Справочник проектировщика промышленных, жилых и общественных зданий и сооружений. Основания и фундаменты - Горбунов-Посадов М.И.

Author: Горбунов-Посадов М.И.
Tags: строительство проектирование зданий справочник строительство зданий
Year: 1964
Similar
Справочник проектировщика промышленных, жилых и общественных зданий и сооружении. Расчетно-теоретический
Справочник проектировщика промышленных, жилых и общественных зданий и сооружений. Каменные и армокаменные конструкции
Справочник проектировщика. Типовые железобетонные конструкции зданий и сооружений для промышленного строительства
Справочник проектировщика промышленных, жилых и общественных зданий и сооружений
Text
                    СПРАВОК
ПРОЕПЖОГ. .
Г . 1ИЪ1
НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ОСНОВАНИЙ
И ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ ГОССТРОЯ СССР
СПРАВОЧНИК
ПРОЕКТИРОВЩИКА
ПРОМЫШЛЕННЫХ, жилых
И ОБЩЕСТВЕННЫХ
ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ
ОСНОВАНИЯ и ФУНДАМЕНТЫ
ПОД РЕДАКЦИЕЙ
доктора техн, наук, проф. В. Г. БЕРЕЗАНЦЕВА,
доктора техн, наук, проф. М. И. ГОРБУ НОВ А-ПОС АДОВ А (главный редактор),
доктора техн, наук, проф. Б. И. ДАЛМАТОВ А
и доктора техн, наук О, А. САВИНОВА
Сканировал: Romka
Обрабатывал: ЛАО
ИЗДАТЕЛЬСТВО ЛИТЕРАТУРЫ ПО СТРОИТЕЛЬСТВУ
Ленинград 1964 Москва
ПЕРЕЧЕНЬ ТОМОВ,
ВХОДЯЩИХ В СЕРИЮ СПРАВОЧНИКОВ ПРОЕКТИРОВЩИКА
ПРОМЫШЛЕННЫХ, ЖИЛЫХ И ОБЩЕСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ
И СООРУЖЕНИЙ
ВЫШЛИ В СВЕТ
Сборные железобетонные конструкции
Промышленный транспорт
Организация строительства и производство строительно-монтажных
работ. Промышленное строительство
Расчетно-теоретический
Металлические конструкции промышленных зданий и сооружений
ПОДГОТАВЛИВАЮТСЯ К ИЗДАНИЮ
Г радостроительство
Отопление, водопровод и канализация (внутренние санитар но-техни-
ческие устройства)
Вентиляция и кондиционирование. Автоматика санитарно-технических
систем
Водоснабжение промышленных предприятий и населенных мест
Канализация промышленных предприятий и населенных мест
Проектирование предприятий материально-технической базы строи-
тельства
СПРАВОЧНИК ПРОЕКТИРОВЩИКА
ПРОМЫШЛЕННЫХ, ЖИЛЫХ И ОБЩЕСТВЕННЫХ
ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ
Основания и фундаменты
Коллектив авторов
п/р Михаила Ивановича Горбунова-Посадова
Тематический план выпуска 1964 г. № 59
* * *
Стройиздат, Ленинградское отделение
Ленинград, пл. Островского, 6
*	* *
Редакторы издательства А. С. Ротенберг, Л. В. Воронецкая
Технические редакторы Е. А. Пулькина, С. Л. Шапиро
Корректоры Э, Е. Закошанская, Р. М. Юзефович
*	* *
Сдано в набор 22/V 1964 г. Подписано к печати 23/Х 1964 г. М-43679. Формат бумаги 84X108716.
Бум. л. 8,37. Усл.-печ. л. 27,47. Уч.-изд. л. 38,26. Тираж 40 000 экз. Изд. № 391Л. Заказ № 1067*
Цена в переплете 2 р. 21 к.
Ленинградская типография № 1 «Печатный Двор» имени А. М. Горького «Главполиграфпрома»
Государственного комитета Совета Министров СССР по печати, Гатчинская, 26.
В книге содержатся справочные сведения по расчету и проектированию
оснований и фундаментов зданий и сооружений различного назначения.
Рассматриваются физические свойства и основные закономерности меха-
ники грунтов, новейшие конструкции фундаментов, особенности их проек-
тирования и производства работ в зависимости от характера грунтов. Даны
современные методы расчета осадок и устойчивости оснований и прочности
фундаментов. Изложены способы искусственного укрепления оснований и
усиления существующих фундаментов.
Текст справочника согласован с новейшими нормативными докумен-
тами, в частности, с новой редакцией Строительных норм и Правил. Особое
внимание обращено на соответствие справочника требованиям расчета по
предельным состояниям и проектирования с учетом современной механиза-
ции работ и новых индустриальных типов фундаментов.
Книга предназначена для инженерно-технических работников проект-
ных и строительных организаций.
АВТОРЫ-СОСТАВИТЕЛИ
Абелев Ю. М., доктор техн, наук, проф. (гл. 15), Абелев М. Ю.,
инж. (гл. 10), Бахолдин Б. В., канд. техн, наук (гл. 12, §3), Березанцсв В. Г.,
доктор техн, наук, проф. (гл. 7), Вялов С. С., доктор техн, наук (гл. 16, § 3, 5 Б),
Годес Э, Г., инж. (гл. 12, § 1, 2, 4 и 5), Горбу нов-Посадов М. И., доктор
техн, наук, проф. (гл. 4, § 13—14), Далматов Б. /7., доктор техн, наук, проф.
(гл. 3, § 1—3 и 5; гл. 4, § 1—8; гл. 14, § 1—3), Докучаев В. В., канд. техн,
наук (гл. 16, § 1, 2 и 4—7), Крутов В. И., канд. техн, наук (гл. 14, § 4),
Ксенофонтов А. И., канд. техн, наук (гл. 5 и 6), Мариупольский Г. M.t
канд. техн, наук (гл. 12, § 5), Морарескул Н. Н., инж. (гл. 4, § 9—12), Пер-
лей Е. М., инж. (гл. 11), Савинов О. А., доктор техн, наук (гл. 9 и 11), Си-
доров Н. Н.у канд. техн, наук (гл. 1, § 5—8; гл. 3, § 4), Смородинский Н. А.,
канд. техн, наук (гл. 8), Соколов Н. М., доктор техн, наук (гл. 13 и 17),
Фридкин А. инж. (гл. 13, § 66), Шашков С. А., канд. техн, наук
(гл. 12, § 1, 2, 3 и 4), Шейков М. Л., инж. (гл. 2), \ярошенко В. А.|, канд.
техн, наук (гл. 1, § 1—4).
Научный редактор — Хализев Е. П., канд. техн, наук
ОГЛАВЛЕНИЕ
Стр.
Г лава первая
Происхождение и характеристика грунтов
§ I.	Происхождение и структура грунтов ................. 7
§ 2.	Физические характеристики грунтов.................. 8
§ 3.	Строительная классификация грунтов................. —
§ 4.	Характеристики состояния грунтов ................. 10
§ 5.	Перемещение воды в порах грунта (фильтрация) ...	11
§ 6.	Деформации грунта при	сжатии....................... —
§ 7.	Прочность грунтов	(сопротивление сдвигу).......... 15
§ 8.	Лабораторные методы определения механических
свойств грунтов ....................................... 16
Литература ............................................ 18
Глава вторая
Инженерно-геологические изыскания на
строительных площадках
§ 1.	Общие положения.................................. 19
§ 2.	Объемы инженерно-геологических работ............. 20
§ 3.	Особенности инженерно-геологических изысканий в
районах со специфическими условиями .................. 23
§ 4.	Краткие сведения по производству основных видов ин-
женерно-геологических работ........................... 25
Литература .........................................   29
Г лава третья
Конструкция фундаментов мелкого заложения
§ 1.	Основные положения ............................. 31
§ 2.	Материалы, применяемые для фундаментов.......... 33
§ 3.	Конструкции фундаментов......................... 35
§ 4.	Гидроизоляция фундаментов и подземных частей зда-
ния ................................................. 46
§ 5.	Защита от грунтовых вод фундаментов и подземных ча-
стей зданий путем	устройства дренажа ............ 49
Литература ........................................... —
Г лава четвертая
Определение основных размеров фундаментов
§ 1.	Общие положения. Порядок расчета .......................................................... 51
§ 2.	Нагрузки, действующие на фундаменты........................................................ 52
§ 3.	Выбор глубины заложения фундаментов ....................................................... 53
§ 4.	Определение нормативного давления на грунт основа-
ния .................................................. 57
§ 5.	Определение размеров подошвы центрально нагружен-
ного фундамента по величине нормативного давления 59
§	6.	Расчет внецентренно нагруженных фундаментов	...	65
§	7.	Расчет оснований по деформациям.......................... 68
§	8.	Расчет оснований по несущей способности.......... 70
§	9.	Расчет горизонтально загруженных фундаментов	...	—
§ 10.	Особые случаи расчета фундаментов	............ 71
§ 11.	Конструктивный расчет жестких	железобетонных
фундаментов под отдельные колонны....................................................... 75
§ 12.	Расчет сборных железобетонных фундаментов	....	79
§ 13.	Предварительный расчет ленточного фундамента под
колонны.......................................... 80
Стр.
§ 14.	Расчет фундаментных балок и плит как конструкций
на упругом основан и и .......................... 81
Литература ............................................ 83
Глава пятая
Распределение напряжений в основаниях
§ 1.	Распределение напряжений в однородном основании 84
§ 2.	Неоднородное основание ........................... 91
§ 3.	Напряжения от собственного веса грунта............ 92
Литература ............................................ 93
Глава шестая
Расчет осадок фундаментов
§ 1.	Основные положения ............................. 94
§ 2.	Определение конечной осадки методом послойного сум-
мирования ............................................ —
§ 3.	Определение осадки по методу К. Е. Егорова ....	96
§ 4.	Определение конечной осадки путем непосредственного
применения теории линейно-деформируемой среды . .	97
§ 5.	Расчет осадки во времени....................... 100
Литература ......................................... 102
Глава седьмая
Расчет устойчивости (несущей способности)
оснований
§	1.	Условия разрушения оснований.	Критические	давле-
ния 	 103
§	2.	Определение первого критического	давления..... —
§ 3.	Методы определения второго критического давления
(несущей способности основания).................. 104
А. Определение несущей способности основания ме-
тодами теории предельно-напряженного	состояния	—
Б. Определение несущей способности основания мето-
дами, допускающими круглоцилиндрическую форму
поверхности скольжения.......................... 109
§ 4.	Определение условного коэффициента устойчивости ос-
нования по круглоцилиндрическим поверхностям сколь-
жения ........................................... 111
Литература ........................................... 112
Глава восьмая
Определение давления грунта и расчет
подпорных стенок
§ 1.	Определение давления грунта ................... ИЗ
§ 2.	Расчет подпорных стенок....................... 119
Литература ........................................ 130
Глава девятая
Проектирование и расчет фундаментов под машины
§ 1.	Общие сведения ................................ 132
§ 2.	Расчет массивных фундаментов на колебания......	136
§ 3.	Проектирование массивных фундаментов под машины
периодического действия ............................. 142
§ 4.	Проектирование массивных фундаментов под машины
ударного действия.................................... 143
6
Оглавление
Стр.
§ 5.	Расчет и проектирование рамных фундаментов ....	145
§ 6.	Распространение упругих волн в грунтах и мероприя-
тия по борьбе с вибрациями, вызываемыми работой
машин................................................. 147
Литература............................................ 149
Глава десятая
Устройство искусственных оснований
§ 1.	Общие сведения .................................. 150
§ 2.	Поверхностное уплотнение грунтов тяжелыми трам-
бовками .............................................. 151
§ 3.	Глубинное уплотнение просадочных грунтов грунто-
выми сваями........................................... 155
§ 4.	, Термический метод укрепления просадочных (лёс-
совых) грунтов........................................ 158
§ 5.	Способы подготовки (искусственного укрепления) ос-
нований в слабых водонасыщенных грунтах................. 160
А.	Вертикальные дрены.............................. —
Б. Песчаные сваи ................................. 162
В.	Песчаные подушки.............................. 164
§ 6.	Методы вибрационного уплотнения рыхлых песча-
ных грунтов ............................................ 165
Литература.............................................. 166
Глава одиннадцатая
Проектирование и расчет свайных фундаментов
§ 1.	Общие сведения .......................................... 167
§ 2.	Конструкции свай, их характеристика и область при-
менения ............................................. —
А.	Забивные сваи ............................. •—
Б. Набивные сваи..................................... 172
В.	Сваи смешанного типа.............................. 176
§ 3.	Определение несущей способности	одиночной	сваи	.	.	177
§ 4.	Конструирование и расчет свайных оснований и фунда-
ментов ............................................ 180
§ 5.	Сведения для проектировщиков	по	производству	свай-
ных работ	 182
Литература ................................................... 185
Глава двенадцатая
Проектирование котлованов
§ 1.	Общие сведения........................................... 187
§ 2.	Крепление стен котлованов	и	траншей ..................... 188
§ 3.	Замораживание грунтов.................................... 190
§ 4.	Справочные данные по производству	земляных работ 194
§ 5.	Осушение котлованов...................................... 199
А. Открытый водоотлив....................................... —
Б. Водопонижение (искусственное понижение уровня
грунтовых вод; глубинный, грунтовый водоотлив)...	—
Литература ........................................ 209
Глава тринадцатая
Кессоны и опускные колодцы
I.	Кессоны
§ 1.	Назначение, область применения и виды кессонов ...	211
§ 2.	Элементы кессона и его оборудование...................... 212
§ 3.	Режим воздушного давления и потребность в воздухе
при опускании кессона ............................. 214
§ 4.	Расчет конструкции кессонов.............................. 215
§ 5.	Сведения для проектировщиков об особенностях про-
изводства работ ................................... 216
II.	Опускные колодцы
S 6. Назначение, область применения и виды опускных
колодцев ............. ............. .......... 217
Стр.
§ 7.	Расчет опускных	колодцев ...................... 220
§ 8.	Сведения о некоторых особенностях производства ра-
бот ................................................ 222
Литература ......................................... 224
Глава четырнадцатая
Проектирование фундаментов зданий и сооружений,
возводимых на неравномерно сжимаемых и насыпных
грунтах
§ 1.	Причины развития неравномерных осадок зданий и
сооружений.......................................... 225
§ 2.	Возможные формы деформации проектируемых соору-
жений и конструктивные	мероприятия.............. 227
§ 3.	Проектирование	поясов	армирования ............. 228
§ 4.	Проектирование оснований и фундаментов на насып-
ных грунтах ........................................ 230
Литература ......................................... 232
Глава пятнадцатая
Проектирование оснований и фундаментов на
просадочных грунтах
§ 1.	Общие сведения ................................ 233
§ 2.	Закономерности явления просадки.................. —
§ 3.	Характеристики деформаций просадочных грунтов . . .	236
§ 4.	Расчет осадок и просадок оснований, состоящих из
просадочных грунтов ................................ 237
§ 5.	Типы грунтовых условий......................... 238
§ 6.	Общие положения для проектирования оснований и
фундаментов на просадочных грунтах.................. 239
§ 7.	Мероприятия, применяемые при строительстве на про-
садочных грунтах ................................... 240
Глава шестнадцатая
Особенности проектирования фундаментов на
вечномерзлых грунтах
§ 1.	Распространение вечномерзлых грунтов и их наимено-
вания .............................................. 243
§ 2.	Физические свойства и характеристики мерзлых грун-
тов .................................................. —
§ 3.	Прочность	и ползучесть мерзлых грунтов......... 246
§ 4.	Методы использования вечномерзлых грунтов в каче-
стве оснований...................................... 243
§ 5.	Проектирование фундаментов на основаниях, исполь-
зуемых по методу II................................. —
§ 6.	Проектирование фундаментов на основаниях, исполь-
зуемых по методу	III ........................... 255
§ 7.	Проектирование фундаментов на основаниях, исполь-
зуемых по методу	IV ............................ 260
Литература ......................................... 261
Глава семнадцатая
Усиление оснований и фундаментов существующих
зданий и сооружений
$ I. Общие сведения ................................ 262
§ 2.	Укрепление, увеличение опорной площади и углуб-
ление фундаментов................................... 263
§ 3.	Применение химического и термического закрепления
грунтов............................................... 264
§ 4.	Замена фундаментов............................... 265
§ 5.	Способы	уменьшения вибраций фундаментов ....... 267
§ 6.	Особенности производства работ по усилению фунда-
ментов ............................................... —
Литература	........................  268
ГЛАВА ПЕРВАЯ
ПРОИСХОЖДЕНИЕ
И ХАРАКТЕРИСТИКА грунтов
§ 1.	ПРОИСХОЖДЕНИЕ И СТРУКТУРА ГРУНТОВ
Грунтами называют любые горные породы, исполь-
зуемые при возведении сооружений: в качестве осно-
вания, среды (подземные сооружения) или материала
(насыпи, плотины и т. п.). Горные породы образовыва-
лись в результате протекания разнообразных процессов.
Выделяют три основные группы пород: магматические,
осадочные и метаморфические.
Магматические породы (граниты, сиениты, диориты,
порфиры и т. д.) возникли при застывании магмы, под-
нявшейся из внутренних областей земли; они представ-
ляют собой твердые тела, обладающие высокой проч-
ностью. Осадочные породы (обломочные — сцементиро-
ванные и несцементированные, глинистые, химические и
биохимические) появились при разрушении ранее суще-
ствовавших горных пород, переносе и отложении продук-
тов разрушения. Метаморфические породы (гнейсы,
мраморы, кварциты, сланцы и т. д.) образовались в ре-
зультате значительных изменений различных горных
пород под действием давления, высокой температуры и
химически активных газов магмы.
В сфере инженерной деятельности чаще приходится
встречаться с наиболее молодыми осадочными поро-
дами — четвертичного периода. Более древние породы
(третичные, юрские и др.), обладающие, как правило,
большей прочностью и малой сжимаемостью, называ-
ются коренными породами. Среди четвертичных образо-
ваний преобладают глинистые породы (глины, суглинки,
супеси), а также пески, гравий и галечники. Глинистые
породы (грунты) сложены из мельчайших частичек, в со-
став которых входят так называемые вторичные мине-
ралы, образовавшиеся при изменении первичных мине-
ралов в процессе выветривания, переноса водой (или
ветром) и отложения в морях, озерах и реках,. Продукты
выветривания, остающиеся на месте, называются элю-
виальными отложениями, а перемещенные дождевыми
и снеговыми водами с возвышенностей к их подножью —
делювиальными. Отложения в речных долинах (галька,
гравий, песок и глина) носят наименование аллювиальных
отложений. Продукты выветривания отлагаются также
в процессе движения ледников (моренные ледниковые
отложения).
Механика грунтов изучает преимущественно так
называемые «рыхлые» породы, состоящие из отдельных
минеральных частиц, которые слабо связаны друг с дру-
гом или не связаны совсем; поры между частицами за-
полнены водой и газами (воздухом, водяным паром, га-
зами химического и биохимического происхождения).
Таким образом, грунты рассматриваются как сложные
многофазные дисперсные системы,
строительные свойства которых зави-
сят от количественного соотношения и
свойств фаз (твердой, жидкой и газо-
образной), а также от структуры и
текстуры. Под структурой грунта по-
нимают форму, размер, состояние по-
верхности минеральных частиц, их
взаимное расположение и характер
связей между частицами. Текстурой
называют совокупность признаков,	Рис-	Ячеи-
характеризующих сложение грунта	стая структура
в массиве (слоистая текстура и т. д.).
По наличию или отсутствию связей между частицами
различают связные (глинистые) и несвязные сыпучие
(песчаные) грунты. Для песчаных и крупнообломочных
грунтов характерна раздельно-зернистая структура. Мель-
чайшие глинистые частицы, имеющие форму игл или
Рис. 1.2. Ячеисто-хлопьевидная и каркасная струк-
туры
пластинок, образуют ячеистую структуру (рис. 1.1),
ячеисто-хлопьевидную или каркасную (рис. 1.2).
Особой структурой обладают лёссы и лёссовидные
грунты. В них имеется большое количество пор, размеры
которых превышают размеры минеральных частиц (мак-
ропоры), а структурные связи между частицами, соз-
8
Глава первая. П роисхождение и характеристика грунтов
данные углекислыми солями кальция и магния, сравни-
тельно легко растворимы в воде.
Грунты состоят из минеральных частиц различного
размера. Группы частиц определенных размеров назы-
ваются фракцией. В настоящее время в строительной
классификации различают шесть основных фракций:
Наименование фракций
Камни-валуны..................
Галечниковая .................
Гравийная ....................
Песчаная .....................
Пылеватая.....................
Глинистая.....................
Размеры
частиц в мм
> 100
100—10
10— 2
2—0,1
0,1—0,005
< 0,005
Весовое содержание различных фракций, выражен-
ное в процентах, называется гранулометрическим соста-
вом грунта. Этот состав приводится либо в табличной
Рис. 1.3. Кривая неоднородности
форме, либо в графической в виде кривой неоднородности
(рис. 1.3).
Крупнообломочные частицы (более 2' мм) обладают
тем же минералогическим составом, как и скальные поро-
ды, из которых они образовались, могут иметь угловатую
(камень, щебень, дресва) или окатанную форму (валун,
галька, гравий). Песчаная фракция состоит в основном
из зерен кварца, полевого шпата, слюды, реже кальцита
(ракушечниковые пески). Окатанные зерна присущи мор-
ским, речным и эоловым пескам; угловатые — отложениям
временных потоков (горные пески). Пылеватая фракция
образована зернами сильно измельченного кварца, аморф-
ной кремневой кислоты или других первичных минера-
лов (полевой шпат, слюда и т. п.). Пылеватые ^частицы
могут адсорбировать воду и легко подвержены вымыва-
нию. Глинистая фракция состоит из мельчайших (от
5 до 0,001 мк) частиц вторичных минералов чешуйчатой
или игольчатой формы. Она является наиболее активной
и ее содержание в грунте предопределяет основные свой-
ства грунта.
§ 2.	ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГРУНТОВ
Строительные свойства грунтов зависят от грануло-
метрического состава, свойств фаз (твердой, жидкой,
газообразной) и количественного соотношения между
ними. Для описания фазового состава и физического
состояния грунта используются характеристики, оп-
ределяемые простейшими испытаниями (табл. 1.1).
§ 3.	СТРОИТЕЛЬНАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ ГРУНТОВ
В строительной классификации выделяются четыре
основные группы грунтов: скальные, крупнообломочные
(несцементированные), песчаные, глинистые. К грунтам,
являющимся дисперсными системами, относятся только
три последние группы (т. е. нескальные грунты). Скаль-
ные грунты — магматические, метаморфические и оса-
дочные горные породы с жесткой связью между зернами
(спаянные или сцементированные), залегающие в виде
сплошного слоя или несмещенных отдельностей, обра-
зующих подобие сухой кладки. В качестве примера
скальных грунтов могут быть названы граниты, диориты,
базальты, песчаники, известняки и т. п. Скальные грун-
ты, обладающие в водонасыщенном состоянии пределом
прочности на сжатие менее 50 кг/см2 (мергели, окрем-
ненные глины и т. п.), а также размягчаемые и раство-
римые (гипс, гипсовые песчаники), называются полу-
скальными.
Нескальные грунты различают по содержанию частиц
различной крупности.
Крупнообломочные — несцементированные грунты,
содержащие более 50% по весу обломков кристалличе-
ских или осадочных пород с размерами более 2 мм.
Песчаные — сыпучие в сухом состоянии грунты,
не обладающие свойством пластичности, содержащие
менее 50% по весу частиц крупнее 2 мм.
Глинистые — связные грунты, которые в зависимости
от степени насыщения водой приобретают свойства твер-
дого, пластичного тела или свойства вязкой жидкости.
Глинистые грунты в’начальной стадии формирования,
образовавшиеся как структурный осадок в воде при
наличии микробиологических процессов и обладающие
в природном сложении влажностью, превышающей
влажность на границе текучести, и коэффициентом по-
ристости в > 1,0 — для супесей и суглинков ие> 1,5 —
для глин, — называются илами.
Классификация крупнообломочных и песчаных грун-
тов в строительном деле производится по гранулометри-
ческому составу (табл. 1.2).
Классификация глинистых грунтов в зависимости
от числа	пластичности	приводится ниже:
супесь.................. 1 №п	?
суглинок.............. 7 < Wn	17
глина . .	....	> 17
Менее употребительна классификация глинистых
грунтов по гранулометрическому составу:
Наименование грунта Содержание частиц
размером менее
0,005 мм в % по весу
Супесь..................... от	3 до 10
Суглинок................... от	10 до 30
Глина......................... более	30
При степени неоднородности песчаного грунта
%()>3 к наименованию песков гравелистых, крупных
io
$ 3. Строительная классификация грунтов
9
Таблица 1.1
Характеристика фазового состава и физического состояния грунтов
Наименование, обозначение, размерность	Что описывает характеристика и от чего она зависит	Формула для вычисления	Пределы изменения
Удельный вес тц, г/см3 (т/м3)	Характеризует минеральный состав и вы- ражается отношением веса минеральных частиц к их объему @ск Y4- v СК	—	2,5—2,8 г/см3
Объемный вес грунта у , г/см3 (т/м3)	Мера плотности грунта при данной влаж- ности; выражается отношением веса мине- ральных частиц и воды к объему грунта Q + Q V — СК	в YO	v	—	1,5 —2,2 г/см3
Весовая влажность грунта W, %	Мера влажности грунта; выражается отно- шением веса воды к весу минеральных ча- стиц (в %) Q • 100 ^ск		Изменяется в весьма широких пределах
Объемный вес скелета грунта уск> г/см? (т/м3)	Мера плотности укладки минеральных частиц; измеряется отношением веса мине- ральных частиц (скелета) ко всему объему грунта Q V	—СК ГСК	V	__ Ур YCK н НЮ	1,0—1,9 г/см3
' Пористость «, %	Мера плотности; выражается отношением объема пор ко всему объему грунта V п= —5 • 100 V	п = (1 _	юо \ уч;	Изменяется в широких пределах
Коэффициент пористости е безразмерная величина	Мера плотности; выражается отношением объема пор к объему минеральных частиц (скелета) п е — —— %к	или 	 п £~	100 — п	То же
Объемный вес взвешенного в воде грунта YB3B» г/см3 (т/м3)	В	Выражает давление от собственного веса скелета в водопроницаемом грунте, поры которого заполнены водой	_УЧ -1 Увзв	1 _j_ е ’ или YB3B ^’ч ~ 0 ( 1 — ioq)	От 0,5 до 1,5 г./см3
Степень влажности, или степень водонасыщения, G — безразмерная величина	Мера влажности грунта; выражается от- ношением объема воды к объему пор	г	^Ч YB . ЮОе ’ где ув — удельный вес воды	От 0 до 1
Предел текучести глини- стого грунта Wy, %	Мера консистенции (степени подвижности) грунта; выражается влажностью, характер- ной для границы между пластичным и те- кучим состоянием глинистого грунта	—	Изменяется в широких пределах
Предел раскатывания (пла- стичности) глинистого грунта W'p, %	Мера консистенции грунта; выражается влажностью, характерной для границы между пластичным и твердым состоянием глинистого грунта,	—	То же
Число пластичности W^, % Примечание. Вес< определяются согласно ГОС'	Зависит от содержания глинистых частиц в данном грунте; применяется для класси- фикации глинистых грунтов эвая влажность (W), удельный вес (yq), обт Г 5179-49 и 5184—49.	w'B=rT-u/p >емный вес (yQ) и пределы к	То же онсистенции (W^ и 1^^)
10
Глава первая. Происхождение и характеристика грунтов
и средней крупности добавляют наименование «неод-
нородный песок». Неоднородность песчаного грунта
измеряется отношением
где d60 — диаметр частиц, меньше которого в данном
грунте	содержится	(по	весу)	60%	частиц;
d1Q — диаметр частиц, меньше которого в данном
грунте	содержится	(по	весу)	10%	частиц.
Таблица 1.2
Классификация крупнообломочных и
песчаных грунтов
Грунты	Распределение частиц грунта по круп- ности от веса сухого грунта
Крупнообло- мочные Щебенистый (при	Вес частиц крупнее 10 мм . . . более 50%
преобладании окатанных ча- стиц — галечни- ковый) Дресвяный (при	То же	4 » . . .	>	50%
преобладании окатанных ча- стиц — гравий- ный) Песчаные Гравелистый	»	2 » . . .	»	25%
песок Крупный песок	»	0,5 » . . .	»	50%
Средней круп-	»	0,25 » . . .	»	50%
ности песок Мелкий песок	>	0,1 > ...	»	75%
Пылеватый песок	»	0,1 »	менее 75%
П р и м е ч а	н и е. Для установления наименования
грунта последовательно суммируются проценты содержания	
частиц исследуемого грунта сначала крупнее 10 мм, затем крупнее 2 мм, далее крупнее 0,5 мм и т. д. Наименование	
грунта принимается по первому удовлетворяющему показа-	
телю в порядке расположения наименований в таблице.	
В глинистых грунтах необходимо выделять проса-
дочные и набухающие при замачивании грунты. К первым
относятся грунты, имеющие степень влажности G 0,6
и значение
80 8т
1 + 80
— 0,1,
где 80 — коэффициент пористости образца грунта при-
родного сложения и влажности;
8Т — коэффициент пористости того же образца грунта
соответствующей влажности на границе теку-
чести.
К набухающим относятся грунты, для которых зна-
чение
8Т
1 + ео
< — 0,3.
Данные исследований песчаных и глинистых грун-
тов должны содержать также сведения о наличии расти-
тельных остатков (торфа, перегноя и т. п.), если в образ-
цах этих грунтов, высушенных при / = 1004-105° С,
содержатся растительные остатки более 3% по весу
от минеральной части для песчаных грунтов и менее
5% — для глинистых. В зависимости от содержания
растительных остатков грунтам присваиваются допол-
нительные наименования;
при содержании растительных остатков менее 10% —
грунты с примесью органических веществ;
при содержании растительных остатков в коли-
честве 10—60% — заторфованные грунты;
при содержании растительных остатков более 60% —
торфы.
§ 4.	ХАРАКТЕРИСТИКИ СОСТОЯНИЯ ГРУНТОВ
Состояние (консистенция) глинистых (непросадоч-
ных) грунтов определяется по коэффициенту консистен-
ции В
B=W-W2.
U7T- U7p’
где W — естественная влажность в %;
U% — влажность на границе раскатывания в %;
WT — влажность на границе текучести в %.
Пределом раскатывания называется такая влаж-
ность грунта, при которой грунт переходит из твердого
в пластичное состояние (или наоборот), а пределом те-
кучести — влажность, при которой грунт переходит из
пластичного состояния в текучее. Ниже приводятся
значения коэффициента консистенции В для различных
грунтов:
Супеси
Твердые.........................
Пластичные......................
Текучие ........................
В < 0
0 <1 В 1
В > 1
Суглинки и глины
Твердые............................. В	< 0
Полутвердые ................. 0 В s< 0,25
Тугопластичные...............0,25	< В < 0,5
Мягкопластичные..............0,5	< В < 0,75
.Текучепластичные............0,75	< 1
Текучие............................. В	1
Состояние глинистого грунта в условиях естествен-
ного залегания зависит также от структуры грунта.
При определении характерных влажностей по известным
в настоящее время лабораторным способам неизбежно
нарушение природной структурной связности грунта,
что может привести к значительному искажению дан-
ных. В таких случаях для внесения в результаты испыта-
ний коррективов необходимо провести дополнительные
исследования с целью количественной оценки прочно-
сти и природных структурных связей [2].
Песчаные грунты по плотности их сложения раз-
деляются на плотные, средней плотности и рыхлые в за-
висимости от величины коэффициентов пористости 8,
приведенных в табл. 1.3.
Таблица 1.3
Значения коэффициентов пористости для
песчаных грунтов в зависимости от их
плотности
Грунты	Плотность сложения		
	плотные	средней плотности	рыхлые
Пески гравелистые, крупные и средней крупности . . . Пески мелкие 	 » пылеватые		<0,55 <0,60 < 0.60	0,55—0,70 0,60—0,75 0,60—0,80	>0,70 >0,75 > 0,80
$ 6. Деформации грунта при сжатии
11
Плотность песчаных грунтов рекомендуется опре-
делять по образцам, отобранным без нарушения природ-
ного сложения грунта или при помощи зондирования.
§ 5.	ПЕРЕМЕЩЕНИЕ ВОДЫ В ПОРАХ ГРУНТА
(ФИЛЬТРАЦИЯ)
Фильтрацией называется движение воды сквозь
поры грунта, происходящее под влиянием разности
напоров. Если скорость движения воды не превышает
некоторого критического для данного грунта значения
(«критическая скорость»), что обычно имеет место в есте-
ственных условиях [6], то скорость фильтрации v равна
(закон Дарси)
»=*ф	=йф‘>	<1Л)
где	L — расстояние между двумя точками на
пути фильтрации, напоры в которых
соответственно равны Нг и Н2;
Н'-Нъ
i ---------£ — гидравлический градиент;
— коэффициент фильтрации.
Коэффициент фильтрации является количественной
характеристикой степени водопроницаемости грунта и
представляет собой скорость фильтрации при гидравли-
ческом градиенте, равном единице. При наличии в грунте
связанной воды явление фильтрации возникает лишь
тогда, когда градиент i превышает некоторое значение
/н — начальный градиент. Скорость фильтрации равна
G *н)*
Коэффициент фильтрации определяется путем:
а)	расчета по формулам в зависимости от грануло-
метрического состава грунта (способ применим для одно-
родных песков средней крупности);
б)	лабораторных испытаний на специальных при-
борах;
в)	опытных откачек и нагнетания в полевых условиях
(способ применим для грунтов с коэффициентом фильтра-
ции более 5- 10 3 см/сек).
Ориентировочные значения коэффициентов фильтра-
ции (в см!сек} различных грунтов приведены ниже:
глины нетрещиноватые......... < 10-7
суглинки, тяжелые супеси .... от 10“6 до 10~7
супеси, трещиноватые глины ... » 10~4 » 10~6
пылеватые и мелкозернистые
пески......................... »	10 3	»	10 4
среднезернистые пески........... »	10-1	»	10~3
крупнозернистые пески, галеч-
ники ......................... »	10~2	»	10-1
Движущаяся в порах вода оказывает давление на
скелет грунта. Это давление называется гидродинамиче-
ским и является объемной силой; оно может быть пред-
ставлено в виде вектора, направленного по касательной
к линии тока. Величина гидродинамического давления
(в г!см\ т/м3)
v
./ — *Yb = т-" Yb>
«Ф
где Ув — удельный вес воды.
Если при направлении фильтрационного потока
снизу вверх (что имеет место при вскрытии котлованов,
бурении, осуществлении дренажа и т. п.) гидродинами-
ческое давление превысит вес вышележащей толщи
грунта, произойдет гидродинамическое выпирание грунта.
Гидравлический градиент, при котором начнется
выпирание грунта, называется критическим
,	__ Уч —Ув
кр (1 + 8) YB ’
где Уч — удельный вес грунта;
8 — коэффициент пористости грунта.
Фильтрация воды под влиянием разности потенциа-
лов постоянного электрического тока носит название
электроосмоса и используется в строительстве для вре-
менного водопонижения в глинистых грунтах. Грунтовая
вода перемещается также в парообразном и пленочном
состоянии. Движение водяного пара происходит из
области с более высокой температурой в область с более
низкой температурой. В пленочном состоянии вода
всегда перемещается в сторону больших молекулярных
сил поверхностного притяжения минеральных частиц,
т. е. от частиц с большей к частицам с меньшей толщиной
пленки.
§ 6. ДЕФОРМАЦИИ ГРУНТА ПРИ СЖАТИИ
Для грунтов зависимость между напряжениями и
деформациями нелинейна. Практически с целью исполь-
зования аппарата теории упругости для определения
напряжений и деформаций в грунтах (см. гл. 5 и 6)
Рис. 1.4. Зависимость между напряжением и деформа-
цией при одноосном сжатии грунта
рассматривают грунт как линей но-деформируемое тело.
Это приемлемо лишь для ограниченного интервала дав-
лений (рис. 1.4, участок 0 — А). Зависимости между
относительными деформациями (Х2, hx, ку) и напряже-
ниями (ог, 0Х, Оу) и характеристиками деформативных
свойств грунтов выражаются нижеследующими урав-
нениями:
одноосное сжатие (см. рис. 1.4)
= Т =	(Ь2)
трехосное сжатие
^2 “	\дz	в (Фх "F
К = Ф [о* — Ц + Од,)];	(1-3)
£ [Оу — Р (Ог + <Тх)]> J
где Е — модуль деформации в кг!см?\
р — коэффициент Пуассона (коэффициент попереч-
ной деформации) — относительная величина.
Модуль деформации нельзя отождествлять с моду-
лем упругости, так как он характеризует не только
упругие, но и остаточные деформации грунта. Сжатие
грунта под действием равномерной внешней нагрузки,
12
Глава первая. Происхождение и характеристика грунтов
распределенной по сравнительно большой площади,
практически происходит при невозможности бокового
расширения (рис. 1.5). Этот случай сжатия называется
«компрессионным сжатием», или «компрессией». Здесь
сжатие происходит только за счет уменьшенйя объема
пор и закономерность деформирования грунта можно
выражать зависимостью между изменением коэффици-
ента пористости е и давлением, уплотняющим грунт
в условиях невозможности бокового расширения р,
обычно изображаемой в графической форме компрес-
сионной кривой (рис. 1.5).
Тогда из уравнений (1.3) и (1.4) следует
АЛ ₽
, = А
h Е
2И2	(1+2Щ1-Ч).
1 - Н “	1 4- g
Рис. 1.5. Схема сжатия грунта без возможности бокового расширения и компрессионная кривая
При сжатии грунта без возможности бокового рас-
,	/&h\
ширения относительная деформация (-у!
АЛ 8Н — 8К а
h 1 + ен 1 + ен
(1.4)
где	8Н — коэффициент пористости грунта при
начальном давлении рн;
8К — коэффициент пористости грунта после
увеличения давления на величину р
до значения рк (конечное давление);
р = рк—рн — давление, уплотняющее грунт;
а — коэффициент уплотняемости (сжи-
маемости) грунта в слЕ)кг.
Коэффициент уплотняемости является количествен-
ной характеристикой способности грунта уплотняться
в условиях невозможности бокового расширения. Он
численно равен тангенсу угла наклона прямой с — d
к оси абсцисс
а __ SH
Рк Рн '
(1.5)
Интервал давлений рк — рн выбирается каждый раз
в зависимости от конкретных условий. Так, если необ-
ходимо определить осадку слоя грунта, залегающего
на некоторой глубине ниже подошвы фундамента, то
принимают рн равным давлению от собственного веса
вышележащего грунта (бытовое давление на отметке,
соответствующей середине слоя), а рк — рн + р, где
р — дополнительное давление, передаваемое на грунт
от фундамента (на той же отметке).
При сжатии грунта без возможности бокового рас-
ширения развивается боковое давление q (распор).
Отношение бокового давления к вызвавшему его про-
дольному давлению р называется «коэффициентом боко-
вого давления» (безразмерная величина).
Компрессия может рассматриваться как частный
случай трехосного сжатия при
Хд; = Ку = 0 И Gx = Gy ~
Характеристики деформативных свойств грунтов
£, р, а и 5, как правило, должны определяться путем
лабораторных или полевых испытаний. При отсутствии
данных исследований грунтов допускается для оснований
зданий и сооружений II—IV классов капитальности
использование справочных данных (табл. 1.4, 1.5 и 1.6).
Таблица 1.4
Средние значения р, | и р
Грунты	Коэффициент поперечной деформации ц	Коэффициент бокового давления £	3 =	1 2!** 1 —м
Пески		0,28	0,40		0,76
Супеси		0,31	0,45		0,72
Суглинки ....	0,37	0,60		0,57
Глины		0,41	0,70		0,43
Лабораторные компрессионные испытания, как пра-
вило, дают заниженные значения модулей деформации,
поэтому предпочительны полевые испытания способом
пробных нагрузок (рис. 1.6). На поверхности исследуе-
мого грунта в шурфе или скважине большого диаметра
устанавливается жесткий металлический или железо-
бетонный штамп (чаще всего при испытаниях в шурфах—
квадратный площадью 5000 си2, при испытаниях в сква-
жинах — круговой площадью 600 си2). На штамп сту-
пенями передается вертикальное давление и замеряется
осадка штампа. В результате получают зависимость
осадки штампа от давления в виде графика S = f (р).
Начальный участок графика, для которого зависимость
между напряжениями и деформациями достаточно близка
к линейной, используется для определения модуля дефор-
мации по формуле
$ 6. Деформации грунта при сжатии
13
где Р — полная нагрузка на штамп в кг, взятая в конце
прямолинейного участка на графике;
S — конечная осадка в см, соответствующая нагруз-
ке Р, взятая по тому же графику;
d — диаметр кругового штампа в см (для квадрат-
ного штампа равен диаметру круга равновеликой
площади);
р, — коэффициент Пуассона.
При испытаниях пробными нагрузками необхо-
димо, чтобы ниже подошвы штампа на глубину не ме-
нее полуторной его ширины (диаметра) залегал одно-
родный по сжимаемости грунт. При неоднородных на-
пластованиях испытания выполняются послойно. Для
каждого слоя нормативное значение Е принимается
равным среднему из результатов нескольких опреде-
лений.
Нормативные и расчетные характеристики песчаных грунтов
(с, кг/см2', ср, град’, Е, кг/см2)
Таблица 1.5
Песчаные грунты	Наимено- вание характе- ристик	Характеристика грунтов при коэффициенте пористости е											
		0,41—0,5		0,51—0,6		0,61—0,7		0,71-0,8		0,81—0,95		0,96—1,1	
		норма- тивные	расчет- ные	норма- тивные	расчетные	норма- тивные	расчет- ные	норма- тивные	расчет- ные	норма- тивные	расчег- ные	норма- тивные	расчет- ные
Гравелистые и крупные	с	0,02			0,01																.. .	
	Ф	43	41	40	38	38	36	—	—	—.	—	—		
	Е	460	—	400	—	330	—	—	—	—	—	—	—
Средней крупности	€	0,03		0,02		0,01								
	ф	40	38	38	36	35	33	—	—	—	—	—		
	Е	460	—	400	—	330	—	—	—	—	—	—	
Мелкие	с	0,00	0,01	0,04		0,02							
	Ф	38	36	36	34	32	30	—	—	—	—	—		
	Е	370	—	280	—	240	—		—	—	—	—	—
Пылеватые	с	0,08	0,02	0,06	0,01	0,04							
	Ф	36	34	34	32	30	28	—					—	—	—
	Е	140	—	120	—	100	—		—	—	—	—	—
Рис. 1.6. Испытание грунтов способом пробных нагрузок
а — схема установки для испытания в шурфе: 1 — домкрат; 2 — винтовые анкерные сваи; 3 — опорная балка;
б — схема установки для испытания в буровой скважине: 1 — буровая обсадная труба; 2 — штамп; 3 — штанга;
4 — муфта; 5 — хомут; 6 — платформа; 7 — тяжи; 8 — направляющие брусья; в—схема графика результатов испытаний
14
Глава первая. Происхождение и характеристика грунтов
Таблица 1.6
Нормативные и расчетные характеристики глинистых грунтов
(г, кг/см2; <р, град.', Е, кг!см2)
Глинистые грунты при влажности на границе раскатыва- ния	%	Наименова- ние харак- теристик	Характеристика грунтов при коэффициенте пористости 8											
		0,41-0,5		0,51-0,6		0,61-0,7		0,71—0,8		0,81—0,95		0,96—1,1	
		норма- тивные	расчет- ные	норма- тивные	расчет- ные	норма- тивные	расчет- ные	норма- тивные	расчет- ные	норма- тивные	расчет- ные	норма- 1 тивные	расчет- ные
9,5-12,4	с	0,12	0,03	0,08	0,01	0,06												—
	Ф	25	23	23	22	23	21	—	—	—	—	—	—
	Е	230	—	160	—	130	—	—	—	—	—	—	—
12,5—15,4	£	0,42	0,14	0,21	0,07	0,14	0,04	0,07	0,02					—		
	ф	24	22	23	21	22	20	21	19	—	—	—	—
	Е	350	—	210	—	150	—	120	—	—	—	—	—
15,5-18,4
Ф
Е
0,02
16
0,19
20
0,08
18
0,04
17
0,08
18
80
0,11
19
0,19
20
130
0,11
19
100
0,50
22
300
0,25
21
190
18,5—22,4
0,68
20
300
0,28
18
0,34
19
180
0,19
17
0,28
18
130
0,10
16
0,19
17
90
0,06
15
22,5-26,4
0,82
18
260
0,36
16
0,41
17
160
0,25
15
0,36
16
ПО
0,12
14
26,5—30,4
0,94
16
220
0,40
14
0,47
15
140
0,22
13
Примечания: 1. Характеристики песчаных грунтов по табл. 1.5 относятся к кварцевым пескам
__________________________________________ _________ __________ ____ ______________ ___________ с зернами различной
окатанности, содержащим не более 20% полевого шпата и не более 5% различных примесей (слюда, глауконит и пр.) независимо
от влажности.
2.	Значения модуля деформаций Е для гравелистых, крупных и средней крупности песков даны при степени неоднород-
ности ^50^3. При степени неоднородности > 6 табличные значения модуля деформации должны быть уменьшены в 3 раза.
Го	10
При промежуточных величинах значения Е определяются интерполяцией.
10
3.	Характеристики глинистых грунтов относятся к грунтам четвертичных отложений при содержании растительных остат-
ков не более 5% при условии полного заполнения пор водой (степень влажности G > 0,8).
4.	Данные табл. 1.6 не распространяются на глинистые грунты текучей консистенции (при В > 1).
Консолидацией называется развитие во времени
процесса постепенного уплотнения грунта при сжатии
его непрерывно действующей статической нагрузкой.
Консолидация определяется совокупностью ряда физи-
ческих явлений, важнейшие из которых: выжимание
свободной и слабо связанной воды из пор грунта, упругое
сжатие твердых частиц, воды и пузырьков воздуха, вязко-
пластические деформации взаимного перемещения эле-
ментов скелета. Различают две формы консолидации —
фильтрационную и пластическую. Фильтрационной кон-
солидацией называется процесс уплотнения грунта
в результате постепенного отжатия воды из пор грунта,
при этом вода перемещается внутри грунта, в его порах,
т. е. происходит фильтрация. Скорость уплотнения за-
висит от степени водопроницаемости грунта, количест-
венно оцениваемой коэффициентом фильтрации.
Уплотняющее давление р передается на воду и скелет
грунта. Напряжения, передающиеся на скелет грунта,
называются «эффективным^ напряжениями» рэ, а пере-
дающиеся на воду — «нейтральными напряжениями»
или «поровым давлением» рн. В процессе фильтрационной
+ рн, причем значения эффектив-
давлений непрерывно изменяются.
консолидации р = рэ
ного и нейтрального
В начальный момент при-
ложения нагрузки все
давление передается на
воду, затем по мере нара-
стания деформации пони-
жаются нейтральные на-
пряжения и возрастают
эффективные. Скорость
осадки закономерно убы-
вает по мере снижения
нейтральных напряжений
и возрастания эффектив-
ных (рис. 1.7). Движение
воды, а следовательно, и
процесс фильтрационной
Рис. 1.7. Затухание осадки
во времени при фильтраци-
онной консолидации
консолидации, закончится, когда все уплотняющее дав-
ление р будет воспринято скелетом грунта.
В водонасыщенных грунтах, сравнительно слабо
связывающих воду (пылеватые пески, супеси, суглинки,
J 7. Прочность грунтов (сопротивление сдвигу)
15
каолинитовые глины и т. п.), скорость уплотнения опре-
деляется в основном фильтрационной консолидацией.
Закономерности последней и их приложение к расчету
скорости осадки естественных оснований изложены
в гл. 6.
В глинистых грунтах, сильно связывающих воду,
существенное значение приобретает пластическая форма
консолидации (ползучесть). Первоначально скорость
осадки определяется в основном скоростью отжатия воды,
и процесс развивается в соответствии с закономерно-
стями фильтрационной консолидации. После отжатия
свободной и слабо связанной воды осадки будут проис-
ходить за счет вязко-пластических деформаций скелета
и наступает стадия пластической консолидации.
§ 7. ПРОЧНОСТЬ ГРУНТОВ
(СОПРОТИВЛЕНИЕ СДВИГУ)
Разрушение грунта наступает при определенном со-
отношении главных? напряжений [2] в результате сдвига
(среза, скола) по площадке, по которой касательные
напряжения Т превышают предельное значение, опреде-
Рис. 1.8. Зависимость между касательными и нормаль-
ными напряжениями в предельном состоянии
ляемое силами сопротивления грунта внутреннему сдвигу
(рис. 1.8). Одновременно с касательными возникают
напряжения а, нормальные к площадке сдвига. Прини-
мается, что в предельном состоянии зависимость между
тио определяется уравнением 1.7 (условие прочности
грунта)
т = /о + с — о tg ср + с.	(1.7)
Графически уравнению (1.7) соответствует прямая
линия, отсекающая на оси ординат отрезок, равный с,
и наклоненная к оси абсцисс под углом ф, тангенс кото-
рого равен /. Параметры уравнения (1.7)—ф— угол
внутреннего трения и с — удельное сцепление (сокра-
щенно «сцепление») — являются количественными харак-
теристиками прочности грунта. Название характеристик
несколько условно и не вполне отражает действительную
природу сил сопротивления грунтов сдвигу.
Условие предельного равновесия (1.7) в условиях
плоской задачи выражается также зависимостями:
1
COS ф
ЕигДа — tg<р gt=
с;
ст2 = tg2 И5° —	— 2 с tg ^45° —
(1.8)
где — большее, а о2 — меньшее главные напряжения.
Графически зависимость между главными и о2,
нормальными о и касательными т напряжениями, дейст-
вующими по площадкам, проходящим через данную
точку, представляется с помощью «кругов напряжений» —
кругов Мора [5]. Для построения круга напряжений на
оси абсцисс откладываются значения главных напряже-
ний и на их разности, как на диаметре, строится окруж-
Рис. 1.9. Круг напряжений
этой окружности, соответствуют значениям нормальных
и касательных напряжений для различно направленных
площадок в данной точке. Так, для площадки п — п,
наклоненной под углом а к главной площадке, по кото-
рой действует большее главное напряжение, значения
касательных та и нормальных напряжений оа равны co-
ot — общая касательная; б — криволинейная огибающая
ответственно ординате и абсциссе точки N. Эта точка
лежит на пересечении окружности и радиуса, составляю-
щего угол 2а с осью абсцисс.
Предельный круг напряжений строится для значе-
ний (У1 и о2, удовлетворяющих условиям предельного
равновесия (рис. 1.10). По предельному кругу устанав-
ливается положение площадок, по которым в данной
точке может произойти сдвиг «площадок скольжения».
16
Г лава первая. Происхождение и характеристика грунтов
Эти площадки наклонены к площадке, по которой дей-
ствует большее главное напряжение сг1 под углом
а = ^45° +	, т. е. для них 2а = (90°+ф). В каждой
точке предельно напряженного грунта таких площадок
может быть две, для одной угол а = [45°+ 2^ будет
положительным (площадки первого семейства), для дру-
гой— отрицательным (площадки второго семейства).
Для того же грунта можно построить серию предель-
ных кругов, соответствующих различным комбинациям
значений <гх и 03, удовлетворяющих условиям предель-
ного равновесия. Эти круги имеют общую касательную,
составляющую с осью абсцисс угол ф и отсекающую на
оси ординат отрезок с, т. е. представляющую собой пря-
мую, соответствующую уравнению (1.7).1
Для песков характерна сравнительно большая ве-
личина угла внутреннего трения; сцепление же практи-
чески отсутствует. Приведенные в табл. 1.5 величины
сцепления с для песков называются расчетным парамет-
ром линейности и отражают наличие криволинейного
л чистка в начале графика зависимости (1.7) между тио.
Различные пески имеют различное сопротивление сдвигу
в зависимости от крупности, формы и минералогического
состава зерен, наличия примесей и т. д. Для одного и
того же песка угол внутреннего трения существенно
зависит от плотности, т е. пористости, резко уменьшаясь
с увеличением последней. При определении угла внут-
реннего трения песка необходимо учитывать ту его
плотность, при которой он будет практически использо-
ваться. Влажность песка существенно не влияет на ве-
личину угла внутреннего трения. Исключение состав-
ляют пылеватые пески, у которых угол внутреннего
трения понижается при увлажнении.
Углом естественного откоса песка называется угол
заложения ненагруженного песчаного откоса, образую-
щегося при медленной отсыпке песка на горизонтальную
плоскость. Угол естественного откоса нельзя отождест-
влять с углом внутреннего трения ф. Их численные зна-
чения практически близки для рыхлого песка.
Для глинистых грунтов характерно наличие сцеп-
ления. Угол внутреннего трения меньше, чем в песках,
и, как правило, уменьшается с увеличением содержания
в грунте глинистых частиц. Один и тот же глинистый
грунт имеет различное сопротивление сдвигу в зависи-
мости от ряда факторов, важнейшими из которых яв-
ляются: начальное состояние грунта (структура, плот-
ность и влажность), история загружения и условия,
в которых протекает процесс разрушения. Для опреде-
ления характеристик сопротивления сдвигу глинистых
грунтов необходимо применять такую методику,которая
обеспечивает наибольшее соответствие режима испытаний
условиям, имеющим место при строительстве и эксплуа-
тации сооружения.
Показатели сопротивления грунтов сдвигу должны,
как правило, определяться на основании полевых и
лабораторных исследований. При соблюдении условий,
оговоренных действующими нормами проектирования
[5], можно пользоваться справочными данными, при-
веденными в табл. 1.5 и 1.6. При инженерных расчетах
используются в соответствии с указаниями технических
условий проектирования нормативные и расчетные зна-
чения характеристик прочности грунтов ф и с.
За нормативную характеристику Ан принимается
среднее значение характеристики, полученное по данным
1 При испытании грунтов в широком диапазоне давлений об
наруживается нелинейный характер зависимости X от о и, следо-
вательно, огибающая предельных кругов является кривой.
испытаний на образцах в количестве, достаточном для
статистического обобщения. Расчетная характеристика
ДР определяется как произведение нормативной харак-
теристики на коэффициент условий работы т и коэффи-
циент однородности k
ДР = Дн/?щ.
Коэффициент условий работы
устанавливается в соответствии с
данными о действительной работе
конструкций и оснований в усло-
виях строительства и эксплуата-
ции и приводится в соответствую-
щих технических условиях и нор-
мах проектирования. Коэффициент
однородности учитывает возможное
изменение характеристики в небла-
гоприятную сторону по сравнению
с ее нормативным значением вслед-
ствие неоднородности грунтов.
В соответствии с нормами
проектирования естественных осно-
ваний коэффициент однородности
принимается
Рис. 1.11. Схема ло-
пастного прибора
где о — средняя квадратичная ошибка, вычисленная
при обработке результатов испытаний образцов
для определения Дн.
Для определения в полевых условиях сопротивления
сдвигу пластичных глинистых грунтов применяется ло-
пастной прибор (рис. 1.11). В грунт из забоя буровой
скважины погружается крестообразная лопасть и опре-
деляется величина крутящего момента Л1К, необходи-
мого для полного поворота лопасти. Величина сопро-
тивления грунта сдвигу определяется по приближенной
формуле
2Л4К
Т =------- к ,
wPh 1 + Л)
\ ЗЛ/
где d — диаметр лопасти;
h — высота лопасти.
§ 8. ЛАБОРАТОРНЫЕ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГРУНТОВ
Применяются нижеследующие основные методы оп-
ределения характеристик механических свойств грунтов
в лабораторных условиях.
а)	Сжатие грунта при невозможности бокового
расширения — компрессионные испытания
В этом случае применяются приборы — одометры
(рис. 1.12). Экспериментально определяется зависимость
между уплотняющим давлением р и относительной дефор-
u АЛ
мациеи — .
h
Расчетом устанавливается зависимость между
р и коэффициентом пористости 8. Для заданного интер-
вала давлений вычисляется коэффициент уплотняемости а
[см. формулу (1.5) и рис. 1.5].
Основные указания по методике освещены в литера-
туре [8].
$ 8. Лабораторные методы определения механических свойств грунтов
17
б)	Сдвиги грунта по принудительной плоскости
Для испытания применяются одноплоскостные
сдвижные приборы (рис. 1.13). Экспериментально опре-
Рис. 1.12. Схема одометра
деляется зависимость между сопротивлением грунта
сдвигу т и нормальным давлением р [формула (1.7)].
Расчетом и графическим построением вычисляются угол
Рис. 1.13. Схема одноплоскостного
сдвижного прибора
внутреннего трения <р и сцепление с. Основные указания
по методике даны там же [8]. Способ в ряде случаев не
позволяет обеспечить соответствие режима испытаний
условиям работы грунта в период строительства и экс-
плуатации сооружения.
в)	Разрушение грунта при одноосном сжатии
Для испытания применяются прессы любой конст-
рукции с усилием до 0,5 т.
ляется предельное значение
находят значение сцепления
<р = 0 [см. уравнение (1.8)].
в истых грунтов в твердом и
Экспериментально опреде-
о (см. рис. 1.8). Расчетом
с обычно в предположении
Способ применим для пли-
ту гопластичном состоянии.
г)	Сжатие грунта в условиях трехосного
напряженного состояния при постоянном боковом
давлении и возможности бокового расширения
Для испытаний применяются приборы—стабилометры
типа А (рис. 1.14). Экспериментально определяется
зависимость между относительной деформацией и
девиатором напряжений Од — сг2 при о3 = о3 < ох и
предельное значение Ор Расчетом (1.3) и (1.8) и графи-
ческими построениями (см. рис. 1.14) вычисляют модуль
деформации Е и характеристики прочности — угол внут-
реннего трения ср и сцепление с. При наличии дополни-
тельной аппаратуры можно найти коэффициент фильтра-
ции К и коэффициент Пуассона р,. Для испытания песков
Рис. 1.14. Схема стабилометра типа А
1 — образец; 2 — резиновая оболочка; 3 — верх-
ний и нижний поршни; 4 — камера; 5 — соеди-
нительные трубки; 6 — краны; 7 — шток
и гравия можно применять вакуумные стабилометры.
Основные указания по методике испытаний даны в лите-
ратуре [4].
д)	Сжатие грунта в условиях трехосного
напряженного состояния при невозможности
бокового расширения
Для испытания применяются приборы—стабилометры
типа Б (рис. 1.15). Экспериментально устанавливается
зависимость между боковым давлением а2, относительной
Рис. 1.15. Схема стабилометра типа Б
1 — образец; 2 — резиновая оболочка; 3 — ка-
мера; 4 — подвижный поршень; 5 — неподвиж-
ный поршень; 6, 7 — краны; S — манометр
деформацией -у
и осевым давлением при невозмож-
ности бокового расширения (см. зависимости 1.4) и
предельное значение ах. Расчетом и графическими по-
18
Глава первая. Происхождение и характеристика грунтов
строениями определяются коэффициент бокового дав-
ления коэффициент уплотняемости а и характеристики
прочности (рис. Можно найти коэффициенты фильтрации
и Пуассона. Основные указания по методике испытаний
приведены в специальных работах [3] и [8].
е)	Пенетрация (в лабораторных условиях)
В грунт вдавливаются сферические или конические
штампы. Экспериментально определяется сопротивление
вдавливанию в грунт штампа на заданную глубину. Рас-
четом вычисляют значение сцепления [9].
ЛИТЕРАТУРА
ПБерезанцев В. Г.,Ксенофонтов А. И.
и др. Механика грунтов, основания и фундаменты. Транс-
желдориздат, 1961.
2.	Гольдштейн М. Н. Механические свойства
грунтов. Госстройиздат, 1952.
3.	Мед ко в Е. И. Практическое руководство
к исследованию механических свойств грунтов с приме-
нением стабилометров типа М-2. Госэнергоиздат, 1959.
4.	Сипидин В. П.,Сидоров И. И. Исследо-
вание грунтов в условиях трехосного сжатия. Госстрой-
издат, 1963.
5.	Строительные нормы и правила (СНиП II-Б.
1-62). Гл. I. Основания зданий и сооружений.
6.	Ф л о р и н В. А. Основы механики грунтов. Т. 1.
Госстройиздат, 1959.
7.	Ц ы т о в и ч Н. А. Механика грунтов. Госстрой-
издат, 1963.
8.	Чаповский Е. Г. Лабораторные работы по
грунтоведению и механике грунтов. Госгеолиздат, 1958.
9.	Ц ы т о в и ч Н. А. и др. Основания и фунда-
менты. Госстройиздат, 1959.
ГЛАВА ВТОРАЯ
ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ИЗЫСКАНИЯ НА СТРОИТЕЛЬНЫХ
ПЛОЩАДКАХ
§ 1.	ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Инженерно-геологические условия строительной
площадки в значительной степени определяют типы
фундаментов, а также прочность и устойчивость основа-
ний зданий и сооружений. Выяснение инженерно-геоло-
гических условий и получение достаточно полных сведе-
ний о свойствах грунтов производится с помощью ин-
женерно-геологических изысканий. Результаты послед-
них должны использоваться при проектировании осно-
ваний зданий и сооружений (СНиП II-А. 10-62, п. 6.1).
Производство инженерно-геологических изысканий
регламентируется общесоюзными инструкциями и ве-
домственными указаниями. Обязательными являются
Таблица 2.1
Состав инженерно-геологических изысканий
Основные задачи изысканий	Основные виды работ	Характер строительства и объекты
Выбор площадки строительства — стадия предпроектная (технико-экономический до- клад)	Сбор материалов о природных условиях и местном опыте строительства. В некото- рых случаях инженерно-геологическая ре- когносцировка или съемка с минимальным объемом разведочных работ и лабораторных исследований	Проектируемые города, поселки, но- вые районы городов и крупные про- мышленные объекты
Получение данных для компоновки соору- жений, выбора типов оснований и способов производства работ — стадия проектного за- дания	Общее инженерно-геологическое обследо- вание, включая уточнение климатических условий. Комплексная инженерно-геологи- ческая съемка. Разведка грунтов бурением и горными выработками. Опытные работы. Организация стационарных наблюдений. Лабораторные исследования грунтов и грун- товых вод. Выявление характеристик раз- вития геолого-гидрогеологических процес- сов с оценкой их влияния на строительство	Все объекты нового промышленного и гражданского строительства
Уточнение природных условий строитель- ства и расчетных характеристик основа- ний — стадия доработки проектного зада- ния и составления рабочих чертежей	Детальная разведка грунтов бурением и шурфами в пределах расположения объектов строительства. Тщательное изучение свойств грунтов и гидрогеологических условий с помощью специальных наблюдений, поле- вых опытов, лабораторных исследований. Продолжение начатых ранее стационарных наблюдений.	Все объекты промышленного и граж- данского строительства
Детализация	инженерно-геологической обстановки для уточнения рабочих чертежей и организации работ	Бурение и шурфование, лабораторные исследования грунтов и грунтовых вод. Организация наблюдений за деформациями оснований и фундаментов. В отдельных слу- чаях специальные опытные работы, вскры- тие, освидетельствование и обмеры фун- даментов	Отдельные здания или сооружения и реконструируемые объекты
20
Г лава вторая. И нженерно-гсологические изыскания на строительных площадках '
инструкции по инженерным изысканиям [5, 3 и 2] и
«Технические условия и инструкции по исследованию
грунтов» [10]. Инженерно-геологическим изысканиям
обычно сопутствуют изыскания топографо-геодезические
и гидрологические.
Изыскания предшествуют проектированию или про-
водятся одновременно с ним. На каждой стадии проекти-
рования инженерно-геологические изыскания подчи-
няются поставленным частным задачам, которые и опре-
деляют состав и соотношение объемов отдельных видов
работ (табл. 2.1).
Целевое назначение работ и проектные предположе-
ния (назначение проектируемых зданий и сооружений
с краткой характеристикой их конструкций, порядок
величины и характер передаваемых на фундаменты
нагрузок, конструктивная глубина заложения фунда-
ментов, температурный режим подвалов или первых
этажей и пр.) должны излагаться проектировщиками
в задании на изыскания. Составлению рабочей про-
граммы изысканий должно предшествовать ознакомление
с уже имеющимися материалами о природных условиях
и местном опыте строительства, а также при возможности
рекогносцировка данного района. Рабочая программа
должна быть согласована с проектной организацией.
Результаты инженерно-геологических изысканий
оформляются в виде отчетов и технических заключений
по произведенным объемам работ. К отчету приклады-
ваются инженерно-геологические карты, литологические
разрезы по линиям, результаты лабораторных и поле-
вых исследований и другие графические или табличные
материалы. При сложных напластованиях контуры под-
земных частей зданий, включая фундаменты, следует
наносить на литологические разрезы. Все эти документы
обязаны отображать существующую геологическую и
гидрогеологическую обстановку, давать инженерный
анализ полученных материалов и содержать данные для:
1)	оценки общей пригодности площадки для наме-
чаемого строительства;
2)	установления вида и объема инженерных мероприя-
тий по освоению площадки под строительство;
3)	установления типа оснований, глубины заложения
фундаментов, величины нормативного давления на грунт
и возможности расчета оснований в соответствии с тре-
бованиями действующих строительных норм и правил и
технических условий на проектирование данного объекта;
4)	оценки возможности изменения величины осадки
здания или сооружения при изменении естественных
условий площадки в связи с ее застройкой и эксплуата-
цией сооружений;
5)	проектирования мероприятий по защите подзем-
ных конструкций от грунтовой воды в случаях заложе-
ния фундаментов ниже ее уровня;
6)	определения целесообразности применения мето-
дов улучшения строительных свойств грунтов — осно-
ваний с целью уменьшения осадки фундаментов и повы-
шения прочности и устойчивости оснований сооруже-
ний;
7)	выявления наиболее целесообразных способов
производства работ по устройству оснований и возведе-
нию фундаментов, а также предупреждения возможных
осложнений при производстве земляных работ;
8)	определения трудоемкости производства земляных
работ.
§ 2.	ОБЪЕМЫ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ
РАБОТ
На объемы инженерно-геологических работ влияют:
характер строительства, стадия проектирования, степень
инженерно-геологической изученности района и пло-
щадки, тип грунтов, особенности условий залегания
различных слоев грунта и степень сложности гидрогео-
логической обстановки.
По степени изученности различают территории:
хорошо изученные — имеются подробные ма-
териалы инженерно-геологических исследований и дан-
ные об опыте строительства; среднеизученны е—•
имеются менее подробные данные о геологическом строе-
нии и гидрогеологических условиях, опыт строительства
отсутствует; малоизученные — имеются только
общие обзорные материалы о геологическом строении
и гидрогеологических условиях.
Номенклатура и объем работ каждый раз должны
подчиняться поставленной перед изысканиями задаче
и в общем случае назначаются применительно к последо-
вательности проектирования.
а)	Стадия предпроектная
Объемы инженерно-геологических работ опреде-
ляются табл. 2.2.
В результате работ выясняются особенности рельефа,
пути стока и расположение близлежащих водоемов,
характеристики климата, сейсмичность, геологическое
строение и его сложность, генезис грунтов (элювий, де-
лювий, аллювий и т. п.), уровни подземных вод, наличие
и возможность развития оползневых, просадочных, селе-
вых, эрозионных, карстовых процессов, а также вечно-
Таблица 2.2
Объемы инженерно-геологических работ на предпроектной стадии
Бид работ	Объем	Примечание
Сбор материалов о природных условиях Инженерно-геологическая	рекогносци- ровка Комплексная инженерно-геологическая съемка Проходка разведочных выработок Определение естественной влажности, пределов пластичности и объемного веса грунтов Определение гранулометрического состава грунтов	По району и возможным площадкам строительства То же То же. Масштаб съемки 1 : 1 000—1 : 5 000 при сложных геологических условиях и 1 : 5 000—1 : 10 000 при простых условиях в зависимости от величины территории Минимум по одной на каждом геоморфо- логически различном элементе рельефа Минимум по три на каждый генетически и литологически различный слой грунта То же, для песчаных грунтов	Основной вид работ Выполняется при средней изученности района Выполняется при малой изученности района Сопровождают инженерно-геологиче- скую рекогносцировку и съемку Выполняются по характерным образ- цам из выработок То же
§ 2. Объемы инженерно-геологических работ
21
мерзлого состояния грунтов. По данным съемки состав-
ляется инженерно-геологическая карта с отражением
на ней перечисленных элементов.
б)	Стадия проектного задания
Объемы инженерно-геологических работ характери-
зуются табл. 2.3>. Основной вид работ — разведка грун-
тов буровыми скважинами и шурфами. С помощью раз-
ведки определяют разрез толщи грунтов площадки,
разведочных выработок применяют геофизические мето-
ды (электроразведку, сейсмометрию, исследования с по-
мощью радиоактивных изотопов и др.). С помощью
последних можно определять положение, направление
движения и скорость потока подземных вод, положение
отдельных геологических горизонтов, карстовых пустот,
границ таликов среди мерзлых грунтов и др.
Для отбора образцов, подвергаемых лабораторным
исследованиям, назначают технические выработки
Таблица 2.3
Объемы инженерно-геологических работ на стадии проектного задания
№ п/п	Вид работ	Объем	Примечание
1	Комплексная инженерно-геологи-	Территория строительной площадки.	Выполняется, если она не была произ-
	ческа я съемка	Масштаб 1 : 1 000—1 : 5 000 при сложных геологических условиях и 1 : 5 000—1 : 10 000 при простых условиях в зависимости от ве- личины территории	ведена раньше при малоизученных тер- риториях
2	Общее инженерно-геологическое обследование	Строительная площадка и прилегающая территория	
3	Разведка грунтов бурением и шур- фованием	Разведочные линии вдоль и поперек основ- ных геоморфологических элементов с рас- стояниями между линиями и выработками по табл. 2.4. Глубина выработок — по табл. 2.5. При хорошо изученных площад- ках — только контрольные скважины по сетке 250 X 250 м	
4	Исследования свойств грунтов в лаборатории	По табл. 2.6	По монолитам и характерным образ- цам из выработок
5	Испытания грунтов штампами	В двух пунктах площадки. При неодно- родных по разрезу грунтах испытаниям подвергают каждую разновидность нескаль- ных грунтов	Выполняются на среднеизученных и малоизученных территориях
6	Стационарные наблюдения за	По наблюдательным скважинам, располо- женным по линиям вдоль общего падения зеркала подземных вод. Максимальные рас- стояния между линиями 500 м, между сква- жинами — на линиях 200 м	Организуются при наличии грунтовых
	уровнем грунтовых вод		вод на глубинах, не превышающих 2 м наибольшую глубину заложения фунда- ментов
7	Химические анализы грунтовой	Два анализа из каждого водоносного го-	Для определения воздействия воды
	воды	ризонта. Анализы повторяют в различные сезоны года	на бетон по табл. 3.18 и 3.19
8	Опытные откачки	По одной для каждого водоносного го- ризонта	Для определения коэффициента филь- трации
9	Опытные наливы	Три опыта по каждой разновидности грунта, для которой требуется определе- ние коэффициента фильтрации	То же, при отсутствии грунтовых вод
10	Опытные нагнетания	В одном пункте по каждой разновидности скальных пород	То же, при скальных породах
11	Пенетрометрия и полевые испыта-	По сетке 100Х 100 м при малоизученных	Для определения плотности песчаных
	ния грунтов на сдвиг	и 300X300 м — при среднеизученных тер- риториях	грунтов
12	Определения коррозийности грунта по отношению к подземным метал- локонструкциям	По сетке 100Х 100 м методом измерения электрического сопротивления грунта и ла- бораторным методом	
П	римечание. Виды работ под №	8—12 выполняются при наличии специального задания.	
положение грунтовых вод, генезис, литологический со-
став, текстуру, структуру, включения и другие осо-
бенности отдельных слоев нескальных грунтов и их
состояние по влажности, плотности, консистенции (ви-
зуально); а при скальных грунтах — степень трещино-
ватости, направление трещин, глубину выветривания и
петрографический состав.
Соотношение между количеством буровых скважин
и шурфов зависит от местных условий. Если глубина
залегания скальных пород не превышает 5 м, количество
шурфов может достигать в отдельных случаях 100%
общего числа выработок. При значительной мощности
четвертичных отложений количество шурфов составляет
приблизительно 5% в случае наличия грунтовых вод и
20% — при их отсутствии.
В дополнение к бурению и шурфованию, а также
в целях ускорения разведки и сокращения количества
в количестве минимум 20% от общего числа выработок,
но не менее двух — для площадок простого, трех —-
средней сложности и пяти — сложного геологического
строения. Образцы (минимальный вес 1200 г при несвяз-
ных и 600 г — при связных грунтах) отбирают из ка-
ждой литологической разновидности и не реже чем через
1 м по глубине. Часть образцов — не менее чем по од-
ному на каждую разновидность связного грунта по ка-
ждой технической выработке — должна представлять
собой монолиты, т. е. образцы с сохранением естественной
структуры. При однородном грунте по всей глубине
выработки отбирают три монолита: в верхней, средней
и нижней части технической выработки. Расстояние по
глубине между пунктами отбора монолитов, однако,
не должно превышать 3—5 м.
При крупнообломочных грунтах определение объем-
ного веса, гранулометрического состава и угла откоса
22
Глава вторая. И н жене рно-гео логические изыскания на строительных площадках
Таблица 2.4
Расстояния между линиями и разведочными
выработками
Степень сложности инже- нерно-геологических условий площадки	Расстояния в м		
	между линиями при площади		между выработ- ками на линиях
	4 км2 и более	менее 4 км2	
Простая (спокойное >залегание слоев грунта; простая стратиграфия; одно- образный литологический со- став; оползни, просадки, подмывы, карсты и подобные неблагоприятные явления отсутствуют; грунтовые воды залегают ниже отметок пред- полагаемого заложения фун- даментов; деформаций вы- строенных зданий не наблю- дается)	1000-560	500—250	200-250
Средняя (наличие выклиниваний, складчатости и других нарушений спокой- ного залегания слоев; слож- ная стратиграфия; на от- дельных участках наблю- даются неблагоприятные фи- зико-геологические явления; грунтовые воды при простом геологическом строении за- легают выше отметок пред- полагаемого заложения фун- даментов; встречаются не- значительные деформации выстроенных сооружений; местности сплошного разви- тия вечномерзлых грунтов)	500—300	250—150	100—150
Сложная (сложные складчатость и дизъюнктив- ные нарушения; сложные сочетания разнообразных из- верженных и метаморфиче- ских пород с осадочными и четвертичными;	сложная стратиграфия; широко раз- витые неблагоприятные фи- зико-геологические явления; грунтовые воды при геоло- гическом строении средней сложности залегают выше отметок предполагаемого за- ложения фундаментов; на- блюдаются значительные де- формации выстроенных со- оружений; местности с раз- витием островов вечномерз- лых грунтов или таликов)	300-150	150—100	60—70
Глубина разведочных выработок
выполняют в поле с помощью больших объемов грунта
не менее как в трех пунктах с двухкратной повторностью.
Если имеются специальные задания, на данной ста-
дии организуются стационарные наблюдения за глубиной
промерзания грунтов (см. § 4). При наличии в пределах
площадки важных в строительном отношении физико-
геологических процессов (развивающихся оползней, ов-
рагообразований, явлений пучения и т. п.) организуются
стационарные наблюдения за направленностью и дина-
микой этих процессов. В случаях, когда можно ожидать
Таблица 2.6
Состав лабораторных исследований
в зависимости от типа грунтов
			Грунты		
Характеристики	крупнообло- мочные	песчаные	глинистые	скальные размягчаю- щиеся	скальные неразмягчаю- щиеся
Гранулометрический состав Удельный вес (ГОСТ 5181—49) Естественная	влажность (ГОСТ 5179—49) Объемный вес (природный) Пористость при двух предель- ных состояниях уплотнения Пределы раскатывания и те- кучести (ГОСТ 5183—49 и 5184-49) Содержание	растительных остатков Размокаемость Набухание Угол естественного откоса Коэффициент фильтрации Компрессионные испытания без возможности бокового рас- ширения грунтов Сопротивление сдвигу в усло- виях завершенной консолида- ции и в стабилометрах Угол внутреннего трения Петрографический состав Степень выветренности Обозначения в та < 4- выполняются по всем от литам; 4- м выполняются по всем производятся по специал — не производятся; 0 производятся по выбороч!	0 0 0 * + + 5 л и ц обранн монолг [ьному 1ым оС	4~ 0 0 0 i: 0 0 0 0 е: ым 1там; зада] >разц	0 4-м 4- 4-м 4- 0 4-м 4-м 4-м образ нию; ам и	0 0 4— м ч t f + цам и : монол	0 0 4- м 0 моно- итам.
Таблица 2.5
Степень изученности инже- нерно-геологических усло- вий площадки	Тип выработки	Глубина выработки
Малоизученные	Скважины Шурфы	Не менее 10 м; три скважины на каждом квадратном километре должны быть доведены до коренных пород, но не глубже 30 м 6 м; может быть меньше при наличии грунтовых вод
Среднеизученные	Скважины Шурфы	Не менее 10 м\ две скважины на каждом квадратном километре должны быть доведены до коренных пород, но не глубже 30 м 6 м; может быть меньше при наличии грунтовых вод
Хорошо изученные	Скважины	До известного маркирующего горизонта
Примечание. При залегании коренных пород		глубже 30 м и необходимости их вскрытия дополнительно проходят
выработки в местах, где такое вскрытие необходимо. При застройках сравнительно легкими сооружениями (например, малоэтаж-		
ное жилое строительство и т.	п.) глубина выработок может	быть меньше указанной в таблице, но не менее 5 м.
§ 3. Особенности инженер но-гео логических изысканий в районах со специфическими условиями
23
интенсивных проявлений пучения грунтов, определение
сил морозного пучения необходимо производить с по-
мощью опытных фундаментов по специальной программе
исследований.
в)	Стадия рабочих чертежей
Уточнение и детализация гео-
лого-литологических разрезов в
пределах расположения проекти-
руемых сооружений. В местах возведения
заводских труб, доменных печей, силосных складов и дру-
гих ответственных сооружений обязательно должны быть
пройдены буровые скважины, конкретизирующие разрез
активной зоны оснований. При однородном напластова-
нии на участках расположения зданий и сооружений вы-
работки закладывают через 100 м\ в случае же выклини-
вания слоев или наличия местных прослоек слабых
грунтов и т. п. выработки закладывают чаще, доводя
расстояния между ними до 25 м и менее. Глубину выра-
боток назначают исходя из расчетной величины сжимае-
мой толщи грунта. При отсутствии этих данных необ-
ходимую глубину проходки скважин и шурфов можно
принимать по табл. 2.7. В случае наличия неразмягчае-
мых скальных грунтов в пределах глубины выработок
эта глубина ограничивается врезкой на 0,5—1,0 м ниже
кровли скалы.
Таблица 2.7
Глубина проходки разведочных выработок
Продолжаются ранее начатые
стационарные наблюдения. Число тех-
нических выработок увеличивают до 30-—40% общего
количества выработок в зависимости от сложности гео-
логического строения участка. Образцы для лаборатор-
ных исследований отбирают аналогично предыдущему.
Опытные работы (откачки, наливы, глубинное зон-
дирование, испытания грунтов штампами) назначают
в дополнение к выполненным ранее на стадии проектного
задания при необходимости проверки или уточнения
имеющихся данных применительно к конкретным объек-
там проектирования. В отдельных случаях, например
при проектировании фундаментов под машины, возникает
необходимость определения коэффициентов равномер-
ного и неравномерного сжатия грунтов (гл. 9). Эти опре-
деления надлежит осуществлять применительно к усло-
виям работы соответствующих фундаментов.
При искусственных основаниях или свайных фун-
даментах производят согласно действующим указаниям
[1, 13, 7] или специальным программам необходимые
испытания в натурных условиях (забивка и испытания
пробных свай, уплотнение грунта трамбованием, пробные
инъектирования и др.).
При изменении местоположения сооружений против
намечавшегося в проектном задании, а также при слож-
ных инженерно-геологических и гидрогеологических
условиях возникает необходимость уточнения геолого-
литологического строения новых участков застройки
или отдельных нормативных характеристик грунтов.
Объемы работ зависят от результатов предыдущих ис-
следований. С началом строительства в местах, где это
необходимо, организуют наблюдения за деформациями
оснований и возводимых фундаментов. В случаях рекон-
струкции назначают места вскрытия, освидетельство-
вания и обмеров существующих фундаментов.
§ 3.	ОСОБЕННОСТИ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ
ИЗЫСКАНИЙ В РАЙОНАХ СО СПЕЦИФИЧЕСКИМИ
УСЛОВИЯМИ
При просадочных грунтах 25% выработок
должно быть доведено до подстилающих непросадочных
грунтов. В составе разведочных и технических выработок
увеличивают количество шурфов. Исследования грунтов
дополняют определениями характеристик просадочности
(гл. 15) в количестве, достаточном для подсчета возмож-
ной величины просадки оснований (СНиП П-А. 10-62 и
II-Б. 2-62). Для этого на стадии проектного задания уве-
личивают число технических выработок, однако при од-
нородности и выдержанности лёссовых грунтов на неза-
строенных территориях расстояния между выработками
могут приниматься по табл. 2.4. Испытания грунтов
штампами производятся с замачиванием, общее коли-
чество их увеличивается против указанного выше (см.
табл. 2.3) вдвое.
Инженерно-геологическое обследование площадки
и инженерно-геологическая съемка производятся в круп-
ном масштабе (не менее 1 : 2000) и сопровождаются со-
ставлением топографического плана с сечением горизон-
талей через 0,25 м. Выявляются просадочные блюдца,
устанавливаются условия и пути поверхностного стока,
в том числе места возможных скоплений воды, склон-
ность к суффозионным процессам, наличие в толще грунта
пустот (термокарст или глинистый карст), тип и степень
засоленности грунта. В отношении деформированных
сооружений выясняются обстоятельства, сопровождав-
шие деформацию, и меры по прекращению просадки.
В карстовых районах важно выявить площади,
в наименьшей степени подверженные карстовым про-
цессам. Особое внимание уделяется изучению петрогра-
фического и химического состава пород в отношении воз-
можности их растворения циркулирующими подземными
водами, выявлению трещиноватости карбонатных, суль-
фатных и галоидных пород, а также гидрогеологической
обстановки. Для выявления скрытых карстовых пустот
целесообразно применять, кроме разведочного бурения,
геофизические методы. При проявлении карста в рельефе
обязательно освещается геологическое строение минимум
двух карстовых провалов путем проходки в пределах
провала двух выработок для выявления мощности за-
карстованного слоя. Третья выработка для сравнения
закладывается около провала. Широко применяют рас-
чистки и разведочные траншеи (канавы). Должен быть
освещен вопрос о времени образования наблюдающихся
карстопроявлений.
Количество разведочных выработок в пределах кон-
туров сооружений, как правило, увеличивается. Выра-
ботки назначают по линиям, вдоль которых согласно
местным признакам можно подозревать карстовые пу-
24
Глава вторая. Инженер но-гео логические изыскания на строительных площадках
стоты. Разведочные скважины или шурфы при этом
сближают на отдельных участках до 15—10 м и менее.
В районах распространения засоленных грун-
тов дополнительно к обычным инженерно-геологическим
исследованиям выполняются лабораторные определения
качественного и количественного состава легко раство-
римых солей. Изучение характера и степени засоленности
грунтов имеет значение для прогноза выщелачивания и из-
менения физико-механических свойств засоленных грун-
тов при длительной фильтрации воды в них, для выяв-
ления агрессивного действия грунтов на бетон и метал-
лические части подземных сооружений, а также в слу-
чаях определения пригодности данных грунтов для уст-
ройства из них насыпей и дамб.
При инженерно-геологических изысканиях в сей-
смических районах (с сейсмичностью 6 баллов и
выше) возникает дополнительная задача выявления наибо-
лее благоприятных и неблагоприятных в сейсмическом
отношении участков. Производится сейсмическое микро-
районирование, т. е. уточнение сейсмичности в пределах
одного балла в соответствии со СНиП II-А. 12-62, п. 6.
В районах, где распространены оползневые яв-
ления, устанавливаются причины потери устойчивости
смещенных участков, последовательность и время смеще-
ний. Обследуется эффективность существующих противо-
оползневых мероприятий. Каждый предполагаемый сме-
щенный участок разведуется выработками, образующими
не меньше одной линии вдоль максимального падения
склона, с расстояниями между ними, зависящими от
размеров смещенных участков и во всяком случае не
более 50 м. Выработки доводятся до несмещенной породы
и врезаются в нее не менее чем на 2 м. Ведутся тщательные
наблюдения за обводненностью пересекаемых выработ-
ками пород. Две крайние выработки створа располагают
за пределами смещенного участка для выяснения разреза
несмещенной части склона. Организуются стационарные
наблюдения за перемещением поверхности действующих
оползневых участков, а также за режимом подзем-
ных вод. -
В районах распространения скальных нераз-
мягчаемых и размягчаемых пород при их неглу-
боком залегании разведка осуществляется преимуществен-
но шурфами. Устанавливается наклон слоев, характер тре-
щиноватости, глубина выветренной зоны, степень ее вывет-
ренности, направленность процессов выветривания, кру-
тизна существующих устойчивых откосов, петрографи-
ческие типы и генезис пород. Устанавливаются также
наличие и местонахождение тектонических разрывов,
пустот, зон дробления, включений рыхлых пород. Широ-
кое распространение получают геофизические методы
разведки — электрозондирование и электропрофилиро-
вание. Глубина разведочных выработок ограничивается
внедрением их в скальные и полускальные породы на
0,5—2,0 м в зависимости от прочности скалы, но часть
выработок обязательно доводится до отметок, располо-
женных несколько ниже (на 1—2 ж) отметок заложения
фундаментов сооружений.
Необходимо особо изучать изменение прочности и
внутренних структурных связей этих пород (интенсив-
ность выветривания) при их обнажении, переменном
замораживании и оттаивании с увлажнением. Это осо-
бенно существенно при размягчаемых породах.
В районах распространения вечномерзлых
грунтов выясняются естественные мерзлотно-грунтовые
условия территории, наличие и контуры таликов или ост-
ровов вечномерзлых грунтов. Выясняются температурный
режим и теплотехнические характеристики грунтов, сте-
пень пучения деятельного слоя, возможность возникно-
вения наледей, термокарстов и других специфических
явлений, а также устанавливаются наилучшие методы
использования грунтов в качестве оснований (гл. 16).
Особое внимание уделяется выявлению тех местных усло-
вий, которые определяют деградацию вечномерзлых
грунтов.
Разведкой устанавливается глубина залегания кров-
ли вечномерзлых грунтов, их состав, состояние, тем-
пература, наличие талых прослоек линз льда, горизонты
грунтовых вод. Организуются наблюдения в скважинах
за температурным режимом вечномерзлых грунтов.
Пункты наблюдений (приблизительно из расчета три на
1 км2 территории) располагают на разных по экспозиции
и геоморфологическим признакам участках; измерения
температуры производятся через 1 м по глубине скважин.
Помимо исследований оттаявших образцов, производятся
определения объемного веса грунтов в мерзлом состоянии
с выяснением их просадочности при оттаивании и плот-
ности песчаных грунтов. Компрессионные испытания
проводят с оттаиванием образцов при интересующей
нагрузке. На строительствах с генеральной сметой свыше
10 млн. руб. организуются мерзлотные станции для ста-
ционарных наблюдений за термическим режимом пород,
гидрогеологическими условиями, морозным выпучива-
нием опытных фундаментов и другими мерзлотными яв-
лениями.
При наличии насыпных грунтов, которые предпо-
лагается использовать в качестве оснований фундаментов,
увеличивают число разведочных выработок, сокращая
расстояния между ними в пределах контуров сооружений
до 20 ж и менее в зависимости от выявляемой неоднород-
ности. Число шурфов в пределах каждого капитального
сооружения должно быть не менее двух. Особое внимание
уделяется установлению характера (в частности, нали-
чия органики) и свойств материала, слагающего насыпь,
а также выяснению истории и условий образования на-
сыпного слоя. Модуль деформации насыпных грунтов
устанавливается испытанием их пробным загруженном
штампов площадью не менее 0,5 м2. Ориентировочное
время, требующееся для самоуплотнения насыпных грун-
тов, приводится в табл. 14.4.
При необходимости укрепления грунтов спосо-
бами цементации, силикатизации, битумизации и др.,
помимо подробного выяснения геологе-литологического
разреза, обязательны полевые определения коэффициентов
фильтрации укрепляемых грунтов (СНиП 111-Б. 5-62).
В отдельных случаях производят опытные инъектиро-
вания.
Необходимость усиления существующих фунда-
ментов требует подробной разведки грунтов оснований
с помощью шурфов и буровых скважин, закладываемых
непосредственно у фундаментов. Одновременно выясняют-
ся физическое состояние грунтов (объемный вес, плот-
ность, пористость, влажность, пределы пластичности,
наличие органических примесей), а также их деформатив-
ные и прочностные характеристики (модуль сжатия, углы
внутреннего трения, сцепление). Производится вскрытие,
обмер и освидетельствование состояния фундаментов.
Применение свайных фундаментов требует
увеличения объема буровых работ как в силу необходи-
мости освещения активной зоны грунтов ниже острия
свай, так и в целях получения подробных данных об
отметках залегания слоя, воспринимающего нагрузку
от свай. Для выяснения этих отметок вдоль осей фунда-
ментов закладывают разведочные скважины на коротких
расстояниях друг от друга, вплоть до 10 м в случаях
резких изменений положения несущего слоя.
Производится забивка пробных свай (минимум три
сваи при однородном геологическом строении) с опреде-
лением отказа в конце забивки и после отдыха. Послед-
$ 4. Краткие сведения по производству основных видов инженерно-геологических работ
25
ний согласно СНиП 11-Б. 5-62 должен быть не менее
6 дней для глинистых грунтов. Две сваи (если нет спе-
циальных требований о большем числе) в пределах одно-
родного по геологическому сложению участка подвер-
гают испытанию статической нагрузкой. Нагрузку свае
передают ступенями величиной приблизительно в 0,1
предполагаемой критической и испытание ведут до воз-
никновения катастрофической осадки (до разрушения).
В соответствующих случаях назначают испытания свай
на выдергивание и на горизонтальную нагрузку. Для
свай, погружаемых вибраторами, в том числе трубчатых,
возрастает число необходимых испытаний статической
нагрузкой, поскольку не имеется иных путей проверки
их несущей способности и величины возможных осадок.
Такими испытаниями должны быть охвачены площадки
всех ответственных сооружений.
При реконструкциях существующих про-
мышленных предприятий, а также поселков и городов
дополнительно большую пользу может оказать изучение
топографических планов прежних лет, из которых можно
почерпнуть сведения о бывшей застройке, о существовав-
шем рельефе, засыпанных оврагах, прудах и т. д. В отно-
шении деформированных сооружений необходимы обсле-
дования их фундаментов, оснований и выяснение причин
деформаций. В некоторых случаях требуется определение
опасных в отношении электрокоррозии зон для подзем-
ных стальных сооружений и коммуникаций, что выпол-
няется с помощью измерения поперечного градиента
электрического потенциала через определенные проме-
жутки, например через 25 м.
§ 4.	КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ПО ПРОИЗВОДСТВУ
ОСНОВНЫХ ВИДОВ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ
РАБОТ
1.	Общее инженерно-геологиче-
ское обследование состоит из сбора и изу-
чения архивных и литературных материалов по геологии
района, климатических характеристик и опыта местного
строительства; обследования места строительства и
существующих вблизи зданий и сооружений.
Необходимо устанавливать причины выявляемых
дефектов существующих сооружений, а в отношении
зданий хорошей сохранности — фактически действующие
усилия на основание.
2.	Комплексная инженерно-гео-
логическая съемка представляет картирова-
ние геоморфологических элементов, геологического стро-
ения, гидрогеологических условий, физико-геологиче-
ских явлений и физико-технических особенностей грун-
тов на основе маршрутных обследований определенного
Т а б л и ц а 2.8
Способы и механизмы бурения в инженерно-геологических целях
Тип буровых скважин	Легко буримые нескальные грунты без включений валунов	Трудно буримые нескальные грунты	Скальные грунты
Зондировочные скважины при инженерно-геологиче- ских съемках	Ручное бурение легкими ком- плектами диаметром 25—60 мм Вибробурение с помощью лег- ко проходимых вибробуровых установок при наличии пере- движных электростанций	Ручное бурение комплектами диаметром 60—89 мм Вибробурение при наличии электроэн ергии	—
Разведочные скважины при глубине бурения до 10—15 м	Легкие	мотобуры	Д-7.5, ПВС-ЛГТ, МП-1 и др. [4] Вибробуровые установки лег- кого типа Ручное бурение комплектами 89—127 мм	Бурение роторными станками (имитация ручного бурения) РБУ-50, МРБ-75, БУК-20 и др. [4] Вибробурение с помощью более мощных установок, например самоходной вибробуровой СВУ-55 и др. Ударно-канатное бурение с помощью фрикционных лебедок и др. Ручное бурение комплектами 127—168 мм	Ударно-канатное бурение стан- ками БУКС-ЛГТ, СБГ-2, БУВ-1 и др. [4] Колонковое бурение (коронка- ми или дробью) станками КА-2М-300, ЗИВ-150, ЗИВ-75 и ДР-
Разведочные скважины при глубине бурения свыше 15 м	Самоходные шнековые или ком- бинированного действия уста- новки УРБ-1С, УРБ-1В, УГБ-50А и др. [4] Вибробуровые установки Ручное бурение комплектами 127—168 мм	Те же, что и при глубине бу- рения до 10—15 М', при ручном бурении могут потребоваться комплекты более крупных диа- метров	Те же, что и при глубине бу- рения до 10—15 м
Технические скважины	Те же, что и для разведочных скважин, при бурении диаметра- ми свыше 100 мм и использо- вании грунтоносов	Те же, что и для разведочных скважин, при бурении диаметра- ми свыше 100 мм и использова- нии грунтоносов	Колонковое бурение станками КА-2М-300, ЗИВ-150, ЗИВ-75 и ДР-
Скважины крупных диаме- тров специального назначе- ния (для опытных нагрузок штампами и др.)	Станки роторного и шнекового бурения БЭМ-600, БС-4, УШБ-16 и др. (4] Ручное бурение крупными диа- метрами	Те же, что и при легко бури- мых грунтах	Ударно-канатное бурение стан- ками УКБ-0,8 и др. [4|
26
Глава вторая. Инженерно-гео логические изыскания на строительных площадках
числа точек наблюдений. Для картирования применяют
также аэровизуальные, аэросъемочные и геофизические
методы. Ниже приводится минимальное количество точек
наблюдений на 1 км1 2 при комплексных инженерно-гео-
логических съемках в зависимости от масштаба послед-
них:
1 : 25 000
1 : 10 000
1 : 5 000
1 : 2 000
1 : 1 000
41— 10
. . 14—35
. . 40 —100
. . 145 —360
. . 220 —570
рографический состав скальных пород и выполняют про-
стейшие исследования нескальных грунтов (грануло-
метрического состава, влажности, пределов пластич-
ности). Результаты съемки отражают на картах соот-
ветствующего масштаба.
3.	Бурение скважин и проходка
шурфов являются основным средством разведки
грунтов [10]. При небольшой глубине разведки произ-
водятся расчистки, проходятся разведочные траншеи и
шурфы. Глубокая разведка требует проходки шахт и
бурения.
Геологиче- ский возраст	Литологическое описание пород
р — Qiv	Почвенный слой — суглинок темно-серый
d — Чп	Суглинок	лёссовидный желто-бурый с карбонатными прожилками
	Суглинок лёссовидный де- градированный пылеватый желто-бурый с ржавоохри- стыми пятнами. Вскипает с НС1
aZ — <?ш	Суглинок буровато-серый с железистыми вкраплениями, с тонкими прослойками песка. Вскипает с НС1
	Суглинок пылеватый зеле- новато-серый с бурыми пят- нами, с мелкими карбонат- ными включениями, заилен- ный. Вскипает с НС1
	Супесь серая заиленная
	Галька крепких скальных пород размером от 2 до 8 см, хорошо окатанная, с редки- ми валунами, с песчано-гра- вийным заполнителем
P2	Аргиллит	темно-серый средней крепости
Консистенция	Степень влажности
	
