Модуль деформации насыпного грунта таблица сп

Условное сопротивление R0 м модуль деформации E щебенистых и дресвяных грунтов

Подскажите пожалуйста по каким нормативам надо вычислять условное сопротивление R0 и модуль деформации E для щебенистых (по простому для щебня) и дресвяных грунтов?
Почти во всех проектах делаю замену верхних пучинистых грунтов на щебень фракции 30-40мм и оказывается наши великие специалисты по геологии не могут посчитать для щебня ни угол внутреннего трения fi, ни условное сопротивление R0 и ни модуль деформации E.
Как это возможно? Столько лет строят здания на щебне и не могут сказать какой у щебня модуль деформации!
Это что, очередной позор науки геология в нашей стране?

Просмотров: 4073

МишаИнженер

Посмотреть профиль

Найти ещё сообщения от МишаИнженер

Регистрация: 20.10.2009
Сообщений: 5,712
А чем п.п.6.6.9 и 6.6.14 СП 22. не устраивают?
Offtop: Для справки Е у Сорочана в справочнике.

SergeyKonstr

Посмотреть профиль

Найти ещё сообщения от SergeyKonstr

Регистрация: 14.12.2008
Сообщений: 1,079
А для мостов надо делать испытания штампами для определения R0?

МишаИнженер

Посмотреть профиль

Найти ещё сообщения от МишаИнженер

Регистрация: 20.10.2009
Сообщений: 5,712

Вам Ro не нужно, нужно R подстилаемых подушку грунтов. А размеры подушки определяются из расчета её прочности, т.е. по 1 ПС.
Штампы для Е.

Сообщение от МишаИнженер
А для мостов
Читайте раздел 1 СП 22.

SergeyKonstr

Посмотреть профиль

Найти ещё сообщения от SergeyKonstr

Регистрация: 14.12.2008
Сообщений: 1,079
А как определить R для щебенистых грунтов, по каким нормам?

МишаИнженер

Посмотреть профиль

Найти ещё сообщения от МишаИнженер

Регистрация: 01.02.2006
Новосибирск
Сообщений: 1,245
Сообщение от МишаИнженер
А как определить R для щебенистых грунтов, по каким нормам?
Приложение Б, СП 22.13330
__________________
Свидетель ИГОФа 🙂
Регистрация: 19.02.2013
Сообщений: 70
Сообщение от МишаИнженер
А как определить R для щебенистых грунтов, по каким нормам?

5.6.14 Расчетное сопротивление грунтов основания R в случае их уплотнения или устройства грунтовых подушек следует определять исходя из задаваемых проектом расчетных значений физико-механических характеристик уплотненных грунтов.
СП 22.13330.2016

Регистрация: 14.12.2008
Сообщений: 1,079

А как правильно посчитать R0 для грунтов «Суглинок щебенистый пылеватый легкий полутвердый» и «Суглинок щебенистый пылеватый легкий мягкопластичный»?
Вроде это суглинок, однако есть включения щебня. И геологи говорят, что для таких грунтов нет методики вычисления R0/
Как надо правильно назначить R0 для этих грунтов?

МишаИнженер

Посмотреть профиль

Найти ещё сообщения от МишаИнженер

Оснащение проходки горных выработок, ПОС, нормоконтроль, КР, АР

Регистрация: 30.01.2008
Сообщений: 18,648

МишаИнженер,
Для насыпных неслежавшихся грунтов R должны дать геологи.
Для природного сложения с фи E должны дать геологи. R по формуле.

Ориентировочно R принимать соответственно 120. 150 кПа и 100. 120 кПа. По формуле может оказаться больше.

__________________
«Безвыходных ситуаций не бывает» барон Мюнхаузен
Регистрация: 20.11.2021
Сообщений: 23
Сообщение от МишаИнженер

оказывается наши великие специалисты по геологии не могут посчитать для щебня ни угол внутреннего трения fi, ни условное сопротивление R0 и ни модуль деформации E.

Сначала возник вопрос по терминологии, что это за такое «условное сопротивление», которое всегда было «расчетным сопротивлением». А потом я посмотрел в сп 35 (не часто с ним сталкиваюсь) и чуть в обморок не упал! Наворочено там будь здоров. Стало ясно, расчетное сопротивление в сп35 и в сп22 это разные вещи!

Расчетное сопротивление R по сп22 это такое значение равномерно распределенной нагрузки на грунты (под штампом), при котором области разрушения под краями достигают глубины 0.25b (b — ширина штампа). См. задачу Пузыревского. R определяется по формуле 5.7 и зависит от угла внут. трения, удельного сцепления, глубины (пригруза) и ширины штампа!
R0 по сп22 это справочная величина для определения предварительной площади подошвы. По ней находят предварительную ширину и вычисляют уже реальное R. Ну и дальше снова уже по R уточняют площадь и ширину, по которым снова пересчитывают R. Без R0 у нас получается замкнутый круг: для определения требуемой площади нужно R, а для определения R нужна ширина (площадь).

Расчетное сопротивление R по сп35 определяется по приложению 2 по формулам в зависимости от условного сопротивления R0. При этом в формулах фигурирует и ширина и глубина. Очевидно, что имеется в виду по сути та же величина, что и расчетное сопротивление R по сп22. Вот только в сп35 R0 находится из испытаний на осевое сжатие (внезапно!). Поэтому использовать формулу 5.7 из сп22 нельзя. Это сильно осложняет дело. Для чего мостовики начали городить свой огород, да еще и так криво не известно.

В идеале можно было бы воспользоваться Методикой оценки прочности и сжимаемости крупнообломочных грунтов ДальНИИСа для определения угла внут. трения и удельного сцепления и по формуле 5.7 сп22 прикинуть R, но если нужно придерживаться сп35, то вряд ли этот вариант прокатит.

СНиП 2.02.01-83 Основания зданий и сооружений. Часть 2

Примечания: 1. При промежуточных значениях j _I и d коэффициенты N _g , N_q, N_c допускается определять по интерполяции.

2. В фигурных скобках приведены значения коэффициентов несущей способности, соответствующие предельному значению угла наклона нагрузки d / , исходя из условия (19).

2.63. Расчет фундамента на сдвиг по подошве производится исходя из условия

где и — суммы проекций на плоскость скольжения соответственно расчетных сдвигающих и удерживающих сил, определяемых с учетом активного и пассивного давлений грунта на боковые грани фундамента;

g _с и g _n — обозначения те же, что в формуле (11).

2.64. Расчет оснований по несущей способности допускается выполнять графоаналитическими методами (круглоцилиндрических или ломаных поверхностей скольжения), если:

а) основание не однородно по глубине;

б) пригрузка основания с разных сторон фундамента не одинакова, причем интенсивность большей из них превышает 0,5R (R- расчетное сопротивление грунта основания, определяемое в соответствии с пп.2.41-2.48);

в) сооружение расположено на откосе или в близи откоса;

г) возможно возникновение нестабилизированного состояния грунтов основания, за исключением случаев, указанных в п.2.65.

2.65. Предельное сопротивление основания (однородного ниже подошвы фундамента до глубины не менее 0,75b), сложенного медленно уплотняющимися водонасыщенными грунтами (п.2.61), допускается определять следующим образом.

Вертикальную составляющую силы предельного сопротивления основания ленточного фундамента n_u, кН/м (тс/м), — по формуле

n_u =bґ[q + (1 + p – a + cos a ) c_I] (21)

где b / — обозначение то же, что в формуле (12), м;

q — пригрузка с той стороны фундамента, в направлении которой действует горизонтальная составляющая нагрузки, кПа (тс/м 2 );

с₁ — обозначение то же, что в формуле (14), кПа (тс/м 2 );

p = 3,14;

a — угол, рад, определяемый по формуле

a = arcsin (f_h / bґc_I), (22)

здесь f_h – горизонтальная составляющая расчетной нагрузки на 1 м длины фундамента, определяемая с учетом активного давления грунта, кН/м (тс/м).

Формулу (21) допускается использовать, если выполняется условие

Силу предельного сопротивления основания прямоугольного фундамента (l = 3b) при действии на него вертикальной нагрузки допускается определять по формуле (16), полагая j _I = 0 и x _c = 1 + 0,11 h .

Во всех случаях, если на фундамент действуют горизонтальные нагрузки и основание сложено грунтами в нестабилизированном состоянии, следует производить расчет фундамента на сдвиг по подошве (п.2.63).

2.66. Устойчивость фундаментов на действие сил морозного пучения грунтов необходимо проверять, если основание сложено пучинистыми.

МЕРОПРИЯТИЯ ПО УМЕНЬШЕНИЮ ДЕФОРМАЦИЙ ОСНОВАНИЙ И ВЛИЯНИЯ ИХ НА СООРУЖЕНИЯ

2.67. Для выполнения требований расчета оснований по предельным состояниям, кроме возможности и целесообразности изменения размеров фундаментов в плане или глубины их заложения (включая прорезку грунтов) с неудовлетворительными свойствами), введения дополнительных связей, ограничивающих перемещения фундаментов, применения других типов фундаментов, изменения нагрузок на основание и т.д., следует рассмотреть необходимость применения:

а) мероприятий по предохранению грунтов основания от ухудшения их свойств (п. 2.68);

б) мероприятий, направленных на преобразование строительных свойств грунтов (п. 2.69).

в) конструктивных мероприятий, уменьшающих чувствительность сооружений к деформациям (п. 2.70)

При проектировании следует также учитывать возможность регулирования усилий в конструкциях сооружения, возникающих при его взаимодействии с основанием (п. 2.71).

Выбор одного или комплекса мероприятий должен производиться с учетом требований пп. 1.1 и 2.1.

2.68. К мероприятиям, предохраняющим грунты основания от ухудшения их строительных свойств, относятся:

а) водозащитные мероприятия на площадках, сложенных грунтами, чувствительными к изменению влажности (соответствующая компоновка генеральных планов, вертикальная планировка территории, обеспечивающая сток поверхностных вод, устройство дренажей, противофильтрационных завес и экранов, прокладка водопроводов в специальных каналах или размещение их на безопасных расстояниях от сооружений, контроль за возможными утечками воды и т.п.);

б) защита грунтов основания от химически активных жидкостей, способных привести к просадкам, набуханию, активизации карстовосуффозионных явлений, повышению агрессивности подземных вод и т.п.;

в) ограничение источников внешних воздействий (например, вибраций);

г) предохранительные мероприятия, осуществляемые в процессе строительства сооружений (сохранение природной структуры и влажности грунтов, соблюдение технологии устройства оснований, фундаментов, подземных и надземных конструкций, не допускающей изменения принятой в проекте схемы и скорости передачи нагрузки на основание, в особенности при наличии в основании медленно консолидирующихся грунтов и т.п.)

2.69. Преобразование строительных свойств грунтов основания (устройство искусственных оснований) достигается:

а) уплотнением грунтов (трамбованием тяжелыми трамбовками, устройством грунтовых свай, вытрамбовыванием котлованов под фундаменты, предварительным замачиванием грунтов, использованием энергии взрыва, глубинным гидровиброуплотнением, вибрационными машинами, катками и т.п.)

б) полной или частичной заменой в основании (в плане и по глубине) грунтов с неудовлетворительными свойствами подушками из песка, гравия, щебня и т.п.;

в) устройством насыпей (отсыпкой или гидронамывом);

г) закреплением грунтов (химическим, электрохимическим, буросмесительным, термическим и другими способами);

д) введением в грунт специальных добавок (например, засолением грунта или пропиткой его нефтепродуктами для ликвидации пучинистых свойств);

е) армированием грунта (введением специальных пленок, сеток и т.п.)

2.70. Конструктивные мероприятия, уменьшающие чувствитель­ность сооружений к деформациям основания, включают:

а) рациональную компоновку сооружения в плане и по высоте;

б) повышение прочности и пространственной жесткости соору­же­ний, достигаемое усилением конструкций, в особенности конструкций фундаментно-подвальной части, в соответствии с результатами расчета сооружения во взаимодействии с основанием (введение дополни­тель­ных связей в каркасных конструкциях, устройство железобетонных или армокаменных поясов, разрезка сооружений на отсеки и т.п.);

в) увеличение податливости сооружений (если это позволяют технологические требования) за счет применения гибких или разрезных конструкций;

г) устройство приспособлений для выравнивания конструкций сооружения и рихтовки технологического оборудования.

Примечание. Габариты приближения к строительным конструкциям подвижного технологического оборудования (мостовых кранов, лифтов и т.п.) должны обеспечивать их нормальную эксплуатацию с учетом возможных деформаций основания.

2.71. К мероприятиям, позволяющим уменьшить усилия в конструкциях сооружения при взаимодействии его с основанием, относятся:

размещение сооружения на площади застройки с учетом ее инженерно-геологического строения и возможных источников вредных влияний (линз слабых грунтов, старых горных выработок, карстовых полостей, внешних водоводов и т.п.);

применение соответствующих конструкций фундаментов (например, фундаментов с малой боковой поверхностью на подрабатываемых территориях и при наличии в основании пучинистых грунтов);

засыпка пазух и устройство подушек под фундаментами из материалов, обладающим малых сцеплением и трением, применение специальных антифрикционных покрытий, отрывка временных компенсационных траншей для уменьшения усилий от горизонтальных деформаций оснований (например, в районах горных выработок);

регулирование сроков замоноличивания стыков сборных и сборно-монолитных конструкций;

обоснованная скорость и последовательность возведения отдельных частей сооружения.

3. ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОСНОВАНИЙ СООРУЖЕНИЙ, ВОЗВОДИМЫХ НА ПРОСАДОЧНЫХ ГРУНТАХ

3.1. Основания, сложенные просадочными грунтами, должны проектироваться с учетом их особенности, заключающейся в том, что при повышении влажности выше определенного уровня они дают дополнительные деформации – просадки от внешней нагрузки и (или) собственного веса грунта.

3.2. При проектировании оснований, сложенных просадочными грунтами, следует учитывать возможность повышения их влажности за счет:

а) замачивания грунтов – сверху из внешних источников и (или) снизу при подъеме уровня подземных вод;

б) постепенного накопления влаги в грунте вследствие инфильтрации поверхностных вод и экранирования поверхности.

Расчетным состоянием просадочных грунтов по влажности является:

При возможности их замачивания – полное водонасыщение ( S_r = 0,8);

При невозможности их замачивания – установившееся значение влажности w_eq , принимаемое равным природной влажности w, если w= w_p , и влажности на границе раскатывания, если w< w_p.

3.3. Просадочные грунты характеризуются:

относительной просадочностью e _sl – относительным сжатием грунтов при заданном давлении после их замачивания;

начальным просадочным давлением p_sl — минимальным давлением, при котором проявляются просадочные свойства грунтов при их полном водонасыщении;

начальной просадочной влажностью w_sl – минимальной влажностью, при которой проявляются просадочные свойства грунтов.

Значения e _sl и p_sl определяются в соответствии с требованиями обязательного приложения 2.

3.4. При проектировании оснований, сложенных просадочными грунтами, должны учитываться:

а) просадки от внешней нагрузки s_sl,p , происходящие в пределах верхней зоны просадки от подошвы фундамента до глубины, где суммарные вертикальные напряжения от внешней нагрузки и собственного веса грунта равны начальному просадочному давлению или сумма указанных напряжений минимальна;

б) просадки от собственного веса грунта s_{sl ,g} , происходящие в нижней зоне просадки, начиная с глубины, где суммарные вертикальные напряжения превышают начальное просадочное давление p_sl или сумма вертикальных напряжений от собственного веса грунта и внешней нагрузки минимальна, и до нижней границы просадочной толщи;

в) неравномерность просадки грунтов D s_sl ;

г) горизонтальные перемещения основания u_sl в пределах криволинейной части просадочной воронки при просадке грунтов от собственного веса.

Примечание. Просадки грунтов учитываются при относительной просадочности e _sl =0,01 и определяются в соответствии с указаниями обязательного приложения 2.

3.5. При определении просадок грунтов и их неравномерности следует учитывать: инженерно-геологическое строение площадки; физико-механические характеристики грунтов основания и их неоднородность; размеры, глубину заложения и взаимное расположение фундаментов; нагрузки на фундаменты и прилегающие площади; конструктивные особенности сооружения, в частности наличие тоннелей, подвалов под частью сооружения и т.п.; характер планировки территории (наличие выемок и срезки или насыпей и подсыпок, которые оказывают влияние на напряженное состояние грунтов основания, а также на вид и размер просадок); возможные виды, размеры и места расположения источников замачивания грунтов (п.3.2 а); дополнительные нагрузки на глубокие фундаменты, уплотненные и закрепленные массивы от сил негативного трения, возникающих при просадках грунтов от собственного веса.

Кроме того, необходимо учитывать, что при замачивании сверху больших площадей (ширина замачиваемой площади B_w равна или превышает размер просадочной толщи H_sl ) и замачивании снизу за счет подъема уровня подземных вод полностью проявляется просадка от собственного веса s_{sl ,g} , а при замачивании сверху малых площадей (B_w H_sl) проявляются лишь только часть ее (см. п.17 обязательного приложения 2).

Примечание. При определении неравномерности просадок грунтов следует учитывать возможные наиболее неблагоприятные виды и места расположения источников замачивания по отношению к рассчитываемому фундаменту или сооружению в целом.

3.6. Грунтовые условия площадок, сложенных просадочными грунтами, в зависимости от возможности проявления просадки грунтов от собственного веса, подразделяются на два типа:

I тип – грунтовые условия, в которых возможна в основном просадка грунтов от внешней нагрузки, а просадка грунтов от собственного веса отсутствует или не превышает 5 см;

II тип – грунтовые условия, в которых помимо просадки грунтов от внешней нагрузки возможна их просадка от собственного веса и размер ее превышает 5 см.

3.7. Расчет оснований, сложенных просадочными грунтами, производится в соответствии с требованиями разд.2.

При этом деформации основания определяются суммированием осадок и просадок. Осадки основания определяются без учета просадочных свойств грунтов исходя из деформационных характеристик грунтов при установившейся влажности, а просадки – в соответствии с требованиями пп. 3.2-3.5.

3.8. При проектировании оснований, сложенных просадочными грунтами, в случае их возможного замачивания (п. 3.2, а) должны предусматриваться мероприятия, исключающие или снижающие до допустимых пределов просадки оснований и (или) уменьшающие их влияние на эксплуатационную пригодность сооружений в соответствии с указаниями пп. 3.12 и 3.13.

В случае невозможности замачивания основания в течение всего срока эксплуатации сооружения (с учетом его возможной реконструкции) просадочные свойства грунтов допускается не учитывать, однако в расчетах должны использоваться физико-механические характеристики грунтов, соответствующие установившейся влажности (п. 3.2).

3.9. Расчетное сопротивление грунта основания при возможном замачивании просадочных грунтов (п. 3.2, а) принимается равным:

а) начальному просадочному давлению p_sl при устранении возможности просадки грунтов от внешней нагрузки путем снижения давления под подошвой фундамента;

б) значению, вычисленному по формуле (7) с использованием расчетных значений прочностных характеристик ( j _II и с_II) в водонасыщенном состоянии.

При невозможности замачивания просадочных грунтов расчетное сопротивление грунта основания R определяется по формуле (7) с использованием прочностных характеристик этих грунтов при установившейся влажности (п. 3.2)

3.10. Предварительные размеры фундаментов сооружений, возводимых на просадочных грунтах, назначаются исходя из расчетных сопротивлений основания R₀ , принимаемых по табл. 4 рекомендуемого приложения 3.

Указанными значениями R₀ допускается пользоваться также для назначения окончательных размеров фундаментов зданий и сооружений III класса, в которых отсутствует мокрый технологический процесс.

3.11. Требования расчета оснований по деформациям в грунтовых условиях I типа считаются удовлетворенными, если в пределах всей просадочной толщи сумма вертикальных напряжений от внешней нагрузки и от собственного веса грунта не превышает начального просадочного давления p_sl .

3.12*. При возможности замачивания грунтов основания (п.3.2) следует предусматривать одно из мероприятий:

а) устранение просадочных свойств грунтов в пределах всей просадочной толщи (пп. 2.69 и 3.13);

б) прорезку просадочной толщи глубокими фундаментами, в том числе свайными и массивами из закрепленного грунта (пп. 2.67 и 3.14);

в) комплекс мероприятий, включающий частичное устранение просадочных свойств грунтов, водозащитные и конструктивные мероприятия (пп. 2.67-2.71).

В грунтовых условиях II типа наряду с устранением просадочных свойств грунтов или прорезкой просадочной толщи глубокими фундаментами должны предусматриваться водозащитные мероприятия, а также соответствующая компоновка генплана.

Выбор мероприятий должен производиться с учетом типа грунтовых условий, вида возможного замачивания, расчетной просадки, взаимосвязи проектируемых сооружений с соседними объектами и коммуникациями в соответствии с требованиями п. 1.1.

Примечания: 1. Устранение просадочных свойств грунтов (подпункт «a») в грунтовых условиях I типа допускается выполнять только в пределах части верхней зоны просадки, но не менее 2/3 ее высоты, если конструкции сооружения рассчитаны на возможные деформации основания, а просадки и их неравномерность не превышают 50% предельных деформаций основания для данного сооружения.

2*.Значения предельных деформаций оснований, приведенные в рекомендуемом приложении 4, не распространяются на сооружения, запроектированные с применением комплекса мероприятий по п.3.12, в. Предельный крен жилых и общественных зданий при применении комплекса мероприятий допускается принимать равным:

i_u = 0,008 – для зданий, не оборудованных лифтами, а также если проектом предусмотрены специальные мероприятия по рихтовке направляющих лифтовых шахт;

i_u = 0,005 – если указанные мероприятия не предусмотрены.

3.13. Устранение просадочных свойств грунтов достигается:

а) в пределах верхней зоны просадки или ее части уплотнением тяжелыми трамбовками, устройством грунтовых подушек, вытрамбовыванием котлованов, в том числе с устройством уширения из жесткого материала, химическим или термическим закреплением;

б) в пределах всей просадочной толщи – глубинным уплотнением грунтовыми сваями, предварительным замачиванием грунтов основания, в том числе с глубинными взрывами, химическим или термическим закреплением.

3.14. При проектировании глубоких фундаментов следует учитывать:

в грунтовых условиях I типа – сопротивление грунта по боковой поверхности фундаментов;

в грунтовых условиях II типа – негативное трение грунта по боковой поверхности фундаментов, возникающее при просадке грунтов от собственного веса.

4.ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОСНОВАНИЙ СООРУЖЕНИЙ, ВОЗВОДИМЫХ НА НАБУХАЮЩИХ ГРУНТАХ

4.1. Основания, сложенные набухающими грунтами, должны проектироваться с учетом способности таких грунтов при повышении влажности увеличиваться в объеме – набухать. При последующем понижении влажности у набухающих грунтов происходит обратный процесс – усадка.

Необходимо учитывать, что способностью набухать при увеличении влажности обладают некоторые виды шлаков (например, шлаки электроплавильных производств), а также обычные пылевато- глинистые грунты (ненабухающие при увеличении влажности), если они замачиваются химическими отходами производств (например, растворами серной кислоты).

4.2. Набухающие грунты характеризуются давлением набухания p_sw , влажностью набухания w_sw , относительным набуханием при заданном давлении e _sw и относительной усадкой при высыхания e _sh .

Указанные характеристики определяются в соответствии с требованиями обязательного приложения 2.

4.3. При проектировании оснований, сложенных набухающими грунтами, следует учитывать возможность:

набухания этих грунтов за счет подъема уровня подземных вод или инфильтрации – увлажнения грунтов производственными или поверхностными водами;

набухания за счет накопления влаги под сооружениями в ограниченной по глубине зоне вследствие нарушения природных условий испарения при застройке и асфальтировании территории (экранирование поверхности);

набухания и усадки грунта в верхней части зоны аэрации – за счет изменения водно-теплового режима (сезонных климатических факторов);

усадки за счет высыхания от воздействия тепловых источников.

Примечание. При проектировании заглубленных частей сооружений должны учитываться горизонтальные давления, возникающие при набухании и усадке грунтов.

4.4. Основания, сложенные набухающими грунтами, должны рассчитываться в соответствии с требованиями разд.2.

Деформации основания в результате набухания или усадки грунта должны определяться путем суммирования деформаций отдельных слоев основания согласно указаниям обязательного приложения 2.

При определении деформаций основания осадка его от внешней нагрузки и возможная осадка от уменьшения влажности набухающего грунта должны суммироваться. Подъем основания в результате набухания грунта определяется в предположении, что осадки основания от внешней нагрузки стабилизировались.

Предельные значения деформаций, вызываемых набуханием (усадкой) грунтов, допускается принимать в соответствии с указаниями рекомендуемого приложения 4 с учетом требований п. 2.55.

4.5. Нормативные значения относительного набухания e _sw и относительной усадки e _sh определяются по результатам лабораторных испытаний с учетом указанных в п. 4.3 причин набухания или усадки.

Расчетные значения характеристик e _sw и e _sh допускается принимать равными нормативным, полагая в формуле (1) коэффициент надежности по грунту v_g =1.

4.6. При расчетных деформациях основания, сложенного набухающими грунтами, больше предельных или недостаточной несущей способности основания должны предусматриваться следующие мероприятия в соответствии с указаниями пп. 2.67-2.71:

предварительное замачивание основания в пределах всей или части толщи набухающих грунтов;

применение компенсирующих песчаных подушек;

полная или частичная замена слоя набухающего грунта ненабухающим;

полная или частичная прорезка фундаментами слоя набухающего грунта.

5. ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОСНОВАНИЙ СООРУЖЕНИЙ, ВОЗВОДИМЫХ НА ВОДОНАСЫЩЕННЫХ БИОГЕННЫХ ГРУНТАХ И ИЛАХ

5.1. Основания, сложенные водонасыщенными биогенными грунтами (заторфованными, торфами и сапропелями) и илами или включающие эти грунты, должны проектироваться с учетом их большой сжимаемости, медленного развития осадок во времени и возможности в связи с этим возникновения нестабилизированного состояния, существенной изменчивости и анизотропии прочностных, деформационных и фильтрационных характеристик и изменения их в процессе консолидации основания, а также значительной тиксотропии илов.

Следует учитывать также, что подземные воды в биогенных грунтах и илах, как правило, сильно агрессивны к материалам подземных конструкций.

5.2. Деформационные, прочностные и фильтрационные характеристики биогенных грунтов и илов должны определяться при давлении или в диапазоне давлений, соответствующих напряженному состоянию основания проектируемого сооружения.

Характеристики биогенных грунтов и илов должны устанавливаться при испытаниях образцов грунта в вертикальном и горизонтальном направлениях.

5.3. Расчет оснований, сложенными биогенными грунтами и илами, должен производиться в соответствии с требованиями разд.2 с учетом скорости передачи нагрузки на основание, изменения эффективных напряжений в грунте в процессе консолидации основания, анизотропии свойств грунтов. При этом допускается использовать методы теории линейной консолидации грунтов.

Примечание. Анизотропию свойств биогенных грунтов и илов допускается не учитывать, если значения характеристик для вертикального и горизонтального направлений отличаются не более чем на 40%.

5.4. Опирание фундаментов непосредственно на поверхность сильнозаторфованных грунтов, торфов, слабоминеральных сапропелей и илов не допускается.

5.5. При расчетных деформациях основания, сложенного биогенными грунтами и илами, больше предельных или недостаточной несущей способности основания должны предусматриваться следующие мероприятия в соответствии с указаниями пп. 2.67-2.71:

полная или частичная прорезка слоев биогенных грунтов и илов глубокими фундаментами;

полная или частичная замена биогенного грунта или ила песком, гравием, щебнем и т.д.;

уплотнение грунтов временной или постоянной пригрузкой основания сооружения или всей площадки строительства насыпным (намывным) грунтом или другим материалом (с устройством фильтрующего слоя или дрен при необходимости ускорения процесса консолидации основания);

закрепление илов буросмесительным способом.

5.6. Проектирование пригрузки должно производиться с учетом требований п.5.3. При этом должны быть установлены толщина, размеры в плане пригрузочного слоя и время, необходимые для достижения заданной степени консолидации основания, а также конечная осадка основания под пригрузкой.

6.ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОСНОВАНИЙ СООРУЖЕНИЙ, ВОЗВОДИМЫХ НА ЭЛЮВИАЛЬНЫХ ГРУНТАХ

6.1. Основания, сложенные элювиальными грунтами – продуктами выветривания скальных пород, оставшимися на месте своего образования и сохранившими в той или иной степени структуру и текстуру исходных пород, должны проектироваться с учетом:

их значительной неоднородности по глубине и в плане из-за наличия грунтов с большим различием их прочностных и деформационных характеристик – скальных разной степени выветрелости и различных типов нескальных грунтов;

склонности к снижению прочности элювиальных грунтов (особенно крупнообломочных и сильновыветрелых скальных) во время их преобразования в открытых котлованах;

возможности перехода в плывунное состояние элювиальных супесей и пылеватых песков в случае их водонасыщения в период устройства котлованов и фундаментов;

возможным наличием просадочных свойств у элювиальных пылеватых песков с коэффициентом пористости е > 0,6 и степенью влажности S_r < 0,7.

6.2. Возможность и степень снижения прочности элювиальных грунтов основания во время пребывания их открытыми в котловане должны устанавливаться опытным путем в полевых условиях. Допускается проводить определения в лабораторных условиях на специально отобранных образцах (монолитах) грунта.

Для предварительной оценки возможного снижения прочности элювиальных грунтов допускаются косвенные методы, учитывающие изменение в течение заданного периода времени: плотности скальных грунтов; удельного сопротивления пенетрации пылевато-глинистых грунтов; содержания частиц размером менее 0,1 мм в песчаных и менее 2 мм в крупнообломочных грунтах.

6.3. Расчет оснований, сложенных элювиальными грунтами, должен производиться в соответствии с требованиями разд.2. Если элювиальные грунты являются просадочными, следует учитывать требования разд.3.

6.4. При расчетных деформациях основания, сложенного элювиальными грунтами, больше предельных или недостаточной несущей способности основания должны предусматриваться следующие мероприятия в соответствии с указаниями пп. 2.67-2.71:

устройство уплотненных грунтовых распределительных подушек из песка, гравия, щебня или крупнообломочных грунтов с обломками исходных горных пород, в частности при неровной поверхности скальных грунтов;

удаление из верхней зоны основания включений скальных грунтов, полную или частичную замену рыхлого заполнения «карманов» и «гнезд» выветривания в скальных грунтах щебнем, гравием или песком с уплотнением.

6.5. В проекте оснований и фундаментов должна предусматриваться защита элювиальных грунтов от разрушения атмосферными воздействиями и водой в период устройства котлованов. Для этой цели следует применять водозащитные мероприятия, не допускать перерывы в устройстве оснований и последующем возведении фундаментов; предусматривать недобор грунта в котловане; применять взрывной способ разработки скальных грунтов лишь при условии мелкошпуровой отпалки.

7. ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОСНОВАНИЙ СООРУЖЕНИЙ, ВОЗВОДИМЫХ НА ЗАСОЛЕННЫХ ГРУНТАХ

7.1. Основания, сложенные засоленными грунтами, должны проектироваться с учетом их особенностей, обусловливающих:

образование при длительной фильтрации воды и выщелачивания солей суффозионной осадки s_sf ;

изменение в процессе выщелачивания солей физико-механических свойств грунта, сопровождающееся, как правило, снижением его прочностных характеристик;

набухание или просадку грунтов при замачивании;

повышенную агрессивность подземных вод к материалам подземных конструкций за счет растворения солей, содержащихся в грунте.

7.2. Засоленные грунты характеризуются относительным суффози­он­ным сжатием e _sf, определяемым, как правило, полевыми испытаниями статической нагрузкой с длительным замачиванием, а для детального изучения отдельных участков строительной площадки – дополнительно лабораторными методами (компрессионно-фильтрационными испытаниями).

При наличии результатов изысканий и опыта строительства в аналогичных инженерно-геологических условиях относительное суффозионное сжатие допускается определять только лабораторными методами.

7.3. Нормативное значение e _sf следует определять в соответствии с требованиями обязательного приложения 2.

Расчетное значение e _sf допускается принимать равным норматив­ному значению, полагая в формуле (1) коэффициент надежности по грунту g _g =1.

7.4. Расчет оснований, сложенных засоленными грунтами, должен производиться в соответствии с требованиями разд. 2. Если засоленные грунты являются просадочными или набухающими, следует учитывать соответственно требования разд. 3 и 4.

Деформации основания необходимо определять с учетом осадки от внешней нагрузки, просадки, набухания или усадки и суффозионной осадки.

Суффозионную осадку следует определять в соответствии с указаниями обязательного приложения 2.

При отсутствии возможности длительного замачивания грунтов и выщелачивания солей деформации основания определяются как для незасоленных грунтов исходя из деформационных характеристик грунтов при полном водонасыщении.

7.5. Расчетное сопротивление R основания, сложенного засолен­ными грунтами, при возможности длительного замачивания грунтов и выщелачивания солей вычисляется по формуле (7) с использованием расчетных значений прочностных характеристик ( j _II и с_II ), полученных для грунтов в водонасыщенном состоянии после выщелачивания солей.

При невозможности длительного замачивания грунтов и выщелачивания солей расчетное сопротивление основания следует определять по формуле (7) с использованием прочностных характеристик, полученных для засоленных грунтов в водонасыщенном состоянии.

7.6. При расчетных деформациях основания, сложенного засоленными грунтами, больше предельных или недостаточной несущей способности основания должны предусматриваться водозащитные мероприятия и в случае необходимости следующие мероприятия в соответствии с указаниями пп. 2.67-2.71:

частичная или полная срезка засоленных грунтов с устройством подушки из пылевато-глинистых грунтов;

прорезка толщи засоленных грунтов глубокими фундаментами;

закрепление или уплотнение грунтов;

предварительное рассоление грунтов;

комплекс мероприятий, включающих водозащитные и конструктивные мероприятия, а также устройство грунтовой подушки.

8. ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОСНОВАНИЙ СООРУЖЕНИЙ, ВОЗВОДИМЫХ НА НАСЫПНЫХ ГРУНТАХ

8.1. Основания, сложенные насыпными грунтами, должны проектироваться с учетом их значительной неоднородности по составу, неравномерной сжимаемости, возможности самоуплотнения, особенно при вибрационных воздействиях, изменении гидрогеологических условий, замачивании, а также за счет разложения органических включений.

Примечание. В насыпных грунтах, состоящих из шлаков и глин, необходимо учитывать возможность их набухания при замачивании водой или химическими отходами производств.

8.2. Неравномерность сжимаемости насыпных грунтов должна определяться по результатам полевых и лабораторных исследований, выполняемых с учетом состава и сложения насыпных грунтов, способа отсыпки, вида материала, составляющего основную часть насыпи. Модуль деформации насыпных грунтов, как правило, должен определяться на основе штамповых испытаний.

8.3. Основания, сложенные насыпными грунтами, должны рассчитываться в соответствии с требованиями разд. 2. Если насыпные грунты являются просадочными, набухающими или имеют относительное содержание органического вещества I_от > 0,1, следует учитывать соответственно требования разд. 3-5.

Полная деформация основания должна определяться суммированием осадок основания от внешней нагрузки и дополнительных осадок от самоуплотнения насыпных грунтов и разложения органических включений, а также осадок (просадок) подстилающих грунтов от веса насыпи и нагрузок от фундамента.

8.4. Расчетное сопротивление основания, сложенного насыпными грунтами, определяется в соответствии с требованиями пп. 2.41-2.48.

Предварительные размеры фундаментов сооружений, возводимых на слежавшихся насыпных грунтах, допускается назначать исходя из значений расчетных сопротивлений грунтов основания R₀ по рекомендуемому приложению 3.

Значениями R₀ допускается пользоваться также и для назначения окончательных размеров фундаментов зданий и сооружений III класса.

8.5. При расчетных деформациях основания, сложенного насыпными грунтами, больше предельных или недостаточной несущей способности основания должны предусматриваться следующие мероприятия в соответствии с требованиями пп. 2.67-2.71:

поверхностное уплотнение оснований тяжелыми трамбовками, вибрационными машинами, катками;

глубинное уплотнение грунтовыми сваями, гидровиброуплотнение;

устройство грунтовых подушек (песчаных, щебеночных, гравийных и т.п.);

прорезка насыпных грунтов глубокими фундаментами;

9. ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОСНОВАНИЙ СООРУЖЕНИЙ, ВОЗВОДИМЫХ НА ПОДРАБАТЫВАЕМЫХ ТЕРРИТОРИЯХ

9.1. Основания сооружений, возводимых на подрабатываемых территориях, должны проектироваться с учетом неравномерного оседания земной поверхности, сопровождаемого горизонтальными деформациями сдвигающегося грунта в результате производства горных работ и перемещения грунта в выработанное пространство.

Параметры деформаций земной поверхности, в том числе кривизна поверхности, ее наклоны и горизонтальные перемещения, а также вертикальные уступы должны определяться в соответствии с требованиями СНиП по проектированию зданий и сооружений на подрабатываемых территориях. Эти параметры, являющиеся основой для расчета оснований, фундаментов и надфундаментных конструкций сооружений, должны учитываться при назначении расчетных значений характеристик грунта.

9.2. Расчетные значения прочностных и деформационных характеристик грунта для определения усилий, действующих на фундаменты в результате деформаций земной поверхности, следует принимать равными нормативным, полагая в формуле (1) коэффициент надежности по грунту g _g = 1.

Значение модуля деформации грунта в горизонтальном направлении Е_h допускается принимать равным 0,5 для пылевато-глинистых грунтов и 0,65 — для песчаных грунтов от значения модуля деформации грунта в вертикальном направлении Е .

9.3. Расчетные сопротивления грунтов основания R должны определяться в соответствии с требованиями пп. 2.41. — 2.48. При этом коэффициент условий работы g _c2 в формуле (7) для сооружений жесткой конструктивной схемы, имеющих поэтажные и фундаментный пояса с замкнутым контуром, следует принимать по табл. 8; в остальных случаях — g _с2 = 1.

Коэффициент g _с2 для сооружений с жесткой конструктивной схемой при отношении длины сооружения или отсека к его высоте L/Н

4 > L/H > 2,5

2,5 ³ L/H > 1,5

Крупнообломочные с песча- ным заполнителем и песчаные, кроме мелких и пылеватых

Модуль деформации насыпного грунта таблица сп

Содержание
Введение
1 Область применения
2 Нормативные ссылки
3 Термины и определения
4 Общие положения
5 Проектирование оснований
5.1 Общие указания
5.2 Нагрузки и воздействия, учитываемые в расчетах оснований
5.3 Нормативные и расчетные значения характеристик грунтов
5.4 Подземные воды
5.5 Глубина заложения фундаментов
5.6 Расчет оснований по деформациям
5.7 Расчет оснований по несущей способности
5.8 Особенности проектирования оснований при реконструкции сооружений
5.9 Мероприятия по уменьшению деформаций оснований и влияния их на сооружения
6 Особенности проектирования оснований сооружений, возводимых на специфических грунтах и в особых условиях
6.1 Просадочные грунты
6.2 Набухающие грунты
6.3 Засоленные грунты
6.4 Органоминеральные и органические грунты
6.5 Элювиальные грунты
6.6 Насыпные грунты
6.7 Намывные грунты
6.8 Пучинистые грунты
6.9 Закрепленные грунты
6.10 Особенности проектирования оснований сооружений, возводимых на подрабатываемых территориях
6.11 Особенности проектирования оснований сооружений, возводимых на закарстованных территориях
6.12 Особенности проектирования оснований сооружений, возводимых в сейсмических районах
6.13 Особенности проектирования оснований сооружений, возводимых вблизи источников динамических воздействий
7 Особенности проектирования оснований опор воздушных линий электропередачи
8 Особенности проектирования оснований малоэтажных зданий
9 Особенности проектирования оснований подземных частей сооружений и геотехнический прогноз
10 Особенности проектирования оснований высотных зданий
11 Водопонижение
12 Геотехнический мониторинг
13 Экологические требования при проектировании оснований
Приложение А (обязательное) Термины и определения
Приложение Б (рекомендуемое) Нормативные значения прочностных и деформационных характеристик грунтов
Приложение В (рекомендуемое) Расчетные сопротивления грунтов оснований
Приложение Г (рекомендуемое) Определение осадки основания фундамента методом
линейно-деформируемого слоя
Приложение Д (рекомендуемое) Предельные деформации основания фундаментов объектов нового строительства
Приложение Е (обязательное) Категории технического состояния существующих сооружений
Приложение Ж (рекомендуемое) Предельные дополнительные деформации основания фундаментов реконструируемых сооружений
Приложение И (рекомендуемое) Физико-механические характеристики органоминеральных и органических грунтов
Приложение К (рекомендуемое) Физико-механические характеристики элювиальных грунтов
Приложение Л (обязательное) Предельные дополнительные деформации основания фундаментов сооружений окружающей застройки, расположенных в зоне влияния нового строительства или реконструкции
Приложение М (обязательное) Контролируемые параметры при геотехническом мониторинге
Приложение Н (обязательное) Основные буквенные обозначения
Библиография

Введение
Настоящий документ содержит указания по проектированию оснований зданий и сооружений, в том числе подземных, возводимых в различных инженерно-геологических условиях, для различных видов строительства.
1 Область применения
Настоящий свод правил (далее — СП) распространяется на проектирование оснований вновь строящихся и реконструируемых зданий и сооружений в котлованах.
П р и м е ч а н и е — Далее вместо термина «здания и сооружения» используется термин «сооружения», в число которых входят также подземные сооружения.
Настоящий СП не распространяется на проектирование оснований гидротехнических сооружений, дорог, аэродромных покрытий, сооружений, возводимых на вечномерзлых грунтах, а также оснований глубоких опор и фундаментов машин с динамическими нагрузками.
2 Нормативные ссылки
В настоящем СП приведены ссылки на следующие нормативные документы: Федеральный закон от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ «О техническом регулировании» Федеральный закон от 30 декабря 2009 г. № 384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений»
СП 14.13330.2011 «СНиП II-7-81* Строительство в сейсмических районах» СП 15.13330.2010 «СНиП II-22-81* Каменные и армокаменные конструкции» СП 20.13330.2011 «СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия»
СП 21.13330.2010 «СНиП 2.01.09-91 Здания и сооружения на подрабатываемых территориях и просадочных грунтах»
СП 24.13330.2011 «СНиП 2.02.03-85 Свайные фундаменты»
СП 25.13330.2010 «СНиП 2.02.04-88 Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах» СП 28.13330.2010 «СНиП 2.03.11-85 Защита строительных конструкций от коррозии» СП 31.13330.2010 «СНиП 2.04.02-84* Водоснабжение. Наружные сети и сооружения» СП 32.13330.2010 «СНиП 2.04.03-85 Канализация. Наружные сети и сооружения»
СП 35.13330.2011 «СНиП 2.05.03-84* Мосты и трубы» СНиП 2.06.03-85 Мелиоративные системы и сооружения
СНиП 2.06.14-85 Защита горных выработок от подземных и поверхностных вод
СНиП 2.06.15-85 Инженерная защита территории от затопления и подтопления
СНиП 3.01.03-84 Геодезические работы в строительстве
СП 45.13330.2010 «СНиП 3.02.01-87 Земляные сооружения, основания и фундаменты» СНиП 3.03.01-87 Несущие и ограждающие конструкции
СНиП 3.04.01-87 Изоляционные и отделочные покрытия
СП 47.13330.2010 «СНиП 11-02-96 Инженерные изыскания для строительства. Основные положения»
СНиП 12-03-2001 Безопасность труда в строительстве
СП 48.13330.2011 «СНиП 12-01-2004 Организация строительства» СНиП 23-01-99* Строительная климатология
СП 63.13330.2010 «СНиП 52-01-2003 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения»
СанПиН 2.1.7.1287-03 Санитарно-эпидемиологические требования к качеству почвы
СанПиН 2.1.7.1322-03 Гигиенические требования к размещению и обезвреживанию отходов производства и потребления
ГОСТ 5180—84 Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик
ГОСТ 10650—72* Торф. Метод определения степени разложения
ГОСТ 12248—96 Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости
ГОСТ 12536—79 Грунты. Методы лабораторного определения гранулометрического (зернового) и микроагрегатного состава
ГОСТ 19912—2001 Грунты. Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием
ГОСТ 20276—99 Грунты. Методы полевого определения характеристик прочности и деформируемости
ГОСТ 20522—96 Грунты. Методы статистической обработки результатов испытаний
ГОСТ 22733—2002 Грунты. Метод лабораторного определения максимальной плотности
ГОСТ 23061—90 Грунты. Методы радиоизотопных измерений плотности и влажности
ГОСТ 23161—78 Грунты. Методы лабораторного определения характеристик просадочности
ГОСТ 23740—79 Грунты. Методы лабораторного определения содержания органических веществ
ГОСТ 24143—80 Грунты. Методы лабораторного определения характеристик набухания и усадки
ГОСТ 24846—81 Грунты. Методы измерения деформаций оснований зданий и сооружений
ГОСТ 25100—95 Грунты. Классификация
ГОСТ 27751—88* Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения по расчету
ГОСТ 30416—96 Грунты. Лабораторные испытания. Общие положения
ГОСТ 30672—99 Грунты. Полевые испытания. Общие положения
П р и м е ч а н и е — При пользовании настоящим сводом правил целесообразно проверить действие ссылочных стандартов и классификаторов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте национального органа Российской Федерации по стандартизации в сети Интернет или по ежегодно издаваемому указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный документ заменен (изменен), то при пользовании настоящим сводом правил следует руководствоваться замененным (измененным) документом. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.
3 Термины и определения
Термины и определения приведены в приложении А.
4 Общие положения
4.1 Настоящий СП основан на приведенных ниже допущениях и предусматривает, исходные данные для проектирования должны собираться в необходимом и достаточном объеме, регистрироваться и интерпретироваться специалистами, обладающими соответствующими квалификацией и опытом;
проектирование должно выполняться специалистами, имеющими соответствующие квалификацию и опыт;
должны быть обеспечены координация и связь между специалистами по инженерным изысканиям, проектированию и строительству;
при производстве строительных изделий и выполнении работ на строительной площадке должен быть обеспечен соответствующий контроль качества;
строительные работы должны выполняться квалифицированным и опытным персоналом, удовлетворяющим требованиям стандартов и технических условий;
используемые материалы и изделия должны удовлетворять требованиям проекта и технических условий;
техническое обслуживание сооружения и связанных с ним инженерных систем должно обеспечивать его безопасность и рабочее состояние на весь срок эксплуатации;
сооружение должно использоваться по его назначению в соответствии с проектом.
4.2 Основания и фундаменты сооружений должны проектироваться на основе и с учетом:
а) результатов инженерных изысканий для строительства;
б) данных, характеризующих назначение, конструктивные и технологические особенности сооружения и условия его эксплуатации;
в) нагрузок, действующих на фундаменты;
г) окружающей застройки и влияния на нее вновь строящихся и реконструируемых сооружений;
д) экологических и санитарно-эпидемиологических требований.
4.3 При проектировании оснований и фундаментов должны быть предусмотрены решения, обеспечивающие надежность, долговечность и экономичность на всех стадиях строительства и эксплуатации сооружений. Необходимо проводить технико- экономическое сравнение возможных вариантов проектных решений для выбора наиболее экономичного и надежного проектного решения, обеспечивающего наиболее полное использование прочностных и деформационных характеристик грунтов и физико-механических свойств материалов фундаментов и других подземных конструкций.
При разработке проектов производства работ и организации строительства должны выполняться требования по обеспечению надежности конструкций на всех стадиях их возведения.
4.4 Работы по проектированию следует вести в соответствии с техническим заданием на проектирование и необходимыми исходными данными (см. 4.2).
4.5 При проектировании следует учитывать уровень ответственности сооружения в соответствии с ГОСТ 27751: I —повышенный, II —нормальный, III —пониженный.
4.6 Инженерные изыскания для строительства, проектирование оснований и фундаментов и их устройство должны выполняться организациями, имеющими соответствующие допуски на эти виды работ.
4.7 Инженерные изыскания для строительства должны проводиться в соответствии с требованиями СП 47.13330, СП 11-102 [1], СП 11-104 [2], СП 11-105 [3], государственных стандартов и других нормативных документов по инженерным изысканиям и исследованиям грунтов для строительства.
Наименование грунтов оснований в отчетной документации по результатам инженерных изысканий и в проектной документации следует принимать по ГОСТ 25100.
4.8 Результаты инженерных изысканий должны содержать данные, необходимые и достаточные для выбора типа основания, фундаментов и подземных сооружений и проведения их расчетов по предельным состояниям с учетом прогноза возможных изменений (в процессе строительства и эксплуатации) инженерно-геологических условий площадки строительства и свойств грунтов, а также вида и объема инженерных мероприятий, необходимых для ее освоения.
Проектирование без соответствующих результатов инженерных изысканий или при их недостаточности не допускается.
П р и м е ч а н и е — При строительстве в условиях окружающей застройки инженерные изыскания следует предусматривать не только для вновь строящихся или реконструируемых сооружений, но и для окружающей застройки, попадающей в зону их влияния.
4.9 Для выбора типа основания и фундаментов, назначения расчетной схемы взаимодействия конструкций сооружения с основанием, уточнения требований к предельным деформациям основания фундаментов проектируемого сооружения, геотехнического прогноза его влияния на окружающую застройку и т.д. необходимо учитывать конструктивные решения проектируемого сооружения, последовательность его возведения и условия последующей эксплуатации.
4.10 При проектировании необходимо учитывать местные условия строительства, а также имеющийся опыт проектирования, строительства и эксплуатации сооружений в аналогичных инженерно-геологических и экологических условиях и указания территориальных норм. Для этого необходимо иметь данные об инженерно- геологических и инженерно-экологических условиях этого района и характерных особенностях окружающей застройки, о применяемых конструкциях возводимых сооружений, нагрузках, типах и размерах фундаментов, давлениях на грунты основания и о наблюдавшихся деформациях оснований сооружений. Следует также учитывать данные о производственных возможностях строительных организаций и парке оборудования, ожидаемых климатических условиях на весь период строительства. Указанные данные могут оказаться решающими при выборе типа фундаментов (например, на естественном основании или свайные), глубины их заложения, метода подготовки основания и пр.
Данные о климатических условиях района строительства должны приниматься в соответствии со СНиП 23-01.
4.11 При проектировании оснований и фундаментов сооружений необходимо соблюдать требования нормативных документов по организации строительства (СП 48.13330), земляным работам (СП 45.13330), геодезическим работам (СНиП 3.01.03), технике безопасности (СНиП 12-03) и т.п.
4.12 При возведении нового объекта или реконструкции существующего сооружения на застроенной территории необходимо учитывать его воздействие на окружающую застройку с целью предотвращения недопустимых дополнительных деформаций.
Зону влияния проектируемого объекта нового строительства или реконструируемого сооружения и прогнозируемые дополнительные деформации оснований и фундаментов сооружений окружающей застройки определяют расчетом в соответствии с указаниями раздела 9.
4.13 В проектах оснований и фундаментов вновь возводимых или реконструируемых сооружений, в том числе при их расположении в условиях окружающей застройки,
необходимо предусматривать проведение геотехнического мониторинга. Состав, объемы и методы геотехнического мониторинга в зависимости от уровня ответственности сооружений, сложности инженерно-геологических условий и других факторов установлены в разделе 12.
Геотехнический мониторинг должен также предусматриваться в случае применения новых или недостаточно изученных конструкций сооружений или их фундаментов, а также если в задании на проектирование имеются специальные требования по проведению натурных наблюдений.
4.14 При проектировании оснований и фундаментов уникальных зданий и сооружений или их реконструкции, а также сооружений I уровня ответственности, в том числе реконструируемых, в условиях окружающей застройки необходимо предусматривать научно-техническое сопровождение строительства.
Научно-техническое сопровождение представляет собой комплекс работ научно- аналитического, методического, информационного, экспертно-контрольного и организационного характера, осуществляемых в процессе изысканий, проектирования и строительства в целях обеспечения надежности сооружений с учетом применения нестандартных расчетных методов, конструктивных и технологических решений. Для выполнения научно-технического сопровождения допускается привлекать только специализированные организации.
4.15 Состав работ по научно-техническому сопровождению инженерных изысканий, проектирования и строительства оснований, фундаментов и подземных частей сооружений должен определяться генеральным проектировщиком и согласовываться заказчиком строительства. В состав работ научно-технического сопровождения следует включать:
разработку рекомендаций к программе инженерно-геологических и инженерно-экологических изысканий;
оценку и анализ материалов инженерных изысканий;
разработку нестандартных методов расчета и анализа;
оценку геологических рисков;
прогноз состояния оснований и фундаментов проектируемого объекта с учетом всех возможных видов воздействий;
геотехнический прогноз влияния строительства на окружающую застройку, геологическую среду и экологическую обстановку;
разработку программы геотехнического и экологического мониторинга;
выявление возможных сценариев аварийных ситуаций;
разработку технологических регламентов на специальные виды работ;
выполнение опытно-исследовательских работ;
обобщение и анализ результатов всех видов геотехнического мониторинга, их сопоставление с результатами прогноза;
оперативную разработку рекомендаций или корректировку проектных решений на основании данных геотехнического мониторинга при выявлении отклонений от результатов прогноза.
4.16 Программа и результаты инженерных изысканий, проектная документация на основания, фундаменты и конструкции подземных частей вновь возводимых (реконструируемых) сооружений, включая ограждения котлованов, а также результаты геотехнического прогноза и программа геотехнического мониторинга должны проходить геотехническую экспертизу для следующих сооружений:
уникальных;
с подземной частью глубиной заложения более 5 м;
в зоне влияния которых расположены сооружения окружающей застройки;
размещаемых на территориях с возможным развитием опасных инженерно- геологических процессов.
П р и м е ч а н и е — Геотехническая экспертиза должна осуществляться специализированными организациями, имеющими соответствующую аккредитацию на право проведения негосударственной экспертизы.
4.17 При проектировании фундаментов и подземных сооружений из монолитного, сборного бетона или железобетона, каменной или кирпичной кладки следует руководствоваться СП 63.13330, СП 15.13330, СП 28.13330, СНиП 3.03.01, СНиП 3.04.01.
4.18 Применяемые при строительстве материалы, изделия и конструкции должны удовлетворять требованиям проекта, соответствующих стандартов и технических условий. Замена предусмотренных проектом материалов, изделий и конструкций допускается только по согласованию с проектной организацией и заказчиком.
4.19 При проектировании оснований должна быть предусмотрена срезка плодородного слоя почвы для последующего использования в целях восстановления (рекультивации) нарушенных или малопродуктивных сельскохозяйственных земель, озеленения района застройки и т.п.
4.20 На участках, где по данным инженерно-экологических изысканий имеются выделения газов (радона, метана и др.), должны быть предусмотрены мероприятия по изоляции соприкасающихся с грунтом конструкций или способствующие снижению концентрации газов в соответствии с требованиями СанПиН 2.1.7.1287.
5 Проектирование оснований
5.1 Общие указания
5.1.1 Проектирование оснований включает обоснованный расчетом выбор:
типа основания (естественное или искусственное);
типа, конструкции, материала и размеров фундаментов (мелкого или глубокого заложения; ленточные, столбчатые, плитные и др.; железобетонные, бетонные, из каменной или кирпичной кладки и др.);
мероприятий, указанных в подразделе 5.9, применяемых при необходимости снижения влияния деформаций оснований на эксплуатационную надежность сооружений;
мероприятий, применяемых для снижения деформаций окружающей застройки.
5.1.2 Основания должны рассчитываться по двум группам предельных состояний:
первой – по несущей способности и второй — по деформациям.
К первой группе предельных состояний относятся состояния, приводящие сооружение и основание к полной непригодности к эксплуатации (потеря устойчивости формы и положения; хрупкое, вязкое или иного характера разрушение; резонансные колебания; чрезмерные деформации основания и т.п.).
Ко второй группе предельных состояний относятся состояния, затрудняющие нормальную эксплуатацию сооружения или снижающие его долговечность вследствие недопустимых перемещений (осадок, подъемов, прогибов, кренов, углов поворота,
колебаний, трещин и т.п.).
Основания рассчитывают по деформациям во всех случаях, за исключением указанных в 5.6.52, а по несущей способности — в случаях, указанных в 5.1.3.
если:
5.1.3 Расчет оснований по несущей способности должен производиться в случаях,
а) на основание передаются значительные горизонтальные нагрузки (подпорные стены, фундаменты распорных конструкций, углубление подвалов реконструируемых сооружений и т.п.), в том числе сейсмические;
б) сооружение расположено на откосе или вблизи откоса;
в) сооружение расположено вблизи котлована или подземной выработки;
г) основание сложено дисперсными грунтами, указанными в 5.7.5;
д) основание сложено скальными грунтами;
е) сооружение относится к I уровню ответственности (ГОСТ 27751);
ж) увеличивается нагрузка на основание при реконструкции сооружений.
Расчет оснований по несущей способности в случаях, перечисленных в подпунктах а, б и в 5.1.3, следует производить с учетом конструктивных мероприятий, предусмотренных для предотвращения смещения проектируемого фундамента.
Если проектом предусматривается возможность возведения сооружения непосредственно после устройства фундаментов до обратной засыпки грунтом пазух котлованов, следует производить проверку несущей способности основания, учитывая нагрузки, действующие в процессе строительства.
5.1.4 Сооружение и его основание должны рассматриваться в единстве, т.е. должно учитываться взаимодействие сооружения с основанием. Для совместного расчета сооружения и основания могут быть использованы аналитические, численные и другие методы (в том числе метод конечных элементов, метод конечных разностей, метод граничных элементов и др.).
5.1.5 Целью расчета оснований по предельным состояниям является выбор технического решения фундаментов, обеспечивающего невозможность достижения основанием предельных состояний, указанных в 5.1.2. При этом должны учитываться не только нагрузки от проектируемого сооружения, но также возможное неблагоприятное влияние внешней среды, приводящее к изменению физико- механических свойств грунтов (например, под влиянием поверхностных или подземных вод, климатических факторов, различного вида тепловых источников, техногенных воздействий и т.д.). К изменению влажности особенно чувствительны просадочные, набухающие и засоленные грунты, к изменению температурного режима — набухающие и пучинистые грунты.
5.1.6 Расчетная схема системы «сооружение — основание» или «фундамент — основание» должна выбираться с учетом наиболее существенных факторов, определяющих напряженное состояние и деформации основания и конструкций сооружения (конструктивной схемы сооружения, особенностей его возведения, геологического строения и свойств грунтов основания, возможности их изменения в процессе строительства и эксплуатации сооружения и т.д.). Рекомендуется учитывать пространственную работу конструкций, геометрическую и физическую нелинейность, анизотропию, пластические и реологические свойства материалов и грунтов, развитие областей пластических деформаций под фундаментом.
Допускается использовать вероятностные методы расчета, учитывающие статистическую неоднородность оснований, случайную природу нагрузок, воздействий и свойств материалов конструкций.
5.1.7 Результаты инженерно-геологических изысканий должны содержать сведения о:
местоположении территории предполагаемого строительства, ее рельефе, климатических и сейсмических условиях и ранее выполненных инженерных изысканиях;
инженерно-геологическом строении площадки строительства с описанием в стратиграфической последовательности напластований грунтов, формы залегания грунтовых образований, их размеров в плане и по глубине, возраста, происхождения и классификационных наименований грунтов и с указанием выделенных инженерно- геологических элементов (ГОСТ 25100);
гидрогеологических условиях площадки с указанием наличия, толщины и расположения водоносных горизонтов и режима подземных вод, отметок появившихся и установившихся уровней подземных вод, амплитуды их сезонных и многолетних колебаний, расходов воды, сведений о фильтрационных характеристиках грунтов, а также сведений о химическом составе подземных вод и их агрессивности по отношению к материалам подземных конструкций;
наличии специфических грунтов (см. раздел 6);
наблюдаемых неблагоприятных геологических и инженерно-геологических процессах (карст, оползни, подтопление, суффозия, горные подработки, температурные аномалии и др.);
физико-механических характеристиках грунтов;
возможном изменении гидрогеологических условий и физико-механических свойств грунтов в процессе строительства и эксплуатации сооружения.
5.1.8 В состав физико-механических характеристик грунтов входят: плотность грунта и его частиц и влажность (ГОСТ 5180 и ГОСТ 30416); коэффициент пористости;
гранулометрический состав для крупнообломочных грунтов и песков (ГОСТ 12536);
влажность на границах пластичности и текучести, число пластичности и показатель текучести для глинистых грунтов (ГОСТ 5180);
угол внутреннего трения, удельное сцепление, модуль деформации и коэффициент поперечной деформации грунтов (ГОСТ 12248, ГОСТ 20276, ГОСТ 30416 и ГОСТ 30672);
временное сопротивление при одноосном сжатии, показатели размягчаемости и растворимости для скальных грунтов (ГОСТ 12248).
Для специфических грунтов, особенности проектирования оснований которых изложены в разделе 6, и при проектировании оснований подземных частей сооружений (см. раздел 9) и оснований высотных сооружений (см. раздел 10) дополнительно должны быть определены характеристики, указанные в этих разделах. По специальному заданию дополнительно могут быть определены и другие характеристики грунтов, необходимые для расчетов.
В отчете об инженерно-геологических изысканиях необходимо указывать применяемые методы лабораторных и полевых определений характеристик грунтов и методы обработки результатов исследований.
5.1.9 К отчету об инженерно-геологических изысканиях прилагают: колонки грунтовых выработок и инженерно-геологические разрезы с указанием на них мест отбора проб грунтов и пунктов полевых испытаний, а также уровней подземных вод;
таблицы и ведомости показателей физико-механических характеристик грунтов, их нормативных и расчетных значений; графики полевых и лабораторных испытаний грунтов; ведомости химических анализов подземных вод и их агрессивности к бетону и металлам.
5.2 Нагрузки и воздействия, учитываемые в расчетах оснований
5.2.1 Нагрузки и воздействия на основания, передаваемые фундаментами сооружений, должны устанавливаться расчетом, как правило, исходя из рассмотрения совместной работы сооружения и основания.
Учитываемые при этом нагрузки и воздействия на основание, сооружение или отдельные конструктивные элементы, коэффициенты надежности по нагрузке, а также возможные сочетания нагрузок должны приниматься согласно требованиям СП 20.13330, за исключением оговоренных в настоящем СП.
Нагрузки на основание допускается определять без учета их перераспределения надфундаментной конструкцией при расчете:
а) оснований сооружений III уровня ответственности;
б) общей устойчивости массива грунта основания совместно с сооружением;
в) средних значений осадок основания фундаментов;
г) деформаций основания при привязке типового проекта к местным грунтовым условиям.
5.2.2 Все расчеты оснований должны производиться на расчетные значения нагрузок, которые определяют как произведение нормативных нагрузок на коэффициент надежности по нагрузке f, устанавливаемый в зависимости от группы предельного состояния.
Коэффициент надежности по нагрузке f принимают при расчете оснований:
по первой группе предельных состояний (по несущей способности) — по СП 20.13330, за исключением оговоренных в настоящем СП;
по второй группе предельных состояний (по деформациям) — равным единице.
5.2.3 Расчет оснований по деформациям должен производиться на основное сочетание нагрузок; по несущей способности — на основное сочетание, а при наличии особых нагрузок и воздействий — на основное и особое сочетания.
При этом нагрузки на перекрытия и снеговые нагрузки, которые согласно СП 20.13330 могут относиться как к длительным, так и к кратковременным, при расчете оснований по несущей способности считают кратковременными, а при расчете по деформациям — длительными. Нагрузки от подвижного подъемно-транспортного оборудования в обоих случаях считают кратковременными.
5.2.4 В расчетах оснований необходимо учитывать нагрузки от складируемого материала и оборудования, размещаемых вблизи фундаментов.
5.2.5 Усилия в конструкциях, вызываемые климатическими температурными воздействиями, при расчете оснований по деформациям допускается не учитывать, если расстояние между температурно-осадочными швами не превышает значений, указанных в строительных нормах и правилах по проектированию соответствующих конструкций.
5.2.6 Нагрузки, воздействия, их сочетания и коэффициенты надежности по нагрузке при расчете опор мостов и труб под насыпями должны приниматься в соответствии с требованиями СП 35.13330.
5.3 Нормативные и расчетные значения характеристик грунтов
5.3.1 Основными параметрами механических свойств грунтов, определяющими несущую способность оснований и их деформации, являются прочностные и деформационные характеристики грунтов (угол внутреннего трения υ, удельное сцепление c, предел прочности на одноосное сжатие скальных грунтов Rc, модуль деформации Е и коэффициент поперечной деформации грунтов). Допускается применять другие параметры, характеризующие взаимодействие фундаментов с грунтом основания и установленные опытным путем (удельные силы пучения при промерзании, коэффициенты жесткости основания и пр.).
П р и м е ч а н и е — Далее, за исключением специально оговоренных случаев, под термином «характеристики грунтов» понимают не только механические, но и физические характеристики грунтов, а также упомянутые в настоящем пункте параметры.
5.3.2 Характеристики грунтов природного сложения, а также искусственного происхождения должны определяться для сооружений I и II уровней ответственности на основе их непосредственных испытаний в полевых и лабораторных условиях с учетом возможного изменения влажности грунтов в процессе строительства и эксплуатации сооружений, так как для не полностью водонасыщенных (Sr < 0,8) глинистых грунтов и пылеватых песков, а также специфических грунтов возможно снижение их прочностных и деформационных характеристик вследствие повышения влажности. Для определения прочностных характеристик υ и c грунтов, для которых прогнозируется повышение влажности, образцы грунтов предварительно насыщают водой до значений влажности, соответствующих прогнозу. При определении модуля деформации в полевых условиях допускается проводить испытания грунта при природной влажности с последующей корректировкой полученного значения модуля деформации на основе компрессионных испытаний. В отчетных материалах следует приводить совместный анализ результатов выполненных полевых и лабораторных исследований.
5.3.3 Наиболее достоверными методами определения деформационных характеристик дисперсных грунтов являются полевые испытания статическими нагрузками в шурфах, дудках или котлованах с помощью плоских горизонтальных штампов площадью 2500—5000 см2, а также в скважинах или в массиве с помощью плоского штампа или винтовой лопасти-штампа площадью 600 см2 (ГОСТ 20276).
5.3.4 Модули деформации E песчаных и глинистых грунтов, не обладающих выраженной анизотропией их свойств в горизонтальном и вертикальном направлениях, могут быть определены по испытаниям прессиометрами в скважинах или массиве (ГОСТ 20276).
5.3.5 Модули деформации E песков и глинистых грунтов могут быть определены методом статического зондирования, а песков (кроме пылеватых водонасыщенных) — методом динамического зондирования (ГОСТ 19912), используя таблицы, приведенные в СП 11-105 (ч. I) [3], или региональные таблицы, приведенные в территориальных строительных нормах.
Для сооружений I и II уровней ответственности значения модуля деформации E по данным зондирования должны уточняться на основе их сопоставления с результатами параллельно проводимых испытаний того же грунта штампами, прессиометрами (см. 5.3.3, 5.3.4), а также в приборах трехосного сжатия (ГОСТ 12248). Для зданий и сооружений III уровня ответственности допускается определять значения Eтолько по результатам зондирования, использую таблицы, приведенные в СП 11-105 (ч. I) [3], а при наличии статистически обоснованных
региональных данных, приведенных в территориальных строительных нормах, и для сооружений II уровня ответственности.
5.3.6 В лабораторных условиях модули деформации глинистых грунтов могут быть определены в компрессионных приборах и прибоpax трехосного сжатия (ГОСТ 12248).
Для сооружений I и II уровней ответственности значения E по лабораторным данным должны уточняться на основе их сопоставления с результатами параллельно проводимых испытаний того же грунта штампами, прессиометрами (см. 5.3.3, 5.3.4), а также в приборах трехосного сжатия. Для сооружений III уровня ответственности допускается определять значения E только по результатам компрессионных испытаний, корректируя их с помощью повышающих коэффициентов mk, приведенных в таблице 5.1. Эти коэффициенты распространяются на четвертичные глинистые грунты с показателем текучести 0 < IL ≤ 1, при этом значения модуля деформации по компрессионным испытаниям следует вычислять в интервале давлений 0,1—0,2 МПа, а значение коэффициента β, учитывающего отсутствие поперечных деформаций грунтов, принимать в соответствии с рекомендациями ГОСТ 12248.
П р и м е ч а н и е — При наличии статистически обоснованных региональных данных, приведенных в региональных строительных нормах, значения mk могут применяться для сооружений II уровня ответственности.
Т а б л и ц а 5.1

Вид грунта	Значения коэффициента mk при коэффициенте пористости е, равном
	0,45 — 0,55	0,65	0,75	0,85	0,95	1,05
Супеси Суглинки Глины	4 5 —	3,5 4,5 6	3 4 6	2 3 5,5	— 2,5 5	— 2 4,5
П р и м е ч а н и е — Для промежуточных значений е коэффициент mk определяют интерполяцией.

