СП 361.1325800.2017 Действует

а – упор – подошва существующего фундамента; б – упор – балка продольная двусторонняя; в – упор – балка поперечная двухконсольная; 1 – свая; 2 – гидродомкрат; 3 – упор; 4 – насосная станция; 5 – существующий фундамент; 6 – шурф; 7 – стыки свай; Р – усилие

Рисунок 8.4 – Схема погружения свай при наличии пространства под упорным элементом

5511441010663322РР77бб1010113322665544ааPP

112299РР5588334422вв

а – упор – балка прерывистая продольная односторонняя; б – упор – балка поперечная одноконсольная; в – упор – балка поперечная двухконсольная; 1 – свая; 2 – гидродомкрат; 3 – упор; 4 – насосная станция; 5 – существующий фундамент; 6 – шурф; 7 – стена здания; 8 – стыки свай;

Рисунок 8.5 – Схема погружения свай при отсутствии пространства под упорным элементом

22771133554466

1 – свая; 2 – гидродомкрат; 3 – упор; 4 – насосная станция; 5 – существующий фундамент; 6 – пригрузочные блоки; 7 – стык сваи

Примечание – Упор – временный груз; тележка на рельсовом ходу.

Рисунок 8.6 – Схема погружения свай при наличии свободного доступа

55776699112288334455

1 – свая; 2 – гидродомкрат; 3 – упор; 4 – насосная станция; 5 – существующий фундамент; 6 – шурф; 7 – металлические раскосы; 8 – металлическая обойма;

Примечание – Упор – стальная ферма.

Рисунок 8.7 – Схема погружения свай при наличии соседних несущих стен в стесненных условиях

8.4.3.3 Выбор упорных элементов определяется конкретными условиями и возможностями подрядной организации.

8.4.3.4 Расчетную схему усиливаемого фундамента, включающего существующий фундамент и многосекционные сваи, выбирают с учетом требуемой несущей способности, типа фундамента и условий производства работ.

8.4.4 Усиление фундаментов при повреждении их поверхности

8.4.4.1 Защиту фундаментов от выветривания следует выполнять при физическом и химическом выветривании материала фундаментов, когда кладка затронута неглубоко и отсутствуют сквозные трещины в фундаментах.

8.4.4.2 Поверхность фундаментов необходимо восстанавливать оштукатуриванием цементным раствором по подготовленной (зачищенной) боковой поверхности фундаментов или оштукатуриванием по металлической сетке, укрепленной на их поверхности. При проектировании рекомендуется предусматривать использование технологии набрызга и торкретирования.

8.4.4.3 Для усиления фундамента следует зацементировать кладку, укрепив тем самым существующий фундамент, либо выполнить обойму, восстановив несущие функции фундамента.

8.4.4.4 При выветривании раствора кладки фундамента на всю ширину его цементацию следует выполнять путем бурения с поверхности первого или подвального этажа в кладке фундамента скважин и нагнетания в них цементного раствора.

8.4.4.5 Нагнетание следует проектировать с учетом выполнения на опытной площадке с последующей проверкой результатов и уточнением технологии и состава работ.

8.5 Усиление грунтов основания

8.5.1 Проектирование усиления грунтов основания следует выполнять в соответствии с требованиями СП 22.13330, СП 45.13330 и положениями настоящего подраздела.

8.5.2 Настоящий подраздел охватывает следующие способы закрепления при проектировании усиления грунтов основания:

- инъекционный – реализующий закрепление за счет нагнетания в грунт химических или цементационных растворов с помощью погружаемых инъекторов или через скважины (смолизация, силикатизация, цементация) методами пропитки (без нарушения структуры грунта) или заполнительной цементации (с частичным или полным изменением структуры грунта в зоне инъекции);

- струйная цементация – реализующий закрепление за счет использования энергии струи раствора (воды, воздуха) с полным изменением структуры грунта и формированием элементов закрепленного грунта [грунтоцементных элементов (ГЦЭ)], обладающих заданными характеристиками;

- буросмесительный (глубинное перемешивание) – реализующий закрепление за счет механического перемешивания разрушенного грунта с подаваемым вяжущим (полное изменение структуры) и позволяющий при минимальных технологических воздействиях закреплять грунты как в основании зданий, так и вблизи несущих конструкций, формируя элементы закрепленного грунта (грунтоцемента) правильной формы, с заданными характеристиками.