Полу- твердый	Влажный
Мягко- пластич- ный Тугопла- стичный "^Полу- твердый	Водона- сыщенный
	
Текуче- пластич- ная	Водона- сыщенный
	
О
Разрез
а
S'к
0,50
1,00
3,50
4,50
7,50
4,70
6 0
,50
,80
6 к

Уровень грунтовых
вод и дата замера

0,50
1,50
5,00
9,50
17,00
18,50
23,20
25,00
§3^
203,08
202,08
198,58
194,08
186,58
185,08
180,38
178,58
появл.
устан.
I
2,20
12-VII
II
18,30
13-VII
1,61
12-VII
II
4,70
17-VII
Рис. 2.1. Разрез буровой скважины (колонка)
Геологические индексы: р — Qjy — культурный слой; d — Qj 11 — делювиальные отложения вовочетвертичного возраста; al — Qjjj —
аллювиальные отложения того же возраста; Р2 — пермские отложения
Часть указанного числа точек наблюдений должна
представлять собой разведочные выработки; часть точек
относится к гидрогеологическим наблюдениям. В про-
цессе съемки по характерным образцам определяют пет-
1 Меньшая цифра относится к простым, большая — к слож-
ным геологическим условиям.
Для работы в мягких и средней плотности грунтах
применяют шурфокопальные машины КШК-25, машины
Мосгоргеотреста и др., которые в состоянии отрывать
шурфы диаметром 0,65—0,90 м, глубиной до 8 м и более.
Для разведки грунтов бурением используются (табл. 2.8)
разнообразные буровые машины стационарного действия
или смонтированные на авто- или гусеничном ходу (станки
$ 4. Краткие сведения по производству основных видов инженерно-геологических работ
27
ударно-канатные, колонковые, вибробуровые и Др.),
а также и ручное бурение, которое благодаря своей тех-
нологической и транспортной универсальности находит
еще широкое применение.
Из выработок для документации отбираются в кол-
лекторские ящики образцы грунтов через 0,5 м и при
и геолого-литологических разрезов (рис. 2.2) по опреде-
ленным направлениям (профилям).
4.	Опытные работы чаще всего включают
в себя испытания грунтов штампами, опытные откачки,
нагнетания и наливы, глубинное зондирование [10]^
а)	Испытания грунтов штампами — см. гл. 1.
203
I Снипобая
1 яма
W--------“-----
У Т Ч	у у у у у~у
ст?
-у у ‘ "Т
202,16
201
199
5,00
197
195
193
10,00,
191
189
187
185
f8,aoo.
О о
183
181
о
179
186,03
I W-CJ. ' •
t--0,85i0St
'i'I'I'I'H

