РЕКОМЕНДАЦИИ ПО УСКОРЕННОМУ ЗАМАЧИВАНИЮ ОПЫТНЫХ КОТЛОВАНОВ В ПРОСАДОЧНЫХ ГРУНТАХ (1982 год)

ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИМ ИНСТИТУТ ОСНОВАНИИ И ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИИ  Н.М. ГЕРСЕВАНОВА ГОССТРОЯ СССР

I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

I.I. Настоящие рекомендации предназначены для выполнения работ по ускоренному замачиванию опытных котлованов небольшой площади в плане, отрезанных глубокими прорезями по их периметру от окружающего массива грунта, и являются дополнением к СНиП П-15-74. Основания зданий и сооружений. Нормы проектирования (М..Стройиз-дат, 1975) и Руководству по проектированию оснований зданий и сооружений (М., Стройиздат,1977).

1.3. Сущность метода ускоренного замачивания опытных котлованов на просадочных грунтах состоит в том, что по периметру котлована выполняется отрезка в виде глубокой прорези (рис.1 и 2) на глубину 0,8-IH (Н - величина просадочной толщи), за счет чего исключается нависание увлажненного массива грунта на окружающий его просадочный грунт и обеспечивается возможность значительного уменьшения площади замачиваемого котлована.

Рис.I. Формы опытных котлованов при различном расположении ножей: а - квадратная при четырех погружениях ножа (I); б - шестиугольная при шести погружениях; в - восьмиугольная при восьми погружениях ножа; 2 - лидерные скважины; 3 - дренажные скважины;
4 - поверхностные марки; 5 - куст глубинных марок

1.3. Отрезка по периметру опытных котлованов от окружающих просадочных грунтов осуществляется путем устройства глубоких прорезей погружением ножа забивкой или проходки часторасположенных скважин. 

1.4. Площади» опытных котлованов при ускоренном их замачивании назначается в зависимости от их целевого назначения (см.п.

1.5) с учетом просадочной толщи, начального просадочного давления и др.факторов, а глубина принимается равной 0,3-0,5 м.

1.5. Ускоренное замачивание опытных котлованов выполняется в процессе проведения инженерно-геологических изысканий на площадках с П типом грунтовых условий по просадочности с целы» определения: а) типа грунтовых условий по просадочности и возможной просадки грунтов от их собственного веса; б) несущей способности уплотненных или закрепленных массивов с учетом воздействия на них дополнительных нагрузок от сил нагружающего трения, возникающих при просадке окружающего грунта от собственного веса.

Примечания: I. При установке глубинных марок определяют глубину, с которой происходит просадка грунта от собственного веса, относительную просадочность отдельных слоев грунта и начальное просадочное давление.

2. Результаты ускоренного замачивания опытных котлованов небольшой площади в плане могут быть использованы для определения коэффициента фильтрации лёссовых грунтов в вертикальном и горизонтальном направлениях. 

П.УСТРОЙСТВО ОПЫТНЫХ КОТЛОВАНОВ

При определении типа грунтовых условий

2.1. Устройство и подготовка опытных котлованов для ускоренного замачивания проселочных грунтов включает:

выбор формы и размеров котлованов;

размещение котлованов на участке исследований в соответствии с требованиями пп.1,7-1,9;

выбор способа устройства глубоких прорезей, размещение дренажных скважин в котловане и по его периметру с указанием их диаметре, глубины, числа и материала засыпки;

размещение и устройство поверхностных и глубинных марок;

выбор методики замачивания, включая определение необходимого количества воды и времени для замачивания грунтов.

2.2. Опытные котлованы для ускоренного замачивания принимаются в форме квадрата, многоугольника или круга (см.рис.I и 2). Наиболее целесообразной является форма, близкая к кругу, которая при одной и той же площади имеет наименьший периметр. При устройстве глубоких прорезей погружением ножа форма котлована принимается в зависимости от необходимой его площади и ширины в плане погружного ножа (рис.1 а,б,в).

3. В формулу (I) подставляют среднюю величину начального про-садочного давления для верхнего слоя просадочного грунта на глубину до 12-15 м от поверхности.

2.4. Отрезка по периметру котлованов должна выполняться, как правило, путем устройства глубоких прорезей погружением ножа. В этом случае достигается наиболее полное отделение увлажняемого массива от окружающего его грунта. Устройство глубоких прорезей проходкой часторасположенных скважин следует применять, в основном, при отсутствии оборудования для погружения ножей. При проходке часторасположенных скважин следует иметь в виду, что с глубиной происходит отклонение скважин от центра, их искривление,за счет чего площадь отрезки может существенно уменьшаться по сравнению с принятой на поверхности.