8.5.3 Усиление грунтов может быть выполнено отдельными элементами, массивами и сочетаниями элементов и массивов закрепленного грунта различной формы в плане и по глубине. Проектом усиления грунтов основания должна быть определена зона усиления грунта в основании фундаментов защищаемого объекта. Зону усиления грунтов следует определять расчетом, а ее глубина в любом случае должна быть больше глубины зоны деформаций, а при необходимости – сжимаемой толщи.

8.5.4 Проектирование усиления грунтов оснований необходимо выполнять в такой последовательности:

- определение проектных требований и выбор способа усиления;

- разработка программы дополнительных изыскательских работ, включающих комплекс лабораторных работ и, при необходимости, опытных полевых работ по закреплению грунтов;

- выбор конструктивной схемы усиления грунтов и назначение предварительных расчетных параметров закрепления;

- назначение предварительных размеров зоны усиления и отдельных элементов закрепления;

- выполнение расчетов и корректировка, при необходимости, зоны усиления и расчетных параметров закрепления;

- назначение расчетных параметров закрепления, технологической последовательности выполнения работ, разработка графической части проекта, определение проектных объемов материалов и стоимости работ;

- проведение опытно-производственных работ и, при необходимости, корректировка значений расчетных параметров, назначение рабочих параметров закрепления;

- авторское сопровождение работ по закреплению.

8.5.5 При проектировании следует использовать материалы, обеспечивающие получение экологически безопасного закрепленного грунта.

8.5.6 Проект усиления грунтов основания должен содержать требования к следующим расчетным параметрам закрепления:

- расчетные показатели закрепляемых грунтов;

- технологические параметры закрепления.

8.5.7 Расчетные параметры должны включать:

- механические характеристики закрепленного грунта – прочность на одноосное сжатие Rstb, сцепление cstb, угол внутреннего трения φstb;

- деформационные характеристики закрепленного грунта – модуль деформации Еstb, коэффициент Пуассона закрепленного грунта νstb (при необходимости);

- геометрические параметры элементов (зон) закрепления.

8.5.8 Для предварительных расчетов оснований зданий и сооружений повышенного и нормального уровней ответственности (классов сооружений КС-3 и КС-2), а также при проектировании усиления грунтов для сооружений пониженного уровня ответственности (класса сооружений КС-1), временных конструкций (элементов) из закрепленного грунта допускается пользоваться значениями прочностных и деформационных характеристик закрепленных грунтов, принятых по таблицам 8.2 и 8. 3.

Таблица 8.2 – Нормативные характеристики песчаных грунтов, закрепленных инъекцией химических и цементных растворов, в зависимости от нормативного сопротивления

Таблица 8.2Способы закрепления песка | Характеристики грунта | Средние значения характеристик закрепленных песков при нормативном сопротивлении Rstb, МПа | | 0,5 | 1,0 | 1,5 | 2,0 Силикатизация двухрастворная | cstb, МПа | 0,10 | 0,2 | 0,3 | 0,54 | stb, град | 40 | 41 | 42 | 43 | Estb, МПа | 70 | 150 | 215 | 280 Силикатизация однорастворная с H2SiF6 | cstb, МПа | 0,10 | 0,21 | 0,3 | 0,55 | stb, град | 39 | 40 | 40,5 | 41 | Estb, МПа | 40 | 90 | 130 | 170 Силикатизация газовая | cstb, МПа | 0,10 | 0,2 | 0,37 | 0,55 | stb, град | 39 | 40 | 41 | 42 | Estb, МПа | 40 | 80 | 120 | 160 Смолизация карбамидной смолой | cstb, МПа | 0,12 | 0,21 | 0,35 | 0,50 | stb, град | 39 | 41 | 41,5 | 42 | Estb, МПа | 50 | 110 | 165 | 220 Цементация микроцементом – особо тонким дисперсным вяжущим | cstb, МПа | 0,12 | 0,27 | 0,41 | 0,56 | stb, град | 40 | 42 | 42,5 | 43 | Estb, МПа | 100 | 200 | 275 | 350

8.5.9 За геометрические параметры закрепленного грунта принимают следующие характеристики в зависимости от способа закрепления:

