деформаціями для випадків підсилення, вказаних в 5.4, 5.5, 5.6, 5.10 виконується за вимогами СНиП 2.02.03 як для умовного фундаменту. Якщо палі підсилення спираються на лесові просідаючі грунти, то на рівні підошви умовного фундаменту повинна виконуватись умова

, (18)

де - природний тиск, кПа, на рівні підошви умовного фундаменту;

- додатковий тиск, кПа, який визначається як тиск від існуючої та підсилюваної частини фундаменту на рівні підошви умовного фундаменту;

- початковий тиск просідання, кПа, на рівні підошви умовного фундаменту.

Умова (18) повинна виконуватись і нижче підошви умовного фундаменту. Це означає, що просідання від додаткового тиску не допускається. При спиранні паль на непросідаючі підстильні шари грунту умовний фундамент визначається таким же чином.

Величина осідання основи визначається у відповідності з вимогами СНиП 2.02.01.

5.15 В розрахунку за деформаціями основи повинна виконуватись умова

, (19)

де S₀ - фактичне осідання, см, яке відбулося на момент підсилення, включаючи і деформації просідання. Встановлюється за розрахунками, наведеними в СНиП 2.02.01, відповідними первісному проектуванню будівлі, і перевіряється за даними геодезичних наглядів (фіксація деформованого стану), зміненої щільності грунту під фундаментом в процесі експлуатації будівлі до моменту підсилення;

S - додаткове осідання умовного пальового фундаменту, см, яке дозволяє залучити буроін'єкційні палі в роботу;

S_u - граничне осідання основи підсилюваної будівлі, см, яка встановлюється за таблицею додатку 4 СНиП 2.02.01.

5.16. Додатково до абсолютних деформацій повинна бути перевірена допустимість нерівномірних деформацій за умовою

, (20)

де - нерівномірна відносна деформація окремих фундаментів або їх ділянок підсилюваної будівлі на момент її підсилення, яка встановлюється за геодезичними замірами різниці осідань відповідних фундаментів або їх ділянок;

і - додаткові нерівномірні відносні деформації тих самих фундаментів, що погіршують їх роботу;

- гранична відносна деформація основи будівлі для даного типу будівлі, що встановлюється як допустима відносна різниця осідань за таблицею додатку 4 СНиП 2.02.01.

5.17 При підсиленні будівель самостійними фундаментами з буроін'єкційних паль в розрахунку деформацій основи слід враховувати їх вплив на існуючі фундаменти. Якщо останні в процесі підсилення розвантажуються, то в розрахунку необхідно враховувати, як додатковий, тиск в лесовій основі до і після підсилення. Якщо його величина після підсилення з урахуванням впливу знов споруджуваного пальового фундаменту не перебільшує раніше існуючий, додаткові деформації відбуватися в його основі не будуть.

Таким же чином слід враховувати вплив додаткових тисків, викликаних підсиленням, на основи сусідніх будівель та споруд, щоб уникнути їх небажаних деформацій.

5.18 При армуванні лесової просідаючої основи похилими буроін'єкційними палями додатково до розрахунку умовного фундаменту за деформаціями (див. 5.14 - 5.16) необхідно розраховувати деформації просідання в основі під підошвою фундаменту за 5.19, 5.20.

5.19 Абсолютні деформації армованої лесової основи повинні контролюватись за умови

, (21)

де ,S и - як і у формулі (19);

та - просідання під фундаментом, відповідно до підсилення (таке, що вже відбулося) і можливе розрахункове після підсилення, см.

встановлюється як геодезичними вимірами, так і за даними зволожування і ущільнення грунту під підошвою фундаменту. Просідання від додаткового тиску відбувалось в основі з урахуванням повної потужності зони просідання, в той час, як буде відбуватись в обмеженій по висоті зоні (див. 5.12). Його величина повинна визначатись із врахуванням фактичного просідання, яке встановлюється за зразками грунту, відібраного під підошвою фундаменту, як це вимагається в розділі 4 даних норм. Використовуючи розрахунковий метод СНиП 2.02.01 (додаток 2) і формули (2) і (3) даних норм, значення визначають за формулою

, (22)

де - відносне просідання як у формулі (3), ке визначається для грунту під фундаментом при тиску для середини кожного розрахункового шару основи;

- висота і-того шару в межах основи, не більше 1/4 b, на які розподілена товща від підошви фундаменту до вісі палі, як у формулах (16) и (17).

5.20 Нерівномірні деформації у випадку армування просідаючої основи палями повинні не перевищувати граничні

, (23)

де , та - те ж саме, що і у формулі (20);

- відносні нерівномірні деформації просідання в основі сусідніх фундаментів або їх ділянок, які встановлюються з урахуванням 5.16 і 5.17.

5.21 Для грунтових умов II типу за просіданням підсилення існуючих фундаментів повинно виконуватись з урахуванням негативних сил тертя, що чинять навантажувальну дію на палі при просіданні грунту під дією власної ваги.

Розрахунок деформацій основи за формулами (19), (20), (21), (22) та (23) повинен виконуватись з урахуванням величини просідання від дії власної ваги, яке додатково проявляється за закономірностями, обумовленими в СНиП 2.02.01 та СНиП 2.01.09. Величина можливого просідання повинна обчислюватись з урахуванням характеру замочування основи за формулами (2) та (3) даних норм.

5.22 Для інших типів паль (буронабивних, буроопускних або вдавлюваних), які можуть застосовуватись при підсиленні разом з буроін'єкційними, розрахунки пальових фундаментів за несучою здатністю основи повинні виконуватись з урахуванням вказівок СНиП 2.02.03 та вимог даного розділу норм. Розрахунки основ таких пальових фундаментів за деформаціями виконуються аналогічно фундаментам з буроін'єкційних паль.

5.23 Кількість буроін'єкційних паль та їх розташування в плані повинні визначатись диференційовано, з урахуванням місцевого перерозподілу навантаження по стіні (пілястри, розширення, виступи і т.п.).

5.24 Розрахунок тіла ростверка і конструювання пальових фундаментів з буроін'єкційних паль виконується у відповідності з вимогами СНиП 2.02.03, СНиП 2.03.01 та "Рекомендаций по применению буроинъекционных свай".

5.25 Ростверки або їх елементи, які об'єднують палі з існуючими фундаментами, повинні виконуватись, як правило, залізобетонними. Допускається в окремих випадках виконання зв'язуючих елементів із профільного металу з наступним його антикорозійним захистом.

5.26 Ростверки повинні підвищувати жорсткість існуючих фундаментів в цілому. Допускається, при необхідності, створення додаткових самостійних ростверків, які можуть об'єднуватись з іншими ростверками і фундаментами.

На ділянках, де виконані осідальні шви в будівлі, ростверки слід переривати.