С-0,22 I
4,60
198,70
=21
16
1,50
t-0,79 г 0,90'
4*21°
с-0,29
О
‘О
N скважин _________
Отметки устьеб яоз^з
Расстояния g м I
8
186,58;
185,16
<18^6
d%°-
181,46
Р.о.° °
о ° У-.о-  
.-.о О. -О-
185,53"'у(,
•ДО,л0.юРх0*Лл*< 06.'
V . О
Г) -’ ОQ, •
. • О.° .О
180,53
[185,	:
уз'Рг’?• *О’ О;О л
77’ .	о • г\ О 1<J,uU о
<э Л' о . и о о ’ :<
180.3
178,58
12
50
203,58
40
/3____
203,66
Условные
обозначения
СЗ 1
И 2
ЕППЗ з
Ш *
6
7
*
F-I 9
П~7] ю
EZJ "
EZ3
Iх ,3
I
Рис. 2.2. Геологический разрез
1 — почвенный слой; 2 — суглинок лёссовидный; 3 — суглинок лёссовидный деградированный; 4 — суглинок;
5 — суглинок пылеватый заиленный; 6 — супесь заиленная; 7 — галечник с песчано-гравийным заполнителем;
8 — аргиллйт; 9 — уровень грунтовых вод; 10 — контур проектируемого сооружения; 11 — места отбора проб для
лабораторных исследований физико-механических свойств грунтов; 12 — места отбора проб для лабораторных иссле-
дований физических свойств грунтов; 13 — высота напора галечникового водоносного горизонта; W — влажность
грунта в процентах; е — коэффициент пористости грунта; <р — угол внутреннего трения грунта; с — сцепление
грунта в кг/см2.
каждой смене слоев. Точность замера глубин отбора,
залегания слоев и уровней воды должна составлять ±5 см.
Для отбора монолитов употребляют специальные грун-
тоносы, залавливаемые, забиваемые или осаживаемые
(при выбуривании кольцевых канавок) в грунт. Монолит-
ные образцы больших размеров (10 X 10 X 10 см и более)
наилучшей сохранности могут быть получены лишь из
шурфов. По окончании работ выработки должны быть
затампонированы.
Обработка результатов разведки обязательно вклю-
чает составление разрезов (колонок) выработок (рис. 2.1)
б)	Опытные откачки, нагнетания и наливы слу-
жат для определения водопроницаемости грунтов (табл.
2.9).
При опытных откачках (кустовых или одиночных)
экспериментально находят расход воды, соответствующий
определенному понижению в скважине уровня грунтовых
вод. Обычно производят несколько различных пониже-
ний и на основе полученных замеров вычисляют коэффи-
циент фильтраций водовмещающих грунтов. Обстановка
опыта может быть чрезвычайно разнообразной, в связи
с чем для определения коэффициента фильтраций имеется
28
Глава вторая. Инженерно-геологические изыскания на строительных площадках
Таблица 2.9
Характеристика опытных гидрогеологических исследований
Виды работ	Область применения	Примечание
Откачка из скважины Налив воды в скважины Нагнетание воды в сква- жины Налив воды в шурф	Выполняется в случаях, когда необходимо опре- делить коэффициент фильтрации грунтов водоносного горизонта. Может применяться при залегании водо- носного горизонта не глубже высоты подъема имею- щегося насоса Используется при залегании водоносного горизонта глубже высоты подъема имеющегося насоса Производится при необходимости определения коэф- фициента фильтрации отдельных зон «сухих» трещино- ватых скальных пород Для упрощенного определения коэффициента филь- трации грунтов, залегающих выше уровня грунтовых вод	Является основным и наиболее точным методом вычисления коэффициента филь- трации Требует повышенной точности замеров уровня воды Возможны кальматация трещин и пор и возникновение турбулентного движения Приближенность суждения о водопрони- цаемости по инфильтрации и насыщению породы водой
много расчетных формул, отвечающих различным усло-
виям опыта [9 и 8].
Опытные нагнетания выполняют в трещиноватых
скальных породах по отдельным интервалам скважины,
изолируемым специальными тампонами. На каждом
интервале осуществляют несколько ступеней давления.
Удельное водопоглощение скважины при напоре воды
в 1 м является одновременно косвенной характеристикой
трещиноватости горных пород.
Опыты с наливом воды в шурфы состоят в замерах
расходов воды в единицу времени при инфильтрации
ее в грунт через дно небольших зумпфов.
в)	Сущность глубинного зондирования (пенетрации)
состоит в том, что определяют нагрузки, требующиеся
для стандартного погружения (например, на 30 см)
специального наконечника. В результате получают отно-
сительные данные, позволяющие судить как о конси-
стенции или плотности, так и о величине несущей способ-
ности грунтов. Это испытание может видоизменяться:
определяют величину погружения наконечника в резуль-
тате приложения к нему стандартной нагрузки. Послед-
няя прилагается либо в виде непосредственного груза
(статическое зондирование), либо в форме определенного
числа ударов, регламентированных по высоте падения и
весу молота (динамическое зондирование).
В СССР при исследовании песчаных грунтов принят
метод динамического зондирования, в котором приме-
няется конический зонд диаметром 74 мм с углом при
вершине 60°. Забивается зонд молотом весом 100 кг,
свободно падающим с высоты 100 см. При других усло-
виях опыта осадка зонда приводится пересчетом к осадке
при стандартных значениях веса и высоты падения
молота.
Динамическое зондирование представляет собой
наиболее простой способ оценки плотности песчаных
грунтов и является обязательным при исследовании
песков ниже уровня грунтовых вод.
5. Стационарные наблюдения произ-
водятся чаще всего за положением уровня грунтовых вод,
деформациями оснований фундаментов, глубиной промер-
зания и температурой грунтов.
а)	Наблюдения за уровнем грунтовых
вод проводятся в оборудованных фильтрами скважинах
диаметром не менее 89 мм, снабженных специальными
крышками, а иногда и автоматическими измерителями
глубины залегания уровня воды. Сеть скважин назна-
чается по табл. 2.3 или более густой, если имеется в этом
необходимость. Уровень, как правило, замеряют каждые
5 дней, а в дождливые периоды и во время оттаивания
грунтов — ежедневно. При наличии нескольких гори-
зонтов грунтовых вод необходимо построить самостоя-
тельные системы наблюдательных скважин по каждому
водоносному горизонту. Наблюдательные скважины
должны быть тщательно защищены от прямого затека-
ния в них дождевых и поверхностных вод, а на зимнее
время — от промерзания. При достаточно густой сети
наблюдательных скважин могут быть построены карты
в горизонталях (гидроизогипсах) поверхности грунтовых
вод по состоянию на любую дату.
б)	Наблюдения за деформациями ос-
нований фундаментов регламентируются общесоюз-
ными [И], ведомственными или специальными указа-
ниями и сводятся к установке системы реперов и геоде-
зическим наблюдениям за их положением обычно 1 —
2 раза в месяц. Эти наблюдения следует дополнять
графиком возрастания нагрузки на фундамент во времени
и данными об изменении влажности грунтов.
в)	Наблюдения за глубиной промер-
зания и температурой грунтов проводятся,
как правило, на специально выделенной, характерной
для участка строительства и очищаемой от почвенного
слоя и снега площадке. Обычный размер площадки
15 X 20 м [12].
Для определения фактической глубины промерзания
служат мерзлотомеры. Мерзлотомер Ратомского состоит
из трубки диаметром 22—23 мм, длиной 1600 мм, дере-
вянного стержня длиной 500 мм и обсадной трубки из
нетеплопроводного материала (например, эбонита). Ме-
таллическая трубка размечена по всей длине через 1 см
и имеет прорези (235 X 14 мм) с расстояниями между
ними 20 мм. Нижний конец трубки забивается деревян-
ной пробкой, верхний закрепляется на деревянном стерж-
не, служащем для поднятия и опускания мерзлотомера
во время наблюдений. Обсадная трубка имеет длину от 2
до 5 ж в зависимости от максимальной глубины промер-
зания и внутренний диаметр 25 мм. При сухих глини-
стых грунтах обсадная трубка может быть исключена.
Металлическая трубка набивается влажным местным гли-
нистым грунтом и устанавливается в буровую скважину,
пройденную почвенным буром диаметром, несколько боль-
шим диаметра обсадной трубки. Зазор между стенкой сква-
жины и обсадной трубкой тщательно затрамбовывается.
В дальнейшем мерзлотомер периодически выни-
мается из обсадной трубки и с помощью проколов, на-
$ 4. Краткие сведения по производству основных видов инженерно-геологических работ
29
пример тупым шилом, определяется положение границы
промерзания. В случае опускания этой границы ниже
глубины установки мерзлотомера деревянный стержень
заменяется более длинным, грунт в металлической трубке
обновляется и наблюдения продолжаются в прежнем
порядке.
В мерзлотомере Данилина основной частью является
резиновая трубка диаметром около 8 мм, наполняемая
дистиллированной водой. Наблюдения за глубиной про-
мерзания производятся по положению нижнего края
замерзшего столбика воды. Этот мерзлотомер удобно
использовать и при вычислении глубины протаивания.
Кроме мерзлотомеров Ратомского и Данилина, при-
меняются электромерзлотомеры, основанные на исполь-
зовании изменения электрического сопротивления грун-
тов в зависимости от их состояния. Электромерзлотомеры
позволяют определять границу промерзания (протаива-
ния) дистанционно, без извлечения мерзлотомера из сква-
жины.
Наблюдения за температурой грунтов весьма суще-
ственны для строительств в районах распространения
вечномерзлых грунтов.
Температуру грунтов измеряют в специально обо-
рудованных термометрических скважинах, глубина ко-
торых может достигать значительной величины. Для
исследования температурного режима грунтов до глу-
бины слоя годовых колебаний температуры проходят
скважины глубиной до 25 м. Частота наблюдений и глу-
бины точек наблюдений зависят от поставленной задачи.
В общем случае глубины до 3 л требуют более частых
замеров температуры, так как температурный режим
в этом пределе более динамичен. Необходимо учитывать,
что бурение скважины нарушает естественное тепловое
поле в массиве грунта и поэтому требуется предваритель-
Таблица 2.10
Примерная длительность периода выстойки
скважин в зависимости от целей и условий
наблюдений (по опытным данным) в сутках
Цель наблюдений	Ручное бурение без про- мывки. Глубина скважины до 50 м	Колонковое бурение без про- мывки. Глубина скважины 200 м	Колонковое бурение с под- ливом воды или со слабой промывкой раствором при температуре ниже 0° С. Глу- бина скважины 200 м
Определение мощности мерз- лой толщи:			
при сухой скважине	1/12	1/12	1/12
» скважине с водой Выявление чередования отеп- ленных и охлажденных гори- зонтов:	1/12-1/4	1/12-1/4	1/4-1/12
при сухой скважине	1/4	1/4	1/4—1/2
» скважине с водой Определение естественной тем- пературы горных пород с по- грешностью до zfc 0,5° С в зоне температур выше 0° С:	1/2—1	1/2—1	1-2
при сухой скважине	1/2—1	3-5	3—5
•» скважине с водой То же, в зоне температур ни- же 0°С:	2-5	5—10	10-15
при сухой скважине	1-2	5—10	10—20
» скважине с водой	10-15	10-30	20-90
ная длительная ее выдержка (табл. 2.10), а иногда и
специальная подготовка. Скважины следует проходить
без промывки.
Скважины, вскрывшие водоносные горизонты или
пройденные с промывкой, необходимо осушать. Если это
не удается, скважину очищают от бурового раствора и
промывают. При наличии в скважине воды приходится
прибегать к засолению последней. Обсадная труба должна
выступать из грунта на 50 см, ее устье закрывается крыш-
кой и деревянной пробкой. На трубу надевается деревян-
ный ящик, а пространство между стенками ящика и
трубой заполняют теплоизоляционным материалом.
Для измерения температуры грунтов служат ртутные
заленивленные термометры и электротермометры: термо-
электрические (термопары) и термометры сопротивления
[6]. В последнее время для этой цели используются по-
лупроводниковые термисторы. При длительных наблю-
дениях преимущество имеют электротермометры, по-
скольку они позволяют дистанционно иметь автомати-
ческую регистрацию температуры грунта в заданных
точках с высокой точностью отсчета. В связи с тем, од-
нако, что электротермометры ( особенно их многоточечные
комплекты) представляют собой сложные устройства,
на отдельные элементы которых (например, на измери-
тельные приборы, подводящие провода и т. д.) могут
оказывать воздействие разнообразные привходящие,
иной раз трудно устранимые причины, измерение тем-
пературы с помощью этих устройств сопряжено с необ-
ходимостью систематических проверок, контрольных
измерений, градуировок, а иногда и с введением допол-
нительных компенсаторов и других приспособлений,
осложняющих принципиальные схемы.
Ртутные термометры более просты в употреблении
и обладают достаточной для практических целей точ-
ностью. Для измерения температуры грунтов используют
заленивленные психометрические и почвенные термо-
метры, имеющие цену делений шкалы 0,2° (точность из-
мерения =+:О,10)- Чем больше глубина точки, в которой
измеряется температура, тем большей инертностью дол-
жен обладать термометр. Заленивливания термометров
достигают путем помещения теплоприемника в оправу,
заполненную смесью, обладающей малой теплопровод-
ностью или большой теплоемкостью (смесь измельченной
пробки с сажей или медных опилок с сажей и др.). Оправа
термометров должна быть водонепроницаемой. Для из-
мерения температуры в скважине термометры, прикреп-
ленные на соответствующих расстояниях друг от друга
к шнуру, опускают в скважину. Не рекомендуется при-
вязывать к шнуру более шести штук и одновременно
опускать несколько шнуров. Необходимую выдержку
устанавливают опытным путем, но во всяком случае она
должна превышать в 5—10 раз время тепловой инерции
термометров.
Температуру грунта при небольшой глубине иссле-
дований можно измерять в шурфах по мере их проходки.
В этом случае измерения ведут ртутными заленивленными
термометрами, которые вставляют в шпуры, выбуривае-
мые на стыке стенки шурфа с его дном под углом 45°.
Длина шпура не должна быть меньше 44 см. При изме-
рениях принимают меры к тому, чтобы в шпуры не про-
никала вода и чтобы не имело места примерзание термо-
метров к грунту.
ЛИТЕРАТУРА
1.	Временные указания по уплотнению грунтов
в промышленном и гражданском строительстве (ВУ 2—61).
НИИ организации, механизации и технической помощи
строительству, 1961.
30
Глава вторая. Инженерно-геологические изыскания на строительных площадках
2.	Инструкция по инженерным изысканиям для го-
родского и поселкового строительства. СН 211—62. Гос-
строй СССР. 1962.
3.	Инструкция по инженерным изысканиям для про-
мышленного строительства. СН 225—62. Госстрой СССР.
1962.
4.	Каталог оборудования, экспонируемого на тема-
тической выставке (новые эффективные методы проходки
геологоразведочных скважин). Госгеолтехиздат, 1961.
5.	Общие положения к инструкциям по инженер-
ным изысканиям для основных видов строительства
СН 210—62. Госстрой СССР, 1962.
6.	Полевые геокриологические (мерзлотные) иссле-
дования. Ин-т мерзлотоведения им. В. А. Обручева. Ме-
тод. руководство. Изд. АН СССР, 1961.
7.	Сваи пробные. Методы испытаний. ГОСТ 5686—51.
8.	Справочник гидрогеолога. Госгеолтехиздат, 1962.
9.	Справочник по инженерно-гидрогеологическим
расчетам при изысканиях для гидроэнергетического стро-
ительства. Госэнергоиздат, 1955.
10.	Технические условия и инструкции по исследо-
ванию грунтов в основаниях промышленных и граждан-
ских зданий и сооружений. НИИ оснований и подземных
сооружений. 1963.
11.	Указания по наблюдению за осадками фундамен-
тов промышленных и гражданских зданий и сооружений
(У 127—55). Госстройиздат, 1955.
12.	Указания по организации и ведению наблюдений
за изменением водно-температурного режима вечномерз-
лых грунтов для целей фундаментостроения. НИИ осно-
ваний и подземных сооружений. 1959.
13.	Указания по поверхностному уплотнению грунтов
в основании зданий и сооружений тяжелыми трамбов*
ками (У 136—55). Госстройиздат, 1955.
ГЛАВА ТРЕТЬЯ
КОНСТРУКЦИИ ФУНДАМЕНТОВ МЕЛКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ
§ 1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Фундаментом сооружения называется подземная
или подводная конструкция, предназначенная для пере-
дачи давления на грунт основания и распределения этого
давления на такую площадь, при которой последующие
осадки не превосходят предельных значений и обеспе-
чивается устойчивость сооружения.
Рис. 3.1. Сборные фундаменты мелкого заложения
а — отдельный фундамент под колонну; б — отдельный (столбо-
вой) фундамент под стену: 1 — подушка; 2 — столб из бетонных
блоков; 3—фундаментная балка; 4 — кладка стены; в — ленточ-
ный (непрерывный) фундамент под стену: 1 — блоки-подушки;
2 — стеновые блоки; г — ленточный фундамент под стену с пре-
рывистой подушкой
Различают фундаменты мелкого заложе-
ния, возводимые в предварительно вырытом котловане,
и глубокого заложения, погружаемые в
грунт с одновременным извлечением грунта из-под
фундамента или устраиваемые в котлованах-колодцах,
проходимых со специальным креплением их стен (см.
гл. 13). Возведение фундаментов мелкого заложения
технически целесообразно и экономически выгодно при
заложении их подошвы на глубине не более 3—5 м, за
исключением фундаментов в виде сплошных плит, кото-
рые используются и при большей глубине заложения.
Фундаменты бывают монолитные, соору-
жаемые из различных материалов на месте постройки,
и сборные, монтируемые из отдельных, заранее
изготовленных элементов-блоков (рис. 3.1). Граница,
отделяющая фундамент от вышележащей части сооруже-
ния, называется обрезом фундамента (рис. 3.2), а ниж-
няя плоскость фундамента — подошвой. Под ши-
риной подошвы фундамента, или под шириной
Рис. 3.2. Уступчатый и пирамидальный фундаменты
Н — высота фундамента; Но — глубина заложения; L — вынос
фундамента; h — высота уступа; I — вынос уступа; b — ширина
фундамента; 1 — подошва; 2 — обрез
фундамента, понимают меньший размер подошвы фун-
дамента. Высотой фундамента называют расстояние
от подошвы фундамента до обреза Н.
Расстояние от поверхности земли до подошвы фун-
дамента является глубиной заложения HQ
(рис. 3.2). Различают глубину заложения от природного
32
Глава третья. Конструкции фундаментов мелкого заложения
Рис. 3.3. Основные типы фундаментов мелкого заложения
а отдельный фундамент под колонну; б — отдельные фундаменты под колонны и стену: 1 — фундаментная балка- в — ленточный
фундамент под колонны; г — фундамент из перекрестных лент под колонны; д — ленточный (непрерывный) фундамент под степу;
в сплошной фундамент в виде железобетонной плиты; ж — массивный фундамент доменной печи: 1 — огнеупорный бетон; 2 — ша-
мотный кирпич; <3 — железобетон; 4 — подготовка
$ 2, Материалы, применяемые для фундаментов
33
рельефа и от планировочной отметки, которую прини-
мают согласно указаниям, изложенным в § 3 гл. 4.
Ширина бутовых фундаментов по обрезу прини-
мается на 5—15 см больше ширины надфундаментной
кладки. При бетонных и железобетонных фундаментах
под стены гражданских зданий ширина фундамента по
обрезу может быть равна или меньше ширины стены.
Размеры фундамента по подошве назначаются по расчету
(см. гл. 4). Они, как правило, больше, чем по обрезу.
Основными типами фундаментов мелкого заложения
(рис. 3.3) являются:
1)	отдельные фундаменты (столбовые или в виде
плит), применяемые под колонны и стены в комбинации
с фундаментными балками (ранд-балками) или перемыч-
ками (рис. 3.1, а и б, 3.3, а и б);
2)	ленточные фундаменты под колонны, восприни-
мающие давление от ряда колонн (рис. 3.3, в); при раз-
мещении лент в двух направлениях — фундаменты из
перекрестных лент (рис. 3.3, а);
3)	ленточные фундаменты под стены, являющиеся
продолжением несущих и самонесущих стен $ грунт
(рис. 3.3, д, 3.1, в и а);
4)	сплошные гибкие фундаменты в виде железобетон-
ных плит под всем сооружением или его частью (рис. 3.3, а);
5)	массивные фундаменты — жесткие фундаменты
в виде единого массива под всем сооружением (рис. 3.3, ж).
Различают фундаменты жесткие, деформация
тела которых не учитывается при установлении давления
по их подошве, и гибкие, при расчете которых дефор-
мация изгиба учитывается.
Таблица 3.1
Требуемые марки по морозостойкости (Мрз) мате»
риалов, применяемых для верхней части кладки
фундаментов
Виды материалов и положение
уровня грунтовых вод
1	При уровне грунтовых вод менее
1 м от планировочной отметки
земли:
искусственные камни и бетон
природные камни
2	При уровне грунтовых вод ниже
1 м от планировочной отметки зем-
ли и влажных грунтах:
искусственные камни и бетон
природные камни
3 При маловлажныя' грунтах, уровне
грунтовых вод на глубине 3 м и
более от планировочной отметки
земли и при устройстве отмосток
или тротуаров:
искусственные камни и бетон
природные камни
Значения М при
рз
степени долговечности
конструкций
I I II I III
Значения степени моро-
зостойкости в циклах
замораживаний (М

25
25
25
15
15	10
10	10
§ 2. МАТЕРИАЛЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ
ДЛЯ ФУНДАМЕНТОВ
Фундаменты капитальных сооружений возводятся
из железобетона, бетона, бутобетона и искусственных
или естественных камней (обычно бута). Из первых трех
часто изготавливаются крупные блоки и даже панели,
из которых и собираются фундаменты.
Материалы, используемые для возведения. верхней
части кладки фундаментов, считая от поверхности до
половины расчетной глубины промерзания, должны
удовлетворять требованиям морозостойкости согласно
СНиП П-В. 2-62 [25]. Марка морозостойкости (Мрз)
материалов для фундаментов устанавливается по коли-
честву циклов замораживаний и оттаиваний, которое они
выдерживают в пределах допустимого снижения проч-
ности и без явных следов разрушения, и должна соот-
ветствовать требованиям .СНиП П-В. 2-62 (табл. 3.1).
Марка морозостойкости материалов, указанных
в табл. 3.1 (№ 1 и 2), может быть снижена на одну сту-
пень при защите фундаментов гидроизоляцией от влаж-
ного грунта.
Каменная кладка (бутовая или из искус-
ственных камней) и бутобетон используются для
фундаментов, не испытывающих значительных растяги-
вающих напряжений. При проектировании бутовых и
бутобетонных фундаментов следует руководствоваться
указаниями СНиП П-В. 2-62; Ш-В. 4-62; I-B. 8-62 и
I-B. 11-62 (25, 26, 28 и 30]. Бутовую кладку применяют
при малом объеме фундаментов, подлежащих возведению,
и наличии дешевого местного бутового камня. Бутобе-
тонные, как и монолитные бетонные фундаменты, целе-
сообразны в случае производства работ в летних усло-
виях при относительно малой площади опалубки или
бетонировании в распор со стенками котлованов.
Для кладки каменных фундаментов И других'подзем-
ных конструкций применяют марки растворов не ниже
величин, указанных в табл. 3.2.
Таблица 3.2
Наименьшие марки растворов для кладки
фундаментов и других подземных конструкций
(СНиП I-B. 11-62)
Характеристики влажности грунтов	Наименование растворов	Требуемые мини- мальные марки растворов при степени долго- вечности зданий		
		I	II	III
10
10
10
10
4
Грунт маловлажный
(при заполнении во-
дой не более 50%
объема пор)
Цементно-известко-
вые
Цементно-глиняные
Известковые
25
25
Грунт очень вдажный
(при заполнении во-
дой от 50 до 80%
объема пор)
Грунт, насыщенный
водой (при запол-
нении водой более
80% объема пор)
2 Справочник проектировщика
Цементно-известко-
вые
Цементно-глиняные
Цементные
Цементно-известковые
Цементно-гдиняные
50
50
25
25
10
10
50
50
25
25
25
При защите фундаментов и других подземных кон-
струкций от увлажнения гидроизоляцией требуемые
минимальные марки растворов, указанные в .табл. 3.2,
могут быть снижены на одну ступень, но должны быть
не ниже минимальных, установленных для зданий III сте-
пени долговечности.
Уширение бутовых и бутобетонных фундаментов
к подошве производится уступами и устройством наклон-
ных граней (рис. 3.1). Высота уступа принимается для
бутобетона не менее 30 см, а для бутовой кладки — в два
ряда бутовых камней, т. е. 35—60 см. Для исключения
возникновения недопустимых растягивающих напряже-
ний в нижней части кладки фундамента ограничивают
34
Глава третья. Конструкции фундаментов мелкого заложения
h
отношение высоты уступов к ширине —
а также отноше-
ние (см. рис. 3.2). Эти отношения должны быть не
менеё значений, указанных в табл. 3.3.
Таблица 3.3
Минимальные отношения высоты уступов к их
ширине для бутобетонных и бутовых фундаментов
(СНиП П-В. 2-62)
Марки раствора	Давление на грунт при расчетной нагрузке в кг)см2.	
	2	2,5
50-100	1,25	1,50
10-35	1,5	1,75
4	1,75	2
Бетонные фундаменты делают монолитными или
сборными. Они допускают относительно небольшое уши-
рение подошвы. При проектировании бетонных фунда-
ментов следует руководствоваться нормами проектиро-
вания (СНиП П-В. 1-62) [19]. Бетон и бутобетон широко
используются для стеновых блоков и блоков-подушек
шириной до 1 м.
Виды и марки материалов для блоков назначаются
расчетом на прочность. Минимальные марки бетона бло-
ков должны быть не ниже приведенных в табл. 3.4, 3.5 и
3.6 [34].
Таблица 3.4
Марки материалов для фундаментных стеновых
блоков
	Требуемые минимальные марки материалов фундаментных стеновых блоков при степени долговечности зданий								
	I				II			III	
Наименование материала	Грунты								
	маловлажные	очень влаж- ные 		насыщенные водой		маловлажные	очень влаж- ные			насыщенные водой .	я 3 я * л ч я о л 2	Й л ч л я 52 3* 43 о я	насыщенные 1 водой
Блоки сплошные: из обыкновенного (тя- желого) бетона из легкого бетона из силикатной массы из кирпича глиняного обыкновенного пла- стичного прессования из природного камня Блоки пустотелые: из обыкновенного (тя- желого) бетона из силикатной массы	100 100 150 150 100	100 150 200	150 200	75 100 100 100 100 100 100	75 150 150 150	100 200	50 75 100 75 75 75 100	50 100 100 100	75 150 150
Железобетонные фундаменты широко ис-
пользуются для передачи давления на значительную
площадь при минимальной высоте фундаментов. В таких
случаях они работают на изгиб. Железобетонные фун-
даменты бывают сборные и монолитные. Первые часто
комбинируют из железобетонных блоков-подушек и бетон-
ных стеновых блоков или блоков, образующих столб.
Таблица 3J
Марки материалов для бутобетонных блоков
	Требуемые минимальные марки бетона для бутобетонных блоков при степени долговечности зданий								
	I			II		1 111			
Наименование				Грунты					
материала									
	<0 3 я		2	2 я	*	я 2	я 3 я	Й	я 3
	я л ч я о ч	л § 5 2	я я Я 45 О О	* л ч я о ч	л ч я я я 2	я я я 3 о О fcf	я л ч я о ч	л ч я л я 2	я я я Вед 3 g
	л	я я	2 о	л		л о	л	ЕГ 45	Л о
	S	о я	Я Я	S	О я	я я	S	О Я	я я
Бутобетон с рваным бу- товым камнем:									
марки 200 и более	75	100	150	50	75	100	50	50	75
»	100	100	—	—	75	100	—	75	100	100
»	50	—	—	—	100	—	—	75	100		
То же, на щебне из хо- рошо обожженного кир- пича:									
марки 100 и выше	100	—	—	75	100			75	100	150
»	50	—	—	—	v 100	—	—	100	150	—
Таблица З.б
Марки бетона для фундаментных хблоков-подушек
Требуемые минимальные марки бетона
фундаментных блоков-подушек при
степени долговечности зданий
Для устройства монолитных отдельных железобетон-
ных фундаментов обычно применяют бетон марки ЮС
или 150, для ленточных фундаментов под колонны и
сплошных монолитных фундаментов используется бетон
марки 150—250 и выше. Марка бетона железобетонных
блоков-подушек принимается по табл. 3.6. В качестве
арматуры обычно применяют сталь периодического про-
филя. Применяется также предварительно напряженная
арматура.
Использование деревянных фундаментов до-
пустимо только под временные деревянные здания. Дйя
увеличения срока их службы применяется антисептиро-
вание методом глубокой пропитки в соответствии с ука-
заниями СНиП Ш-В. 8-62 и I-B. 28-62 [23 и 27].
§ 3. Конструкции фундаментов
35
Металлические фундаменты применяют в
исключительных, случаях при сборно-разборных несу-
щих конструкциях сооружений.
§ 3. КОНСТРУКЦИИ ФУНДАМЕНТОВ
Конструкции фундаментов зависят от инженерно-
геологических условий, используемого материала, ха-
Рис. 3.4. Сборный фун-
дамент под стены дере-
вянного здания
1 — столб 12X12 см; 2 —
стакан на щебеночной под-
готовке; 3 — шлак; 4 —
гидроизоляция
рактера опирающихся конструк-
ций сооружения и величины
нагрузок.
а)	Отдельные фундаменты
под стены
Отдельные фундаменты под
стены (столбчатые фундаменты)
(см. рис. 3.1,6) целесообразно
делать при малом давлении, пе-
редаваемом стеной, или прима-
лосжимаемых и прочных грун-
тах основания. При возведении
деревянных зданий фундаменты
монтируются в виде столбов
(рис. 3.4). Их располагают через
3—6 м вдоль стены, а также под
всеми углами здания, в местах
пересечения стен, под несущи-
ми простенками и в других пунк-
тах сосредоточения нагрузки.
По фундаментам уклады-
вают фундаментные балки
(ранд-бал ки).
б)	Отдельные фундаменты под колонны и столбы
Отдельные ..фундаменты под колонны из каменной
кладки (бутовые) показаны на рис. 3.2. Аналогичной
формы делаются бетонные и бутобетонные фундаменты.
Если на бутовый или бетонный фундамент опирается
железобетонная или металлическая колонна, то устраи-
вается подколонник, рассчитываемый по прочности
материала кладки фундамента.
Железобетонные монолитные от-
дельные фундаменты (рис. 3.5) применяют,
^©гда нерационально использование сборной конструк-
ции, в частности, когда колонны передают значительные
нагрузки, а размеры фундамента получаются большими
со значительным количеством сборных элементов. Моно-
литные железобетонные фундаменты выполняют с усту-
пами, размеры которых обычно принимают по табл. 3.7.
Рис. 3.5. Монолитные железобетонные фундаменты
а — под монолитную железобетонную колонну; б — стаканного
типа под сборную колонну (разрез); 1 — подготовка; 2 — за-
ливка бетоном
Под сборные железобетонные колонны обычно уст-
раивают фундаменты стаканного типа с повышенной
стаканной частью (рис. 3.5, 6) для выполнения работ
нулевого цикла до установки колонн. Под металлические
колонны отметка обреза фундамента принимается из
расчета заглубления металлического башмака ниже пола
здания.
Армирование отдельных фундаментов состоит из
сетки, располагаемой внизу, и арматуры стаканной
части. Под железобетонные фундаменты обычно делают
подготовку из щебня с проливкой черными вяжущими
или цементным раствором, а также из бетона. Подготовка
предназначается:
1)	для исключения вытекания цементного молока
в грунт при бетонировании фундамента;
2)	для поддержания арматуры и опалубки в заданном
положении;
3)	для исключения возможности перемешивания
бетонной смеси с грунтом во время бетонирования.
При прочных слабофильтрующих грунтах устройство
подготовки не требуется.
Таблица 3.7
Размеры ступеней квадратных центрально и внецентренно нагруженных фундаментов
(при квадратных колоннах) в м
н	Высота ступеней		
	hi	h2	h8
0,3	0,3			
0,4	0,4	—	—
0,5	0,5	—	—
0,6	0,3	0,3		
0,7	0,3	0,4	—
0,8	0,4	0,4	—
0,9	0,3	0,3	0,3
1	0,4	0,3	0,3
1,1	0,4	0,4	0,3
1,2	0,4	0,4	0,4
1,3	0,5	0,4	0,4
1,4	0,5	0,5	0,4
1,5	0,5	0,5	0,5
1,6	0,6	0,5	0,5
1,7	0,6	0,6	0,5
1,8	0,6	0,6	0,6
Размеры ступеней в плане а2 и аз ПРИ размерах стороны колонны hR в м
0,3 | 0,351 0,4 |	0,45	|	0,5
| Д2 |	^2 j ^2 '	| ^2 | ^3
1,2
1,2
1,2
1,6
1,2
1,4
1,4
1,8
1,8
2
1,2
1,2
1,2
0,6
0,8
1,3
а2 | аз |
1,2
1;4
1,4
1,8
1,8
2
2,2
2,2
1
УН L
----
а —-П
1,2
1,2
1,2
1,4
1,4
а2 |	аз |	а2	а3	а2	| as	а2	а3	а2	| а3	а2	аз	а2	аз	
1,4			1,4			1,6																			0,6
1,6	—	1,6	—	1,8	—	1,8	—	—	—	—	—	—	—	0,7
1,6	—	1,6	—	1,8	—	1,8	—	—	—	—	—	—	—	0,8
2	1,41	2	1,4	2,2	1,6	2,2	1,6	2,4	1,8	—	—	—	—	0,9
2	1,4'	2	1,4	2,2	1,6	2,2	1,6	2,4	1,8	—	—	—	—	1
2,2	1,4	2	1,4	2,4	1,6	2,4	1,6	2,6	1,8	2,6	1,8	2,8	2	1,1
2,4	1,6	2,4	1,6	2,6	1,8	2,6	1,8	2,8	2	2,8	2	3	2,2	1,2
2,4	1,6	2,4	1,6	2,6	1,8	2,6	1,8	2,8	2	2,8	2	3	2,2	1,3
2,6	1,6	2,6	1,6	2,8	1,8	2,8	1,8	3	2	3	2	3,2	2,2	1,4
		—	2,8	1,8	3	2	3	2	3,2	2,2	3,2	2,2	3,4	2,4	1,5
	—	2,8	1,8	3	2	3	2	3,2	2,2	3,2	2,2	3,4	2,4	1,6
—	—	—	—	3,2	2	3,2	2	3,4	2,2	3,4	2,2	3,6	2,4	1,7
						3,4	2,2	3,6	2,4	3,6	2,4	3,8	2,6	1,8
2*
Рис. 3.6. Сборные фундаменты под колонны
— фундамент из набора плит и сплошного распределительного блока-траверсы (Теплоэлектропрсект);
о — фундамент с омоноличенной плитой (Ленинградский Промстройпроект); в — фундамент из набора плит
в два ряда (Проектный институт № 1); г — фундамент из плит с отверстиями и двухветвевой траверсой;
д — фундамент из перекрестных плит с отверстиями (Киевское отделение института Промстройпроект)
Рис. 3.7. Сборные фунда-
менты под колонны облег-
ченного типа
а — сплошной ребристый фунда-
мент; б — составной ребристый
фундамент: 1 — плита; 2 — ребра
с половинками стакана, соединяемые сваркой; 3 — заделка бетоном
Рис. 3.8. Сборный фундамент под двухветвевую
колонну и фундаментные балки
1 — фундаментная балка; 2 — башмак; 3 — цементная
подливка; 4 — бетонные столбики; 5 — фундаментная плита
$ 3. Конструкции фундаментов
37
Сборные железобетонные отдель-
ные фундаменты под колонны делаются из
одного или нескольких блоков (рис. 3.6). Для уменьше-
ния веса блоков иногда их выполняют пустотелыми или
ребристыми (рис: 3.6, гид). Вес отдельных блоков дол-
жен соответствовать применяемым при сборке кранам.
Многоблочные фундаменты приводят к дополнительному
расходу арматуры.
и стенки (рис. 3.1, в). При проектировании таких
фундаментов руководствуются Указаниями по приме-
нению сборных ленточных фундаментов [34]. Подушка
фундамента собирается из блоков-подушек (рис. 3.9).
Обычно эти блоки делаются без пустот. Типовые блоки
приведены в табл. 3.13 и 3.14.
Блоки-подушки укладываются без разрывов
(рис. 3.1, в) или с разрывом — прерывистая по-
та б л и ц а 3.8
Блоки фундаментных подушек и башмаков под колонны каркаса жилых зданий
(каталог НК-75, утвержденный Мосгорисполкомом)
Марка блока	Эскиз		Размеры в мм			Объем . бетона в м3	Вес в т	Нормативное ' давление на грунт в кг/см2	Допускаемый вылет консоли Дк, см	Марка бетона
			b		h					
БК-1 Б К-2			780 1180	780 1180	580 580	0,276 0,73	0;б9 1,83	—	—	} 200
ФП-20-20 ФП-22-22	м. 3^:	я»<Г	2000 2200	2000 > 2200	300 300	1,00 1,163	2,50 2,91	2,0 .3,5 2,0 3,5	61 41 71 51	| 200
ФП-24-12 ФП-28-12 ФП-32-12			1190 1190 1190	2400 2800 3200	300 300 300	0,754 0,894 1,027	1,88 2,23 2,58	3,5 3,0 2,5	40 50 70	| 200
ФТ-16-18	У	у		1600	1800	580	1,263	3,17	-	-	200
СБ-8-8 СБ-12-12			780 1180	780 1180	580 580	0,353 0,807	0,78 ‘ 1,780	•	—	150
Размеры типовых блоков для сборных отдельных
фундаментов приводятся в табл. 3.8—3.12. Примеры
фундаментов, собранных из блоков, изображены на
рис. 3.6—3.8. Первый ряд блоков Обычно устанавливают
на тщательно выровненный под правило слой песка тол-
щиной 6—15 см. При агрессивных грунтовых водах по-
верхность грунта тщательно выравнивается и блоки уста-
навливаются на раствор.
в) Ленточные фундаменты под стены
Ленточные (непрерывные) фундаменты под стены
делают монолитными из каменной (бутовой) кладки,
бутобетона и бетона и сборными из крупных блоков и
железобетонных панелей. Монолитные фундаменты до-
пускаются там, где нерациональна их сборка из блоков.
Сборные фундаменты под стены из крупных блоков
обычно состоят из двух основных частей — подушки
душк'а (рис. 3.1, г). При устройстве последних удается
сократить количество типоразмеров блоков [33] и не-
сколько увеличить нормативное давление, на грунт
(см. § 4, гл. 4). Под блоки-подушки устраивается песча-
ная подсыпка, тщательно выровненная под правило. Под
решетчатые блоки-подушки (рис. 3.9, е) приходится
делать бетонную подготовку [7]. Стенки фундаментов
собираются из беспустотных или пустотных стеновых
блоков (рис. 3.10). Типоразмеры блоков приводятся
в табл. 3.15 и 3.16.
Обычно стенки фундаментов собираются из несколь-
ких рядов стеновых блоков, укладываемых с перевязкой
вертикальных швов (рис. 3.11). Глубина перевязки
должна быть при малосжимаемых грунтах не менее
0,4 .высоты фундаментного блока, а при си льносжимае-
мых (Е с 100 кг/см2) и макропористых просадочных
грунтах — не менее высоты этого блока.
38
Глава третья. Конструкции фундаментов мелкого заложения
Таблица 3.9
Номенклатура элементов сборных железобетонных фундаментов под колонны серий КЭ-01-07 и КЭ-01-09
промышленных зданий (Проектный институт № 1 Минстроя РСФСР) [16J
Эле- менты	Марка	. Эскиз			Геометрические размеры в мм									Количе- ство бето- на в м?	2 <я д щ Л н дЮ ftU 5 £ « к OS	о О к м— н	Вес эле- мента в т
					а	b	с.	d	1	/	hi	Л2	А3			
Баш- маки	СФ-1 СФ-2 СФ-3	/>гн d, ft 1~h=O~=^o			2100 2100 2100	2500 2500 2500	1000 1000 1000	1200 1200 1400	550 550 550	750 750 950	400 400 400	990 990 990	—	3,22 3,04 3,04	18,1 19,2 30,7	8,1 7,6 7,6
	СФТ-1 СФТ-2 СФТ-3				2100 2100 2100	2500 2500 2500	2100 2100 2100	1200 1200 1400	550 550 550	750 750 950	400 400 400	990 990 990	—	4,06 3,90 4,14	16,4 17,1 19,8	10,2 9,8 10,35
	СФ-4				2600	2900	1100	1400	650	950	300	350	740	4,2	30,2	10,5
	СФТ-4	IK	Й,		2600	2900	2100	1400	650	950	300	350	740	4,04	23,0	10,1
		ft,tn														
		2J-..  J	-a^													
	СФ-5 СФ-7				2100 2100	2600 2500	1100 1000	1600 1600	650 .550	1150 11.50	4б0 400	990 ООО	—	3,5 . Л 4	27,8 .42 4	8,75 Я 6
		hJS														
																
		r-C~r'!														
	СФТ-5 СФТ-7				2100 2100	2500 2500	2100 2100	1600 1600	650 550	1150 1150	400 400	990 990		4,77 4,86	13,2 16,2	' 11,93 12,15
																
		/u_														
	СФ-6				2600	2900	1100	1900	650	1400	350	300	740	3,39	39,4	8,5
																
		л r f 4- |L_														
	СФТ-6				2600	2900	2100	1900	650	1400	350	1040		5,01	23,2	12,53
																
																
		hrr p . J—	-a													
Плиты	ПФ-1 ПФ-2 ПФ-3				2700 3100 3500	2900 3500 3900		—	—	—	250 250 250		—	1,96 2,71 3,41	33,3 42,6 - 65,0 „	4,90 • 6J8 8,53
																
Стол- бики	СТ-1 СТ-2 СТ-3 СТ-4	at d:			300 300 300 300	400 400 400 400	—	—		—	420 720 820 1080	—	—	0,05 0,09 0,10 0,13	—	o.h 0,20. 0,22 0,29
§ 3. Конструкции фундаментов
39
Для обеспечения пространственной жесткости фун-
дамента предусматривается связь между продольными
и поперечными стенами путем перевязки блоков (рис. 3.12)
и закладки в швы сеток из арматуры диаметром 8—
10 мм (рис. 3.13). С целью уменьшения количества
типоразмеров стеновых фундаментных блоков, а также
для пропуска труб можно оставлять между блоками
проемы шириной не более 0,6 м (рис. 3.14). Толщину
укладываемой в шов по блокам-подушки и в шов по
обрезу фундамента. Такие же пояса выполняются и при
устройстве фундаментов из нескольких рядов стеновых
блоков, если в основании залегают сильно и неравно-
мерно сжимаемые грунты (см. гл. 14).
Под крупнопанельные здания иногда применяют
фундаменты из панелей-подушек и панелей-стенок
(рис. 3.15).
Рис. 3.9. Фундаментные блоки-подушки для ленточных фундаментов под стены
а —- прямоугольные; б — трапециевидные; в — пустотелые с ребрами; г — кессонные; д — ребристые; е — решетчатые
стен фундаментов допускается принимать меньше тол-
щины стен здания, но не менее 30 см. При этом величина
свеса стены должна быть не более 13 см.
Пустотелые стеновые блоки применяются для устрой-
ства фундаментов внутренних стен, а при непучинистых
грунтах и для фундаментов наружных стен. Применение
стеновых блоков на всю высоту стенки фундамента
(рис. 3.10, е и ж) допустимо лишь при малосжимаемых
грунтах. В этом случае жесткость фундамента обеспечи-
вается непрерывной арматурой (армированные пояса),
Панели-подушки делают ребристой кон-
струкции (рис. 3.16). Их длина должна соответство-
вать размерам панелей стен здания. Панели-подушки
укладываются сплошь вдоль несущих стен зданий.
Панели-стенки фундаментов выполняют реб-
ристыми или со сквозными отверстиями (рис. 3.17).
Последние используют под внутренние стены, а также
под наружные при отсутствии подвалов и непучинистых
грунтах. Эти панели соединяются между собой с помощью*
закладных частей и сварки.
40
Глава третья. Конструкции фундаментов мелкого заложения
Рис. 3.12. Примыкание поперечной стены
1 — тротуар, или отмостка; 2 — фундаментные сте-
новые блоки; 3 — фундаментные блоки-подушки;
4 — поперечная стена; 5 — металлическая сетка;
6 — бетон по месту; 7 — отверстие для трубопровода
Рис. 3.13. Деталь металлической сетки
/ — поперечная стена; 2 — наружная стена
Рис. 3.10. Фундаментные стеновые блоки
а — сплошные; б — с несквозными пустотами марки ПБ (табл. 3.16)
в — с несквозными пустотами марки СП (табл. 3.15); г —
с щелевидными пустотами; д — с горизонтальными пустотами;
е — пустотелые на всю высоту фундаментной стенки; ж — тра-
пециевидные на всю высоту фундаментной стенки
Рис. 3.14. Деталь отверстия
в фундаментах
Рис. 3.11. Сборный ленточный (непрерывный) фунда-
мент под стену
1 — тротуар или отмостка; 2 — фундаментные стеновые блоки;.
3 — фундаментные блоки-подушки
1 — тротуар, или отмостка; 2 — фун-
даментные стеновые блоки; 3 — фун-
даментные блоки-подушки; 4 — попе-
речная стена; 5 — металлическая
сетка; 6 — проем
$ 3. Конструкции фундаментов
41
Рис. 3.15. Схема крупнопанельного ленточ-
но-столбового фундамента
1 — панель-подушка; 2 — панель-стенка; 3 — па-
нель-перекрытие
Рис. 3.16. Ребристая панель-
. подушка
Рис. 3.17. Фундаментные панели-стенки
а — ребристая; б — со сквозным отверстием; в — ребра
с вутами
Рис. 3.18. Ленточный фундамент под колонны
42
Глава третья. Конструкции фундаментов мелкого заложения
Таблица 3.10
Номенклатура элементов сборных железобетонных фундаментов под колонны зданий ТЭЦ
(Ленинградское отделение теплоэлектропроекта) [16,3]
Элементы	.Марка	Эскиз					Геометрические размеры в мм					Марка бе- тона	Количе- 1 ство бето- на в м3	! Содержа- ние стали в кг на 1 м3 бе- тона	Вес эле- мента в т
							а	b	h	с	d				
Башмаки	ФЖ8-1 ФЖ8-2	Q		Д 7. { 	 i г»			3000	2400	1200	120	1080	300	5,6	74 90	14,0
	ФЖ9-1 ФЖ9-2						4000	2400	1200	310	890	300	7,2	89 122	18,1
															
															
				!AJ~T											
	ФЖ^0-1 ФЖН10-2	I-I 1050 900 1050 \~3000 й 4					5000	2400	1200	510	690	400	8,7	98 123	22,0
	ФЖН11-1 ФЖН11-2						6000	2400	1200	700	500	400	10,1	ПО 152	25,3
	ФЖН12-1						6000	2800	1500	1000	500	400	11,4	155	28,5
Фунда- ментные плиты	ПФЖН9-1 ПФЖН9-2 ПФЖН9-3						5000	3000	300	-	—	300	4,5	101 139 170	11,3
	ПФЖН10-1 ПФЖН10-2 ПФЖНЮ-З						5000	2000	300	—	' —	300	3,0	102 139 173	7,5
					гО _L.										
	ПФЖН-1 ПФЖИ-2 ПФЖП-З		»			? -с—	4000	3000	300	—	—	200	3,6	63 75 89	9,0
	ПФЖ12-1 ПФЖ12-2 ПФЖ12-3		1J И 1 11 1 1 1 11 I 1 1 1 II f				4000	2000	300	-	—	200	2,4	64 77 91	6,0
															
			— а —		~TL -л-										
	ПФЖН13-1 ПФЖН13-2						5970	1750	400	-	—	400	4,2	93 120	10,5
	ПФЖН13А-1 ПФЖН13А-2						5970	1750	400	—	—	400	4,2	136 171	10,5
Рис. 3.19. Сплошной фундамент
Соединения крупнопанельных фундаментных эле-
ментов на сварке без надежной защиты арматуры от
коррозии недопустимы [24].
Крупнопанельные здания при узловой передаче
нагрузок во многих случаях рационально основывать на
сваях (см. гл. 11) или отдельных фундаментах.
г) Ленточные фундаменты под колонны
Ленточный железобетонной фундамент под
ряд колонн в большинстве случаев устраивается с целью
выравнивания возможной неравномерности осадки ко-
лонн по длине этого ряда (рис. 3.18). Иногда для вырав-
нивания неравномерностей осадок в двух направлениях
здания или сооружения применяют перекрестные дднты
(рис. 3.3, г). Ленточные фундаменты под колонны реко-
мендуется также применять в сейсмических районах.
Ленточные фундаменты под колонны делают монолит-
ными. Расчет ленточных фундаментов под колонны вы-
полняют как балки на упругом основании (см. гл. 4,
§ 13 и 14),
$ 3, Конструкции фундаментов
43
Таблица 3.11
Номенклатура сборных железобетонных плит для фундаментов колонн серий КЭ-01-49 и КЭ-01-52 [18]
Элемент	Марка	Эскиз			Размеры в мм			Марка бетона	Количе- ство бето- на в м3	Вес элемента в т	Расход стали на элемент в кг
					1 ,	b	h				
Плита фундамент- ная	ПФ1-1-1				2300	1700	400	200	1,56	3,9	43,6
	ПФ2-1-1 ПФ2-1-2 ПФ2-1-3				2300	1700	400	200 	i		2,10	5,1	74,6 74,6 87,4
	ПФЗ-1-1				3100	2100	400	200	2,6	6,5	130,2
	ПФ4-1-1 ПФ4-1-2 ПФ4-3-1 ПФ4-2-1				3500	2500	400	200	3.5	8,75	179,2 192 192 129,2
		1		1							
	ПФ5-1-1 ПФ5-2-1 ПФ5-2-2 ПФ5-3-1				3900	2700	500	300	5,3	13,2	191,9 239,8 252,6 154,5
			— 1 —-	_L							
				:	।	•О*							
											
	ПФ6-1-1 ПФ6-1-2 ПФ6-2-1 ПФ6-3-1 ПФ6-3-2				4300	3100	500	300	6,7	16,8	260,8 248 301,8 159,6 185,2 198
	ПФ7-1-1 ПФ7-1-2 ПФ7-2-1 ПФ7-3-1				4700	3300	500	300	7,8	19,5 1	268,3 281,1 416,9 187,9 1	
	ПФ8-1-1				3500	2200	500	300	3,9	9,6	195,1
	ПФ9-1-1 ПФ9-2-1				3900	2400	500	300	4,7	11,7	179,0 321,6
	ПФ10-1-1 ПФ10-2-1		111111111 иго	1			4100	2600	400	300	4,4	11,0	189,8 269,0
				т .1							
	ПФ11-Ы ПФ11-2-1				4500	2800	400	300	5,0	12,6	218,2 428,7
				- 1							
											
	ПФ12-1-1 ПФ12-2-1				4700	3000	400	300	5,6	14,0	305.3 414,1
	ПФ13-1-1 ПФ13-2-1				4900	3200	400	300 1	6,3	15,8	463,9 572,5 J
д) Сплошные фундаменты
Сплошные фундаменты в виде железобетонных
безбалочных или ребристых плит устраиваются в следую-
щих случаях:
при слабых грунтах и больших нагрузках с целью
выравнивания возможной неравномерности осадки ко-
лонн и стен;
для устройства водонепроницаемой конструкции (для
гидроизоляции подвалов, днищ резервуаров и т. п.).
Примеры устройства сплошных фундаментов при-
водятся на рис. 3.3, е, 3.19 и 3.24. Сплошные фундаменты
рассчитываются как плиты на упругом основании (см.
гл. 4, § 14). К сплошным фундаментам также относятся
железобетонные фундаменты коробчатого типа, применяе-
мые под высотные здания (рис. 3.20). Они состоят из двух
44
Глава третья. Конструкции фундаментов мелкого заложения
Таблица 3.12
Номенклатура сборных железобетонных подколенников под колонны серий КЭ-01-49 и КЭ-01-52 [18]
£
Марка
Эскиз
ПК1
ПК2
ПК4
ПК5
ПК7
ПК9
ПКЮ
я
я
X
X
о
ч
о
I
с
ПКИ
ПКЗ
ПК6
ПК8
ПК12
ПК13
ПК14
Размеры в мм												
1	b	h	hi	h,2		hi		с	d	1 tn	n	/
1700	1700	1330	300	400	630	800	300	1000	1000	300	500	500
1900	1900	1330	300	400	630	800	500	1100	1100	300	600	600
1900	1900	1330	300	400	630	900	300	1200	1000	300	700	500
2500	1900	1330	300	400	630	900	300	1400	1000	300	900	500
2500	1900	1330	300	400	630	950	300	1600	1000	300	1100	500
3300	2300	1430	300	400	730	1250	500	2100	1300	400	1400	600
3300	2300	1430	300	400	730	950	500	2100	1300	400	1400	600
3500	2500	1430	300	400	730	1250	500	2200	1300	400	1500	600
1900	1900	1330	300	400	630	800	—	1200	1100	—	700	600
2500	1900	1330	300	400	630	900	—	1400	1100	—	900	600
2700	1900	1430	300	400	730	1250	—	1600	1100	—	1100	600
3500	2500	1430	300	400	730	950	—	2200	1300	—	1500	600
3500	2500	1430	300	400	730	1250	—	2200	1400	—	1500	700
3500	2500	1430	300	400	730	1250	—	2700	1400	—	2000	700
200
200
200
200
200
200
200
200
200
200
200
200
200
200
2,14
2,54
2,60
3,2
5,36
5,64
6,0
2,49
3,0
3,21
6,0
5,73
5,74
5,3
6,3
6,5
8,0
8,0
13,4
14,1
15,0
6,2
7,5
8,0
15,0
14,3
14,4
98
136,7
124,2
192,2
147,9
349,4
391,2
447,1
166,7
237,8
170,6
492,8
451,6
366,6
s
6
я
CQ S
3,2 '
Й5Й
Таблица 3.13
Блоки фундаментных подушек ленточных фундаментов под стены (12]
Марка	Эскиз	Размеры в мм			Марка бетона	Количе- ство бетона в м3	Вес блока в т	Арматура			Допускаемый вылет консоли	
		b	1	h				сечение	площадь в СМ2	вес в кг	jRH грунта в кг/см2	Ак в см
ФП-8	См. рис. 3.9, а	800 	1180	300	150	0.27	648	Не армируется			Д-3,5	20
Ф10	См. рис. 3.9, б	1000	2380	300	150	0,61	Т" 1525	13 ф 8 /	6,54	8,1	2,0 2,5 3,0 3,5	45 40 36 34
Ф12		1200	2380	300	150	0,70	1750	13 ф 8	6,54	9,5	2,0 2,5 3,0 3,5	45 40 36 34
Ф14		1400	2380	300	150	0,84	2100	I 13 Ф 10	10,21	44,4	2,0 2,5 3,0 3,5	56 50 45 42
Ф16		1600	2380	300	150	0,97	2430	19 ф 10	14,92	21,5	2,0 ”' 2,5 - 3,0	• "67 60 52 ч
Ф20	См. рис. 3.9, б	2000	1180	400	150	0,76	1900	И ф 10	8,63	15,1	2,0 2,5	85 75
Ф24		2400	1180	400	200	0,89	2230	6ф 10 4-5ф 12	10,36	21,1	1,5 2,0	105 95
§ 3. Конструкции фундаментов
45
,	Табл и ц а 3.14
Блоки фундаментных подушек (для ленточных фундаментов) (13 и 9]
Марка блока	Эскиз		Размеры в мм			Количе- ство бе- тона в лР У	Вес в т	Норматив- ное давле- ние на грунт в кг!см?	Допуска- емый вы- лет кон- соли дк в см	Л4арка бетона	•Вес стали в кг
			b	1	h						
Ф-12 2			1200	1380	300	0,46	1,15	2,0 2,5 3.0 3,5	।	46 42 38 38	150	10,87
		-— ъ —J 1									
Ф-14			1400	2380	300	0,93	2,32	2,0 2,5 3,0 3,5	50 45 41 38	150	11,59
Ф-16			1600	1980	300	0,86	2,15	2,0 2,5 3,0 3.5	65 55 50 42	150	15,61
Ф-20		I5TTH 1	2000	1580	300	0,88	2,20	2,0 2,5 3,0 3,5	87 80 71 61	150	33,41
		к ni									
Ф-24		!-—$ —-] 1	2400	1180	500	1,17	2,92	1,5 2,0 2,5 3,0	110 102 91 84	150	20,87
Ф-28			2800	780 	500	0,93	2,32	1,5 ' 2,0 2,5	130 111 100	150	16,31
Ф-32			3200	780	500	1,08	2,70	1,5 2,0 2,5	150 131 105	150	25,51
Таблица 3.15
Стеновые блоки фундаментов [12]
Марка блока	Форма блока	Размеры в мм Ъ	|	1	|	h			Количе- ство бе- тона в м3	Вес в кг	Марка бетона
СП-3 СПД-3 СП-4 СПД-4 СП-5 СПД-5	См. рис. 3.10, в	300 300 400 400 500 500	2380 780 2380 780 2380 780	580 580 580 580 580 580	0,361 0,117 0,418 0,140 0,502 0,171	866 281 1010 336 1205 410	• 150
Таблица 3.16
Стеновые блоки фундаментов (13, 9]
Марка блока	Эскиз	Размеры в мм			Количество бетона в м3	Вес в т	Марка бетона
		b	1 - 1	h			
СБ-4-24 СБ-4-4 СБ-5-24 СБ-5-4	( /^// е ч а н и е. В подвальных сте! пускается.	380 380 500 500	2380 , 380 2380 380	580 580 580 580	0,512 0,07 0,669 0,10	1,13 0,154 1,47 0,200	100
ПБ-4-24 ПБ-4-8 ПБ-5-24 ПБ-5-8 Прим блоков не до		380 380 500 500 iax зданий,	2380 780 2380 780 находящихся	580 580 580 580 в грунтах, н-	0,352 0,119 0,423 0,13 асьпценных вод	0,775 0,262 0,93 0,29 toft, применена	150 е пустотных
46
Глава третья. Конструкции фундаментов мелкого заложения
плит (верхней и нижней) и перекрестных стенок, соеди-
няющих эти плиты в единую конструкцию. При высоте
стенок в пределах одного и тем более двух подвальных
1~1
и-и
Рис. 3.20. Сплошной фундамент коробчатого типа
этажей коробчатый фундамент обладает большой жест-
костью даже при значительных размерах в плане.
е) Массивные фундаменты
Массивные фундаменты применяются под дымовые
трубы, доменные печи и т. п. (рис. 3.3, ж).
§ 4. ГИДРОИЗОЛЯЦИЯ ФУНДАМЕНТОВ И
ПОДЗЕМНЫХ ЧАСТЕЙ ЗДАНИЯ
Водонепроницаемость сооружения может быть обес-
печена применением плотного монолитного бетона спе-
циального состава с пластифицирующими и водооттал-
кивающими добавками. При применении обычного бе-
тона или других видов кладки используют гидроизоля-
цию цементно-песчаную, асфальтовую, обмазочную, ок-
леенную и в редких случаях металлическую.
Цементно-песчаная гидроизоляция осу-
ществляется путем нанесения, в том числе и методом
торкретирования, на ограждаемую поверхность плот-
ного водонепроницаемого слоя цементно-песчаного рас-
створа толщиной 20—25 мм.
Асфальтовая гидроизоляция наносится на огрун-
тованную изолируемую поверхность сплошным слоем
плотного литого или жесткого асфальтобетона.
Обмазочная гидроизоляция выполняется пу-
тем многослойного (минимум два слоя) покрытия огрун-
тованных ограждаемых поверхностей горячими битум-
ными мастиками или нефтяным битумом.
Оклеенная гидроизоляция устраивается из
нескольких слоев рулонных гидроизоляционных мате-
риалов, наклеенных на изолируемую поверхность и
плотно склеенных между собой при помощи горячих
мастик. При наличии гидростатического напора коли-
чество слоев должно быть не менее трех. Расположение
одного шва над другим в смежных слоях и наклейка
рулонных материалов во взаимно-перпендикулярном
направлении не допускается.
При обмазочной и оклеенной гидроизоляции исполь-
зуются следующие материалы.
Мастика горячая битумная кро-
вельная (ГОСТ 2889—51). Состав —смесь нефтяных
битумов и наполнителей (тальк, асбест). Для гидроизо-
ляции в сооружениях I и II классов допускаются марки
МБК-Г-65 и МБК-Г-75.
Мастика горячая дегтевая кро-
вельная (ГОСТ 3580—51). Состав —смесь каменно-
угольных пеков (или сплавов пека с каменноугольным
дегтем или маслом) и наполнителей. Для гидроизоляции
допускаются марки МДКТ-60 и МДК-Г-70.
Толь кровельный беспокровный
(ГОСТ 1887—51). Толь кровельный с песочной присыпкой
(ГОСТ 1886—52). Картон, пропитанный каменноуголь-
ными или сланцевыми дегтевыми продуктами. Ширина
полотна 750 и 1000 мм. Применяют как изоляционный
материал в сооружениях I и II классов. Приклеивающий
материал — мастика горячая дегтевая кровельная.
(Руберойд с мелкой минеральной
присыпкой марки РМ и РОМ (ГОСТ 2165—51).
Картон, пропитанный мягкими нефтяными битумами.
Ширина полотна 750 и 1000 мм. Приклеивающий ма-
териал — мастика битумная кровельная горячая.
Г идроизол марки ГИ-1, ГИ-2 (ГОСТ 7415—55).
Асбестовая бумага, пропитанная нефтяными окислен-
ными битумами. Ширина полотна 950 мм. Приклеиваю-
щий материал — нефтяные окисленные битумы. Гидро-
изол не загнивает и более долговечен, чем толь и руберойд.
Ткани гидроизоляционные. Хлоп-
чатобумажные, джутовые или асбестовые ткани, пропи-
танные нефтяным битумом. По сравнению с другими ру-
лонными материалами ткани обладают повышенным со-
противлением разрыву.
Металлоизо л. Алюминиевая фольга, покры-
тая с обеих сторон нефтяным битумом. Металлоизол нель-
зя применять в щелочной среде.
Б о р у л и н марки Б и БП. Прокат из смеси асбе-
стовых волокон с битумом. БП обладает повышенной
пластичностью. Прочность борулина на растяжение
невысока.
При выполнении гидроизоляции сочетание битум-
ных и дегтевых материалов недопустимо.
При выборе типа гидроизоляции необходимо учи-
тывать: характер воздействия воды, режим, который
должен быть в изолируемом помещении, и трещиноустой-
чивость изолируемых конструкций.
В табл. 3.17 приводятся рекомендации, разработан-
ные научно-исследовательским институтом по строи-
тельству (НИИ-200).
Гидростатический напор определяется по наибольшей
величине столба воды, воздействующего на гидроизоля-
цию (для грунтовых вод — это разность между отмет-
ками максимального уровня воды и гидроизоляции
днища).
По сухости изолируемые помещения следует делить
на три категории:
сухие помещения, когда на потолке, на стенах и на
полу будут отсутствовать сырые (темные) пятна;
сырые помещения, когда на потолке, на стенах и
на полу могут образовываться сырые (темные) пятна,
но потения этих пятен не наблюдается;	ч
мокрые помещения, когда сырые пятна на стенах
и на полу могут потеть.
В последнем случае необходимо устраивать водо-
сборные лотки и приямки с автоматически действующей
$ 4. Гидроизоляция фундаментов и подземных частей здания
47
откачкой воды из них. Категория сухости помещения
выбирается по назначению этого помещения.
Таблица 3.17
Показатели для выбора типа и состава
гидроизоляции
Тип и состав гидроизоляции	Эффективность гидроизоляции (допускаемый напор грунтовых вод) в м					
	при трещиноустой- чивых конструкциях			при нормальных конструкциях		
	для сухих помеще- ний	для сырых помеще- ний	д,ля мок- рых поме- щений	для сухих помеще- ний	।	для сырых помеще- ний	для мок- рых по- мещений
Цементно-песча- ная (торкрет): из портландцемен- та с добавкой						
церезита из ВРЦ, ВВЦ или портландцемента с добавкой алю-	КП	ГН-0,5	ГН-1		кп	кп
мината натрия Асфальтовая: из литого асфальта с укладкой под валек (только го-	КП	ГН-1	ГН-3		кп	кп
ризонтальная) из песчаного ас- фальтобетона, уложенного с применением вибрирования или торкретиро-	кп	ГН-0,5	ГН-1	кп	кп	ГН-0,5
ванием Обмазочная:	КП	ГН-1	ГН-3	—	кп	ГН-1
двухслойная ма-						
стичная то же, но усилен-	КП	кп	ГН-0,5	—	кп	кп
ная тканью	кп	ГН-1	ГН-3	кп	ГН-0,5	ГН-1
Оклеенная:						
однослойная	КП	ГН-1	ГН-3	кп	ГН-0,5	ГН-1
двухслойная	ГН-1	ГН-2	ГН-5	кп	ГН-1	ГН-2
трехслойная	ГН-2	ГН-5	ГН-10	ГН-1	ГН-2	ГН-5
четырехслойна я	ГН-3	ГН-10	ГН-15	ГН-2	ГН-3	ГН-10
пятислойная	ГН-5	ГН-15	ГН-20	ГН-3	ГН-5	ГН-15
П р и м е ч а гидростатический	1 н и е. напор	кп - в м.	капиллярный		подсос;	ГН —
Рис. 3.21. Гидроизоляция зданий без подвала
а — гидроизоляция выше поверхности земли; б — гидрои-
золяция ниже поверхности земли; 1 — гидроизоляционный
слой; 2 — двойной слой битума
По трещиноустойчивости изолируемые конструкции
делятся на две категории:
трещиноустойчивые, когда конструкции рассчитаны
на предупреждение появления деформационных трещин,
и следовательно, образование последних исключено;
нормальные, когда конструкции не рассчитаны на
предупреждение появления деформационных трещин,
t Рис. 3.22. Гидроизоляция зданий с подвалом
а — при уровне грунтовых вод ниже пола подвала; б — при не-
высоком стоянии уровня грунтовых вод выше пола подвала;
в — то же, при высоком стоянии; / — гидроизоляционный слой;
2 — двойной слой битума (обмазка); 3 — мятая жирная глина
25 см\ 4 — кладка из кирпича-железняка 12 см-, 5 — пригру-
зочный слой бетона; 6 — железобетонная плита (при напо-
ре > 50 см}\ 7 — бетонная подготовка
и следовательно, образование последних возможно,
однако наибольшая ширина трещин не должна превышать
1 мм.
При отсутствии подвалов защита зданий от грун-
товой влаги осуществляется устройством гидроизоля-
ционных прослоек (рис. 3.21). Типичные конструкции
Рис. 3.23. Гидроизоляция подвала при больших на-
порах грунтовых вод, устраиваемая по внутренней
поверхности стен
1 — бетонная подготовка; 2 — цементная стяжка; 3 — ру-
лонная изоляция; 4 — цементный слой; 5 — железобетонная
коробчатая конструкция; 6 — чистый пол; 7 — битумная об-
мазка, защищенная цементной штукатуркой; 8 — гидроизо-
ляция стен
гидроизоляции зданий с подвалом изображены на
рис. 3.22. Пример устройства наружной оклеенной гид-
роизоляции представлен на рис. 3.22, б и в, а внутрен-
ней — на "рис. 3.23. Для защиты гидроизоляции от ме-
ханических повреждений и для восприятия гидроста-
тического давления необходимо применять специальные
конструкции в виде стенок, плит, железобетонных «ящи-
ков» и т. д. Если работы по изоляции производятся после
завершения осадки фундаментов, возможно устройство
48
Г лава третья. Конструкции фундаментов мелкого заложения
железобетонного «ящика», закрепленного в стенах под-
вала (см. рис. 3.23).
При устройстве внутренней гидроизоляции до окон-
чания осадки фундаментов защитная конструкция осу-
ществляется в виде бетонной плиты, своим весом riora-
шающей величину гидростатического напора. При высо-
ких напорах грунтовых вод может оказаться целесо-
образным устройство сплошной фундаментной плиты.
В случае агрессивности грунтовых вод (табл. 3.18
и 3.19) должны быть предусмотрены мероприятия, за-
щищающие материал фундамента от разрушения: уст-
ройство дренажа, применение стойких материалов при
данной агрессии и защита кладки фундаментов гидрои-
золяцией. Гидроизоляция применяется оклеенная.
При небольших напорах используется обмазочная
изоляция. Изоляция защищается стенкой из камней
Таблица 3.18
Признаки агрессивности вод
Виды агрессивности	Признаки агрес- сивности	Единица измерения	Сильно фильтрующие грунты (песок, крупнообломочные грунты, трещино- ватые породы)		Слабо фильтрующие грунты (глины, суглинки и т. п.)	
			портландцементы (обычный, сульфато- ' стойкий)	пуццолановые и шлаковые порт- ландцементы '	портландцемент (обычный)	сульфа тостойкий портландцемент, пуц- цолановые и шлако- вые портландцементы
Общекислотная	Величийа водород- ного показателя	-	pH < 6,5		Не нормируется	
Выщелачивание	Г идрокарбонатная щелочность	мг-экв л	>1,5		То же	
Сульфатная	Содержание ионов so;	м.г!л	а) От 250 до 500 при содержании ионов СР > 3000 б) более 500 при любом содержании ионов С1	Более 4000 неза- висимо от со- держания	То же, что в силь- но фильтрующих грунтах	Более 4000 незави- симо от содержания ионов
Магнезиальная	Содержание ионов Mg"	мг}л	Более 5000		Не нормируется	
Углекислотная	Содержание свобод- ной углекислоты	мг{л	Более ау (Са) + Ьу, где ау и Ьу при- нимаются по табл. 3.19		То же	
Значения коэффициентов ау и Ьу
Таблица 3.19
Гидрокарбо- натная ще- лочность в мг-эк.в!л •	Содержание (SO4 -f- Cl') в мг/л											
	0—200		201—400		401—600		601—800		801—1000		более 1000	
	“у -	6у	°У	йу	“у	"у	ау	йу	ау	йу	ау	%
2,1	0,07	19	0,06	19	0,05	18	0,04	18	0,04	18	0,04	18/
2,5	0,10	21 *	0,08	20	0,07	19	0,06	18	0,06	18	0,06	18
2,9	0,13	23	0,11	21	0,09	л 19	0,08	18	0,07	18	0,07	18
3,2	0,16	25	0,14	22	0,11	20	0,10	19	0,09	18	0,08	18
3.6	0,20	27	0,17	23	Ю,14 ,	21	0,12	19	0,11	18	0,10	18
4,0	0,24	29	0,20	24	0,16	22	0,15	20	0,13	19	0,12	19
4,3	0,29	32	0,24	26	0,19	23	0,17	21	0,16	л 20	0,14	20
4,7	0,32	34	0,28	27	0,22	24	0,20	22	0,19	' 21	0,17	21
5,0	0,36	36	0,32	29	0,25	26	0,23	23	0,22	22	0,19	22
5,4	0,40	38	0,36	30	0,29	27	0,26	24	0,24	23	0,22	23
5,7	0,44	41	0,40	32	0,32	28	0,29	25	0,27	24	0,25	24
6,1	0,48 .	43	0,44	34	0,36	30	0,33	26	0,30	25	0,28	25
6,4	0,54	46	0,47	37	0,40	32	0,36	28	0,33	27	0,31 v	• 27
6,8	0,61	48	0,51	39	0,44	33	0,40	30	0,37	29	0,34*	28
7,1	0,67	51	0,55	41	0,48	35	0,44	31	0,41	30	0,38	29
7,5	0,74	53	0,60	43	0,53	37	0,48	33	0,45	31	0,41	?1
7,8	0,81	55	0,65	45	0,58	38	0,53	34	0,49	33	0,44	32
8,2	0,88	58	0,70	47	0,63	40	. 0,58	35	0,53	34	0,48	33
§-,6	0,96	60	0,76	49	0,68	42	0,63	37	0,57	36	0,52	35
9,0*	1,04	‘ 63	0,81	51	0,73	44	0.67	39	0,61	38	0,56	37
§ 5. Защита от грунтовых вод фундаментов и подземных частей зданий путем устройства дренажа 49
или плит и оградительным замком из плотно утрамбо-
ванной жирной глины 25—30 см, а снизу — слоем жест-
У.ГВ