а) для инъекционных способов закрепления:

– расчетный радиус – расстояние от оси скважины (инъектора) до границы закрепления, за пределами которой закрепление отсутствет (зависит от вида и свойств раствора, фильтрационных характеристик грунта и технологических параметров инъекции, включая свойства растворов), назначаемое при проектировании и определяемое по глубине закрепления по результатам опытных работ;

– расчетная глубина – расстояние от верхней до нижней границы закрепления в пределах сечения с расчетным радиусом, за пределами которой закрепление отсутствует;

б) для закрепления по технологии струйной цементации:

– расчетный радиус – назначаемое при проектировании и определяемое по глубине закрепления по результатам опытных работ расстояние от оси скважины до условной границы закрепления, за пределами которой закрепление отсутствует;

- расчетная глубина – назначаемое при проектировании расстояние от верхней до нижней границы закрепления в пределах сечения с расчетным радиусом, за пределами которой закрепление отсутствует;

в) для буросмесительного способа закрепления (глубинное перемешивание):

- расчетный радиус – расстояние от оси скважины до границы закрепления, за пределами которой закрепление отсутствует (задается размером бурового инструмента), назначаемое при проектировании;

- расчетная глубина – назначаемое при проектировании расстояние от нижней до верхней границы закрепления (задается проектом с учетом технических характеристик оборудования), но не более 25 м.

Таблица 8.3 – Нормативные характеристики грунтов, закрепленных цементацией по струйной и буросмесительной технологии, в зависимости от нормативного сопротивления одноосному сжатию

Таблица 8.3Виды грунта | Характеристики грунтоцемента –закрепленного грунта | Средние значения характеристик закрепленных грунтов при нормативном сопротивлении одноосному сжатию Rstb, МПа | | 0,5 | 1,0 | 2,0 | 3,0 | 4,0 | 5,0 Песок | cstb, МПа | 0,15 | 0,25 | 0,58 | 0,67 | 0,88 | 1,05 | stb, град | 41 | 42 | 44 | 45 | 47 | 48 | Estb, МПа | 95 | 195 | 370 | 510 | 625 | 700 Супесь, суглинок | cstb, МПа | 0,07 | 0,15 | 0,41 | 0,49 | – | – | stb, град | 39 | 41 | 42 | 43 | – | – | Estb, МПа | 50 | 125 | 230 | 315 | – | – Глина (IL ≤ 0,5) | cstb, МПа | 0,07 | 0,14 | 0,79 | – | – | – | stb, град | 39 | 40 | 42 | – | – | – | Estb, МПа | 40 | 110 | 205 | – | – | –

8.5.10 Геометрические параметры закрепления на этапе проектирования назначают по таблице 8.4 и подтверждают результатами опытно-производственных работ. Глубину закрепления назначают предварительно на основании данных инженерно-геологических изысканий, выбранного способа закрепления, конструкций проектируемого усиления нагрузочного эффекта в усиливаемых конструкциях и элементах усиления основания, требований нормативных документов к предельно допустимым деформациям и уточняют по результатам расчетов.

Таблица 8.4 – Расчетный радиус закрепления грунтов способами цементации

Таблица 8.4Технология закрепления | Грунт | Коэффици- ент фильтрации, м/сут | Характерис-тики раствора | Расчетный радиус закрепле-ния, м | Удельная поверхность цемента, см2/г Цементация инъекцией микроцемента | Песок различной крупности | ≥5 | В/Ц = 5–6 | 0,20–0,25 | 20 000 | | ≥10 | В/Ц = 4–5 | 0,25–0,4 | 16 000 | | ≥20 | В/Ц = 3–4 | 0,4–0,5 | 14 000 | | ≥45 | В/Ц = 3–4 | 0,5–0,6 | 12 000 Цементация инъекцией портландцемен-та | Песок гравелис-тый | ≥80 | В/Ц = 3–4 | 0,4–0,5 | 5 000 | | ≥100 | В/Ц = 3–4 | 0,5–0,8 | 3 000 Струйная цементация: Jet1 Jet2 | Песок | Не влияет | В/Ц = 0,8–1 | 0,25–0,4 0,45–0,8 | – Струйная цементация: Jet1 Jet2 | Связный грунт (глина, суглинок, супесь) | Не влияет | В/Ц = 0,8–1 | 0,2–0,4 0,35–0,6 | – Глубинное перемешивание | Песок | Не влияет | В/Ц = 0,6 | 2,5–3,0 | – | Связный грунт | Не влияет | В/Ц = 0,6 | 0,2–2,5 | – Примечание – Примененные в настоящей таблице условные обозначения систем струйной цементации Jеt1 и Jet2 см. в пункте 3.40 СП 22.13330.2016.

