Пучинистые грунты

6.8.1. Основания, сложенные пучинистыми грунтами, должны проектироваться с учетом способности таких грунтов при сезонном или многолетнем промерзании увеличиваться в объеме, что сопровождается подъемом поверхности грунта и развитием сил морозного пучения, действующих на фундаменты и другие конструкции сооружений. При последующем оттаивании пучинистого грунта происходит его осадка.

6.8.2. К пучинистым грунтам относятся глинистые грунты, пески пылеватые и мелкие, а также крупнообломочные грунты с глинистым заполнителем, имеющие к началу промерзания влажность выше определенного уровня. При проектировании оснований, сложенных пучинистыми грунтами, следует учитывать возможность повышения влажности грунта за счет подъема уровня подземных вод, инфильтрации подземных вод и экранирования поверхности.

6.8.3. Пучинистые грунты характеризуются:

- абсолютной деформацией морозного пучения h_f, представляющей подъем ненагруженной поверхности промерзающего грунта;

- относительной деформацией (интенсивностью) морозного пучения e_fh - отношением h_f к толщине промерзающего слоя d_f;

- давлением морозного пучения p_fh, действующим нормально к подошве фундамента;

- удельным значением t_fh - касательной силы морозного пучения, действующей вдоль боковой поверхности фундамента.

Указанные характеристики, как правило, должны устанавливаться на основе опытных данных с учетом возможного изменения гидрогеологических условий. Для сооружений III уровня ответственности допускается определять значения e_fh в зависимости от параметра R_f (рисунок 6.9), вычисляемого по формуле

, (6.22)

где w, w_p - влажность в пределах слоя промерзающего грунта соответственно природная и на границе раскатывания, доли единицы;

w_sat - полная влагоемкость грунта, доли единицы;

ρ _d - плотность сухого грунта, т/м³;

M₀ - абсолютное значение средней многолетней температуры воздуха за зимний период; определяют так же, как и коэффициент M_t (см. формулу (12.1)).

1, 2 - супеси; 3 - суглинки; 4 - суглинки с 0, 07 < I_p £ 0, 13; 5 - суглинки с 0, 13 < I_p £ 0, 17; 6 - глины (в грунтах 2, 4 и 5 содержание пылеватых частиц размером 0, 05 - 0, 005 мм составляет более 50 % по массе); а - практически непучинистый; б - слабопучинистый; в - среднепучинистый; г - сильнопучинистый; д - чрезмернопучинистый

Рисунок 6.9. - Взаимосвязь параметра R_f относительной деформации пучения e_fh

6.8.4. По степени пучинистости грунты подразделяют в зависимости от e_fh на пять групп (ГОСТ 25100). Принадлежность глинистого грунта к одной из групп также может быть оценена по параметру R_f (рисунок 6.9).

6.8.5. Расчет оснований, сложенных пучинистыми грунтами, должен выполняться в соответствии с рекомендациями раздела 5 и предусматривать проверку устойчивости фундаментов при действии сил морозного пучения.

6.8.6. Расчет устойчивости фундаментов на воздействие касательных сил морозного пучения, действующих вдоль боковой поверхности фундаментов, должен выполняться при заложении подошвы фундаментов ниже расчетной глубины промерзания пучинистых грунтов.

Устойчивость фундаментов проверяют по формуле

(t_fh A_fh - F) £ g_c F_rf / g_n, (6.23)

где t_fh - значение расчетной удельной касательной силы пучения, кПа, принимаемое по 6.8.7;

A_fh - площадь боковой поверхности фундамента, находящейся в пределах расчетной глубины сезонного промерзания, м²;

F - расчетная постоянная нагрузка, кН, при коэффициенте надежности по нагрузке g_f = 0, 9;

F_rf - расчетное значение силы, кН, удерживающей фундамент от выпучивания вследствие трения его боковой поверхности о талый грунт, лежащий ниже расчетной глубины промерзания;

g_с - коэффициент условий работы, принимаемый равным 1, 1;

g_n - коэффициент надежности, принимаемый равным 1, 1.

6.8.7. Значение расчетной удельной касательной силы пучения t_fh должно определяться, как правило, опытным путем. При отсутствии опытных данных допускается принимать значения t_fh по таблице 6.10 в зависимости от вида и характеристик грунта.

6.8.8. Расчетное значение силы F_rf, кН, для фундаментов, имеющих вертикальные грани, определяют по формуле

, (6.24)

где R_fj - расчетное сопротивление талых грунтов сдвигу по боковой поверхности фундамента j -м слое, кПа; допускается применять в соответствии с нормативными документами по проектированию свайных фундаментов;

A_fj - площадь вертикальной поверхности сдвига j -м слое грунта ниже расчетной глубины промерзания, м²;

п - число слоев грунта.

Таблица 6.10

6.8.9. При заложении фундаментов выше расчетной глубины промерзания пучинистых грунтов (малозаглубленные фундаменты) необходимо производить расчет по деформациям морозного пучения грунтов основания с учетом касательных и нормальных сил морозного пучения.

Примечание - Малозаглубленные фундаменты допускается применять для сооружений III уровня ответственности и малоэтажных зданий (раздел 8) при нормативной глубине промерзания не более 1, 7 м.

6.8.10. Расчетные деформации морозного пучения грунтов основания, определяемые с учетом нагрузки от сооружения, не должны превышать предельных значений, которые допускается принимать как для набухающих грунтов (приложение Е).

6.8.11. Если расчетные деформации морозного пучения основания малозаглубленных фундаментов больше предельных или устойчивость фундаментов на действие сил морозного пучения недостаточна, кроме возможности изменения глубины заложения фундаментов, следует рассмотреть необходимость применения мероприятий, уменьшающих силы и деформации морозного пучения, а также глубину промерзания в соответствии с подразделом 5.8 (водозащитные, теплозащитные или физико-химические).

Если при применении указанных мероприятий деформации морозного пучения не исключены, следует предусматривать конструктивные мероприятия, назначаемые исходя из расчета фундаментов и конструкций сооружения с учетом возможных деформаций морозного пучения.

В проекте оснований и фундаментов должны предусматриваться мероприятия, не допускающие увлажнения пучинистых грунтов основания, а также промораживания их в период строительства.