W
5
Рис. 3.24. Ограждение оклеечной гидроизоляцией и
глиняным замком на стенах и асфальтобетоном на днище
1 — противокапиллярная гидроизоляция; 2 — гидроизоляцион-
ная цементы о-песчаная штукатурка; 3 — обмазочная гидроизо-
ляция; 4 — выравнивающая затирка или штукатурка; 5 —
оклеенная гидроизоляция; 6 — защитная стенка; 7 — железо-
бетонная фундаментная плита; 8 — защитная стяжка; 9 — чи-
стый пол; 10 — слой асфальтобетона по утрамбованному грунту;
11 — глиняный замок
кого асфальтобетона 8—10 см, укладываемого на утрам-
бованный грунт (рис. 3.24).
§ 5. ЗАЩИТА ОТ ГРУНТОВЫХ ВОД ФУНДАМЕНТОВ
И ПОДЗЕМНЫХ ЧАСТЕЙ ЗДАНИЙ ПУТЕМ
УСТРОЙСТВА ДРЕНАЖА
С целью защиты заглубленных в грунт помещений
(подвалы, приямки и т. п.), фундаментов и других под-
земных конструкций иногда Целесообразно делать мест-
ное понижение уровня грунтовых вод путем устройства
Рис. 3.25. Сопутствующий (пристенный) дренаж
1 — песок среднезернистый; 2 — местный грунт; 3 — песок круп-
нозернистый; 4 — гравий средней крупности; 5 — глинобетон;
6 — щебень, втрамбованный в грунт; 7 — обмазочная изоляция
дренажа и тщательного отвода ливневых вод с застраи-
ваемой территории. Устройство дренажа должно сопро-
вождаться одновременным отводом ливневых вод от воз-
водимых зданий.
С целью понижения уровня грунтовых вод в зави-
симости от инженерно-геологических и гидрогеологи-
ческих условий площадки строительства широко при-
меняют следующие типы дренажей [1, 2]: систематиче-
ский, головной, береговой, кольцевой, пластовый.
Первые четыре типа дренажа применяются при хо-
рошо фильтрующих грунтах (песок, гравий и т. п.).
Они должны прокладываться до начала работ по устрой-
ству фундаментов. При слабофильтрующих грунтах,
имеющих хорошо фильтрующие прослойки и линзы,
используют пластовый дренаж и кольцевой с укладкой
труб в одну траншею с фундаментом (сопутствующий или
пристенный дренаж). Сопутствующий дренаж проклады-
Рис. 3.26. Пластовый дренаж под подвалом здания
1 — труба-шпора; 2 — дренажная труба, обсыпанная гравием
и песком; 3 — песок крупнозернистый; 4 — гравий или щебень
вается в одной траншее с возводимым фундаментом с на-
ружной стороны здания. В таком случае дренажные трубы
нельзя заглублять ниже подошвы фундамента. Исклю-
чение могут составлять плотные слаборазмокающие
грунты. Для предотвращения выноса пылеватых частиц
из грунта в дренаж дренирующие трубы обсыпаются
фильтрующим материалом в виде обратного фильтра
(рис. 3.25).
При слабофильтрующих грунтах, когда имеется опа-
сение поступления воды снизу вверх в подвальные поме-
щения или в другие подземные конструкции, применяют
пластовый дренаж, состоящий из слоя фильтрующего
материала (песка или песка и гравия), укладываемого под
изолируемыми помещениями или конструкциями. В свою
очередь слой песка дренируется трубами, которые и от-
водят воду из-под здания (рис. 3.26).
Для исключения попадания воды с боков фунда-
менты обсыпаются песком.
ЛИТЕРАТУРА
1.Абрамов С. К., Н а й ф е л ь д Л.Р.,Скир-
г е л л о О. Б. Дренаж промышленных площадок и
городских территорий. Госстройиздат, 1954.
’	2. А б р а м о в С. К. Подземные дренажи в про-
мышленном и городском строительстве. Госстройиздат,
1960.
3.	Альбом сборных железобетонных сплошных фун-
даментных плит. МЭС СССР, Теплоэлектропроект. 1959.
4.	Березанцев В. Г., Ксенофонтов А. И.,
Платонов Е. В. и др. Механика грунтов, основа-
ния и фундаменты. Трансжелдориздат, 1961.
5.	В а с и л ь е в Б. Д. Основания и фундаменты.
Госстройиздат, 1955.
6.	Глуховский В. Д., Гоглюва-
т ы й О. Д., Пашков И. А. Сборный железобетон
в промышленном строительстве. Киев, Госстройиздат,
1958.
7.	Г р у т м а н М. С. Сборные ' крупноблочные
фундаменты. Киев, Госстройиздат, 1956.
8.	Д а л м а т о в Б. И. Проектирование и устрой-
ство фундаментов каменных зданий. Ак. ар хите кт.
СССР — Ленинград, филиал, Гос. архитект. изд., Л.—М.,
1950.
50
Глава третья. Конструкции фундаментов мелкого заложения
9.	Дополнение к каталогу НК-75 для строительства
жилых домов, школ, больниц. Железобетонные изделия,
НК-75д. Л. АПУ, 1959.
10.	Д у д а р о в В. К. Возведение фундаментов и
колонн промышленных зданий. Госстройиздат, 1962.
И.Избаш Ю. В. Основания и фундаменты. Харь-
ков, Гос. ун:т, 1961.
12.	Каталог индустриальных строительных изделий
для жилищного и гражданского строительства, типовые
детали и конструкции зданий и сооружений. Раздел
ИИ-03 (изд. 1960 г.). Номенклатура изделий, часть I —
жилищное строительство, Госстрой СССР, Центральный
институт типовых проектов, М., 1961.
13.	Каталог типовых индустриальных деталей для
строительства жилых домов, школ, больниц и детских
учреждений. Железобетонные изделия, НК:75, Л. АПУ,
1958.
14.	Н е р п и н С. В., К о т о в А. И., Раша Д. Н.
Основания, фундаменты и инженерная геология. Изд.
«Речной транспорт», 1963.
15.	Применение сборных фундаментов в строитель-
стве зданий. Госстройиздат, 1956.
16.	Р ив кин С. А., Коршунов Д. А.,
Френкель М. М. Сборные железобетонные фун-
даменты каркасных зданий. Киев^ Госстройиздат,
1962.
17.	Руководство по проектированию и устройству
гидроизоляции подземных частей зданий и сооружений.
М., ЦБТИ, 1960.
18.	Сборные железобетонные фундаменты под ко-
лонны по чертежам серий КЭЧИ-49 и КЭ-01-52, чертежи
повторного применения. Госстрой СССР, ГПИ, Ленпром-
стройпроект, 1963.
19.	Строительные нормы и правила СНиП П-В. 1-62.
Бетонные и железобетонные конструкции, нормы проек-
тирования. Госстройиздат, 1962.
20.	СНиП Ш-В. 3-62. Бетонные и железобетонные
конструкции сборные, правила производства и приемки
монтажных работ. Госстройиздат, 1963.
21.	СНиП Ш-В. 9-62. Гидроизоляция и пароизоля-
ция, правила производства и приемки работ. Госстрой-
издат, 1963.
22.	СНиП П-А. 4-62. Единая модульная система,
основные положения проектирования. Госстройиздат,
1963.
23.	СНиП Ш-В. 8-62. Защита строительных кон-
струкций от гниения и возгорания, правила производства
и приемки работ. Госстройиздат, 1963.
24.	СНиП Ш-В. 6-62. Защита строительных кон-
струкций от коррозии, правила производства и приемки
работ. Госстройиздат, 1963.
25.	СНиП П-В. 2-62. Каменные и армокаменные
конструкции, нормы проектирования. Госстройиздат,
1962.
26.	СНиП Ш-В. 4-62.- Каменные конструкции, пра-
вила производства и приемки работ. Госстройиздат,
1963.
27.	СНиП I-B. 28-62. Материалы для защиты дере-
вянных конструкций от гниения, поражения деревоточ-
цами и возгорания. Госстройиздат, 1962.
28.	СНиП I-B. 8-62. Материалы и изделия из при-
родного камня. Госстройиздат, 1962.
29.	СНиП I-A. 3-62. Применение единой модульной
системы при назначении размеров сборных конструкций
и изделий. Госстройиздат, 1963.
30.	СНиП I-B. 11-62. Растворы строительные. Гос-
стройиздат, 1963.
31.	СНиП I-A. 4-62. Система допусков, основные
положения. Госстройиздат, 1963.
32.	СНиП П-А. 12-62. Строительство в сейсмиче-
ских районах, нормы проектирования. Госстройиздат,
1962.
33.	С о р о ч а н Е. А. Сборные фундаменты про-
мышленных и жилых зданий, Госстройиздат, М., 1962.
34.	Указания по применению сборных ленточных
фундаментов (СН-58-59), Госстройиздат, М., 1960.
35.	Цытович Н. А. и др. Основания и фунда-
менты, Гос. изд. лит. по строит, и архит., 1958.
ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ РАЗМЕРОВ ФУНДАМЕНТОВ
§ 1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ. ПОРЯДОК РАСЧЕТА
а)	Цели расчета
Расчет конструкции фундамента производится с
целью нахождения наиболее экономичного решения по
выбору его размеров, удовлетворяющего:
ограничениям, накладываемым на осадку здания
или сооружения;
устойчивости основания;
прочности фундамента.
Упомянутые здесь расчеты оснований осуществ-
ляются:
по второму предельному состоя-
нию (по деформации) для всех зданий и сооружений,
если основание сложено нескальными грунтами (поро-
дами);
по первому предельному состоя-
нию (по несущей способности, т. е. устойчивости)
в случаях, если:
на основание передаются регулярно действующие
горизонтальные нагрузки (подпорные стенки и др.);
основания ограничены откосами;
фундаменты работают на выдергивание;
основания сложены скальными грунтами (породами).
Расчет конструкции фундамента выполняется в со-
ответствии с нормами в зависимости от применяемого
материала по первому предельному состоянию на проч-
ность всех работающих элементов. Этот расчет исклю-%
чается при бутобетонных и бутовых фундаментах. Раз-
меры их уступов назначаются в соответствии с табл. 3.3.
Железобетонные фундаменты, подверженные воздействию
агрессивных грунтовых вод, дополнительно должны
рассчитываться по образованию трещин.
Расчет фундаментов и оснований производится в со-
ответствии с требованиями нормативных документов
[16—19].
б)	Общие принципы расчета
Основной задачей расчета оснований при выборе
размеров фундаментов является проверка выполнения
условия, согласно которому деформации, определяемые
по расчету, не должны превышать предельных величин,
ограниченных нормами (см. § 7).
Выбирая размеры подошвы фундамента исходя из
предельной величины осадки или неравномерности оса-
док, приходится учитывать второе ограничение, вызван-
ное тем, что в настоящее время относительно точно
можно определить осадку фундамента только при прямой
пропорциональности между напряжениями и деформа-
циями в большей части объема основания. Принимается,
что это ограничение выполнено, если интенсивность дав-
ления по подошве фундамента такова, что развитие зон
пластических деформаций (зон местного нарушения проч-
ности основания) распространяется в грунте на глубину,
не превышающую четверти ширины подошвы фундамента.
Давление, соответствующее этому пределу, назы-
вается нормативным давлением на
грунт основания 7?н. При этом и меньшем дав-
лении деформации основания могут определяться как
для линейно-деформируемого тела. Величина норматив-
ного давления вычисляется в зависимости от ширины
подошвы фундамента, глубины его заложения и сопро-
тивления грунта сдвигу (см. § 4).
При средне- и малосжимаемых грунтах и спокойном
характере их залегания в основании, а также при срав-
нительно небольших нагрузках (здания до 5—6 этажей)
ограничение величины нормативного давления на грунт
обычно является решающим. Для этих условий при нор-
мативных давлениях на основание величина осадки за-
ведомо меньше предельной. В таких случаях допускается
не проводить расчета осадок и принимать, что условия,
ограничивающие деформации, выполнены, если напря-
жение по подошве фундамента не превосходит величины
нормативного давления на грунт (см. § 7, табл. 4.12).
Еще проще назначаются предварительные размеры фун-
даментов при основании, сложенном горизонтальными,
выдержанными по толщине слоями грунта, а также окон-
чательные размеры фундаментов зданий и сооружений
III и IV классов. В этом случае величину нормативного
давления можно определять по табл. 4.7 в зависимости
от характера грунта основания (см. § 4, п. «б»).
Данные положения распространяются и на эксцен-
трично нагруженные фундаменты, но для них еще уста-
навливается дополнительное условие, чтобы краевое
Давление не превышало 1,2 /?н.
Таким образом, расчетом естественного основания
и фундамента в общем случае необходимо установить,
что: а) среднее давление по подошве не превышает нор-
мативное; б) краевое давление не превосходит 1,2 нор-
мативного; в) деформации основания не выше предельных
величин; г) основание устойчиво; д) фундамент имеет
необходимую прочность.
В отмеченных выше случаях расчеты, указанные
в пп. «в» и «г», можно не проводить.
52
Глава четвертая. Определение основных размеров фундаментов
в)	Порядок расчета
Рекомендуется следующий порядок расчета.
1.	Подсчитываются нагрузки, действующие на обрез
фундамента (см. § 2).
2.	Оцениваются инженерно-геологические условия
площадки строительства (см. гл. 2); устанавливаются
необходимые нормативные и расчетные характеристики
грунта (см. гл. 1).
3.	Выбирается глубина -заложения фундамента
(СМ. § 3).	<
4.	Устанавливаются по конструктивным соображе-
ниям ориентировочные размеры подошвы фундамента и
определяется соответствующая величина нормативного
давления (см. § 4а). Ориентировочные размеры в случаях,
предусмотренных в § 46, устанавливаются по табличному
значению нормативных давлений. Для эксцентрично
нагруженных фундаментов проводится проверка на
выполнение условия для краевых давлений (см. § 6).
Размеры фундаментов назначаются с учетом модульной
системы конструкций фундаментов (см. гл. 3). '
5.	В случаях, когда нормативное давление зависит
от размеров фундамента, последовательными прибли-
жениями размеры уточняются так, чтобы средняя вели-
чина давлений по подошве была меньше нормативных
давлений и удовлетворялось бы условие для краевых
давлений.
6.	В случаях, когда это необходимо (см. § 7,
табл. 4.12), определяются осадка фундамента и неравно-
мерности осадки (см. гл. 6); полученные величины дефор-
маций сравниваются с предельными их значениями
(см. § 7).
7.	Если найденная осадка или неравномерность оса-
док больше предельных значений, то изменяются размеры
фундамента (глубина заложения, соотношение сторон
и ширина подошвы) для выполнения условия расчета
фундамента по деформации.
8.	Проверяется, если требуется (см. § 1а), устойчи-
вость основания (см. §8,9, 10 й гл. 7).
9.	Рассчитываются элементы конструкции фунда-
мента и подбираются сечения арматуры (см. § 11); для
бутовых и бутобетонных фундаментов вычисляются раз-
меры уступов (см. гл. 3).
В случаях, отмеченных выше (см. п. «б»), сокра-
щается расчет по п. 4 и отпадает расчет по пп. 6, 7 и 8.
§ 2. НАГРУЗКИ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА ФУНДАМЕНТЫ
Нагрузки, действующие на фундаменты и переда-
ваемые на естественное основание, рассчитываются
в соответствии с указаниями [17 и 19]. Нагрузки и воз-
действия разделяются на постоянные и временные (вре-
менные длительные, кратковременные и особые).
Постоянными называются нагрузки или воз-
действия, которые могут проявляться при строительстве
или эксплуатации постоянно (собственный вес строи-
тельных конструкций, давление грунта и т. п.).
Временными называются нагрузки, или воз-
действия, которые в отдельные периоды строительства
или эксплуатации могут отсутствовать.
В зависимости от длительности действия временные
нагрузки и воздействия разделяются на:
длительно действующие, наблюдае-
мые в период строительства и эксплуатации продолжи-
тельное время (вес стационарного оборудования, на-
грузки на перекрытия складских помещений, давление
жидкостей и т. п.);
кратковременные, наблюдаемые в про-
цессе строительства и эксплуатации непродолжительное
время (нагрузка от ветра, давление волны, льда и т. п.);
особые, возникновение которых в период строи-
тельства и эксплуатации возможно в исключительных
случаях (сейсмические, аварийные и т. п.).-
Расчет оснований и фундаментов следует производить
с учетрм возможных неблагоприятных для отдельных
элементов или сооружения в целом сочетаний нагрузок
и воздействий, которые могут действовать при строи-
тельстве или эксплуатации.
При расчете необходимо рассматривать следующие
сочетания:
основные, составляемые из постоянных, вре-
менных длительно действующих и одной из кратковре-
менно действующих нагрузок или воздействий (наи-
более существенно влияющей на напряженное состояние
грунтов основания);
дополнительные, составляемые из по-
стоянных, временных длительно действующих и двух
или более кратковременно действующих нагрузок и
воздействий;	* '
особые, составляемые из постоянных, временно
длительно действующих, некоторых кратковременно
действующих и особых нагрузок и воздействий. *
Нагрузки различают нормативные и расчетные.
Нормативными называются наибольшие на- ч
грузки или воздействия, не стесняющие и не нарушающие
нормальных эксплуатационных условий и в возможных
случаях контролируемые при эксплуатации и на произ-
водстве.
Возможное отклонение нагрузок в неблагоприятную
(большую или меньшую) сторону от их нормативных
значений вследствие изменчивости нагрузок и случайных
отступлений от условий нормальной эксплуатации учи-
тывается коэффициентами перегрузки,
устанавливаемыми в зависимости от назначения зданий
и сооружений.
Расчетными^ называются нагрузки, определяе-
мые как произведение нормативных нагрузок на соот-
ветствующие коэффициенты перегрузки.
Расчет оснований по деформа-
циям производится на основное сочета-
ние нормативных нагрузок. Расчет оснований по
их несущей способности и устойчивости
фундаментов на сдвиг pj выдергиваний выполняется на
основное, дополнительное или особое
сочетание расчетных нагрузок.
Сбор нагрузок, действующих на основание в пло-
скости подошвы фундамента, осуществляется в соответ-
ствии со статической схемой сооружения. При расчете
оснований неразрезных и рамных конструкций сбор
нагрузок можно производить без учета перемещений
опор, вызываемых осадками основания, и без учета нераз-
резности конструкций.
Однако при определении напряжений под краем
фундамента необходимо устанавливать величину момента
сил, действующих в плоскости подошвы фундамента,
исходя из фактической статической схемы сооружения
(рама, арка, свод и т. п.).
Для упрощения расчета по деформациям нормами
разрешается вычислять суммарную нормативную на-
грузку на основание по усилиям от расчетных нагрузок
путем деления последних на осредненный коэффициент
перегрузки пср. Следовательно,
№
№ = —\	(4.1)
0 "ср
где ТУ” — суммарная нормативная нагрузка по обрезу
фундамента;
$ 3. Выбор глубины заложения фундаментов
53
— суммарная расчетная нагрузка по обрезу
фундамента;
пср — средней коэффициент перегрузки.
Нормы (СНиП П-Б. 1-62) разрешают принимать
величину среднего коэффициента перегрузки пср для
перехода от расчетных нагрузок к нормативным рав-
ной 1,20. Однако правильнее пср брать в зависимости
от характера несущих конструкций и их загружения.
Для промышленных зданий Промстройпроект реко-
мендует средние значения коэффициента перегрузки.
Для одноэтажных производственных зданий:
1) бескаркасных — 1,15;
2) оборудованных кранами при величине суммарной
расчетной нагрузки от кранов и снега на покрытие, со-
ставляющей от полной расчетной вертикальной нагрузки
на фундамент
до 35% — 1,15;
более 35% — 1,18.
Для малоэтажных производственных зданий:
1) при полезных нагрузках на междуэтажные пере-
крытия, учитываемых с коэффициентом перегрузки (1,2),
следует принимать 1,15;
2) при полезных нагрузках на междуэтажные пере-
крытия, учитываемых с коэффициентом перегрузки
более 1,20 — по табл. 4.1.
Для многоэтажных зданий административно-бытового
назначения:
1) если в нагрузку не входит вес стен и перегородок —
1,18;
2) если в нагрузку входит вес стен — 1,15.
Таблица 4.1
Осредненные значения коэффициента перегрузки
Коэффициент перегрузки на полезные нагрузки, действую- щие на перекрытия	Поэтажная нагрузка на между- этажные перекрытия			
	до 1000	1500	2000	2500
В нагрузку не входит вес стен				
1,3	I	I 1,18 I	1,19 I	। 1,21 I	1,23
1Л	1	1 1.21 1	1 1,22 |	1 1.23 1	1,25
В нагрузку входит вес стен				
1,3	I 1,16	I 1,16	1 Ы8 1	I 1,18
1,4	1,18	1,19	1,21 1	1,22
При внецентренно нагруженйых фундаментах мо-
мент от нормативных нагрузок можно • определять из
выражения, аналогичного (4.1), в которое вместо сум-
марных нагрузок подставляются значения суммарных
моментов. Вес фундамента и грунта над его уступами
проще вычислять сразу как нормативную нагрузку.
При определении неравномерности осадки необ-
ходимо учесть фактически действующие нагрузки на
фундаменты. В этом случае как завышение, так и зани-
жение временных нагрузок приведет к ошибочному ре-
зультату.
При расчете естественного основания по деформации
выбирают кратковременную нагрузку, входящую в со-
став основного сочетания, под действием которой наи-
более неблагоприятно будут деформироваться грунты
основания. Если грунты в основании способны быстро
деформироваться (песок, неводонасыщенный глинистый
грунт), то следует выбирать краткс^ременную нагрузку,
вызывающую либо наибольшую нормальную силу, либо
наибольший момент. При медленно уплотняющихся
водонасыщенных глинистых грунтах рекомендуется
выбирать наибольшую кратковременную нагрузку, дей-
ствующую относительно длительный период времени.
Временная нагрузка на перекрытия многоэтажных
жилых и некоторых общественных зданий принимается
в соответствии с приведенными ниже данными (СНиП
П-А. 11-62).
<	Табл ица 4.2
Коэффициент снижения временных нагрузок
Число перекры- тий	Коэффициент снижения суммы временных нагрузок	Число перекры- тий	Коэффициент снижения суммы временных нагрузок
1	0,90	6	0,65
2	0,85	7 1	0,60
3	0,80	8	0,55
4	0,75	9 и более	0,50
5	0,70		
Пример 1. Определить временную4 нагрузку, дейст-
вующую на 1 м длины фундамента стены 6-этажного
жилого дома при грузовой площади каждого перекрытия
3 л<2, при интенсивности нормативной нагрузки на между-
этажные перекрытия 150 кг/м2 и чердачное — 75 кг/м2.
Л^р = (5 • 150 + 1 • 75) • 0,65 • 3,0 = 1610 кг.
Сейсмические нагрузки принимаются
равными сейсмическим силам инерции, вычисляемым в
соответствии со СНиП П-А. 12-62. Давление грунта
на боковые грани фундаментов определяется методами,
изложенными в гл. 8.
Вес фундамента и грунта на его усту-
пах до определения площади подошвы может вычисляться
[6]. по формуле:
для центрально нагруженного фундамента
ЛГФ.гр = аЛ?о;	(4-2)
для внецентренно нагруженного фундамента при
треугольной эпюре по подошве
^.rp=l,7aJVS>	(4.3)
где а — коэффициент, устанавливаемый по табл. 4.3;
— нормативная нагрузка по очбрезу фундамента
в т.
Таблица 4.3
Значения коэффициента а
Глубина заложе- ния фундамента в м	Давление на основание в кг/см?			
	2	3	4	5
1 1,5 2 3 4	0.11 0,17 0,25 0,43 0,66	J 0,07 0,11 0,15 0,25 0,36	0,05 0,08 0,11 0,18 0,25	0,04 0,06 0,09 0,14 0,19
§3. ВЫБОР ГЛУБИНЫ ЗАЛОЖЕНИЯ ФУНДАМЕНТОВ
Глубина заложения фундаментов назначается с уче-
том:
1)	геологических и гидрогеологи-
ческих условий строительной площадки;
,2) климатических особенностей
района (условий возможности пучения* грунтов при
промерзаний, осадки при оттаивании, набухания при
увлажнении и др.);
54
Глава четвертая. Определение основных размеров фундаментов
3)	величины и характера нагрузок, действующих на
основание;
4)	особенностей зданий и сооружений;
5)	глубины заложения фундаментов, примыкающих
зданий и сооружений;
6)	принятых конструкций фундаментов и методов
производства работ по их возведению.
Минимальную глубину заложения фун-
даментов зданий и сооружений на всех природных грун-
тах, за исключением скальных пород, рекомендуется
принимать не менее 0,5 м от поверхности планировки.
При меньшей глубине необходим расчет основания по
несущей способности.
а)	Учет геологических и гидрогеологических факторов
При выборе глубины заложения фундаментов в
зависимости от геологических и гидрогеологических ус-
ловий придерживаются следующих правил:
1.	Выбирают несущий слой грунта основания
в зависимости от напластования грунтов, их физи-
ческого состояния, способа постройки фундамента,
величины предельных осадок и устойчивости осно-
вания.
2.	Предусматривают врезку фундаментов в несущий
слой на 10—50 см.
3.	Стремятся не оставлять под подошвой фундамен-
тов слой грунта малой мощности, если сжимаемость
грунта этого слоя значительно больше сжимаемости под-
стилающего слоя.
4.	Стремятся закладывать фундаменты выше уровня
грунтовых вод для исключения водоотлива и сохранения
структуры грунта.
5.	При глубине заложения фундаментов ниже уровня
грунтовых вод (с учетом его колебания) решают вопрос о
сохранении структуры грунтов в основании при откопке
котлована и возведении фундаментов.
Таблица 4.4
Глубина заложения фундаментов из условия возможности пучения грунтов основания при промерзании
(СНиП П-Б. 1-62)
Вид грунта	Расстояние от поверхности планировки до уровня грунтовых вод в период промер- зания грунтов	Глубина заложения фундаментов от поверхности планировки
1. Скальные и крупнообломочные грунты, а также гравелистые, крупные и средней крупности пески	Любое	Не зависит от глубины промерзания
2. Пески мелкие и пылеватые, а также супеси твердой консистенции	Превышает расчетную глубину промер- зания на 2 м и более	
3. Пески мелкие и пылеватые, а также супеси независимо от консистенции	Менее расчетной глубины промерзания или превышает ее менее чем на 2 м	Не менее расчетной глубины промер-
4. Супеси пластичной и текучей конси- стенции	Любое	зания
5. Суглинки и глины с консистенцией В < 0,5	Превышает расчетную глубину промер- зания на 2 м и более	Не зависит от глубины промерзания
6. Суглинки и глины мягкопластичной консистенции	Превышает расчетную глубину промер- зания на 2 м и более	См. примечание 5
7.' Суглинки и глины текучепластичной и текучей консистенции	Любое	Не менее расчетной глубины промерза- ния
8. Суглинки и глины независимо от кон- систенции	Менее расчетной глубины промерзания или превышает ее менее чем на 2 м	
Примечания: 1. Глубина заложения фундаментов внутренних стен и колонн отапливаемых зданий назначается без учета промерзания грунтов, указанных в пп. 2—8, при условии защиты их в период строительства от промерзания. 2.	Глубина заложения фундаментов* стен и колонн зданий, имеющих неотапливаемые подвалы или подполья, при грунтах, указанных в пп. 3, 4, 6—8, назначается от пола подвала равной половине расчетной глубины промерзания. > 3. Консистенция глинистых грунтов при оценке возможности их пучения должна устанавливаться для условий наиболее дождливой осени. 4.	При оценке положения уровня грунтовых вод перед началом промерзания следует учитывать возможность образо- вания верховодки во время наиболее дождливой осени. 5.	При грунтовых условиях, указанных в п. 6, и * глубине промерзания менее 2,5 м глубина заложения фундаментов может назначаться меньше расчетной глубины промерзания лишь при соответствующем экономическом обосновании, защите грунтов основания от увлажнения поверхностными водами и от промерзания в период строительства. В остальных случаях глубина заложения фундаментов должна быть не менее расчетной глубины промерзания.	г 6.	При назначении глубины заложения фундаментов менее нормативной глубины промерзания грунтов, указанных в пп. 2—8, необходимо защитить эти грунты от увлажнения поверхностными водами и от промерзания^в период строительства. 7.	При назначении -глубины заложения фундаментов менее расчетной глубины промерзания согласно пп. 2, 5 и 6 грунты должны быть защищены от увлажнения поверхностными водами в течение всего периода строительства и эксплуатации.		
$ 3. Выбор глубины заложения фундаментов
55
б)	Влияние климатических особенностей района
К климатическим особенностям района, учитывае-
мым в отдельных случаях, относятся: промерзание, пе-
риодическое увлажнение и высыхание верхних слоев
грунта.
Глубина заложения фундаментов при сезонно про-
мерзающих грунтах назначается из условий учета воз-
можности их пучения по табл. 4.4.
Нормативная глубина промерзания
грунта На принимается равной средней из ежегодных
максимальных глубин сезонного промерзания грунтов
по данным наблюдений за фактическим промерзанием
грунтов под открытой, оголенной от снега поверхностью
за срок не менее 10 лет.
При отсутствии данных многолетних наблюдений
нормативную глубину промерзания Ян разрешается
определять на основе теплотехнических расчетов либо
по схематической карте (рис. 4.1), либо по формуле
Ня = 23 /Е Гм + 2 см,	(4.4)
где — абсолютное значение суммы среднемесячных
отрицательных температур воздуха за зиму,
принятая как средняя из данных многолет-
них наблюдений местной метеорологической
станции.
При определении Ян по карте (рис. 4.1) или по фор-
муле (4.4) для грунтов, содержащих свободную воду
(пески, супеси, слоистые суглинки и глины), следует
вводить поправочный коэффициент 1,2. Формула (4.4)
и карта (рис. 4.1) не распространяются на горные рай-
оны, в которых существенную’ роль играет экспозиция
склона и возвышение площадки строительства над местом
расположения ближайшей метеорологической станции.
Расчетная глубина промерзания
определяется по формуле
Н = mtmH\	(4.5)
где tnt — коэффициент влияния теплового режима зда-
ния на промерзание грунта у фундаментов
наружных стен;
т — коэффициент условий промерзания грунта.
Коэффициент mt ’рекомендуется принимать по табл.
4.5. Дополнительно к указаниям СНиП в таблице учтены:
Таблица 4.5
Коэффициент влияния теплового режима mt здания
на промерзание грунта
Тепловой режим здания и кон- струкция пола	При отсут- ствии вы- носа фун- даментов	При выносе фундамента от плоско- сти стены на 1 м
Временные и малоответственные соору- жения, допускающие неравномерные осадки и имеющие вокруг фунда- ментов снег	0,6	
Отапливаемые деревянные здания, до- пускающие Неравномерные осадки, возводимые в местах. где исклю- чается очистка снега околр них	0,6	
Регулярно отапливаемые здания с рас- четной температурой воздуха в по- мещении не ниже 10° С.- полы на грунте	0,7	0,9
»	» лагах по грунту	0,8	1,0
»	» балках	0,9	1,0
Прочие здания	1,0	1,0 -
возможность воздействия пучения грунта на здания,
допускающие неравномерные перемещения фундаментов;
уменьшение влияния теплового режима здания на рас-
стоянии 1 м от наружных стен.
Если вынос фундамента менее 1 м, коэффициент
принимается по интерполяции.
В районах значительных колебаний условий про-
мерзания грунта в отдельные зимы, когда сумма средне-
месячных отрицательных температур воздуха за наиболее
суровую зиму 5ТМ. сур > 1,52ТМ, рекомендуется при-
нимать т = 1,10. Для остальных районов, в которых
ежегодные условия промерзания меняются сравнительно'
мало, т = 1,0.
При проектировании зданий холодильников, спе-
циальных лабораторий и т. п., в нижнем этаже которых
периодически или постоянно температура пола отрица-
тельна, а также неотапливаемых зданий в районах,
имеющих отрицательную среднегодовую температуру
воздуха, рекомендуется -производить теплотехнический
расчет для определения возможной глубины промерзания
грунтов под этими зданиями и для установления необ-
ходимых мер с целью исключения пучения грунтов под
фундаментами.
В районах, где чередуются засушливые и
дождливые периоды года, необходимо устанавли-
вать зону сезонного набухания глинистых
грунтов при увлажнении и сезонного их высыхания с
усадкой. В таких районах фундаменты рекомендуется
закладывать на глубину, ниже которой объем грунта
с изменением увлажнения не меняется.
в)	Влияние величины и характера нагрузок
Тяжелые сооружения следует основывать на более
плотных грунтах, обычно залегающих на большей глу-
бине. При однородных грунтах увеличение глубины за-
ложения фундаментов с целью уменьшения площади
подошвы допускается только при технико-экономическом
обосновании. При нагрузке, направленной вверх (ан-
керные фундаменты) или в горизонтальном направлении,
а также при наличии большого эксцентрицитета требу-
ется надлежащая заделка фундамента в грунт.
г)	Учет особенностей зданий и сооружений
Глубина заложения фундаментов должна назна-
чаться с учетом особенностей зданий и сооружений (на-
личия подвалов, приямков, подземных коммуникаций,
фундаментов под оборудование и т. п.). Необходимо
также учитывать планируемую последующую прокладку
трубопроводов как внутри, так и около зданий и соору-
жений.
д)	Влияние глубины заложения фундаментов
примыкающих зданий и сооружений
Глубину заложения фундаментов желательно при-
нимать на отметке заложения подошвы существующих
фундаментов, к которым примыкает проектируемое зда-
ние или сооружение. Закладка фундаментов на более
высокой отметке допустима лишь при гарантированной
сохранности структуры грунтов выше глубины заложе-
ния фундаментов соседнего здания или сооружения.
Закладка новых фундаментов непосредственно около
загруженных фундаментов ниже отметки их подошвы
не допустима без принятия мер по исключению осадки
существующих соседних фундаментов за счет ослабления
грунтов основания.
Переход на большую глубину заложения выполня-
ется на некотором расстоянии от места примыкания
(рис. 4.2). Переходы от более глубокой части фун-



7'г ,
36
12
56
72
Рис. 4.1. Карта нормативных глубин промерзания глинистых грунтов

$ 4. Определение нормативного давления на грунт основания
57
дамента к мелкой осуществляются уступами (рис. 4.3).
Высота уступа принимается не более 0,5—0,6 м, а размер
по горизонтали — соответственно 1,0—1,2 м. При скаль-
Рис. 4.2. Примыкание фундамента к соседнему зданию
ных породах и связных грунтах рердой консистенции
допускается устройство уступов с большим соотношением
величины заложения к их высоте.
Рис. 4.3. Уступы фундамента под стеной здания
Уступы в фундаменте располагаются на расстоянии
не менее 1,0 м от места примыкания подошвы этого
фундамента к подошве смежного фундамента, располо-
женного под углом.
Рис. 4.4. Закладка фундаментов на различных
глубинах
При глубоком заложении фундаментов оборудования
или устройства подвалов и приямков около фундаментов
самого здания необходима взаимная увязка глубины
их заложения. Переход от большей глубины осущест-
вляется уступами не более Ау : /у = 1:2. При этом за
/у принимается расстояние от края дна более глубокого
котлована до фундамента с меньшей глубиной заложения
(рис* 4.4 и 4.2),
При скальных породах и связных грунтах твердой
консистенции, а также при остальных грунтах, когда
обеспечивается сохранность структуры грунтов осно-
вания специальными мерами (использование кессонов,
неизвлекаемых металлических шпунтов с жестким креп-
лением их и др.), указанные соотношения могут не со-
блюдаться.
е)	Учет метода производства работ по устройству
фундаментов
В зависимости от выбранного метода выполнения
работ по устройству фундаментов в той или иной степени
может произойти нарушение структуры грунтов осно-
вания. При методах, которые не могут в полной мере
гарантировать сохранность структуры грунтов основа-
ния при откопке котлованов ниже уровня грунтовых вод,
рекомендуется принимать минимально допустимую глу-
бину заложения фундаментов и максимальную площадь
подошвы.
При возможности использования методов устройства
фундаментов, гарантирующих полное сохранение струк-
туры грунтов в основании (глубинный водоотлив, кес-
сонный способ и др.)д допустимо относительно глубокое
заложение фундаментов с минимальной подошвой.
§ 4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НОРМАТИВНОГО ДАВЛЕНИЯ
НА ГРУНТ ОСНОВАНИЯ
Для расчета оснований по деформациям по теории
линейно деформируемой среды (теории ^упругости) необ-
ходимо сначала убедиться, что давления на грунт не
превышают некоторого предела, до которого формулами
теории упругости еще можно пользоватья. В качестве
предельного значения давлений принимается среднее
давление по подошве фундамента от нормативных нагру-
зок, при котором под его краями образуются зоны мест-
ного нарушения прочности основания глубиной х/4 ши-
рины фундамента. При этом условно принимается, что
давления на грунт передаются равномерно. Под средним
давлением подразумевается давление по подошве фун-
дамента, равное частному от деления суммарных норма-
тивных нагрузок на площадь подошвы фундамента.
Указанное предельное значение давлений называется
нормативным давлением 7?н. Величина
этого нормативного давления устанавливается по фор-
мулам в зависимости от ширины фундамента, глубины
его заложения и прочностных характеристик грунта —
угла внутреннего трения и удельного сцепления (п. «а»).
Однако эти нормативные давления могут служить
не только для проверки применимости теории упругости.
В ряде часто встречающихся случаев, оговоренных в § 7
табл. 4.12ч, принимается, что если среднее давление на
основание не превосходит нормативное, то требование
расчета по деформациям можно считать удовлетворен-
ным и, следовательно, расчет осадок можно не проводить.
Для упрощения расчетов допускается возможность
устанавливать ориентировочные значения нормативного
давления и другим путем — по табл. 4.7 в зависимости
от типа грунта и вне зависимости от размера опорной
площади, глубины заложения и прочностных характе-
ристик грунта. Эти ориентировочные значения норма-
тивного давления используются для назначения пред-
варительных размеров фундаментов. В некоторых случаях,
оговоренных в п. «б», они могут быть использованы
и для назначения окончательных размеров фундаментов
зданий и сооружений III и IV классов.
Значения нормативных давлений, определяемых по
обоим способам, вообще говоря, не совпадают. Во' всех
случаях определение нормативного давления по формулам
58
Глава четвертая. Определение основных размеров фундаментов
2Л +
3
= т
(4.7)
предпочтительнее, так как учет глубины заложения и
ширины фундамента позволяет повышать значение нор-
мативного давления.
а) Определение нормативного давления в
зависимости от размеров фундамента и прочностных
характеристик грунта
Нормативное давление на грунт основания опреде-
ляется по формуле
=	_|_ Bh) Yo _|_	(4.6)
а при наличии в здании подвала глубиной более 2 м
по формуле
Yo + Dc«
.где А, В и D — безразмерные коэффициенты, завися-
щие от нормативного угла внутрен-
него трения (рн, принимаемые по
табл. 4.6;
b — меньшая сторона (ширина) прямо-
угольной подошвы фундамента в м\
h — глубина заложения фундамента от
природного уровня грунта или от
планировки срезкой до подошвы фун-
дамента в м;
hn — приведенная глубина заложения фун-
дамента в помещении с подвалом,
определяемая по формуле
Йп=^+</3^-=,	(4.8)
ГО
dx — толщина слоя грунта выше подошвы
фундамента в м;
d2 — толщина конструкции пола подвала
в м;
у0 — средневзвешенный объемный вес грун-
та, залегающего выше отметки зало-
жения фундамента, в т/м?\
Yon — объемный вес материала конструкции
пола подвала в т/м?\
£н — нормативное удельное сцепление гли-
нистого грунта или нормативный па-
раметр линейности песков, залегаю-
щих непосредственно под подошвой
фундамента, в т/м2',
т — коэффициент условий работы, прини-
маемый при расположении уровня
грунтовых вод выше подошвы фун-
дамента равным: для песков пылева-
тых — 0,6, для песков мелких — 0,8,
во всех остальных случаях — 1.
Формулы (4.6) и (4.7) применимы при любой форме
фундаментов в плане. Для формы круга или правильного
многоугольника принимают значение b — J^F, где F —
площадь подошвы фундамента данной формы.
При заглублении фундамента ниже подошвы насыпи,
просуществовавшей более пяти лет на основании, сло-
женном медленно деформирующимися грунтами (глини-
стые грунты, кроме указанных ниже), а также более
одного месяца на основании, состоящем из быстро дефор-
мирующихся грунтов (гравий, песок, неводонасыщенный
глинистый грунт в твердом состоянии), в расчетах можно
считать глубину заложения фундаментов от отметки по-
верхности насыпи.
Значение объемного веса грунта у0 принимают без
учета взвешивающего действия воды. В тех случаях,
когда по условиям образования и истории залегания
грунтов уровень грунтовых вод не опускался ниже от-
метки подошвы закладываемого фундамента, объемный
вес грунта следует принимать с учетом взвешивающего
действия воды, а коэффициент условий работы — равным
единице.
Таблица 4.6
Коэффициенты А, В и D для определения
нормативного давления на основание Rn
Нормативное зна- чение угла вну- треннего трения фн в град	А	В	D
0 2 4 6 8	0 0,03 0,06 0,10 0,14	1,00 1,12 1,25 1,39 1,55	3,14 3,32 3,51 3,71 3,93
10 12 14 16 18	0,18 0,23 0,29 0,36 0,43	1,73 1,94 2,17 2,43 2,72	4,17 4,42 4,69 5,00 5,31
20 22 24 26	« 28	0,51 0,61 0,72 0,84 0,08	3,06 3,44 3,87 4,37 4,93	5,66 6,04 6,45 6,90 7,40
30 32 34 36 38	1,15 1,34 1,55 1,81 2,11	5,59 6,35 7,21 8,25 9,44	7,95 8,55 9,21 9,98 10,80
40 42 44 45	2,46 2,87 3,37 3,66	10,84 12,50 14,48 15,64	11,73 12,77 13,96 14,64
Если от поверхности грунта до подошвы фундамента
располагается несколько слоев грунта с различными
объемными весами, в формулу подставляется величийа
средневзвешенного объемного веса
ТоЛ + Yo2^2 + ... + YOn/*n	z4qx
Yo CP - hl + hs + ... + hn •	(4-y)
При выборе величин <рн и сн для водонасыщенных
монолитных (неслоистых) глин и суглинков при ширине
подошвы фундаментов более 6 м рекомендуется учиты-
вать постепенное развитие деформаций уплотнения грун-
тов основания и скорость загружения фундаментов в
соответствии с методикой, изложенной в гл.. 6.
Для крупнообломочных грунтов значения <рн и сп
принимаются в зависимости от вида и состояния запол-
нителя.
Пример 2. Определить нормативное давление на
суглинок, лежащий в основании ленточных фундаментов
крупнопанельного жилого дома с подвалом для стадии
проектного задания. Глубина заложения фундамента
h = 2,8 л/, то же. со стороны подвала dr + d2 =^= -0,6 м,
из которых 10 см бетонный пол. Грунт — водонасыщен-
ный суглинок, имеющий природную влажность W =ч24%,
влажность на границе раскатывания = 10.
Для стадии проектного задания можно воспользо-
ваться табл. 1.6. Определим коэффициент пористости
__ 0,01 УГуч = 0,01 -24 • 2,68 = 0 б4
е~ Уз ~~	1.0	’ ‘
£ 5. Определение размеров подошвы центрально нагруженного фундамента по величине нормативного давления 59
По табл. 1.6 найдем <рн = 23°, сн = 0,06 кг/см2 —
= 0,6 т/м2.
Вычислим объемный вес скелета и объемный вес
грунта при ненарушенной структуре:
уч	2,68	. 3
Yck =	=	1 —|—0,64 = 1>63 т/м ’
уо = YcK (1 + 0,01 W) = 1,63 (1 + 0,24) = 2,02 т/м3.
Найдем приведенную глубину заложения фундамента
относительно пола подвала
2 0
hn = 0,5 + 0,1	—0,6 я.
Зададимся шириной подошвы фундамента b — 1 м.
Тогда, руководствуясь табл. 4.6, найдем по формуле
(4.7) нормативное давление на грунт
R* = 1 [^0,66 -1,0 + 3,66 .?---’8 + 0,6 j . 2,02 + 6,24 • 0,6 | =
= 20,84 т)м\
Таблица 4.7
Нормативные давления на грунты основания
/?н (СНиП П-Б. 1-62)
Наименование грунта	Значение	кг/см2		
Крупнообломочные грунты 1.	Щебенистый (галечниковый) с песча- ным заполнением пор 2.	Дресвяной (гравийный) из обломков кристаллических пород 3,	То же, осадочных пород	6,0 5,0 3,0		
Песчаные грунты ч 4.	Пески крупные независимо от влаж- ности 5.	Пески средней крупности незави- симо от влажности 6.	Пески мелкие: а)	маловлажные б)	влажные и насыщенные водой 7.	Пески пылеватые: а)	маловлажные б)	влажные в)	насыщенные водой	Плотные	Средней плотности	
	4,5 3,5 3,0 2,5 2,5 2,0 1,5	3,5 2,5 2,0 1,5 . 2,0 1,5 1,0	
Глинистые грунты 8.	Супеси 9.	Суглинки 10.	Глины Примечание. Для ^линист жуточными значениями в и В можно or пользуясь интерполяцией вначале по i и В = 1, затем по В между полученн ния для В = 0 и В = 1. Данными табл. 4.7 можно полы тов с шириной подошвы от 0,6 до 1,5 л от 1 до 2,5 м независимо от наличия i подвала.	Коэффи- циент по- ристости е	Коно Ц1 В = 0	истен- 4Я В = 1
	f 0,5 1 0,7 ( 0,5 { 0,7 1 1,0 ( 0.5 1 0,6 1 0,8 ( 1,1 ых грунтов гределить вс в для значе ыми значенг зоваться дл: 1 и глубиной з проектиру»	3,0 2,5 3,0 2,5 2,0 6,0 5,0 3,0 2,5 1 с п :личин ;ний 1 [ями ; я фунл i залог змом з,	3,0 2,0 2,5 1,8 1,0 4,0 3,0 2,0 1,0 роме- ыЯн, 3 = 0 Савле- ;амен- кения цании
где
Если при данном значении 7?н требуется ширина
подошвы фундамента существенно больше или меньше
1 м, то приходится производить повторные расчеты
при уточненных значениях Ь.
б) Определение значения нормативного давления
по таблицам
При назначении предварительных размеров фунда-
ментов зданий и сооружений, а также при основании,
сложенном горизонтальными выдержанными по тол-
щине слоями грунта (при уклоне их границ не более 0,1),
сжимаемость которых в пределах полуторной ширины
наибольшего фундамента плюс 1 м не увеличивается^
назначение окончательных размеров фундаментов зданий
и сооружений III и IV классов разрешается производить
по значениям нормативных давлений на грунты /?н,
приведенным в табл. 4.7. В этом случае считается, что
требования расчета оснований по деформациям удовлет-
ворены и расчет осадок можно не производить.
§ 5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ ПОДОШВЫ
ЦЕНТРАЛЬНО НАГРУЖЕННОГО ФУНДАМЕНТА
ПО ВЕЛИЧИНЕ НОРМАТИВНОГО ДАВЛЕНИЯ
В случае, когда окончательные размеры подошвы
фундамента определяются расчетом основания по де-
формациям (§ 7), по нормативным давлениям находятся
(или уточняются) предварительные размеры подошвы.
При этом в случаях, когда нормативные давления уста-
навливаются по правилам § 4а [формулы (4.6) и (4.7)],
принятые вначале по конструктивным соображениям
размеры фундаментов уточняются последовательными
приближениями так, чтобы средние давления не пре-
вышали нормативных (см. п. «а»). Для некоторых слу-
чаев получены формулы и построены номограммы, поз-
воляющие избегать последовательных приближений и
находить размеры подошвы одновременно с норматив-
ными давлениями (см. п. «б»). При этом свои особенности
имеет случай, когда в пределах сжимаемой толщи за-
легает слой слабого грунта (см. п. «в»).
Теми же правилами пользуются для установления
по нормативным давлениям (4.6) и (4.7) окончательных
размеров подошвы (см. табл. 4.12), когда расчет по дефор-
мациям не требуется.
В случаях определения нормативного давления по
правилам § 46, табл. 4.7, предварительные или окон-
чательные размеры фундаментов устанавливаются по
этим давлениям всегда сразу, без последовательных при-
ближений.
(4.10)
а)	Определение размеров фундамента по заданному
значению нормативного давления
Определение площади подошвы F отдельного цен-
трально нагруженного фундамента любой формы в плане
производится по формуле
л/н
р _ __________________2V 0____
Я” — ЧсрЛф
IV" — нормативная нагрузка, приложенная к обрезу
фундамента (в уровне поверхности земли),
в /п;
7?н — нормативные давления на грунт основания
в т1м\
Yep — средний объемный вес материала фундамента
и грунта, расположенного над уступами
фундамента, в т!м\ обычно уСр, прини-
мается в пределах от 2,0 до 2,2 т/м3\
60
Глава четвертая. Определение основных размеров фундаментов
Нф — глубина заложения фундамента, считая от
планировочной отметки землиу около фунда-
мента, в м.
Размеры подошвы квадратного и прямоугольного
фундаментов соответственно находят из выражений:
& =	(4.11)
1 - /£•	<4Л2>
где b — меньший размер подошвы (ширица) фундамента
в м;
I — больший размер подошвы фундамента в м\
ka — коэффициент отношения сторон фундамента
kn = Lb. 	(4.13)
При одинаковом выносе фундаментов в стороны от
прямоугольной колонны ширина подошвы фундамента
вычисляется по формуле
ъ=ряг1)2+f -	> (4Л4)
где ах и Ьг — соответственно больший и меньший раз-
меры сечения колонны у фундамента (или башмака).
При устройстве общего фундамента под несколько
опор за аг и принимаются размеры прямоугольника,
построенного по крайним точкам отдельных опор. При
расчете фундаментов под отдельные колонны выраже-
[ а<—М2	х
нием I	—и за малостью можно пренебречь.
В стесненном месте форма подошвы фундамента
может быть сложной. Центр тяжести площади подошвы
фундамента следует по возможности совмещать с точкой
приложения равнодействующих всех сил, включая вес
фундамента и грунта над его уступами.
Ширина подошвы ленточного фундамента под стену
при центральном нагружении определяется по формуле