5.3.7 Вертикальные нагрузки при испытании грунтов штампами, прессиометрами и в компрессионных приборах необходимо назначать с учетом давления, передаваемого на основание сооружением, и глубины отбора образцов грунта для лабораторных испытаний.
При строительстве зданий и сооружений I уровня ответственности при проведении испытаний необходимо предусматривать разгрузку и повторное нагружение грунта и вычислять модуль деформации по первичной Е и вторичной Еe ветвям нагружения.
5.3.8 Прочностные характеристики дисперсных грунтов υ и c могут быть получены путем испытаний грунтов лабораторными методами на срез или трехосное сжатие (ГОСТ 12248).
В полевых условиях значения υ и c могут быть получены испытаниями на срез целиков грунта в шурфах или котлованах (ГОСТ 20276).
5.3.9 Для учета возможности возникновения нестабилизированного состояния медленно уплотняющихся водонасыщенных глинистых, органоминеральных и органических грунтов необходимо определять недренированную прочность основания сu по результатам неконсолидированно-недренированных трехосных испытаний (ГОСТ 12248).
В полевых условиях сu может быть определено методом вращательного среза (крыльчатка) в скважинах или в массиве (ГОСТ 20276).
5.3.10 Значения φ и c песков и глинистых грунтов для сооружений II и III уровней ответственности могут быть определены полевыми методами поступательного и кольцевого среза в скважинах (ГОСТ 20276). При этом для сооружений II уровня ответственности полученные значения υ и c должны уточняться на основе их сопоставления с результатами параллельно проводимых испытаний того же грунта методами, указанными в 5.3.8.
П р и м е ч а н и е — При наличии статистически обоснованных региональных данных, приведенных в территориальных строительных нормах, значения φ и c могут назначаться по данным зондирования для сооружений II уровня ответственности.
5.3.11 Значения υ и c песков и глинистых грунтов могут быть определены методом статического зондирования, а песков (кроме пылеватых водонасыщенных) — методом динамического зондирования (ГОСТ 19912), используя таблицы, указанные в 5.3.5.
Для сооружений I и II уровней ответственности полученные зондированием значения υ и c должны уточняться на основе их сопоставления с результатами параллельно проводимых испытаний того же грунта методами, указанными в 5.3.8.
5.3.12 Указанные в 5.3.5—5.3.6 методы определения модуля деформации и в 5.3.10—5.3.11 методы определения прочностных характеристик допускается при соответствующем обосновании применять без параллельного проведения испытаний методами, указанными в 5.3.3—5.3.4 и 5.3.8, для сооружений II уровня ответственности, приведенных в таблице 5.11.
5.3.13 Предел прочности на одноосное сжатие скальных грунтов определяют в соответствии с ГОСТ 12248.
5.3.14 Нормативные и расчетные значения характеристик грунтов устанавливают на основе статистической обработки результатов испытаний по методике, изложенной в ГОСТ 20522.
5.3.15 Все расчеты оснований должны выполняться с использованием расчетных значений характеристик грунтов X, определяемых по формуле
X = Xn / γg, (5.1)
где Xn — нормативное значение данной характеристики;
γg — коэффициент надежности по грунту.
Коэффициент надежности по грунту при вычислении расчетных значений прочностных характеристик υ, c и сu дисперсных грунтов и Rcскальных грунтов, а также плотности грунта ρ устанавливают в зависимости от изменчивости этих характеристик, числа определений и значения доверительной вероятности α (ГОСТ 20522).
Для прочих характеристик грунта допускается принимать γg равным 1.
П р и м е ч а н и е — Расчетное значение удельного веса грунта определяют умножением расчетного значения плотности грунта ρ на ускорение свободного падения g.
5.3.16 Доверительную вероятность расчетных значений характеристик грунтов α принимают равной при расчетах оснований по первой группе предельных состояний 0,95, по второй группе — 0,85.
При соответствующем обосновании для сооружений I уровня ответственности допускается принимать большую доверительную вероятность расчетных значений характеристик грунтов, чем указано выше.
П р и м е ч а н и я
1 Расчетные значения характеристик грунтов, соответствующие различным значениям доверительной вероятности (для расчетов по первой и второй группам предельных состояний), должны приводиться в отчетах по инженерно-геологическим изысканиям.
2 Расчетные значения характеристик грунтов υ, с, сu и ρ для расчетов по несущей способности обозначают, υI, сI, сuI и ρI, а по деформациям — υII, сII, сuII и ρII.
5.3.17 Число определений характеристик грунтов, необходимое для вычисления их нормативных и расчетных значений, должно устанавливаться в зависимости от степени неоднородности грунтов основания, требуемой точности вычисления характеристики и уровня ответственности сооружения и указываться в программе исследований. Следует учитывать, что увеличение числа определений характеристик грунтов приводит к повышению их расчетных значений и, следовательно, к более экономичным проектным решениям.
Число одноименных частных определений для каждого выделенного на площадке инженерно-геологического или расчетного грунтового элемента (ГОСТ 20522) должно быть не менее десяти для физических характеристик и не менее шести — для механических характеристик. При определении модуля деформации по результатам испытаний грунтов в полевых условиях штампом допускается ограничиваться результатами трех испытаний (или двух, если они отклоняются от среднего не более чем на 25 %).
5.3.18 Для предварительных расчетов оснований сооружений I и II уровней ответственности, а также для окончательных расчетов оснований сооружений III уровня ответственности и опор воздушных линий электропередачи независимо от их уровня ответственности допускается определять нормативные и расчетные значения прочностных и деформационных характеристик грунтов по таблицам приложения Б в зависимости от их физических характеристик. При соответствующем обосновании допускается использовать данные таблиц приложения Б для окончательных расчетов сооружений II уровня ответственности, приведенных в таблице 5.11.
П р и м е ч а н и я
1 Нормативные значения угла внутреннего трения n, удельного сцепления сп и модуля деформации E допускается принимать по таблицам приложения Б. Расчетные значения характеристик в этом случае принимают при следующих значениях коэффициента надежности по грунту:
в расчетах оснований по деформациям g = 1;
в расчетах оснований по несущей способности:
для удельного сцепления g(c) = 1,5; для угла внутреннего трения песчаных грунтов g( ) = 1,1; то же, глинистых грунтов g( ) = 1,15.
2 Для отдельных районов допускается вместо таблиц приложения Б пользоваться региональными таблицами характеристик грунтов, специфических для этих районов, приведенными в территориальных строительных нормах.
5.4 Подземные воды
5.4.1 При проектировании оснований, фундаментов и подземных сооружений в условиях нового строительства или реконструкции необходимо учитывать гидрогеологические условия площадки и возможность их изменения в процессе строительства и эксплуатации сооружения, а именно:
естественные сезонные и многолетние колебания уровней подземных вод;
техногенные изменения уровней подземных вод и возможность образования «верховодки»;
высоту зоны капиллярного подъема над уровнем подземных вод в пылеватых песках и глинистых грунтах;
степень агрессивности подземных вод по отношению к материалам подземных конструкций и коррозионную агрессивность грунтов по результатам инженерно- геологических изысканий с учетом технологических особенностей производства.
5.4.2 Для оценки степени воздействия сооружения на режим подземных вод застраиваемой и прилегающей к ней территорий необходимо выполнить прогноз изменения гидрогеологических условий для стадии строительства и эксплуатации.
5.4.3 Прогноз изменения гидрогеологических условий должен выполняться для сооружений I и II уровней ответственности с учетом изменений факторов, оказывающих влияние на формирование многолетнего режима подземных вод, методами математического моделирования, аналитическими и др. Для выполнения указанных исследований необходимо привлекать специализированные организации.
5.4.4 При выполнении прогноза изменений гидрогеологических условий должны быть выявлены режимообразующие факторы, которые следует подразделять на региональные и локальные.
Региональные факторы включают: подпор подземных вод от рек, каналов и других водоемов, от утечек предприятий, полей фильтрации станций аэрации; образование воронок депрессии как следствие работы водозаборов подземных вод, дренажей, систем осушения сооружений метрополитена, карьеров и пр.
Локальные факторы включают: подпор подземных вод от барражного эффекта, созданного подземными сооружениями (в том числе свайными полями), от инфильтрации за счет утечек из водонесущих коммуникаций окружающей застройки; образование депрессионных воронок от действия различных видов дренажей при строительстве и эксплуатации сооружений.
5.4.5 Для получения достоверных прогнозных оценок изменений гидрогеологических условий при проектировании сооружений I и II уровней ответственности следует использовать результаты режимных наблюдений за подземными водами (на застраиваемой и прилегающей территориях), а также выполнить комплекс опытно-фильтрационных работ по определению фильтрационных параметров водоносных горизонтов, влияющих на изменения гидрогеологической обстановки в районе нового строительства.
5.4.6 Оценку возможных естественных сезонных и многолетних колебаний уровня подземных вод производят на основе данных многолетних режимных наблюдений по государственной стационарной сети с использованием результатов краткосрочных наблюдений, в том числе разовых замеров уровня подземных вод, выполняемых при инженерных изысканиях на площадке строительства.
5.4.7 Для разработки проектов сооружений и производства земляных работ необходимы данные о среднем многолетнем положении уровня подземных вод и их максимальном и минимальном уровнях за период наблюдений, а также о продолжительности стояния паводковых (весенних и летне-осенних) уровней подземных вод.
5.4.8 По характеру подтопления следует выделять естественно или техногенно подтопленные территории (с глубинами залегания уровня подземных вод менее 3 м) и неподтопленные.
Основными факторами подтопления являются: при строительстве — изменение условий поверхностного стока при вертикальной планировке территории, длительный разрыв между выполнением земляных и строительных работ; при эксплуатации – инфильтрация утечек, уменьшение испарения под зданиями и покрытиями и т.д.
5.4.9 По характеру техногенного воздействия неподтопленные застраиваемые территории подразделяют на: неподтопляемые, потенциально подтопляемые и осушаемые.
Неподтопляемые территории — территории, на которых вследствие благоприятных природных условий (наличие проницаемых грунтов большой толщины, глубокое положение уровня подземных вод, дренированность территории) и благоприятных техногенных условий (отсутствие или незначительные утечки из коммуникаций, незначительный барражный эффект) не происходит заметного увеличения влажности грунтов основания и повышения уровня подземных вод.
Потенциально подтопляемые территории – территории, на которых вследствие неблагоприятных природных и техногенных условий в результате их строительного освоения или в период эксплуатации возможно повышение уровня подземных вод, вызывающее нарушение условий нормальной эксплуатации сооружений, что требует проведения защитных мероприятий и устройства дренажей.
Осушаемые территории – территории, на которых происходит понижение уровня подземных вод в результате действия водоотлива в период строительства и действия дренажей в период эксплуатации сооружения, что вызывает оседание земной поверхности и может явиться причиной деформаций сооружений.
5.4.10 Оценка потенциальной подтопляемости территории выполняется на основе прогноза изменения гидрогеологических условий с учетом инженерно-геологических условий площадки строительства и прилегающих территорий, конструктивных и технологических особенностей проектируемых (реконструируемых) сооружений и окружающей застройки.
5.4.11 Для сооружений I и II уровней ответственности следует выполнить количественный прогноз изменения уровня подземных вод с учетом техногенных факторов на основе специальных комплексных исследований, включающих не менее годового цикла стационарных наблюдений за режимом подземных вод. Для выполнения указанных исследований необходимо привлекать специализированные
организации.
5.4.12 При подъеме уровня подземных вод следует учитывать возможность развития дополнительных осадок основания вследствие ухудшения деформационных и прочностных характеристик грунтов при их водонасыщении и изменения напряженного состояния сжимаемой толщи в результате гидростатического и гидродинамического взвешивания.
5.4.13 Техногенное изменение уровня подземных вод на застраиваемой территории зависит от функционального назначения территории: промышленные зоны, селитебные зоны с плотной, смешанной и низкоплотной застройкой, территории, занятые парками и лесами, и т.п. и характеризуется величиной инфильтрационного питания грунтовой толщи W, мм/год, которая определяется по формуле
W = (1 — m)Wnat + Wtec, (5.2)
где т — степень закрытости территории непроницаемыми покрытиями (асфальт, крыши и т.д.);
Want — инфильтрационное питание, обусловленное естественным фоном инфильтрации, мм/год;
Wtec — инфильтрационное питание, обусловленное техногенными факторами, мм/год.
Инфильтрационное питание Wtec зависит от предполагаемого водопотребления на застраиваемой территории.
Потери водопотребления, участвующие в формировании питания подземных вод, на территории селитебных районов составляют в среднем 3,6 % суммарного водопотребления. Для промышленных зон эти потери зависят от характера водопотребления производства и продолжительности его эксплуатации и составляют от 4 до 6 % расхода воды.
5.4.14 Для сооружений I и II уровней ответственности количественный прогноз изменений гидрогеологических условий территории производится для:
расчета водопритоков в котлован;
оценки устойчивости основания и откосов котлована, а также возможности проявления суффозионных процессов;
обоснования необходимости устройства противофильтрационной завесы и ее глубины;
оценки влияния дренажа на прилегающие территории с определением размеров депрессионной воронки;
оценки барражного эффекта;
расчета давления подземных вод на заглубленную часть сооружения;
расчета оседания земной поверхности;
расчета водопритоков к дренажу и определения зоны его влияния;
оценки высоты зоны капиллярного подъема.
5.4.15 Если при прогнозируемом уровне подземных вод возможно ухудшение физико-механических свойств грунтов основания, развитие неблагоприятных геологических и инженерно-геологических процессов, нарушение условий нормальной эксплуатации подземных частей сооружений и т.п., то в проекте должны предусматриваться соответствующие защитные мероприятия, в частности:
гидроизоляция подземных конструкций;
мероприятия, ограничивающие подъем уровня подземных вод, снижающие или исключающие утечки из водонесущих коммуникаций и т.п. (дренаж, противофильтрационные завесы, устройство специальных защитных каналов для коммуникаций и т.д.);
мероприятия, препятствующие механической или химической суффозии грунтов (устройство ограждения котлована, закрепление грунтов);
устройство стационарной сети наблюдательных скважин для контроля над развитием процесса подтопления, своевременное устранение утечек из водонесущих коммуникаций и т.д.
Выбор одного из указанных мероприятий или их комплекса должен производиться на основе технико-экономического анализа с учетом прогнозируемого уровня подземных вод, конструктивных и технологических особенностей проектируемого сооружения, его уровня ответственности и расчетного срока эксплуатации, стоимости и надежности водозащитных мероприятий и т.п.
В необходимых случаях на стадии строительства и эксплуатации сооружения следует осуществлять мониторинг изменения гидрогеологических условий для контроля над возможным процессом подтопления или осушения, своевременным предотвращением утечек из водонесущих коммуникаций, прекращением или уменьшением объема откачек и т.д.
5.4.16. Если подземные воды или промышленные стоки агрессивны по отношению к материалам заглубленных конструкций или могут повысить коррозийную агрессивность грунтов, следует предусматривать антикоррозионные мероприятия в соответствии с требованиями СП 28.13330.
5.5 Глубина заложения фундаментов
5.5.1 Глубина заложения фундаментов должна приниматься с учетом:
назначения и конструктивных особенностей проектируемого сооружения, нагрузок и воздействий на его фундаменты;
глубины заложения фундаментов примыкающих сооружений, а также глубины прокладки инженерных коммуникаций;
существующего и проектируемого рельефа застраиваемой территории;
инженерно-геологических условий площадки строительства (физико- механических свойств грунтов, характера напластований, наличия слоев, склонных к скольжению, карманов выветривания, карстовых полостей и пр.);
гидрогеологических условий площадки и возможных их изменений в процессе строительства и эксплуатации сооружения;
возможного размыва грунта у опор сооружений, возводимых в руслах рек (мостов, переходов трубопроводов и т.п.);
глубины сезонного промерзания грунтов.
Выбор оптимальной глубины заложения фундаментов в зависимости от указанных условий рекомендуется выполнять на основе технико-экономического сравнения различных вариантов.
5.5.2 Нормативную глубину сезонного промерзания грунта dfn, м, принимают равной средней из ежегодных максимальных глубин сезонного промерзания грунтов (по данным наблюдений за период не менее 10 лет) на открытой, оголенной от снега горизонтальной площадке при уровне подземных вод, расположенном ниже глубины сезонного промерзания грунтов.
При использовании результатов наблюдений за фактической глубиной промерзания следует учитывать, что она должна определяться по температуре, характеризующей согласно ГОСТ 25100 переход пластичномерзлого грунта в твердомерзлый грунт.
5.5.3 Нормативную глубину сезонного промерзания грунта dfn, м, при отсутствии данных многолетних наблюдений следует определять на основе теплотехнических расчетов. Для районов, где глубина промерзания не превышает 2,5 м, ее нормативное значение допускается определять по формуле
d fn
d0 M t , (5.3)
где Mt — безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе, принимаемых по СНиП 23-01, а при отсутствии в нем данных для конкретного пункта или района строительства — по результатам наблюдений гидрометеорологической станции, находящейся в аналогичных условиях с районом строительства;
d0 — величина, принимаемая равной для суглинков и глин 0,23 м; супесей, песков мелких и пылеватых — 0,28 м; песков гравелистых, крупных и средней крупности — 0,30 м; крупнообломочных грунтов — 0,34 м.
Значение d0 для грунтов неоднородного сложения определяют как средневзвешенное в пределах глубины промерзания.
Нормативная глубина промерзания грунта в районах, где dfn > 2,5 м, а также в горных районах (где резко изменяются рельеф местности, инженерно-геологические и климатические условия), должна определяться теплотехническим расчетом в соответствии с требованиями СП 25.13330.
5.5.4 Расчетную глубину сезонного промерзания грунта df, м, определяют по формуле
df = kh dfn, (5.4)
где dfn — нормативная глубина промерзания, м, определяемая по 5.5.2 5.5.3;
kh — коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения,
принимаемый для наружных фундаментов отапливаемых сооружений — по
таблице 5.2; для наружных и внутренних фундаментов неотапливаемых сооружений kh = 1,1, кроме районов с отрицательной среднегодовой температурой.
П р и м е ч а н и я
1 В районах с отрицательной среднегодовой температурой расчетная глубина промерзания грунта для неотапливаемых сооружений должна определяться теплотехническим расчетом в соответствии с требованиями СП 25.13330. Расчетная глубина промерзания должна определяться теплотехническим расчетом и в случае применения постоянной теплозащиты основания, а также если тепловой режим проектируемого сооружения может существенно влиять на температуру грунтов (холодильники, котельные и т.п.).
2 Для зданий с нерегулярным отоплением при определении kh за расчетную температуру воздуха принимают ее среднесуточное значение с учетом длительности отапливаемого и неотапливаемого периодов в течение суток.
5.5.5 Глубина заложения фундаментов отапливаемых сооружений по условиям недопущения морозного пучения грунтов основания должна назначаться:
для наружных фундаментов (от уровня планировки) по таблице 5.3;
для внутренних фундаментов — независимо от расчетной глубины промерзания грунтов.
Глубину заложения наружных фундаментов допускается назначать независимо от расчетной глубины промерзания, если:
специальными исследованиями на данной площадке установлено, что они не имеют пучинистых свойств;
специальными исследованиями и расчетами установлено, что деформации грунтов основания при их промерзании и оттаивании не нарушают эксплуатационную надежность сооружения;
предусмотрены специальные теплотехнические мероприятия, исключающие промерзание грунтов.
Т а б л и ц а 5.2

Особенности сооружения	Коэффициент kh при расчетной среднесуточной температуре воздуха в помещении, примыкающем к наружным фундаментам, °С
	0	5	10	15	20 и более
Без подвала с полами, устраиваемыми: по грунту на лагах по грунту по утепленному цокольному перекрытию С подвалом или техническим подпольем

ПРЕДИСЛОВИЕ

Настоящие «Методические указания» составлены ЦНИИСом и СоюздорНИИ в развитие действующих СНиП и должны служить руководством при проектировании земляного полотна железных и автомобильных дорог на участках торфяных болот, мокрых солончаков, илистых и других слабых грунтов.

«Методические указания» разработаны на основе анализа и обобщения отечественного и зарубежного опыта проектирования, строительства и эксплуатации земляного полотна железных и автомобильных дорог на участках слабых грунтов, различных исследований в области механики грунтов и оснований сооружений, изучения результатов полевых и лабораторных испытаний физико-механических свойств различных типов слабых грунтов, теоретических исследований в области устойчивости и осадок оснований из водонасыщенных сильносжимаемых грунтов, а также наблюдений на опытных объектах строящихся и эксплуатируемых железных и автомобильных дорог с различными конструкциями земляного полотна.

В «Методические указания» включены систематизированная методика оценки слабой толщи как основания насыпей и методика выбора конструкции земляного полотна железных и автомобильных дорог на участках слабых грунтов.

Методические указания подготовили кандидаты техн. наук И.И. Викторов (ЦНИИС) и В.Д. Казарновский (СоюздорНИИ), инженеры Л.И. Кузнецова, С.Г. Жорняк, В.А. Лебедев, В.С. Черешнева (ЦНИИС), Э.К. Кузахметова (СоюздорНИИ); в подготовке материалов участвовали кандидаты техн. наук А. А. Ткаченко (АЛТИ) и И.Е. Евгеньев (БелдорНИИ).

При составлении отдельных разделов использованы материалы, предоставленные инженерами Ю.Г. Саккаевым (СоюздорНИИ), Г.Г. Гришиным, Н.М. Голяковым, М.И. Шалыгиным (Омский филиал СоюздорНИИ), Е.В. Каганович (Казахский филиал СоюздорНИИ), кандидатами техн. наук Л.С. Амаряном (Калининский политехнический институт) и П.А. Дроздом (БелНИИ мелиорации и водного хозяйства), инженерами В.Р. Минкиным, Д.С. Невельсоном, Л.Л. Перковским, К.А. Шишелиным (Ленгипротранс).

Настоящие «Методические указания» одобрены Техническим управлением Министерства транспортного строительства.

Замечания и пожелания по «Методическим указаниям» просим присылать по адресу: г. Москва, И-329, Всесоюзный научно-исследовательский институт транспортного строительства или Московская обл., Балашиха, 6, СоюздорНИИ.

Зам. Директора ЦНИИСа

по научной работе И. Наседкин

Зам. директора СоюздорНИИ

по научной работе Н. Горелышев

Руководитель отделения

земляного полотна и верхнего

строения пути ЦНИИСа Б. Цвелодуб

Ведомственные строительные нормы

Методические указания
по проектированию земляного полотна
на слабых грунтах

Техническим управлением Министерства транспортного строительства СССР
12 октября 1966 г.

I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ПРОЕКТУ

1. Настоящими «Методическими указаниями» следует руководствоваться при проектировании земляного полотна железных и автомобильных дорог на участках распространения слабых грунтов.

2. К слабым относятся грунты, при использовании которых в качестве оснований насыпей даже минимально допустимом высоты необходимо учитывать в проекте возможность значительных деформаций основания в результате воздействия нагрузок от веса насыпи и транспорта.

3. Земляное полотно железных и автомобильных дорог на участках слабых грунтов проектируется в насыпях. Оно должно отвечать общим требованиям к конструкциям, грунтам, методам возведения, предусмотренным СНиП II-Д.1-62 «Железные дороги колеи 1524 мм общей сети. Нормы проектирования» и СНиП II-Д.5-62 «Автомобильные дороги общей сети СССР. Нормы проектирования». Кроме того, для учета деформаций основания необходимо соблюдать специальные требования, изложенные в разделе III настоящих «Методических указаний».

4. Изыскание и проектирование земляного полотна на участках слабых грунтов в общем случае проводится в две стадии:

I — составление проектного задания;

II — разработка рабочих чертежей.

На стадии проектного задания выявляются участки, где могут быть применены типовые решения и где требуется индивидуальное проектирование в соответствии с действующими СНиП II-Д.1-62 и II-Д.5-62.

На стадии разработки рабочих чертежей составляются проекты на участки, для которых необходимо индивидуальное проектирование.

5. Изыскания и проектирование особо сложных индивидуальных участков земляного полотна, требующих выполнения большого объема специальных обследований, должны проводиться в три стадии:

I — составление проектного задания;

II — разработка технического проекта;

6. Конструкция земляного полотна на участках слабых грунтов назначается на основе технико-экономических расчетов различных вариантов и их сравнения.

Для обоснования выбора конструкции земляного полотна проект должен содержать:

материалы подробного инженерно-геологического обследования грунтовой толщи на участках залегания слабых грунтов, включая данные по мощности и расположению в плане и профиле отдельных слоев и расчетным значениям физико-механических характеристик грунтов этих слоев, положения уровня грунтовых вод и т.п.;

исходные данные по проектируемой насыпи (высота и другие геометрические параметры, а также свойства грунтов, укладываемых в насыпь) и расчетные условия движения;

результаты инженерных расчетов, обосновывающие принятую конструкцию;

указания по порядку сооружения запроектированной конструкции.

7. Объем, состав и методы получения данных, необходимых для обоснования конструкции земляного полотна, так же как и методы расчетов, зависят от стадии проектирования. Рекомендации по методике инженерно-геологического обследования на участках слабых грунтов и расчета и конструирования земляного полотна на этих участках изложены в разделах II и III настоящих «Методических указаний».

2. ТИПЫ СЛАБЫХ ГРУНТОВ И ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ

8. Слабые грунты следует разделять на следующие типы:

а) органические слабые грунты (торфы, некоторые виды сапропелей и т.п.), содержащие более 60 % по весу органических веществ;

б) органо-минеральные слабые грунты (заторфованные глины, заторфованные илы и т.п.), содержащие от 10 до 60 % органических веществ;

в) минеральные слабые грунты (илы, иольдиевые глины, переувлажненные глинистые грунты, грунты мокрых солончаков и т.п.), содержащие менее 10 % органических включений * .

* К слабым грунтам, кроме перечисленных, относятся лёссовидные просадочные грунты, плывуны и др., которые в данных «Методических указаниях» не рассматриваются.

9. Тор ф — своеобразное, относительно молодое геологическое образование, создающееся в результате отмирания болотной растительности при избыточном количестве влаги и недостаточном доступе воздуха. Для торфа в его естественном состоянии характерна высокая влажность — от 150 до 2900 %.

По внешнему виду он представляет собой волокнистую (при малой степени разложения растительных остатков) или аморфную (при высокой степени разложения) массу. Сухое вещество торфа состоит из не вполне разложившихся растительных остатков — растительного волокна, продуктов разложения растительных остатков — темного бесструктурного вещества (гумуса) и неорганических примесей (золы).

10. Сапропели представляют собой озерные отложения, образующиеся в водоемах в результате отмирания заселяющих их животных и растительных организмов и оседания минеральных частиц, заносимых водой и ветром.

В торфяных болотах сапропели нередко образуют придонные слои. Сапропелевые отложения могут быть в текучем состоянии (преимущественно современные озерные отложения верхних слоев), в пластичном (залегающие под торфяным пластом небольшой мощности), в полутвердом и твердом (наиболее глубокие сапропелевые отложения, подвергнувшиеся естественному уплотнению).

Объемный вес сапропелей в естественном состоянии достигает 1,2 — 1,3 г/см 3 . Содержание извести колеблется от 7 до 80 % (в известковых отложениях). Зольность сапропелевых отложений бывает различной в зависимости от преобладания в них органического вещества и составляет 6 — 20 %, доходя в сильноминерализованных сапропелях до 60 — 70 %.

Торфы и сапропели являются типичными представителями болотных грунтов. В состав болотных отложений входят также жидкие образования (прослои внутризалежных вод, вода со сплавиной и т.д.).

Визуальные характеристики перечисленных разновидностей болотных отложений и значения их физико-механических характеристик приводятся в табл. 1.

Классификация болотных грунтов

Природная влажность W _пр , %

Степень разложения R , %

Объемный вес скелета g _ск , г/см 3

Коэффициент пористости e

Модуль деформации Е, кг/см 2 , при нагрузке р, кг/см 2

Сопротивление сдвигу с_усл, кг/см 2 , (по крыльчатке)

А. Осушенный минерализованный и погребенный торф

Плотный, различных цветов

Б. Маловлажный (лесной) торф

Плотный: буровой наконечник погружается в болото усилием двух человек. Цвет черный или коричневый; сильно пачкает руку и при сжатии полностью продавливается сквозь пальцы. Вода совсем не отжимается. Остатки трав и мхов либо отсутствуют, либо встречаются в небольшом количестве

В. Средней влажности (лесотопяной) торф

Средняя плотность: буровой наконечник погружается усилием одного человека. Цвет темный или серо-коричневый; пачкает руку, при сжатии частично продавливается сквозь пальцы. Вода отжимается и небольшом количестве и имеет коричневый цвет. Наряду с остатками древесины встречается значительное количество остатков трав и мхов

Г. Очень влажный (топяной) торф

Малая плотность. Буровой наконечник погружается под действием собственного веса и веса одной вытянутой руки. Моховые торфы — светлые, травяные — более темные, не пачкают руки и не продавливаются сквозь пальцы. Вода свободно в большом количестве отжимается из образца торфа и имеет желтый цвет. Древесные остатки либо совсем отсутствуют, либо попадаются изредка

Рыхлый, цвет от светло-коричневого до черного, иногда желтый. Отчетливо видны стебельки мхов. Прозрачная светло-желтая вода отжимается, как из губки; отжатый торф пружинит

Е. Маловлажный (плотный)

Ж. Влажный (рыхлый)

Цвет от черного до зеленоватого. Пластичная жирная масса незначительной плотности, имеются включения неразложившихся остатков растений. Влажность высокая, возможны примеси частиц минерального грунта

З. Вода и жидкие образования

Неразложившиеся остатки трав и мхов находятся в воде во взвешенном состоянии. Жидкие образования имеют темную окраску, на горизонтальной поверхности растекаются подобно вязкой жидкости

Строительная классификация морских илов

Модуль деформации Е, кг/см 2 , в зависимости от коэффициента консистенции В

Сопротивление сдвигу в природном состоянии с_усл, кг/см 2 , в зависимости от коэффициента консистенции В

Коэффициент фильтрации К_ф, см/сек, в зависимости от коэффициента консистенции В

11. Илами называются глинистые грунты в начальной стадии формирования, которые образовались как структурный осадок в воде при наличии микробиологических процессов и обладают в природном сложении влажностью, превышающей влажность на границе текучести, и коэффициентом пористости e > 1 для супесей и суглинков и > 1,5 для глин * .

Илы в природном залегании характеризуются скрытотекучей консистенцией, наличием структурных связей и способностью к тиксотропным превращениям.

Скелет грунта состоит в основном из глинистого и карбонатного вещества. В состав глинистых фракций илов входят минералы групп монтмориллонита, гидрослюд и каолинита.

Классификация и средние расчетные характеристики илов приведены в табл. 2, которая составлена по материалам ВНИИОСПа.

12. Иольдиевые глины — послеледниковые четвертичные отложения, особая разновидность морских илов — распространены в северо-западных районах СССР и представлены глинами и суглинками голубого и зеленовато-серого цвета.

Физико-механические свойства верхней, более плотной части толщи мощностью 0,3 — 2,0 м, называемой коркой, отличаются от свойств подстилающих глин и характеризуются влажностью до 55 %, объемным весом скелета, превышающим 1, и величиной чувствительности ** , доходящей примерно до 7.

** Чувствительность грунта — отношение его прочности при ненарушенном сложении к прочности при нарушенной структуре (при одинаковой плотности и влажности).

У глин подстилающего слоя — высокая влажность (обычно более 60 %), значительно превышающая их верхний предел пластичности, скрытотекучая консистенция, объемный вес скелета в подавляющем большинстве случаев меньше 1 и чувствительность 200 — 600. Из этого следует, что для глин, залегающих под коркой, характерна резкая потеря прочности и переход в текучее состояние при механическом разрушении естественной структуры.

Ориентировочные показатели физико-механических свойств грунтов корки и подстилающих иольдиевых глин приводятся в табл. 3.

Средние значения показателей физико-механических свойств иольдиевых глин

Природная влажность W _пр , %

Объемный вес влажного грунта g _W , г/см 3

Сцепление с, кг/см 2

Угол внутреннего трения j , град

Коэффициент в интервале сжимаемости нагрузок от 0 до 1, кг/см 2

Коэффициент фильтрации К_ф, см/сек

Сопротивление сдвигу по крыльчатке с_усл, кг/см 2

Подстилающие слои глины

13. Мокрые солончак и — это солончаки, переувлажнение которых препятствует их разработке и уплотнению и часто не позволяет им служить надежным основанием земляного полотна.