2.5. Глубина прорезей по периметру котлованов и дренажных скважин принимается равной просадочной толще. При просадочной толще Н > 15 м прорези и скважины допускается проходить на глубину 0,8 Н , но не менее чем на 15 м.

2.1.6. Оборудование для устройства глубоких прорезей погружением ножа включает: а) буровую установку; б) погружной нож; в) буровые штанги; г) молот для забивки ножа.

2.7. Для устройства глубоких прорезей используются буровые установки: ЛБУ-50; УТБ-50;УРБ-2,5; СБУДМ - 150 - ЗИВ, снабженные фрикционными лебедками грузоподъемностью 2-2,5 т и обеспечивающие подъем и сбрасывание молота с высоты 0,65-2 м. Наиболее целесообразно применять буровые установки ЛБУ-50 и УГБ-50, так как на них обеспечивается подъем и сбрасывание молота в автоматическом режиме при различных высоте сбрасывания молота и числе его ударов в I мин. Для обеспечения вертикальности погружения ножа на высоте 1,5-2 м от уровня земли устанавливается разъемное направляющее кольцо, через которое проходят буровые штанги, или применяется другое приспособление.

2.8. Погружной нож изготовляется в механических мастерских

и состоит (рис.З) из: штанги длиной 1,5-3 м, диаметром 89-108 мм (или квадрата шириной 80-110 мм) с наконечником 2, заостренным под углом 60° и замковой резьбы 3; лопасти 4 толщиной 15-25 мм, высотой 150-400 мм и длиной 600-1500 мм, приваренной к штанге и имеющей по нижней и верхней граням заострения.

2.9. Буровые штанги принимаются толстостенные, диаметром 89-108 мм, длиной 2-4 м, соединенные резьбой. С целью предохранения 

резьбы от повреждения при ударах молота на верхний конец штанги навинчивается оголовок с отверстием для прохода направляющей трубы молота.

2.10. Молот для забивки ножа подвешивается к тяговому тросу грузовой лебедки и состоит из ударной части I весом 250-500 кг, направляющей трубы 2, которая через отверстие в оголовке входят в буровые штанги, и захвата 3 для соединения с тросом грузовой лебедки (рис.4).

2.11. Перед началом погружения ножа проходятся лидерные скважины диаметром 127-150 мм, которые в последующем используются в качестве дренажных (см.рис.I). При проходке лидерных скважин особое внимание обращается на их вертикальность. 

Рис.З. Погружной нож для устройства глубоких прорезей (а - вид спереди; б - вид сбоку; в - план)

 

2.12. Погружение ножа производят отдельными "рейсами"по 3-6 м с подъемом его на поверхность, в результате чего исключается засасывание ножа в грунте, обеспечивается некоторое расширение прорези, затирка ее стенок. Для ускорения погружения ножа в маловлажные грунты, и особенво в супеси, рекомендуется в прорезь подливать воду из расчета 2-5 л на I пог.м прорези.

2.13. Заполнение глубокой прорези производят после каждого погружения ножа или после полного устройства прорези. Дренажные скважины внутри котлована, а также лидерные скважины по его периметру засыпают дренирующим материалом, например хорошо окатанным мелким или средней крупности песком, имеющим низкое значение угла внутреннего трения. Узкие щели между скважинами засыпают сухим измельченным лёссовым грунтом с проливной водой или заливают глинистым раствором. Для исключения перемешивания материалов засыпку скважин производят через обсадную трубу с одновременным заполнением узкой щели.

2.14. При устройстве глубоких прорезей вокруг котлованов проходкой часторасположенных скважин последние бурятся диаметром 150-200 мм в два

этапа (см.рис.2):

на первом этапе скважины проходятся по периметру котлована через 1-1,5 d , где d - диаметр скважины, после чего заполняются сухим измельченным лёссовым грунтом;

на втором - в промежутках между ранее пробуренными скважинами с засыпкой их дренирующим материалом по п.2.13.

Рис 4 Молот для забивки погружного ножа 

2.15. Для наблюдения за просадкой грунта в пределах котлована и на окружающей его территории устанавливают поверхностные и глубинные марки (см.рис.I и 2).

Поверхностные марки в количестве 6-15 шт. равномерно устанавливает внутри котлована по всей его площади. За пределами котлованов поверхностные марки устанавливают по одному-двум поперечникам через 1-2 м на расстоянии 4-8 м от края котлована.

В качестве поверхностных марок используют арматруные стержни диаметром 16-24 мм и длиной 0,6-1 м, забитые в грунт.

2.16. Глубинные марки устанавливают в центре котлована через 3-4 м по глубине в случаях, когда:

необходимо определить просадочную толщу, глубину, с которой происходит просадка грунта от его собственного веса, начальное просадочное давление, сжатие отдельных слоев грунта по глубине;

глубокие прорези выполняют не на всю глубину просадочной толщи.