Ь i(RH- YcpV ’
(4.15)
где b — ширина фундамента в м\
I — длина участка стены в м, в пределах которого
подсчитана нагрузка N*.
Величину I обычно принимают равной 1,0 м или
расстоянию между осями проемов.
Найденные размеры подошвы фундамента округляют
с учетом модульной системы и унификации конструкций
фундаментов. Исходя из этих же положений назначают
размеры уступов и других деталей фундамента (констру-
ируют фундамент).
Зная размеры фундамента, вычисляют ёго объем
Уф и нормативный вес Л^ф, а также нормативный вес
грунта из выражения
Л?р-(/^ф-Иф)Уо,	(4.16)
где I, b и Иф — принятые размеры подошвы и глубина
заложения фундамента в м;
у0 — объемный вес грунта обратной засыпки в
т!м*.
По принятым размерам фундамента производят
проверку напряжения по подошве
н № + Л$ + Л?р
pH __ ------Z1----г
(4.17)
Ы
б)	Определение размеров подошвы фундамента
при неизвестном значении нормативного давления
на грунт основания
1.	Ленточный фундамент. Совместное
решение уравнений (4.6) и (4.15) для ленточного фунда-
мента приводит к выражению, которое позволяет нахо-
дить ширину фундамента по величине нагрузки и норма-
тивным характеристикам грунта фн, сн, у0,
Л №
6=-Жл+У Щ +	(4-18)
где — нормативная нагрузка в т, приложенная по
обрезу фундамента на участке Z;
Ги — коэффициент, устанавливаемый по табл. 4.8;
Жл — величина, определяемая из выражения
Ж. = 0,5 (ФНЛ + Ла —Гн \.	(4.19)
л \	Yo «Yo 1
Здесь h
^Ф
Yep
сн, уо/п
Фн, Лн,
— глубина заложения фундамента
от природной отметки поверхно-
сти земли при подсыпке террито-
рии или от планировочной отметки
при планировке срезкой в м\
значение h можно найти и с уче-
том устройства подвалов приме-
нительно к формуле (4.7);
— глубина’ заложения фундамента
от планировочной отметки в м*,
— средний объемный вес материала
фундамента и грунта, располо-
женного над уступами фундамента,
в т/м3',
— указаны в пояснениях к форму-
лам (4.6) — (4.8);
Гн — коэффициенты, зависящие от ве-
личины нормативного угла внут-
реннего трения фн, а именно:
фн __ c*g <РН + ФН , 2.
“	0,25л	’
Лн = 4 etg фн;
_ etg <рн + <рн
“	0,25л
(4.20)
Значения этих коэффициентов приведены в табл. 4.8.
Ширина подошвы фундамента, Ъ по формуле (4.18)
находится из условия развития зон пластических дефор-
маций на глубину !/4 этой ширины. После принятия
величины b с учетом модульности и унификации кон-
струкций определяют нормативное давление на грунт
по формулам (4.6) или (4.7) и проверяют напряжения по
подошве по условию (4.17).
Пример 3. Вычислить ширину подошвы ленточного
фундамента, загруженного колоннами через 6 м, и ве-
личину нормативного давления 7?н, если дано: Лф =
= 2,0 м, h = 1,0 (планировка подсыпкой), N* = 500 т
от каждой колонцы, грунт — глина, обладающая пока-
зателями: (рн = 18°, с* ~ 0,41 кг!см2 = 4,1 ,т/м\ у0 =
= 1,85 т/м3.
По табл. 4.8 найдем
Фн = 6,32, Лн = 12,31, Гн = 2,32.
По формуле (4.19) определим
ж. = 0,5 (б,32-1,0 + 12,31 4^- — 2,32	== 14 3
л ’ V '	1,85	1 • 1,85 J ’
$ 5. Определение размеров подошвы центрально нагруженного фундамента по велцчине нормативного давления 61
Таблица >4.8
Значения коэффициентов
Норма- тивный угол внут- реннего трения ч>”	Фн	Лн	Гн	Норма- тивный угол внут- реннего трения фн	ф“	Лн	Гн
1	74,97	229,16	70,97	26	5,19	8,20	1,19
2	38,51	114,56	34,51	27	5,10	7,85	1,10
3	26,36	76,32	22,36	28	5,02	7,52	1,02
4	20,30	57,20	16,30	29	4,94	7,22	0,94
5	16,66	45,72	12,66	30	4,87	6,93	0,87
. 6	14,25	38,06	10,25	z 31	4,81	6,66	0,81
7	12,52	32,58	8,52	32	4,75	6,40	0,75
8	11,24	28,46	7,24	33	4,69	6,16	0,69
9	10,24	25,26	6,24	34	4,64	5,93	0,64
10	9,44	22,68	5,44	35	4,60	5,71	0,60
11	8,80	20,58	4,80	36	4,55	5.51	0,55
12	8,26	18,82	4,26	37	4,51	5,31	0,51
13	7,80	17,32	3,80	38	4,47	5,12	0,47
14	7,42	16,04	3,42	32	4,44	4,94	0,44
15	7,08	14,93	3,08	40	4,41	4,77	0,41
16	6,80	13,95	2,80	41	4,38	4,60	0,38
17	6,54	13,08	2,54	42	4,35	4,44	0,35
18	6,32	12,31	2.32	43 -	4,32	4,29	0,32
19	6,12	11,62	2,12	44	4,30	4,14	0,30
20	5,94	10,99	1,94	45	4,27	4,00	0,27
\ 21 22 23 24 25 I	5,78 5,64 5,51 5,39 5,20 1	10,42 9,90 9,42 8,98 8,58	1,78 1,64 1,51 1,39 1,29				
Ширина подошвы 'будет
Ъ = - 14,з6 + ]/" 14,302 +	= 3,28 м.
Принимаем b = 3,30 м.
По формуле,(4.6), руководствуясь табл. 4.6, найдем
R* = 1 [(0,43 • 3,3 + 2,72 • 1,0) 1,85 + 5,31 • 4,1] =
— 29,3 т!м2 = 2,93 кг)см2.
Вычислим приближенно напряжения по подошве
от нормативных нагрузок
Рн =	+ VcP4 =	+ 2,0 • 2,0 = 29,2 т/м*.
Условие (4.17) соблюдено, так как ра < Rn.
2.	Прямоугольный фундамент. При
прямоугольной форме подошвы фундамента необходимо
задаться соотношением ее сторон по формуле (4.13).
Совместное решение уравнений (4.6), (4.10) и (4.12)
приводит к кубическому уравнению
г>3 + Ж/>2 —П = 0,	(4.21)
которое можно в общем случае решать методом последо-
вательного приближения.
Здесь П и Ж — величины, определяемые из выра-
жений
ДГнГн
П =—f;
m*nYo	(4.22)
Ж = Фнй 4- Л« ~	.
Ye ту»
Величины, входящие в эти зависимости, даны при
рассмотрении формул (4.18) и (4.19). Решение кубического
уравнения (4.21) может быть выполнено по номограммам
(рис. 4.5 и 4.6). Найдя ширину подошвы фундамента,
вычисляют нормативное давление Ra по формуле (4.6)
и проверяют условия (4.17) аналогично сказанному для
ленточного . фундамента.
Пример 4. Определить размеры подошвы квадратного
фундамента и величину нормативного давления Ra,
если дано: = 2,0 м, у0 ~ 2,0 т/м3, N° = 1000 т,
грунт — песок средней крупности с коэффициентом по-
ристости 8=0,45. Класс сооружения II. По табл. 1.6
найдем фн = 40°, са = 0,03 кг!см? = 0,3 т!м?. По
табл. 4.8 вычислим значения Фн=4,41, Лн = 4,77,
Гн = 0,41. По формулам (4.22) определим
04 *	99.90
Ж = 4,41 • 2,0 + 4,77	- 0,41	- 8,63 м.
По номограмме (рис. 4.5) найдем b = 4,05 м. Примем
с учетом модульности b = 4,10 м. По формуле (4.6), ру-
ководствуясь табл. 4.6, найдем
Ян = 1 [(2,46 • 4,10 + 10,84 • 2,0) 2,0 4- 11,73 - 6,3] =
= 67,1 tn'iM? — 6,71 кг 1см2.
Вычислим ориентировочно напряжения по подошве
от нормативных нагрузок
Рн =	+ УсрЛф =	+ 2,2  2,0 = 62,9 m/№,
что меньше RH. Условие (4.17) удовлетворено.
в)	Определение размеров подошвы фундамента
и нормативного давления на грунт
слабого подстилающего слоя
При наличии в пределах сжимаемой толщи более
слабого слоя грунта (по прочностным характеристикам
Фн и сн), чем несущий слой, необходимо выяснить влия-
ние этого слабого слоя на возможность развития зон
пластических деформаций в основании. С этой целью '
определяют нормативное давление на кровлю слабого
слоя грунта для условного фундамента, опирающегося
на этот слой.
Нормативное давление должно быть больше
напряжения на данной глубине Нсл (рис. 4.7), т. е.
должно быть удовлетворено условие
Лгн + Рб.н^С>	(4.23)
гДе Ргн — дополнительное давление, возникающее на
кровле слабого грунта от нагрузки, передаваемой фун-
даментом и определяемой по формуле
ргн = а (ра — у0Л) = ард;	(4.24)
Рб. н — вертикальное напряжение от собственного веса
грунта на глубине Нсл (см. рис. 4.7)
^сл
Рб.п = 5	=	С4-25)
о
В формулах (4.24) и (4.25)
рн — напряжение по подошве фундамента от норматив-
ных нагрузок;
62
Глава четвертая. Определение основных размеров фундаментов
Рис. 4.5. Номограмма для определения ширины подошвы фундамента
	48
	: 46.
	I 42
•	: 40
•	= 36
<	34
32
\зо
-28
^26
•‘24
-22
и
•	: >9
	 16
J,2
10
•	: 8
•	: 6
4
2
к
5. Определение размеров подошвы центрально нагруженного фундамента по величине нормативного давления 63
Рис. 4.6. Номограмма для определения ширины подошвы фундамента
64
Глава четвертая. Определение основных размеров фундаментов
Yo — средневзвешенный объемный вес грунта в пределах
соответствующей толщи h или /7СЛ (см. рис. 4.7);
а.— коэффициент изменения дополнительного давления
в грунте, учитывающий форму подошвы фундамен-
та, определяемый по табл. 5.2.
Рис. ч4.7. Схема к определению нормативного давления
на слабый слой
1 — отметка поверхности природного рельефа; 2 — отметка пла-
нировки; 3 — несущий слой; 4 — слабый подстилающий слой
Площадь подошвы условного прямоугольного фун-
дамента устанавливается по формуле
F = —,	(4.26)
Pzu
откуда находится ширина условного фундамента
by = 0,5 [b (1 - йп) 4- V*а(1-*п)2 + 4Ау]. (4.27)
В случае ленточного фундамента сразу определяем
ширину условного фундамента
ДГн
Ьу =	<4.28)
Psd
Обозначения, указаны в формулах (4.10) — (4.13).
Нормативное давление нха слабый грунт для услов-
ного фундамента вычисляется из выражения
#сл = т [{АЬу + Bhy) Yo +	(4.29)
где hy — глубина заложения условного фундамента в м
(см. рис. 4.7);
Yo — средневзвешенный объемный вес в т/м3 в
пределах глубины Ау.
Остальные обозначения указаны в формуле (4.6).
Все характеристики грунта и коэффициенты А, В и D
принимаются для слабого слоя грунта.
Если расчет покажет, что условие (4.23) не удовлет-
воряется, то задачу следует решать либо методом после-
довательного приближения, либо, приняв Аф = /7СЛ,
h = Ay, т = 1 и Ап = -У, по формулам (4.22) и номе-
ру
граммам (рис. 4.5 или 4.6) находят уточненное значение
ширины условного фундамента Ау, после чего производят
проверку условия (4.23).
Пример 5. Дано, что на глубине 1,64 м ниже подошвы
фундамента залегает слабый слой глины в пластичном
состоянии, имеющей характеристики: <рн = 18°, сн =
= 0,28 кг!см2, — 2,8 т/м2. Требуется проверить доста-
точность размеров подошвы 4,10X4,10 при 7V” = 1000 т,
Аф = А = 2,0 м, Yo песка = 2,0 т!м\ 'р* = 62,9 т/м2.
По табл. 5.2 найдем для квадратного фундамента при
2?	2-1,64 по 4	noon Т
~	— — 0,8 значение а = 0,800. Тогда по форму-
лам (4.24) и (4.25) вычислим
ргп == 0,800 (62,9 — 2,0-2,0) = 47,1 /п/л*2;
А,, и = (2Д + 1,64) - 2,0 = 7,28 т/м2.
Определим теперь по выражениям (4.26) и (4.27)
Ьу = ly = V~Fy = К2Ъ2 = 4,6 м.
По формуле (4.29) и табл. 4.6 найдем
/?«л = 1 [(0,43 - 4,6 + 2,72 - 3,64) 2,0 + 5,31 - 2,8] =
. = 38,60 т!м2.
Проверим условие (4.23)
47,1 + 7,28 = 54,4 т!м\
что больше
Следовательно, необходимо увеличить размеры по-
дошвы фундамента.
Производим расчет по формулам (4.22); табл. 4.8
номограмме (рис. 4.5) аналогично примеру 4
,ФН = 6,32, Лн = 12,31, Гн = 2,32;
__	1000-2,32	3
п = Т7ГЖ-=1160л;
Ж = 6,32 • 3,64 + 12,31— 2’1'3^2,32 = 31>3 м-
По номограмме Ьу = /у = 5,6 м.
Руководствуясь формулой (4.24), вычислим в первом
приближении
„ _Ры _	___ 1000	_ ОА о m.„t
' ру~ а ~ Ьу1уй — 5,6 • 5,6 • 0,800 " 39,8	’
откуда требуемые размеры подошвы фундамента
и
1000
= 5,01 м.
Поскольку с увеличением 6'возрастает а, примем Ъ — 1=
2z 2-164
— 5,2 м; тогда	= 0,631 и по табл. 5.2
О 0,2
«=0,868.
По формулам (4.24) — (4.27) повторно найдем
ргн = 0,868 —^— = 32,1 т/л/2;
o,z * о,^
/?б.н = 7>28 т/м2}
Fy = У^ = 31,1 л/2;
Ьу = 1у = /ЗТД = 5,58 м.
По выражению (4.29) и табл. 4.6 получим
Я «л= (0,43 • 5,6 + 2,72-3,64) • 2,0 + 5,31 • 2,8 = 41,4 т!м*.
Проверяем условие (4.23):
32,1 + 7,28 = 39,4 m/л/2 <
§ 6. Расчет внецентренно нагруженных фундаментов
65
Следовательно, по условиям развития пластических
деформаций в подстилающем слое грунта требуется раз-
меры подошвы увеличить до 5,2 X 5,2 м.
§ 6. РАСЧЕТ ВНЕЦЕНТРЕННО НАГРУЖЕННЫХ
ФУНДАМЕНТОВ
Внецентренно нагруженные фундаменты приходится
рассматривать, когда равнодействующая внешних сил
какой-либо расчетной комбинации нагружения не про-
ходит через центр тяжести площади подошвы фундамента
(на фундамент действует момент, невозможность соответ-
ствующего развития подошвы фундамента из-за стеснен-
ности места и т. п.).
Расчет внецентренно нагруженного фундамента ве-
дется методом последовательного приближения в соот-
ветствии с порядком, указанным в§ 1 настоящей главы.
Ориентировочные значения нормативного давления на
грунт основания и размеров подошвы фундамента реко-
мендуется сначала определять как для центрально на-
груженного фундамента по методике, изложенной в
§ 4 и 5.
При найденных значениях подошвы фундамента
напряжения по подошве проверяются в соответствии с
условиями
‘	(4.30)
/>макс^ W,	(4.31)
где рн — среднее давление по подошве фундамента
от основного сочетания нормативных на-
грузок в т!м\ определяемое по формуле
(4.17);
Рмакс — максимальное давление под краём подошвы
фундамента в т/м2 для наиневыгоднейшего
возможного загружения фундамента нор-
мативными нагрузками при действии ос-
новного сочетания нагрузок.
Величины максимального и минимального давлений
под краем фундамента при* действии момента относи-
тельно одной главной оси инерции площади подошвы
вычисляются по формулам внецентренного сжатия
Р»акс р — / >	(4.32)
МИН	х
где № = JV” + #ф + #гр — сумма вертикальных нор-
мативных нагрузок при данном сочетании,
включая нагрузку по обрезу W”, вес фунда-
мента #ф и грунта на обрезах 47”р в т\
F — площадь подошвы фундамента в ж2;
44” — момент нормативных нагрузок при данном
сочетании относительно центра тяжести по-
дошвы фундамента в тм\
у — расстояние от главной оси инерции, перпен-
дикулярной плоскости действия момента, до
наиболее удаленных точек подошвы фунда-
мента в м\
1 х — момент инерции площади подошвы фунда-
мента относительно той же оси в м*.
Для прямоугольных фундаментов формула (4.32)
приводится к виду
6е\
рмакс f 11 ± 1 ) ’	(4.33)
мин	4	'
где е — эксцентрицитет равнодействующей относительно
центра тяжести площади подошвы фундамента
в м\
I — размер подошвы фундамента (обычно больший)
в плоскости действия момента в м.
В табл. 4.9 приведены моменты инерции, моменты
сопротивления и радиусы инерции некоторых фигур.
Таблица 4.9
Моменты инерции и моменты сопротивление
некоторых фигур
Форма фигуры
Момент инерции
Момент сопро-
тивления
относительно горизонтальной оси
Если момент действует относительно обеих главных
осей инерции, то краевые напряжения определяются ио
формуле
;ун 44”у	44”х	'
Тумаке — ~~г	— 7	(4.34)
мин Г *х 1У
или для прямоугольной подошвы
Ъех 6еу\
^минС~ F \ ± 1 ~ ~bl’	(4-35)
где 44”, 44”, /х, ех> eyf х, у — моменты сил,
*моменты инерции, эксцентрицитеты, координаты
относительно соответствующих осей;
/, Ь — соответствующие размеры прямоугольной по-
дошвы фундаментов.
Справочник проектировщика
66
Г лава четвертая. Определение основных размеров фундаментов
Проверка напряжений обычно производится для
двух случаев: для максимальной нормальной силы и мак-
симального значения эксцентрицитета. Желательно, чтобы
от постоянных и длительно действующих временных на-
грузок давление по возможности было равномерно рас-
пределено по подошве.
При кратковременных нагрузках, входящих в основ-
ное сочетание, допускаются трапециевидная и треуголь-
ная эпюры давления на грунт. Для фундаментов колонн
здания при нагрузках от кранов грузоподъемностью 75 т
и более, а также для фундаментов колонн открытых
эстакад при нагрузках от кранов грузоподъемностью
свыше 15 т или при слабых грунтах — грунтах основа-
ния с нормативным давлением _мев.е€-1>75^ка/сл<2, реко-
мендуется _ принимать трапециевидную эпюру с отно-
шением
•£“23-	0,25.
Ломакс
Для выравнивания напряжений по подошве можно
сделать фундамент несимметричным, сместив подошву
приблизительно на величину
с =	,	(4.36)
где и е% — максимальное и минимальное значения
эксцентрицитета с учетом знаков при раз-
ных возможных комбинациях нагрузок
(например, мостовые краны, ветровая на-
грузка и др. с одной или с другой стороны
колонны).
После смещения подошвы фундамента необходимо
снова произвести проверку напряжений.
Иногда при большом значении эксцентрицитета це-
лесообразно изменить соотношение сторон подошвы фун-
дамента или даже сделать ее более сложной конфигура-
ции.
Для уменьшения количества попыток при определе-
нии размеров подошвы фундамента целесообразно по-
вторить расчет фундамента как центрально нагруженного
на действие по обрезу фиктивной нагрузки 7Vq2> опреде-
ляемой из выражения
1,
н
1
где 1 — индекс, показывающий, что в формулу входят
величины, полученные при предшествующем
(первом) расчете;
ke — коэффициент, принимаемый в пределах 0,8—0,9.
По полученному значению N^2 вновь находят 7?н,
b и I по формулам и номограммам, приведенным в § 4
и 5. После повторного расчета опять проверяют условия
(4.31) и в крайнем случае уточняют размеры подошвы в
пределах 10—20 см.
После. удовлетворения условий (4.30) и (4.31) вы-
полняют расчет по деформации и при необходимости по
несущей способности в соответствии с § 7 и 8. Дополни-
тельно проверяют ожидаемый поворот фундаментов по
формулам (6.11), (6.12).
Пример 6. Определить размеры подошвы фундамента
и величину нормативного давления 7?н, если дано:
h = Лф = 2,0 ' му у0 = 2,0 Му 2V” = 1000 /и, Л4Н =
— dz800 тму грунт — песок средней крупности, е =
= 0,45, класс сооружения II.
В порядке первого приближения произведем расчет
фундамента как центрально нагруженного в соответ-
ствии с примером 4. При этом расчете было получено
^*е+1),	(4.37)
Ь = I — 4,10 м9 — 67,1 т/м2. Найдем приближенное
значение нагрузки, действующей по подошве фунда-
мента
№ = Л7« + УсрЛф^ = 1000 + 2,2 • 2,0 • 4,1 • 4,1 = 1074 т.
Тогда эксцентрицитет равен
800
' = 1074 = °’745 М'
По формуле (4.33)
10/4 I, ,	= 133,5 «/^>1,27?=.
1527 т.
1120
Рвакс — 4Д . 6,2
Рмакс — 4JQ2
Условие (4.31) не
гт	и /
Примем kn = - =
по формуле (4.37)
АТ» _1поп /133,5-1,2.67,1
° +	1,2-67,1
По табл. 4.8 Фн=4,41, Лн = 4,77, Гн = 0,41.
По формулам (4.22) определим
П 1527-0,41 -
11 — 1 -1,5-2,0 “ 203	’
Ж = 4,41 - 2,0 +4,77	— 0,41	= 8,63 *
По номограмме (рис. 4.5) найдем b — 4,1 м.
Тогда I = 1,5- 4,1=6,2 м.
По формуле (4.6), руководствуясь'табл. 4.6, вычис-
лим, как и ранее,
/?н = 67,1 т/м2.
Теперь найдем новые значения
№ = 1000 + 2,2 • 2,0 • 4,1 .6,2 = 1120 m;
I1 +	= 74,5т/л«3 < 1,2 - 67,1 m/м2;
P11 = 4Д-2б;2- = 44,° т/м2.
удовлетворено.
1,5 и найдем фиктивную нагрузку
Условия (4.31) и (4.30) удовлетворены.
Если равнодействующая давлений выходит за пре-
делы ядра сечения подошвы фундамента, то последняя
не полностью опирается на основание (работает «с от-
рывом»), В этом случае руководствуются следующими
правилами:
1)	равнодействующая должна проходить от наиболее
загруженного края подошвы фундамента на расстоянии
не менее 0,25 размера подошвы в плоскости действия
момента;
2)	краевые напряжения можно определять по фор-
мулам (4.32)—(4.35), т. е. без учета неполного опирания.
Учет последнего при эксцентрицитетах до 0,25 размера
подошвы увеличивает краевые напряжения не более чем
на 7% [10];
3)	условие (4.31) должно быть удовлетворено;
4)	использование фундаментов с неполным опиранием
подошвы допускается в исключительных случаях.
Сплошные фундаменты обычно загру-
жены внецентренно.
Расчет сплошного фундамента (единого для всего
сооружения или его части) начинается с определяй:
личины равнодействующей, но при несимметрг' ? на
Ъ
§ 6. Расчет внецентренно нагруженных фундаментов
67
грузке положение равнодействующей надо находить на
плоскости, т. е. по двум осям. В соответствии с положе-
нием центра тяжести может понадобиться смещение по-
дошвы фундамента по двум осям или придание плите
сложной формы (местный выступы и т. n.j.
При перекрестных лентах подбор размеров его по-
дошвы осуществляется как для единого фундамента, но
сложной формы.. Аналогично рассчитывают, когда соору-
жение опирается на несколько фундаментов, но оно
является жестким и не может искривляться при нерав-
номерной осадке основания.
Пример 7. Определить размеры фундамента под че-
тыре железобетонные опоры с нормативными нагрузками
Рис. 4.8. Прямоугольный фундамент (к примеру)
120 и 260 т. По условиям работы необходимо принять
общий фундамент под все опоры. Глубина заложения
h = 2 м. Допускается некоторая подвижка опор.
Характеристики грунта основания: уо = 1,8 т/м3;
<рн = 16°; сн — 0,5 т/м2.
Из условий размещения опор принимаем фундамент
в виде сплошной плиты 9,60X7,15 м толщиной 1,0 м
(рис. 4.8). По табл. 4.6 для <рн = 16°
А = 0,36, 5 = 2,43, 5 = 5,0.
По меньшей стороне е = 0.
Нормативное давление по формуле (4.6)
/?н = i [(0,36 • 7,15 + 2,43.2,0) 1,8 + 5;0 - 0,5] = 15,8 т/м2.
Полное давление опор на фундамент
= 120 • 2 + 260 • 2 = 760 т.
Вес плиты и грунта над плитой
9,6 - 7,15 (1 • 2,4 + 1 • 1,8) = 28§ т.
Полная нагрузка на основание
№ = 760 + 288 = 1048 т.
Фактическое среднее давление по подошве
1048	4 - -	. * о . 2
—— = 15,5 < 15,8 т м2.
о/,о
Условие (4.30) удовлетворено.
Момент сил относительно оси О—О
М = 260 • 2 • 3 — 120 • 2 • 3 = 840 тм.
Эксцентрицитет равнодействующей относительно цен-
тра тяжести подошвы фундамента
840
1048
е =
= 0,8 м.
Краевые давления по подошве по формуле (4.33)
/*макс
мин
1048
9,6-7,15
6-0,8\
9,6 Г
Рмакс — 22,6 т/м2 > 1,2 • 15,8; /?мин = 7,55* т/м2;
_0 33
22,6
Рмин
Рмакс
Условие (4.31) не удовлетворяется.
Рис. 4.9. Фундамент сложного очертания
Увеличиваем размеры фундамента вблизи больших
нагрузок и уменьшаем вблизи малых (рис. 4.9). Раздви-
гаем опоры на 0,75 м. Площадь подошвы
5=6-64-3,5-9= 67,2 м2.
Расстояние с от оси А—А до центра тяжести по-
дошвы найдем с помощью статического момента площади
относительно этой оси
Зд 6  6 • 6,5-|-3,5 • 9 • 1,75	„ .
с = 7 =-------НЬ----------------= 3’8Л-
Вес Плиты и грунта над плитой
67,2 (1 .2,4 4- 1 • 1,8) = 282 т.
Сумма нагрузок
W = 120.2 4-260 - 2 4-282= 1042 т.
3
68
Глава четвертая. Определение основных размеров фундаментов
Момент всех сил относительно оси А—А
МА = 120 • 2 • 8,5 + 260-2 • 1,75 + 282 - 3,8 = 4120 тм.
Плечо равнодействующей относительно оси А—А
I 4120_____з
1А ~ 1042 “ ’
Эксцентрицитет
е = 3,95 — 3,8 — 0,15 м.
Момент инерции подошвы фундамента относительно
оси Б—Б, проходящей через центр тяжести подошвы,
найден по формуле табл. 4.9
1 = 2- (9.3,8s — 3 • 0,33 + 6 • 5,73) = 535 м*.
О
Момент, действующий на фундамент
М — Ne == 1042 • 0,15 = 156 тм.
Краевые напряжения по подошве по формуле (4.32)
1042 , 156-5,7	. _ 1С.О .
Тумаке — ^7 5 +	535	— 17,16 << 1,2 • 15,8 т/м ,
1042	156-3,8	... , 2
Рнин - 67>5	535	- 14,4 т/м .
Соотношение напряжений
7?мин ___ 14,4 __
Рмакс 17,16
0,84 > 0,25 .
§ 7.	РАСЧЕТ ОСНОВАНИЙ ПО ДЕФОРМАЦИЯМ
По деформации рассчитываются все основания зда-
ний и промышленных сооружений, за исключением слу-
чаев, оговоренных в конце параграфа.
Расчет оснований по деформациям сводится к провер-
ке условия
S^Snp,	(4.38)
где S — величина деформации основания; определя-
емая расчетом (см. гл. 6) в соответствии с
изложенными ниже указаниями СНиП;
3Пр — предельнб допустимая величина деформации
основания, определяемая по указаниям
СНиП.
Деформации основания характеризуются:
1)	абсолютной осадкой отдельного фундамента;
2)	средней осадкой здания или сооружения, вычис-
ляемой по данным абсолютных осадок не менее чем
трех отдельных фундаментов, расположенных в преде-
лах здания или сооружения (при сплошных плитных
фундаментах — не, менее чем по данным трех буровых
колонок), при условии, что отклонение от средней ве-
личины осадки не превышает 50% этой величины;
3)	разностью осадок двух соседних опор (от наине-
выгоднейшей до возможной комбинации воздействий),
отнесенной к расстоянию между ними — перекосом или
креном, если разность осадок отнесена к ширине или
длине подошвы фундамента, либо к диаметру круглого
фундамента;
4)	относительным прогибом — стрелой прогиба, от-
несенной к длине изогнувшейся части здания или соору-
жения.
Задачей расчета оснований по деформациям является
ограничение деформаций надфундаментных конструкций
(происходящих в результате осадок грунтов) такими пре-
делами, которые гарантируют от появления недопустимых
для нормальной эксплуатации конструкций трещин и
повреждений, а также изменений проектных уровней и
положений.
При расчете оснований зданий и сооружений необ-
ходимо учитывать:
1) разность осадок близко расположенных сооруже-
ний или их частей, резко различающихся между собой
по весу, размерам и форме подошвы фундаментов (на-
пример, дымовая труба у стены здания; башня, конструк-
тивно входящая в состав здания, и т. п.);
2) загрузку территории в непосредственной близости
от фундаментов (насыпями, навалом шлака, руды и т. п.);
в этом случае расчет должен выяснить величину допол-
нительных осадок и кренов (при односторонней засыпке)
фундаментов.
Упругие осадки, вызываемые действием несистема-
тических кратковременных нагрузок на основание могут
в расчете не учитываться.
Величина деформации основания определяется из
условия совместной работы сооружения и его основания;
при этом допускается использование теории расчета ба-
лок и плит на упругом основании (см. § 13 и 14 настоящей
главы).
При расчете деформаций основания допускаются
следующие упрощения:
1) распределение напряжений в толще неоднородных
оснований принимается по теории однородного изотроп-
ного, линейно-деформируемого тела;
2) деформации отдельных слоев неоднородного ос-
нования вычисляются по модулям деформации, установ-
ленным для каждого слоя, и давлениям, определяемым
с учетом указанного выше п. 1, по методике, изложенной
в главах 5 и 6.
Предельная величина деформаций основания Snp
[см. условие (4.38)] определяется достижением предела
эксплуатационной пригодности надфундаментной кон-
струкции. Эта величина деформации основания устанав-
ливается с учетом влияния осадок, горизонтальных сме-
щений, поворотов и деформаций тела гибких фундаментов
на напряженное состояние конструкций и на условия
эксплуатации здайий и сооружений и связанных с ними
устройств.
Деформации оснований учитываются в необходимых
случаях раздельно во время строительства и в период
эксплуатации зданий и сооружений. Этот учет произво-
дится на основе расчета развития осадок во времени (см.
гл. 6).
Если скорость роста давления на основание не пре-
вышает 1 кг!см2 в месяц, можно приближенно считать
осадки фундаментов на песчаных грунтах и глинистых
(непросадочных) грунтах твердой консистенции (при
В < 0) закончившимися за период строительства. Осадки
фундаментов на глинистых грунтах с показателем В 0
можно считать развивающимися за период строительства
в половинном размере от полной осадки; остальную часть
осадки следует учитывать для периода эксплуатации
здания или сооружения.
Предельные величины деформаций оснований Snp
зданий и сооружений, специально не приспособленных ж
неравномерным осадкам, за время строительства и
эксплуатации не должны превышать значений, указанных
в табл. 4.10.
Если основание сложено по всей площади здания
или сооружения (или их части, обособленной осадЬчными
швами) из грунтов однородного горизонтального напла-
стования, сжимаемость которых с глубиной не увеличи-
вается, расчет оснований по деформациям разрешается
проводить по величинам средних осадок оснований Scp,
§ 7. Расчет оснований по деформациям
69
вычисленным по формуле
~ _^1F1+S2F2+...+S„Fn
ср л + ^ + ... + ^Л
(4.39)
где Sx, S2, ...» Sn— осадки отдельных фундаментов или
ленты;
Flf F%, ...» Fn — площади подошвы фундаментов,
осадки которых вычислялись.
Значения Scp не должны превышать предельных
величин средних осадок Зпр. ср, приведенных в табл. 4.11,
в которой также даны предельные величины абсолютных
осадок Snp< ag.
Предельные величины деформаций оснований для
зданий и сооружений, не указанных в табл. 4.10,4.11
и имеющих принципиально новый тип несущих конструк-
ций, должны задаваться на основе расчетов специали-
стами, проектирующими верхнее строение. В некоторых
случаях предельные величины деформаций диктуются
требованиями технологического процесса или обеспе-
чения работы прецизионного оборудования.
Таблица 4.10
Предельные величины деформаций основания
фундаментов зданий и сооружений (СНиП П-Б.1-62)
Наименование нормируемых величин	Предельные дефор- мации оснований из грунтов	
	песчаных и глини- стых при В < 0	глини- стых при 0
1. Разность осадок фундам-ентов колонн гражданских и промышленных зда- ний и сооружений: а) для стальных и железобетон- ных рамных конструкций	0,002/	0,002/
б) для крайних рядов колонн с кирпичным заполнением	0,0007/	0,0010/
в) для конструкций, в которых не возникает дополнительных усилий при неравномерной осадке фундаментов (/ — рас- стояние между осями фунда- ментов)	0,905/	0,005/
2. Относительный прогиб (перегиб) не- сущих стен многоэтажных зданий (в долях от длины изгибаемого участка стены): а) кирпичных и крупноблочных неармированных	0,0007	0,0010
б) то же, армированных железо- бетонными или армокирпичны- ми поясами	0,0010	0,0913
в) крупнопанельных бескаркасных	0,0005	0,0007
3. Относительный прогиб (перегиб) стен одноэтажных промышленных зданий и подобных им по конструкциям зданий другого назначения (в долях от длины изгибаемого участка стены)	0,001	0,001
4. Крен сплошных или кольцевых фун- даментов высоких жестких сооруже- ний (дымовые трубы, водонапорные башни, силосные корпуса и т. п.) при наиболее невыгодном сочетании нагрузок	0,004	0,004
5. Продольный уклон подкрановых пу- тей мостовых кранов	0,004	0,004
6. Поперечный уклон подкрановых пу-		0,003
тей (перекос моста крана)	0,003	
Расчет по деформациям можно не выполнять в сле-
дующих случаях;
Таблица 4.11
Предельные величины осадок оснований
фундаментов зданий и сооружений (СНиП П-Б.1-62)
Конструкции зданий и тип фундаментов	Предельные ве- личины осадок в см	
	средних	абсо- лютных
1.	Крупнопанельные и круйноблочные бес- каркасные здания 2.	Здания с неармированными крупноблоч- ными и кирпичными стенами на лен- точных и отдельно стоящих фундамен- тах при отношении длины стены L к ее высоте Н (считая Н от подошвы фун- дамента): L : Н> 2,5 L : Н > 1,5 3.	Здания с крупноблочными и кирпичны- ми стенами, армированными железобе- тонными и армокирпичными поясами (вне зависимости от отношения L : Н) 4.	Здания с каркасом по полной схеме 5.	Сплошные железобетонные фундаменты доменных печей, дымовых труб, силос- ных корпусов, водонапорных башен и т. п. 6.	Фундаменты одноэтажных промышлен- ных зданий и подобных им по конст- рукции зданий другого назначения при шаге колонн (в м) 6 12	8 8 10 15 10 30	1	II'	Il	1	“2
Таблица 4.12
Виды зданий и сооружений и грунтов,
для которых расчет основания может выполняться
по нормативным давлениям без проверки осадок
(СНиП П-Б.1-62)
Виды зданий и сооруже- ний и их основная характеристика	Виды грунтов основания
А. Промышленные 1. Одноэтажные с несущими конструкциями, малочув- ствительными к неравно- мерным осадкам (напри- мер,  отдельные колонны на отдельно стоящих фун- даментах со свободно опертыми фермами или балками и т. п.) и грузо- подъемностью кранов до 50 т включительно 2. Многоэтажные (высотой до шести этажей включи- тельно) с сеткой колонн не более 6x9 м Б. Жилые и Общественные Многоэтажные прямоуголь- ной формы в плане и по- стоянной этажности (высо- той до пяти этажей вклю- чительно) с несущими крупноблочными, кирпич- ными или другими видами каменных стен, а также со стенами из крупных пане- лей В. Сельскохозяй- ственные Независимо от конструктив- ной формы и расположе- ния в плане Примечание. Этой т; для зданий иного назначения прг циях и нагрузках.	1. Пески плотные или гли- нистые грунты твердой консистенции независимо от характера их залега- ния и величины суммар- ных нормативных нагру- зок 2. Пески (кроме пылеватых) средней плотности, глини- стые грунты полутвердой и тугопластичной конси- стенции или грунты дру- гих видов, сжимаемость которых не превышает сжимаемости перечислен- ных выше при горизон- тальном выдержанном по толщине залегании слоев грунта (при этом уклон допускается не более 0,1) и фундаментах, отличаю- щихся по ширине в пре- делах одного здания (или отдельного блока здания) не более чем в 2 раза — для промышленных зданий и не более чем в 1,5 ра- за — для жилых и обще- ственных зданий ! i аблицей можно пользоваться и 1 аналогичных с ними конструк-
70
Глава четвертая. Определение основных размеров фундаментов
1)	когда допускается расчет размеров подошвы
фундаментов исходя из нормативного давления на грунт
основания, определяемого по табл. 4.5;
2)	когда основание z сложено скальными грунтами
(породами);
3)	когда возводятся здания или сооружения, ука-
занные в табл. 4.12; при этом основание в пределах глу-
бины, равной полуторной ширине наибольшего фунда-
мента плюс 1 м, сложено грунтами, указанными в той
же таблице, а также среднее давление на основание не
превосходит нормативных давлений на грунт основания
2?н, вычисленных по формулам (4.6) и (4.7)
§ 8. РАСЧЕТ ОСНОВАНИЙ ПО НЕСУЩЕЙ
СПОСОБНОСТИ
Расчет оснований по несущей способности сводится
к проверке условия
ДГ<СФ,	(4.40)
где N — заданная расчетная нагрузка, на основание в
наиболее невыгодной комбинации;
Ф — несущая способность основания для данного
направления нагрузки ЛС
Несущая способность (прочность) основания из
скальных пород, независимо от размеров и глубины за-
ложения фундаментов вычисляется по формуле
Ф = &т/?нс,	(4.41)
где — временное сопротивление образцов скаль-
ного грунта на одноосное сжатие в водона-
сыщенном состоянии;
k и т — соответственно коэффициенты однородно-
сти скального грунта по временному со-
противлению на одноосное сжатие и ко-
эффициент условий работы; допускается
принимать произведение коэффициентов
km = 0,5.
При заложении фундаментов на полускальных грун-
тах необходима дополнительная проверка скорости вы-
ветривания их в зоне сезонного промерзания и оттаивания
и воздействия инфильтрующихся с поверхности вод.
При быстро выветривающихся породах величину с
следует определять для выветрелого состояния. Если
фундамент передает на скальное основание регулярно
действующие горизонтальные нагрузки (подпорные стенки
и др.) величина Ф определяется по указаниям норм
проектирования оснований гидротехнических сооруже-
ний из скальных оснований.
Несущая способность (устойчивость) основания', сло-
женного грунтами (рыхлыми горными породами), опре-
деляется образованием в грунте поверхности скдльже-
ния, охватывающей всю подошву сооружения. При этом
считается, что нормальные и касательные напряжения
а и т по всей поверхности скольжения достигают значе-
ний, соответствующих предельному равновесию, вычис-
ляемому по формуле
т = о tg (р + с,	(4.42)
где (р — расчетный угол внутреннего трения грунта;
с — расчетное удельное сцепление грунта в кг/см2.
Устойчивость основания Ф находят на основе теории
предельно-напряженного состояния грунтовой среды
согласно указаниям, изложенным в гл. 7. Схема разру-
шения основания, принимаемая в расчете, должна быть
как статически, так и кинематически возможна для дан-
ного сооружения.
Можно применять расчеты, основанные на кругло-
цилиндрической форме поверхности скольжения.
Определение величины Ф основания из илов, а
также глин и суглинков текучепластичной и текучей
консистенции должно производиться с учетом нестаби-
лизированного состояния грунта в процессе возведения
сооружения вследствие отжатия под нагрузкой воды,
заполняющей поры грунта. Этот расчет выполняется
для всех видов зданий и сооружений в соответствии
с методами, изложенными в нормах проектирования
оснований гидротехнических сооружений и указани-
ями гл. 6 и 7.
§ 9. РАСЧЕТ ГОРИЗОНТАЛЬНО ЗАГРУЖЕННЫХ
ФУНДАМЕНТОВ
При действии вертикальных и горизонтальных на-
грузок на фундамент расчет его производится как вне-
центренно загруженного фундамента (§ 5). Кроме того,
по первому предельному состоянию проводятся три про-
верки от действия расчетных нагрузок:
_ на опрокидывание;
на сдвиг по подошве;
на устойчивость фундамента с частью массива осно-
вания.
Все три проверки выполняются по расчетным на-
грузкам.
а)	Проверка на опрокидывание
Проверка фундамента на опрокидывание произво-
дится относительно оси, проходящей через наружную
грань подошвы фундамента, на действие неблагоприят-
ного сочетания расчетных нагрузок, возникающих в
период строительства или во время эксплуатации.
Проверку на опрокидывание следует делать в тех
случаях, когда равнодействующая выходит за пределы
ядра сечения подошвы фундамента. Если сооружение
проектируется на многих фундаментах и равнодействую-
щая не выходит за пределы ядра сечения площадей
подошвы фундаментов, жестко связанных несущими
конструкциями, то сооружение не может опрокинуться.
б)	Проверка устойчивости на сдвиг по подошве
Устойчивость на сдвиг [1] по подошве обеспечивается
трением фундамента о грунт.
Фундамент устойчив, если
«^.гР^ЯГН~/Р—>	<4-43>
где Мф гр — нормативный вес фундамента и грунта на
уширениях в т;
п — коэффициент перегрузки (по СНиП);
Тн—нормативная величина горизонтальной на-
грузки, действующей на фундамент, в /п;
— нормативная постоянно действующая вер-
тикальная нагрузка, приложенная к об-
резу, в т;
f Р — расчетный коэффициент трения кладки по
грунту;
п0 — коэффициент перегрузки, вводимый на
удерживающие нагрузки (СНиП II-A. 11-62,
п. 2), равный 0,8.
При расчете на сдвиг рекомендуется учитывать сле-
дующее.
Если пТн>/Рп0№, то сначала по формуле* (4.43)
находят вес фундамента и грунта на уширениях, придают
фундаменту желательную форму, а затем делают осталь-
§ 10. Особые случаи расчета фундаментов
71
ные проверки. Если пТ* ^/Рцо№, то сначала находят
размеры фундамента как внецентренно загруженного,
а затем проверяют на сдвиг по формуле (4.43). Здесь
— суммарное давление по подошве в т.
Значение расчетного коэффициента /Р зависит от
шероховатости 'подошвы фундамента и рода грунта.
Ниже приводятся значения /р каменной или бетонной
кладки по различным грунтам:
Глины и скалистые грунты с омыливающейся по-
верхностью (глинистый сланец), глинистые изве-
стняки ..................................  0,25
Глина в твердом состоянии................... 0,30
»	» пластичном	»	  0,20
Маловлажный песок........................... 0,55
Влажный песок............................... 0,45
Суглинок в твердом состоянии ............... 0,45
»	» пластичном состоянии............. 0,25
Супесь в твердом состоянии.................. 0,50
»	» пластичном »	  0,35
Скальная порода ............................ 0,75
Проверку фундамента на сдвиг нужно выполнять
раздельно для строительного и эксплуатационного пе-
риодов. Если сооружение основывается на каменной
наброске или песчаной подушке, то эту проверку следует
делать одновременно:
а)	на сдвиг фундамента по наброске или подушке;
б)	на сдвиг наброски или подушки по естественному
основанию.
При тщательной засыпке пазух фундаментов их
расчет на горизонтальную нагрузку может быть проведен
с учетом сил трения То по боковым граням фундамента,
Рис. 4.10. Фундамент, загруженный горизонталь-
ной нагрузкой
параллельным линии действия сдвигающей силы. Для
фундаментов, неодинаково обсыпанных с различных
сторон, дополнительно учитывается разность активного
давления грунта.
Силы трения TQ определяются из выражения
Т0=/Р£Еа,
где 2Еа — сумма нормальных составляющих норматив-
ного активного давления грунта на боковые
грани фундамента, параллельные линии дей-
ствия сдвигающей силы.
Тогда необходимый вес фундамента
' ^.гр^гаГН-^^-^.	(4.44)
Активное давление грунта, действующее на заднюю
грань фундамента Еа, учитывается с тем или иным
знаком в тех случаях, когда обсыпка имеется лишь с
трех сторон (рис. 4.10). При этом интенсивность норма-
тивного активного давления грунта на погонный метр
рундамента определяется по формулам гл. 8.
Для сооружений, допускающих некоторое переме-
щение фундаментов в сторону засыпки, влияние разгру-
жающего давления грунта учитывается в пределах сред-
него давления между активным и пассивным давлением.
в)	Устойчивость фундамента совместно с основанием
(расчет по несущей способности)
Расчет устойчивости фундамента совместно с основа-
нием (расчет по несущей способности основания) произ-
водится в соответствии с требованиями, изложенными в
§ 6 настоящей главы. Методика расчета устойчивости
приведена в гл. 7.
§ 10.	ОСОБЫЕ СЛУЧАИ РАСЧЕТА ФУНДАМЕНТОВ
/
а)	Стены и фундаменты подвалов
Стена и фундамент подвала загружены горизонталь-
ным давлением грунта засыпки и поэтому являются
частным случаем горизонтально загруженного фунда-
мента (рис. 4.11).
Рис. 4.11. Схема давления грунта на стенку под-
вала
Боковое (горизонтальное) давление грунта Еа и
Еп определяется по данным гл. 8. Исходные сведения
выбираются в наиболее невыгодном сочетании, т. е.
принимается нормативный объемный вес уо, умноженный
на коэффициент перегрузки п — 1,1 и расчетный угол
внутреннего трения ф. Если грунт состоит из отдельных
слоев, то последнее можно заменить условным грунтом со
средними (взвешенными) характеристиками. Объемный
вес грунта определяется по формуле (4.9), а угол внут-
реннего трения (средневзвешенный) — из выражения
„ _ <₽Л +	+ •••
^Р-	Л1+й2...
где hly h2 и т. д. — мощности отдельных слоев засыпки.
Значения у0 и ф приближенно можно принять по
табл. 1.6.
При вычислении давления грунта на стену подвала
следует учитывать временную нагрузку на поверхность
грунта по ее фактической величине, но не менее q =
= 1 т/м2.
Приведенная высота этой нагрузки
Лпр = V5-.	(4.46)
то. ср
Если горизонт грунтовых вод находится выше по-
дошвы фундамента, то при определении объемного веса
грунта засылки учитывают взвешивающее действие воды
(см. гл. 1).
72
Глава четвертая. Определение основных размеров фундаментов
Гидростатическое давление воды на стену подвала
учитывается полностью, независимо от вида грунта (см.
рис. 4.11),
<тв = Лвувт,
гДе Yb — объемный вес воды;
т — коэффициент условий работы, равный 1,1.
Вычисленные нагрузки на стену являются несчет-
ными. Поперечное сечение стен подвала и устойчивость
фундаме*нта рассчитываются на действие этих нагрузок.
"Расчетная схема "стены подвала" для проверки прочности
кладки и определения напряжений по подошве фунда-
мента принимается в виде однопролетной балки. Верхний
конец балки шарнирный, а нижний — свободно опертый
либо частично защемленный в грунт.
Рис. 4.12. Расчетная схема стены подвала
б)	Расчет фундаментов, защемленных в грунте
Расчет глубоко заложенных фундаментов, в которых
ширина подошвы значительно меньше глубины заложе-
ния, целесообразно вести с учетом сопротивления грунта
по передней и задней граням фундамента [23].
Под действием горизонтальной силы фундамент
стремится сдвинуться в плоскости подошвы и повернуться
вокруг некоторой оси. Сдвигу препятствуют силы тре-
ния, развивающиеся по подошве фундамента, и сопро-
тивление грунта, развивающееся по передней грани
фундамента. Повороту фундамента противодействует
сопротивление грунта по подошве, а также сопротивле-
ние по передней и задней граням фундамента (рис. 4.13).
Давле.ние на грунт по подошве, передней и задней
граням фундамента с учетом заделки определяются по
формулам:
ЕР	। ем
Л= р	
	