Ориентировочные расчетные значения механических показателей грунтов мокрых солончаков в зависимости от их глинистости и консистенции приводятся в табл. 4, составленной на основе работ Казахского филиала СоюздорНИИ.

14. В северных и некоторых других районах Советского Союза на избыточно увлажненных участках, в частности в поймах рек, глинистые грунты следует относить к типу слабых грунтов из-за весьма низких механических характеристик.

Ориентировочные значения расчетных показателей переувлажненных глинистых грунтов в зависимости от консистенции приведены в табл. 5.

Строительная классификация грунтов мокрых солончаков

Сцепление грунта при природной плотности с, кг/см 2 , в зависимости от коэффициента консистенции В

Угол внутреннего трения при природной плотности j , град , в зависимости от коэффициента консистенции В

Модуль деформации Е в зависимости от коэффициента консистенции В

Расчетные значения показателей механических свойств переувлажненных глинистых грунтов

Сцепление с, кг/см 2 , в зависимости от коэффициента консистенции В

Угол внутреннего трения j , град, в зависимости от коэффициента консистенции В

Модуль деформации Е, кг/см 2 , в зависимости от коэффициента консистенции В

Объемный вес влажного грунта g _W , т/м 3

Примечани е. Значения c_W и j _W получены при консолидированных испытаниях.

II. ОСОБЕННОСТИ ИЗЫСКАНИЯ ДОРОГ НА УЧАСТКАХ СЛАБЫХ ГРУНТОВ

1. ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ ОБСЛЕДОВАНИЕ НА РАЗЛИЧНЫХ СТАДИЯХ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

А. Стадия проектного задания

15. На стадии проектного задания осуществляются предварительное рекогносцировочное трассирование и выбор варианта трассы в натуре.

При рекогносцировочном трассировании используются данные аэрофотосъемки, картографические и другие фондовые материалы. На участках распространения слабых грунтов и торфяных болот выбирают варианты их обхода пли пересечения в наиболее узком и мелком месте с минимальными поперечными уклонами минерального дна и наименьшей мощностью слабых отложений, чтобы сократить объем строительных работ до минимума.

16. При обследовании заболоченной территории в труднодоступной местности на первой стадии подробных изысканий целесообразно использовать аэрометоды. Они позволяют значительно сократить сроки производства и трудоемкость обследований. Рекомендуется широко применять аэрофотосъемку, аэровизуальные и аэрогидрометрические наблюдения с инженерно-геологическим дешифрированием аэроснимков.

Для более точного и подробного дешифрирования характера растительности, выявления геоморфологических форм и микрорельефа обычную плановую аэросъемку целесообразно дополнить перспективной и спектрозональной цветной фотосъемками.

Порядок аэрофотосъемочных работ указан в соответствующих инструкциях.

17. При инженерно-геологическом обследовании торфяных болот или участков с минеральными слабыми грунтами производятся инженерно-геологическая съемка, проходка разведочных выработок, испытания крыльчаткой и лабораторные работы.

Основной задачей инженерно-геологического обследования является получение данных о распространении заболоченных участков, строении толщи слабых грунтов и их физико-механических свойствах, а также гидрогеологическом режиме участка.

В соответствии с этим при подробном обследовании должны быть определены:

общая мощность толщи слабых отложений, мощность и расположение ее слоев и рельеф кровли прочного грунта, подстилающего слабую толщу;

показатели состава и состояния слабого грунта (влажность, плотность, содержание органических веществ, гранулометрический состав, а для торфяных грунтов также степень разложения, зольность, ботанический состав);

сопротивляемость грунтов сдвигу в их природном состоянии с помощью крыльчаток, а также показатели сжимаемости и сдвиговые характеристики путем испытаний (выборочно) монолитов грунтов в лаборатории;

направление внутреннего и поверхностного стока в болоте, наивысший и минимальный уровень грунтовых вод.

Инженерно-геологическая съемка вдоль трассы и вариантов производится в масштабе 1:10000. Снимается полоса шириной до 300 м (по 150 м в каждую сторону). При близком расположении вариантов захватывается вся полоса варьирования. При съемке отмечается наличие кочек, характер растительности, уровень грунтовых вод, источник питания болота, его генезис и т.п.

18. Разведочные работы заключаются в проходке зондировочных и опорных скважин и шурфов.

Зондировочные скважины проходят на зондировочных (промежуточных) поперечниках с помощью бура геолога, бура Гикторфа (см. рис. 1 приложения 1) или 2-дюймового бурового комплекта без обсадки. В зависимости от конкретных условий на зондировочном поперечнике закладывается от 1 до 5 и более (при необходимости) скважин.

Опорные скважины диаметром 89 — 127 мм и шурфы проходят на опорных поперечниках, закладываемых для более детальной оценки свойств грунтов слабых слоев и подстилающей толщи.

19. На небольших по протяжению болотах или участках слабых грунтов (до 100 м) зондировочные поперечники из одной-трех скважин закладывают по конкурирующим вариантам трасс примерно через 25 м, сгущая у краев участка для более точного оконтуривания. По середине участка проходится один опорный поперечник из 3 — 5 скважин. При однородном строении слабой толщи в пределах участка допускается проходка одной опорной выработки, располагающейся по оси трассы в более глубоком месте.

На больших по протяжению болотах или участках слабых грунтов вдоль трассы (трасс) зондировочные поперечники из одной-трех скважин располагают, как правило, через 50 м. В местах резкого изменения рельефа минерального дна болота или кровли прочных пород, подстилающих толщу слабых минеральных грунтов, проходят дополнительные зондировочные скважины.

Для определения уклона дна закладываются поперечники из 3 — 5 зондировочных скважин, каждый с расстоянием между скважинами от 50 до 200 м. Опорные поперечники располагают по трассе или вариантам в местах изменения характера слабой толщи, но не реже чем через 300 — 500 м.

При проходке зондировочных скважин отбирают с различных глубин пробы грунтов с нарушенной структурой для определения показателей их состава и состояния (классификационные показатели). Количество проб, отбираемых из одной зондировочной скважины, зависит от строения слабой толщи, но должно быть, как правило, не менее одной на каждый метр слабого слоя.

В опорных выработках отбирают, кроме того, монолиты из каждого характерного слоя слабой толщи, а при большой мощности и однородности толщи — через 1 — 3 м.

Все опорные выработки на болотах и участках слабых грунтов должны быть заглублены в твердое минеральное дно не менее чем на 1,0 — 2,0 м. Зондировочные скважины заглубляются на 0,25 — 0,50 м.

20. Слои грунтов слабой толщи испытывают на сдвиг в условиях естественного залегания с помощью приборов типа крыльчатки. Сопротивляемость сдвигу замеряют на опорных поперечниках не менее чем по трем скважинам, на промежуточных поперечниках — минимум по одной скважине. Замеры по глубине производят, как правило, через 0,5 м слабой толщи, причем для каждого расчетного слоя на опорном поперечнике должно быть не менее 6 определений сопротивляемости сдвигу.

В целях получения дополнительных данных об исходных характеристиках и строении слабой толщи рекомендуется использовать методы статической или динамической пенетрации с определением сопротивления вдавливанию зонда. График изменения сопротивления вдавливанию по глубине дает возможность ясно выявить границы отдельных слоев залежи. По усилию вдавливания зонда с помощью корреляционных таблиц, составляемых для каждой генетической разновидности, можно определить величину плотности и сопротивление сдвигу торфа и других слабых грунтов.

Оборудование, рекомендуемое для практического использования при изысканиях, указано в приложении 1.

21. Монолиты слабых глинистых грунтов и илов отбирают с помощью задавливаемых грунтоносов типов Игумнова, Фурса и др.; монолиты торфов в скважинах — с помощью обуривающих или поршневых грунтоносов. Конструкции грунтоносов приведены на рис. 1 — 4 приложения 1.

Размеры монолитов, отбираемых в шурфах, должны быть не менее 10 ´ 10 ´ 10 см. Хранить и транспортировать монолиты слабых грунтов следует в жесткой герметической таре.

22. Для каждой разновидности торфяных грунтов необходимо определить естественную влажность, степень разложения торфа, ботанический состав, зольность, объемный и удельный вес, сопротивляемость сдвигу в природном состоянии (по крыльчатке), выборочно-компрессионные свойства и показатели сопротивления сдвигу в лаборатории.

Для илов и других слабых глинистых грунтов устанавливают естественную влажность, объемный и удельный вес, пределы пластичности, консистенцию, гранулометрический и минералогический состав, сопротивляемость сдвигу в природном состоянии (по крыльчатке), компрессионные свойства и показатели сопротивления сдвигу (выборочно в лаборатории), содержание органического вещества.

Для мокрых солончаков необходимо определять естественную влажность, объемный и удельный вес, пределы пластичности, степень и характер засоленности, сопротивляемость сдвигу в природном состоянии (по крыльчатке), а также компрессионные свойства и показатели сопротивления сдвигу (выборочно) в лаборатории.

Указания по методике полевых и лабораторных исследований физико-механических свойств слабых грунтов приводятся в приложении 1.

23. В результате инженерно-геологического обследования на первой стадии изысканий с полевыми и лабораторными испытаниями должна быть представлена для проектирования земляного полотна следующая основная документация:

продольные (по оси трассы) и поперечные инженерно-геологические разрезы основных трасс и вариантов, на которые наносят данные о физико-механических свойствах всех разновидностей грунтов и выделяют расчетные слои, однородные по своим инженерно-геологическим свойствам;

план местности в масштабе 1:1000 для глубоких болот и сложных участков слабых грунтов в горизонталях с нанесением изолиний равных мощностей слабой толщи, гидроизогипсов, элементов растительного покрова, предварительно намеченных границ типового и индивидуального проектирования;

ведомости значений физико-механических показателей грунтов в пределах каждого слоя;

пояснительная записка по установленной форме.

24. По лабораторным данным вычисляют производные показатели (коэффициент пористости, объемный вес скелета грунта, число пластичности, коэффициент консистенции), необходимые для уточнения классификационной группы грунта (предварительно установленной по визуальным признакам) и предварительной оценки (по табличным данным) механических показателей грунта, непосредственно используемых в расчете.

Классификационная группа (тип, вид, разновидность) грунта определяется по комплексу показателей (см. табл. 1 — 5).

Б. Стадия составления рабочих чертежей

25. На стадии составления рабочих чертежей дополнительно устанавливают в полевых и лабораторных условиях необходимые физико-механические характеристики грунтов, преимущественно на участках индивидуального проектирования и выполняют наиболее трудоемкие исследовательские работы (полевые испытания штампами, определение фильтрационных показателей и др.).

При этом учитываются все изменения проекта, возникшие в ходе проработки материалов проектного задания по замечаниям экспертизы и т.п.

26. Состав и характер дополнительных исследований устанавливаются при предварительном назначении конструкции земляного полотна на первой стадии проекта и основываются на конкретных требованиях расчета принятой конструкции.

Эти исследования включат в себя:

закладку дополнительных разведочных выработок;

отбор монолитов ненарушенной структуры из этих выработок;

лабораторные испытания преимущественно механических свойств слабых грунтов (сопротивление сдвигу и сжимаемость в условиях одноосного и трехосного сжатия, уплотнение во времени, определение коэффициента фильтрации под нагрузкой и т.п.);

определение осадок слабого основания пробной нагрузкой, коэффициентов фильтрации откачкой из скважин и шурфов, прочности грунтов в природном состоянии дополнительными испытаниями крыльчаткой и т.д.

27. Местоположение дополнительных выработок на поперечнике и места отбора образцов по глубине каждого слоя предварительно намечаются по материалам, полученным на первой стадии проектирования, с таким расчетом, чтобы значения основных показателей состава и состояния отбираемых монолитов в максимальной степени соответствовали расчетным значениям этих показателей для данного слоя на расчетных поперечниках.

Из каждого расчетного слоя слабой толщи монолиты должны быть отобраны в таком количестве, чтобы обеспечить возможность проведения всего комплекса испытаний, предусмотренных для данного слоя. При этом для проведения испытаний на компрессию и консолидацию рекомендуется отбирать столько монолитов, чтобы из них можно было получить 12 — 15 образцов. Такое же количество образцов необходимо для сдвиговых испытаний.

Методические указания по определению сдвиговых, компрессионных и консолидационных испытаний в полевых и лабораторных условиях приведены в приложении 1.

В. Трехстадийные изыскания

На I стадии выделяются участки сложного индивидуального проектирования и предварительно определяются типы оснований; на II стадии ведется детальная разведка участков и устанавливаются расчетные характеристики грунтов на каждом участке и на III — детализируется геолого-литологический разрез и дополняются данные по физико-механическим свойствам грунтов. Выполняется бурение для установки опытных приборов (марок, реперов и т.д.).

На III стадии производят также контрольное бурение для определения осадки насыпей, опытные работы по оценке степени консолидации основания и статические и динамические испытания.

2. РАСЧЕТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ИХ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

29. Для назначения конструкции земляного полотна на участках слабых грунтов необходимо в результате инженерно-геологического обследования в общем случае получить расчетные назначения показателей механических свойств грунтов, характеризующих прочность (сопротивляемость сдвигу), деформативность (сжимаемость) и скорость уплотнения грунта во времени под статической нагрузкой.

В зависимости от цели и степени детальности расчета, определяемых стадией проекта, в расчете могут использоваться различные показатели.

а) полная сопротивляемость грунта сдвигу при испытании крыльчаткой с_усл, кг/см 2 ;

б) параметры сопротивляемости грунта сдвигу в заданном состоянии его плотности и влажности:

угол внутреннего трения j _W, град;

сцепление с_W, кг/см 2 .

а) модуль деформации, отвечающий проектной нагрузке, Е, кг/см 2 ;

б) модуль осадки е_р, кг/см 2 ;

в) коэффициент уплотнения а, см 2 /кг;

г) коэффициент Пуассона m при расчете двухмерной задачи.

Характеристики уплотняемости грунтов во времени :

а) коэффициент консолидации С_к, см 2 /год;

б) показатель степени консолидации п, используемый совместно с экспериментальной кривой уплотнения во времени образца заданной высоты.

30. Механические характеристики грунтов, непосредственно входящие в расчет, следует, как правило, определять путем непосредственных испытаний грунтов в условиях природного залегания и в лаборатории.

Допускается на первой стадии проектирования для предварительных расчетов при отсутствии или недостаточности опытных данных использовать показатели расчетных характеристик, приведенных в табл. 1 — 5.

31. Перед непосредственным определением в лаборатории или по таблицам механических характеристик грунтов, слагающих слабую толщу, нужно установить следующие классификационные показатели этих грунтов (показатели состава и состояния):

влажность грунта в природном состоянии W_пр, %;

объемный вес влажного грунта g _W, г/см 3 ;

пределы пластичности (для минеральных и органо-минеральных грунтов) W_т, W_p, %;

степень разложения (для торфов) R, %;

содержание в грунте органических примесей (для торфов — зольность) q(z), %;

геоботанический состав (для торфов);

степень засоления (для грунтов мокрых солончаков), %;

удельный вес g _г, г/см 3 .

В качестве дополнительной классификационной характеристики для неорганических слабых грунтов следует определять также гранулометрический состав.

На основе этих данных дополнительно вычисляют:

объемный вес скелета грунта g _ск, г/см 3 ;

коэффициент пористости грунта в природном состоянии e ₀;

коэффициент консистенции (для минеральных и органо-минеральных грунтов) B;

число пластичности (для минеральных и органо-минеральных грунтов) W_п.

32. Основными классификационными показателями являются:

а) для минеральных и органо-минеральных слабых грунтов — коэффициент консистенции В и число пластичности W_п;

б) для органических слабых грунтов — природная влажность W_пр, %, и степень разложения R, %.

33. Расчетные значения основных классификационных показателей (показателей состава и состояния) для каждого предварительно выделенного литологически однородного слоя устанавливают путем статистической обработки полученных значений этих показателей.

При обработке данных по составу и состоянию грунта в пределах каждого слоя оценивается однородность данного слоя и уточняются границы однородных слоев в плане и по глубине. При этом за однородный слой принимается такой слой, в пределах которого значения основных классификационных показателей практически не выходят за рамки одной классификационной группы, определяемой табл. 1 — 5.

34. Однородность слоя оценивают путем построения графика рассеяния значений того или иного показателя (см. приложение 1, рис. 10 и 11), на который наносят границы классификационной группы. Слой считается однородным с точки зрения этого показателя, если не менее 90 % экспериментальных точек укладываются в пределах границы классификационной группы.

35. Для каждого однородного слоя устанавливают нормативное и расчетное значения каждого основного классификационного показателя, а затем и каждого показателя механических свойств.

Одновременно определяют нормативные и расчетные значения этих же показателей для отдельных расчетных поперечников, на которых отмечают более неблагоприятные значения показателей, чем средние значения для всего слоя.

36. Нормативные и расчетные значения показателей грунтов можно устанавливать упрощенным графоаналитическим способом или уточненным способом статистической обработки.

При упрощенном способе за нормативное значение характеристики принимается ее среднемедианное значение, устанавливаемое непосредственно по графику рассеяния. Расчетной характеристикой служит гарантированное значение, зависящее от числа опытных определений этой характеристики по предварительно построенной с помощью графика рассеяния интегральной кривой частоты ее отдельных значений в общем числе определений. При определении гарантированных значений следует руководствоваться графиком рис. 1.

Рис. 1. График для определения гарантированной частоты å _гар в зависимости от числа определений п показателей физико-механических свойств грунтов

При применении уточненного способа обработки результатов расчетные характеристики A_р грунта определяются как произведение нормативной характеристики А_н и коэффициента однородности К, а в необходимых случаях — и коэффициента условий работы

При этом за нормативное значение характеристики А_н принимается ее среднеарифметическое значение, установленное при числе определений не менее 6.

Коэффициент однородности непосредственно механических характеристик грунтов (сцепление, модуль деформации и т.п.) К определяется по данным испытаний грунтов по формуле:

где — среднеквадратичное отклонение;

A_i — отдельные значения данной характеристики;

n — число опытных определений (не менее 6).

При определении расчетных значений природной влажности, коэффициента консистенции и числа пластичности (для минеральных и органо-минеральных грунтов) коэффициент однородности вычисляют по формуле:

37. Коэффициент консистенции минеральных и органо-минеральных грунтов В устанавливают по формуле:

где W_пр — природная влажность грунта, %;

W_р — предел раскатывания, %;

W_п — число пластичности, %.

По величине коэффициента консистенции устанавливается консистенция грунта в соответствии со следующими данными:

Консистенция В

Полутвердая. 0 — 0,25

Тугопластичная. 0,25 — 0,50

Мягкопластичная. 0,50 — 0,75

Текучепластичная. 0,75 — 1,00

38. Объемный вес влажного грунта определяют опытным путем. Для слоев, расположенных ниже горизонта грунтовых вод, объемный вес грунта g _W допускается вычислять через значения удельного веса g _г и влажности W по формуле:

Объемный вес грунта с учетом взвешивания определяют по формулам:

для связных грунтов (включая торф):

для несвязного грунта (например, грунт песчаной насыпи):

где п — пористость грунта,

g _ск — объемный вес скелета грунта.

39. Показатели сопротивляемости грунтов сдвигу определяют на лабораторных приборах прямого сдвига и трехосного сжатия ( j и с), а также путем испытаний грунта в условиях природного залегания с помощью крыльчатки (с_усл).

Сопротивляемость слабых грунтов сдвигу следует во всех случаях оценивать с учетом возможности их работы под нагрузкой от насыпи в течение того или иного времени в условиях незавершившейся консолидации.

Незавершившуюся консолидацию проще всего учесть, проводя испытания образцов по методу «плотность-влажность» (см. приложение 1, раздел 1).

Окончательный выбор расчетных значений показателей сопротивляемости грунтов сдвигу с и j надлежит производить на основе общего анализа результатов лабораторных и долевых опытов по изучению сопротивляемости сдвигу грунтов слабой толщи с обязательным учетом инженерно-геологической обстановки и наиболее вероятных условий сооружения земляного полотна.

40. Характеристики деформируемости грунтов для расчета осадок определяют из опытов на лабораторных компрессионных приборах и стабилометрах в соответствии с указаниями приложения 1, раздел 1.

Расчетную компрессионную кривую для каждого литологически однородного слоя определяют на основе средних характеристик сжимаемости образцов грунта, отобранных из этого слоя и имеющих показатели состава и состояния, близкие к расчетным значениям для данного слоя.

41. Коэффициент консолидации С_к устанавливают расчетным или опытным путем.

В первом случае его вычисляют по формуле:

где D — объемный вес воды;

а — коэффициент уплотнения, определяемый по компрессионной кривой ;

e _сp — средний коэффициент пористости, равный ;

K_ф — коэффициент фильтрации;

e ₁ — коэффициент пористости грунта до приложения дополнительного сжимающего напряжения D p = (p₂ — p₁);

e ₂ — коэффициент пористости грунта после уплотнения его под дополнительным сжимающим напряжением.

Коэффициент фильтрации можно установить по результатам прямых испытаний на фильтрацию в лаборатории или в полевых условиях. Для ориентировочных расчетов допускается использовать табличные данные [22, 69 — 70 ].

Опытным путем коэффициент консолидации определяется непосредственно по данным лабораторных испытаний на консолидацию образцов грунта с ненарушенной структурой под соответствующими нагрузками и вычисляется по формуле:

где h — начальная высота образца, испытанного при одностороннем оттоке воды, или полувысота при двустороннем оттоке воды;

t_стаб — время практического завершения интенсивной части деформации.

В этом случае испытание обычно ведется под нагрузкой, близкой по величине к проектной.

42. Для более полной характеристики уплотняемости грунтов во времени следует применять метод испытания образцов различной высоты или при различных условиях оттока воды из образцов. В этом случае характеристикой уплотняемости грунта во времени служат непосредственно кривая осадки во времени образца заданной высоты, а также показатель консолидации n, определяемый из формулы:

где t₁ — время практической стабилизации деформации образца высотой h₁ (или образца с односторонним оттоком воды);

t₂ — время практической стабилизации деформации образца высотой h₂ (или образца с двухсторонним оттоком воды).

Испытания следует проводить под несколькими различными нагрузками, меньшими и большими проектной.

Порядок проведения испытаний на консолидацию и обработки результатов изложен в приложении 1.

III. РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА НА УЧАСТКАХ СЛАБЫХ ГРУНТОВ

1. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ НАЗНАЧЕНИЯ КОНСТРУКЦИИ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА НА УЧАСТКАХ СЛАБЫХ ГРУНТОВ

43. Конструкция земляного полотна на участках слабых грунтов может предусматривать:

а) полное удаление слабого грунта из основания насыпи и посадку ее на прочный подстилающий грунт;

б) сооружение насыпи непосредственно на слабом грунте с обоснованием конструкции и методов сооружения специальными инженерными расчетами.

Второй путь во многих случаях дает значительный экономический эффект, однако возможность применения этого решения должна быть надежно обоснована.

44. Проектирование земляного полотна на участках слабых грунтов в общем случае проводят в две стадии.

На стадии проектного задания выясняются принципиальная возможность и целесообразность использования слабого грунта в основании. Устанавливаются участки, где можно применить типовые решения и где требуется индивидуальное проектирование, в соответствии с действующими СНиП II-Д.1-62 и II-Д.5-62 и назначается конструкция земляного полотна. Конструкцию назначают на основе упрощенных методов расчета с использованием физико-механических характеристик грунтов, полученных, главным образом, непосредственно в полевых условиях, а также табличных данных (см. табл. 1 — 5) и результатов выборочных испытаний в лаборатории.

На стадии проектного задания все элементы конструкции окончательно назначают лишь в случае отказа от использования слабого грунта в основании. Если принимается решение об использовании слабого грунта в основании, то отдельные элементы конструкции, а в отдельных случаях и тип конструкции уточняют на стадии составления рабочих чертежей.

45. На стадии разработки рабочих чертежей составляют проекты на участки, для которых требуется индивидуальное проектирование. Составление индивидуальных проектов земляного полотна на участках слабых грунтов на стадии рабочего проектирования обязательно, независимо от общего установленного числа стадий проектирования дороги в целом во всех случаях, когда на стадии проектного задания выявлены принципиальная возможность и целесообразность использования слабого грунта в основании насыпи. В индивидуальном проекте уточняется конструкция земляного полотна, намеченная на стадии проектного задания, или решается вопрос о возможности применения более рациональной и более дешевой конструкции.

Выбор индивидуальной конструкции земляного полотна на участке слабых грунтов (насыпи на естественных основаниях, частичное или полное удаление слабого грунта или торфа в основании, насыпи на сланях с вертикальными песчаными дренами или дренажными прорезями в основании, с устройством берм, с посадкой на устойчивое минеральное основание и др., переход болота с помощью эстакады) должен обосновываться технико-экономическими расчетами.

При этом расчеты проводят используя более точные методы и уточненные значения механических характеристик грунтов, полученных при дополнительных испытаниях в поле и в лаборатории.

46. Проектирование особо сложных индивидуальных объектов земляного полотна, требующих выполнения большого объема специальных обследований, может проводиться в три стадии:

I — составление проектного задания;

II — разработка технического проекта;

47. При использовании слабых грунтов в основании насыпей необходимо учитывать в проекте возможность следующих видов деформаций:

а) деформаций, связанных с превышением касательными напряжениями, возникающими в основании насыпи от внешних нагрузок, прочности (сопротивляемости сдвигу) грунта основания. Указанные деформации проявляются в виде выдавливания или выпирания грунта основания в стороны, за пределы подошвы насыпи (нарушение устойчивости основания);

б) деформаций, связанных с воздействием на грунт основания нормальных (сжимающих) напряжений, которые возникают в основании от внешней нагрузки и вызывают сжатие (уплотнение) грунта и связанную с этим осадку основания — первичную (фильтрационную) и вторичную (пластическую);

в) упругих деформаций, которые возникают в результате воздействия на основание насыпи транспорта, движущегося по поверхности полотна, и вызывают при значительной их величине преждевременный износ верхнего строения пути железных дорог и дорожных одежд автомобильных дорог.

48. Для учета этих деформаций наряду с общими требованиями, предъявляемыми к земляному полотну железных и автомобильных дорог действующими СНиП, при проектировании насыпей на слабых грунтах должны быть соблюдены следующие специальные требования:

а) обеспечена устойчивость основания;

б) установлена и по мере возможности снижена величина осадки;

в) обеспечено завершение интенсивной части осадки в заданный срок;

г) исключены недопустимые упругие деформации насыпи при движении транспорта.

В задачу проектирования входит выбор наиболее рационального типа конструкции земляного полотна и методов обеспечения указанных специальных требований. Эти вопросы решаются на основе технико-экономического сравнения вариантов с учетом категории линии или автомобильной дороги, предполагаемых сроков строительства, типа основания по устойчивости, мощности слабой толщи и вида слагающих ее грунтов, уклона кровли пластов, подстилающих слабую толщу, и других инженерно-геологических условий, а также от протяженности участков со слабыми грунтами.

49. Необходимым условием, обеспечивающим возможность использования слабого грунта в основании проектируемой насыпи, является достаточная его устойчивость, в зависимости от которой следует различать три принципиальных типа оснований:

I — основания, не требующие специальных мероприятий по обеспечению устойчивости;

II — основания, для обеспечения устойчивости которых достаточно применение только мер технологического характера (соблюдение определенного режима отсыпки);

III — основания, которые требуют специальных конструктивных мер по обеспечению устойчивости (изменение конструкции насыпи или удаление слабого слоя).

Методы оценки степени устойчивости основания и определения типа основания в зависимости от устойчивости на различных стадиях проекта изложены в пп. 57 — 178 настоящего раздела.

50. Недопустимые упругие деформации при использовании слабых грунтов в основании насыпи исключаются назначением определенной толщины насыпного слоя (с учетом осадки).

Минимальные толщины насыпного слоя для железных дорог указаны в табл. 6.

Тип слабого основания

Минимальная толщина насыпи, м

Торфяное болото I типа

Минимальная толщина насыпного слоя для автомобильных дорог на участках торфяных болот устанавливается по табл. 7. В случае минеральных слабых грунтов значения, указанные в таблице, уменьшаются на 20 %, однако толщина насыпного слоя, как правило, не должна быть меньше 2 м.

Начальная мощность слабого слоя

Минимальная толщина насыпного слоя в зависимости от типа одежды

Примечани е. Если слабый слой погребен под слоем прочного грунта, минимальная толщина насыпного слоя может быть соответственно уменьшена на толщину слоя прочного грунта.

51. Насыпи железных и автомобильных дорог на участках слабых грунтов, как правило, следует возводить из дренирующих грунтов.

Насыпи для железных дорог высотой 0,8 — 1,2 м должны возводиться из крупного и средней крупности песка, гравия, гальки и щебня.

При высоте насыпи над поверхностью более 1,2 м, кроме указанных грунтов, допускаются мелкие пылеватые пески, а также легкие супеси, содержащие более 50 % частиц крупнее 0,25 мм и менее 6 % глинистых частиц диаметром менее 0,005 мм.

В особых случаях, когда в районе проектируемой железнодорожной линии отсутствуют указанные грунты, могут быть использованы местные мелкие пылеватые пески и легкие супеси, содержащие менее 50 % частиц крупнее 0,25 мм, с усилением конструкции насыпи по индивидуальным проектам. Усиление конструкции заключается в проектировании насыпи высотой не менее 2,0 м, в уположении откосов, устройстве берм и придании большей плотности грунтам при коэффициенте уплотнения части насыпи, расположенной выше поверхности болота, не менее 0,95. Применение этих грунтов должно быть обосновано в проекте технико-экономическими расчетами.

Для насыпей высотой более 3 м допускаются глинистые грунты при условии устройства в основании насыпи капиллярного прерывателя из дренирующих грунтов.

Толщина слоя капиллярного прерывателя должна на 1,0 м превышать высоту капиллярного поднятия для используемого дренирующего грунта, а при обеспечении отвода воды от насыпи — на 0,5 м.

Для автомобильных дорог требования к грунтам верхней части земляного полотна определяются СНиП II-Д.5-62.

Нижнюю часть автодорожных насыпей, в особенности на торфяных болотах, рекомендуется устраивать из дренирующих грунтов в целях обеспечения устойчивости насыпи, ускорения осадки и исключения существенного нарушения режима болота.

При этом толщина слоя дренирующего грунта должна быть на 0,5 м больше расчетной величины осадки насыпи.

52. В исключительных случаях, если отсутствуют местные дренирующие грунты, допускается использовать в нижней части автодорожных насыпей глинистые грунты при соответствующих технико-экономических обоснованиях. При этом следует, как правило, предусматривать мероприятия по осушению слабой толщи.

53. Для проектирования земляного полотна на участках слабых грунтов должны быть известны следующие данные:

общая мощность слабых отложений и мощность и расположение отдельных слоев, расчетные значения физико-механических характеристик грунтов;

положение уровня грунтовых вод (с учетом возможных колебаний);

высота насыпи (рабочая отметка), ее геометрические параметры и объемный вес грунта, а также данные о других физико-механических свойствах грунта насыпи;

величина расчетной подвижной нагрузки.

54. При расчетах оснований земляного полотна железных и автомобильных дорог на участках слабых грунтов в общем случае учету подлежат усилия от веса насыпи, от верхнего строения пути (для железных дорог) и от подвижной нагрузки (в необходимых случаях).

Дополнительные усилия, возникающие в результате сейсмического воздействия, учитываются по специальным указаниям.

55. При проектировании железнодорожного земляного полотна различают три вида расчетных осевых и погонных нагрузок от воздействия локомотивов и подвижного состава (рис. 2, 3 и 4):

а) существующие нагрузки;

б) нагрузки ближайшей перспективы;

в) нагрузки отдаленной перспективы.

За максимальную скорость движения грузовых поездов в ближайшей перспективе следует принимать 100 км/ч, а рефрижераторных — 120 км/ч.

Максимальные скорости движения пассажирских поездов на отдельных ж.-д. линиях в ближайшей перспективе соответственно равны 120, 140 и 160 км/ч и в отдаленной перспективе — 200 — 250 км/ч.

Расчеты следует вести на нагрузки и скорости движения, планируемые на ближайшую перспективу.

Рекомендуется также проводить контрольные расчеты на нагрузки отдаленной перспективы. В этих расчетах используются характеристики грунтов основания, отвечающие состоянию их полного уплотнения под нагрузкой от веса насыпи.

Учет подвижной нагрузки осуществляется в соответствии с указаниями п . 62.

56. При проектировании земляного полотна автомобильных дорог подвижную нагрузку следует учитывать при расчете устойчивости, а также при расчете конечной величины осадки в том случае, когда полная толщина насыпного слоя (высота насыпи и осадка), определенная без учета подвижной нагрузки, оказывается менее 2,5 м, что практически может иметь место только при проектировании дорог с переходными типами покрытий (IV — V категорий).

Учет подвижной нагрузки осуществляется путем введения в расчет увеличенной высоты насыпи в соответствии с указаниями п. 62.

Рис. 2. Расчетные нагрузки электровозов

Рис. 3. Расчетные нагрузки тепловозов

Рис. 4. Расчетные нагрузки подвижного состава

2. РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ НА СТАДИИ ПРОЕКТНОГО ЗАДАНИЯ

А. Общие положения

57. Основной задачей первой стадии проектирования является выяснение возможности использования на рассматриваемых участках слабой толщи грунта в качестве основания насыпи без удаления или с удалением какого-либо из слагающих ее слоев; выявление мест, где могут применяться типовые решения и где требуется индивидуальное проектирование; определение объема и стоимости работ в соответствии с действующими нормам СНиП II-Д.1-62 и СНиП II-Д.5-62.

58. Возможность использования слабой толщи в качестве основания устанавливается по степени ее устойчивости, характеризуемой величиной коэффициента безопасности, для определения которого необходимо провести расчет осадки и устойчивости (пп. 60 — 74).