8.5.11 Принятые при проектировании значения расчетных параметров закрепленного грунта должны быть подтверждены результатами опытно-производственных и контрольных работ, выполняемых на всем протяжении усиления основания.

8.5.12 Объемы опытно-производственных и контрольных работ назначают при проектировании. Они должны обеспечивать возможность достоверной оценки закрепления и включать изготовление не менее пяти элементов закрепления для опытно-производственных работ и не менее пяти контрольных участков с минимум тремя элементами закрепления для работ по закреплению на объекте, если иное не предусмотрено проектом.

8.5.13 Расчетные значения механических параметров закрепленного грунта следует определять по формуле

R = Rn,stb / γ, (8.4)

где Rn,stb – нормативное сопротивление одноосному сжатию закрепленного грунта, МПа;

γ – коэффициент надежности по закреплению, принимаемый в отсутствие результатов опытных работ равным 1,4. В случае проведения опытных работ значение коэффициента надежности по закреплению следует устанавливать на основе статистической обработки результатов испытаний по методике, изложенной в ГОСТ 20522.

8.5.14 Работы на опытной площадке должны включать:

- закрепление по одному или нескольким способам;

- контроль качества закрепления.

8.5.15 Объем опытно-производственных работ определяется проектом в зависимости от уровня ответственности проектируемого и защищаемого сооружения, грунтовых условий площадки строительства и категории технического состояния объекта защиты. Опытное закрепление выполняют в соответствии с проектом для обоснования проектных технических решений по усилению основания.

Для сооружений повышенного уровня ответственности (класс сооружений КС-3), уникальных сооружений [2], а также объектов 3-й геотехнической категории по СП 22.13330 объем опытных работ должен составлять не менее 3 % общего объема закрепления.

8.5.16 Контрольные работы на опытной площадке должны включать виды контроля, предусмотренные СП 45.13330, в том числе:

- по стадиям выполнения контрольных работ – входной, операционный, приемочный;

- объему контролируемых параметров – сплошной;

- периодичности проведения – непрерывный;

- методам проведения контроля – измерительный, визуальный, технический осмотр и регистрационный.

Требования к контрольным работам на опытной площадке должны обеспечивать выполнение положений СП 45.13330 и настоящего свода правил.

8.5.17 Работы по контролю качества закрепления на опытной площадке должны включать:

- контроль геометрических параметров элементов закрепленного грунта формы поперечного и продольного сечений (выполняется в контрольных шурфах);

- отбор проб в поперечном и продольном сечениях элемента закрепления, изготовление контрольных образцов и их испытание на одноосное сжатие;

- контрольное бурение в закрепленном грунте с отбором кернов, изготовление контрольных образцов и их испытание на одноосное сжатие;

- геофизические или ультразвуковые исследования сплошности и однородности закрепления по глубине закрепления, если это предусмотрено проектом;

- испытания отдельных участков статическими нагрузками, если это предусмотрено проектом.

8.5.18 Объем проб должен обеспечивать получение требуемых для статистической обработки результатов по каждому поперечному сечению в пределах 1,0 м по глубине. Для оценки качества опытного закрепления следует выполнять контрольные шурфы. Число контрольных шурфов при работах на опытной площадке назначается техническим заданием, но должно быть не менее трех.

8.5.19 Работы на опытной площадке следует выполнять по заданию, разработанному проектной организацией, и ППР, согласованному с проектной организацией.

8.5.20 Отчетная документация по опытным работам должна содержать:

- задание на проектирование (проектная организация) и ППР (производитель работ или организация – разработчик ППР);

- исполнительную документацию по опытным работам, включающую акты освидетельствования скрытых работ, исполнительные схемы, колонки контрольных скважин, акты лабораторных испытаний кернов (образцов из кернов или проб), другие результаты исследований, в том числе акты геофизических исследований сплошности и однородности закрепления (производитель работ).