	
2	
„ _ ЕР	ъм
А- р	W
Уо = ай;
Ph =
8 р Cb w
(4.48)
(4.49)
(4.50)
(4.51)
(4.52)
(4.53)
Для обычных промышленных и гражданских зданий
в запас прочности может быть использован прием расчета
стены подвала как балки, защемленной одним концом^ и
шарнирно опертой другим (рис. 4.12) с треугольной
нагрузкой от давления грунта [2]. Опорный момент в
балке без учета сцепления грунта для этой схемы на
единицу длины стены подвала
М = скуРср (й + йпр) [тм],	(4.47)
где у£ ср — средний расчетный объемный вес;
ск — коэффициент, зависящий от отношения
i±^nP и величины (р (принимается по табл. 4.13);
Y?cP = nYocp-
Здесь п — коэффициент перегрузки.
Таблица 4.13
Величина ск в формуле (4.47)
ft + %p I	Расчетный угол внутреннего трения в град						
	20	25	30. |	35	40	45 1	50
0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 nj стен и q и Указа	0,0058 0,0095 0,0135 0,0178 0,0219 0,0259 0,0295 0,0326 । им еч )ундамеь ниях [2	0,0048 0,0079 0,0112 0,0147 0,0187 0,0215 0,0245 0,0270 а н и е. ITOB под 41	0,0039 0,0065 0,0092 0,0121 0,0149 0,0176 0,0201 0,0222 Более валов с	0,0032 0,0052 0,0075 0,0098 0,0121 0,0143 0,0163 0,0180 подроби одержат	0,0026 0,0042 0,0060 0,0079 0,0097 0,0115 0,0131 0,0144 ые свед< ся в р;	0,0020 0,0033 0,0047 0,0062 0,0077 0,0091 0,0103 0,0114 2НИЯ О f зботах |	0,0016 0,0026 0,0036 0,0048 0,0059 0,0070 0,0080 0,0088 >асчете [2 и 7]
где pj и — краевые давления на грунт по подош-
ве фундамента в т/м2',
руо и ph — наибольшие давления грунта по пе-
Y	редней и задней граням фундамента
в т/м2}
SP и 244 — сумма нормативных вертикальных
сил (в т) и сумма моментов (в тм),
действующих на сечение по подошве
фундамента;
F и W — площадь (в м2) и момент сопротивле-
ния (в л/3) сечения по подошве фун-
дамента;
С — коэффициент постели грунта в т/м3\
тг — тангенс угла А между вертикалью и
касательной к эпюре давления грун-
та по передней грани фундамента у
поверхности грунта в т!м\ опреде-
ляемый по формуле
? “Г  ~К'	(4-54)
Здесь h — глубина заложения в м\
ф, а и 5 — безразмерные коэффициенты, определяемые
по формулам:
_ fc8 3^—1 е	__ 4e + fcs —1 .
ч5-Зй34-Г е ’ бе—2	’
Е _ й2 (4е + й’ — 1)
ь _ (Зй3 + 1) е ’
. Ь А, , ЯМ
где k~~h ’ е~ й ; S/У •
§ 10. Особые случаи расчета фундаментов
73
При опирании подошвы фундамента на скальные
или полускальные грунты коэффициенты ф, а, £ вычис-
ляются по формулам:
, Л3	. t 2fc2
1 + Й’’ а-1’
Устойчивость фундаментов определяется исходя из
условий, что наибольшие давления на грунт по подошве
фундамента и по передней и задней граням не превышают
следующих величин:
р2<1,2/?н	(4.55)
(4-56)
2
Ph moh'>	(4.57)
=	(4-58)
где у0 — нормативный объемный вес грунта в т/м3\
фн — нормативный угол внутреннего трения грунта;
— нормативное давление на основание в т/м2.
Расчет глубоко заложенных фундаментов в условия^
пространственной задачи (отдельных столбов призмати-
ческой и ступенчатой формы) при разных условиях за-
гружения, горизонтальной и наклонной поверхности
грунта приведен в Указаниях [21] и [22].
в)	Расчет фундаментов на выдергивание
При наличии усилий, стремящихся выдернуть фун-
дамент из грунта, расчет фундамента может быть проведен
следующим образом.
Фундамент ступенчатый (рис. 4.14).
Устойчивость фундамента обеспечивается весом фунда-
мента я грунта на выступах, а также дополнительно
сопротивлением грунта срезу при выдергивании.
Р
Рис. 4.14. Фундамент, работающий на выдер-
гивание
Для сохранения равновесия должно соблюдаться
требование
«^.(A^+A^ + TJn,,	(4.59)
где — вес фундамента в т;
— вес грунта на ступенях фундамента в /и;
7\ —равнодействующая сил сопротивления грунта
сдвигу в т;
п± — коэффициент перегрузки на выдергивающее
усилие Р, приложенное к обрезу фундамента,
принимаемый равным 1,2;
п2 — коэффициент перегрузки на удерживающие
усилия, принимаемый равным 0,8 (СНиП
II-A.11-62, п.2).
Равнодействующая сил сопротивления грунта сдвигу
определяется следующим путем. Строят эпюру давления
грунта на вертикальную плоскость по теории давления
грунта на подпорные стенки (гл. 8), т. е. вычисляют го-
ризонтальные давления При этом в качестве невы-
годной комбинации нагрузок и условий принимается:
объемный вес грунта нормативный у0, угол внутреннего
трения расчетный ср. Эпюру разбивают на отдельные
участки и находят среднее давление на участке. Среднюю
удельную сйлу трения на участке определяют по фор-
муле
т = tg ф.	(4.60)
Суммируя удельные силы трения т по площади среза
грунта, получают величину Та. В связных грунтах при
вычислении 7а величина сил сцепления не учитывается
(гл. 8) ввиду нарушения структуры грунта при засыпке
пазух, но принимается во внимание при определении
давления грунта на вертикальную плоскость, т. е. при
вычислении (невыгодная комбинация сил).
Аналогичным способом можно учесть силы трения
песчаного грунта по вертикальной грани фундамента, но
в качестве коэффициента трения брать не tg<p, а
(табл. 4.11). Для глинистых грунтов этот учет не следует
проводить, так как при увлажнении грунта силы трения
на контактной поверхности резко понижаются.
74
Глава четвертая. Определение основных размеров фундаментов
Таблица 4.14
Величины коэффициентов ф
\ е k \	0,33	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0	1,2	1,4	1,6	1,8	2,0	3,0	5,0	10	оо	При опи- рании на скальные грунты
2,0	0	0,16	0,32	0,43	0,50	0,56	0,60	0,64	0,69	0,73	0,76	0,78	0,80	0,85	0,90	0,93	0,96	0,89
1,9	0	0,16	0,32	0,42	0,50	0,56	0,60	0,64	0,69	0,f3	0,76	0,78	0,80	0,85	0,89	0.92	0,95	0,87
1,8	0	0,16	0,32	0,42	0,49	0,55	0,59	0,63	0,68	0,72	0,75	0,77	0,79	0,84	0,88	0,91	0,94	0,85
1,7	0	0,16	0,31	0,42	0,49	0,55	0,59	0,62	0,68	0,71	0,74	0,76	0,78	0,83	0,87	0,90	0,93	0,83
1,6	0	0,15	0,31	0,41	0,48	0,54	0,58	0,62	0,67	0,70	0,73	0,75	0,77	0,82	0,86	0,89	0,92	0,80
1,5	0	0,15	0,30	0,40	0,48	0,53	0,57	0,61	0,66	0,69	0,72	0,74	0,76	0,81	0,85	0,88	0,91	0,77
1,4	0	0,15	0,30	0,40	0,47	0,52	0,56	0,60	0,64	0,68	0,71	0,73	0,74	0,79	0,83	0,86	0,89	0,73
1,3	0	0,15	0,29	0,39	0,45	0,51	0,55	0,58	0,63	0,66	0,69	0,71	0,72	0,77	0,81	0,84	0,87	0,69
1,2	0	0,14	0,28	0,37	0,44	0,49	0,53	0,56	0,61	0,64	0,66	0,68	0,70	0,74	0,78	0,81	0,84	0,63
1,1	0	0,13 ,	0,27	0,36	0,42	0,47	0,50	0,53	0,58	0,61	. 0.63	0,65	0,67	0,71	0,75	0,78	0,80	0,57
1,9	0	0,12	0,25	0,33	0,39	0,44	0,47	0,50	0,54	0,57	0,59	0,61	0,63	0,67	0,70	0,73	0,75	0,50
0,9	0	0,11	0,23	0,30	0,36	0,40	0,43	0,45"	0,49	0,52	0,54	0,56	0,57	0,61	0,64	0,66	0,68	0,42
0,8	0	0,10	0,20	0,27	0,32	0,35	0,38	0,40	0,44	0,46	0,48	.0,49	0,50	0,54	0,57	0,59	0,60	0,34
0,7	0	0,08	0,17	0,23	0,27	0,30	0,32	0,34	0,37	0,39	0,40	0,41	0,45	0,45	0,47	0,49	0,51	0,26
0,6	0	0,07	0,13	0,17	0,21	0,23	0,25	0,26	0,28	0,30	0,31	0,32	0,33	0,35	0,37	0,38	0,39	0,18
0,5	0	0,05	0,09	0,12	0,14	0,16	0,17	0,18	0,20	0,21	0,22	0,22	0,23	0,24	0,26	0,26	0,27	0,11
0,4	0	0,03	0,05	0,07	0,08	0,09	0,10	0,11	0,12	0,12	0,13	0,13	0,14	0,15	0,15	0,16	0,16	0,06
0,3	0	0,01	0,03	0,03	0,04	0,04	0,05	0,05	0,05	0,06	0,06	0,06	0,06	0,07	0,07	0,07	0,08	0,03
0,2	0	0,00	0,01	0,01	0,01	0,02	0,02	0,02	0,02	0,02	0,02	0,02	0,02	0,02	0,02	0,02	0,02	0,01
Таблица 4.15
Значения коэффициентов а
е k	0,33	0,4	0,5 .	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0	1,2	1,4	1,6	1,8	2,0	3,0	5,0	10,0	оо
2,0	оо	21,50	9,00	5,87	4,46	3,64	3,12	2,75	2,27	1,97	1,76	1,61	1,50	1,19	0,97	0,81	0,67
1,9	оо	18,65	7,87	5,16	3,94	3,21	2,78	2,46	2,05	1,79	1,61	1,48	1.39	1,12	0,92	0,79	0,67
1,8	оо	16,08	6,83	4,51	3,46	2,87	2,48	2,21	1,85	1,63	1,48	1,37	1,28	1,05	0.89	0,77	0,67
1,7	оо	13,78	5,91	3,95	3,04	2,54	2,21	1,98	1,67	1,49	1,36	1,26	1,19	1,00	0,85	0,76	0,67
1,6	оо	11,74	5,10	3,44	2,68	2,25	1,97	1,77	1,52	1,36	1,25	1,17	1,11	0,94	0,82	0,74	0,67
1,5	со	9,94	4,38	2,98	2,36	1,99	1,76	1,59	1,38	1.25	1,16	1,09	1,04	0,90	0,80	0,73	0,67
1,4	оо	8,36	3,74	2,58	2,06	1,76	1,57	1,43	1,26	1,15	1,07	1,01	0,97	0,86	0,77	0,73	0,67
1,3	оо	6,99	3,20	2,24	1,82	1,57	1,41	1,30	1,15	1,06	1,00	0,05	0,92	0,82	0,76	0,71	0,67
1,2	оо	5,82	2,73	• 1,95	1,61	1,40	1,28	1,18	1,06	0,9»	0,94	0,90	0,87	0,80	0,74	0,70	0,67
1,1	оо	4,83	2,33	1,71	1,42	1,26	1,16	1,08	0,99	0,93	0,88	0,86	0,83	0,77	0,72	0,70	0,67
1,0	оо	4,00	2,00	1,50	1,27	1,14	1,06	1,00	0,92	‘ 0,88	0,84	0,82	0,80	0,75	0,71	0,69	0,67
0,9	оо	3,32	1,73	1,33	1,15	1,05	0,98	0,93	0,87	0,83	0,81	0,79	0,77	0,73	0,70	0,69	0,67
0,8	оо	2,78	1,51	1,20	1,05	0,97	0,91	0,88	0,83	0,80	0,78	0,76	0,75	0,72	0,70	0,68	0,67
0,7	оо	2,36	1,34	1,09	0,97	0»1	0,86	0,84	0,80	0,77	0,75	0,74	0,73	0,71	0,69	0,68	0.67
0,6	оо	2,04	1,22	‘ 1,01	0,92	0,86	0,83	0,80	0,77	0,75	0,74	0,73	0,72	0,70	0,69	0,68	0,67
0,5	оо	1,81	1,13	0,95	0,88	0,83	0,80	0,78	0,75	0,74	0,73	0,72	0,71	0,70	0,68	0,67	0,67
0,4	оо	1,66	1,06	0,92	0,85	0,81	0,78	0,77	0,75	0,73	0,72	0,71	0,71	0,69	0,68	0,67	0,67
0,3	оо	1,57	1,03	0,89	0,83	0,79	0,77	0,76	0,74	0,72	0,71	0,71	0,70	0,69	0,68	0,67	0,67
0,2	оо	1,52	1,01	0,88	0,82	0,79	0,77	0,75	0,73	0,72	0,71	0,71	0,70	0,69	0,68	0,67	0,67
Таблица 4.16
Значения коэффициентов g
\ е k \	0,33	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0	1,2	1,4	1,6	1,8	2,0	3,0	5,0	10,0	оо	При опи- рании на скальные грунты
2,0	4,00	3,44	2,88	2,50	2,24	2,04	1,88	1,76	1,57	1,44	1,34	1,26	1.20	1,01	0,86	0,75	0,64	0,89
1,9	3,61	3,12	2,64	2,30	2,07	1,90	1,76	1,65	1,49	1,37	1,28	1,21	1,16	1,00	0,87	0,77	0,67	0,92
1,8	3,24	2,82	2,39	2,11	1,91	1,76	1,64	1,55	1,41	1,31	1,23	1,17	1,12	0,99	0,87	0,79	0,70	0,95
1,7	2,89	2,53	2,18	1,93	1,76	1,63	1,53	1,45	1,34	1,25	1,19	1,13	1,09	0,98	0,88	0,81	0,73	0,93 .
1,6	2,56	2,26	1,96	. 1,76	1,63	1,52	1,44	1,37	1,27	1,20	1,15	1,10	1,07	0,97	0,89	0,83	0,77	1,01
1,5	2,25	2,01	1,77	1,61	1,50	1,41	1,35	1,29	1,21	1,15	1,11	1,07	1,05	0,97	0,90	0,86	0,81	1,03
1,4	1,96	1,78	1,59	1,46	1,37	1,31	1,26	1,22	1,16	1,11	1,08	1,05	1,03	0,97	0,92	0,89	0,86	1,05
1,3	1,69	1,55	1,42	1,33	1,27	1,22	1,19	1,16	1,11	1,08	1,06	1,04	1,02	0,98	0,94	0,92	0,86	1,06
1,2	1,44	1,36	1,27	1,21	1,17	1,14	1,12	1,10	1,07	1,05	1,04	1,02	1,01	0,99	0,96	0,95	0,93	1,06
1,1	1,21	1,17	1,13	1,12	1,08	1,07	1,06	1,05	1,04	1,03	1,02	1,01	1,01	1,01	0,99	0,98	0,97	1,04
1,0	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00
0,9	0,81	0,84	0,88	0,96	0,92	0,93	0,94	0,95	0,95	0,95	0,97	0,98	0,98	0,99	1,00	1,00	1,01	0,9.4
0,8	0,64	0,70	0,76	0,80	0,83	0,86	0,87	0,89	0,91	0,93	0,93	0,94	0,95	0,97	0,99	1,01	1,01	0,85
0,7	0,49	0,57	0,65	0,70	0,74	0,77	0,79	0,81	0.83	0,85	0,87	0,88	0,89	0,91	0,93	0,95	0,97	0,73
0,6	0,36	0,45	0,53	0,59	0,63	0,66	0,69	0,70	0.73	0,75	0,77	0,78	0,79	0,81	0,84	0,86	0,87	0,59
0,5	0,25	0,33	0,41	0,46	0,50	0,53	0,56	0,57	0,59	0,62	0,63	0,64	0,66	0,68	0,70	0,71	, 0,73	0,44
0,4	0,16	0,22	0,29	0,33	0,36	0,38	0,40	0,41	0,43	0,45	0,46	0,47	0,48	0.49	0,51	0,52	0,54	0,30
0,3	0,09	0,13	0,17	0,20	0,22	0,23	0.24	0,25	0,27	0,28	0,28	0,28	0,29	0,31	0,32	0,32	0,33	0,18
0,2	0,04	0,06	0,08	0,09	0,10	0,11	0,11	0,12	0,12	0,13	0,13	0,13	0,14	0,14	0,15	0,15	0,16	0,08
J 11. Конструктивный расчет жестких железобетонных фундаментов под отдельные колонны
75
Фундамент прямоугольный с вер-
тикальными стенками. Для сохранения
устойчивости фундамента необходимо, чтобы вес его был
больше выдергивающего усилия, т. е.
n.P^N^n,.	(4.61)
Силы трения грунта по боковой поверхности фунда-
мента не учитываются ввиду неопределенности величины
этих сил, так как обратная засыпка пазух может быть
произведена любым грунтом. Неучет сил трения идет
в запас прочности. Если засыпка пазух производится
песчаным грунтом с уплотнением, то силы трения грунта
по стенкам фундамента можно учесть.
u Ют
Рис. 4.15. Расчетная схема фундамента (к при-
меру)
Пример 8. Проверить устойчивость квадратного
фундамента при следующих условиях (рис. 4.15): грунт —
песок сухой; ср — 30°; у£ — 1,7 т/м^.
Объем фундамента
1,2 • 1,2 • 0,4 + 0,4 • 0,4 • 3,6 = 1,15
Объем грунта на уширениях
1,2 -1,2 - 4 — 1,15 = 4,61 я*.
Вес фундамента и грунта
0,8 (1,15 • 2,5 + 4,61 • 1,7) = 8,6 т < 1,2.10 т.
Фундамент неустойчив. Дополнительно учтем сопро-
тивление сдвигу грунта засыпки и трение по боковой
поверхности башмака.
Максимальное горизонтальное давление грунта на
глубине 3,6 м [формулы (8.1) и (8.7)]
= Yop Н tg* (45 - f) = 1,7 • 3,6 tg* (45 -	=
= 2,04 ml я?.
Ввиду однородности грунта и прямолинейности
эпюры давлений можно эпюру не разделять на участки,
а взять среднее давление по высоте, равное половине
максимального, т. е.
аср ^1,0 т/м2.
Удельная сила трения на 1,0 м2 поверхности среза
т — оср tg ф = 1 • 0,577 = 0,577 пцм2.
Равнодействующая сил трения песка
Го = 1,2 • 3,6 • 4 • 0,577 = 10,0 т.
На глубине 4,0 м давление грунта
= 1,7 • 4 • 0,5772 = 2,28 т!м2.
Среднее давление на боковую поверхность башмака
2,04 + 2,28	, 2
---------— = 2,16 т!м2.
При коэффициенте трения f — 0,55 равнодействую-
щая сил трения грунта по башмаку
Т„ = 1,2 • 0,4 • 4 • 0,5$ • 2,16 = 2,26 т.
Проверяем устойчивость фундамента на выдерги-
вание с учетом среза грунта
0,8 (1,15 • 2,5 + 4,61.1,7 + 10 + 2,16) =
= 18,5 > 1,2 - 10 т,
т. е. фундамент устойчив.
§ 11. КОНСТРУКТИВНЫЙ РАСЧЕТ ЖЕСТКИХ
ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ФУНДАМЕНТОВ ПОД ОТДЕЛЬ-
НЫЕ КОЛОННЫ
Расчет прочности тела фундамента производится
на расчетные нагрузки и состоит из определения:
1)	реактивного давления грунта под подошвой;
2)	усилий в расчетных сечениях;
3)	размеров бетонных сечений элементов фунда-
мента или проверки их;
4)	требуемой площади сечения продольной и попе-
речной арматуры.
Рис. 4.16. Схема нагрузок на фундамент
а — действительная; б — расчетная'
Нагрузка от колонн счйтается приложенной к пло-
скости обреза фундамента (место условной заделки
стойки при статическом расчете наземной конструкции).
Действительные нагрузки (рис. 4.16, а) удобно заменить
приведенными (рис. 4.16, б).
При расчете фундамента учитываются основные и
дополнительные сочетания нагрузок. Для каждого из
них определяются следующие комбинации усилий:
1)	наибольшая нормальная сила #оМакс и соот-
ветствующие ей момент и поперечное усилие;
2)	наибольший положительный момент Д4£макс и
соответствующие ему нормальная сила и поперечное
усилие;
3)	наибольший отрицательный момент Л4^мин и
соответствующие ему нормальная сила и поперечное
усилие.
76
Глава четвертая. Определение основных размеров фундаментов
чету на любое из указанных сочетаний.
При определении реактивных давлений по подошве
для конструктивного расчета учитывается только давле-
ние от нагрузок, приложенных к обрезу фундамента.
Собственный вес последнего и вес грунта на его уступах
не учитывается, так как обусловленные этими нагруз-
ками реактивные давления ими же уравновешиваются,
не вызывая усилий в теле фундамента.
а) Определение высоты фундамента
Высота фундамента подбирается так, чтобы на-
пряжения воспринимались бетоном, т. е. не требова-
лось поперечной арматуры. Высота фундамента опреде-
ляется расчетом на продавливание в соответствии
с пп. 7.62 и 7.63 СНиП П-В. 1-62.
•------ .
1_ ।	«X. п
Рис. 4.17. Схема к расчету фундамента на про-
давливание
Расчет на продавливание квадратных центрально
загруженных фундаментов производится из условия
Рр^0,75/?рЛЛр,	(4.62)
где РР — расчетная продавливающая сила в т\
£р — расчетное сопротивление бетона при растяже-
нии в т/м\
ho — полезная высота фундамента в м;
6ер— среднее арифметическое между периметрами
верхнего и нижнего основания пирамиды,
образующейся при продавливании в пределах
полезной высоты фундамента (рис. 4.17), в м.
Величина силы РР равна величине нормальной силы,
действующей в сечении колонны у верха фундамента
(7УР) за вычетом нагрузок, приложенных к большему
основанию пирамиды продавливания. Расчет на прода-
вливание внецентренно загруженных фундаментов осу-
ществляется так же, но при этом величина силы
рр = />гр,
Ргр — наибольшее краевое давление на грунт от
расчетной нагрузки (с учетом момента, но
без учета веса фундамента и грунта).
Величина
1) __ ^0 “Ь
*ср -	2	’
где Ьо — верхняя сторона одной грани пирамиды про-
давливания;
Ьн — нижняя сторона одной грани пирамиды прода-
вливания.
Пример 9. Проверить полезную высоту hQ = 0,5 м
железобетонного фундамента под квадратную колонну
400 X 400 мм, передающую на фундамент расчетную
нагрузку Л/р = 120 т. Бетон фундамента марки 100,
/?р = 10 кг/см2 — 100 т/м2. Размеры фундамента по
подошве 2,5 X 2,5 м.
Давление по подошве
120,0	. 2
prP ~~ 2,5 • 2,5 ~ 19,2 т М '
Величина нижней стороны пирамиды продавлива-
ния равна
Ь6 + 2Л0 = 0,4 + 2 • 0,5 = 1,4 я.
Верхний периметр пирамиды 4- 0,4= 1,6 м, ниж-
ний периметр 4 • 1,4= 5,6 м, а площадь большего осно-
вания 1,4- 1,4= 1,96 м2.
Среднее арифметическое значение периметров
.	1,6 + 5,6	_ Л
^ср “	2	— ^’6 м*
Расчетная продавливающая сила
РР = 120 — 1,96 • 19,2 = 82,4 т.
Сила, воспринимаемая на продавливание,
Р? = 0,75 • 100 • 0,5 • 3,6 = 135 > 82,4 т.
Расчет высоты фундамента по формуле (4.62) имеет
ряд недостатков: расчет на продавливание проводится
отдельно от расчета на изгиб, влияние насыщения фун-
дамента арматурой не учитывается и др. Высота фунда-
мента и высоты его ступеней могут более полно опреде-
ляться на основе общих предпосылок расчета изгибаемых
элементов железобетонных конструкций по наклонным
сечениям при отсутствии поперечной арматуры.
Исходя из этих предпосылок, для вычисления общей
высоты фундамента и высот ступеней рекомендуется
[25] формула * 
<4Ю)
где L — расстояние от наружной грани фундамента до
места, где проверяется высота;
5р — расчетная ширина или длина подошвы фун-
дамента;
Ъъ — ширина верхней ступени в местах изменения
высоты фундамента;
р0 — среднее давление грунта на участке L от рас-
четного продольного усилия в колонне;
Я и — расчетное сопротивление бетона при изгибе.
При определении общей высоты фундамента*
г	ак 1.	1.
£ — _ • — ^к,
где I — длина подошвы фундамента;
ак и Ьк — соответственно больший и меньший размеры
сечения колонны.
$ 11. Конструктивный расчет жестких железобетонных фундаментов под отдельные колонны
77
б) Расчет фундамента на изгиб
После установления общей высоты фундамента и
высот его отдельных ступеней определяют требуемое
армирование. Сечение арматуры рассчитывают по моменту
в сечении фундамента по грани колонны. В других сече-
ниях проверяется достаточность поставленной арматуры.
Рис. 4.18. Схема к расчету фундамента
на изгиб
Изгибающий момент вычисляется на всю ширину сечения
фундамента от реактивного давления грунта р по всей
площади консольного свеса, отсекаемого рассматривае-
мым сечением (рис. 4.18).
Момент в направлении I (сечение I—I)
М = />?.(<—°к)2 .	(4.64)
О
Момент в направлении b (сечение II—II)
,. pl (Ъ — Z>K)2
Л1 = -1—^—-—^1— .	. (4.65)
о
Если фундамент загружен внецентренно (в наиболее
общем случае — напряжения под всеми углами разные),
то для определения моментов можно воспользоваться
следующими формулами.
Равнодействующая реактивного давления QK (объем
четырехгранной призмы, усеченной непараллельно осно-
ванию, — рис. 4.19)
QK = bL .	(4.66)
Момент силы QK относительно оси К — К
= QKl* = bL^ .	(4.67)
В формулах (4.66) и (4.67)
_/,11+Р12.	+Р32 .
i Pi~ 2	’ Р2 =--------2--’
остальные обозначения — по рис. 4.19.
Расчет растянутой арматуры по известным величи-
нам изгибающих моментов, для монолитных (и сборных
Рис. 4.19. Схема к определению поперечной силы
Qk и изгибающего момента Mk = Qkl’k при не-
равномерном давлении под подошвой фундамента
К — К — расчетное сечение
одноблочных) фундаментов можно [12] проводить по
приведенным ниже формулам (4.68) — (4.71) и табл. 4.17:
или
Л4 — ДОМ^И;
й°=у7 о;
м
& - kh^
F^abBh9^,
^а
(4.68)
(4.69)
(4.70)
(4.71)
где Ьв — ширина верхней ступени в местах изменения
высоты фундамента;
h0 — полезная высота фундамента;
7?и — расчетное сопротивление бетона при изгибе;
— расчетное сопротивление арматуры при растя-
жении.
Таблица 4.17
Таблица для расчета прямоугольных и тавровых
сечений изгибаемых элементов из бетона
и стали любых марок
а	'о	k		а	го	k	Ао
0,01	10,00	0,995	0,010	0.21	2,31	0,895	0,188
0,02	7,12	0,990	0,020	0,22	2,26	0,890 .	0,196
0,03	5,82	0,985	0,030	0,23	2,22	0,885	0,203
0,04	5,05	0,980	0,039	0,24	2,18	0,880	0,211
0,05	4,53	0,975	0,048	0,25	2,14	0,875	0,219
0,06	4,15	0,970	0,058	0,26	2,10	0,870	0,226
0,07	3,85	0,965	0,067	0,27	2,07	0,865	0,234
0,08	3,61	0,960	0,077	0,28	2,04	0,860	0,241
0,09	3,41	0,955	0,085	0,29	2,01	0,855	0,248
0,10	3,24	0,950	0,095	0,30	1,98	0,850	0,255
0,11	3,11	0,945	0,104	0,31	1,95	0,845	0,262
0,12	3,98	0,940	0,113	0,32	1,93	0,840	0,269
0,13	2,88	0,935	0,121	0,33	1,90	0,835	0,275
0,14	2,77	0,930	0,130	0,34	1,88	0,830	0,282
0,15	2,68	0,925	0,139	0,35	1,86	0,825	0,289
0,16	2,61	0,920	0,147	0,36	' 1,84	0,820	0,295
0,17	2,53	0,915	0,155	0,37	1,82	0,815	0,301
0,18	2,47	0,910	0,164	0,38	1,80	0,810	0,309
0,1)	2,41	0,905	0,172	0,39	1,78	0,805	0,314
0,20	2,36	0,900	0,180	0,40	1,77	0,800	0,320
Пример 10. Рассчитать пирамидальный железобе-
тонный фундамент под колонной 1000 X 500 мм; расчет-
ные нагрузки = 445 m, QP = 2 т,	— 10 тм.
78
Г лава четвертая. Определение основных размеров фундаментов
1. Размеры подошвы здесь не опреде-
ляются, так как способы вычислений рассмотрены вьгате
(§6 и 7). Полученные размеры и давления по подошве
от расчетных нагрузок (без учета веса фундамента и
грунта) приведены на рис. 4.20.
2. Рас-чет тела фундамента. Принимаем
бетон марки 200, толщину защитного слоя а& = 0,05 м,
и Ьв — по ширине колонны, т. е. Ьв ~ Ьк.
Для подбора сечения арматуры определяем изги-
бающие моменты в '“расчётных”'сечениях по формуле
(4.67).
В сечении I—I при Рмакс=26,5 т/м2, р± = 25,8 т/м2
и L = 1,85 м
п-, 1	2 • 26,5 + 25,8
Л/L — 3,7 • 1,852 ---~ — 165,6 тм}
1	о
Рис. 4.20. Схема к примеру расчета фундамента
Pop *25,6 т/м2
Требуемая высота фундамента по формуле (4.63)
в сечении I—I
, т 1 /~Рмакс^Л I	1 ос 1 /~	26,5 • 3,7
h = L У 0,4Лиг>в + °а = 1,85 У 0,4 • 1000 • (1,5 +
+ 0,05 = 1,34 м.
Принимаем h = 1,40 м (две ступени по 0,7 м).
В сечении III—III
4 -/етпийо+»да - ода « <
Таким образом, принятая высота фундамента из
условия прочности сечения по поперечной силе доста-
точна.
Примечание. Принятая высота достаточна также и
из условия расчета на продавливание, в чем можно убедиться
расчетом по формуле 4.62.
Требуемая высота нижней ступени по формуле (4.63)
в сечении II—II
". - О’0 У оЛигЬ® + °'® - °'25 * < °'7 *
В сечении IV—IV
' Г 256-47
= 0,95 ]/ ^.-йоот^б + °’05 = °’15 М < °’7
Таким образом, принятая высота нижней ступени
из условия прочности наклонного сечения по поперечной
силе достаточна.
В сечении II—II при рмакс = 26,5 т/м2, р2 ~
= 126,0 т/м2 и £ = 1,20 м
Л4ц = 3,7 • 1,202 2'26,5 + 26,0 = 70,0 тм.
11	о
В сечении III—III при рср = 25,6 т/м2 и L = 1,60 м
256
Мш = 4,7 • 1,62 -~L = 154,0 тм,
В сечении IV—IV при рср= 25,6 т!м2 и L = 0,95 м
256
МIV = 4,7 • 0,952	= 54,1 тм.
Сечение арматуры, укладываемой вдоль длины I
подошвы фундамента, находим из расчета сечения I—I
по формулам (4.68)—(4.71)
Л4
А	-	165’6	— 007
0 ~ Мо#и Ь3 • Ь352 • 1000	’ Л
Из табл. 4.17 полученному До соответствует
k = 0,963.
Требуемое сечение арматуры
_ М _	16560000	2
Га — /гЛ0/?а	0,963 • 135 • 3400	’ СМ ’
Принимаем 25 ф 14 ПЛ; F& = 38,5 см2.
Проверяем, обеспечивает ли эта арматура прочность
сечения II—II:
а =
Fa/?a 38,5 • 3400 _
МА ~ 180-65.100	’
§12. Расчет сборных железобетонных фундаментов
19
чему соответствует (по табл. 4.17)
Ло = 0,100.
Несущая способность сечения -
[Мп] = A b h2R = 0,100 • 1,80.0,652 • 1000 =
L il-i о в о и	7
= 78,2 тм > 70,0 тм.
Прочность сечения II—II по моменту достаточна.
Сечение арматуры, укладываемой вдоль ширины b
подошвы фундамента, находим из расчета сечения III—III
л J54,0 ППЛ7
1,8- 1,35s- 1000	’
Из табл. 4.17 полученному Ло соответствует
k = 0,975.
Требуемое сечение арматуры
, __	15 400 000
а ~ 0,975 • 135 • 3400
= 34,5 см2.
Принимаем 24 ф 14 ПЛ; Fa = 36,9 см2.
Проверяем, обеспечивает ли эта арматура прочность
сечения IV—IV:
а —
36,9 • 3400
230 • 65 • 100
= 0,0822,
чему соответствует (по табл. 4.17)
Ло = 0,079.
Несущая способность арматуры
[MIV] = 0,079 • 2,30 • 0,652 -1000 = 78,4 тм > 54,1 тм.
Прочность сечения IV—IV по моменту достаточна.
§ 12.	РАСЧЕТ СБОРНЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ
ФУНДАМЕНТОВ
Сборные одно блочные фундаменты под отдельные
колонны рассчитываются как монолитные. Сборные
двухблочные фундаменты рассчитываются [12] исходя
Рис. 4.21. Расчетная схема составного сечения (при рас-
чете на изгиб)
1 — плита; 2 — башмак
из предпосылок: каждый элемент составного сечения
имеет растянутую и сжатую зоны; при изгибе по кон-
такту между элементами возникают силы трения. Рас-
четная схема составного сечения (при расчете на изгиб)
приведена на рис. 4.21.
Арматуру башмака определяют по моменту с учетом
сил	трения между блоками		
	М = Ra (Fa.„ гп + Fa,6 z6) + Т (гф — z	н)>	(4.72)
где	zn — ^оп 9,5хп,		(4.73)
	гб = Лоб — °>5хб-’		(4.74)
	гф = Л0ф — °-5хб>		(4-75)
где	Т — сила трения между составными	элементами	
	в отсеченной части фундамента.		4.21.
	Остальные обозначения приведены на Высота сжатой зоны плиты	рис.	
			
	Г - ^а^а.п - Т я„ьп •		(4.76)
	Высота сжатой зоны башмака		
	Г —	а.б + 6 “	Мб	'		(4.77)
В формулах (4.76) и (4.77) величины Ьп и соот-
ветственно равны ширине (по верху) плиты и башмака.
Применимость расчетной формулы (4.72) ограничи-
вается условием хп > 0 или R^F^.^ > Т.
Условие хп < 0 означает, что силы трения по по-
верхности контакта в отсеченной части между башмаком
и плитой достаточны для обеспечения их монолитной
работы. В этом случае фундамент рассчитывается как
монолитный.
Силу трения приближенно можно найти по формуле
Т = 0,35Q,	(4.78)
где Q — равнодействующая реактивных давлений грун-
та, приложенных к отсеченной части фундамента
(т. е. поперечная сила в сечении).
Порядок расчета сборных двухблочных фундаментов
1.	Вычисляются размеры подошвы фундамента (как
указано в § 5).
2.	Форма и размеры сборных фундаментов прини-
маются в соответствии с указаниями гл. 3 или литератур-
ными данными [14, 12, 13]. Вес блоков увязывается с гру-
зоподъемностью кранов.
3.	Определяются реактивные давления по подошве
фундамента при наиболее невыгодной комбинации на-
грузок (рмакс,
Рмин и др.) — (рис. 4.22).
4.	Производится расчет плиты. Проверяется доста-
точность принятой толщины плиты из условия прочности
по формуле (4.63) в сечениях III и VI. Арматура плиты
определяется из расчета сечений III и VI по формулам,
приведенным в § 11.
5.	Проводится расчет башмака. Проверяется до-
статочность принятых высот башмака и ступеней из
условия прочности по поперечной силе [формула (4.63)]
в сечениях I, IV, II, V как для монолитного фунда-
мента.
Арматура башмака определяется из расчета сече-
ний I, II, IV и V с учетом сил трения по контактным
плоскостям. Для каждого сечения поперечная сила Q
вычисляется по формуле (4.66), а сила трения Т — по
формуле (4.78).
Необходимо проверить, достаточно ли сил трения
для обеспечения монолитной работы составного сечения.
Здесь рассматриваются два случая.
а) Усилие, воспринимаемое растянутой арматурой
плиты, меньше сил трения
^.п 7?а < Т,	(4.79)
т. е. сечение работает как монолитное.
80
Глава четвертая. Определение основных размеров фундаментов
Момент вычисляется по формуле (4.67). Далее на-
ходят и {формулы (4;74) и (4.75)], принимая'высоту
сжатой зоны приближенно
Xg = 6,1Йоф.
Требуемое сечение арматуры
М.	R&Fа-п
^а^б
(4.80)
Находим действительную высоту сжатой зоны сече-
ния
хб =	~ Ла-б)- .	(4.81)
Если эта величина мало отличается от принятой
в расчете (приближенной), то пересчет не делается.
|[^2 |Л? ] Рмакс
Р мин Q
Рис. 4.22. Схема к расчету двухблочного фундамента
б) Усилие, воспринимаемое растянутой арматурой
плиты, больше сил трения
/?а.п^а>Г,	(4.82)
сечение работает как составное.
Находятся хп, хб, zn, гб и^фПО формулам (4.73)—
(4.77). Изгибающий момент определяется по формуле
(4.72). Если он больше действующего в'данном сечении,
значит прочность по моменту достаточна.
Расчет других типов сборных фундаментов
1. Расчет сборных (составных) фундаментов с рас-
пределительной траверсой производится следующим об-
разом!
1) плита рассчитывается .по схеме однопролетной
балки с консолдми, нагруженной реактивным давлением;
2) ветви траверсы рассчитываются также по схеме
однопролётнойбалкис” консолями;
3) поперечные ребра, связывающие ветви траверсы,
рассчитываются как короткие консоли.
2. Расчет сборных непрерывных фундаментов, со-
стоящих из блоков-подушек и стеновых блоков (под
несущие стены) выполняется как для монолитных фун-
даментов.
3. Расчет сборных фундаментов с прерывистой по-
душкой (под несущие стены) имеет определенные особен-
ности [14 и 24].
Нормативное давление на основание вычисляется
обычным путем, т. е. для непрерывного фундамента.
Если полученная ширина фундамента не совпадает с ши-
риной типовых блоков, то последние принимают большей
ширины, но ставят их на некотором расстоянии друг от
друга (с зазором). Получается прерывистая подушка фун-
дамента, площадь которой должна быть при этом равна
площади непрерывного фундамента, т. е.
^пр ~ ^непр*
Расстояние между блоками-подушками (зазор) будет
равно
с = I №pS- _ Л (	(4.83)
\*расч I
где I — длина типового блока-подушки (по линии оси
стены);
^тип — ширина типового блока-подушки (перпенди-
кулярно оси стены);
брасч— расчетная ширина фундамента..
Пример 11. Расчетом установлена необходимая ши-
рина фундамента под стенку брасч”!»? м- Типовые
блоки Ф-16 и Ф-20 (серия ИИ-03-62) имеют ширину соот-
ветственно 1,6 и 2,0 м. Блоки Ф-16 принять нельзя, так
как это вызовет перенапряжение в основании. Принимаем
блоки Ф-20 и устраиваем прерывистую подушку фунда-
мента. Ширина блока дтип = 2,0 м, длина блока I =
= 1,18 м. Расстояние между блоками-подушками
с __ Л — 1,18^ —й= 0,21 м.
\»расч /	\ М J
Более подробные сведения о расчете сборных фун-
даменте^, их конструкции и технико-экономических по-
казателях содержатся в литературе [12, 24, 14].
§ 13. ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ РАСЧЕТ ЛЕНТОЧНОГО
ФУНДАМЕНТА ПОД КОЛОННЫ
Для предварительного назначения сечения ленточ-
ного фундамента под колонны реактивные давления
определяются исходя из схемы жесткого фундамента,
как указано в § 5—8. Изгибающие моменты в каждом
сечении ленты при этом определяются по формуле
М = А1р —	+ SA4Z,	(4.84)
где Alp — момент в данном сечении от площади эпюры
реактивных давлений, расположенной левее
данного сечения;
Pili — сумма моментов для данного сечения от на-
грузок, передаваемых колоннами, располо-
женными левее сечения (Р[ — нагрузка от
колонны /; li — расстояние от колонны до
сечения);
SA4/ — сумма внешних моментов, передаваемых ко-
лоннами, расположенными левее данного се-
чения.
За положительное направление моментов прини-
мается направление по часовой стрелке.
§14. Расчет фундаментных балок и плит как конструкций на упругом основании
81
Дальнейший уточненный расчет для армирования
проводится по правилам для балки на упругом основа-
нии (§ 14). В случае значительного расхождения в эпю-
рах моментов берутся новые размеры сечения, соответ-
ствующие уточненному расчету.
§ 14. РАСЧЕТ ФУНДАМЕНТНЫХ БАЛОК И ПЛИТ
КАК КОНСТРУКЦИЙ НА УПРУГОМ ОСНОВАНИИ
Железобетонные фундаментные балки и плиты, ра-
ботающие на изгиб, рассчитываются как конструкции на
упругом основании. Здесь предположение о линейном
распределении давлений [(4'. 17), (4.32)] оказывается не-
достаточно точным, хотя и может служить для предва-
Рис. *4.23. Схема пере-
мещения поверхности
основания под нагруз-
кой
а — по гипотезе Винклера;
б — по гипотезе упругого
полупространства
рительного расчета сечения кон-
струкций.
Уточненный расчет учиты-
вает совместную работу балки
(плиты) и грунтового основания.
При этом обычно используют
одно из двух предположений:
1. Либо основание работает
согласно гипотезе коэф-
фициента постели
(Винклера). Эта гипотеза пред-
полагает, что осадки wb какой-
либо точке поверхности основа-
ния прямо пропорциональны
приложенному в этой точке дав-
лению р, т. е. что р — kw.
Коэффициент k (в кг/см3) назы-
вается коэффициентом постели.
Осадка данной точки зависит
только от давления, приложен-
ного в той же точке, и не зависит от давлений, действую-
щих по соседству (рис. 4.23, а).
2. Либо основание работает как среда, к которой
применимы формулы теории упругости, связывающие
напряжения и осадки. Грунт принимается за однородное
упругое тело, бесконечно простирающееся вниз и в сто-
роны и ограниченное сверху плоскостью. Такое тело
называется упругим полупространством, а соответст-
ствующее предположение — гипотезой упру-
гого полупространства. Поверхность уп-
ругого полупространства деформируется не только не-
посредственно под нагрузкой, но и по соседству с ней
(рис1. 4.23, б).
Вторая гипотеза ближе к реальным свойствам грунта;
в настоящее время расчеты-ведутся преимущественно на
этой основе.
Однако расчеты по этой гипотезе в случае фунда-
ментов большой опорной площади, выражающейся в де-
сятках или сотнях квадратных метров, дают преувели-
ченное значение деформаций фундаментов и изгибающих
моментов. Происходит это потому, что гипотеза однород-
ного полупространства игнорирует уплотнение грунта
с глубиной от собственного веса, уменьшающее дефор-
мации основания. Поэтому для таких фундаментов целе-
сообразно расчет проводить по условной схеме, согласно
которой основание представляет собой упругий слой,
подстилаемый несжимаемым основанием (см. ниже).
' Деформационные свойства основания, принимаемого
за упругое полупространство, характеризуются его мо-
дулем деформации Еъ и (в меньшей степени) коэффициен-
том Пуассона р0. Модуль деформации (в кг!см3) должен
определяться на основе полевых испытаний штампом
(см. гл. 2). В случае отсутствия данных, полученных
опытным путем, можно устанавливать его значение из
табл. 1.5 и 1.6. Использование данных компрессионных
испытаний не рекомендуется, так как это приводит
к заниженной величине Е$.
Для неоднородного многослойного основания можно
пользоваться осредненным значением модуля Е'у опре-
деляемого формулой	0
(4-85)
———
где Hi — толщина z-го слоя грунта в см\
Ei — модуль деформации данного слоя в кг/см2\
О/ — среднее значение нормальных напряжений
, (в кг!см2) для данного слоя на вертикальной
оси под центром подошвы конструкций; при
этом принимается, что опорная площадь рав-
номерно загружена' и собственный вес грунта
не учитывается (см. табл. 5.2).
Коэффициент Пуассона с достаточной точностью
можно принимать: для песке
и суглинков — 0,35, для
глин — 0,4.
Метод расчета фундамен-
тов зависит от их формы и
относительной гибкости.
Если конструкция имеет
удлиненную прямоугольную
опорную площадь, причем
любая полоса шириной 1 м>
выделенная в поперечном на-
правлении из конструкции,
работает в одинаковых усло-
виях со всякой другой по-
добной полосой, т. е. имеет
равным 0,3, для супесей
Рис. 4.24. Схема выделе-
ния полосы из конструк-
ции для расчета в усло-
виях плоской задачи
в три раза больше ширины,
рассчитываются главным
одинаковую жесткость и оди-
наковое распределение внеш-
ней нагрузки (рис. 4.24), рас-
чет проводится в условиях
плоской задачи. При этом
длина опорной площади
должна быть по крайней мере
В условиях плоской задачи
образом фундаменты гидротехнических сооружений.
Круглые фундаменты плиты рассчитываются на
основе решения осесимметричной задачи. К ним от-
носятся фундаменты фабрично-заводских труб, днища
резервуаров, фундаменты доменных печей и т. п. Ленточ-
ные фундаменты под колонны рассчитываются как балки
в условиях пространственной задачи. Фундаменты из
перекрестных лент в силу сложности их конструкции
рассчитываются по гипотезе Винклера [3]. Плоские
прямоугольные фундаменты под отдельные колонны
рассчитываются как прямоугольные плиты в условиях
пространственной задачи. Сплошные фундаментные
плиты под ряды колонн и стены, полы промышленных
зданий и т. п. рассчитываются как плиты большой
протяженности.
Методы расчета конструкций на упругом основании
можно разбить на две группы:
1) методы, в которых на основе условий равновесия
и условия полного примыкания подошвы балки или плиты
к грунту составляются одна или две системы линейных
уравнений с несколькими неизвестными; решение этих
систем позволяет определить эпюру реактивных давле-
ний, а затем уже и эпюры изгибающих моментов, по-
перечных сил и прогибов (осадок);
2) методы, , основанные на использовании готовых
таблиц всех этих расчетных величин. Такие таблицы
составлены для большинства типов конструкций при
82
Глава четвертая. Определение основных размеров фундаментов
различной их относительной гибкости, характере и раз-
мещении нагрузок. Таблицы значительно сокращают
время и труд расчетчика.
Основными методами, требующими решения систем
уравнений, являются:
1. Метод проф. Б. Н. Жемочкина [5]. Этот метод
применим как для расчета балок в условиях простран-
ственной задачи, так и для полос в условиях плоской
задачи. Здесь вся опорная площадь фундамента разби-
вается на ряд участков, причем в пределах каждого
участка реакции грунтов для упрощения считаются
равномерно распределенными (рис. 4,25).