По величине коэффициента безопасности устанавливаются тип основания в соответствии с указаниями п. 71 и группа возможных конструктивных и технологических решений, отвечающих этому типу.

59. Для проведения расчетов предварительно выделяют характерные участки с примерно одинаковыми инженерно-геологическими условиями и намечают расчетные поперечники.

За расчетные принимают те из поперечников с одинаковым геологическим строением слабой толщи, для которых установлены наиболее низкие расчетные значения физико-механических характеристик того или иного слоя. Кроме того, рассматривают поперечники с максимальной общей мощностью слабой толщи, максимальной мощностью наиболее слабого слоя (или слоев), максимальной высотой насыпи.

При этом учитываются также условия расположения наиболее слабых слоев. При наличии значительного уклона кровли подстилающих слабую толщу прочных грунтов в число расчетных поперечников включают и поперечники с максимальной величиной уклона поверхности этой кровли.

Б. Расчет и классификация оснований

60. Для оценки деформаций, которые могут возникнуть при возведении насыпи типового профиля на слабой толще без применения специальных конструктивных мер, требуется провести следующие расчеты:

а) определить величину конечной осадки, задавшись требуемой высотой насыпи в предположении обеспеченной устойчивости основания;

б) проверить устойчивость основания;

в) определить тип основания в зависимости от устойчивости.

а) Расчет осадки

61. Величина осадки S, м, на первой стадии проектирования ориентировочно определяется по формуле:

где Е — модуль деформации слабой толщи, т/м 2 ;

g _н — объемный вес грунта насыпи, т/м 3 ;

H_расч — расчетная мощность слабой толщи, м; устанавливается по табл. 8;

h_расч — расчетная высота насыпи, м;

— объемный вес грунта насыпи ниже уровня грунтовых вод, т/м 3 ;

h_г.в — расстояние от поверхности земли до горизонта грунтовых вод.

Расчетная высота насыпи h_расч определяется по формуле:

где h_п — толщина условного слоя грунта, эквивалентного по воздействию на подошву насыпи подвижной нагрузке;

h_в — толщина условного слоя грунта, заменяющего вес верхнего строения (для железных дорог), принимается равной 0,7 м;

h — высота насыпи (рабочая отметка).

Величина h_п определяется по формуле:

где р_п — величина расчетных напряжений в подошве насыпи от временной нагрузки, т/м 2 .

62. Для расчета на первой стадии принимаются следующие значения напряжений от временной нагрузки в зависимости от категории железных дорог:

Категория железных дорог р_п, кг/см 2

Для автомобильных дорог р_п вводится в расчет осадки лишь в том случае, если общая толщина насыпи или толщина насыпи и слоя прочного грунта, перекрывающего слабый слой, оказывается меньше 2,5 м, что практически (см. табл. 7) может иметь место лишь на дорогах IV — V категорий с переходными типами одежд. В этих случаях предварительно осадку S ¢ оценивают по формуле (3) без учета р_п, и, если оказывается, что h + S ¢ < 2,5 м, расчет проводят снова, вводя значения р_п, определяемые в зависимости от величины h + S, полученной по формуле:

р_п = 0,2[2,5 — (h + S ¢ )], кг/см 2 ,

где S ¢ , м, вычисляется без учета подвижной нагрузки по формуле (3).

63. При отсутствии грунтовых вод или при их глубоком залегании, а также в случае, когда осадка, вычисленная по формуле (3), окажется меньше h_г.в, для определения осадки применяется формула:

64. Если горизонт грунтовых вод совпадает с поверхностью земли, для расчета осадки применяют формулу (3) в виде:

65. При слоистом строении слабой толщи модуль деформации толщи в целом определяется по формуле:

где Е_i — модуль деформации i-го слоя;

H_i — мощность i-го слоя.

В расчет принимаются лишь слои, расположенные в пределах расчетной мощности слабой толщи, величина которой определяется в соответствии с указаниями п. 66.

66. Расчетная мощность слабой толщи принимается по табл. 8 в зависимости от отношения фактической мощности слабой толщи к полуширине насыпи по средней линии b_ср:

0,9 H _факт + 0,05 b _ср

0,18 H _факт + b _ср

б) Расчет устойчивости основания

67. Устойчивость основания оценивается по величине коэффициента безопасности.

Коэффициент безопасности для толщи (основания) в целом определяется минимальным значением коэффициентов стабильности, установленных для слагающих ее слоев .

Коэффициент стабильности для какого-либо слоя толщи определяется как отношение величины безопасной нагрузки p_без к проектной (расчетной) нагрузке р_расч:

Под безопасной нагрузкой для слоя понимается максимальная нагрузка на поверхности толщи, при которой в рассматриваемом слое еще не возникают зоны предельного равновесия.

Безопасная нагрузка определяется для каждого слоя толщи по формуле:

где с_усл — сопротивляемость сдвигу слоя грунта, определенная с помощью прибора лопастного типа в условиях природного залегания;

b ₀ — некоторая функция проектного очертания насыпи, характеризуемого отношением 2a/B и относительной глубины расположения слоя V, определяемая по графику рис. 5.

За расчетное значение функции b ₀ для данного слоя принимается ее максимальное значение в пределах этого слоя.

В тех случаях, когда отсутствуют данные испытаний лопастными приборами и используются табличные данные по сопротивляемости грунтов сдвигу в условиях консолидированных испытаний, необходимо в формулу (7) вместо с_усл подставлять величину сцепления, взятую из табл. 1 — 5, полагая j = 0°.

68. Величина расчетной действующей нагрузки определяется для двух возможных вариантов возведения насыпи:

а) при быстрой отсыпке насыпи с запасом на осадку, когда темп отсыпки опережает скорость осадки, в связи с чем не успевает проявиться эффект взвешивания нижней части насыпи:

б) при медленной отсыпке насыпи, когда интенсивность отсыпки соответствует скорости осадки и эффект взвешивания успевает проявиться:

где g _н — объемный вес грунта насыпи;

— то же ниже уровня грунтовых вод;

h_г.в — расстояние от поверхности грунта до горизонта грунтовых вод;

h_расч — расчетная высота насыпи.

Рис. 5. График функции b при j = 0°:

1 — 2a/B = 10,0; 2 — 2a/B = 3,0; 3 — 2 а/B = 1; 4 — 2a/B = 0,6; 5 — 2a/B = 0,2

Величина h_расч устанавливается в соответствии с формулой (3) (п. 61). При этом для автомобильных дорог величина р_п, определяющая толщину условного слоя, эквивалентного по воздействию подвижной нагрузке, принимается равной:

При ширине земляного полотна, м. 10 12 15

р_п, кг/см 2 . 0,12 0,10 0,08

69. Если уровень грунтовых вод сильно колеблется, за расчетную величину h_г.в в формуле (9) необходимо принимать ее наибольшие значения (наиболее низкое положение грунтовых вод).

70. В соответствии с двумя возможными схемами сооружения насыпи определяют:

а) коэффициент безопасности при быстрой отсыпке насыпи ;

б) коэффициент безопасности при медленной отсыпке насыпи, .

При определении на I стадии проектирования коэффициента безопасности при медленной отсыпке насыпи повышение несущей способности основания в результате консолидации грунта не учитывается.

в) Определение типа основания в зависимости от устойчивости

71. В зависимости от величины коэффициентов безопасности, определенных для условии быстрой и медленной отсыпки, основание (в целом) относят к одному из трех типов в соответствии с табл. 9.

К I типу слабая толща относится в том случае, когда коэффициент безопасности при быстрой отсыпке насыпи больше или равен 1, т.е. имеется возможность использовать слабую толщу в качестве основания насыпи проектируемой высоты, не опасаясь нарушения устойчивости. Окончательно конструкцию и метод сооружения принимают с учетом результатов дополнительных лабораторных испытаний грунтов на компрессию и консолидацию и соответствующих расчетов, которые осуществляются на второй стадии проектирования.

К типу IIA слабую толщу можно отнести в том случае, когда коэффициент безопасности при быстрой отсыпке меньше 1, но при медленной отсыпке больше или равен 1. Тогда слабую толщу можно использовать в качестве основания, назначая определенный режим отсыпки, что входит в задачу второй стадии проектирования, на которой окончательно решается вопрос о конструкции и методе сооружения.

К типу IIБ слабую толщу относят в том случае, когда значение коэффициента устойчивости при расчете на медленную отсыпку оказывается в пределах от 0,99 до 0,20. Тогда вопрос о возможности использования слабого грунта в основании, а также о конструкции и методах сооружения насыпи решается на второй стадии проектирования на основе данных лабораторных испытаний и расчетов.

Типы слабых оснований

Преобладающие деформации грунта наиболее опасного слоя

Возможность использования слабой толщи в качестве основания

Устойчивость обеспечена при любой скорости отсыпки насыпи

Можно использовать в качестве основания

Устойчивость при быстрой отсыпке не обеспечена, но обеспечена при медленной отсыпке

При быстрой отсыпке — сдвиг (выдавливание, выпор), при медленной — сжатие

Можно использовать в качестве основания при условии медленной отсыпки

Для окончательного суждения о степени устойчивости необходимы лабораторные испытания

Устойчивость не может быть обеспечена ни при какой степени и консолидации

Сдвиг (выдавливание, выпор)

В качестве основания использовать нельзя (необходимо удалить слабый слой)

Примечани е. На первой стадии проектирования при определении повышение сопротивляемости сдвигу в процессе уплотнения грунта основания под нагрузкой от веса насыпи не учитывается.

При разработке окончательной конструкции и методов сооружения насыпей на основаниях типов IIА, IIБ необходимо, кроме компрессионных и консолидационных, проводить сдвиговые лабораторные испытания (приложение 1).

К III типу толщу относят в том случае, если коэффициент безопасности даже при расчете на медленную отсыпку не превышает 0,2. В этом случае практически обычно невозможно обеспечить достаточную устойчивость основания и необходимо удалить слабый грунт (полностью или наиболее слабый слой) или изменить конструкцию насыпи.

72. При проектировании насыпей высотой до 3 м на торфяных болотах глубиной до 4 м без проведения испытаний грунтов лопастными приборами допускается устанавливать тип основания путем предварительного определения типа болота простейшими способами (визуально, по влажности и т.п.). Болота следует классифицировать в соответствии с табл. 10.

Строительная классификация торфяных болот

Группа слагающих пластов *

Болота, до дна заполненные пластами болотных грунтов, преимущественно сжимающимися под воздействием нагрузки от насыпи типового поперечного профиля

Б. Сжатие при обеспечении режима отсыпки

А — Е (обязательно Б, В, Д)

Сжатие и выдавливание

А — З (обязательно З или Ж)

Болота, до дна заполненные пластами болотных грунтов, как сжимающимися, так и выдавливающимися под воздействием нагрузки от насыпи

Практически только З и Ж

Болота, заполненные пластами болотных грунтов, полностью выдавливающимися под воздействием нагрузки от насыпи и покрытые сплавиной или без нее

* Наименования групп приведены в табл. 1.

73. При использовании классификации болот для определения типа основания следует болота типа IA относить к первому типу оснований, болота типа IБ — ко второму типу оснований, а болота II и III типов — к третьему типу оснований.

Классификация мокрых солончаков

Коэффициент консистенции В

Пределы изменения сдвиговых характеристик

Пределы изменения показателей сжимаемости

при хлоридном и сульфатно-хлоридном засолении

при хлоридно-сульфатном засолении

сцепление с, кг/см 2

угол внутреннего трения j , град

коэффициент компрессии а, см 2 /кг, при р = 0,5 — 1,0, кг/см 2

относительные деформации е_р, мм/м

Солончаки глубокого переувлажнения

А. При возведении насыпей высотой до 3 м мероприятий по обеспечению устойчивости не требуется. Верхний более сухой слой в определенные периоды года можно использовать в качестве материала для возведения насыпи

Б. При использовании в качестве основания насыпи во всех случаях требуется проверка устойчивости и при необходимости — мероприятия по обеспечению устойчивости основания

Солончаки поверхностного переувлажнения

Слабый переувлажненный слой мощностью 0,3 — 1,0 м подстилается более прочным грунтом, могущим служить надежным основанием

74. При проектировании насыпей высотой до 3 м на мокрых солончаках тип основания ориентировочно может быть установлен по типу солончака. Тип солончака определяется в соответствии с классификацией, представленной в табл. 11.

Солончаки типа IA следует относить к первому типу оснований, солончаки типов IБ и II — ко второму типу оснований.

В. Выбор вариантов конструктивных решений

а) Общие положения

75. В зависимости от типа основания сравниваются по технико-экономическим показателям различные варианты конструктивных решений. При этом рассматривается вопрос о применении типовых конструкций или о необходимости индивидуального решения.

В зависимости от типа основания по устойчивости сопоставляются следующие варианты:

Основания I типа

Насыпи, возведенные непосредственно на естественном основании (слабой толще) без дополнительных мероприятий.

Насыпи, сооружаемые на слабой толще с дополнительными мероприятиями по ускорению осадки:

а) насыпи с временной пригрузкой;

б) устройство вертикальных песчаных дрен и дренажных прорезей;

в) частичное удаление слабого грунта.

Насыпи с полным удалением слабого грунта (механическим, гидромеханическим или взрывным способом).

Основания II типа

Применимы те же решения, что и при основаниях I типа. В тех случаях, когда слабый грунт полностью или частично используется в качестве основания насыпи, необходимо предусматривать специальные технологические или конструктивные мероприятия по обеспечению устойчивости основания.

Технологическим мероприятием этого рода является возведение насыпи с определенной интенсивностью, обеспечивающей предварительную консолидацию грунта основания.

Конструктивными мероприятиями могут быть:

уположение откосов насыпи;

сооружение насыпи с пригрузочными бермами;

частичное удаление слабого грунта;

сооружение легких насыпей;

насыпи на сланях;

насыпи на сваях.

Основания III типа

В качестве вариантов решения должны быть рассмотрены:

а) посадка насыпи на прочный грунт или удаление наиболее слабого слоя путем выдавливания слабого грунта в стороны весом насыпи;

б) посадка насыпи на прочный грунт с применением взрывов под насыпью.

76. При использовании метода отдавливания слабого грунта насыпью толщина насыпного слоя, необходимого для отдавливания слабого грунта из-под насыпи, ориентировочно может быть определена по формуле:

где c_W — расчетная величина сцепления грунта основания;

j _W — угол внутреннего трения грунта основания;

g _н — объемный вес грунта насыпи;

b_ср — полуширина насыпи по средней линии;

Н — мощность слабого слоя.

Толщина насыпного слоя во всех случаях не должна быть меньше:

Если для расчета используются результаты испытания грунта крыльчаткой, необходимо вместо формул (10) и (11) применять соответственно формулы (12) и (13):

где с_усл — величина сопротивляемости грунта сдвигу, определенной с помощью крыльчатки.

Учитывая уплотнение слабого грунта и снижение его влажности в процессе возведения насыпи, рекомендуется периодически контролировать величину с_усл путем испытания крыльчаткой и вносить соответствующие поправки в расчет.

б) Типовые конструкции земляного полотна

77. В процессе проектирования на первой стадии выделяются участки с определенными условиями, позволяющими применять типовые решения.

Типовые конструкции и условия их применения приведены в пп. 78 — 118.

При применении типовых конструкции следует учитывать, что во всех случаях, когда конструкция предусматривает использование слабого грунта в основании, ряд элементов конструкции требует определения расчетом, т.е. привязки к местным условиям (величина осадки, количество дрен и т.д.).

Железнодорожное земляное полотно на торфяных болотах

78. На болотах I и III типов глубиной до 4 м и II типа глубиной до 3 м при соблюдении указанных ниже требований насыпи проектируются по типовым поперечным профилям.

79. Типовые профили применяются для линий I, II и III категорий (рис. 6 — 11).

На поперечниках, представленных на рис. 6 и 7, форма траншеи выторфовывания изменена по сравнению с типовой [ 2 ] . Изменение принято для возможности механизации работ.

80. При больших уклонах минерального дна, а также в случае отсыпки насыпи в воду при поперечном уклоне дна водоема круче 1:10 в непроточной воде и 1:20 при наличии течения подготовка основания ведется по индивидуальному проекту.

При этом должно быть предусмотрено устройство уступов в основании с предварительным удалением торфа или ила, а в необходимых случаях — устройство контрбанкетов из камня, присыпка низководных берм или другие меры, обеспечивающие устойчивость насыпи; при возможности заиливания дренирующих грунтов в основании насыпи предусматривается отсыпка нижней части из камня.

81. Ширина основной площадки насыпей на болотах в пределах прямых участков на перегонах принимается в зависимости от категории дороги и вида грунта насыпи с расчетом обеспечения, требуемых согласно табл. 12 норм после полной осадки.

Рис. 6. Насыпь из дренирующего грунта высотой 0,8 — 2,0 м на болотах I типа глубиной до 2,0 м с погружением на минеральное дно при поперечном уклоне основания не круче 1:10 на линиях I и II категорий.

Примечани я. 1. h _сп — высота сливной призмы 0,15 м плюс разность толщин балластного слоя на данной насыпи и на смежных с ней участках земляного полотна из недренирующих грунтов.

2 . Возведение насыпи из мелких непылеватых песков и из супесей с содержанием более 50 % частиц крупнее 0,25 мм допускается при высоте насыпи свыше 1,2 м, при этом ширина и конструкция основной площадки принимается как для глинистых грунтов (см. рис. 10 ).

Ширина земляного полотна на линиях III и IV категорий принимается соответственно 6,0 и 5,5 м.

Рис. 7. Насыпь из дренирующего грунта высотой 1,2 — 3,0 м на болотах I типа глубиной до 4 м с частичным выторфовыванием при поперечном уклоне минерального дна болота не круче 1:10 на линиях I и II категорий.

Примечани я. 1. При глубине болота до 2 м данный тип насыпи применяется в случае экономической целесообразности вместо приведенного на рис. 6.

2 . Величина осадки насыпи S определяется на основании расчетов с использованием данных о модуле сжимаемости торфа.

Для предварительных расчетов величина S принимается равной 25 % от толщины обжимаемого слоя торфа под насыпью y.

3 . При возведении насыпи из мелких непылеватых песков и из супесей с содержанием более 50 % частиц крупнее 0,25 мм и до 6 % глинистых частиц диаметром менее 0,005 мм ширина и конструкция основной площадки принимается как для глинистых грунтов (см. рис. 10 ).

Высота насыпи h над поверхностью болота, м

Глубина выторфовывания V , м

* Снятие растительно-корневого слоя.

Рис. 8. Насыпь из дренирующего грунта высотой более 3 м на болоте I типа глубиной до 4 м без выторфовывания при поперечном уклоне минерального дна болота не круче 1:10 на линиях I и II категорий.

Примечани я. 1. При глубине болота или высоте насыпи более 4 м величина осадки основания насыпи S устанавливается индивидуальным проектом.

2 . Величину осадки S , ширину и конструкцию основной площадки определяют в соответствии с пп. 2 — 3 примечания к рис. 7 .

S в % от толщины обжимаемого слоя торфа при высоте насыпи h = 3 — 4 м

Рис. 9. Насыпь из глинистых грунтов высотой более 3 м на болоте I типа глубиной до 4 м без выторфовывания при поперечном уклоне минерального дна болота не круче 1:10.

Примечания . 1. Данный тип насыпи применяется в случае технико-экономической целесообразности вместо типа, приведенного на рис. 8.

2 . Значение Z равно высоте капиллярного поднятия для используемого дренирующего грунта плюс 1,0 м, а при обеспечении отвода воды от насыпи плюс 0,5 м.

3 . Величина осадки насыпи S определяется аналогично п. 2 примечания к рис. 7 .

4 . При высоте насыпи от 6 до 12 м крутизна откосов принимается: верхних 6 м — 1:1,5, ниже — 1:2.

Ширина земляного полотна новых линий на болотах в пределах прямых участков пути, м, в зависимости от вида грунтов

грунты скальные, крупно-обломочные и песчаные (кроме легких и пылеватых песков)

Рис. 10. Насыпь из дренирующих грунтов высотой более 0,8 м на болотах глубиной до 3,0 м с погружением на минеральное дно болота при поперечном уклоне основания не круче 1:15

Примечани я. 1. В основании насыпи на всю ширину ее производится вырезка растительно-корневого покрова и торфяной залежи устойчивой консистенции.

2 . Возведение насыпи из мелких непылеватых песков, из супесей с содержанием более 50 % частиц диаметром крупнее 0,25 мм допускается при высоте насыпи свыше 1,2 м; при этом ширина и конструкция основной площадки насыпи принимается как для глинистых грунтов (см. рис. 10 ).

3 . Торфоприемники устраивают глубиной а на всю толщину растительно-корневого слоя, но не менее 1.

4 . Поперечный профиль дан для насыпи из песков крупных и средней крупности. При возведении насыпи из песков с углом естественного откоса меньше 34° откосы насыпи соответственно уполаживаются.

5 . На линиях III и IV категорий ширина насыпи принимается 6,0 и 5,5 м.

82. В случае, если при назначении запаса на осадку, равного S_расч, временно недопустимо искажается продольный профиль, пока осадка S_расч не произошла, устанавливают лишь допустимую величину запаса S_доп и расширяют основную площадку, чтобы ее осадку на величину S_расч — S_доп можно было компенсировать подъемкой пути на балласт.

83. Высота насыпи над поверхностью болота I типа должна приниматься следующей:

а) при полном удалении торфа — не менее 0,8 м (полное выторфовывание рекомендуется производить при глубине болота менее 2 м);

б) при частичном выторфовывании — не менее 1,2 м;

в) без выторфовывания на линиях I и II категорий — более 3 м, III категории — 2,0 м и IV категории — 1,5 м;

Рис. 11. Насыпь из дренирующих грунтов высотой более 0,8 м на болотах III типа глубиной до 4 м с погружением на минеральное дно болота с предварительным удалением плавающей торфяной корки при поперечном уклоне основания не круче 1:20.

Примечани я. 1. При возведении насыпи с погружением на минеральное дно болота без удаления торфяной корки слой насыпного грунта над коркой должен быть не менее 3 м. В этом случае вдоль подошвы откоса насыпи следует предусматривать устройство продольных прорезов на всю толщину растительно-корневого слоя.

2 . При возведении насыпи дренирующими грунтами, обладающими углом естественного откоса меньше 30° для сухих песков и 26° под водой, откосы проектируются с соответствующим уположением. При грунтах с коэффициентом фильтрации менее 3 м/сутки ширина и конструкция сливной призмы принимается как для глинистых грунтов (см. рис. 10 ).

3 . Ширина бермы b _б принимается: 1 м — при глубине болота до 3; 2 — при глубине более 3 м.

4 . На линиях III н IV категорий ширина земляного полотна принимается 6,0 и 5,5 м.

Крутизна откосов подводной части насыпи 1: m

Крутизна откосов надводной части насыпи 1:n

Песок крупный и средней крупности

Гравий, галька, щебень и камень слабовыветривающихся пород

г) возможность возведения насыпи без выторфовывания при высоте менее 3 м для линий I и II категорий должна быть обоснована проектом;

д) при затопляемом болоте бровку насыпи следует возводить над горизонтом затопления на высоту не менее 1 м;

е) высота должна удовлетворять требованиям пп. 2, 7 СНиП II-Д.1-62.

84. При возведении насыпей на болотах I типа без выторфовывания у подошвы насыпи с обеих сторон устраивают продольные прорези на всю глубину растительного корневого слоя, но не менее 1 м.

85. Глубина выторфовывания на болоте I типа ориентировочно определяется по табл. 13.

Глубина выторфовывания, м

* Снятие растительно-корневого слоя.

Во всех случаях выторфовывания необходимо производить технико-экономическое сравнение этих решений с вариантами возведения насыпи высотой 3 м и более без выторфовывания.

86. Величина осадки насыпи на болоте I типа определяется на основании расчетов с использованием данных о сжимаемости торфа (компрессионных испытаний) в соответствии с пп. 123 — 131.

Для предварительных расчетов величины осадки насыпи высотой до 4 м на болотах глубиной до 4 м могут быть использованы данные табл. 14.

Толщина обжимаемого слоя торфа под насыпью, м

Осадка в % от толщины обжимаемого слоя торфа при высоте насыпи 3 — 4 м

87. При сооружении насыпей на болотах I типа с полным или частичным выторфовыванием профиль траншеи назначается в зависимости от ее глубины и способа работ по выторфовыванию. Объем земляных работ подсчитывают по принятым в проекте профилям выторфовывания с учетом величины осадки насыпи (см. рис. 6 и 7).

88. Объем земляных работ за счет осадки основания при сооружении насыпей на болотах I типа без выторфовывания подсчитывают по площади поперечного сечения, схематически изображенного на рис. 8 и 9.

89. При отсыпке насыпи на болотах I типа в тех случаях, когда можно обеспечить отвод поверхностных вод, необходимо с обеих сторон насыпи устраивать водоотводные канавы шириной по дну не менее 0,8 м и глубиной не менее 0,8 м.

90. На болотах II типа глубиной до 3 м насыпи независимо от их высоты должны быть посажены на минеральное дно (см. рис. 10).

При этом возвышение бровки насыпи над уровнем болота должно быть не менее 0,8 м.

91. Для ускорения выдавливания слабого торфа следует с обеих сторон насыпи устраивать канавы и торфоприемники шириной 2 м и глубиной на всю толщину растительно-корневого слоя, но не менее 1 м.

92. На болотах II типа в лесных районах на железных дорогах III и IV категорий вместо посадки насыпей на минеральное дно разрешается возведение насыпей на сланях при условии постоянного нахождения сланей ниже уровня воды в болотах. Конструкция сланей устанавливается проектом.

Высота насыпи над сланями должна быть не менее 2 м. Применение сланей для первого пути предопределит в дальнейшем устройство второго пути на раздельном полотне.

93. Необходимо, чтобы насыпи на болотах III типа были посажены на минеральное дно болота вместе с плавающей торфяной коркой или после ее удаления (см. рис. 11).

Если оставлена торфяная корка-сплавина, слой насыпного грунта над ней должен составлять не менее 3 м.

Крутизна откосов надводной и подводной частей насыпи на болоте III типа назначается по табл. 15.

Крутизна откосов подводной части насыпи 1: m

Крутизна откосов надводной части насыпи 1: m

Песок крупный и средней крупности

Гравий, галька, щебень и камень соответствующих пород

Рис. 12. Насыпь из дренирующих грунтов высотой до 3 м на болотах I типа глубиной до 1 м.

Примечани я. 1. Вдоль насыпи устраивается продольная осушительно-водоотводная канава при возможности обеспечения продольного уклона не менее 0,001. При мощности торфа более 0,8 м глубина канавы должна приниматься не менее толщины слоя торфа.

2 . Торф вырезается до минерального дна болота на всю ширину присыпаемой части насыпи, но не менее 4 м и удаляется за пределы территории работ, либо применяются противопожарные мероприятия во избежание его возгорания.

3 . На засыпаемом песчаном откосе насыпи растительность подлежит срезке и удалению.

Рис. 13. Насыпь из дренирующих грунтов высотой до 3 м на болотах I типа глубиной до 4 м.

Примечани я. 1. Вдоль насыпи устраивается осушительно-водоотводная канава при возможности обеспечения отвода поверхностных вод по условиям рельефа местности.

2 . Торф вырезается на всю ширину присыпаемой части насыпи, но не менее 4 м. Глубина выторфовывания под второй путь определяется по данным инженерно-геологического обследования. Ориентировочно глубину выторфовывания можно принимать равной половине фактической осадки насыпи по оси существующего первого пути. Оставшийся под насыпью торф уплотняется ее весом. Выторфовывание следует производить посекционно — отдельными участками длиной 20 — 100 м в зависимости от мощности, плотности и устойчивости торфа.

3 . Вырезанный торф при наличии угрозы возгорания удаляется за пределы территории работ либо применяются противопожарные мероприятии.

4 . На засыпаемом песчаном откосе насыпи растительность подлежит срезке и удалению.

Рис. 14. Насыпь из дренирующих грунтов высотой 3 — 12 м на болотах I типа глубиной до 4 м.

Примечания . 1. Вдоль насыпи устраивается продольная осушительно-водоотводная канава при возможности обеспечения продольного уклона не менее 0,001 м.

2 . На засыпаемом песчаном откосе насыпи растительность подлежит срезке и удалению.

3 . Для ускорения осадки торфа производится удаление растительно-корневого слоя на всю ширину присыпаемой части насыпи или у подошвы откоса проектируемой части насыпи устраивается продольный прорез на всю глубину растительно-корневого слоя.

4 . Для насыпи высотой более 5,0 м требуется провести расчеты устойчивости основания.

Рис. 15. Насыпь из дренирующих грунтов высотой 0,8 — 12 м на болотах III типа глубиной до 4 м.

Примечани я. 1. Насыпь из недренирующего грунта, а также из мелких непылеватых песков, отвечающих требованиям дренирующего грунта, проектируется индивидуально, при этом обязательно устройство бермы в связи с неизбежным уположением откоса в подводной части насыпи от динамического воздействия проходящих по ней поездов.

2 . Торфяная корка вырезается на всю ширину присыпаемой части насыпи. Насыпь погружается до минерального дна болота.

3 . На засыпаемом песчаном откосе насыпи растительность подлежит срезке и удалению.

4 . Крутизна откоса подводной части насыпи назначается в соответствии с родом грунта по таблице, приведенной в данном примечании.

5 . Ширина бермы b _б принимается: 1 м при глубине болота до 3 м; 2 м при глубине более 3 м.

94. Насыпь под второй путь на болотах можно сооружать путем присыпки существующей насыпи, располагая второй путь на расстоянии нормального междупутья от первого и на расстоянии, превышающем нормальное междупутье, или отсыпая насыпь на самостоятельном обходе. Присыпка полотна второго пути к существующему допускается в тех случаях, когда нет угрозы возникновения деформации земляного полотна первого пути в результате пристройки второго пути. Такая присыпка не допускается при уклонах минерального дна болота круче 1:15 — 1:20, при перекосах существующего полотна и других деформациях, а также при расположении насыпей нa сланях. На болотах II и III типов нормальное междупутье может приниматься только в тех случаях, когда существующая насыпь построена на минеральном дне.

95. При присыпке насыпи второго пути к существующей насыпи на болотах I типа без выторфовывания у подошвы откоса второго пути устраивается прорезь на глубину растительного корневого слоя, но не менее 1 м с выемкой или без выемки торфа.

96. Глубина выторфовывания под второй путь определяется по данным инженерно-геологического обследования. Ориентировочно ее можно принимать равной половине фактической осадки насыпи по оси существующего первого пути.

Торф, вынутый из канав, траншей и прорезей при возведении насыпей на болотах, следует разравнивать слоем толщиной не более 0,5 м.

97. Насыпи под второй путь сооружаются по типовым поперечным профилям на линиях I и II категорий из дренирующих грунтов, а для надводной части — из грунтов однородных с телом существующего полотна (рис. 12 — 15).

Железнодорожное земляное полотно на мокрых солончаках

98. Конструкцию земляного полотна на мокрых солончаках устанавливают с учетом наивысшего уровня грунтовых вод, а также степени, характера и глубины засолений грунтов в периоды наибольшего соленакопления в верхних горизонтах почвы.

Возведение насыпей из засоленных грунтов допускается при содержании легкорастворимых солей в количестве, меньшем 8 % при хлоридном и сульфатно-хлоридном засолении и меньшем 5 % при сульфатном, хлоридно-сульфатном и содовом засолении.

Степень засоленности грунтов определяется по среднему содержанию солей в разрабатываемом слое грунта.

99. Качественный характер засоления грунтов определяется по табл. 16, где содержание ионов выражено в миллиэквивалентах на 100 г сухого грунта.

100. На мокрых солончаках насыпи возводятся по типовым поперечникам (рис. 16 — 20).

Железнодорожное земляное полотно на иольдиевых глинах

101. На участках залегания иольдиевых глин рекомендуется применять следующие типы насыпей:

а) с пригрузочными бермами;

б) погруженные в слабое основание.

Тип насыпей выбирают на основании технико-экономических расчетов.

Рис. 16. Насыпь из дренирующих грунтов высотой до 6 м на засоленных грунтах и пухлых солончаках в условиях периодического обводнения основания грунтовыми водами с выходом их на дневную поверхность.

Примечани я. 1. При дренирующих грунтах, удовлетворяющих требованиям к материалам балластного слоя, основная площадка проектируется шириной 6,0 м. При грунтах с коэффициентом фильтрации менее 3 м/сутки ширина и конструкция основной площадки принимаются как для глинистых грунтов.

2 . При подготовке основания насыпи вырезке подлежат грунты с содержанием легкорастворимых в воде солей более 10 %, при этом глубина вырезки V засоленных грунтов и пухлых солончаков устанавливается по солевым профилям, составленным по данным результатов инженерно-геологического обследования и химических анализов грунтов основания.

3 . Минимальная высота насыпи h ₁ = Z + 0,5 — V , где Z — высота капиллярного поднятия в грунте, используемом для возведения насыпи, V — глубина вырезки засоленного грунта, м.

4 . При возведении насыпи из песков с углом естественного откоса 34° (для сухих песков) откосы насыпи соответственно уполаживаются.

Рис. 17. Насыпь из глинистых грунтов высотой до 6 м на засоленных и пухлых солончаках в условиях периодического обводнения основания грунтовыми водами с выходом их на дневную поверхность.

Примечани я. 1. Данный тип насыпи применяется в случае экономической целесообразности вместо изображенного на рис. 16.

2 . При подготовке основания насыпи вырезке подлежат грунты, указанные в п. 2 примечания к рис. 16 .

3 . Нижняя часть насыпи сооружается из дренирующего грунта на высоту Z , равную высоте капиллярного поднятия воды в нем плюс 0,25 м.