Конструкция глубинных марок принимается такой, при которой обеспечивается минимальное нарушение структуры грунте внутри котлована. Рекомендуемая конструкция марок приведена в прил.1.

Примечание. В тех случаях, когда глубинные марка не устанавливают, после окончания замачивания опытного котлована в центре его проходится шурф или техническая скважина с отбором образцов грунта для определения объемной массы скелета и влажности грунта через 0,5-1,0 м по глубине.

2.17. Количество воды для замачивания грунта определяется из условия промачивания грунта на всю глубину просадочной толщи в пределах площади котлована и растекания ее в стороны от котлована;

2.18. Время t , необходимое для замачивания грунта, определяется по формуле

2.19. Устройство и подготовка опытных котлованов для ускоренного замачивания просадочных грунтов при испытании уплотненных или закрепленных массивов выполняются по пп.2.1-2.18 при определении типа грунтовых условий и возможной просадки грунта от его

собственного веса. Различие состоит лишь в назначении формы, размеров опытных котлованов и глубины прорезай.

2.20. Форма и площадь опытного котлована для ускоренного замачивания назначаются с учетом расположения уплотненных,

закрепленных массивов и площади взаимодействующего с ними окружающего грунта.

2.21. При испытаниях уплотненных или закрепленных массивов

ускоренным замачиванием формы и размеры опытных котлованов принимаются в зависимости от ширины в , просадочной толщи Н , возможности устранения воздействия на уплотненные или закрепленные массивы сил нагружающего трения с учетом одностороннего или двухстороннего закачивания ( рис. 5 )

3.5. Наблюдения за появлением, характером развития проселочных трещин, а также за ершом грунта по глубоким прорезям проводятся визуально. При этом отмечается время их появления, замеряется ширина раскрытия просадочных трещин и зарисовывается план их расположения.

1У. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ УСКОРЕННОГО ЗАМАЧИВАНИЯ КОТЛОВАНОВ

4.1. По результатам ускоренного замачивания котлованов строятся графики: а) суточного и общего расхода воды во времени (рис.^а);

б) просадок наиболее характерных поверхностных марок и средней просадки поверхности грунта на дне котлована во времени (рис.6,б);

в) просадки глубинных марок и сжатия отдельных слоев грунта по глубине (рис.6,в) и профиля просадок поверхности грунта в пределах замоченного котлована и на окружающей его территории по отдельным поперечникам (рис.6,г).

При испытаниях уплотненных или закрепленных массивов наряду с этим строятся графики их осадок во времени от дополнительной нагрузки, вызванной силами нагружающего трения, и от внешней нагрузки, имитирующей нагрузку фундамента.

4.2. По результатам проходки шурфов или скважин после замачивания строятся графики изменения по глубине объемной массы скелета и влажности грунта. На эти же графики наносятся кривые изменения объемной массы скелета и влажности грунта до замачивания опытных котлованов. В дальнейшем по разности объемной массы скелета грунта до и после замачивания опытного котлована определяется относительное сжатие каждого слоя грунта по глубине, которое сопоставляется с относительной просадочностью, полученной по данным компрессионных испытаний.

4.3. Коэффициент фильтрации грунтов (м/сут) при ускоренном замачивании опытных котлованов уменьшенных размеров приближенно вычисляется по формулам:

в вертикальном направлении

Рис.6. Результаты ускоренного замачивания опытных котлованов 

4.4. Несущая способность уплотненных или закрепленных массивов по результатам ускоренного замачивания опытных котлованов определяется так же, как и при замачивании котлованов с размерами сторон не менее величины просадочной толщи.

4.5. Результаты по ускоренному замачиванию опытных котлованов оформляются в виде самостоятельного отчета или раздела общего отчета по инженерно-геологическим изысканиям площадки, в котором приводятся: инженерно-геологические условия и физико-механические характеристики грунта в местах расположения опытных котлованов; план расположения опытных котлованов на участке; описание подготовки котлованов для замачивания; методика замачивания опытных котлованов и проведения наблюдений за просадкой грунта; результаты ускоренного замачивания опытных котлованов с сопоставлением

их с данными лабораторных испытаний грунта и выводы. 

Рис.7. Конструкция глубинной марки

Приложение 2

Пример применения ускоренного замачивания опыт во го котлована

На участке строительства комплекса зданий профтехучилища необходимо определить возможную просадку грунта от собственного веса, тип грунтовых условий по просадочности, а также коэффициенты фильтрации грунта в вертикальном и горизонтальном направлениях.

///////////////////////////////////////