Рис. 4.25. Схема расчета балки или полосы по
методу Б. Н. Жемочкина
Между балкой (полосой) и основанием в середине
каждого участка помещается абсолютно жесткий стержень
(см. рис. 4.25, где для ясности число стержней сокра-
щено). Горизонтальный стержень поставлен, чтобы сде-
лать систему неизменяемой; он никакой роли в расчете
не играет. Постановкой вертикальных стержней-связей
ставится условие, что перемещения балки и основания
в местах этих стержней одинаковы.
Неизвестными в расчете являются силы х в стерж-
нях, осадка w и угол поворота tg ф0 в каком-либо сечении
балки, принимаемом за начальное. Эти неизвестные опре-
деляются исходя из условия равенства прогибов балки
осадкам грунта в точках, где поставлены стержни.
К полученным таким образом уравнениям прибавляются
два уравнения, вытекающие из условий равновесия.
Аналогичный метод предложен и для расчета круг-
лых плит.
Метод Б. Н. Жемочкина особенно удобен для при-
менения в сложных случаях переменного сечения балки
или сложной формы подошвы. Он легко обобщается,
когда основание представляет собой сжимаемый слой
конечной толщины, подстилаемый скальным основанием.
Метвд неприменим для строгого расчета прямоугольных
плит, когда в каждой их точке определяются два момента,
изгибающих плиту соответственно в продольном и попе-
речном направлениях. Его нельзя использовать также
для расчета длинных ленточных фундаментов под ряд
колонн.
2. Методы В. А. Флорина [26] и М. И. Горбунова-
Посадова. [3]. Метод Флорина разработан для расчета
конструкций в условиях плоской задачи. Метод Горбу-
нова-Пос адова охватывает все основные типы конструк-
ций.
Методы основаны на определении эпюры реактивных
давлений в виде многочлена 6-ой или 5-ой степеней.
Так, в случае симметрично загруженной полосы этот
многочлен при решении плоской задачи имеет вид
Рх = «о +	+ V6»	(4.86)
где х — х'Н — приведенные, ах' — действительные рас-
стояния от середины полосы до данной точки, I —
полудлина полосы.
Используя формулы теории упругости, составляют
уравнение перемещений поверхности грунта w (х) от
давлений р (х) тоже в виде степенного ряда, коэффи-
циенты которого линейно зависят от коэффициентов а*.
Неизвестные коэффициенты qz- вычисляются так же, как
Xi в методе ЖемочкинаПЛ?] из условий равновесия и кон-
тактных условий в нескольких точках [27]. Другой спо-
соб их определения — из условия равновесия и условия
равенства в середине полосы величин прогибов балки
и осадок грунта и их производных [3, 26]. Для прост-
ранственной задачи используются двойные степенные
Многочлены.
Существует прием А. Г. Ишковой и П. И. Клубина,
позволяющий в случае достаточно жестких конструкций
повысить точность решения и уменьшить необходимое
число определяемых неизвестных в случае плоской и
осесимметричной задач. Практические указания об этом
приеме приведены в статье [6].
Методы расчета nd готовым таблицам расчетных ве-
личин изложены в книге [3]. При плоской задаче здесь
даны таблицы для абсолютно жестких полос, полос ко-
нечной длины и жесткости, бесконечных и полубеско-
нечных полос (см. ниже). Предусматриваются случаи
равномерной нагрузки и нагрузок в виде сосредоточенной,
силы или изгибающего момента в любом сечении.
Полоса прямоугольного сечения считается абсо-
лютно жесткой, если ее показатель гибкости t (величина
безразмерная) составляет
(1-vf)	Ео Г
(l-v*)‘ 4^/
(4.87)
где Ео и v0 — модуль деформации и коэффициент Пуас-
сона грунта;
Ег и — модуль упругости и коэффициент Пуас-
сона материала полосы;
I — момент инерции сечения полосы;
I — ее полудлина;
h — высота;
Ъ' — ширина, равная 1 м.
Расчет производится по табл. 16 и 23 [3]. При
1 Ю считается, что полоса имеет конечную жест-
кость и конечную длину. В этом случае расчет осуще-
ствляется по табл. 16—29 [3] предусматривающим зна-
чения t = 1, 2, 3, 5, 7, 10. При t >> 10 полоса считается
длинной и рассчитывается как бесконечная или полу-
бесконечная. Полоса принимается за бесконечную, если
расстояния от точки приложения нагрузки до левого
края аД и до правого края ап удовлетворяют условиям
(4.88)
Здесь L — упругая характеристика полосы, опре-
деляемая равенством
L - VХ<г-ЗН Уйг"- (,Ю)
Второе (приближенное) значение L справедливо толь-
ко для полос прямоугольного сечения.
Полоса называется полубесконечной, если одно из
приведенных расстояний ал или ап больше 2, а другое
равно или меньше 2.
Бесконечные полосы рассчитываются по табл. 43
и 44 [3], полубесконечные — по табл. 45 и 46.
В таблицах даны безразмерные значения ординат
реактивных давлений р, изгибающих моментов М, по-
перечных сил Q в большом числе различных точек полосы,
причем предусматривается столь же большое число то-
чек, к которым могут быть приложены сосредоточенные
силы Р или моменты М.
§ 14. Расчет фундаментных балок и плит как конструкций на упругом основании
83
Переход от безразмерных эпюр к действительным
при нагрузке силой Р производится для балок конечной
длины по формулам
р = р ~ [т/м]; М — Р1 [тм]; Q — QP [т], (4.90)
а для бесконечных и полубесконечных — по таким же
формулам с заменой в них I на L. При нагрузке моментом
..	г»	А4	М
М вместо Р в эти формулы войдут или -j-.
Если к полосе приложено несколько сил и изгибаю-
щих моментов, эпюра находится путем суммирования
эпюр, возникающих от отдельных сил.
Расчет в условиях плоской задачи фундаментов
большой опорной площади, как уже указывалось, при-
водит к значительному преувеличению изгибающих мо-
ментов. Особенно велико это преувеличение в случае
равномерной нагрузки на фундамент. Для устранения
этого недостатка следует использовать условную расчет-
ную схему основания в виде упругого слоя конечной
глубины. Правила и таблицы для такого расчета при-
ведены в книге Г. В. Крашенинниковой [8].
Нельзя пользоваться решением для плоской задачи
в случае, если конструкция работает в пространствен-
ных условиях, так как это приводит к резко завышенным
значениям изгибающих моментов.
Для осесимметричной задачи (см. [3]) табл. 65—69
даны для абсолютно жестких плит, табл. 70—75 — для
гибких круглых плит. Критерии расчетных категорий
плит (абсолютно жесткие, гибкие, бесконечные), анало-
гичные критерию для полосы, приведены также в [3]
на стр. 220—221.
Для жестких ленточных фундаментов под любую
нагрузку служат табл. 90—91 [3]. Для данных гибких
лент, принимаемых за бесконечные и полубесконечные
при нагрузке сосредоточенными силами, предназначены
табл. 95—99 (см. там же). Таблицами предусмотрены
о	л д .
значения приведенной полуширины ленты р = — (где
b —действительная полуширина; Р = 0,025; 0,075; 0,15;
0,3; 0,5). Этих значений достаточно, чтобы обходиться
без интерполирования. При Р >> 0,5 расчет выполняется
в условиях плоской задачи.
Для жестких квадратных и прямоугольных фунда-
ментов имеются графики распределения всех расчетных
величин по площади плиты — (см. рис. 147, 159—163
в [3]). Для расчета плит большой протяженности при
сосредоточенных нагрузках или нагрузках, распреде-
ленных по малой площадке и приложенных как вдали от
края, так и вблизи него, служат таблицы, помещенные
в [4]. Они дают возможность устанавливать изгибающие
моменты и поперечные силы в двух направлениях.
При расчете гибких прямоугольных плит не рекомен-
дуется заменять плиты системой взаимно-перекрываю-
щихся продольных и поперечных балок, так как такой
расчет нельзя считать статически правильным даже в по-
рядке приближения.
ЛИТЕРАТУРА
1.	Васильев Б. Д. Основания и фундаменты.
Госстрой издат, 1955.
2.	Винокуров Е. Ф. Расчеты оснований и фун-
даментов. Минск, I960.
3.	Горбунов-Посадов М. И. Расчет кон-
струкций на упругом основании. Госстройиздат, 1953.
4.	Горбунов-Посадов М. И. Расчет тон-
ких плит на упругом основании. Госстройиздат, 1959.
5.	Же мо ч к и н Б. Н., Синицын А. П.
Практические методы расчета фундаментных балок и
плит на упругом основании без гипотезы Винклера.
Изд. 2-е. Госстройиздат, 1962.
6.	К л у б и н П. И. Расчет балочных и круглых
плит на упругом основании. Инженерный сборник АН
СССР, т. XII, 1952.
7.	К о з л о в В. Ш., Дыховичный А. А.
Расчет железобетонных конструкций. Киев, 1963.
8.	Крашенинникова Г. В. Расчет балок
на упругом основании конечной глубины. М.—Л.,
изд-во «Энергия», 1964.
9.	Линович Е. Е. Расчет и конструкции не-
сущих элементов гражданских зданий. Киев — Львов,
1947.
10.	П о п о в и ч Н. А. — «Основания и фунда-
менты и механика грунтов», 1961, № 6.
И. Пособие по проектированию оснований' зданий
и сооружений. Стройиздат, 1964.
12.	Ривкин С. А., Коршунов Д. А.,
Френкель М. М. Сборные железобетонные фунда-
менты каркасных зданий. Киев, Госстройиздат, 1962.
13.	Сахновский К. В. Железобетонные кон-
струкции. Госстройиздат, 1959.
14.	С о р о ч а н Е. Л. Сборные фундаменты про-
мышленных и жилых зданий. Госстройиздат, 1962.
15.	Справочник проектировщика. Сборные железо-
бетонные конструкции. Госстройиздат, 1959.
16.	Строительные нормы и правила. СНиП П-В.
1-62. Бетонные и железобетонные конструкции, нормы
проектирования. Госстройиздат, 1962.
17.	СНиП II-A.11-62. Нагрузки и воздействия,
нормы проектирования. Госстройиздат, 1962.
18.	СНиП Н-Б.1-62. Основания зданий и сооруже-
ний. Нормы проектирования. Госстройиздат, 1962.
19.	СНиП Н-А. 10-62. Строительные конструкции и
основания, основные положения проектирования. Гос-
стройиздат, 1962.
20.	СНиП II-А. 12-62. Строительство в сейсмических
районах, нормы проектирования. Госстройиздат, 1962.
/	21. Технические указания по расчету фундаментов
контактной сети (ВСН 23—60). Госстройиздат, 1961.
22.	Технические условия проектирования железно-
дорожных, автодорожных и городских мостов и труб.
СН 200—62.
23.	Технические условия проектирования мостов и
труб на железных дорогах нормальной колеи (ТУМП—56),
1957.
24.	Указания по применению сборных ленточных
фундаментов. Госстрой СССР, 1959.
25.	У л и ц к и й И. И., Ривкин С. А., Са-
молетов М. В., Дыховичный А. А. Же-
лезобетонные конструкции. Киев, Госстройиздат, 1959.
26.	Ф л о р и н В. А. Основы механики грунтов.
Т. 1. Госстройиздат, 1959.
27.	Цытович Н. А., Веселов В. А. и др.
Основания и фундаменты. Госстройиздат, 1959.
ГЛАВА ПЯТАЯ
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ В ОСНОВАНИЯХ
§ 1.	РАСПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ В
ОДНОРОДНОМ ОСНОВАНИИ
Определение напряжений в грунтах производится
с помощью теории линейно-деформируемой среды, ис-
пользующей решения теории упругости и предполагаю-
щей только загружение без разгрузки, причем считается,
что процесс сжатия от внешней нагрузки закончился,
давление на основание не превышает нормативного давле-
ния, определенного в соответствии с указаниями гл. 4.
Напряженное состояние в какой-либо точке грун-
тового массива характеризуется с помощью составляю-
щих. напряжений, действующих по направлениям осей
принятой системы координат. В прямоугольной системе
координат выделяется элементарный кубик со сторонами,
параллельными осям координат (рис. 5.1). По граням
выделенного кубика действуют следующие составляющие
напряжений: о^ — вертикальное нормальное напряжение,
вх — горизонтальное нормальное напряжение, действую-
щее в направлении оси х, сгу- — горизонтальное нормаль-
ное напряжение, действующее в направлении оси уу
и три пары касательных напряжений: xzx и хХ2, хху и хух,
На рис. 5.1 показаны направления напряжений,
принимаемые за положительные.
а)	Распределение напряжений от
вертикальной сосредоточенной силы,
приложенной на поверхности основания
Решение для этого случая получено Буссинеском [8]
в 1885 г.
Формулы для составляющих напряжений в прямо-
угольной системе координат в соответствии с обозначе-
ниями рис. 5.1 и 5.2 имеют вид [6]:
_ 3 Pz3 .
~ 2 ‘ лЯ6 ’
ЗР | zxa , 1 — 2ц Г R^ — Rz — z2
°х ~ 2л ( R’- +	3	[ R3(R + z)
x42A‘ + z)ll.
A3 (#4-z)a JJ’
ЗР | zy2 1 — 2ц Г R2 — Rz — z2
°? ~ 2л I /?5 +	3	[ /?» (R + z)
З’2 (27? 4-г)]].	(5Л)
Rs (R + z)a J Г
____ЗР yz- .
T‘v - — 2л ’ Ro ’
__ ЗР xz2
Хгх =	' F’
ЗР Гxyz	1 — 2р, ху (2Р + z) 1
ТхУ = 2л	3 R3 (R + z)2 ] '	/
Для вычислений составляющей напряжения
можно воспользоваться таблицами [6]. При построении
таблиц формула для вертикальных нормальных напря-
жений в2 приводится к виду
3Pz3
СТг “ 2л/?5
(5.2)
где
Значения К в зависимости от отношения — при-
ведены в табл. 5.1.
§ 1. Распределение напряжений в однородном основании
85
нормальные напряжения определяются формулой
„ 2Р Г ♦
п I Z / 6? + Z? +zs Т
,	+ Zf + 2z3)	1
+	+ ы + ii Г
Для точек, расположенных на глубине г на верти-
кали, проходящей через одну из угловых точек площадки»
формула имеет вид
0 -РГ 4fr1/1z(4»l + 4Zj + 2zs)
Zy 2л[ (4^4-z8)(4Z? + z*))/r4Z>?-}-4Z?+z2
+ arctg -—~	=-].	(5.4)
z )<4^ + 4Zf+ za J
Для пользования таблицами формулы (5.3) и (5.4)
приводятся к виду:
&Z0 ~ ЦР5	(5.3')
агу = ау	(5.4')
Значения # для случая сосредоточенной вертикальной силы
Таблица 5.1
Отно- шение г Z	Коэф- фи- циент К	Отно- шение г ~z	Коэф- фи- циент К	Отно- шение г Z	Коэф- фи- циент К	Отно- шение г Z	Коэф- фи- циент К	Отно- шение ~z	Коэф- фи- . циент 1 К	Отно- шение Z	Коэф- фи- циент К	Отно- шение г ~z	Коэф- фи- циент К	Отно- шение г Z	Коэф- фи- циент К
0,00	0,4775	0,25	0,4103	0,50	0,2733	0,75	0,1565	1,00	0,0844	1,25	0,0454	1,50	0,0251	1,80	0,0129
0,01	0,4773	0,26	0,4054	0.51	0.2679	0,76	0.1527	1,01	0,0823	1,26	0,0443	1,51	0,0245	1,82	0,0124
0.02	0,4770	0,27	0,4004	0,52	0,2625	0,77	0,1491	1,02	0,0803	1,27	0,0433	1,52	0,0240	1,84	0,0119
0,03	0.4764	0,28	0,3954	0,53	0,2571	0,78	0,1455	1,03	0,0783	1,28	0,0422	1,53	0,0234	1,86	0,0114
0,04	0,4756	0,29	0,3902	0,54	0,2518	0,79	0,1420	1,04	0,0764	1,29	0,0412	1,54	0,0229	1,88	0,0109
0,05	0,4745	0,30	0,3849	0,55	0,2466	0,80	0.1386	1,05	0.0744	1,30	0,0402	1,55	0,0224	1,90	0,0105
0,06	0,4732	0,31	0,3796	0,56	0,2414	0,81	0,1353	1,06	0,0727	1,31	0,0393	1,56	0,0219	1,92	0,0101
0,07	0,4717	0,32	0,3742	0,57	0,2363	0,82	0,1320	1,07	0,0709	1,32	0,0384	1,57	0,0214	1,94	0,0097
0,08	0,4699	0.33	0,3687	0.58	0,2313	0,83	0,1288	г 1,08	0,0691	1,33	0,0374	1,58	0,0209	1,96	0,0093
0,09	0,4679	0,34	0,3632	0,59	0,2263	0,84	0,1257	1,09	0,0674	1,34	0,0365	1,59	0,0204	1,98	0,0089
0,10	0,4657	0,35	0,3577	0,60	0,2214	0,85	0,1226	1,10	0,0658	1,35	0,0357	1,60	0,0200	2,00	0,0085
0,11	0,4633	0,36	0,3521	0,61	0,2165	0,86	0,1196	1,11	0,0641	1,36	0,0348	1,61	0,0195	2,10	0,0070
0,12	0,4607	0,37	0,3465	0,62	0,2117	0,87	0,1166	1,12	0,0626	1,37	0,0340	1,62	0,0191	2,20	0,0058
0,13	0,4579	0,38	0,3408	0,63	0,2070	0,88	0,1138	1,13	0,0610	1,38	0,0332	1,63	0,0187	2,30	0,0048
0,14	0,4548	0,39	0,3351	0,64	0,2024	0,89	0,1110	1,14	0,0595	1,39	0,0324	1,64	0,0183	2,40	0,0040
0,15	0,4516	0,40	0,3294	0,65	0,1978	0,90	0,1083	1,15	0,0581	1,40	0,0317	1,65	0,0179	2,50	0,0034
0.16	0,4482	0,41	0,3238	0,66	0,1934	0,91	0,1057	1,16	0,0567	1,41	0,0309	1,66	0,0175	2,60	0,0029
0,17	0,4446	0,42	0,3181	0,67	0,1889	0,92	0,1031	1,17	0,0553	1,42	0,0302	1,67	0,0171	2,70	0,0024
0,18	0,4409	0,43	0,3124	0,68	0,1846	0,93	0,1005	1,18	0,0539	1,43	0,0295	1,68	0,0167	2,80	0,0021
0,19	0,4370	0,44	0,3068	0,69	0,1804	0,94	0,0981	1,19	0,0526	1,44	0,0288	1,69	0,0163	2,90	0,0017
0,20	0,4329	0,45	0,3011	0,70	0,1762	0,95	0,0956	1,20	0,0513	1,45	0,0282	1,70	0,0160	3,00	0,0015
0,21	0,4286	0,46	0,2955	0,71	0,1721	0,96	0,0933	1,21	0,0501	1,46	0,0275	1,72	0,0153	3,50	0,0007
0,22	0,4242	0,47	0,2899	0,72	0,1681	0,97	0,0910	1,22	0,0489	1,47	0,0269	1,74	0,0147	4,00	0,0004
.0,23	0,4197	0,48	0,2843	0.73	0,1641	0,98	0,0887	1,23	0,0477	1,48	0,0263	1,76	0,0141	4,50	0,0002
0,24	0,4151	0,49	0,2788	0,74	0,1603	0,99	0,0865	1,24	0,0466	1,49	0,0257	•1,78	0,0135	5,00	0,0001
б)	Напряжения от вертикальной нагрузки, •
равномерно распределенной по прямоугольной
площади
Решение для этого случая получается путем двойного
интегрирования выражений для сосредоточенной силы.
Интегрирование производится в пределах от —до
+Zi и от —до +Z?! (рис. 5.3).
Выражение для напряжений найдено А. Лявом.
Для всех составляющих напряжений соответствующие
зависимости получены В. Г. Короткиным [5].
Для точек, расположенных на вертикали, проходя-
щей через центр площади загружения, вертикальные
Значения коэффициентов а и ау, вычисленные
К. Е. Егоровым [3], даны в табл. 5.2 в зависимости от
соотношений:
z 2z	Zi I .	.
т = ~ьГ~ь и п^Т = -ь (дляа):
' m = ib=Zb и п=1ь (дляа4
С помощью табл. 5.2 напряжения о2 могут быть опре-
делены и в любой точке основания (метод «угловых то-
чек»).
Для этого в случае, когда вертикаль, на которой
находится точка о', пересекает загруженную площадь
86
Глава пятая. Распределение напряжений в основаниях
abed, последнюю следует разделить^ как показано на
рис. 5.4, а, на четыре прямоугольника: окат, ombe,
окйп и оесп. Затем нужно определить напряжения в точке
о' (х, у, а) от нагрузки, находящейся на каждом из ука-
занных прямоугольников в отдельности, и полученные
результаты сложить. ,
Если вертикаль, на которой находится точка о',
не пересекает площади загружения abed, то в соответ-
ствии с рис. 5.4, б следует вычислить искомые напряже-
ния от нагрузки, находящейся-на площадях okatn, oebm,
okdn и оесп в отдельности, после чего напряжения по
вертикали, проходящей через точку о', от загрузки пло-
щади abed находят из выражения
о = о (okam) — о (oebm) — a (okdn) + о (оесп). (5.5)
Пример 1. Требуется построить эпюры вертикаль-
ных нормальных напряжений о^.по осям двух смежных
фундаментов (о,— о и о' — о'), возникающих в резуль-
тате постройки рядом с существующим сооружением
№ 1 нового сооружения № 2 (рис. 5.5). Среднее значение
давления по подошве сооружения №2 — р = 2,0 кг/см*.
Значения коэффициентов а и ау
Таблица 5.2
т	’	Отношение сторон прямоугольной подошвы фундамента п = ~											
	1	1,2	1,4	1,6	1.8	2,0	2,4	2,8	3,2	4	5	10 и более (ленточный фундамент)
0,0	1,000	1,000	1,000	1,000	1,000	1,000	1,000	1,000	1,000	1,000	1,000	1,000
0,4	0,960	0,968	0,972	0,974	0,975	0,976	0,976	0,977	0,977	0,977	0,977	0,977
0,8	0,800	0,830	0,848	0,859	0,866	0,870	0,875	0,878	0,879	0,880	0,881	0,881
1,2	0,606	0,652	0,682	0,703	0,717	0,727	0,740	0,746	0,749	0,753	0,754	0,755
1,6	0,449	0,496	0,532	0,558	0,578	0,593	0,612	0,623	0,630	0,636	0,639	0,642
2,0	0,336	0,379	0,414	0,441	0,463	0,481	0,505	0,520	0,529	0,540	0,545	0,550
2,4	0,257	0,294	0,325	0,352	0,374	0,392	0,419	0,437	0,449	0,462	0,470	0,477
2,8	0,201	0,232	0,260	0,284	0,304	0,321	0,350	• 0,369	0,383	0,400	.0,410	0,420
3,2	0,160	0,187	0,210	0,232	0,251	0,267	0,294	0,314	0,329	0,348	0.360	0,374
3,6	0,130	0,153	0,173	0,192	0,209	0,224	0,250	0,270	0,285	0,305	0,320	0,337
4,0	0,108	0,127	0,145	0,161	0,176	0,190	0,214	0,233	0,248	0,270	0,285	0,306
4,4	0,091	0,107	0,122	0,137	0,150	0,163	0,185	0,203	0,218	0,239	0,256	0,280
4,8	0,077	0,092	0,105	0,118	0,130	0,141	0,161	0,178	0,192	0,213	0,230	0,258
5,2	0,066	0,079	0,091	0,102	0,112	0,123	0,141	0,157	0,170	0,191	0,208	0,239
5,6	0,058	0,069	0,079	0,089	0,099	0,108	0,124	0,139	0,152	0,172	0,189	0,223
6,0	0,051	0,060	0,070	0,078	0,087	0,095	0,110	0,124	0,136	0,155	0,172	0,208
6,4	0,045	0,053	0,062	0,070	0,077	0,085	0,098	0,111	0,122	0,141	0,158	0,196
6,8	0,040	0,048	0,055	0,062	0,069	0,076	0,088	0,100	0,110	0.128	0,144	0,184
7,2	0,036	0,042	0,049	0.056	0,062	0,068	0,080	0,090	0,100	0,117	0,133	0,175
7,6	0,032	0,038	0,044	0,050	0,056	0,062	0,072	0,082	0,091	0,107	0,123	0,166
8,0	0,029	0,035	0,040	0,046	‘ 0,051	0,056	0,066	0,075	0,084	0,098	0,113	0,158
8,4	0,026	0,032	0,037	0,042	0,046	0,051	0,060	0,069	0,077	0,091	0,105	0,150
8,8	. 0,024 ‘	0,029	0,034	0,038	0,042	0,047	0,055	0,063	0,070	0,084	0,098	0,144
9,2	0,022	0,026	0,031	0,035	0,039	0,043	0,051	0,058	0,065	0,078	0,091	0,137
9,6	0,020	0,024	0,028	0,032	0,036	0,040	0,047	0,054	0,060	0,072	0,085	0,132
10,0	0,019	0,022	0,026	0,030	0,033	0,037	0,044	0,050	0,056	0,067	0,079	0,126
11,0	0,017	0,020	0,023	0,027	0,029	0,033	0,040	0,044	0,050	0,060	0,071	0,114
12,0	0,015	0,018	0,020	0,024	0,026	0,028	0,034	0,038	0,044	0,051	0,060	0,104
$ /. Распределение напряжений в однородном основании
87
Взаимное расположение сооружений и размеры их в плане
по подошве фундамента показаны на рисунке* Эпюры
напряжений требуется построить по точкам, расположен-
Сооруже+ше N 1 Сооружение N 2
200	>00 '	200
Рис. 5.5
ным на отметках 0,8; 1,6; 2,4; 3,2; 4,0; 4,8; 5,6; 6,4 м
ниже подошвы фундаментов сооружений.
Решение проводится в табличной форме.
Подсчет напряжений под центром сооружения
№ 2
Z, СМ	1 b	2z т~~ ь	а	Р. кг{см2	<SZ = ар, кг! см2
0		0,0	1,000		2,00
80		0,8	0,870		1,74
160		1,6	0,593		1,18
240		2,4	0,392	।	2,0	0,78
320	2,0	3,2	0,267		0,53
- 400		4,0	0,189		0,38
480		4,8	0,141	1	0,28
560		5,6	0,108		0,22
640		6,4	0,085		0,17
в)	Напряжения от вертикальной нагрузки,
распределенной на прямоугольной площади
по закону треугольника
Для этого случая загружения (рис. 5.6) ниже при-
водятся формулы [5] для составляющей напряжения
Подсчет напряжений под центром сооружения
№ 1
г, см	1 Ъ	Z т~ b	ау 4	Р> о кг! см2		а =2р кг/см2
0	«	- II II TJ4 [<М С4 |о4	0,0	0,250 "0,250 0,000	1	1 ►	2,00	0,00
80	2 1	0,4	0,244 “0,240 0,004			0,02
160	2 1	0,8	0,218 “0,200 0,018			0,07
240	2 1	1,2	0,182 “0,152 0,030			0,12
320	2 1	1,6 /	0,148 “0,112 О.ОЗо			0,14
400	2 1	2,0	' 0,120 “0,084 0,036			0,14
480	2 1	2,4	0,098 “0,064 0,034			0,14
560	2 ’ 1	2,8	0,080 0,050 0,030			0,12
640	2 1	3,2	0,067 “0.040 0,027			0,11
Gz в точках, расположенных на вертикалях, проходя-
щих через углы площади загружения.
Для вертикали, проходящей через угловую точку
с координатами х =— и у =— Ь± (рис. 5.6),
а	р [п \	41^^(411 + 4^ + ^
г	2л 1.2	2s) (4/з	2з) у 4/2 4/,з _|_ гз
____________Ьр^_________________bvz __
+	(411 + г2) У4ll + 4b’i + z2	lt У 4bl + г2
z У4/2+4/>2 + г2 I
-afCtg -'4^ I' (5’6)
Для вертикали, проходящей через угловую точку
с координатами х = и у — Ьъ
а J __л!________________________________________1
°г ~ 2S7; I /4*1 + z2 (411 + Z2) у 4/1 +4*1+ г2 Г
(5.7)
88
Глава пятая. Распределение напряжений в основаниях
Численные значения величин сг^ вычисленные- ла______--------т---п ----------------------
формуле (5.7) в долях от р, приведены в табл. 5.3 [6]. тт — ‘2"и 110 линии cd равна пп оо =
Для определения напряжений в точках, располо-
женных на вертикалях, проходящих внутри контура
~	2 ’
Аналогичным путем, используя способ угловых
точек и комбинируя значения взятые из табл. 5.2
и 5.3, можно определить напряжения и в любой другой
точке основания, например в точках, расположенных на
вертикали, проходящей через угол загруженной площади
(с координатами к =— у =— Ь^, а также в любой
точке основания, загруженного трапецеидальной на-
грузкой, распределенной по прямоугольной площадке.
г)	Напряжения от вертикальной нагрузки,
равномерно распределенной по круговой и
кольцевой площадям
Формула для вертикальных нормальных напряже-
ний в точках, расположенных на вертикали, проходящей
через центр круга, имеет вид
аг =/>(! —cos’ Р) =р J 1 —
3/2
= Мк,
(5.8)
Таблица 5.3
б.
Значения — в точках, расположенных на угловых вертикалях при треугольной нагрузке
на прямоугольной площади
ЬЛ z X. 2/7 Х^	0,2	0,4	0,6	0,8	1,0	1,2	1,4	1,6	1,8	2,0	3,0	4,0	6,0	8,0	10,0
0,0	0,0000	0,0000	0,0000	0,0000	0,0000	0,0000	0,0000	0,0000	0,0000	0,0000	0,0000	0,0000	0,0000	0,0000	0,0000
0,2	0,0223	0,0280	0,0296	0,0301	0,0304	0,0305	0,0305	0,0306	0,0306	0,0306	0,0306	0,0306	0,0306	0,0306	0,0306
0,4	0,0269	0,0420	0,0487	0,0517	0,0531	0,0539	0,0543	0,0545	0,0546	0,0547	0,0548	0,0549	0,0549	0,0549	0,0549
0,6	0,0259	0,0448	0,0560	0,0621	0,Q354	0,0673	0,0684	0,0690	0,0694	0,0696	0,0701	0,0702	0,0702	0,0702	0,0702
0,8	0,0232	0,0421	0,0553	0,0637	0,0688	0.0720	0,0739	0,0751	0,0759	0,0764	0,0773	0,0776	0,0776	0,0776	0,0776
1,0	0,0201	0,0375	0,0508	0,0602	0,0666	0,0708	0,0735	0,0753	0,0766	0,0774	0,0790	0,0794	0,0795	0,0796	0,0796
1,2	0,0171	0,0324	0,0450	0,0546	0,0615	0,0664	0,0698	0,0721	0,0738	0,0749	0,0774	0,0779	0,0782	0,0783	0,0783
'	1,4	0,0145	0,0278	0,0392	0,0483	0,0551	0,0606	0,0644	0,0672	0,0692	0,0707	0,0739	0,0748	0,0752	0,0752	0,0753
1,6	0,0123	0,0238	0,0339	0,0424	0,0492	0.0545	0,0586	0,0616	5,0639	0,0656	0,0697	0,0708	0,0714	0,0715	0,0715
1,8'	0,0105	0,0204	0,0394	0,0371	0,0435	0,0487	0,0528	0,0560	0,0585	0,0604	0,0652	0,0666	0,0673	0,0675	0,0675
2,0	0,0090	0,0176	0,0255	0,0324	0,0384	0,0434	0,0474	0,0507	0,0533	0,0553	0.0607	0,0624	0,0634	0,0636	0,0636
25	0,0063	0,0125	0,0183	0,0236	0,0284	0.0326	0,0362	0,0393	5,0419	0,0440	0,0504	0,0529	0,0543	0,0547	0,0548
3,0	0,0046	0,0092	0,0135	0,0176	0,0214	0,0249	0,0280	0,0307	0,0331	0,0352	0,0419	0,0449	0,0469	0,0474	0,0476
5,0	0,0018	0,0036	0,0054	0,0071	0,0088	0,0104	0,0130	0,0135	0,0148	0,0161	0,0214	0,0248	0,0283	0,0296	0,0301
7,0	0,0009	0,0019	0,0028	0,0038	0,0017	0,0056	0,006V	0,0073	0,0081	0,0089	0,0124	0,0152	0,0186	0,0204	0,0212
10,0	0,0005	0,0009	0,0014	0,0019	0,0023	0,0028	0,0033	0,0037	0,0041	0,0046	0,0066	0,0084	0,0111	. 0,0128	0,0139
прямоугольника, можно воспользоваться изложенным
выше способом угловых точек. Пусть, например, тре-
буется найти напряжения в точке, расположенной на
р
интенсивностью —, и тех
вертикали, проходящей
через центр о прямоуголь-
ной площадки abed (рис.
5.7). Необходимые вычи-
сления в этом случае сво-
дятся к определению на-
пряжений от четырех пло-
щадей за гружения okam,
ombe, ondk и оесп, загру-
женных равномерно рас-
пределенной нагрузкой
же четырех площадей, загру-
женных треугольными нагрузками, у которых по линии
ek интенсивность равна нулю, по линии ab равна
Таблица 5.4
Значения Кк в точках, расположенных
на вертикали, проходящей через центр круга,
при равномерно распределенной нагрузке
г Z		г Z		г Z		г Z	
0,2	0,05713	2,6	0,95374	5,0	0,99246	12,0	0,99943.
0,4	ОД9959	2,8	0,96195	5,2	0,99327	14,0	0,99964
0,6	0,36949	3,0	0,96838	5,4	0,99396	16,0	0,99976
0,8	0,52386	3,2	0,97346	5,6	0,99457	18,0	0,99983
1,0	0,64645	3,4	0,97753	5,8	0,99510	20,0	0,99988
1,2	0,73763	3,6	0,98083	6,0	0,99556	25,0	0,99994
, 1,4	0,80364	3,8	0,98352	6,5	0,99648	30,0	0,99996
1,6	0,85112	4,0	0,98573	7,0	0,99717	40,0	0,99998
1,8	0,88546	4,2	0,98757	7,5	0,99769	50,0	0,99999
2,0	0,91056	4,4	0,98911	8,0	0,99809	10,0	1,00000
2,2	0,92914	4,6	0,99041	9,0	0,99865	оо	1,00000
2,4	0,94310	4,8	0.99152	10,0	0,99901		
§ 1, Распределение напряжений в однородном основании
89
.где Р — угол, образуемый вертикалью и прямой, соеди-
няющей рассматриваемую точку с любой точкой на ок-
ружности радиуса г [1].
В табл. 5.4 даны значения /Ск в зависимости от от-
ношения ~ [1].
Для определения напряжений на той же вертикали
от нагрузки, равномерно распределенной по кольцевой
площади, необходимо взять разность <т~, вычисленных
для кругов, имеющих наружный и внутренний радиусы
кольца.
Напряжения в любой точке основания от нагрузки,
равномерно распределенной по кольцевой площади,
можно найти по формуле и таблице К. Е. Егорова [4].
д)	Напряжения от любой вертикальной нагрузки,
распределенной по произвольной площади
Для определения напряжений при сложных очерта-
ниях площади, по которой передается нагрузка, а также
при неравномерном распределении нагрузки можно
пользоваться приближенным суммированием напряже-
ний. Для этого нагруженная площадь разбивается на
ряд малых площадок, и нагрузка, действующая на
каждую из них, принимается за сосредоточенную силу,
приложенную в центре тяжести элементарной площадки.
Напряжение в любой точке основания вычисляется как
сумма напряжений от сосредоточенных сил Р{- по фррмуле
(5-9)
1=1
где п — число выделенных площадок;
. Ki — коэффициент рассеивания напряжений, при-
нимаемый по табл. 5.1.
Приближенный способ суммирования напряжений
можно применять лишь начиная с глубины, превышаю-
щей удвоенную длину меньшей стороны элементарной
площадки.
е)	Напряжения от вертикальной сосредоточенной
нагрузки, равномерно распределенной
по прямой линии
Решение для этого случая (рис. 5.8) получено Фда-
маном [9]. Формулы для составляющих напряжений
имеют вид:
.,ft 2Р 3ft 2Р
о — вг COS" р = ----COS3 В = ---- •	—----5-г, •
г г к ЛГ Н Л (X2 + Z2)2 ’
р
<5Х = sin2 Р = — sin Р sin 2Р =
__ 2Р x2z
~~ л (х2 4- z2)2 ’
р
xzx — sin Р cos р = — cos р sin 2р =
2Р xz2
л *(x24-z2)2*
ж) Напряжения от вертикальной нагрузки,
равномерно распределенной по полосе,
и напряжения в основании насыпей
Составляющие напряжений от равномерно распре-
деленной нагрузки в точке М(х (рис. 5.9) определяются
из выражений [6]:
р /	, Ъ< —х , А Ь< + х\
~ arctg + arctg ) —
2btpz (х2 — z2 — bl)
“* л [(х2 + z2 — bf)24b2z2] ’
р ( bx — x. Ь<+х\ .
вх = ~ I arctg —z-----Ь arctg ~z— ) +
2bxpz (x2 — z2 — bl)
+ л[(х2+ z2 — b2)2-V4b2z2] ’
4bipxz2
Хгх “ л [(x2 + z3 — ft?)2 + 4ft?z3] •
(5.11)
Численные значения напряжений а в долях от ин-
тенсивности нагрузки р приведены в табл. 5.5 [6].
Рис. 5.9
Выражения для главных нормальных напряжений
в любой точке основания г) (рис! 5.9) были полу- ,
чены Мичеллом [10] в виде
<J1=^(2₽+sin2p);
с, = £ (20 - sin 20),
(5.12)
На рис. 5.10 показано расположение эллипсов на-
пряжений для данной нагрузки. Направление наиболь-
шего главного напряжения для любой точки совпадает
с биссектрисой угла видимости 2р.
90
Глава пятая. Распределение напряжений в основаниях
Таблица 5.5
Напряжения — от вертикальной нагрузки, равномерно распределенной по полосе
X 2 *7	\	0,0	0,1	0,2	0,3	0,5	0,7	1,0	1,5	2,0	3,0	4,0	5,0
0,0 0,1 0.2 0.3 0,5 0,7 1,0 1,5 2,0 3,0 4,0 5,0	/	1,000 1,000 0,998 0,993 0,960 0,906 0,822 0,670 0,540 0,397 0,306 0,242	1,000 1,000 0,996 0,998 0,960 0,905 0,820 0,666 0,540 0,395 0,305 0,242	1,000 1,000 0,996 0,987 0,954 0,900 0,815 0,661 0,543 0,395 0,304 0,242 1	1,000 1,000 0,996 0,985 0,942 0,887 0,807 0,647 0,535 0,389 0,303 0,241 1	1,000 1,000 0,989 0,966 0,907 0,830 0,728 0,607 0,511 0,379 0,292 0,239	1,000 1,000 0,961 0,910 0,808 0,732 0,651 0,552 0,475 0,354 0,291 0,237	1,000 0,500 0,499 0,498 0,496 0,489 0,479 0,449 0,409 0,334 0,275 0,231	0,000 0,002 0,010 0,030 0,090 0,148 0,218 0,262 0,288 0,273 0,243 0,215	0,000 0,000 0,005 0,005 0,019 0,042 0,084 0,145 0,185 0,211 0,205 0,188	0,000 0,000 0,000 0,001 0,002 0,005 0,017 0,050 0,071 0,114 0,134 0,140	0,000 0,000 0,000 0,000 0,001 0,004 0,005 0,015 0,029 0,059 0,083 0,094	0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,001 0,003 0,007 0,013 0,032 0,051 0,065
Вертикальные нормальные напряжения от равно-
мерно распределенной нагрузки и сжимающие напряже-
Случай 3. Для определения напряжения прикла-
дываем фиктивную отрицательную нагрузку по эпюре
klmn.
ния в основании насыпей удобно определять по графи-
кам И. Остерберга (рис. 5.11); напряжения находятся по
формуле [7]
= IP,
где функция I J вычисляется по графикам (рис.
5.11).
Пример 2. Определить напряжение в точке М
для трех случаев, изображенных на рис. 5.12.
Случай I. А == 0; А = 1. По графику находим,
что I — 0,41.
Тогда
— 2 • 0,41 р — 0,82 р.
Случай 2. Для нагрузки слева от точки М:
— =1; — = 0,5; / = 39.
Z	Z
Для нагрузки справа от точки Л4:
— =1; — = 1,5; / = 0,48.
z г
Напряжение в точке М
<5г = (0,39 + 0,48) р = 0,87 р.
Для полной нагрузки:
— = 1; — = 4; 1 = 0,50.
Z	Z
Для фиктивной нагрузки:
— = 1; — =1; / = —0,45.
Z	Z
Тогда
0г = (0,49 — 0,45) р = 0,05 р.
§ 2. Неоднородное основание
91
Ъ*1,0м Ь = 1,0м
Г------Т-------1
з) Напряжения от вертикальной нагрузки,
распределенной по полосе по закону треугольника
Формулы для составляющих напряжений в этом
случае (рис. 5.13) имеют вид [6]:
хр( * х— b . j
^ = -^larct8—--------arctSl
pz х — b
zp , (х — b)2 + z2 xp
ax = ~ In  --9-7—f-----X
лЬ x2 + z2 Tib
f <x — b . x\ ,
X ^arctg—-----arctg — j H
1 pz x — b
+ ~Л ’ (X —^)2 + 22’
zx л (x — b)2 + z2' лЬХ
!	. x — b * x\
X larctg —----arctg— j.
> (5.13)
м
* Численные значения напряжений сг? в долях от
максимальной интенсивности нагрузки р приведены
в табл. 5.6 [6].
и) Напряжения от горизонтальной нагрузки,
приложенной к поверхности основания,
и от нагрузки, приложенной внутри основания
Для этих случаев рекомендации по определению
напряжений можно найти в работе В. А. Флорина [6]
и специальной литературе для отдельных частных слу-
чаев загружения.
§ 2. НЕОДНОРОДНОЕ ОСНОВАНИЕ
В практике расчета учет неоднородности основания
обычно производится в одном из следующих двух слу-
чаев:
1) слой грунта залегает на несжимаемом основа-
нии — скале;
2) под сравнительно малосжимаемым слоем залегает
более сжимаемый (слабый), подстилающий грунт.
Таблица 5.6
Напряжения от вертикальной треугольной нагрузки, распределенной по полосе
X.	X \ т Z	X. -2jl_\	-1,5	-1,0	-0,5	0,0	0,25	0,50	0,75	1,0	1,5	2,0	2,5
0,00	0	0	0	0	0,25	0,50	0,75	0,50	0 -	0	0
0,25	—	—	0,001	0,075	' 0,256	0,480	0,643	0,424	0,015	0,003	—
0,50	0,002	0,003	0,023	0,127	0,263	0,410	0,477	0,353	0,056	0,017	0,003
0,75	0,006	0,016	0.042	0,153	0,248	0,335	0,36 Г	0,293	0,108	0,024	0,009 ’
1,0	0,014	0,025	0,061	0,159	0,223	0,275	0,279	0,241	0,129	0,045	0,013
1,5	0,020	0,048	0,096	0,145	0,178	0,200	0,202	0,185	0,124	0,062	0,041
2,0	0,033	0,061	0,092	0,127	0,146	0,155	0,163	0,153	0,108	0,069	0,050
3,0	0,050	0.064	0,080	0,096	0,103	0,104	0,108	0,104	0,090	0,971	0,050
4,0	0,051	0,060	0,067	0.075	0,078	0,085	0,082	0,075	0,073	0,600	0,049
5,0	0,047	0,052	0,057	0,059	0,062	- 0,063	0,063	0,065	0,061	0,051	0,047
6,0	0,041	0,041	0,050	0,051	0,052	0,053	0,053 /	0,053	0,050	0,050	0,045
92
Глава пятая. Распределение напряжений в основаниях
На рис. 5.14 приведены схематические эпюры верти-
кальных нормальных напряжений под центром прямо-
угольной площадки, загруженной равномерно распре-
деленной нагрузкой для случаев жесткого (кривая 2)
и слабого (кривая 3) подстилающих слоев. Кривая 1 на
этом рисунке характеризует распределение напряжений
в однородном основании.
Как видно из приведенных эпюр, наличие жесткого
подстилающего слоя увеличивает, а наличие слабого
подстилающего слоя уменьшает концентрацию напря-
жений на контакте слоев.
В табл. 5.7 [2] приведены значения — на контакте
с несжимаемым слоем под центром круговой и прямо-
угольной площади, загруженной равномерно распреде-
ленной нагрузкой.
Таблица 5.7
Значения — на контакте с несжимаемым
Р	Л Л
слоем в точках х==0 и j —О
h bi	Круг (радиус bi)	Прямоугольник с отношением сторон П-~г- Ь				Лента п — оа
		п— 1	п = 2 |	\ п=- 3 |	10	
0	1,000	1,000	1,000	1,000	1,000	1,000
0,25	1,009	1,009	1,009	1,009	1,009	1,009
0,50	1,064	14)53	1,033	1,033	1,033	1,033
0,75	1,072	1,082	1,059	1,059	1,059	1,059
1.00	0.Q65	1,027	1,039	1,026	1,025	1,025
2,00	0,473	0,541	0,717	0,769	0,761	0,761
3,00	0.249	0,298	0,474	0,549	0,560	0,560
5,00	0,098	0,125	0,222	0,287	0,359	0,359
Напряжения при слабом подстилающем слое опре-
деляются в зависимости от параметра
v . * ~~
Es 1 Hi *
где Ег и р»! — модуль деформации и коэффициент бо-
кового расширения первого слоя;
£2 и |л2 — модуль деформации и коэффициент бо-
кового расширения второго, подстилаю-
щего, слоя.
В табл. 5.8 [6] в зависимости от этого параметра
в2	*
даны значения — на контакте со слабым подстилающим
Р
слоем по оси полосы, загруженной равномерно распре-
деленной нагрузкой.
Таблица 5.8
Значения — на контакте со слабым
Р
подстилающим слоем по оси полосы
h bi	v -= 1	v — 5	v = 10	v = 15
0	1,00	1,0.0	1,00	1,00
0,5	1,02	0,95	0,87	0,82
1,0	0,90	0,69	0,58	0,52
2,0	0.60	0,41	0,33	0,29
3,33	0,39	0,26	0,20	0.18
5,0	0,27	0,17	0,16	0,12
§ 3. НАПРЯЖЕНИЯ ОТ СОБСТВЕННОГО
ВЕСА ГРУНТА
Вертикальные нормальные напряжения от., возни-
кающие в основании от собственного веса грунта, при-
нимаются возрастающими пропорционально .глубине
рассматриваемого слоя, как это показано на рис. 5.15
(линия abode).
Величина напряжения а2 на границе какого-либо
слоя определяется по формуле
= S yoiht,	(5.14)
/=1
где п — число разнородных грунтовых слоев от по-
верхности до рассматриваемой глубины;
Yoz объемный вес грунта в Z-том слое;
hi — толщина 1-того слоя грунта.
В слоях, расположенных ниже уровня грунтовых вод,
объемный вес водопроницаемых грунтов в формуле (5.14)
принимается уменьшенным за счет взвешивающего дей-
ствия воды.
Водонепроницаемые грунты должны рассматриваться
как водоупор, и на них взвешивающее действие воды не
распространяется. На водоупор давит вышележащий
столб воды, вызывая горизонтальный скачок в эпюре
напряжения в2. Если, например, на рис. 5.15 грунты
слоя IV рассматривать как водоупор, эпюра будет иметь
§ 3. Напряжения от собственного веса грунта	93
вид, изображенный линией abcdmn. Величина скачка dm
в этой эпюре определяется весом вышележащего столба
воды высотой Лв (Ув^в> где Yb '— объемный вес воды).
Горизонтальные нормальные напряжения, возни-
кающие от давления собственного веса грунта, вычис-
ляются с помощью равенства
= Оу = ^ог,
где — коэффициент бокового- давления грунта , (см.
гл. 1).
ЛИТЕРАТУРА
1.	Гольдштейн М.'Н. Механика грунтов. —
В кн.: «Инженерные сооружения». Справочник. Маш-
стройиздат, 1950.
2.	Горбунов-Посадов М. И. Осадка фун-
даментов на слое грунта, подстилаемом скальным осно-
ванием. Стройиздат, 1946.
3.	Егоров К. Е. Определение конечных осадок
прямоугольных фундаментов. — «Строительная промыш-
ленность», 1941, № 3; Методы расчета конечных осадок
фундаментов, Труды НИИ оснований и фундаментов.
Вып. 13. Машстройиздат, 1949.
4.	Е г о р о в К. Е. К вопросу расчета основания
под фундаментом с подошвой кольцевой формы. Труды
ин-та оснований и подземных сооружений. Вып. 34.
Стройиздат, 1958.
5.	К о р о т к и н В. Г. Объемная задача для уп-
руго-изотропного полупространства. Сб. Гидроэнерго-
проекта, № 4, 1938.
6.	Ф л о р и н В. А. Основы механики грунтов.
Т. 1. Стройиздат, 1959.
7.	Ц ы т о в и ч Н. А. и др. Основания и фунда-
менты. Стройиздат, 1959.
8.	Boussinesq J. Application des potentiels
a 1’etude de I’equilibre et du mouvement des solides elasti-
ques. Paris, 1885.
9.	Flamant. Comptes rendus, t. 114. Paris, 1892;
10.	M i c h e 1 1 J. H. Proc. London Math. Soc.,
v. 34, 1902.
ГЛАВА ШЕСТАЯ
РАСЧЕТ ОСАДОК ФУНДАМЕНТОВ
§ 1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Осадкой фундамента называется вертикальное его
перемещение вследствие деформации толщи грунта,
расположенной ниже подошвы фундамента.
Основным методом определения полной (конечной)
осадки фундаментов является рекомендуемый СНиП П-Б.
1-62 метод суммирования осадок отдельных слоев, об-
жатых давлениями, действующими в этих слоях (см. § 2).
Для каждого слоя устанавливается свое значение модуля
деформации. Слои выделяются в пределах ограниченной
по глубине толщи грунта под фундаментом, называемой
активной зоной. Ниже этой зоны деформациями грунта
пренебрегают.
Напряжения в пределах активной зоны определяются
методом теории линейно-деформируемой среды как для
однородного основания. Осадка каждого выделенного
слоя вычисляется путем, непосредственного применения
формулы для сжатия грунта в условиях невозможности
бокового расширения. При этом за сжимающее напря-
жение принимается напряжение, действующее в данном
слое по оси фундамента.
Методом послойного суммирования осадок по осе-
вым напряжениям рекомендуется пользоваться и при
определении дополнительных осадок, возникающих от
взаимного влияния соседних фундаментов, а также осадок
уже существующих фундаментов, возникающих вслед-
ствие загружения соседних площадей. При таких усло-
виях задача нахождения осадки осложняется тем, что
по оси данного фундамента необходимо найти дополни-
тельные напряжения от соседних фундаментов или за-
груженных площадей. Эти напряжения находят по
методу угловых точек, если рассматриваемую
ось принять за угловую. Метод угловых точек подробно
изложен и проиллюстрирован примером в гл. 5. Полная
осадка с учетом влияния соседней нагрузки определяется
от суммарной эпюры напряжений по рассматриваемой
оси.
Применение метода послойного суммирования наи-
более эффективно при больших размерах подошвы фун-
дамента и при слоистых основаниях с резко изменяю-
щейся сжимаемостью отдельных слоев. Послойное сум-
мирование осадок может быть выполнено и с учетом
всех трех компонентов напряжений, действующих в осно-
вании. Один из таких методов, учитывающий некоторые
средние величины этих напряжений, приближенно соот-
ветствующие осадке абсолютно жесткого фундамента,
разработан К. Е. Егоровым (см. § 3). Однако этот метод
сложнее; практическое его применение ограничено зна-
чением коэффициента бокового расширения р = 0,30.
Если основание можно считать однородным и опор-'
ная площадь невелика, то для определения осадки еле-,
дует непосредственно пользоваться решениями теории
линейно-деформируемого полупространства (см. § 4).
В этом методе также учитываются все компоненты наг
пряжений при ограниченном боковом расширении грунта.
Однако основание здесь уже не ограничивается активной
зоной, а рассматривается или как полубесконечная одно-
родная среда (полупространство), или как однородная,
среда, ограниченная естественным несжимаемым слоем.
Применение схемы бесконечной однородной среды
дает, разумеется, большее значение осадок, чем исполь-
зование схемы, учитывающей активную зону. Практи-
чески грунт редко на большую глубину бывает строго,
однороден, а сжимаемость его остается неизменной. Под
влиянием обжатия собственным весом грунта реальное
основание с некоторой глубины под действием внешней
нагрузки практически не сжимается. Поэтому расчет,
исходящий из схемы активной зоны, дает результаты,
более близкие к действительности, чем схема однородного,
полупространства. Особенно значительна разница для
случая фундаментов больших размеров в плане. Если же
длина прямоугольного фундамента не превышает 3—4 м,
а ширина ленточного фундамента не превышает 2—3 л/,
основание, сложенное на значительную глубину одним,
грунтом, с большой достоверностью может рассматри-
ваться как однородное.
В расчете, непосредственно использующем схему
полупространства [см. формулу (6.7)], изменение сжи-
маемости грунта по глубине приближенно может быть
учтено введением осредненного модуля деформации
(см. гл. 4). Кроме того, учесть различную сжимаемость
грунтов в основании позволяет метод Н. А. Цытовича
(эквивалентного слоя, см. § 4, п. «б»).
§ 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНЕЧНОЙ ОСАДКИ
МЕТОДОМ ПОСЛОЙНОГО суммирования
Техника расчета по этому методу сводится к сле-
дующему:
1.	Толща грунта ниже подошвы фундамента разби-
вается на отдельные слои в пределах глубиньГ, приблизц-.
$ 2. Определение конечной осадки методом послойного суммирования
95
тельно равной трехкратной ширине фундамента b (в даль-
нейшем эта глубина уточняется в соответствии с усло-
вием 6.4). Разбивка производится применительно к гео-
логическому разрезу, как этр показано на рис. 6.1.
Толщина выделяемых слоев должна быть не более 0,4 Ь.
2.	Для оси, проходящей через центр подошвы фун-
дамента, строятся эпюры давлений от собственного веса
(эпюра естественного давления) рбг и дополнительного
(уплотняющего) давления рг.
Значение ординат эпюры p§z определяется по фор-
муле
п
Pizi =	2	(6.1)
i = l
где Yo — объемный вес грунта, расположенного выше
подошвы фундамента;
h — глубина заложения фундамента;
То/ — объемный вес грунта в z-том слое;
hi — высота Z-того слоя грунта.
При наличии в пределах активной зоны водоупора,
расположенного ниже горизонта грунтовых вод, фор-
мула (6.1) для отметок ниже поверхности водоупора
принимает вид
п
Ptei= Yo^ 4“ Yo^Z + Yb^b> (&2)
где Yb — объемный вес воды;
/гв — превышение горизонта грунтовых вод над по-
верхностью водоупора (см. рис. 6.1).
В формулах (6.1) и (6.2) объемный вес водопрони-
цаемых грунтов, расположенных ниже горизонта грун-
товых вод, принимается с учетом взвешивающего дей-
ствия воды.
На рис. 6.1 эпюры давления p$z и pz построены для
двух случаев: линией abe показан характер эпюры дав-
ления при водоупоре, находящемся ниже активной зоны
. грунта, а линией abtd — характер эпюры давления при
наличии водоупора в пределах активной зоны.
Для вычисления ординат эпюры дополнительного
(уплотняющего) давления pz служит выражение
Pzi = ар = а (аср — уой),	(6.3)
где а — коэффициент рассеивания напряжений (см.
табл. 5.2);
р — дополнительное (уплотняющее) давление на
уровне подошвы фундамента;
о'ср — среднее давление от нормативных нагрузок
на уровне подошвы фундамента.
Согласно указаниям СНиП П-Б. 1-62, п. 5.10,
среднее давление на уровне подошвы фундамента сгср не
должно превышать нормативной величины, определяе-
мой по условию, чтобы глубина зон основания, в кото-
рых происходит местное нарушение прочности, не пре-
восходила четверти ширины фундамента. Формула для
определения нормативного давления на основание (7?н),
полученная по этому условию, приведена в гл. 4.
3.	Определяется глубина Н активной зоны грунта
ниже подошвы фундамента исходя из условия, что на-
чиная с этой глубины
р2^0,2рбг.	(6.4)
Скальные грунты практически несжимаемы и по-
этому служат естественной границей активной зоны.
4.	Определяется осадка отдельных слоев (Sz) и пол-
ная осадка основания в пределах активной зоны (S)
п	п
s= j s,-=
i=l	i=l	1
здесь
pzi ср =	t(cM. рис. 6.1);	(6.5)
1 — р/
где — коэффициент бокового расширения грунта для
/-того слоя.
Согласно СНиП П-Б. 1-62, п. 5.19 величина [3 рас-,
сматривается как безразмерный коэффициент, коррек-
тирующий упрощенную схему расчета, принимаемый
равным 0,8 для всех видов грунтов.
Величина модуля деформации Е определяется поле-
выми испытаниями (см. гл. 2). В случае отсутствия дан-
ных полевых испытаний допускается на предваритель-
ных этапах проектирования использование табл. 1.6 гл. 1.
Пример 1. Требуется определить осадку фунда-
мента, сооружаемого в геологических условиях, изобра-
женных на рис. 6.2, при следующих данных:
1) глубина заложения фундамента h — 3,0 м\ ши-
рина подошвы фундамента Ь = 4,0 м\ длина I = 8,0;
среднее давление по подошве фундамента оср = 2,5 кг!см2.
2) характеристика свойств грунтов основания и
данные о мощности слоев приведены в табл. 6.1. Гори-
зонт грунтовых вод залегает на 1,40 м ниже подошвы
фундамента. Глина в третьем слое имеет твердую кон-
систенцию и практически водонепроницаема.
Результаты вычислений по определению осадки при-
ведены в табл. 6.2. Разбивка толщи основания на слои
применительно к заданным геологическим условиям,
а также эпюры давлений р$г и pz показаны на рис. 6.2.
При построении эпюры p$z объемный вес супеси и су-
глинка, залегающих ниже горизонта грунтовых вод,
принимался с учетом гидростатического давления воды.
Слой глины рассматривался как водоупор.
Если бы в задаче требовалось найти осадку данного
фундамента с учетом влияния соседнего, то по оси пер-
96
Глава шестая. Расчет осадок фундаментов
вого из них дополнительно необходимо было бы-по-
строить эпюру напряжений p'z от второго (соседнего)
фундамента. Такое построение выполняется, как уже
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСАДКИ ПО МЕТОДУ
К. Е. ЕГОРОВА
Формула для вычисления осадки имеет вид [3]:
указывалось, по методу угловых точек. Полная осадка
первого фундамента (с учетом влияния) определилась бы
по той же формуле (6.5), в которой напряжения pz не-
обходимо было бы заменить суммой напряжений р2 + pz.
Таблица 6.1
Данные для определения осадки
№ слоев	Наименование грунта	Мощность слоя в м	Модуль деформации в кг/см?	оо.	Объемный вес грунта в т/м*	
					без учета гидро- статического да- вления воды	с учетом гидро- статического | давления воды
I	Супесь пластичная	6,2	100		1,67	1,05
II	Суглинок пластичный	1,7	150'	| 0,80	—	1,00
III	Глина твердая	19,0	300		2,00	—
3^2^,
(6.6)
где
р — дополнительное давление на уровне
подошвы фундамента;
Ci — -j—~2 — коэффициент линейно-деформируемо-
1 р
го полупространства;
Ki и Ki-x — безразмерные функции, зависящие от
I	2г
п — -т- и т == ~г:
о	Ь 1
b и I — соответственно меньшая и большая
стороны прямоугольной подошвы фун-
дамента;
z — расстояние от подошвы фундамента
до границы рассматриваемого слоя.
В табл. 6.3 приведены численные значения коэффи-
циентов К для случая жесткого фундамента при значе-
нии коэффициента бокового расширения грунта р, =
= 0,3 [3]. Значения К определяются на границах слоев,
для которых находится осадка. Вычисление последней
следует производить в пределах активной зощл грунта.
Пример 2. Определить по формуле (6.6) осадку
фундамента по данным предшествующего примера (см.
рис. 6.2 и табл. 6.1) в пределах глубины, равной трем
ширинам фундамента — ЗЬ.
Исходные данные для подсчета осадки следующие:
№ слоев	Высота слоя h, м	Е	ц	С	2г т~ Ъ	«1	V»
1	3,2	100	0,30	110	1,10	0,397	0,000
II	1,7	150	0,30	165	2,45	0,570	0,307
ill	7,10	300	0,40	312	6.00	0,213	0,570
Значения К приняты по табл. 6.3. Дополнительное
давление на уровне подошвы фундамента р — 2,0 кг/см2.
Величина осадки при этих данных будет равна
п
s.lp У S^-'-<oo.2 ( 0'397,7°” +
I— 1
. 0,570 — 0,397 , 0,913 — 0,570\	, „
+-----165---+-----312---) = 4’53 см-
Определение осадки методом послойного суммирования
Таблица 6.2
№ слоев	Отметка по- дошвы фунда- мента или слоя	2z ~V	ai	^6zi		^zi cp	Ei		hi	si Г
I	0,0 1,4	0,00 0,70	1,000 0,844	0,50 0,74	2,000 1,688	1,844	100		140	2,06
II	3,2	1,60	0,593	0,93	1,186	1,437	100		180	2,01
III	4,9	2,45	0,383	1,08	0,766	0,976	150	0,80	170	0,88
IV	6,4	3,20	0,267	1,72	0,534	0,650	300 ‘		150	0,26
V	8,0	4,00	0,189	2,04	0,378	0,456	300		160	0,19
2 S. = 5,40 см
£ 4. Определение конечной осадки путем непосредственного применения теории линейно-деформируемой среды 97
Таблица 6.3
Значения коэффициентов К
«const — коэффициент, соответствующий осадке аб-
солютно жесткого фундамента.
т	Круглый фунда- мент	п — 1	п = 1,5	п==2	п = 3	п= 5	п = СО
0,0	0,000	0,000	0,000	0,000	0,000	0,000	0,000
0,2	0,045	0,050	0,050	0,050	0,050	0,050	0,052
0,4	о.оэо	0,100	0,100	0,100	0,100	0,100	0,104
0,6	0,135	0,150	0,150	0,150	0,150	0,150	0,156
0,8	0,179	0,200	0,200	0,200	0,200	0,200	0,208
1,0	0,233	0,250	0,250	0,250	0,250	0,250	0,260
1,2	0,266	0,29'4'	0,300	0,300	0,300	0,300	0,311
1,4	0,308	0,342	0,349	0,349	0,349	0,349	0,362
1,6	0,348	0,381	0,395	0,397	0,397	0,397	0,412
1,8	0,382	0,415	0,437	0,442	0,442	0,442	0,462
2,0	0,411	0,446	0,476	0,484	0,484	0,484	0,511
2,2	0,437	0,474	0,511	0,524	0,525	0,525	0,560
2,4	0,461	0,499	0,543	0,561	0,566	0,566	0,605
2,6	0,482	0,522	0,573	0,595	0,604	0,604	0,648
2,8	0.501	0,542	0,601	0,626	0,640	0,640	0,687
3,0	0,517	0,560	0,625	0,655	0,674	0,674	0,726
3,2	0,532	0,577	0,647	0,682	0,706	0,708	0,763
3,4	0,546	0,592	0,668	0,707	0,736	0,741	0,798
3,6	0,558	0,606	0,688	0,730	0,764	0,772	0,831
3,8	0,569	0,618	0,708	0,752	0,791	0,808	0,862
4,0	0.579	0,630	0,722	0,773	0,816	0,830	0,892
4,2	0,588	0,641	0,737	0,791	0,839	0,853	0,921
4,4	0,596	0,651	0,751	0,809	0,861	0,889	0,949
4,6	0,604	0,660	0,764	0,824	0,888	0,908	0,976'
4,8	0,611	0,668	0,776	0,841	0,902	0,932	1,001
5,0	0,618	0,676	0,787	0,855	0,921	0,955	1,026
5,2	0,624	0,683	0,798	0,868	0,939	0,977	1,050
5,4	0,630	0,690	0,808	0,881	0,955	0,998	1,073
5,6	0,635	0.697	0,818	0,893	0,971	1,018	1,095
5,8	0,640	0,703	0,827	0,904	0,98’9	1,038	1,117
6,0	0,645	0,709	0,836	0,913	1,000	1,057	1,138
Величина осадки, вычисленная по данному методу,
получилась несколько меньше осадки, определенной по
методу послойного суммирования по максимальным
напряжениям.
Таблица 6.4
Значения коэффициентов соу, со0, и coconst
при ~ = со (И — толщина сжимаемого слоя)
Форма загруженной площадки	СОу	®0	со т	®const
Круг	0,64	1,00	0,85	0,79
Квадрат п = — = 1		1,12	0,95	0,88
Прямоугольники:				
п = 1,5		1,36	1,15	1,08
п = 2		1,53	1,30	1,22
п — 3		1,78	1,53	1,44
п = 4	Для прямо-	1,96	1,70	1,61
п = 5	угольников	2,10	1,83	1,72
п = 6	и квадрата	2,23	1,98	—
п= 7	1	2,33	2,04	—
п = 8	(Оу = — (О0	2,42	2,12	—
п = 9		2,49	2,19	—
п — Ю		2,53	2.25	2,12
п=- 20		2,95	2,64	—
п = 30		3,23	2.88	—
п = 40		3,42	3,07	—
п — 50		3,54	3,22	—
п =. 100		4,00	3,69	—
Для случая, когда однородное основание представ-
ляет собой слой грунта толщиной /f, подстилаемый не-
сжимаемым скальным грунтом, значения коэффициента
сот для определения средней осадки всей загруженной
площади приведены в табл. 6.5 (по М. И. Горбунову-
Посадову [2]).
Таблица 6.5
§ 4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНЕЧНОЙ ОСАДКИ
ПУТЕМ НЕПОСРЕДСТВЕННОГО ПРИМЕНЕНИЯ
ТЕОРИИ ЛИНЕЙНО-ДЕФОРМИРУЕМОЙ СРЕДЫ
а) Непосредственное применение теории
линейно-деформируемого полупространства
Формула для определения осадки основания, рас-
сматриваемого как однородное линейно-деформируемое
полупространство при круглой или прямоугольной
площадке и равномерно распределенной нагрузке, имеет
вид:
S =	(6.7)
где р — интенсивность равномерно распределенной на-
грузки;
Е — модуль деформации грунта;
р — коэффициент бокового расширения грунта;
со — коэффициент, зависящий от формы и жесткости
фундамента;
b — ширина фундамента.
Значения коэффициента со приведены в табл. 6.4, со-
ставленной Н. А. Цытовичем [8]:
со0 — коэффициент, соответствующий максималь-
ной осадке гибкого фундамента под центром
загруженной площади;
G)m — коэффициент, соответствующий средней осад-
ке всей загруженной площади;
<оу — коэффициент для определения осадки угло-
вых точек гибкого фундамента;
4 Справочник проектировщика
Значения коэффициента в зависимости
Н
от отношения
b
н ъ	Круг	Прямоугольник				Лента (Z2 = оо)
		п = 1	п — 2	п = 3	10	
0	0	0	0	0	0	0
0,25	0,12	0,12	0,12	0,13	0,13	0,13
0,5	0,22	0,22	0,24	0,24	0,25	0,25
0,75	0,31	0,31	0,34	0,34	0,35	0,36
1	0,38	0,3?	0,43	0,44	0,46	0,46
1,5	0,50	0,53	0,59	0,61	0,63	0,64
2	0,58	0,62	0,70	0,73	0,77	0,79
25	0,63	0,69	0,79	0,83	0,89	0,92
3	0,66	0,72	0,87	0,92	1,00	1,03
4	0,70	0,77	0,98	1,04	1,15	1,20
5	0,72	0,80	1,03	1,13	1,27	1,34
7	0,75	0,84	1,10	1,23	1,45	1,54
10	0,78	0,87	1,18	1,31	1,62	1,77
20	0,81	0,91	1,23	1,42	1,90	2,19
50	0,83	0,93	1,27	1,48	2,10	2,66
оо	0,85	0,95	1,30	1,53	2,25	оо
б) Метод Н. А. Цытовича
(метод эквивалентного слоя)
В случае однородного основания формула
(6.7) может быть преобразована (по Н. А. Цытовичу)
к следующему виду:
5 = гтг>	(6-8>
98
Глава шестая. Расчет осадок фундаментов
где а — коэффициент уплотняемости (сжимаемости)
грунта (см. гл. 1);
ен — начальный коэффициент пористости грунта.
Если ввести понятие о коэффициенте относительной
а
сжимаемости а0 = -г—— , то формуле (6.8) можно
* г
придать простой вид:
S =	(6.8')
где hs — толщина эквивалентного слоя, под которой
понимается такая толща грунта, которая в условиях
невозможности бокового расширения и при постоянном
значении обжимающих давлений по всей толще дает
осадку, равную по величине осадке фундамента, имею-
щего заданные размеры, и подсчитанную в соответствии
с решением теории линейно-деформируемого полупро-
странства, т. е. с учетом возможности ограниченного
бокового расширения и безграничной глубины сжатия.
Мощность эквивалентного слоя грунта определяется
по формуле
hs = АтЪ,	(6.9)
где
Эпюра дополнительных (уплотняющих) давлений
приближенно принимается (по Н. А. Цытовичу) треуголь-
ной на глубину 2 hs.
В табл. 6.6 приведены значения коэффициента А(д
(по Н. А. Цытовичу) для прямоугольных фундаментов
(обозначения для со те же, что и в табл. 6.4).
В табл. 6.7 даны значения коэффициента Асо для
круговой формы подошвы фундамента.
В случае слоистого основания оно на глу-
бину 2hs заменяется однородным, сжимаемость и пори-
стость которого принимаются осредненными.
Осадка слоистого основания определяется по фор-
муле
S = hsaa	(6.8")
где ао ср — среднее значение коэффициента относитель-
ной сжимаемости грунта в пределах глу-
бины 2hs ниже подошвы фундамента, опре-
деляемое из выражения
п
2 hiaeizi
(6ЛО)
hi — толщина отдельных слоев грунта ниже по-
дошвы фундамента;
CZ»	6/	< .	«
aQi — -г-—1— =	— коэффициент относительной
I + ez
сжимаемости для отдельных слоев грунта;
zi — расстояние от точки, соответствующей глу-
бине 2/zs, до середины рассматриваемого слоя.
Пример 3. Определим по методу эквивалентного
слоя осадку фундамента при данных предшествующих
примеров, для которых схема фундамента и геологиче-
ский разрез приведены на рис. 6.2, а характеристики
свойств грунтов — в табл. 6.1. Расчет ведется в следую-
щем порядке:
а) Находим расчетную мощность эквивалентного
слоя грунта (hs) и высоту эквивалентной эпюры уплот-
няющих давлений (2/zs).
При среднем значении коэффициента бокового рас-
ширения ц = 0,25 для всего слоистого основания в пре-
Т а б лица 6.6
Значения коэффициентов А&
1 п~ ь	0,10			0,20			Ц = 0,25			Ц = 0,30 -			ц = 0,35			ц = 0,40		
	О 8	8 3	с о 3	О 8	8	С О 3	о 3	8	V) С О 3	О 8	£ 8	от С О 3	О 8	8	от С О	О 8	8	от С О 8°
1	1,13	0,96	0,89	1,20	1,01	0,94	1,26	1,07	0,99	1,37	1,17	1,08	1,58	1,34	1,24	2,02	1,71	1,58
1,5	1,37	1,16	1,09	1,45	1,23	1,15	1,53	1,30	1,21	1,66	1,40	1,32	1,91	1,62	1,52	2,44	2,07	1,94
2	1,55	1,31	1,23	1,63	1,39	1,30	1,72	1,47	1,37	1,88	1,60	1,49	2,16	1,83	1,72	2,76	2,34	2,20
3	1,81	1,55	1,46	1,90	1,63	1,54	2,01	1,73	1,62	2,18	1,89	1,76	2,51	2,15	2,01	3,21	2,75	2,59
4	1,99	1,72	1,63	2,09	1,81	1,72	2,21	1,92	1,81	2,41	2,09	1,97	2,77	2,39	2,26	3.53	3,06	2,90
5	2,13	1,85	1,74	2,24	1,95	1,84	2,37	2,07	1,94	2,58	2,25	2,11	2,96	2,57	2,42	3,79	1 3,29	3,10
6	2,25	1,98	-	2,37	2,09	—	2,50	2,21	—	2,72	2,41	—	3,14	2,76	—	4,00	3,53	-
7	2,35	2,06	-	2,47	2,18	—	2,61	2,31	—	2,84	2,51	—	3,26	2.87	—	4,18	3,67	—
8	2,43	2,14	-	2,56	2,26	—	2,70	2,40	—	2,94	2,61	—	3,38	2,98	—	4,32	3,82	—
9	2,51	2,21	-	2,64	2,34	—	2,79	2,47	—	3,03	2,69	—	3,49	3,08		4,46	3,92	—
10 и более	2,58	2,27	2.15	2,71	2.40	2,26	2,86	2,54*	2,38	3,12	2,77	2,60	3,58	3,17	2,98	4,58	4,05	3,82
§ 4. Определение конечной осадки путем непосредственного применения теории линейно-деформируемой среды 99
Таблица 6.7
х. Коэффициент	А(ас	Ло0	Лео т	^wconst
0,20	0,68	1,07	0,91	0,84
0,25	0,72	1,13	0,96	0,88
0,30	0,78	1,23	1,04	0,96
0,35	0,90	1,41	1,20	1,11
0,40	1,15	|	1,80	|	1,53	1,41
Примечание. А(<)с — относится к точкам, располо- женным на краевой окружности подошвы.				
делах сжимаемой толщи А = 1,12 [см. формулу (6.9')]-
Значение коэффициента со принимаем по табл. 6.3, рас-
сматривая фундамент как абсолютно жесткий.
ПР» '=*=2
®const ~ 1'22; Леоconst = 1,37.
Мощность эквивалентного слоя
^ = ^const& = 1,37-4 = 5,46 м,
а высота эпюры уплотняющих давлений
2Л5 = 10,92 м (рис. 6.3).
б) Определяем дополнительное давление от соору-
жения на уровне подошвы фундамента
Р = ^ср “ У^ = 2,5 — 0,00167 • 300 = 2,0 кг/см2.
в) Вычисляем коэффициент относительной сжимае-
мости слоистой толщи грунтов (ао ср), для чего нахо-
дим входящие в формулу (6.10) величины:
«о! = ^ =	= 0,0074 см*/кг;
в02 =	= тй = 0,0049	»
«03 =	= ^= 0,0030	»
zS g Ovv
По рис. 6.3 вычисляем расстояние от середины каж-
дого слоя до глубины 2hs:
zv = 10,92 — 1,60 = 9,32 ж;
z2 = 10,92 — 3,20 — 0,85 = 6,87 м;
Подставляя эти значения в формулу (6.10), получим:
320 • 0,0074 . 932 4- 170.0,0049 • 6,87 4- 602 . 0,0030 - 301
ио ср	2 • 5462
«= 0,0056 см2/кг.
4. Определяем полную .осадку слоистой толщи
S == Л а0 р = 546 • 0,0056 • 2 = 6,12 см.
V V М X	9	9
Выполненные подсчеты показывают, что осадка,
найденная по способу эквивалентного слоя, получается
Рис. 6.3
несколько больше, чем определенная по способу по-
слойного суммирования.
в) Крен фундаментов
Крен отдельного прямоугольного фундамента при
эксцентричном его загружении в соответствии с указа-
ниями СНиП П-Б. 1-62, п. 5.21, определяется по фор-
мулам Горбунова-Посадова [2]:
крен продольной оси фундамента
t„0 Р^
1g °1 ~ р Л1 . .
^ср I-—1
(6.11)
крен поперечной оси фундамента
(6-12)
где	Рн — суммарное вертикальное усилие от
нормативных нагрузок, приложен-
ное к фундаменту с эксцентриците-
том, в кг;	z
I — большая сторона фундамента в см;
b — меньшая сторона фундамента в см;
ег — расстояние точки приложения уси-
лия Рн от середины фундамента по
продольной оси в см;
е2 — расстояние точки приложения уси-
лия Рн от середины фундамента по
поперечной оси в см;
Еср и Р-ср — модуль деформации в кг/см2 и
коэффициент Пуассона грунта, при-
нимаемые средними в пределах сжи-
маемой толщи;
Ki и К2 — безразмерные коэффициенты, опре-
деляемые в зависимости от соотноше-
ния сторон подошвы фундамента
— = п по графикам Горбунова-Поса-
дова, приведенным на рис. 6.4.
Крены фундаментов, получаемые в результате их
взаимного влияния, находят путем расчета осадок краев
4*
100
Глава шестая. Расчет осадок фундаментов
(СНиП П-Б. 1.62, п. 5.23)
где Sj и S2 — осадки, подсчитанные у краев фундамента
в середине сторон;
b — размер фундамента в направлении крена
в см.
Аг
§ 5. РАСЧЕТ ОСАДКИ ВО ВРЕМЕНИ
Все сказанное выше (§ 1~ 4) относилось к определению
так называемых конечных, или стабилизованных, осадок,
определяемых в предположении, что процесс деформации
грунтов основания во времени уже закончился. Однако
во многих практических случаях бывает важно устано-
вить изменение осадки во времени, которое происходит
различно для разных грунтов. Если при песчаных
грунтах процесс деформации основания во времени про-
текает весьма быстро и заканчивается, как правило, уже
в течение строительного периода, то при глинистых
грунтах, в особенности пластичных, этот процесс может
продолжаться в течение многих лет и даже десятилетий.
Расчет осадки во времени можно производить, поль-
зуясь теорией фильтрационной консолидации. По этой
теории предполагается, что грунт находится в состоянии
«грунтовой массы» (т. е. в нем имеется свободная вода
при заполненных водой порах) и что скорость нараста-
ния осадки зависит исключительно от скорости выжима-
ния воды из пор грунта в результате его уплотнения.
Для оценки скорости протекания осадки исполь-
зуется величина Q/, называемая «процент консолидации»
и представляющая собой выраженное в процентах отно-
шение осадки в данный момент времени t к полной
осадке
Qt =	• 100.	(6.13)
Полная осадка предполагается известной, и,
таким образом, осадку в данный момент времени можно
найти из выражения
=	(6.14)
Процент консолидации показывает, какая часть
внешнего давления уже передалась на скелет грунта и
в какой мере, следовательно, процесс консолидации
может считаться закончившимся.
В теории фильтрационной консолидации получены
решения сложных задач при пространственном и пло-
ском напряженных состояниях. Однако во многих слу-
чаях для расчета осадки во времени можно пользоваться
простейшим решением одномерной, задачи, в которой
движение воды и скелета грунта при сжатии прини-
мается параллельным одной прямой линии. Условиям
одномерной задачи соответствует, например, случай
сжатия слоя грунта, расположенного на несжимаемом
водонепроницаемом основании, при действии на его по-
верхности сплошной равномерно распределенной на-
грузки (рис. 6.5).
Поскольку осадка может быть вызвана только давле-
нием на скелет грунта, процент консолидации пласта
высотой h (рис. 6.5) может быть выражен как отношение
среднего по высоте h значения эффективного давления
в данный момент времени к полному уплотняющему
давлению, величина которого при данной схеме нагрузки
остается постоянной по всей высоте слоя (эпюра уплот-
няющего давления — прямоугольная).
$ 5. Расчет осадки во времени
101
Дифференциальное уравнение для одномерной за-
дачи, позволяющее найти величину эффективного давле-
ния р3 в любой момент времени, имеет вид [1; 5; 6; 7]:
= с	(6.15)
dt к dz2 ’	v 7
где
с = _g$0.„+е»*..	(6.16)
«Ув
£ф — коэффициент фильтрации грунта;
8Н — начальный, коэффициент пористости;
а — коэффициент уплотняемости (сжимаемости)
грунта;
Тв — удельный вес воды.
На основании уравнения (6.15) выражение для Qt
в случае одномерной задачи и схемы, изображенной на
рис. 6.5, представляется следующим образом:
оо
^=0-4- 2	(6Л7)
т = 1,3, 5
где е — основание натуральных логарифмов;
t — время консолидации, соответствующее проценту
консолидации Qf,
£ — коэффициент, зависящий от физических свойств
грунта, толщины слоя и условий фильтрации
Г _ ^Ф О 8н)	Zg 1С\
g 4аувЛ2 *	{ * 7
При вычислениях с достаточной для практических
целей точностью можно ограничиться первым членом
ряда, стоящего в правой части равенства (6.17). Тогда
выражение для Q/ примет вид:
Qt =	(6.19)
Из формулы (6.19) следует, что для двух пластов
одного и того же грунта, обжимаемых в одинаковых
условиях, но имеющих разную толщину, будет выпол-
няться соотношение
z2 лг
где и /ц — соответственно время консолидации и тол-
щина первого пласта;
и h2 — время консолидации и толщина второго
пласта.
Решение (6.19) для процента консолидации справед-
ливо только в случае прямоугольной эпюры уплотняю-
щего давления р. Для практики имеют также значение
некоторые другие виды эпюры давлений, полученные
в результате решения одномерной же задачи при других
граничных условиях, а именно:
1)	треугольная эпюра с основанием у водонепрони-
цаемого слоя, характерная для случая уплотнения грунта
под действием собственного веса;
2)	трапецеидальная, уширяющаяся книзу, соответ-
ствующая наличию сплошной нагрузки на поверхности
слоя грунта, уплотняющегося также и под действием
собственного веса;
3)	треугольная с основанием у водопроницаемого
слоя.
Очертание этой эпюры приближается к очертанию
эпюры уплотняющих давлений в полупространстве при
действии местной нагрузки (т. е. при нагрузке от фун-
дамента в условиях плоской и пространственной задач).
Поэтому решением одномерной задачи для данной схемы
можно пользоваться при приближенном определении
осадки во времени в указанных случаях плоской и про-
странственной задач, имеющих значительное распро-
странение в практике.
Значения процента консолидации Qt для разных
эпюр распределения давления по глубине уплотняемого
слоя, выраженные в долях от безразмерной величины
Т =	0 приведены в табл. 6.8.
Таблица 6.8
Проценты консолидации для различных случаев
распределения уплотняющих давлений в грунте
0,004	8,0	0,8			15,2
0,008	10,4	1,6			19,2
0,012	12,5	2,4			22,6
0,020	16,0	4,0		1 « Л,	28,6
0,028	18,9	5,6			32,2
0,036	21,4	-7,2	1	1	35,2
0,048	24,7	9,5		г*	39,9
0,060	27,6	12,0		•ъ	43,2
0,072	30,3	14,4			46,2
0,100	35,7	19,8			' 51,6
0,125	39,9	24,4	1		55,4
0,167	46,1	31,8	р-		60,4
0,20	50,4	37,0		I-	63,8
0,25	56,2	44,3			68,1
0,30	61,3	50,8	1	р”	71,8
0,35	65,8	56,5	+		75,1
0,40	69,8	61,5	4^		78,1
0,50	76,4	70,0	S’		82,8
0,60	81,6	76,5			86,7
0,80	88,7	85,7	1	1	91,7
1,0	93,1	91,3	су*		94,9
2,0	99,4	99,3			99,5
	100	100			100
Пример 4. Пласт глинистого грунта мощностью
h = 8,0 м, подстилаемый скалой, уплотняется под дей-
ствием песчаной насыпи (рис. 6.5). Требуется построить
кривую консолидации Qt f (0 по точкам для значений
Qt 20, 40, 60 и 80% от полной осадки и определить:
1) какова будет осадка пласта через 0,5 года после
приложения нагрузки от песчаной насыпи;
2) когда осадка пласта дойдет до значения 10 см.
Данные для решения задачи:
1)	эпюра уплотняющего давления для глинистого
слоя имеет вид прямоугольника;
2)	полная осадка составляет 28 см\
3)	характеристики свойств грунта: коэффициент
фильтрации &ф = 1,0 см/год', коэффициент уплотняе-
мости (сжимаемости) а = 0,1 см^/кг; начальный коэффи-
циент пористости 8Н = 0,60.
а)	Определяем необходимые для построения кривой
консолидации значения времени уплотнения t рассма-
триваемого слоя. Для этого из табл. 6.8 выписываем
величины Т для значений Qf (прямоугольная эпюра),
близких к указанным в задании, и по формуле (6.18)
вычисляем коэффициент
102
Глава шестая. Расчет осадок фундаментов
Результаты вычисления значений t сведены в таб-
лицу:
	T=Ct	С	t
21,4 39,9 61,3 81,6	0,036 0,125 0,300 0,600	| 0,62	0,058 0,202 0,484 0,968
Л _	.	1,0(1+0,6/ = 062
4	0,01 -0,001 • 800s	’
Кривая консолидации, построенная по найденным
значениям Qt и /, приведена на рис. 6.6.
б)	Определяем величину осадки для времени кон-
солидации пласта t — 0,5 года. Тогда Q/ == 64,5% (по
интерполяции), следовательно,
с 28-64,5 1С
$t - 0,5 — ТОО — 18 см-
в)	Определяем значение процента консолидации,
при котором осадка пласта дойдет до значения 10 см,
^ = 12-100 = 35,7%.
Zo
Этому значению Qt будет соответствовать время кон-
солидации t = 0,17 года.
Для решения пространственной задачи теории филь-
трационной консолидации можно воспользоваться гра-
фиками Гибсона и Мак-Нейми [9]. Графики дают зависи-
мость между процентом консолидации Q/, выраженным
в долях единицы, и так называемым фактором времени Ф
для любой угловой точки прямоугольного фундамента
при различных соотношениях сторон его подошвы
1 = у (рис. 6.7).
Соотношение между процентом и временем консоли-
дации по графикам устанавливается с помощью выраже-
ния для фактора времени
Ф ч (!_+t.	(6.20)
«Ув /2	’
По	известному проценту консолидации	с	помощью
метода угловых точек легко может	быть	найдена	осадка
- любой точки поверхности основания для заданного вре-
мени консолидации.
‘ Рис. 6.7
Как уже указывалось в гл. 1, при использовании
теории фильтрационной консолидации необходимо иметь
в виду, что эта теория дает удовлетворительные резуль-
таты только для насыщенных водой грунтов, содержащих
в порах свободную воду, например для водонасыщенных
пылеватых песков, супесей, различного рода илов и т. п.
Для грунтов, содержащих значительное количество свя-
занной воды, фактические осадки могут быть гораздо
меньше рассчитанных rto теории фильтрационной консо-
лидации. Наличие связанной воды в порах грунта тор-
мозит процесс консолидации. Особенно большое значе-
ние приобретает наличие связанной воды на последних
этапах деформации, когда осадка в основном опреде-
ляется не отжатием воды из пор, а вязким перемещением
частиц грунта с пленками связанной воды.
ЛИТЕРАТУРА
1.	Герсев анов Н. М. и По л ьшин Д. Е.
Теоретические основы механики грунтов и их практиче-
ские применения. Стройиздат, 1948.
2.	Горбунов-Посадов М. И. Расчет кон-
струкций на упругом основании. Госстройиздат, 1953.
3.	Егоров К-Е. Методы расчета конечных оса-
док фундаментов. Труды Н.-и. ин-та Минмашстроя,
вып. 13, 1949.
4.	Основания зданий и сооружений, нормы проек-
тирования. СНиП 11-Б. 1-62. Госстройиздат, 1962.
5.	Р о з а С. А. Расчет осадки сооружений гидро-
электростанций. Госэнергоиздат, 1959.
6.	Ф л о р и н В. А. Основы механики грунтов.
Т. II. Госстройиздат, 1961.
7.	Флорин В. А. Теория уплотнения земляных
масс. Стройиздат, 1948.
8.	Ц ы т о в и ч Н. А. Механика грунтов. Изд. 4-е.
Стройиздат, 1963.
9.	Цыто в и ч Н. А., Веселов Б. А., Кузь-
мин П. Г. и др. Основания и фундаменты. Госстрой-
издат, 1959.
ГЛАВА СЕДЬМАЯ
РАСЧЕТ УСТОЙЧИВОСТИ (НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ) ОСНОВАНИЙ
§ 1. УСЛОВИЯ РАЗРУШЕНИЯ ОСНОВАНИЙ.
КРИТИЧЕСКИЕ ДАВЛЕНИЯ
Разрушение основания происходит вследствие того,
что развивающиеся от действия нагрузки касательные
В песчаных и твердых глинистых основаниях под фун-
даментами глубокого’ заложения, в мягкопластичных
глинистых основаниях и в ряде других случаев выпирания
грунта на поверхность не наблюдается, ввиду чего после
достижения второго критического давления увеличение
напряжения превышают сопротивление грунта сдвигу
в значительных по объему областях основания. При
фундаментах мелкого заложения на нескальных грунтах
(скальные грунты не рассматриваются), таких как песча-
ные грунты средней плотности и плотные, а также твер-
дые, полутвердые и тугопластичные глинистые грунты,
разрушение основания обычно сопровождается выпира-
нием грунта на поверх-
ность, т. е. нарушением
устойчивости основания.
На рис. 7.1 приведен
график зависимости осад-
ки от давления, на кото-
ром видны три участка,
соответствующие трем фа-
зам деформации основа-
ния (по Н. М. Герсевано-
ву). Первая фаза, харак-
теризуемая приближен-
ной линейной зависимо-
стью между деформациями
и напряжениями, назы-
вается фазой уплот-
нения, вторая (на криволинейном участке зависимо-
сти) — фазой сдвигов и третья, в которой осадки
резко возрастают почти без увеличения давления, — ф а-
зо й в ы п и р а н и я.
Давления на основание, соответствующие точкам,
разделяющим фазы деформаций, называются крити-
ческими давлениями. Первое критическое
осадки происходит в результате взаимодействия доста-
точно развитых областей сдвигов с областями уплотне-
ния грунта. Характерный график осадки любых фунда-
ментов на мягкопластичных глинах приведен на рис. 7.2,
а фундаментов глубокого заложения на песках — на
рис. 7.3.
В предельно напряженном состоянии по площадкам
сдвига соблюдается условие (1.7).
т = с 4- <т„ tg ф.
При расчетах величины угла внутреннего трения ф
и сцепления с принимаются в соответствии с указаниями,
изложенными в гл. 1.
Давление — предел пропорциональност и—
отделяет фазу сдвигов от фазы уплотнения, второе —
предел несущей способности основа-
ния (предельное давление на основание) — отделяет
фазу сдвигов от фазы выпирания. Достижение первого
критического давления соответствует окончанию линей-
ной зависимости между деформациями и напряжениями.
Достижение второго критического давления соответ-
ствует наступлению предельного состояния
основания по условию прочности (устойчивости), т. е.
исчерпанию его несущей способности.
§ 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЕРВОГО КРИТИЧЕСКОГО
ДАВЛЕНИЯ
По действующим строительным нормам и правилам
(СНиП П-Б. 1-62, п. 5.10) принимается, что линейная
зависимость между деформациями и напряжениями под
фундаментом в виде полосы нарушается при глубине
распространения областей сдвигов, равной четверти шири-
ны фундамента (рис. 7.4). В соответствии с этим для
случая нагрузки, равномерно распределенной по полосе,
104
Глава седьмая. Расчет устойчивости (несущей способности} оснований
предел пропорциональности определяется по прибли-
женной формуле
<*кр 1 =-----—-----— (4- ь + h + V- etg ф) + У.Л
ctg<p + <p	* '4	V» 1
(7.1)
где b — ширина фундамента;
h — глубина его заложения (рис. 7.4);
у0 — объемный вес грунта;
<р — угол внутреннего трения;
с — сцепление грунта.
Формуле (7.1) удобно придать такой вид:
акрх = [Ab + Bh) у0 + De.	(7.1')
Коэффициенты А, В и D выражаются следующим
образом:
Д =--------°’25я--- ; В = 1+ _____________5______
Ctg ф + ф — -у-	Ctg ф + ф —
D._:	я etg ф
ctg Ф + ф — у
А. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ОСНОВАНИЯ
МЕТОДАМИ ТЕОРИИ ПРЕДЕЛЬНО-НАПРЯЖЕННОГО
состояния
На основании решения дифференциальных уравне-
ний предельного равновесия [10] получены величины и
направления предельных напряжений. В связи с тем,
что касательные к поверхности скольжения составляют
в каждой точке грунта угол 45° — с направлением
большего главного напряжения (см. гл. 1), можно полу-
чить очертание поверхности скольжения. Метод В. В. Со-
коловского позволяет построить таблицы для вычисления
ординат эпюры предельного давления на
основания.
а) Фундаменты мелкого заложения в виде полосы
и прямоугольные при относительном заглублении до 0,5
Относительным заглублением фундамента называется
отношение глубины его заложения h к его ширине Ь.
1. Ординаты эпюры вертикального пре-
дельного давления, имеющего эксцентрицитет и переда-
ваемого основанию фундаментом, возможность поворота
В СНиП Н-Б. 1-62 давление, определяемое форму-
лой (7.1') при нормативных значениях угла внутреннего
трения ф (<рн) и сцепления с (cli)3 называется норматив-
ным давлением 7?н (см. гл. 4). Таблица коэффициентов
А, В и D приведена в табл. 4.6.
§ 3. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВТОРОГО
КРИТИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ
(НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ОСНОВАНИЯ)
В СНиП П-Б. 1-62, пп. 5.1, 5.29, 5.31, 5.32 второе
критическое давление используется при расчете устой-
чивости (несущей способности) основания, т. е. при
определении величины нагрузки, превышение которой
приводит к сдвигу в основании по поверхности скольже-
ния, охватывающей всю подошву фундамента, и к выпи-
ранию грунта. Данная проверка предусматривается для
сооружений, находящихся под действием регулярно
приложенных горизонтальных сил, а также для соору-
жений, основания которых ограничены откосами.
Для определения второго критического давления ре-
комендуется пользоваться решениями теории предель-
но напряженного состояния, а также разрешается
применение методов, основанных на введении ^кругло-
цилиндрической формы поверхности скольжения.
Ниже приводятся данные как по первой, так и по
второй группе методов для указанных выше разновид-
ностей оснований (фундаментов мелкого заложения),
разрушение которых сопровождается выпиранием грунта
на поверхность.
При определении несущей способности основания
в формулы подставляются расчетные характери-
стики прочности грунта (рис.
которого при осадке не исключена (одностороннее вы-
пирание грунта), определяются методом В. В. Соколов-
ского с помощью таблиц и следующих формул:
1) для оснований, сложенных связными грунтами,
а также в случае несвязных грунтов (с = 0) при наличии
пригрузки вне фундамента (рис. 7.5)
Ре = Рт (с + Я tg ф) 4- q,	(7.2)
где q =	— удельная пригрузка от веса грунта, на-
ходящегося в пределах глубины заложе-
ния фундамента А;
Рт — безразмерная величина, определяемая по
табл. 7.1, в зависимости от значения ут>
которое вычисляется по расстоянию у
у= Y” ,-------у (O^ys^b);
2) для оснований, сложенных несвязными грунтами
(с = 0) при отсутствии пригрузки вне фундамента (q = 0)
Ре=Рт\оУ>	П-2')
где р° — безразмерная величина, определяемая по
табл. 7.2.
Пример 1. Определить краевые ординаты эпюры
предельного давления с помощью табл. 7.1 для фунда-
мента шириной b = 5 м и глубиной заложения h = 2 л/,
опирающегося на основание, имеющее следующие ха-
<J> 3. Методы определения второго критического давления (несущей способности основания)
105
Таблица 7.1
Значения величины рТ в формуле (7.2)
ут Ф°	0,0	0,5	1,0	1,5	2,0	2,5	3,0	3,5	4,0	4,5	5,0	5,5-	6,0	6,5	7,0	7,5	8,0
5	6,5	6,7	7,0	7,2	7,4	7,6	7,8	8,0	8,2	8,3	8,5	8,7	8,8	9,0	9,2	9,4	9,5
10	8,3	9,0	9,6	• 10,2	10,8	11,3	11,8	12,3	12,8	13,2	13,7	14,1	11,5	14,9	15,4	15,8	16,2
15	11,0	12,5	* 13,8	15,1	16,2	17,3	18,4	19,4	20,5	21,4	22,4	23,3	24,3	25,2	26,1	27,0	27,9
20	14,8	17,9	20,6	23,1	25,4	27,7	29,8	31,9	34,0	36,0	38,0	39,9	41,8	43,8	45,7	47,5	48,9
25	20,7	27,0	32,3	37,3	41,9	46,4	50,8	55,0	59,2	63,3	67,3	71,3	75,3	79,2	83,1	87,0	90,8
30	30,1	43,0	53,9	64,0	73.6	82,0 1	91,8	101,0	109,0	118,0	127,0	135,0	143.0	151,0	160,0	168,0	176,0
35	46,1	73,8	97,1	119,0	140,0	160,0	179,0	199,0	218,0	237,0	256,0	275,0	293,0	312,0	331,0	349,0	368,0
40	75,3	139,0	193,0	243,0	292.0	339,0	386,0	432,0	478,0	523,0	568,0	613,0	658,0	703,0	—	-	-
Таблица 7.2
Значения величины pQT в формуле (7.2)
	5	10	15	20	25	30	35	40	45
рт	0,17	0,56	1,40	3,16	6,92	15,32	35,19	86,46	236,30
рактеристики: объемный вес грунта у0 = КЗ т/м3,
угол внутреннего трения ср = 20°, сцепление с = 5 т/м\
q — 1,8* 2 ^ 3,6 т/м2.
При у — 0
РТ = 14,8; Ре (J, = 0) = 14,8 (5 + 3,6 • 0,364) +
4- 3,6 = 97,2 т/м2.
При у — 5 м
1 8
Ут = 5 + 3,6 • 0,364 5 = 1,43; РТ 1 v - 5> = 22,7;
А>у,_5, = 22,7(5 + 3,6-0,364) + 3,6 = 146,7 т/м1.
2. Ординаты эпюры наклонного предельного
давления, имеющего эксцентрицитет и вызывающего
IX
Рис. 7.6
одностороннее выпирание (рис. 7.6), при возможности
поворота фундамента в процессе осадки вычисляются
по формулам:
вертикальная составляющая
Р'е = АеУоУ + 5 Л + СеС’	(7-3)
горизонтальная составляющая
t'e=Pe tgS-
где 6 — угол наклона равнодействующей предельного
давления к вертикали.
Коэффициенты .Ае, Ве и Се приведены в табл. 7.3 х.
Эксцентрицитет равнодействующей предельного да-
вления РП определяется по формуле
„ __ I (й) 4~~ Ре (о)_____<7 Л\
-- Q \ Г» । «	9 I •	\**^/
& \ Ре (Ъ) “Г Ре (0) J
Обозначения краевых ординат даны на рис. 7.7.
Если эксцентрицитет расчетного (действующего) да-
вления Рр не равен еп (е ф еп), то проверяется (рис. 7.7)
возможность построения эпюры oacbdy эквивалентной
эпюре расчетного давления oa'b'd, вписанной в предель-
ную oafd.
1 Табл. 7.1 — 7.3 составлены по методу В. В. - Соколовского
Вычислительным центром Академии наук СССР.
106
Глава седьмая. Расчет устойчивости (несущей способности; оснований
Значения коэффициентов Ае, Ве и Се в формуле (7.3)
Таблица 7.3
ф° 6°		5	10	15	20	25	•	30	35	40	45
5	С) Со съ ла ла	0,09 1,24 2,72	0,38 ’ 2,16 6,56	0,99 3,44 9,12	2,31 5,56 12,50	5,02 9,17 17,50	11,10 15,60 25,40	24,38 27,90 38,40	61,38 52,70 61,60	163,3 96,40 95,40
10	eq Cj		0,17 1,50 2,84	0,62 2,84 6,88	1,51 4,65 10,00	3,42 7,65 14,30	7,64 12,90 20,60	17,40 22,80 31,10	41,78 42,40 49,30	109,5 85,10 84,10
15	cq			0,25 1,79 2,94	0,89 3,64 7,27	2,15 6,13 11,00	4,93 10,40 16,20	11,34 18,10 24,50	27,61 33,30 38,50	' 70,58 65,40 64,40
20	Ае Ве Се				0,32 2,09 3,00	1,19 4,58 7,68	2,92 7,97 12,10	6,91 13,90 18,50	16,41 25,40 29,10	43,00 49,20 48,20
25	О Со съ <"й съ					0,38 2,41 3,03	1,50 • 5,67 8,09	3,84 10,20 13,20	9,58 18,70 . 21,10	24,86 36,75 35,75
30	V W						0,43 2,75 3,02	1,84 6,94 8,49	4,96 13,10 14,40	13,31 25,40 24,40
35	cq							0,47 3,08 2,97	2,21 8,43 8,86	6,41 16,72 15,72
40	Ci Co								0,49 3,42 2,88	2,60 10,15 9,15
45	C) Co ib Л									0,50 3,78 2,78
Абсцисса точки перелома с эквивалентной эпюры (на
участке ас она очерчена по контуру эпюры предельного
давления), уэ и краевая ее ордината оэ вычисляются из
выражений:
(Ре (о> + Ре <Ь>) (1 — «) У* + [М (ре (0) + Ре (За — Ь)—
— Ре О» + [« (Рет + Ре (ы) (^ —За) —ре (0) Ь\ Ь = 0;
т (Ре (0) ~Ь Ре О>)) Ъ (ре ,/)) Уэ Ре <о> Ь)
(Ь — Уэ)
, (7.5)
Ро
где т = рР-
Эквивалентная эпюра может быть построена, если
соблюдены условия:	^ре ib).
Для обеспечения устойчивдсти, помимо получения
необходимой величины коэффициента запаса, должно
быть еще выполнено условие у3 <Z — Ь.
о
Пример 2. Определить предельную нагрузку на
жесткий ленточный фундамент шириной 6 м, опираю-
щийся на основание, сложенное на глубину 11 м насы-
щенным водой мелким песком (у0 = 1 т/м3, <р = 30°,
с = 0). Фундамент заложен на глубину 1 м. Сумма вер-
тикальных сил на уровне подошвы фундамента Рр =
= 71 т/м. Сумма горизонтальных сил на уровне по-
дошвы фундамента Тр = 12,5 т/м.
Эксцентрицитет равнодействующей е — 0,8 м.
Угол наклона равнодействующей расчетного давле-
ния к вертикали
б = arctg = arctg 0,176 = 10°.
<£ 3. Методы определения второго критического давления (несущей способности основания)
107
Краевые ординаты эпюры вертикальной составляю-
щей предельного давления по формуле (7.3) и табл. 7.3:
— ре (0) = 12,9 • 1,0 • 1,0 = 12,9 т/м2;
ре <у -Ъ) ~ Ре ib) = 12,9 + 7,64 • 1 • 6 = 58,7 т/м2;
Рп = у (Ре <о» + Ре (Ь>) • Ь = у (12,9 + 58,7) • 6 =
— 215 т/м.
Эксцентрицитет Рп по формуле (7.4)
6 ( 2-58,7+ 12,9
п 3 \ 58,7 + 12,9
— -|+ 0,64 м.
Проверка возможности построения эквивалентной
эпюры расчетного давления, вписанной в предельную:
а = А — е =	— 0,8 = 2,2 т =	= 0,33.
Л	Л	Z 1 о
Уравнение для определения у9 будет иметь вид:
(12,9 + 58,7) (1 — 0,33) yl + [0,33 (12,9 + 58,7) х
X (3 • 2,2 — 6) — 58,7 • 6] _уэ + [0,33 (12,9 + 58,7) х
X (2 • 6 — 3  2,2) — 12,9  6] • 6 = 0;
47,9 уэ — 337,8уэ + 298,0 = 0; у9 = 1,0 м\
_ 0,33 (12,9 + 58,7) • 6 — (58,7 • 1,0 + 12,9 • 6)
<тэ---------------------g—]	_
= 1,18 т/м2.
Возможность построения эквивалентной эпюры под-
тверждается 0 + у3 6; 0 <1 <уэ 58,7.
Устойчивость при коэффициенте запаса (см. ниже
1	1
п. «В») п = ==——-^3 обеспечена, так как
7 * т 0,33
^ь = -м}-
Для определения предельного давления при раз-
личных эксцентрицитетах равнодействующей (e=+en)
можно также воспользоваться методом М. В. Малышева,
изложенным в первом томе Справочника проектиров-
щика [11].
3. Средняя величина интенсивности центрально при-
ложенного вертикального предельного давления при
отсутствии возможности поворота фундамента в процессе
осадки определяется (рис. 7.8) по формуле [1]
Рср =	+ Baq + Сос.	(7.6)
Таблица 7.4
Ао, BQ и Со в формуле (7.6)
Значения коэффициентов
ф° Коэффи- циенты	16	18	20	22 /	24	26	28	30	32	34	36	38	40
Ло л	1,7	2,3	3,0	3,8	4,9	6,8	8,0	10.8	14,3	19,8	26,2	37,4	50,1
Во	4,4	5,3	6,5	8,0	9,8	12,3	15,0	19,3	24,7	32,6	. 41,5	54,8	72,0
Со	11,7	13,2	15,1	17,2	19,8	23,2	25,8	31,5	38,0	47,0	55,7	70,0	84,7
L b	1,6	1,7	1,9	2,0	2,1	2,3	2,5	2,6	2,8	3,1	3,3	3,5	3,9
Таблица 7.5
Значения коэффициентов Ак, Вк и Ск в формуле (7.7)
<₽° Коэффи- циенты	16	18	20	22	24	26	28	30	32	34	36	38	40
	2,1	2,8	3,6	5,0	7,0	9,5	12,6	17,3	24,4	34,6	48,6	71,3	108,0
Вк	4,5	6,5	8,5	10,8	14,1	18,6	24,8	32,8	45,5	64,0	87,6	127,0	185,0
Ск	12,8	16,8	20,9	24,6	29,9	36,4	45,0	55,4	71,5	93,6	120,0	161,0	219,0
L d	1,44	1,50	1,58	1,65	1,73	1,82	1,91	1,99	2,11	2,22	2,34	2,45	2,61
Примечание. L — длина призмы выпирания на у сторона квадратного.,					ровне подошвы		фундамента, d		— диаме	;тр кругового фундамен!			’а или
108
Глава седьмая. Расчет устойчивости (несущей способности) оснований
Коэффициенты приведены в табл. 7.4.
В нижней графе таблицы дана относительная длина
L
призмы выпирания ~ на уровне подошвы фундамента.
Методика определения предельного давления в рас-
сматриваемом случае (для песчаного основания) на базе
исследования смешанного напряженного состояния раз-
работана М. И. Горбуновым-Посадовым [4].
б) Фундаменты мелкого заложения,
круговые и квадратные, при относительном
заглублении до 0,5
Средний величина интенсивности центрально при-
ложенного вертикального предельного давления вычис-
ляется по формуле [1]
Рк <ср) = AKyod -j- BKq Скс,	(7.7)
где d — диаметр кругового фундамента или сторона
квадратного.
Значения коэффициентов Дк, Вк и Ск даны в табл. 7.5 Ч
Формула (7.7), как и предыдущая (7.6), а также
последующие (7.8) и (7.9) применяются в условиях от-
сутствия возможности поворота фундамента при осадке.
в) Фундаменты мелкого заложения,
имеющие относительное заглубление более 0,5,
на песчаных основаниях
При однородном песчаном грунте в основании,
а также при условии, что аналогичный грунт находится
и выше подошвы фундамента (в пределах его глубины
заложения, причем 0,5<у <1,54- 2,0^, средняя ве-
личина интенсивности центрально приложенного пре-
дельного давления определяется по формулам [1]:
для фундаментов в виде полосы и прямоугольных
Pi (ср> — ^1Уо^	(7-8)
для круговых и квадратных фундаментов
Pki (ср) =	(7.9)
Схема линий скольжения в этом случае показана
на рис. 7.9.
Значения коэффициентов Дх и ЛК1 в зависимости от
величин © и I приведены на рис. 7.10 и 7.11.
о \а /
1 По формулам для круговых и квадратных фундаментов
могут быть рассчитаны также основания прямоугольных фунда-
ментов, имеющих отношение сторон подошвы менее 1,5.
$ 3. Методы определения второго критического давления (несущей способности основания)
109
выше подошвы фундамента
В тех случаях, когда
залегает грунт более слабый, чем в основании, следует
применять соответственно формулы (7.6) и (7.7).
Б. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ОСНОВАНИЯ
МЕТОДАМИ, ДОПУСКАЮЩИМИ КРУГЛОЦИЛИНДРИ-
ЧЕСКУЮ ФОРМУ ПОВЕРХНОСТИ СКОЛЬЖЕНИЯ
Из числа методов, базирующихся на введении при-
ближенного круглоцилиндрического очертания поверх-
ности скольжения, ниже рассматриваются способы, кото-
рые позволяют определить величину предельной
нагрузки (несущей способности основания) в некоторых
частных случаях.
а)	Случай действия наклонного давления
на незаглубленные фундаменты в виде
полосы и прямоугольные
(графоаналитический метод
Д. Е. Поль шина и Р. А. Токаря)
На горизонтальной поверхности грунта отмечается
ширина фундамента b и точка приложения равнодей-
ствующей С (рис. 7.12, а). Из какого-либо центра О19
расположенного над поверхностью грунта, проводится
дуга окружности АВ через краевую точку фундамента А.
Из того же центра наносится вспомогательная окруж-
ность радиусом г sin ср (г ~ О^А) и проводится верти-
каль ОгЕЕ. По отношению измеренных отрезков AD и
O±D вычисляется tga и а
+ AD
Определяется вес грунта в пределах сегмента, отсе-
ченного окружностью Q ~ Г“у0 л; ------sm a cos а 1.
\ loO	I
Далее при наличии связного грунта вычисляется
ордината гс (O^F) вспомогательной горизонтали
kFk[zz —	и проводится эта горизонталь.
Из точки С под заданным углом отклонения равнодей-
ствующей д проводится прямая, пересекающая верти-
каль O±DE в точке Е.
Рис. 7.12
Затем начинается построение многоугольника сил
(рис. 7.12, 6): проводится вертикальный отрезок прямой
ad, в произвольно выбранном масштабе изображающий
величину Q; от точки d откладывается горизонтальный
отрезок de, изображающий величину, равную произведе-
нию длины хорды АВ на значение сцепления грунта с.
Из точки F проводится до пересечения с прямой СЕ
в точке g луч Fg, параллельный направлению еа в сило-
вом многоугольнике. Через точку g проводится каса-
тельная к кругу радиуса г sin ср. Отрезок ef в силовом
многоугольнике, параллельный gM, замыкает его, пере-
секаясь в точке f с отрезком af, параллельным СЕ.
Отрезок af в масштабе сил дает величину равнодействую-
щей предельного давления на основание Rn.
При отсутствии в грунте сцепления построение упро-
щается — отпадает необходимость проведения горизон-
тали kFk и отыскания точки g\ касательная к кругу ра-
диусом г sin ф проводится через точку Е.
Указанные построения производятся для ряда дуг,
проходящих через точку А, но описываемых из разных
центров: О2, О3 и т. д. Полученное из нескольких по-
строений наименьшее значение и принимают за най-
денную величину равнодействующей предельного да-
вления.
Пример 3. Определить равнодействующую предель-
ного давления для фундамента шириной 64 м, опираю-
щегося на грунт, имеющий объемный вес у0 — 1,0 т/ж3
и угол внутреннего трения <р = 25° (сцепление равно
по
Глава седьмая. Расчет устойчивости (несущей способности) оснований
нулю). Точка приложения равнодействующей — в центре
подошвы фундамента, угол отклонения равнодействую-
щей от вертикали — 14°.
На рис. 7.13, а нанесена наиболее опасная кривая,
для которой получена в результате шести расчетов наи-
меньшая величина /?и.
Радиус окружности г — 105 м\ радиус вспомогатель-
ного круга 1\— г sin ф — 105 sin 25° = 44,4 м. Тангенс
75
половины центрального угла 1g а =	= 1,013; а ==
= 45°20';
/ 45°?0'
Q = Ю52 • 1 (л --------0,711 • 0,703) =
= 3208 т/м.
Проводим прямую СЕ через точку С под углом 14°
к вертикали и касательную к вспомогательному кругу
ЕМ. Строим силовой многоугольник (рис. 7.13, 6):
длина ad соответствует Q; af параллельна СЕ, a df па-
раллельна ЕМ.
В масштабе сил отрезок af дает Rn — 8100 т.
Предложение, упрощающее метод Д. Е. Польшина
и Р. А. Токаря, сделано В. А. Иоселевичем (см. сб. № 43,
НИИ оснований, Госстройиздат, 1961).
б)	Случай действия вертикальной центрированной
нагрузки на фундаменты в виде полосы
и прямоугольника (метод М. И. Горбунова-Посадова
и В. В. Кречмера)
Метод разработан для случая приложения равно-
действующей вертикального давления в центре тяжести
подошвы фундамента, опирающегося на песчаное
основание. Средняя величина предельного давления
определяется по формуле
Pep — AjYo ‘2~’	(7.10)
Коэффициент Ац является функцией угла внутрен-
него трения грунта ф и относительного заглубления
фундамента находится по графику на рис. 7.14.
Построение поверхности скольжения
с помощью графиков на рис. 7.15 и 7.16.
производится
При 4-sS °-5
ь
сначала по графику на рис. 7.15 определяется коэффи-
циент позволяющий найти в зависимости
h
ОТ ф и -7
о
радцус поверхности скольжения по формуле