Рис. 18. Насыпь из глинистых грунтов высотой до 6 м на засоленных грунтах и пухлых солончаках в случае залегания грунтовых вод на глубине, превышающей высоту капиллярного поднятия.

Примечани я. 1. При подготовке основания насыпи вырезке подлежат грунты, указанные в п. 2 примечания к рис. 16.

2 . На засыпаемом откосе с существующей насыпи должен быть убран балластный шлейф и устроены уступы шириной не менее 1 м с уклоном 0,01 — 0,02 наружу.

3 . При возведении земляного полотна из грунта, однородного с грунтом существующей насыпи, откос должен иметь крутизну не более крутизны существующего устойчивого откоса.

102. Если верхний слой слабого основания представлен более плотными грунтами (коркой) мощностью не менее 1,5 м, насыпь с бермами должна иметь минимальную толщину (с учетом осадки в болото) 3,0 м. Высота насыпи над поверхностью должна быть не менее 1,5 м.

При широких бермах минимальная толщина насыпи может быть снижена до 2,5 м. Наибольшая допустимая толщина насыпи, ширина и толщина берм устанавливаются расчетом устойчивости.

103. При наличии торфяного покрова на поперечных разрезах указывается толщина берм, а не их проектные отметки. В этом случае в проекте должна быть предусмотрена установка специальных реперов и марок, по которым контролируется отсыпка берм и ведутся наблюдения за их осадкой (пп. 182 — 186).

Рис. 19. Насыпь из глинистых грунтов высотой до 6 м на мокрых солончаках в условиях периодического обводнения основания грунтовыми водами с выходом их на дневную поверхность.

Примечани я. 1. Данный тип насыпи применяется в случае экономической целесообразности вместо типа, приведенного на рис. 18.

2 . Вырезке подлежат грунты, указанные в п. 2 примечания к рис. 16 .

3 . Нижняя часть насыпи сооружается из дренирующего грунта на высоту Z , равную высоте капиллярного поднятия воды в нем плюс 0,25 м.

4 . При возведении насыпи из грунта, однородного с грунтом существующей насыпи, откос насыпи должен иметь крутизну не более крутизны существующего устойчивого откоса.

5 . На засыпаемом откосе насыпи должен быть убран балластный шлейф и устроены уступы шириной не менее 1,0 м с уклоном 0,01 — 0,02 наружу.

6 . Возведение насыпи под второй путь предусматривается в засушливый период года, когда грунты основания насыпи в зоне проектируемой вырезки сухие.

7 . При отсутствии у существующей насыпи капилляропрерывателя, а также деформаций, связанных с засоленностью грунтов, при пристройке полотна под второй путь из грунта, однородного с грунтом существующего земляного полотна, капиллярный прерыватель устраивать не требуется.

Рис. 20. Насыпь из дренирующих грунтов высотой до 6 м на мокрых солончаках в условиях периодического обводнения основания грунтовыми водами с выходом их на дневную поверхность.

Примечани я. 1. В основании насыпи вырезке подлежат те же грунты, что и в п. 2 примечания к рис. 10.

2 . На засыпаемом песчаном откосе насыпи растительность подлежит срезке и удалению.

3 . При дренирующих грунтах, удовлетворяющих требованиям к материалам балластного слоя, основная площадка земляного полотна устраивается горизонтальной выше отметки профильной бровки насыпи на величину h _сп равную высоте сливной призмы 0,15 м плюс разность толщин балластного слоя на данной насыпи и на смежных с ней участках из недренирующих грунтов.

4 . При грунтах с коэффициентом фильтрации менее 3 м/сутки ширина и конструкция основной площадки принимаются как для глинистых грунтов (см. рис. 10 ).

5 . Возведение насыпи под второй путь предусматривается в засушливый период года, когда грунты основания насыпи в зоне проектируемой вырезки сухие.

6 . При возведении насыпи из камня, щебня и гравия слабовыветривающихся пород на мокрых солончаках и засоленных грунтах вырезка засоленного грунта из основания не производится, но предусматривается запас грунта на осадку, а для насыпей высотой более 3 м проверяется устойчивость основания.

104. В тех случаях, когда слабые грунты прикрыты торфяными образованиями, представленными разложенным, сильно увлажненным торфом неустойчивой консистенции, необходимо произвести расчет на выдавливание торфа.

105. Насыпи, погруженные в основание, рекомендуется применять на участках с малой мощностью иольдиевых глин (4 — 6 м), прикрытых сверху тонкой плотной коркой толщиной 0,5 — 1 м.

106. В случае необходимости в проекте даются рекомендации по производству работ: темпы возведения земляного полотна и толщина отсыпаемых слоев, перерывы в работах для частичной консолидации грунта основания и др.

Земляное полотно автомобильных дорог на болотах

107. Типовой поперечный профиль (рис. 21) применяется при сооружении автомобильных дорог на болотах I типа глубиной до 4 м в случаях полного удаления слабого грунта в основании насыпи. Крутизну откосов ниже поверхности болота принимают от 1:0 до обратного 1:0,5 в зависимости от прочности торфа. Крутизну откосов верхней части устанавливают в зависимости от высоты насыпи в соответствии с требованиями СНиП II-Д.5-62.

108. Типовой поперечный профиль (рис. 22) применяется при сооружении дорог III — IV категорий на болотах I и II типов глубиной до 4 м при высоте насыпи до 3 м в случае полного удаления слабого грунта. Ширина траншеи выторфовывания должна быть не менее ширины земляного полотна понизу. Крутизна откосов в насыпи — 1:1,5. Призмы из торфяного грунта, удаленного из-под насыпи, укладываемые на откосы, не должны превышать отметки низа дорожной одежды.

109. Типовой поперечный профиль (рис. 23) применяется при сооружении дорог на болотах I и II типов глубиной до 4 м при частичном удалении слабого грунта. Крутизну откосов верхней части принимают в зависимости от высоты насыпи и условий устойчивости, но не круче 1:1,5. Крутизну откосов ниже поверхности болота устанавливают от 1:0 до обратного 1:0,5 в зависимости от прочности торфов. Толщина оставляемого слоя торфа устанавливается индивидуально с соблюдением требования о минимально допустимой мощности насыпного слоя, приведенных в табл. 7, стр. 32. Глубина болота в этом случае принимается с вычетом толщины удаляемого слабого слоя.

110. Типовой поперечный профиль (рис. 24) применяется на болотах II и III типов в случае преобладания в толще жидких торфов, практически не обладающих несущей способностью. На болотах II типа требуются специальные мероприятия, облегчающие посадку насыпи на минеральное дно: разрыхление верхнего слоя, устройство торфоприемников и т.п. Крутизна откосов нижней подводной части насыпи назначается в зависимости от консистенции слоев, слагающих толщу, от 1:2 при текучей консистенции до 1:0,75 при мягкопластичной консистенции.

Рис. 21. Насыпь на болотах I типа глубиной до 4 м с полным выторфовыванием механическим способом с вывозкой удаленного торфа

Рис. 22. Насыпь на болотах I типа глубиной до 4 м с полным выторфовыванием с укладкой и планировкой вынутого торфа на откосах

Рис. 23. Насыпь на болотах I и II типов с частичным выторфовыванием

Рис. 24. Насыпь на болотах II и III типов с посадкой на минеральное дно

Рис. 25. Насыпь на болотах I и II типов без выторфовывания

111. При сооружении дорог IV — V категорий на болотах со сплавиной разрешается оставлять сплавинную корку под насыпью при обеспечении минимальной толщины насыпного слоя и соответствии с табл. 7.

На дорогах III — V категорий бермы (см. рис. 24) могут не устраиваться.

112. Типовой поперечный профиль (рис. 25) можно применять на дорогах всех категорий при любой мощности слабой толщи в тех случаях, когда решено полностью использовать слабый грунт в основании насыпи. Элементы верхней части земляного полотна принимают в зависимости от высоты насыпи по СНиП II-Д.5-62. Размеры нижней части устанавливают по расчету, а очертание — в виде трапеции с меньшим основанием, равным ширине земляного полотна поверху.

113. Типовой поперечный профиль (рис. 26) применяется на болотах I и II типов глубиной до 3 м. Расстояние между прорезями и число прорезей определяют расчетом. Ориентировочно можно принимать: при ширине земляного полотна 8 м — 3 — 4 прорези, при ширине 10 — 12 м — 4 — 5 прорезей. Очертание верхней части насыпи — в соответствии с требованиями СНиП II-Д.5-62. Величина осадки определяется по расчету. Очертание нижней части насыпи принимается в виде трапеции с меньшим основанием, равным ширине земляного полотна поверху.

114. Типовой поперечный профиль (рис. 27) применяется на болотах I и II типов при глубине болот от 3 до 6 м. Расстояние между дренами, их число и размеры определяются расчетом. Ориентировочно можно принимать диаметр дрен 0,3 — 0,4 м и расстояние между ними 2 — 3 м. Очертание верхней части насыпи принимается в соответствии с требованиями СНиП II-Д.5. Величину осадки определяют расчетом. Очертание нижней части насыпи принимается в виде трапеции с меньшим основанием, равным ширине земляного полотна поверху. Дрены располагают в шахматном порядке.

115. На дорогах V категории и на временных подъездных путях можно применять типовые конструкции земляного полотна, предусматривающие устройство сланей (жестких настилов). Для постоянных и временных дорог и подъездных путей при однополосном и двухполосном движении также применяются типовые конструкции (рис. 28 — 30).

Земляное полотно автомобильных дорог на мокрых солончаках

116. Типовые поперечные профили земляного полотна, представленные на рис. 31, а и б применяются при высоте насыпи до 3 м на мокрых солончаках типа IA при наличии верхнего более сухого слоя грунта. Конструкции типа б применяются при необеспеченном водоотводе. Они отличаются от конструкций на обычных солончаках (см. ВСН 97-63) малой глубиной резервов (20 — 40 см), ограничиваемой уровнем грунтовых вод и влажностью грунта.

При удовлетворительной проходимости мокрого солончака I типа для гусеничных машин насыпь можно возводить из боковых резервов, а при отсутствии сухого грунта — из переувлажненных грунтов. В этом случае, чтобы достигнуть необходимого уплотнения, грунт осушают до допустимой влажности путем естественного подсушивания, устраивают поглощающие прослойки из песка или применяют химические добавки.

Рис. 26. Насыпь на болотах I и III типов глубиной до 3 м с дренажными прорезями

Рис. 27. Насыпь на болотах I и II типов глубиной до 6 м с вертикальными дренами

Рис. 28. Земляное полотно на сплошном деревянном настиле. Конструкция для постоянных дорог

Рис. 29. Земляное полотно на жестком колейном настиле для временных дорог и подъездных путей при однополосном движении:

1 — поперечины; 2 — подкладки; 3 — продольные лежни; 4 — колейный настил

Рис. 30. Земляное полотно на жестком колейном настиле (для временных дорог и подъездных путей при двухполосном движении)

Рис. 31. Рекомендуемые поперечные профили земляного полотна на мокрых солончаках:

а — при высоте насыпи до 3 м на мокрых солончаках типа IA и наличии верхнего более сухого слоя грунта; б — то же при необеспеченном водоотводе; в — то же, если нельзя возвести насыпь из боковых резервов; г — при содержании хлоридных и сульфатно-хлоридных солей более 5 % и более 2 % солей при сульфатном и хлоридно-сульфатном засолении

— песок

— грунт с битумом

117. При высоте насыпи до 3 м на мокрых солончаках типа IA, если нельзя возвести насыпь из боковых резервов, применяется поперечник типа в (см. рис. 31). Предпочтение отдают дренирующим незасоленным или слабозасоленным грунтам. При отсутствии таких грунтов для отсылки насыпи допускается применять засоленный грунт межсоровых возвышений с допустимой степенью засоления, предусмотренной ВСН 97-63.

При высоте насыпи более 3 м на солончаках типа IA, а также при высоте насыпи до 12 м на солончаках типов IБ и II поперечный профиль, изображенный на рис. 31, в, применяют лишь при достаточной устойчивости основания, проверяемой расчетом.

118. Поперечный профиль (см. рис. 31, г) применяется при возведении насыпей из грунтов, содержащих более 5 % солей при хлоридном и сульфатно-хлоридном засолении и 2 % солей при сульфатном и хлоридно-сульфатном засолении на мокрых солончаках всех типов при обеспеченной устойчивости основания и при невозможности обеспечения требуемого возвышения низа дорожной одежды над уровнем грунтовых вод (см. ВСН 97-63). В этом случае предусматривается устройство на всю ширину земляного полотна капилляропрерывающей прослойки толщиной 15 — 20 см из щебня, гравия или другого каменного материала с размером фракций 5 — 70 мм. При отсутствии каменных материалов устраивается прослойка толщиной 15 — 20 см из крупнозернистого песка. Капилляропрерывающую прослойку можно устраивать по типу изолирующей из грунта, обработанного битумом или нефтью. Толщина такой прослойки принимается в пределах 5 — 8 см. Капилляропрерывающие прослойки устраиваются на расстоянии от подошвы, несколько превышающем величину предполагаемой осадки.

3. РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ НА СТАДИИ РАБОЧЕГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

А. Общие положения

119. На стадии рабочего проектирования принимают окончательные решения по конструкциям земляного полотна на участках слабых грунтов на основе уточненных расчетов, учитывающих материалы дополнительных инженерно-геологических исследований.

В тех случаях, когда основание при проектировании на первой стадии отнесено к типу IIБ или к III типу (без принятия окончательной конструкции), проводится дополнительный расчет устойчивости с целью уточнения типа основания в зависимости от устойчивости.

При этом окончательно к III типу основание относят в том случае, когда коэффициент безопасности, определенный для условий медленной отсыпки и с учетом повышения сопротивляемости грунтов сдвигу при их консолидации, окажется меньше 1. В остальных случаях основание относят ко II типу (основания I типа устанавливаются окончательно уже на первой стадии проекта).

120. При окончательном назначении конструкции земляного полотна в зависимости от типа основания рассматривают ряд вариантов, начиная с наиболее простых и экономичных с точки зрения конструкции и технологии сооружения.

Если применение простой конструкции не обеспечивает завершения интенсивной части осадки в заданный срок или устойчивости основания, разрабатываются варианты мероприятий технологического порядка, которые позволяют достичь желаемых результатов.

В случае, когда технологические меры не обеспечивают необходимых требований, рассматриваются варианты изменения конструкции основания, а затем (при необходимости) и насыпи.

Б. Насыпи, возводимые непосредственно на поверхности слабой толщи

а) Основания I типа

121. Конструкция верхней части насыпи, располагающейся над поверхностью основания I типа, принимается в соответствии с обычными типовыми поперечниками, очертание нижней части — в виде трапеции, размер меньшего основания которой соответствует ширине полотна поверху, а высота — расчетной осадке.

122. При разработке проекта насыпи на второй стадии уточняют величину конечной осадки основания; устанавливают время завершения и ход во времени интенсивной части осадки; при насыпях высотой более 6 м дополнительно проверяют устойчивость с расчетом по методу круглоцилиндрических поверхностей скольжения.

123. Осадка основания насыпи определяется как суммарная вертикальная деформация по оси насыпи всей слабой толщи в пределах активной зоны.

Величина активной зоны устанавливается в каждом конкретном случае с учетом фактической мощности слабых слоев и условий их расположения. В качестве нижней границы активной зоны могут приниматься:

кровля прочного и малосжимаемого грунта, подстилающего слабый слой при относительно небольшой его мощности;

горизонт, на котором вертикальные нормальные напряжения от внешней нагрузки не превышают структурной прочности слабого грунта, определяемой по результатам компрессионных испытаний;

горизонт, на котором вертикальные нормальные напряжения составляют 20 % величины напряжений от собственного веса толщи.

124. В пределах активной зоны выделяют расчетные слои в соответствии с геологическим строением толщи и ее деформативными свойствами. Для каждого расчетного слоя определяется величина напряжения от внешней нагрузки и характеристики грунтов, входящие в расчетные зависимости.

При выделении расчетных слоев толщи исходят также из условия, чтобы значения модуля осадки или напряжений в пределах одного слоя не изменялись более чем на ± 10 %.

125. Величину осадки можно установить, используя в качестве показателей сжимаемости величину относительной деформации или модуль осадки при сжатии грунта в компрессионном приборе е_р, мм/м, и величину коэффициента уплотнения или сжимаемости а, см 2 /кг, определяемую через коэффициент пористости также по данным испытаний на компрессию.

126. Осадку основания насыпи при использовании показателя сжимаемости е_р определяют по формулам:

а) для условий одномерной задачи

б) для условий двухмерной задачи

где S — осадка, м;

Н_i — толщина расчетного слоя, м;

— модуль осадки в вертикальном направлении при сжатии грунта в компрессионном приборе, мм/м;

— то же в горизонтальном направлении;

m — коэффициент Пуассона.

127. Расчетные значения модуля осадки на том или ином горизонте устанавливают по расчетным компрессионным кривым данного слоя при значениях нормальных напряжений, соответствующих расчетным их значениям для рассматриваемых горизонтов по оси насыпи и определяемых по формуле:

где p_расч — расчетная удельная нагрузка на поверхности основания;

a — безразмерный коэффициент, зависящий от относительной глубины расположения рассматриваемого горизонта и определяемый в соответствии с приложением 8.

128. Расчетную нагрузку на поверхности основания определяют в разных условиях по соответствующим формулам:

а) когда подошва насыпи не опускается ниже уровня грунтовых вод, — по формуле (8);

б) когда подошва насыпи погружается ниже уровня грунтовых вод, а горизонт грунтовых вод не совпадает с поверхностью земли, — по формуле (9);

в) когда горизонт грунтовых вод совпадает с поверхностью земли, — по формуле:

Величину h_расч, входящую в эти формулы, устанавливают в соответствии с указаниями пп. 61 — 62. При этом для более точного определения приведенной толщины слоя грунта, заменяющего временную нагрузку для железнодорожного земляного полотна, расчетная величина временной нагрузки р_п, кг/см 2 , соответствующая напряжениям в земляном полотне от поездной нагрузки на уровне подошвы насыпи, может определяться по формуле:

где 0,0071 + 0,0000274 u = l _р — коэффициент затухания напряжений по глубине от уровня основной площадки в подрельсовом сечении;

h + S — глубина расположения поверхности основания насыпи от уровня нижней постели шпалы;

u — расчетная скорость движения поездов, км/ч;

h_б.п — толщина балластной призмы под шпалой;

е — основание натуральных логарифмов.

Влияние временной нагрузки на величину осадки учитывается для насыпей толщиной менее 3,5 м.

129. Учитывая зависимость величины расчетной нагрузки р_расч и модуля осадки е_р от величины осадки, для расчета осадки рекомендуется применять графоаналитический метод. Для этого, задаваясь 3 — 4 значениями р_расч определяют напряжение р_z в расчетных слоях, по соответствующим компрессионным кривым устанавливают значения модулей осадки для каждого слоя, вычисляют осадки расчетных слоев, а затем и общие осадки S, соответствующие выбранным значениям нагрузки. При выборе значений нагрузки р_расч следует исходить из условия, чтобы они были не менее р = g _н × h, а для железнодорожных насыпей р = g _н(h + h_в) + р_п.

По результатам вычислений строят график зависимости общей осадки от нагрузки S = f(p). Затем на эту же сетку координат наносят линейную зависимость нагрузки от величины осадки, выражаемую формулами (8), (9) или (17).

Точка пересечения построенных прямой и кривой определяет величину расчетной конечной нагрузки на основание р_расч и величину конечной осадки S.

Пример расчета осадки приведен в приложении 2.

130. Осадка основания насыпи S, определяемая с использованием коэффициента сжимаемости a_i, см 2 /кг, вычисляется по формуле:

где ,

— коэффициент пористости грунта, соответствующий начальному (природному) давлению;

— коэффициент пористости, соответствующий давлению p_i (внешняя нагрузка);

— среднее вертикальное нормальное напряжение (дополнительное) для каждого слоя, кг/см 2 ;

H_i — мощность каждого расчетного слоя, м.

Нормальное напряжение для каждого расчетного слоя в основании насыпи определяется по формуле (16) с использованием данных приложения 8. Зная напряжения в основании, по компрессионным кривым испытаний грунтов для отдельных слоев определяют значения коэффициентов пористости e ₀ и и вычисляют а_i.

Пример расчета осадки приведен в приложении 3.

131. Для насыпей более сложного очертания, чем трапецеидальное, значение напряжений в заданной точке основания по оси насыпи определяется суммированием напряжений от отдельных простых элементов, на которые разбивается поперечное сечение насыпи, например, алгебраическим суммированием напряжений, найденных отдельно для трапецеидального профиля верхней и нижней частей насыпи с различной крутизной откосов.

132. Прогноз осадки во времени может осуществляться упрощенным или более точным способом. В первом случае время стабилизации интенсивной части деформации определяется по формуле:

где Н_ф — максимальный путь фильтрации воды из уплотняемого слоя, см;

С_к — коэффициент консолидации, определяемый экспериментально в лабораторных условиях (см. приложение 1, стр. 109).

133. Величину осадки на любой момент времени Т устанавливают по формуле:

где S_кон — конечная осадка;

K_вр — коэффициент времени, определяемый по табл. 17 в зависимости от параметра.

134. Если в силу геологического строения толщи или различий в напряженном состоянии слоев по глубине сжимаемую толщу приходится рассматривать как слоистую, время практической стабилизации деформации основания в целом определяется в зависимости от расположения и свойств грунтов в отдельных слоях временем стабилизации деформации слоя, для которого значение Т_стаб будет наибольшим. При этом в расчете можно не учитывать слои, суммарная осадка которых не превышает 10 % от общей (полной) осадки.

Максимальный путь фильтрации для каждого расчетного слоя следует устанавливать в соответствии с фактическими условиями дренирования слоев, для чего необходимо учитывать геологическое строение слабой толщи (наличие дренирующих прослоек), а также степень водопроницаемости грунта нижней части насыпи.

135. В случае отсыпки насыпи из глинистых грунтов и отсутствия в ее основании песчаной подушки из хорошо дренирующего грунта расчетная длина пути фильтрации увеличивается на половину расчетной ширины основания насыпи.

136. Если предварительные расчеты покажут, что время стабилизации деформации достаточно мало с точки зрения конкретных сроков строительства, необходимость в уточненном прогнозе осадки отпадает. Уточненный расчет не проводится также в тех случаях, когда интенсивность осадки очень мала (менее 2 см/год).

137. Уточненный прогноз осадки осуществляется в два этапа. В первую очередь устанавливается время практической стабилизации деформации каждого слоя по формуле:

где t_стаб — время практической стабилизации деформации образца, испытанного в лаборатории на консолидацию под нагрузкой, равной проектной, при высоте (максимальной длине пути фильтрации) образца h, см, и одностороннем дренировании;

Н_ф — максимальный путь фильтрации воды, отжимаемой из реального слоя, см;

n — показатель степени консолидации, определяемый в лаборатории (приложение 1).

При слоистой толще время стабилизации деформации основания в целом определяется в соответствии с указаниями п. 134. Если оно окажется меньше конкретных сроков строительства, дальнейшего уточнения прогноза осадки во времени не требуется.

138. В случае, когда необходим еще более точный прогноз хода осадки во времени, следует строить полную кривую осадки во времени.

Кривая общей осадки основания строится путем суммирования кривых осадок каждого слоя во времени.

При построении кривой осадки каждого слоя во времени исходят из следующих предпосылок:

а) насыпь возводится послойно, причем в расчете принимают, что каждый слой отсыпается практически мгновенно;

б) толщина каждого слоя определяется принятой технологией или величиной безопасной нагрузки (в последнем случае расчет ведется на наиболее рациональный режим отсыпки);

в) с момента отсыпки предыдущего слоя до отсыпки последующего проходит некоторый промежуток времени, в течение которого нагрузка (на поверхности) практически остается постоянной;

г) максимальная длительность воздействия каждой ступени нагрузки определяется временем, в течение которого осадка слоя достигает такой величины, при которой нагрузка снизится (за счет взвешивания) не более чем на 10 %;

д) в процессе осадки того или иного слоя насыпи величина отношения сжимающих напряжений, действующих в слое основания, к величине нагрузки на поверхности остается постоянной и определяется лишь проектным очертанием эпюры нагрузки и относительной глубиной расположения слоя V.

Пример практического построения кривой осадки во времени приведен в приложении 2.

б) Основание II типа

139. Если при проектировании на первой стадии основание отнесено ко II типу и принято решение об использовании в основании слабого грунта, то на второй стадии назначение конструкции насыпи, а также расчет конечной величины осадки и времени ее стабилизации осуществляются теми же способами, что и в случае оснований I типа.

В отличие от оснований I типа при II типе обязательна проверка устойчивости основания по результатам лабораторных испытаний на сдвиг.

140. При проектировании насыпей высотой до 6 м устойчивость основания следует проверять, устанавливая коэффициент безопасности п. 67, в определенные моменты сооружения насыпи.

Величину безопасной нагрузки р_без для того или иного слоя на глубине z толщи вычисляют по формуле

где b — некоторая функция, определяемая по графикам рис. 5, 32 — 36 в зависимости от очертания насыпи относительной глубины расположения рассматриваемого горизонта и величины угла внутреннего трения j _W грунта на данном горизонте;

g _т — средневзвешенный объемный вес толщи (с учетом взвешивания), расположенной выше расчетного горизонта;

j _W — угол внутреннего трения в рассматриваемый момент консолидации на данном горизонте;

с_W — сцепление на данном горизонте в рассматриваемый момент консолидации.

Величина безопасной нагрузки для основания в целом определяется величиной безопасной нагрузки такого слоя, для которого р_без оказывается минимальным.

141. Устойчивость основания насыпи необходимо проверять по двум расчетным схемам при следующих условиях отсыпки насыпи:

а) при быстрой отсыпке с запасом на осадку, когда грунт основания не успевает уплотняться и практически остается в начальном состоянии по плотности влажности;

б) при медленной отсыпке, когда грунт основания успевает консолидироваться и в конечный момент возведения насыпи имеет плотность и влажность, соответствующие полному уплотнению под проектной нагрузкой.

В первом случае при определении р_без в расчет вводятся значения с_W и j _W, отвечающие природной влажности W_нач = W_пр.

Если устойчивость не обеспечена, делают проверку по второй расчетной схеме.

Рис. 32. График функции b при j = 5°:

1 — ; 2 — ; 3 — ; 4 — ; 5 —

Рис. 33. График функции b при j = 10°:

1 — ; 2 — ; 3 — ; 4 — ; 5 —

Рис. 34. График функции b при j = 15°:

1 — ; 2 — ; 3 — ; 4 — ; 5 —

Рис. 35. График функции b при j = 20°:

1 — ; 2 — ; 3 — ; 4 — ; 5 —

В этом случае в расчет вводятся значения с_W и j _W, отвечающие влажности, эквивалентной проектной нагрузке и определяемые по компрессионной кривой вида W = f(p).

Рис. 36. График функции b при j = 30°:

1 — ; 2 — ; 3 — ; 4 — ; 5 —

При необходимости определения р_без в некоторый промежуточный момент консолидации грунта основания достаточно в расчетную формулу подставить значения j _W и с_W, отвечающие влажности грунта в этот момент и учесть соответствующие ему величины осадки S и высоты насыпи h.

Величину фактической нагрузки можно определить при расчете на быструю отсыпку по формуле (8) и на медленную отсыпку по формуле (9).

142. При насыпях высотой более 6 м, а также при меньших насыпях в тех случаях, когда значение , рассчитанное по формуле, близко к 1, следует проверить устойчивость основания по методу круглоцилиндрических поверхностей скольжения (п. 143). Если в результате расчетов окажется, что устойчивость насыпи не обеспечена, необходимо изменить конструкцию в соответствии с указаниями пп. 168 — 180.

143. Расчет устойчивости по методу круглоцилиндрических поверхностей рекомендуется вести по схеме, приведенной на рис. 37,

где a-g—f—п — поверхность скольжения;

р — временная нагрузка;

Q₁ — вес части насыпи, входящий в сдвигающие силы;

Q₂ — вес части насыпи, входящий в удерживающие силы;

Q_б — вес бермы, входящий в удерживающие силы;

Q₃ и Q₄ — вес частей основания, оконтуренных поверхностью скольжения;

— сила сцепления грунта в данном слое;

l_i — длина участка поверхности скольжения в пределах i-го слоя;

N_i — силы реакции, нормальные к поверхности скольжения;

Т_i — сила трения грунта в данном слое:

j _i — угол внутреннего трения грунта основания в данном слое;

r — радиус кривой скольжения;

F — реактивная сила, возникающая при сколе насыпи.

Величина, направление и точка приложения реактивной силы F определяются следующим образом (см. рис. 37).

Величина — из силового треугольника Q_p—R—F, где Q_p — равнодействующая сила веса приведенной временной нагрузки и треугольной призмы обрушения (контур a-g-c—d—е—а).

Направление принимается под углом j к нормали плоскости а—g.

Точка приложения определяется построением: находят точку пересечения сил Q и р, через которую проводят линию, имеющую направление силы F. Пересечение этой линии с плоскостью обрушения а—g даст искомую точку приложения силы F — точку к.

При этом направление реактивной силы R (рис. 38) принимается параллельным плоскости обрушения а-g. Точка же приложения силы R к вертикальной плоскости g—с располагается на той же отметке, что и центр тяжести эпюры распорных давлений g-c—b—j (точка m). Если h_п — высота приведенной временной нагрузки и Н ¢ — высота насыпи с балластной призмой, то точка приложения силы R будет находиться на высоте

Рис. 37. Расчетная схема для определения устойчивости слабого основания

Примечани е. а) Угол внутреннего трения грунта основания близок 0.

б) Линия dj проводится от точки d под произвольным наклоном.

Рис. 38. Определение точки приложения силы F

Рис. 39. Расчет устойчивости насыпи

Грунт насыпи дренирующий

g = 1,8 т/м; j = 30°.

Временная нагрузка — тепловоз ТЭ-7

р = 15,0 т/м.

Реакция на поверхности скольжения, возникающей в насыпи,

Q_p = w × g = 17,5 т;

M_N = å N × R

Момент удерживающих сил, ТМ

Момент сдвигающих сил, ТМ

M_N = å N × R = 28,9 ´ 5,75 = 166;

M_p = p × l_p = 15 × 6 = 90;

144. Коэффициент устойчивости определится по формуле:

Положение точки О, определяющее критическую кривую, находят подбором.

Вначале рассчитывают ряд кривых с центрами на вертикали, расположенной примерно посередине откоса, и выявляют по ним наименьший коэффициент устойчивости. Затем берут вторую вертикаль примерно у подошвы насыпи с несколькими центрами, по которым строится и рассчитывается новый ряд кривых. Далее намечают другие вертикали, расположенные еще дальше от насыпи. В результате выявляется наименьший коэффициент, характеризующий устойчивость насыпи.

В случаях, когда угол трения слабых грунтов основания не превышает 5°, в расчете учитываются лишь силы сцепления. Значение последних при этом определяют как функции влажности W по методу «плотность-влажность».

Устойчивость основания считается обеспеченной, если коэффициент устойчивости K для железнодорожных насыпей будет не менее 1,1; для автодорожных — 1,2. Пример расчета приведен на рис. 39.

В. Технологические меры по обеспечению устойчивости и ускорению осадки оснований насыпей, возводимых непосредственно на слабом грунте

а) Метод временной пригрузки

145. В тех случаях, когда устойчивость основания достаточна (основания I типа), но, согласно расчетам, следует ожидать слишком длительной осадки, не отвечающей срокам строительства, необходимо рассмотреть вопрос о сооружении насыпи с применением метода временной пригрузки. Этот метод заключается в том, что временно возводят насыпи большей высоты, чем требуется по проекту, с целью достижения проектной осадки в заданный промежуток времени.

Когда проектная величина осадки достигнута, излишек грунта с насыпи убирают и используют на соседнем участке.

146. Необходимая дополнительная высота насыпи (величина временной пригрузки) назначается по расчету, исходя из условия достижения расчетной величины осадки в заданный промежуток времени.

Приближенную требуемую величину временной пригрузки определяют следующим образом:

а) по установленному расчетом или опытным путем значению коэффициента консолидации С_к (см. п. 41), расчетной величине пути фильтрации Н_ф и заданному времени Т определяют значение параметра N (п. 133);

б) зная величину N, по табл. 17 находят требуемое значение коэффициента времени К_вр;

в) определяют величину конечной осадки, соответствующей искомой величине нагрузки (общей), по формуле:

где S_расч — расчетная величина осадки;

г) по определенной величине S_кон, используя компрессионные кривые, устанавливают искомую полную нагрузку;

д) необходимая пригрузка определяется как разность найденной полной и проектной нагрузок.

Если при испытаниях на консолидацию устанавливали значение показателя степени консолидации п, то в расчетных формулах (20) — (22) величину Н_ф необходимо принимать в степени п (вместо 2).

147. При необходимости получения более точных расчетов следует строить расчетную кривую осадки во времени с учетом режима нагружения (см. приложение 2), который может существенно влиять на продолжительность осадки.

148. При использовании метода временной пригрузки необходимо проверять расчетом, чтобы нагрузка на основание в любой момент возведения насыпи не превышала безопасную.

Устойчивость основания насыпи рассчитывается в соответствии с указаниями, изложенными в пп. 141 — 144, с учетом необходимого увеличения ее высоты. По результатам расчета уточняется тип основания.

Если при расчете на быструю отсыпку устойчивость окажется обеспеченной, то дальнейших расчетов не требуется и конструкция может быть осуществлена без дополнительных мероприятий.

Если устойчивость при быстрой отсыпке недостаточна, основание уже нельзя рассматривать как основание I типа.

В этом случае необходимо для дальнейших расчетов иметь данные испытаний грунта на сдвиг в лаборатории, с помощью которых проверяется устойчивость при медленной отсыпке насыпи. В тех случаях, когда устойчивость по второй схеме будет достаточна, принятая конструкция может быть осуществлена при условии соблюдения определенного режима нагружения.

