Проектирование фундаментов глубокого заложения

Мероприятия по уменьшению деформаций основания

Для обеспечения надежности оснований сооружений кроме подбора размеров фундаментов и глубины их заложения подчас бывает целесообразно предусмотреть применение мероприятий:

– по предохранению грунтов основания от ухудшения их свойств;

– преобразованию и улучшению строительных свойств грунтов основания;

– уменьшению чувствительности сооружений к деформациям оснований.

К мероприятиям по предохранению грунтов основания от ухудшения их свойств можно отнести:

– водозащитные мероприятия на площадках, сложенных грунтами, чувствительными к изменению влажности (организация стока вод, устройство дренажей и т.п.)

– защита грунтов основания от активных жидкостей, способных изменять свойства грунтов;

– ограничение внешних воздействий (вибраций и т.п.);

– предохранительные мероприятия (например, недопущение изменения принятой в проекте скорости передачи нагрузок на основание, особенно при наличии медленно консолидирующихся грунтов и т.п.).

К мероприятиям по преобразованию свойств грунтов основания можно отнести следующие:

– уплотнение грунтов (трамбование, устройство фундаментов в вытрамбованных котлованах, замачивание просадочных грунтов, уплотнение водонасыщенных грунтов глубинными вибраторами, устройство песчаных свай и т.п.);

– полная или частичная замена грунтов;

– закрепление грунтов (химическое, термическое, электрохимическое и т.п.);

– армирование грунтов (сетками, пленками и т.п.).

Расчет опускных колодцев производится для условий строительства и условий эксплуатации. Расчеты для условий строительства преследуют цель: проверить условие погружения опускного колодца под действием собственного веса и дополнительной пригрузки

, (1.14)

где G _w – расчетное значение собственного веса стен колодца; Q – расчетное значение пригрузки колодца при погружении; Т ₂ – расчетное значение силы трения стен колодца по грунту при погружении; F _u – расчетное сопротивление грунта под подошвой ножа при погружении колодца; γ_pl – коэффициент надежности погружения, обычно принимаемый равным 1,15.

Расчет на погружение производится на наибольшую глубину. Если в процессе погружения стенки колодца наращиваются, расчет должен производиться для каждого яруса.

Расчетное значение силы трения грунта по боковой поверхности стен колодца при его погружении

, (1.15)

где u – наружный периметр колодца; t ₀, t ₁,..., t _n – удельные силы трения, соответствующие промежуткам деления глубины погружения колодца h и определяемые по формуле

γ_с – коэффициент условий работы, принимаемый: 1,2 – для плотных песков с гравием или щебнем и 1,0 – для прочих грунтов; p _g – основное давление грунта на колодец; φ – угол внутреннего трения грунта; К – коэффициент, учитывающий уменьшение сцепления грунта в результате сдвига в призме обрушения; с – сцепление грунта.

В зависимости от консистенции грунта значение К можно принимать: 0,22 – для твердой консистенции; 0,25 – для полутвердой; 0,29 – для тугопластичной и 0,33 – для мягкопластичной.

Значение основного давления грунта на колодец определяется как активное давление грунта на цилиндрическое ограждение

где К _р – коэффициент, учитывающий увеличение давления грунта за счет сил трения (определяется по рисунку 1.8); P _a._r – активное давление грунта на гладкое цилиндрическое ограждение

γ – удельный вес грунта; r – наружный радиус круглого или условный радиус для некруглого в плане колодца (рисунок 1.9); ; ; h – расстояние от поверхности грунта до рассматриваемого сечения; q – равномерно распределенная нагрузка.

Рисунок 1.8 – Зависимость коэффициента

К _р от h / r

Рисунок 1.9 – Условный радиус некруглых в плане колодцев

Сопротивление грунта под ножом при погружении колодца F _u определяется по формуле

где A _b – площадь подошвы ножа; p _u – предельная нагрузка на основание, определяемая в зависимости от относительного заглубления ножа в грунт h / b (h – глубина погружения ножа в грунт, измеренная от уровня грунта в колодце; b – ширина банкетки).

Для начального периода погружения при 0 £ h / b £ 0,5

где А ₀, В ₀, С ₀ – коэффициенты, зависящие от угла внутреннего трения φ и определяемые по таблице 1.18; γ – удельный вес грунта, расположенного ниже банкетки опускного колодца; b – ширина банкетки; q _g – вертикальное равномерно распределенное давление грунта, расположенного выше банкетки ножа опускного колодца.

Т а б л и ц а 1.18 – Значения коэффициентов А ₀, В ₀, С ₀

φ˚	А ₀	В ₀	С ₀
	1,1 1,4 1,7 2,3 3,0 3,8 4,9 6,8 8,0 10,8 14,3 19,8 26,2 37,4 50,1	3,0 3,6 4,4 5,3 6,5 8,0 9,8 12,3 15,0 19,3 24,7 32,6 41,5 54,8 72,0	9,3 10,4 11,7 13,2 15,1 17,2 19,8 23,2 25,3 31,5 38,0 47,0 55,7 70,0 84,7

При погружении ножа в грунт на глубину 0,5 £ h / b £ 1,5

где A _nh – коэффициент, зависящий от угла внутреннего трения грунта и относительного заглубления банкетки ножа и определяемый по таблице 1.19.

Расчетное сопротивление грунта под днищем колодца определяется в соответствии с рекомендациями приложения В СНБ 5.01.01-99.

Т а б л и ц а 1.19 – Значения коэффициента А _nh

φ˚	А _nh при h / b
0,5	1,0	1,5
	14,0 17,5 22,5 29,2 41,7 52,7 72,0 98,5 137,0 200,0 285,0	21,8 29,4 34,8 45,2 59,0 79,5 105,0 146,2 204,0 295,0 412,0	36,3 48,5 58,9 76,2 99,0 138,0 177,0 242,0 331,0 472,0 667,0

Для условий эксплуатации должны выполняться расчеты:

– прочности наружных и внутренних стен, колонн, днища и перекрытий;

– на всплытие колодца;

– на сдвиг по подошве, на опрокидывание и общую устойчивость сооружения вместе с грунтом (при больших односторонних нагрузках).

Прочность элементов конструкций колодца, а также всего колодца в целом рассчитывается по действующим нормам проектирования железобетонных конструкций.

Расчет колодца на всплытие в условиях эксплуатации производится на расчетные нагрузки по формуле

, (1.16)

где Σ G – сумма всех постоянных расчетных нагрузок; Т ₁ – усилие трения при расчете на всплытие; Т ₁ = 0,5 Т ₂; A _w – площадь основания колодца; H _w – расчетное превышение уровня подземных вод над основанием днища колодца; γ_em – коэффициент надежности от всплытия, принимаемый равным 1,2.