8.5.21 Качество закрепления должно соответствовать требованиям проекта, действующих нормативных документов и настоящего свода правил.

8.5.22 Контроль при производстве работ по закреплению и усилению грунтов основания должен включать все виды контроля, предусмотренные СП 45.13330, в том числе:

- по стадиям выполнения контрольных работ – входной, операционный, приемочный;

- объему контролируемых параметров – сплошной и выборочный;

- периодичности проведения – непрерывный и периодический;

- методам проведения контроля – измерительный, визуальный, технический осмотр и регистрационный.

Требования к контрольным работам должны обеспечивать выполнение положений СП 45.13330 и настоящего подраздела.

8.5.23 Состав проекта усиления грунтов основания

8.5.23.1 Проект усиления грунтов основания следует выполнять в соответствии с требованиями действующих нормативных документов, Оформление чертежей должно отвечать требованиям стандартов системы проектной документации для строительства (СПДС).

8.5.23.2 Проект усиления грунтов основания, выполняемый в рамках защитных мероприятий для сохранности окружающей застройки, входит в раздел 12 «Иная документация в случаях, предусмотренных федеральными законами» (см. [5]).

8.5.23.3 Проект должен включать следующие разделы:

а) «Конструктивные решения», включая пояснительную записку и графическую часть;

б) «Проект организации строительства» (ПОС), содержащий пояснительную записку и графическую часть.

8.5.23.4 Раздел «Конструктивные решения» должен состоять:

- из пояснительной записки, в которую помимо разделов, требуемых стандартами СПДС и иными нормативными документами, должны быть включены раздел по выбору и обоснованию технических решений по усилению грунтов основания, расчетное обоснование и технико-экономические характеристики сравниваемых вариантов, выполненных с соблюдением необходимых условий сопоставимости;

- графической части, в которую помимо чертежей, требуемых стандартами СПДС и иными нормативными документами, должны быть включены технические условия на усиление грунтов основания, инженерно-геологические разрезы и профили с нанесением на них инженерно-геологических элементов и указанием границ усиления, физико-механических характеристик грунтов, включая плотность, влажность, показатель консистенции связных грунтов. К спецификациям и ведомостям объемов работ дополнительно прилагаются пооперационные ведомости параметров усиления, включая группы грунтов по бурению, вид бурения, количество подаваемого крепителя по глубине.

8.5.23.5 Раздел ПОС проекта усиления грунтов основания должен состоять из пояснительной записки, графической части и технологического регламента выполнения работ по усилению грунтов основания.

В технологическом регламенте указывают:

- расчетные технологические параметры усиления;

- очередность выполнения работ по усилению на объекте;

- требования (задание) на выполнение опытно-производственных работ;

- требования по контролю качества на этапе опытно-производственных работ и основных работ по усилению грунтов основания.

8.6 Геотехнические отсечные экраны и геотехнические барьеры

8.6.1 Геотехнический отсечной экран представляет собой сплошную или прерывистую конструкцию в виде «стены в грунте» или стенки из металлических труб, буровых свай, которую устраивают в грунте между будущим котлованом и существующими сооружениями, подлежащих защите.

8.6.2 При проектировании геотехнических отсечных экранов в качестве защитных мероприятий для снижения сверхнормативных деформаций оснований окружающей застройки следует учитывать:

- инженерно-геологические условия площадки стротиельства;

- расчетные и предельные дополнительные деформации оснований фундаментов существующих зданий окружающей застройки;

- влияние нагрузки от существующих зданий и сооружений на деформации конструкции ограждения котлована;

- технологические осадки от устройства геотехнического отсечного экрана.

8.6.3 Возможность применения геотехнического отсечного экрана для защиты существующих зданий и сооружений следует рассматривать в случае, если их расчетные дополнительные деформации основания фундаментов по результатам геотехнического прогноза превышают предельные дополнительные значения согласно СП 22.13330.

8.6.4 При проектировании защитных мероприятий решение о возможности применения геотехнических отсечных экранов устанавливают в рамках геотехнического прогноза на основании результатов расчета системы «котлован – геотехнический экран – фундамент существующего здания», выполняемого численными методами, с учетом технологической осадки основания фундаментов зданий от устройства геотехнического отсечного экрана в соответствии с требованиями раздела 7.

8.6.5 При проектировании геотехнический отсечной экран следует располагать как можно ближе к защищаемому зданию или сооружению, но на расстоянии, исключающем возможность проявления технологических осадок от его устройства. Для обеспечения совместной работы отдельных элементов конструкции геотехнического отсечного экрана из металлических труб, буровых свай и т. п. их следует объединять по верху обвязочной металлической или железобетонной балкой.

8.6.6 При проектировании геотехнических отсечных экранов рекомендуется рассматривать конструкции, изгибная жесткость которых не превышает жесткости ограждающей конструкции котлована. В противном случае следует прибегать к конструктивным мероприятиям, направленным на повышение жесткости ограждения котлована, либо рассматривать другие виды защитных мероприятий для окружающей застройки с учетом технико-экономических показателей.

8.6.7 Геотехнический барьер устраивают между подземным сооружением и защищаемым зданием путем нагнетания в грунт цементного раствора методом многоразовой инъекции по манжетной технологии через ряд вертикальных или наклонных инъекторов.

8.6.8 Расчетную схему системы «фундамент существующего здания – геотехнический барьер – объект нового строительства» следует выбирать с учетом наиболее существенных факторов, определяющих напряженное состояние и деформации основания и конструкций сооружений.

8.6.9 Расчет геотехнического отсечного экрана и геотехнического барьера проводят для определения зоны его расположения в плане, по высоте, углу наклона, а для геотехнического барьера – необходимого объема закачиваемого раствора на различных стадиях выполнения работ (первая стадия – заполнительная цементация, вторая – компенсационное нагнетание).

8.6.10 В расчетах необходимо учесть стадийность выполнения геотехнического барьера и нового строительства путем решения пошаговой задачи.

8.6.11 При расчете ограждающей конструкции котлована, вблизи которого планируется выполнить геотехнический барьер, следует учесть дополнительное давление инъектирования на конструкцию ограждения.

8.6.12 Расчет изменения НДС грунтового массива рекомендуется выполнять путем математического моделирования численными методами с использованием нелинейной механики сплошных сред.

8.6.13 Для обеспечения подбора геотехнического барьера с требуемыми по расчету параметрами (геометрические размеры барьера, свойства материала геотехнического барьера, значение объемного расширения грунта) в проекте выбирают длину инъекторов, их шаг, давление нагнетания, объем и состав раствора.

8.6.14 Длину геотехнического барьера подбирают, исходя из условия перекрытия им зоны изменения НДС грунта:

для защиты существующего здания от устройства ограждающей конструкции и разработки котлована – в зависимости от глубины котлована и длины ограждающей конструкции, а также от их расстояния до существующего здания;

для защиты существующего здания от нового строительства – от значения сжимаемой толщи и расстояния между зданием и новым строительством;

для защиты существующего здания от проходки тоннеля – от диаметра и глубины заложения тоннеля и расположения его относительно фундаментов здания.

8.6.15 В общем случае расстояние между инъекторами при нагнетании следует выбирать на этапе проектирования исходя из условия перекрытия зон образования полостей разрыва (цементных линз) и уплотнения грунта.

8.6.16 Давление нагнетания на первой стадии выполнения работ (заполнительная цементация) должно превышать давление гидравлического разрыва грунта. Ориентировочно давление нагнетания может быть определено по формуле

Р = (σz + σz) /(1–) + С, (8.2)

где σz – вертикальное напряжение от веса вышележащего грунта, кПа;

σz – вертикальное дополнительное напряжение на рассматриваемой глубине от внешней нагрузки, кПа;

– коэффициент Пуассона;

С – сцепление грунта, кПа.

По опыту устройства геотехнических барьеров было установлено, что давление гидравлического разрыва на первой стадии до глубины 15 м не превышает 0,5 МПа.

8.6.17 Давление на второй стадии (компенсационное нагнетание) зависит от числа циклов нагнетания и может достигать 7 МПа. При увеличении числа циклов давление нагнетания возрастает.

8.16.18. Требуемый объем для инъекции твердеющего раствора определяется в зависимости от объема раствора:

- необходимого для создания требуемых объемных деформаций грунта (определяется в результате численного расчета);

- заполнившего поры и отдельные пустоты в грунте;