Если устойчивость при второй схеме не обеспечена (), метод временной пригрузки не может быть применен без изменения конструкции (уположение откосов, устройство пригрузочных берм и т.п.).

Метод временной пригрузки может быть применен как для ускорения первичной осадки (фильтрационной), так и для ускорения вторичной осадки (пластической).

б) Метод предварительной консолидации

149. Метод предварительной консолидации применяется при возведении насыпей требуемой высоты на основаниях II типа и на основаниях I типа при использовании способа временной пригрузки в тех случаях, когда устойчивость основания в его природном состоянии недостаточна для восприятия нагрузки от насыпи увеличенной высоты.

Метод предварительной консолидации заключается в назначении определенного режима возведения насыпи, соответствующего повышению несущей способности (безопасной нагрузки) грунта основания в процессе его уплотнения под нагрузкой от веса насыпи.

Требуемый режим возведения насыпи определяется исходя из условия р_факт < р_без которое должно соблюдаться в любой момент сооружения насыпи.

150. Необходимый режим возведения насыпи устанавливают в следующем порядке:

а) по кривым зависимости сцепления и угла внутреннего трения от влажности c_W = f₁(W), j _W = f₂(W) определяют значения сдвиговых характеристик расчетного (наиболее опасного) слоя грунта, соответствующих его природной влажности W_нач = W_пp, влажности после полного уплотнения под весом проектируемой насыпи W_кон и 2 — 3 промежуточным значениям влажности;

б) по кривым зависимости осадки слоев во времени при нагрузке, соответствующей проектной, приближенно определяют общую осадку в моменты времени, когда влажность расчетного слоя достигает принятых выше промежуточных значений;

в) по полученным значениям c_W и j _W, используя формулу (24), вычисляют величины безопасных нагрузок, соответствующие каждому из рассмотренных моментов осадки (начальному, конечному и 2 — 3 промежуточным), и строят зависимость безопасной нагрузки от общей осадки. Полученная зависимость (приближенная) соответствует наиболее рациональному (идеальному) с точки зрения скорости уплотнения режиму отсыпки насыпи; реальный режим отсыпки не должен выходить за рамки идеального (по величине фактической нагрузки); вместе с тем не рекомендуется, чтобы он значительно отклонялся и в противоположную сторону, так как в этом случае затягиваются сроки строительства;

г) назначается режим отсыпки насыпи в виде ступенчатого увеличения нагрузки при условии, что каждая ступень выдерживается до тех пор, пока в результате осадки (при проявлении эффекта взвешивания) нагрузка снизится не более чем на 10 % по сравнению с первоначальной, т.е. нагрузкой в момент отсыпки слоя;

д) после назначения режима отсыпки насыпи необходимо проверить и уточнить зависимость безопасной нагрузки от общей осадки и сопоставить назначенный режим с этой уточненной зависимостью, внеся при необходимости соответствующие коррективы.

Пример расчета приведен в приложении 2.

151. Учитывая, что реальный процесс уплотнения основания под нагрузкой от веса насыпи может существенно отличаться от расчетного, рекомендуется в ответственных случаях при использовании метода предварительной консолидации для обеспечения более надежных результатов непосредственно контролировать ход осадки и изменение влажности грунтов основания в процессе возведения насыпи.

Осадку можно контролировать с помощью реперов-марок и бурения; изменение влажности — систематическим отбором проб грунта с различных горизонтов с помощью зонда или бурения с определением влажности грунта методом высушивания.

По полученным значениям влажности, используя расчетные зависимости угла внутреннего трения и сцепления от влажности j _W = f₂(W), c_W = f₁(W), устанавливают расчетные величины показателей c_W и j _W в любой момент возведения насыпи, а по соответствующим формулам определяют безопасную нагрузку р_без в этот момент времени. Одновременно при бурении фиксируется фактическая осадка основания насыпи, рассчитываются действующая нагрузка р_факт и коэффициент безопасности. В случае, если в какой-то момент коэффициент безопасности окажется меньше единицы, необходимо временно прекратить отсыпку насыпи, чтобы грунт основания уплотнился до степени, обеспечивающей возможность дальнейшего повышения нагрузки.

Г. Конструктивные мероприятия по ускорению уплотнения грунта основания насыпи

152. В тех случаях, когда изложенными выше методами технологического порядка нельзя, как показывают расчеты, обеспечить завершение осадки проектируемой насыпи или достижение требуемой прочности грунта основания в заданные сроки, следует рассмотреть вопрос о возможности и целесообразности применения конструктивных мероприятий, относящихся непосредственно к самому основанию.

Такими мероприятиями являются:

а) устройство вертикальных песчаных дрен или прорезей;

б) частичное удаление слабого грунта.

а) Основания с вертикальными дренами

153. Основное назначение вертикальных дрен — ускорение процесса уплотнения сильно сжимаемого грунта основания под воздействием нагрузки от веса насыпи за счет сокращения пути и улучшения условий фильтрации.

Ускорение уплотнения одновременно обеспечивает и ускорение роста сопротивляемости грунта основания сдвигу. Кроме того, наличие вертикальных дрен само по себе несколько повышает несущую способность основания, а также снижает величину упругих деформаций.

Применение вертикальных дрен будет наиболее эффективно (с точки зрения ускорения осадки) для грунтов, у которых основная часть осадки приходится на долю первичной (фильтрационной) и показатель степени консолидации близок к 2.

154. Вертикальные дрены применяются при мощности слабой толщи более 4 м. Их длина определяется мощностью активной зоны.

Дрены можно устраивать диаметром от 20 до 50 см, располагая их в плане в шахматном порядке или по углам сетки квадратов.

Расстояние между дренами назначается по расчету исходя из заданного срока достижения определенной степени уплотнения грунта основания. Ориентировочно при требуемом сроке завершения интенсивной части осадки порядка 4 — 6 мес. это расстояние колеблется в пределах 1,8 — 3,5 м. При относительно высоких насыпях могут назначаться различные расстояния между дренами в пределах поперечного сечения. Предварительно назначенное расстояние уточняется путем расчета на основе испытания грунта основания на компрессию и консолидацию.

155. Для расчета основания с вертикальными дренами необходимо знать:

а) начальную мощность сжимаемого слоя;

б) требуемый срок установления заданной степени консолидации (заданная степень консолидации обычно принимается равной 80 — 90 %);

в) характеристики сжимаемости грунта во времени при вертикальной и горизонтальной фильтрации.

Степень консолидации с вертикальными дренами u_общ , %, на некоторый момент времени определяется по формуле:

где u_в — степень консолидации основания при вертикальной фильтрации воды из грунта основания;

u_г — то же при горизонтальной фильтрации.

Практические расчеты срока уплотнения ведутся с помощью графиков консолидации при вертикальной и горизонтальной фильтрации (рис. 40 — 41).

156. Расчет проводится в следующем порядке:

а) выбирается диаметр дрен d для торфяных грунтов порядка 20 — 30 см, для глинистых — 40 — 50 см;

б) назначается расстояние между дренами l;

в) определяется отношение расстояния между дренами к диаметру ;

г) вычисляется величина фактора времени при фильтрации воды в горизонтальном направлении по формуле:

где K_г — коэффициент фильтрации сжимаемого слоя при фильтрации воды в горизонтальном направлении;

e _ср — среднее значение коэффициента пористости грунта;

D — объемный вес воды;

а_г — коэффициент сжимаемости при сжатии в горизонтальном направлении;

l — расстояние между дренами;

Т — требуемый срок консолидации.

Величина Т_г может быть определена по формуле с использованием результатов непосредственных испытаний на консолидацию:

где С_г — коэффициент консолидации, определенный в опыте при горизонтальной фильтрации воды из образца;

д) по графику зависимости степени консолидации слоя от фактора времени находят степень консолидации при горизонтальной фильтрации для данного п;

Рис. 40. График определения степени консолидации при горизонтальной фильтрации

Рис. 41. График определения степени консолидации при вертикальной фильтрации

е) вычисляется величина фактора времени при вертикальной фильтрации по формуле:

где K_в — коэффициент фильтрации сжимаемого слоя при фильтрации в вертикальном направлении;

а_в — коэффициент сжимаемости при сжатии в вертикальной плоскости;

Н — мощность слабого слоя при односторонней или половина мощности при двухсторонней фильтрации;

либо по формуле:

где С_в — коэффициент консолидации, определенный в опыте при вертикальной фильтрации;

ж) по графику зависимости степени консолидации от фактора времени находят степень консолидации при вертикальной фильтрации воды из грунта основания (см. рис. 40 — 41)

з) по найденным значениям и_в и и_г определяет значение и_общ.

Расчет повторяют до тех пор, пока при некотором значении l степень консолидации на заданный момент времени будет соответствовать заданному значению (например, 90 %).

157. Песок для заполнения вертикальных дрен должен иметь коэффициент фильтрации не менее 6 м/сутки. Нижняя часть насыпи в этом случае обязательно отсыпается из хорошо фильтрующего материала с коэффициентом фильтрации не менее 3 м/сутки.

158. Для устройства дрен первоначально в основании насыпи отсыпается рабочий слой из песка мощностью 0,6 — 2,0 м в зависимости от несущей способности слабых грунтов и веса механизмов.

159. Величину осадки и устойчивость насыпи следует рассчитывать, руководствуясь указаниями пп. 121 — 144. При вычислении объемов земляных работ необходимо вводить поправку на объем, занятый дренами.

160. Общая толщина насыпного слоя на основании с вертикальными дренами не должна быть меньше 2,5 м.

б) Основания с дренажными прорезями

161. При мощности слабого слоя менее 4 м вместо вертикальных дрен могут быть применены дренажные прорези, не требующие специального оборудования для их сооружения. Дренажные прорези можно устраивать только в грунтах, способных удерживать вертикальные стенки в течение времени, необходимого для заполнения прорези песком.

162. Расстояние между дренажными прорезями ориентировочно назначается в пределах 1,8 — 2,4 м и проверяется расчетом.

Песок, используемый для заполнения прорезей, должен иметь коэффициент фильтрации не менее 3 м/сутки.

163. Расчет дренажных прорезей аналогичен расчету вертикальных дрен и осуществляется с помощью номограммы (рис. 42).

в) Частичное удаление слабого грунта

164. Метод частичного удаления слабого грунта предназначен, главным образом, для ускорения первичной (фильтрационной) осадки. Этот метод можно применять также для некоторого повышения несущей способности основания за счет удаления наиболее слабого слоя.

Целесообразно рассмотреть данный метод как возможный вариант в следующих случаях:

а) грунт подчиняется законам фильтрационной консолидации (показатель степени консолидации п близок к 2);

б) сжимаемость грунта слабой толщи понижается, а прочность возрастает с глубиной.

Рис. 42. График расчета консолидации слоя водонасыщенного грунта с дренажными прорезями

165. Конечная осадка насыпи и ход ее во времени при частичном удалении слабого грунта определяется способами, аналогичными изложенным.

Величину фактически действующей нагрузки при расчете конечной величины осадки устанавливают по формуле:

где p_расч — величина, определяемая по формулам (8), (9), (17);

g _н — средневзвешенное значение объемного веса (с учетом взвешивания) насыпного грунта, уложенного на месте удаленного;

g _у — средневзвешенное значение объемного веса удаленного грунта (с учетом взвешивания);

h_у — толщина заменяемого слоя.

166. Устойчивость насыпи при частичном удалении слабого грунта определяется методом, аналогичным изложенному в пп. 139 — 140.

Величина фактической нагрузки определяется по формулам (8), (9), (17), (30).

Д. Конструктивные мероприятия по обеспечению устойчивости основания насыпи

а) Метод предварительного осушения

167. Метод предварительного осушения предназначен для повышения несущей способности основания и снижения величины осадки отсыпаемой насыпи.

Метод может применяться при высоком горизонте грунтовых вод и возможности существенно понизить этот горизонт путем применения мелиоративных мер до начала строительства. Сущность метода заключается, главным образом, в исключении благодаря понижению грунтовых вод эффекта взвешивания толщи, в результате чего происходит ее уплотнение под воздействием нагрузки от собственного веса еще до возведения насыпи. Это снижает сжимаемость толщи и повышает сопротивляемость грунта сдвигу к моменту возведения насыпи.

Метод рекомендуется применять во всех случаях, когда это возможно, как самостоятельный или в сочетании с другими методами.

168. Если согласно расчетам, несмотря на технологические меры и изменение конструкции основания, нельзя возвести насыпь (требуемой высоты) наиболее простой конструкции из-за невозможности обеспечить устойчивость основания, необходимо рассмотреть варианты усиления конструкции самой насыпи, направленные на обеспечение требуемой устойчивости ее основания.

Такими вариантами могут быть:

а) уположение откосов насыпи;

б) устройство насыпи с пригрузочными бермами;

в) устройство легких насыпей (для автомобильных дорог);

г) насыпи на сланях;

б) Уположение откосов

169. Уположение откосов насыпи обеспечивает повышение устойчивости за счет увеличения величины безопасной нагрузки. При уположении откосов увеличивается отношение 2а/B, в связи с чем уменьшается значение функции b , входящей в формулу безопасной нагрузки (п. 140). При расчете по кругло-цилиндрическим поверхностям скольжения ориентировочно можно считать, что при уположении откосов от 1:1,5 до 1:10 у насыпей высотой h = 1 — 5 м величина напряжения на сдвиг по критической поверхности скольжения, %, снижается, как указано в табл. 18.

Напряжение на сдвиг, %, при крутизне откосов 1: п

170. Практически требуемую крутизну следует устанавливать путем расчета 3 — 4 вариантов насыпи с различной крутизной откосов и построения графика зависимости безопасной нагрузки от крутизны откосов. Далее по указанному графику устанавливается величина заложения откосов, соответствующая условию равенства безопасной нагрузки проектной p_без = p_расч.

Проектную и безопасную нагрузки определяют в соответствии с указаниями пп. 67 — 68, 139 — 141 для различных расчетных схем.

в) Насыпь с пригрузочными бермами

171. Если расчеты показывают, что для обеспечения устойчивости необходимо устройство слишком пологих откосов (положе 1:3 — 1:4), то в случае насыпи высотой более 2 м следует рассмотреть в качестве варианта конструкцию насыпи с пригрузочными бермами. При этом в задачу расчета входит определение требуемой высоты и длины пригрузочных берм.

172. Максимальную толщину пригрузочных берм при быстрой их отсыпке ориентировочно можно установить из выражения:

где g _н — объемный вес грунта бермы;

с — сцепление грунта основания;

M _j — некоторая функция угла внутреннего трения грунта основания, значение которой устанавливается по табл. 19.

173. Требуемую высоту пригрузочных берм ориентировочно можно вычислить по формуле:

где p_расч — проектная нагрузка от насыпи заданной высоты при трапецеидальном очертании;

p_без — безопасная нагрузка трапецеидальной насыпи заданной высоты;

— средневзвешенный объемный вес грунта пригрузочных берм.

Значения p_расч и p_без могут определяться для условий быстрой и медленной отсыпки в соответствии с указаниями пп. 140 — 141. При установлении для условий медленной отсыпки величина осадки берм принимается приближенно равной половине величины осадки насыпи (по оси).

174. Требуемую длину пригрузочной бермы l_пр ориентировочно можно определить по формулам:

а) при

б) при

где H — мощность слабого слоя;

b_ср — ширина земляного полотна по средней линии;

a — предельный условный угол видимости, зависящий от величины сцепления и угла внутреннего трения грунта слабой толщи (приложение 5).

Угол a можно установить из выражения:

Практически a определяется графическим построением (см. приложение 5).

175. Правильность назначенных размеров пригрузочных берм следует проверить путем расчета устойчивости основания по методу круглоцилиндрических поверхностей скольжения.

Требуемый коэффициент запаса устанавливается в соответствии с указаниями п. 144.

176. При расчетах насыпи с бермами по методу круглоцилиндрических поверхностей скольжения вес части бермы Q_б, ограниченной плоскостью среза, расположенной над площадкой возможного выпора, дает дополнительный удерживающий момент Q_б × b_б.

Расчет насыпи с бермами аналогичен расчету насыпи без берм. В этом случае должна быть дополнительно учтена сила трения при срезе банкета, развивающаяся в плоскости nt из-за распора. Ориентировочно , где h_б — толщина бермы.

Направление силы F ¢ принимают под углом j к нормали плоскости nt.

Пример расчета приведен на рис. 37.

177. При установлении необходимых размеров берм расчетом по методу круглоцилиндрических поверхностей скольжения следует рассматривать ряд вариантов берм различной длины и толщины. По длине исследуются варианты, отличающиеся между собой на 2,5 или 5,0 м.

Устанавливая толщину берм h₆, рекомендуется рассматривать варианты, при которых отношение h_б к толщине насыпи h₀ изменяется ступенями: 0,10; 0,20; 0,30; 0,40; 0,50; 0,60.

При необходимости следует проектировать ступенчатые бермы: с большей толщиной у насыпи и меньшей с полевой стороны.

Толщина полевой бермы должна обеспечивать устойчивость насыпи без выпора слабого грунта.

г) Устройство легких насыпей

178. Для повышения степени устойчивости основания автодорожных насыпей в соответствующих случаях рекомендуется использовать для их возведения местные легкие материалы, например шлаки, при наличии их в районе строительства.

Для этой же цели при строительстве автомобильных дорог в отдельных случаях могут быть применены древесные опилки, а также смесь песка с торфом. Подбор состава такой смеси и обоснование возможности ее применения должны осуществляться на основе специальных лабораторных испытаний.

Снижение веса земляного полотна может быть также достигнуто устройством ячеистой конструкции из гравийного материала с добавкой цемента. Подобные конструкции должны проектироваться индивидуально с соответствующим технико-экономическим обоснованием.

д) Насыпи на сланях

179. В отдельных случаях, главным образом на автомобильных дорогах низких технических категорий, могут применяться конструкции земляного полотна на жестких деревянных настилах (сланях).

Назначение подобных конструкций — повышение несущей способности основания и снижение неравномерности осадки в поперечном профиле.

При устройстве жесткого настила несущая способность основания увеличивается на 10 — 20 %.

Условия применения сланей для железнодорожных насыпей указаны в п. 92.

180. Эстакады применяются на железнодорожных линиях I и II категорий, если доказана их технико-экономическая целесообразность, при отсутствии местных дренирующих грунтов, глубине торфяных болот более 5 м, подстилаемых неустойчивыми сильносжимаемыми грунтами. Эстакады можно рассматривать как вариант конструкции и на автомобильных дорогах высоких категорий при мощности слабого слоя более 6 м.

4. ТРЕХСТАДИЙНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

181. При трехстадийном проектировании наиболее сложных и ответственных объектов работы выполняются в следующем порядке:

I — выбор типов конструкций насыпей;

II — расчет устойчивости конструкций земляного полотна по данным полевых и лабораторных исследований;

III — разработка рабочих чертежей и проекта организации работ.

IV. НАБЛЮДЕНИЯ ЗА ДЕФОРМАЦИЯМИ ОСНОВАНИЯ ПРИ СООРУЖЕНИИ НАСЫПЕЙ НА СЛАБЫХ ГРУНТАХ

182. Во всех случаях, когда слабый грунт используется в основании насыпи, а также когда предусматривается отжатие слабого грунта весом насыпи в процессе ее сооружения, необходимо проводить наблюдения за ходом осадки основания.

Все мероприятия по наблюдению за деформациями основания должны быть включены в смету проекта.

183. За осадкой насыпи наблюдают по осадочным реперам, представляющим собой металлическую плиту или сварную решетку из полос шириной 15 — 20 см, толщиной 2 — 3 мм и размерами в плане 1 ´ 1 м. Перпендикулярно к плите в ее центре приваривается труба диаметром 1,5 — 2 дюйма и длиной 1,0 м. По мере роста осадки и толщины насыпного слоя трубу наращивают, последовательно навинчивая метровые отрезки, одновременно маркируя их масляной краской. Величину осадки устанавливают путем нивелирования, следя за перемещением верха трубы по отношению к постоянному реперу. Осадочные реперы устанавливают в створах на расчетных поперечниках, намечаемых в проекте.

Рекомендуемое минимальное количество реперов в створе:

а) при сооружении железнодорожных насыпей на однопутном пути без берм — 1 (на оси насыпи); на однопутном пути с бермами — 3 (один на оси и по одному на бермах) и на двухпутном пути — 5 (один на оси, два на бровках и два на откосах);

б) при сооружении автодорожных насыпей при ширине насыпи до 12 м без берм — 1 (на оси насыпи); при ширине насыпи до 12 м с бермами или при ширине более 12 м без берм — 3 (один на оси и по одному на бровках или на бермах); при ширине более 12 м и с бермами — 5 (один по оси, два по бровкам и два по бермам).

184. Для наблюдения за возможными горизонтальными перемещениями и выпором слабого грунта из-под насыпи устанавливают дополнительно марки или деревянные колья диаметром 5 — 10 см по створам вне насыпи. Величину вертикальных перемещений определяют нивелированием, а горизонтальных — теодолитной съемкой или промером лентой как отклонений кольев из створа, так и расстояний от кольев до постоянного репера.

185. Упругие и остаточные осадки железнодорожных насыпей под воздействием подвижной нагрузки замеряют с помощью телескопического репера, состоящего из неподвижной трубы диаметром 1,5 — 2,5 дюйма, основание которой закладывается в минеральном дне, и подвижной трубы большего диаметра, обычно 4 дюйма, заложенной в насыпи на полную ее высоту и воспринимающей ее деформации. Неподвижный репер устанавливают внутри подвижного, который может свободно перемещаться относительно неподвижного. Величина упругих и остаточных осадок при строительстве замеряется мессурой, закрепленной на неподвижном репере. Между подвижным и неподвижным реперами устраивают специальный сальник, предохраняющий систему от засорения песком и заклинивания.

Упругие и остаточные осадки можно измерять с помощью нивелира по колышкам, забиваемым на глубину 25 — 30 см на расстоянии 2 — 2,5 м от оси пути. Точность измерения составляет 1 мм.

Если после сооружения железнодорожного земляного полотна наблюдения за осадкой показали, что суточный темп осадки основания насыпи не превышает 0,5 мм, то следует приступать к испытанию подвижными нагрузками и приемке железнодорожной насыпи. Порядок испытаний и приемки изложен в приложении 6.

186. Параллельно наблюдениям за осадкой насыпи производится контрольное бурение с целью оконтуривания подошвы насыпи, а также определения изменений физико-механических свойств грунтов основания (приложение 7).

Приложение 1

МЕТОДИКА ЛАБОРАТОРНЫХ И ПОЛЕВЫХ ОПРЕДЕЛЕНИЙ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СЛАБЫХ ГРУНТОВ

1. Лабораторные методы

Целью лабораторных испытаний грунтов является определение классификационных показателей, используемых для установления по таблицам расчетных характеристик грунтов и идентификации слоев слабой толщи, а также непосредственное получение расчетных показателей сжимаемости и сопротивления сдвигу. Однако надо иметь в виду, что результаты лабораторных исследований будут достоверны лишь в случае принятия строжайших мер предосторожности при отборе, транспортировке и хранении монолитов слабых грунтов.

Конструкции пробоотборников для слабых грунтов приведены на рис. 1 — 5 данного приложения.

В лаборатории определяют следующие характеристики грунтов: влажность, объемный и удельный вес, гранулометрический (механический) состав, зольность торфа, степень разложения торфа, ботанический состав торфа, пластичность, сжимаемость, сопротивление сдвигу, водопроницаемость.

Влажность грунтов определяют в соответствии с ГОСТом 5180-64.

Торфы в практике иногда также характеризуют относительной влажностью, т.е. отношением веса воды в данной навеске торфа к весу этой навески, выраженным в процентах.

Для неоднородных торфов и илов (особенно ненарушенной структуры) при высокой естественной влажности рекомендуется производить не менее трех параллельных определений влажности, так как между ними возможны значительные расхождения. За окончательный результат принимают среднеарифметическое из двух ближних значений, либо среднеарифметическое из трех значений. При работе с монолитами для контроля влажности следует отбирать одну пробу порядка 100 г с целью получения среднего контрольного значения.

При зондировках торфяной залежи для определения влажности торфа рекомендуется ускоренный метод по ГОСТу 7302-61.

Объемный вес определяют с обязательным соблюдением требований ГОСТа 5182-64, который рекомендует методы: а) режущих колец и б) гидростатического взвешивания.

Для торфа дополнительно к перечисленным можно рекомендовать волюменометрический метод.

Для малоразложившихся торфов метод режущих колец дает большие расхождения из-за трудности правильной обработки отобранного образца обычным ножом и некоторой его деформации при перерезании неразложившихся растительных остатков во время отбора образцов. Поэтому в таких торфах образцы отбирают специальными стаканами объемом 500 см 3 или 1000 см 3 .

Если объемный вес грунта определяется не на месте, то кольца должны быть снабжены притертыми крышками.

Волюменометрический метод заключается в измерении объема образца торфа в специальном приборе (волюменометре) системы Инсторфа. Прибор состоит из стеклянного сосуда объемом около 200 см 3 , диаметром около 350 мм, и сообщающейся с ним трубки диаметром 5 мм с миллиметровой шкалой. Трубка предварительно градуируется таким образом, чтобы каждому делению шкалы соответствовал определенный объем воды. Перед установлением объемного веса образец торфа взвешивают, а затем помещают в сетчатый каркас и погружают в волюменометр. По трубке устанавливают изменение уровня воды и вычисляют объем исследуемого образца.

Рис. 1. Торфяной бур ТБ-5:

1 — винт; 2 — полуконус; 3 — нож; 4 — сердечник; 5 — ложка

Рис. 2. Грунтонос конструкции Игумнова для взятия монолитов илов и других глинистых грунтов мягкопластичной и скрытотекучей консистенции:

1 — башмак; 2 — направляющая; 3 — резцы; 4 — нижний стакан; 5 — гильза; 6 — верхний стакан; 7 — диафрагма; 8 — головка с конусным переходом

Рис. 3. Грунтонос конструкции Фурса для взятия монолитов илов и других глинистых грунтов мягкопластичной и скрытотекучей консистенции:

1 — лопасть тормозная; 2 — башмак; 3 — лепесток; 4 — нижний стакан; 5 — гильза; 6 — верхний стакан; 7 — головка

Рис. 4. Универсальный грунтонос конструкции ЦНИИСа для отбора монолитов торфов и других болотных отложений со сменными коронками:

I — для слаборазложившихся торфов; II — хорошо разложившихся торфов; III и IV — для минерализованных торфов и пластичных грунтов; V — для сапропелей и илов

Рис. 5. Схема работы грунтоноса АЛТИ:

1 — отверстие под штифт во внутренней штанге; 2 — то же в наружной штанге; 3 — тренога металлическая; 4 — внутренняя штанга; 5 — наружная штанга; 6 — стакан грунтоноса; 7 — поршень с конусом

Удельный вес глинистых незасоленных и засоленных грунтов определяют с учетом требований ГОСТа 5181-64.

Удельный вес торфяных грунтов можно устанавливать по той же методике, что и для засоленных грунтов.

Для получения ориентировочных значений удельного веса торфов рекомендуются испытания в дистиллированной воде с использованием навески влажного торфа. При пересчете вес абсолютно сухой навески торфа устанавливают по формуле

где Р — вес навески влажного грунта, помещенной в пикнометр;

W_c — относительная влажность навески торфа (по отношению к сырому веществу).

Для определения удельного веса торфяных грунтов рекомендуется также использовать прибор УВД-2 конструкции Л.С. Амаряна (Калининский политехнический институт) (рис. 6). Торф в воздушно-сухом состоянии (влажность — 10 — 25 %) подвергается сжатию в закрытой камере под давлением 3500 — 4000 кг/см 2 . В сжатом состоянии определяется его объем с последующим пересчетом и вычислением удельного веса.

Продолжительность одного испытания составляет 10 — 12 мин (без учета времени, затрачиваемого на определение влажности обычным методом). Навеску торфа, помещенную в матрицу, уплотняют через пуансон под гидравлическим лабораторным прессом. Толщина спрессованного образца вычисляется по показанию индикатора.

Подробные указания по использованию прибора содержатся в прилагаемой к нему инструкции.

Гранулометрический ( механический ) соста в. На результаты анализа большое влияние оказывает подготовка грунта к гранулометрическому анализу. Основным способом предварительной подготовки глинистых грунтов к гранулометрическому анализу является размачивание, кипячение в дистиллированной воде с аммиаком (или пирофосфатом натрия) и последующее растирание. Грунты, содержащие соли-электролиты, кроме кипячения, иногда подвергаются предварительной отмывке водой до полного удаления водорастворимых солей, вызывающих коагуляцию.

В зависимости от того или иного сочетания перечисленных приемов различают три схемы подготовки грунта к гранулометрическому анализу:

I — подготовка к дисперсному анализу. Грунт приводится в состояние максимальной дисперсности путем замещения всех обменных катионов катионом Na;

II — подготовка к полудисперсному анализу. Грунт приводится в состояние естественно-элементарного расчленения без энергичного химического воздействия;

III — подготовка к агрегатному анализу. В этом случае только размачиваются естественные комки в воде, и грунт в течение часа взбалтывается в специальном аппарате.

Схему подготовки грунта выбирают опытным путем. В случае незначительных расхождений в результатах останавливаются на простейшей.

Для илов с целью получения полной диспергации следует рекомендовать подготовку по I схеме с применением пирофосфата натрия. Гранулометрический состав илов рекомендуется определять на образцах с естественной влажностью, не допуская их высушивания и агрегирования. Воздушно-сухие образцы могут быть использованы только в тех случаях, когда есть уверенность в том, что высушивание их на воздухе не вызывает агрегации.

При подготовке пробы к анализу навеску (не более 5 г в случае высокодисперсных пород) следует тщательно растирать, доводя до состояния густого теста, одновременно добавляя катализатор — 4 %-ный раствор пирофосфата натрия.

Требуемое количество раствора пирофосфата натрия для оптимальной диспергации пород определяется заранее в серии градуированных пробирок. В зависимости от породы оно колеблется от 2,5 до 50 мл на 1 л суспензии. Далее густое тесто постепенно разбавляют водой и переносят всю навеску через сито с отверстиями диаметром 0,1 мм в цилиндр. Пробы суспензии отбирают пипеткой по известной методике [47].

Зольность торфа — это весовое количество золы, оставшееся от сжигания торфа, отнесенное к весу сухой навески и выраженное в процентах.

Различают два вида зольности:

а) зольность конституционную (собственную), которая получается в результате сгорания органического вещества; она обычно составляет 2 — 18 %;

б) зольность наносную, образующуюся в результате приноса в торф минеральных частиц водой извне. Такая зольность может достигать значительных величин.

Наносная зольность может быть определена путем отмучивания oт волокна декантацией.

Рис. 6. Прибор УВД-2 для определения удельного веса торфяного грунта:

1 — подставка; 2 — матрица; 3 — пуансон; 4 — основание; 5 — винт; 6 — индикатор

Обычно определяют суммарную зольность в соответствии с ГОСТом 278-54. Сущность метода заключается в сжигании навески торфа в муфельной печи и прокаливании остатка при температуре 800 ± 25 °С до постоянного веса.

Навески влажного торфа по 6 — 8 г закладывают в предварительно взвешенные тигли № 5 или № 6 (1 — 2 г сухого торфа). Тигли ставят на под холодного или нагретого до температуры не свыше 300° муфеля, помещая их в предварительно определенную термопарой при полном накале муфеля зону устойчивой температуры (800 ± 25°), закрывают дверцу и постепенно нагревают муфель до 800 ± 25°.

При этой температуре прокаливают в течение 2 ч в закрытом муфеле образовавшийся зольный остаток. Потом тигли с зольным остатком вынимают из муфеля, охлаждают сначала на воздухе (на асбестовом или этернитовом листе) в течение 5 мин, а затем в эксикаторе до комнатной температуры и взвешивают с точностью до 0,001 г на аналитических весах.

Затем производят контрольное прокаливание тиглей с зольным остатком в течение 40 мин при температуре 800 ± 25° и после охлаждения и взвешивания определяют изменение веса. Если изменение веса (в сторону уменьшения или увеличения) будет меньше 0,005 г, то испытание заканчивают и для расчета принимают последний вес.

При изменении веса на 0,005 г и более производят дополнительно контрольные прокаливания, каждое в течение 40 мин, до тех пор, пока разность в весе при двух последовательных взвешиваниях будет менее 0,005 г.

Зольность торфа z, %, вычисляется по формуле:

где а — вес тигля с золой, г;

б — вес пустого прокаленного тигля, г;

в — навеска абсолютно сухого торфа.

В случае использования навески влажного грунта одновременно с сжиганием торфа определяется влажность и затем производится пересчет веса влажной навески к абсолютно сухой.

Аналогично определяют потери после прокаливания q для органо-минеральных грунтов, при этом

где А — отношение веса абсолютно сухой навески после и до прокаливания, %.

Степень разложения торфа или степень его гумификации выражается в процентах и представляет собой отношение количества разложившейся части торфа (гумуса), имеющейся в данной навеске, к величине всей навески.

Существующие методы определения степени разложения торфа делятся на две категории: химические и физические.

В полевых и лабораторных условиях целесообразно применение трех наиболее удобных и простых методов: а) микроскопического, б) весового и в) глазомерно-макроскопического.

Микроскопический метод самый простой и быстрый. Он заключается в следующем. Пробу торфа весом 30 — 40 г помещают на листке картона или пергамента, тщательно перемешивают и разравнивают тонким слоем. Из 10 мест образца на 3 предметных стекла помещают по 0,5 см 3 торфа, разравнивают тонким слоем, добавляют несколько капель воды и покрывают покровным стеклом. Затем при увеличении в 100 раз рассматривают на каждом стекле в разных его частях до 10 полей зрения и в процентах оценивают площадь, занятую гумусом, относительно всей площади торфа. Степень разложения определяется как среднее арифметическое из всех 30 определений с округлением до 5 %.

