11.2.2. Расчет оснований на насыпных грунтах

Основания и фундаменты зданий и сооружений на насыпных грунтах рассчитываются по деформациям исходя из того, чтобы полная осадка фундамента на насыпном грунте не превышала предельно допустимой для проектируемого здания или сооружения. При этом полная осадка s_f фундамента подсчитывается как сумма осадок, вызванных его нагрузкой и дополнительными факторами:

где s — осадка фундамента от его нагрузки, определяемая по указаниям гл. 5; s_f1 — дополнительная осадка основания от самоуплотнения насыпных грунтов от собственного веса; s_f2 — то же, вследствие замачивания, снижения уровня подземных вод; s_f3 — то же, при разложении органических включений; s_f4 — то же, за счет уплотнения подстилающих грунтов от веса насыпи.

Дополнительные осадки s_f1, s_f2 приближенно допускается определять по формуле

где γ_c1,c2 — коэффициенты уплотняемости насыпного грунта, принимаемые по табл. 11.15; β = 0,8 — безразмерный коэффициент; σ_zg — среднее вертикальное напряжение в насыпном грунте от его собственного веса: σ_zg = 0,5γh (γ — среднее значение удельного веса насыпного грунта в водонасыщенном состоянии); h — толщина слоя насыпного грунта под фундаментом; E — среднее значение модуля деформаций насыпного грунта.

Насыпные грунты	γc1	γc2
Пески, шлаки и т.п.:    неслежавшиеся    слежавшиеся	0,4 0,0	0,15
Пылеватые пески, глинистые грунты, золы и т.п.:    неслежавшиеся    слежавшиеся	0,6 0,0	0,2

Дополнительная осадка s_f3 при содержании в насыпных грунтах органических включений от 0,03 до 0,1 вычисляется по формуле

где η — коэффициент, учитывающий условия залегания органических включении в насыпных грунтах, приближенно принимаемый равным 0,75; k₀ — коэффициент, учитывающий возможность разложения органических включений и принимаемой: для водонасыщенных насыпных грунтов k₀ = 0,2, а для остальных k₀ = 0,5; w — среднее содержание органических включений а насыпных грунтах; γ_d — удельный вес грунта в сухом состоянии; γ_s — удельный вес частиц грунта; h — толщина лежащего ниже подошвы фундамента слоя насыпного грунта, содержащего органические включения, подвергающиеся разложению.

Дополнительные осадки за счет уплотнения подстилающих насыпь грунтов допускается не учитывать, если давность отсыпки насыпных грунтов превышает 1 год для песчаных грунтов, 2 года для глинистых грунтов, залегающих выше уровня подземных вод, и 5 лет, находящихся ниже уровня подземных вод.

Расчетные сопротивления насыпных грунтов, представляющих собой планомерно возведенные насыпи, а также отвалы грунтов и отходов производств, определяются по формуле (5.29) с учетом степени самоуплотнения грунтов, неоднородности их состава и сложения, принятых методов подготовки оснований с использованием прочностных характеристик грунтов при их полном водонасыщении. Предварительные размеры фундаментов зданий и сооружений, возводимых на слежавшихся насыпных грунтах, назначаются исходя из условий расчетных сопротивлений R₀ (табл. 11.16).

Примечания: 1. Значения R₀ относятся к фундаментам с глубиной заложения h₁ = 2 м. При глубине заложения фундаментов h < 2 м значения R₀ умножаются на коэффициент γ_g = (h + h₁)/(2h₁).

2. Значения R₀ приведены для свалок грунтов и отходов производств с содержанием органических включений не более 0,01.

3. Для неслежавшихся отвалов и свалок грунтов и отходов производств значения R₀ умножаются на 0,8.

4. Значения R₀ для промежуточных значений S_r допускается определять по интерполяции.

Условными значениями R₀ допускается пользоваться также и для назначения окончательных размеров фундаментов зданий с нагрузкой на столбчатые фундаменты до 400 кН и ленточные до 80 кН/м.

Наибольшие давления на насыпные грунты у края подошвы внецентренно загруженного фундамента не должны превышать для планомерно возведенных насыпей, песчаных и других подушек 1,2 R, а для отвалов и свалок грунтов и отходов производств — 1,1 R.

При устройстве песчаных, гравийных и других подушек, при уплотнении насыпных грунтов, а также при залегании в нижней части сжимаемой толщи грунтов с меньшими прочностными характеристиками расчетные сопротивления грунта основания уточняются из условия, чтобы полное давление от собственного веса лежащего выше грунта и нагрузки, передаваемой фундаментом на подстилающие насыпные (неуплотненные) или естественные грунты, не превышало расчетного сопротивления этих грунтов.

Пример 11.6. Определить полную осадку фундамента под колонну промышленного здания, имеющего размеры подошвы 3×4,2 м; среднее давление на грунт р = 0,18 МПа и глубину заложения h = 2 м. Здание возводится на участке, сложенном состоящими из отвалов золы ТЭЦ грунтами, образованными гидронамывом, давность намыва составляет 2 года. Толщина слоя намытых грунтов в месте расположения фундаментов равняется 8,7 м. Намытые грунты подстилаются мелкими пылеватыми песками. Среднее значение модуля деформации намытых грунтов по данным испытаний штампами на глубине 2 и 4 м равняется 8,5 МПа. Основные физико-механические характеристики намывных грунтов: γ_s = 26,2 кН/м³; γ_d = 14 кН/м³; γ = 17 кН/м³; w = 0,21; ω = 0,08.

Решение. Определяем осадку фундамента от передаваемых им нагрузок на основание в соответствии с требованиями гл. 5. Результаты промежуточных вычислений сводим в табл. 11.17.

Глубина сжимаемой толщи H_c = 5,4 м. Осадка от нагрузки фундамента

По формуле (11.13) и табл. 11.17 определяем дополнительные осадки s_f1 и s_f2 как для неслежавшихся насыпных грунтов при σ_zp = 0,16 МПа

s_fl = 0,6 · 8 · 0,16 · 670/8,5 = 6,1 см;

s_f2 = 0,2 · 0,8 · 0,16 · 670/8,5 = 2 см.

Определяем дополнительную осадку s_f3 по формуле (11.14):

s_f3 = ηk₀w γ_dh/γ_s = 0,75 · 0,5 · 0,08 · 14 · 670/26,2 = 10,8 см.

Полную осадку фундамента вычисляем по формуле (11.12) при s_f4 = 0:

s_f = s + s_f1 + s_f2 + s_f3 + s_f4 = 4 + 6,1 + 2 + 10,8 = 22,9 см.