2.2.5. Проектування глибинного ущільнення ґрунту ґрунтовими палями

Допомога по проектуванню основ будівель і споруд (до СНиП 2.02.01.83) рекомендує застосовувати цей спосіб для ущільнення лесових просадкових ґрунтів потужністю від 10 до 24 м з метою усунення їх просадкових властивостей на майданах I і II типу ґрунтових умов по просадковості, як потенційно підтоплюваних так і непідтоплюваних терріторіях.

Суть цього способу полягає в технологічній послідовності виконання робіт, яка забезпечує ущільнення ґрунтового масиву на задану глибину до заданої щільності сухого ґрунту, що забезпечує повне усунення просадкових властивостей ґрунту.

Роботи виконуються в наступній послідовності:

1. Верстатом канатно-ударного буріння з використанням спеціального «пробивного» наконечника пробивається свердловина заданого діаметра. В процесі пробивки свердловини за рахунок витіснення ґрунту сердечником (або інвентарною палею) в сторони по горизонталі, ґрунт навкруги свердловини в межах діаметра, починаючи від її грані частково ущільнюються:

(2.2.23)

де ρ_{d упл} - усереднена щільність сухого грунту навкруги свердловини; ρ - природна щільність ґрунту; d_ущ - діаметр зони ущільнення, рівний 1,5d²_тр; d_тр - діаметр трамбуючого наконечника або інвентарної палі.

2. В пробиту свердловину окремими об'ємами по висоті засипають місцевий ґрунт оптимальної вологості і ущільнюють його в свердловині тим же верстатом, але з іншим "ущільнюючим" наконечником.

Маса ґрунтового матеріалу m - оптимальної вогкості, необхідна для набивання 1 п. м. ґрунтової палі визначається по формулі:

(2.2.24)

де k_d - коефіцієнт, обумовлений збільшенням діаметра ґрунтової палі при

ущільненні ґрунту, що засипається в свердловину, приймається для супісків

k_d = 1,4; для суглинків і глин k_d = 1,1; A_h - площа поперечного перетину ґрунтової палі, м²; ρ_ds щільність - сухого ущільненого ґрунту в тілі ґрунтової

палі, дорівнює 1,75 т/м³; W_о - оптимальна вологість ґрунту, що засипається в

свердловину.

При ущільненні ґрунту в свердловині за рахунок розширення його по горизонталі відбувається додаткове ущільнення ґрунту навкруги свердловини (ґрунтової палі).

Ґрунтові палі в межах ущільнюваного майданчику розміщуються в шаховому порядку - по вершинах рівностороннього трикутника, із стороною відповідною відстані між осями ґрунтових паль, забезпечуючи усереднену щільність ущільненого ґрунту в масиві, при якій повністю усуваються його просадкові властивості.

Відстань між осями свердловин ґрунтових паль визначається по формулі:

(2.2.25)

де ρ_d - природна щільність ґрунту природного складання, т/м³; ρ_ds - середня щільність сухого ґрунту в ущільненому масиві, т/м³, яка приймається для майданчиків з I типом ґрунтових умов по просадковості рівним ρ_ds = 1,65 т/м³; для майданчиків з II типом ґрунтових умов по просадковості ρ_ds = 1,7 т/м³, а при застосуванні ґрунтових паль для пристрою протифільтраційної завіси щільність сухого ґрунту повинна бути не менш ρ_ds = 1,75 т/м³.

Глибина ущільнення масиву ґрунтовими палями призначається для майданчиків I типу ґрунтових умов по просадковості в межах всієї глибини зони, що деформується, h_sl,р, а при h_sl,р > H_sl в межах величини просадкової товщі H_sl; для майданчиків II типу ґрунтових умов по просадковості на всю величину просадкової товщі.

Ширина ущільнюваної площі повинна бути на майданчиках I типу ґрунтових умов по просадковості не менше ніж на 0,2b (але не менше 0,8м) розмірів підошви фундаменту в обидві сторони, а для споруд, що окремо стоять, з високим розташуванням центру ваги (димові труби, водонапірна вежа і т.д.) не менше 0,3b (де b - ширина прямокутного або діаметр круглого фундаменту, м); для майданчиків II типу ґрунтових умов по просадковості не менше 0,2 H_sl - величини просадкової товщі.

Ширина ущільнюваної площі повинна перевищувати розміри фундаментів в плані або розміри по крайнім граням фундаментів будівель на майданчиках з ґрунтовими умовами по просадковості І типу не менше 0,2 глибини ущільнення - h_упл; II типу - не менше 0,5 величини просадкової товщі Н_sl

В проекті ущільнення ґрунту ґрунтовими палями повинні бути вказані:

- розміри ущільнюваної площі з прив'язкою її до плану фундаментів;

- план розташування, діаметр ґрунтових паль, відстань між осями паль;

- глибина ущільнення;

- необхідна щільність ґрунту в масиві;

- способи влаштування свердловин і ущільнення ґрунтів;

- вигляд, вологість і кількість ґрунтового матеріалу, необхідного для набивання свердловин;

- спосіб дозволоження або глибина зрізки буферного шару;

- розрахунковий опір ущільненого ґрунту в масиві, визначаємий по характеристикам ущільненого ґрунту з коефіцієнтом надійності по ґрунту К_т = 1,2.

Товщина буферного шару h_б приймається рівна: (2.2.26)

де d - діаметр свердловини (ґрунтової палі), м, приймається при пробивці

верстатами ударно-канатного буріння рівним 0,5 м; K_б - коефіцієнт пропорцій-

ності приймається рівним для супісків - 4, суглинків - 5, глин - 6, таким чином,

товщина буферного шару буде дорівнювати для супісків - 2 м, суглинків - 2,5 м;

глин - 3 м.

Відмітку дна котловану призначають з урахуванням подальшої частковою зрізки буферного шару. Товщина, що залишилася, не повинна перевищувати 1,5 м. Буферний шар доущільнюється важкими трамбовками на глибину не менше 1,5м. Розміри дна котловану, в якому виробляється ущільнення ґрунту ґрунтовими палями, призначається на 3 м в кожну сторону більше розмірів ущільнюваної площі, тобто

(2.2.27)

для майданчиків І типу ґрунтових умов по просадковості.

(2.2.28)

для майданчиків II типу ґрунтових умов по просадковості.

По характеристикам ущільненого ґрунту (ρ_d, W_о, ρ, l_l, l_{l sat}, С, φ, E) обчислюється розрахунковий опір ґрунту основи і виконується розрахунок і конструювання фундаментів на штучній основі по виробленій методиці.

По виконаному розрахунку і конструюванню фундаментів розробляється: план фундаментів (фрагмент плану), конструкції фундаментів (план, опалубний розріз, конструктивний розріз в двох площинах, арматурні вироби на кожний фундамент).

Визначення об'ємів робіт здійснюється по розробленим кресленням.

Об'єми робіт і вартість варіанту фундаментів на штучній основі при

глибинному ущільненні ґрунту ґрунтовими палями представлена в таблиці (види робіт набираються згідно з варіантом основ):

№ п/п	Найменування робіт	Од. вим.	К-ть одиниць	Обгрунтовування розцінки	Вартість		Трудовитрати
					одиниці	загальна	одиниці	загальна

Варіант 6