Весовой метод основан на технических приемах и общепринятых способах измерения. Для определения степени разложения по этому методу берут пробу весом 50 г и делят на весах на две равные части. Одну из них высушивают в термостате при температуре 105 °С и взвешивают с точностью до второго знака. Вторую часть образца торфа отмучивают струей воды на сите с отверстиями 0,1 — 0,25 мм для отделения гумусовой массы. Отмучивание продолжают до тех пор, пока из сита не будет вытекать прозрачная вода. Оставшиеся в сите промытые растительные остатки высушивают в термостате до абсолютно сухого состояния при температуре 105 ° С и взвешивают.

Степень разложения подсчитывается по формуле:

где R — степень разложения;

а — вес абсолютно сухого волокна из отмученной навески;

в — вес абсолютно сухого торфа неотмученной половины.

Глазомерно-макроскопический метод менее точен, но позволяет в полевых условиях установить относительную величину степени разложения отдельных слоев торфяной залежи. Он основан на определении на глаз структуры торфа, его консистенции при сжатии в руке, цвета воды, выделяемой торфом при сжатии, и его упругих свойств.

В настоящее время комплекс признаков визуального определения степени разложения дополнен еще одним показателем — мазком торфа. Этот метод предложен центральной торфяной опытной станцией. Из нескольких мест торфяного образца, вынутого из залежи, отбирается средняя проба объемом 0,5 — 1 см 3 . Пробу помещают на листе плотной белой бумаги или на странице полевого дневника, где в соответствующей строке указана глубина взятия. Нажимая указательным пальцем на пробу, делают горизонтальный мазок на 5 — 10 см. Следующие мазки из нижележащих горизонтов того же разреза располагают непосредственно один под другим. Получается цветная шкала степени разложения по всему профилю.

Мазки сравнительно быстро подсыхают и могут храниться без существенных изменений в течение длительного времени как документация строения торфяной залежи.

Для оценки степени разложения торфа мазки сравнивают со стандартной шкалой, приведенной в таблице данного приложения.

В проектной документации необходимо обязательно указывать, каким способом определена степень разложения, поскольку различные методы могут давать различные результаты.

Ботанический состав торфа определяется с целью установления вида торфообразователей, входящих в исследуемый тип торфа.

Перед отмучиванием (промыванием) торфа определяется степень засоренности массы минеральными наносами. В стеклянный кристаллизатор, заполненный водой, кладут немного торфа (10 — 15 г), который затем тщательно перемешивают стеклянной палочкой. Смесь отстаивается в течение 2 — 3 мин, после чего воду с волокнами осторожно сливают. По наличию песка или других минеральных примесей, остающихся на дне кристаллизатора, судят о степени засоренности торфа. После этого приступают к промыванию торфа через сито под струей воды для отделения гумуса от растительных остатков. Отмучивание образцов торфа при степени разложения до 40 % производится на сите с диаметром отверстий 0,25 мм, более 40 % — на сите с диаметром отверстий 0,1 мм. Если навеска торфа сухая, то ее перед промыванием разваривают в 10 %-ном растворе NaOH или КОН.

Торф промывают до тех пор, пока из сита не будет вытекать прозрачная вода.

Визуальные показатели для определения степени разложения в полевых условиях

Хорошо сохранились и составляют почти всю массу торфа, различные мхи и остатки осоковой растительности

Торф не мажет руку, отжатая масса пружинит и быстро принимает первоначальный объем

Отжимается легко, бесцветная или слабо окрашенная

Бесцветный или слабожелтый, с большим количеством налипшего волокна

Хорошо сохранились, но измельчены в большей степени

При сжатии в кулаке не продавливается между пальцами; в сжатом торфе заметна упругость

Отжимается легко, мутная, желтая, коричневатая или светло-серая

Желтый или слегка коричневый, светло-серый, имеются налипшие волокна

Сохранились, но определить затруднительно, часть из них гумифицирована

Несколько пластичен, при сжатии в кулаке часть торфа продавливается между пальцами, при растирании мажет руку

Отжимается с некоторым усилием, мутная, коричневатая или бурая

Коричневый или серовато-коричневый, налипшего волокна нет

Заметны, но распознаются трудно, много гумифицированных частиц

Пачкает руку, продавливается значительная часть торфа

Отжимается со значительным усилием, мутная, бурая или коричневая

От коричневого до темно-коричневого с серым и черным оттенком и с гладкой поверхностью

Мало заметны или почти незаметны, преобладает гумифицированная масса

Большая часть полностью продавливается между пальцами, пачкает руку

Почти или совсем не отжимается

Темно- или черно-коричневый, хорошо сохраняет отпечатки пальцев

Промытые волокна торфа пинцетом наносят на предметное стекло микроскопа, разравнивают тонким слоем, добавляют несколько капель воды, а затем рассматривают под микроскопом при увеличении примерно в 100 раз. Сфагновые мхи целесообразно предварительно окрасить в 2 %-ном спиртовом растворе генцианвиолета и рассматривать при увеличении в 200 раз.

Отмечают все попадающиеся при передвижке стекла остатки как основных торфообразователей данного образца, так и единичных, руководствуясь [6].

Для определения в процентах количественного соотношения между растительными остатками для одной и той же пробы торфа просматривают до 10 полей зрения, определяя в каждом случае наименование встречающихся растений-торфообразователей и процент занимаемой ими площади в поле зрения микроскопа. Затем определяют среднюю величину из всех просмотров и округляют до 5 %

Вид торфа устанавливается по содержанию основных растений-торфообразователей, количество которых в данном образце превышало 15 %, причем на первом месте ставится торфообразователь, содержащийся в меньшем количестве.

К лесному типу торфа (разновидность Б, табл. 1 настоящих «Методических указаний») относятся ольховый, березовый, еловый, сосновый, ивовый торфы.

К лесотопяному типу (разновидность В) относятся древесно-травяные и древесно-моховые торфы: древесно-осоковый, древесно-тростниковый, древесно-гипновый, древесно-сфагновый.

К топяным и избыточно влажным разновидностям (группы Г и Д) относятся травяные и моховые торфы: хвощевый, тростниковый, осоковый, гипновый, сфагновый, фускум-торф, медиум-торф.

Пластичност ь. Границу текучести грунтов устанавливают в соответствии с ГОСТом 5184-64, границу раскатывания — по ГОСТу 5183-64.

Подготовку илов и сильноразложившихся торфов к определению пределов пластичности следует производить с соблюдением п. «б» указанных ГОСТов. В соответствии с этим пунктом для испытания берут пробу влажного грунта, к которому добавляют дистиллированную воду, или, наоборот, удаляют излишек влаги с помощью промокательной бумаги.

При этом следует учитывать, что при пересушивании слабых грунтов коллоиды коагулируют и грунты становятся менее пластичными.

Сжимаемост ь. Изменение объема под влиянием сжатия (компрессии) от действующих внешних нагрузок в условиях невозможности бокового расширения характеризует компрессионные свойства слабых грунтов.

Слабые грунты относятся к сильносжимаемым материалам ввиду высокой пористости. Объем грунта под нагрузкой изменяется за счет удаления из пор воды и воздуха. Влияние воздуха на компрессионные свойства слабого грунта невелико.

Сжимаемость слабого грунта должна определяться вслед за отбором образцов, пока не претерпели изменения их естественные свойства, такие, как структура, пористость и влажность в естественном состоянии.

Для упрощенных испытаний, результаты которых используются на первой стадии проектирования, необходимо иметь не менее 6 образцов из каждого расчетного слоя, значения показателей состава и состояния которых позволяли бы считать их идентичными и характеризующими слой в целом.

Компрессионные испытания слабых грунтов могут производиться на стандартных приборах, используемых для испытаний обычных грунтов, с рабочим кольцом диаметром 7,14 см и высотой 2 см. Для испытаний (особенно торфов) может быть рекомендован также компрессионный прибор с максимальной площадью образца 60 см 2 , высотой 3 см, с двумя мессурами на штампе, не требующими перестановки нуля.

Сжимаемость образцов слабых грунтов определяют при ненарушенной структуре с принятием мер, исключающих подсушивание образца грунта в процессе опыта (например, под водой).

Перед опытом замеряют штангенциркулем диаметр и высоту кольца с точностью до 0,1 мм и взвешивают его на технических весах с точностью до 0,01 г. Монолит грунта, предназначенный для испытания, очищают от парафина и подсохшего верхнего слоя. При наличии большого монолита из шурфа удобнее всего разрезать его ножом или упругой стальной проволокой на блоки, превышающие размерами диаметр кольца.

Кольцо устанавливают режущим краем на выровненную поверхность монолита или стенки выработки, медленно вдавливают в грунт (для торфов с небольшим поворотом кольца) и срезают грунт по наружному периметру кольца. Необходимо при этом следить, чтобы кольцо погружалось вертикально, без перекосов, которые могут вызвать нарушение структуры грунта и исказить величину объемного веса.

Ввиду небольшой прочности структурных связей слабых грунтов следует обратить особое внимание на качество вырезки образца, так как от ее тщательности зависят точность определения физических свойств грунтов и точность замера осадки.

В процессе подготовки образца грунта к испытаниям необходимо следить, чтобы грунт не выкрашивался, а также чтобы стенки кольца и боковой поверхности образца вплотную прилегали друг к другу. При нарушении естественной структуры образец бракуют.

После заполнения грунтом кольца на него устанавливают насадку, что позволяет вдавливать его с превышением высоты на 3 — 4 мм. Затем насадку снимают и осторожно прямым лезвием ножа срезают грунт в уровень с краями кольца. Эту операцию выполняют очень тщательно, чтобы получить определенный объем образца.

При зачистке поверхностей образца происходит нарушение структурных связей, приводящее к увеличению деформаций образца при испытании. Величина зоны нарушения структуры зависит от вида и состояния грунта и других показателей. Структура образца может нарушаться на глубину до 2 мм от его открытой поверхности.

Под кольцом грунт подрезают на конус и отделяют от монолита или грунтового массива. В случае мягкопластичных грунтов кольцо с грунтом отделяют от монолита стальной упругой тугонатянутой проволокой. Образец кладут на стеклянную пластинку и грунт с другой стороны образца срезают в уровень с краями кольца. Кольцо с грунтом взвешивают с точностью до 0,01 г и ставят на днище предварительно протарированного прибора.

Одновременно из грунта, непосредственно прилегающего к образцу, берут 2 — 3 пробы для определения влажности и удельного веса. Прибор в собранном виде ставят под пресс, показание индикатора устанавливают на отсчет, близкий к нулю (удобнее на нуль), и записывают в журнал как начальный.

Испытывая грунты при естественной плотности и влажности, тщательно предохраняют их от высыхания. Для этого в местах контакта деталей прибора, где может испаряться влага, прокладывают влажную вату или марлю. При испытании образцов грунта в водном окружении спустя 2 мин после приложения первой ступени нагрузки через бюретку заполняют прибор водой до появления ее в отверстиях штампа. Чтобы удалить воздух из прибора в процессе подачи воды к образцу, второй штуцер должен быть открыт, пока в нем не появятся капли воды. Уровень воды в бюретке устанавливают по верхней грани рабочего кольца и поддерживают на протяжении всего времени испытаний образца.

При предварительном насыщении грунта водой (в случае засоленных грунтов) прибор с образцом ставят под пресс и опускают винт арретира так, чтобы грунт не мог набухать. Если рычаг пресса был недостаточно закреплен и индикатор показал набухание образца, то арретиром возвращают показание индикатора на начальный отсчет. Насыщать образец лучше грунтовой водой, взятой из места отбора образцов, или специальным раствором — грунтовой вытяжкой. При небольшой минерализации можно пользоваться обычной водопроводной водой. В бюретку наливают воду теперь уже выше уровня поверхности грунта в приборе и оставляют в таком состоянии минимум на двое суток для суглинков и глин, а для жирных глин — до четырех суток.

Проведение испытания. После подготовки образца к испытаниям определяют его сжимаемость. При обычной методике нагрузки к образцам прикладывают последовательно возрастающими ступенями.

Для образцов глинистых грунтов текучей консистенции (В > 1) и сапропелей рекомендуются следующие ступени нагрузок: 0,02; 0,03; 0,05; 0,1; 0,2; 0,3; 0,5; 0,75; 1,0; 1,5; 2,0 кг/см 2 и т.д. до заданной максимальной нагрузки. В зависимости от состояния грунта количество ступеней может быть сокращено. Для пластичных глинистых грунтов и торфов рекомендуются ступени нагрузки: 0,1; 0,2; 0,3; 0,5; 0,75; 1,0; 2,0 кг/см 2 и т.д.

Отсчеты показаний индикатора после приложения каждой ступени нагрузки производят через 1, 2, 3, 5, 10, 20, 30 мин, 1 ч, 2 ч и далее 2 раза в сутки. Каждую ступень нагрузки выдерживают до стабилизации осадки образца. Осадка считается стабилизировавшейся, если показания индикатора изменяются не более чем на 0,01 мм за 24 ч для илов, за 12 ч для глин, торфов и суглинков и за 6 ч для супесей.

Примечани е. При больших осадках образца, приводящих к сильному опусканию рычага пресса, следует выравнивать рычажную систему после завершения осадки от каждой ступени нагрузки, затем брать нулевой отсчет индикатора, после чего прикладывать следующую ступень нагрузки.

При ускоренных испытаниях каждая ступень нагрузки прикладывается через сутки, причем под последней нагрузкой образец выдерживают до тех пор, пока деформация не будет менее 0,01 мм за указанные выше интервалы времени.

Максимальная нагрузка на образец должна превышать проектную на 10 — 20 %. По достижении осадки от последней ступени нагрузку полностью снимают. Из прибора вынимают кольцо с образцом. Кольцо с влажным грунтом взвешивают без фильтров с точностью до 0,01 г.

После опыта получают значение объемного веса либо замером объема образца в кольце, либо парафинированием. Берут пробы на определение влажности.

Обработка результатов испытаний проводится в обычном порядке: вычисляют коэффициенты пористости для каждой ступени нагрузки и значения модулей осадки, строят компрессионные кривые e = f(р), и e_p = f(р), вычисляют коэффициенты сжимаемости а и модуль деформации Е.

Компрессионная кривая слабого грунта в виде e = f(р) выражает зависимость между коэффициентом пористости грунта и нагрузкой. Для ее построения на оси абсцисс откладывают нагрузки в кг/см 2 , а на оси ординат — соответствующие им значения коэффициента пористости.

Коэффициент пористости грунта e для всех ступеней нагрузок (по заданию) вычисляют по формуле:

где e ₀ — начальный коэффициент пористости грунта;

D h — величина, на которую изменилась высота образца после стабилизации уплотнения грунта от той или иной ступени нагрузки, мм;

h_пр — приведенная высота образца, мм,

h — начальная высота образца, мм.

Модуль осадки е_р, мм/м, определяют по формуле:

Коэффициент сжимаемости грунта а, см 2 /кг, вычисляют по формуле:

где p₁ и p₂ — нагрузки на грунт, кг/см 2 ;

e ₁ и e ₂ — соответствующие коэффициенты пористости.

В интервалах нагрузок, для которых определялся коэффициент сжимаемости а, по результатам компрессионных испытаний (при отсутствии бокового расширения) можно вычислить компрессионный модуль деформации грунта Е, кг/см 2 :

На второй стадии проектирования компрессионные испытания усложняют (определяют сжимаемость во времени, проводят испытания с различными высотами образцов и различным отжатием воды) для получения расчетных данных по консолидации слабого грунта во времени и получения показателя степени консолидации п.

Для каждой сравнительной серии испытаний требуется не менее 12 образцов.

При определении консолидации образца грунта во времени каждый из образцов вначале подвергается предварительному обжатию под нагрузкой, равной средней природной нагрузке для рассматриваемого слоя. Последнюю можно определить по перегибу начального участка компрессионной кривой, построенной по результатам испытаний с малыми ступенями нагрузки. Допускается вычислять природную нагрузку по формуле:

где g _ср — средний объемный вес грунта, расположенного выше середины рассматриваемого слоя с учетом в необходимых случаях эффекта взвешивания;

z — расстояние по вертикали от поверхности грунта до середины рассматриваемого слоя.

Процесс деформации каждого образца под воздействием приложенной к нему ступени нагрузки фиксируется по показанию мессур. Одновременно строят два графика относительной осадки во времени: один — зависимость относительной осадки от логарифма времени, другой — зависимость осадки от квадратного корня из времени (время в минутах). По графикам устанавливают величину мгновенной фильтрационной и вторичной (для торфов) осадки.

Опыт продолжают в обязательном порядке до завершения первичной осадки. Далее получают несколько точек, соответствующих участку вторичной консолидации, через которые проводят прямую линию (в полулогарифмическом масштабе). Указанную прямую экстраполируют до тех пор, пока интенсивность деформации не будет менее 0,01 мм/сутки. Осадку, соответствующую моменту достижения этой интенсивности, принимают за конечную.

По всем полученным данным строят осредненные зависимости:

а) полной относительной осадки от величины дополнительной нагрузки;

б) осадки, отвечающей моменту завершения фильтрационной консолидации от нагрузки;

в) мгновенной осадки от нагрузки.

Кроме того, строят аналогичные зависимости влажности грунта от дополнительной нагрузки и при необходимости коэффициента пористости от дополнительной нагрузки.

Для более точного определения показателя степени консолидации п, вычисляемого из формулы проводят один из типов испытаний: а) с различными высотами образцов и б) при одностороннем и двухстороннем отжатии воды.

Испытания образцов с различной высотой рекомендуется производить на стабилометрах, что позволяет максимально увеличить интервалы между высотами образцов. Экспериментально устанавливается зависимость t = f(h) из графиков зависимости U = f(t), по которым для заданного процента консолидации определяется время сжатия каждого образца t₁, t₂, t₃. Испытывают три образца с различными высотами, которые желательно назначать с таким расчетом, чтобы 2h₁ = h₂ и 2h₂ = h₃, например: 2,75; 5,5 и 11 см.

Указания по проведению испытаний и составлению графиков имеются в [ 19 ] .

Опыты с разными условиями отжатия воды проводятся аналогичным порядком на компрессионных приборах, при одностороннем отжатии принимают меры по изоляции одной из граней образца (ставят образец на сплошную, неперфорированную пластину или закрывают ее резиновым кружком).

Сопротивление сдвигу слабых грунтов лаборатории оценивается путем испытаний в приборах прямого сдвига или трехосного сжатия.

При оценке сопротивляемости слабых грунтов сдвигу в лаборатории следует исходить из теории «плотности-влажности», в соответствии с которой сопротивляемость практически полностью водонасыщенного грунта сдвигу s_pW в общем виде выражается как

где р — полное нормальное давление на площадке сдвига, кг/см 2 ;

j _W — угол внутреннего трения, зависящий от плотности-влажности грунта в момент сдвига;

c_W — сцепление, также зависящее от плотности-влажности грунта в момент сдвига, кг/см 2 .

где å _W — часть полного сцепления, имеющая водно-коллоидную природу;

с_c — часть полного сцепления, обусловленная наличием невосстанавливающихся связей.

Задача испытаний сводится к установлению зависимости угла внутреннего трения j _W, и сцепления c_W от влажности в зоне сдвига, что достигается в результате сдвига под несколькими (не менее трех) нормальными нагрузками нескольких образцов, имеющих различные плотности-влажности.

Величины нормальных нагрузок при сдвиге следует назначать с учетом величины фактической нагрузки, которая будет действовать на основание в данном конкретном случае в реальных условиях.

Максимальная нормальная нагрузка при сдвиге не должна, как правило, превышать более чем на 0,2 — 0,3 кг/см 2 проектную нагрузку, определяемую по указаниям пп. 67 — 70 основного текста (с учетом возможной величины временной пригрузки, если предполагается применять этот метод).

Кроме максимальной нормальной нагрузки, назначаются еще не менее двух меньших нормальных нагрузок, под которыми будет осуществляться сдвиг. Их величины выбираются с таким расчетом, чтобы интервал от максимальной до нулевой нагрузки был разбит примерно на равные отрезки.

Под каждой из выбранных нормальных нагрузок производится сдвиг, как правило, не менее четырех идентичных образцов, имеющих различную влажность в момент сдвига.

Различия во влажности образцов в момент сдвига можно достигать следующими путями:

а) выдерживанием каждого из образцов, предназначенных для сдвига при одной и той же нормальной нагрузке, различное время под той нагрузкой, при которой производится сдвиг.

В этом случае первый образец сдвигается немедленно после приложения заданной нормальной нагрузки, второй образец сдвигается только после выдерживания его под данной нагрузкой до практически полного завершения консолидации, а два других образца перед сдвигом выдерживаются под нагрузкой с таким расчетом, чтобы их влажность в момент сдвига имела два различных промежуточных значения в интервале между влажностями первого и второго образцов.

При испытании в сдвиговых приборах предварительное выдерживание образцов под нагрузкой может проводиться как в самых сдвиговых приборах (до установки зазора), так и в приборах предварительного уплотнения;

б) выдерживанием образцов различное время под одной достаточно большой по величине нагрузкой, величина которой должна быть не меньше максимальной нормальной нагрузки при сдвиге. Предельное значение уплотняющей нагрузки определяется возможностью передать ее на образец без выдавливания грунта в щели. Чем больше нагрузка (в пределах возможного), тем меньше времени будет затрачено на испытание. В этом случае по одному образцу под каждой нормальной нагрузкой испытывается без предварительного выдерживания под уплотняющей нагрузкой;

в) выдерживанием образцов до практически полной консолидации под различными нагрузками, наибольшая из которых должна быть примерно вдвое больше максимальной нормальной нагрузки при сдвиге. Четыре образца из серии в этом случае также не подвергаются предварительному уплотнению.

Уплотняющие нагрузки должны назначаться с таким расчетом, чтобы охватывать интересующий нас диапазон влажностей, а также дать возможность уверенно экстраполировать кривые в области высоких влажностей. При выборе нагрузок предварительного уплотнения целесообразно ориентироваться на результаты компрессионных испытаний данного грунта. Таким образом, в результате предварительного уплотнения одним из указанных способов имеют: 3 образца, не подвергавшихся предварительному уплотнению, т.е. при природной (максимальной) влажности; 3 образца, максимально уплотненные (с минимальной влажностью), и две группы по 3 образца, каждая из которых имеет некоторую промежуточную (между максимальной и минимальной) влажность.

Каждый из трех образцов группы испытывается на сдвиг под одной из принятых нормальных нагрузок. Интенсивность приложения сдвигающей нагрузки (ступенчатой или непрерывной) рекомендуется назначать с таким расчетом, чтобы сдвиг образца происходил не более чем за 3 — 10 мин.

При ступенчатом приложении нагрузки (гирями) очередную ступень следует прикладывать, не дожидаясь прекращения деформации от предыдущей ступени. Достаточно убедиться, что деформация сдвига, регистрируемая мессурой, носит затухающий характер. Это устанавливается путем сопоставления 4 — 5 отсчетов по мессуре, взятых с интервалом в 3 — 5 сек.

При использовании ступенчатой нагрузки целесообразно принимать небольшие ступени — 100 — 200 г на рычаг в зависимости от консистенции грунта.

Сдвиг считается завершенным в случае получения незатухающей деформации, заканчивающейся «срывом» образца. При применении автоматического записывающего устройства момент сдвига определяется непосредственно по диаграмме.

Немедленно после завершения сдвига и извлечения образца из зоны сдвига образца отбирают пробы грунта на влажность. Если произошел «срыв», пробы следует отбирать из обеих половинок образца.

Результаты испытаний наносят в виде точек на сетку координат, по оси абсцисс которой откладывают влажность грунта W в зоне сдвига в процентах, а по оси ординат — значения сопротивляемости сдвигу s_pW. Точки, относящиеся к одной и той же нормальной нагрузке при сдвиге, обозначают одинаковыми значками. Далее через эти точки проводят осредняющие кривые, каждая из которых представляет собой зависимость сопротивляемости грунта сдвигу при данной нормальной нагрузке от влажности.

Полученный график перестраивают в зависимости сопротивляемости сдвигу от нормальной нагрузки s_pW = f(p) для различных влажностей. Последние зависимости принимаются прямолинейными (через экспериментальные точки проводят осредняющие прямые), причем угол наклона каждой из таких прямых к оси абсцисс принимается за угол трения грунта при данной влажности, а отрезки, отсекаемые ими на оси ординат, — за сцепление грунта при той же влажности.

Определенные графические значения сцепления и углов трения наносят на графики, устанавливающие зависимости сцепления и угла внутреннего трения от влажности грунта. Последние могут непосредственно использоваться для определения расчетных параметров сопротивляемости грунта сдвигу при любой интересующей проектировщика влажности, т.е. на любой стадии консолидации грунта основания.

Величина структурного сцепления с_с может быть определена по сопоставлению результатов испытания на сдвиг образцов с ненарушенной структурой и аналогичных образцов, предварительно разрезанных по плоскости сдвига и выдержанных перед сдвигом под нагрузкой, эквивалентной их плотности-влажности.

При обработке результатов сдвиговых испытаний следует графики зависимости сопротивляемости сдвигу от влажности строить в полулогарифмическом масштабе (сопротивляемость сдвигу откладывается в логарифмическом масштабе, а влажность — в линейном). В этом случае зависимости s_pW = f(W) превращаются в прямолинейные, что упрощает осреднение и экстраполяцию, а также позволяет получать искомые зависимости при недостаточном количестве образцов.

Для получения большего числа экспериментальных точек или при недостаточном количестве монолитов можно производить два сдвига на одном образце, если его начальная высота — не менее 3 см.

Для замедления отжатия воды из образцов, испытываемых в приборах прямого сдвига без предварительного уплотнения или под нагрузками, превышающими нагрузки предварительного уплотнения, торцы образца следует закрывать резиновыми кружками.

В случае применения для испытаний грунта приборов трехосного сжатия принципы подготовки образцов и проведения испытаний остаются теми же. Различие заключается в том, что по результатам стабилометрических испытаний строят зависимости вертикального напряжения p₁ в момент разрушения образца от величины влажности для 2 — 3 значений бокового давления p₂. Далее с полученного графика p₁ = f(W) для нескольких значений влажности снимают значения p₁, соответствующие тому или иному значению р₂; по полученным значениям строят круги Мора и, проводя к ним касательные, определяют величины сцепления и угла трения обычным порядком, после чего строят искомые зависимости с_W = f(W) и j _W = f(W).

Подготовленные образцы рекомендуется испытывать в быстром темпе (за 3 — 10 мин) в условиях закрытой системы.

Для получения ориентировочных данных о сопротивляемости слабых грунтов сдвигу в состоянии, соответствующем их природной плотности и влажности, при недостаточном количестве образцов на первой стадии проектирования может применяться методика быстрых сдвигов. В этом случае удобно использовать сдвиговые приборы с наклонными столиками. Следует прикрывать торцы образцов топкими резиновыми пластинками для снижения скорости уплотнения.

Водопроницаемостью грунтов называют способность их пропускать сквозь себя воду.

Численно водопроницаемость характеризуется показателем, называемым коэффициентом фильтрации K_ф, который представляет собой скорость фильтрации при напорном градиенте I, равном единице V_ф = K_ф × I. Выражают коэффициент фильтрации в см/сек или в м/сутки. Коэффициент фильтрации используется при расчетах осадки во времени, песчаных дрен, дренажных устройств и т.д.

Существуют несколько методов определения коэффициента фильтрации грунтов:

а) непосредственное лабораторное в фильтрационных приборах;

б) косвенное, путем вычисления по данным компрессионных испытаний;

в) полевое с помощью опытной откачки.

Наиболее надежные результаты для расчета осадки во времени дает определение коэффициента фильтрации по данным компрессионных испытаний.

Коэффициент фильтрации у слабых грунтов определяют на образцах с ненарушенной структурой. Для анизотропных торфов и илов рекомендуется определять коэффициент фильтрации в горизонтальном и вертикальном направлениях образца.

При прямых фильтрационных испытаниях коэффициент фильтрации может быть установлен в лабораторных условиях в специальных фильтрационных приборах (например, ПВ и др.) или в компрессионном приборе, специально оборудованном бюретками с делениями и устройствами, обеспечивающими поступление воды под давлением и ее отвод.

Коэффициент фильтрации в этом случае определяют для естественного состояния образца (без нагрузки), в условиях максимальной расчетной для данного основания нагрузки и под одной-двумя промежуточными ступенями нагрузки. Фильтрацию воды начинают после полного завершения консолидации образца под заданной ступенью нагрузки.

Коэффициент фильтрации рассчитывается по формуле:

где Q — расход воды, см 3 /сек;

l — длина пути фильтрации, равная высоте образца грунта, см;

Н — напор, см;

F — площадь сечения образца, см 2 ;

t — продолжительность фильтрации, сек.

2. Полевые методы

Полевые методы исследований дают возможность, во-первых, исследовать свойства слабых грунтов, образцы которых невозможно отобрать для испытания в лаборатории, и, во-вторых, более полно оценить строительные качества грунтов, образцы которых испытаны в лаборатории. Использование полевых методов исследования свойств грунтов позволяет во многих случаях снизить стоимость изысканий и, что еще важнее, стоимость строительства.

Полевые методы исследования применяются для непосредственного исследования строительных свойств слабых грунтов в условиях их естественного залегания. Они лишены ряда недостатков лабораторных методов испытаний. В лаборатории, например, даже при высокой тщательности нередко слабый грунт испытывается с некоторым нарушением структуры. Это нарушение структуры происходит в процессе отбора образца, при его транспортировке, а также при обработке в лаборатории и накладывает отпечаток на результаты лабораторных определений.

Однако надо иметь в виду, что полевые методы исследования позволяют определять свойства грунтов только в условиях их естественного залегания и не дают возможности выяснить, как изменяются эти свойства при изменении условий, например, в связи с возведением насыпи. Поэтому полная оценка строительных свойств грунтов может быть получена лишь при правильном сочетании полевых и лабораторных методов исследования.

В настоящее время широкое распространение приобрело исследование грунтов путем вращательного среза в скважинах с помощью лопастных приборов — крыльчаток (для получения параметров сопротивления сдвигу), испытание грунтов штампами (для определения модуля деформации), зондирование грунтов (для определения прочности грунтов); находит применение метод прессиометра (для нахождения модуля деформации грунта в скважинах) и др.

Метод вращательного среза, испытание грунта штампами и зондирование получили повсеместное распространение при исследовании глинистых грунтов текучей и пластичной консистенции. В последние годы их стали широко использовать при исследовании торфов.

Указания по оборудованию и порядку проведения испытаний излагаются в специальных руководствах.

Испытание грунтов на сдвиг лопастными приборами состоит в измерении максимального крутящего момента, возникающего при срезе грунта во время вращения в нем крестообразной лопасти, помещенной в грунт.

Для некоторых разновидностей избыточно увлажненных торфов и илов текучей консистенции испытание лопастным прибором — единственный метод определения сопротивления грунта сдвигу ввиду невозможности отобрать в таких грунтах образцы для лабораторных испытаний.

Испытания лопастным прибором дают возможность установить два свойства слабого грунта: сопротивление сдвигу, которое оказывается близким по величине к половине прочности на одноосное сжатие, и чувствительность (структурную прочность), которая характеризует влияние нарушения структуры на прочность грунта и определяется отношением между сопротивлением грунта сдвигу в ненарушенном и нарушенном состояниях.

При этом следует учитывать, что испытания лопастным прибором не позволяют определить раздельно величины сцепления С и угла внутреннего трения j .

При использовании данных испытаний грунта лопастными приборами в расчетах обычно принимают, что получаемое общее сопротивление сдвигу равно сцеплению грунта. В зависимости от конструкции прибора и характера слабой толщи испытания могут производиться в скважинах или без бурения скважин.

При применении прибора конструкции ЦНИИСа (см. рис. 4 настоящего приложения) испытания ведут в скважинах. Бурение скважины заканчивают выше отметки очередного испытания с таким расчетом, чтобы крыльчатка при испытании находилась ниже забоя скважины не менее чем на 5D (D — ширина лопастей крыльчатки).

Крыльчатку, опущенную на забой скважины на штангах, вдавливают в грунт до заданной отметки испытания. Вращение крыльчатки осуществляется при помощи специального устройства — головки, устанавливаемой над устьем скважины и соединенной с крыльчаткой штангами.

Вращая крыльчатку со скоростью 0,1 — 0,2° в сек, срезают грунт и фиксируют значение максимального крутящего момента. Погружение в слабый грунт тонкой лопасти не производит существенного нарушения структуры грунта.

По окончании испытания на сопротивление грунта сдвигу производят 2 — 3 полных оборота крыльчатки и фиксируют значение крутящего момента, соответствующее прочности грунта на сдвиг в нарушенном состоянии.

По окончании испытаний на данной глубине прибор снимают, крыльчатку и штанги извлекают, а скважину углубляют для последующего испытания.

Для вычисления сопротивления грунта сдвигу в полученные измерением значения крутящего момента вносят поправки по данным тарировочной таблицы, прилагаемой к каждому прибору. Сопротивление грунтов сдвигу с_усл, кг/см 2 , определяется по формуле:

где M_max — максимальный крутящий момент, кг × см;

k — постоянная, зависящая от ширины лопасти D и высоты крыльчатки H, см 3 , и вычисляемая при условии заглубления крыльчатки ниже забоя на глубину не менее 5D по формуле:

Чувствительность грунта определяется как отношение сопротивления грунта сдвигу в ненарушенном и нарушенном состояниях или отношение максимального крутящего момента к моменту, зафиксированному после 2 — 3 полных оборотов крыльчатки.

По степени чувствительности глинистые грунты подразделяются на малочувствительные (чувствительность 1 — 4), чувствительные (4 — 8) и сверхчувствительные (более 8).

Лопастной прибор конструкции ЦНИИСа приведен на рис. 7. В его состав входит крыльчатка четырех типоразмеров: