ar-net.ru8.4.4.4 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 fstb;
- деформационные характеристики закрепленного грунта – модуль деформации Еstb, коэффициент Пуассона закрепленного грунта nstb (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
Способы закрепления песка | Характеристи ки грунта | Средние значения характеристик закрепленных песков при нормативном сопротивлении Rstb,МПа | |||
0,5 | 1,0 | 1,5 | 2,0 | ||
Силикатизация двух- растворная | cstb, МПа | 0,10 | 0,2 | 0,3 | 0,54 |
| stb, град | 40 | 41 | 42 | 43 | |
| Estb, МПа | 70 | 150 | 215 | 280 | |
Силикатизация одно- растворная 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 дисперс- ным 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.
Т а б л и ц а 8.3 – Нормативные характеристики грунтов, закрепленных цементацией по струйной и буросмесительной технологии, в зависимости от нормативного сопротивления одноосному сжатию
| Виды 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 | – | – | |
| Виды 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 | ||
| 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.
Т а б л и ц а 8.4 – Расчетный радиус закрепления грунтов способами цементации
Технология закрепления | Грунт | Коэффици- ент фильтра- ции, м/сут | Характерис- тики раствора | Расчетный радиус закрепле- ния, м | Удельная поверхность цемента, см2/г |
| Цементацияинъекциеймикроцемента | 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 | ||
| Цементацияинъекциейпортландцемента | 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 | ||
| Струйнаяцементация: | Песок | Не влияет | В/Ц = 0,8–1 | – | |
| Jet1 | 0,25–0,4 | ||||
| Jet2 | 0,45–0,8 | ||||
| Струйнаяцементация: | Связный грунт (глина, суглинок, супесь) | Не влияет | В/Ц = 0,8–1 | – | |
| Jet1 | 0,2–0,4 | ||||
| Jet2 | 0,35–0,6 | ||||
| Глубинноеперемешивание | Песок | Не влияет | В/Ц = 0,6 | 2,5–3,0 | – |
Связный грунт | Не влияет | В/Ц = 0,6 | 0,2–2,5 | – | |
| П р и м е ч а н и е – 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 / g, (8.4)
где Rn,stb – нормативное сопротивление одноосному сжатию закрепленного грунта, МПа;
g– 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.