Далее по формуле zix = nz -% находится ордината
центра окружности; п~ определяется по графику на
рис. 7.16. Наличие /?, гц и условия о прохождении по-
верхности через краевую точку фундамента позволяют
провести след круглоцилиндрической поверхности сколь-
жения.
J 4. Определение условного коэффициента устойчивости основания по круглоцилиндр. поверхн. скольжения 111
Положительное значение ?ц откладывается вверх,
отрицательное — вниз от уровня поверхности грунта.
Л Л г-	h
При -у>>0,5гц может быть принято равным-^-.
Пример 4. Определить среднюю величину вертикаль-
ного предельного давления на песчаное основание под
Данные о грунте: у0 — 1,7 т!м\ (р = 25°.
По рис. 7.14 находится Дц= 11
/?ср= 11 • 1,7 у = 56,1 т/м\
По рис. 7.15 определяется nR — 2,8, а по рис. 7.16 —
пг = 0,95, R = 2,8 • у = 8,4 м,
гц = 0,95 у = 2,85 м.
На рис. 7.17 построена поверхность скольжения.
В. О КОЭФФИЦИЕНТЕ ЗАПАСА
Коэффициент запаса устойчивости основания т)
определяется как отношение величины предельной на-
грузки к величине расчетной (действующей) нагрузки.
Ориентировочные -минимальные значения коэффициента
запаса (при ширине подошвы фундамента до 5 м) могут
быть приняты: для фундаментов в виде полосы и прямо-
угольных — в пределах 3—4, для круговых и квадрат-
ных фундаментов — в пределах 5—6.
§ 4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСЛОВНОГО
КОЭФФИЦИЕНТА УСТОЙЧИВОСТИ
ОСНОВАНИЯ ПО КРУГЛОЦИЛИНДРИЧЕСКИМ
ПОВЕРХНОСТЯМ СКОЛЬЖЕНИЯ
В тех случаях, когда встречаются грунтовые усло-
вия, для которых методы определения предельного дав-
ления на основание (несущей способности), изложенные
в п. «Б» § 3, не могут быть йспользованы (некоторые
случаи глинистых оснований, слоистые основания, осно-
вания, ограниченные откосом, и т. п.), следует произво-
дить проверку величины условного коэффициента устой-
чивости основания с применением поисков круглоцилин-
дрической поверхности скольжения, соответствующей
минимальному значению этого коэффициента. Подобным
же способом приходится пользоваться для проверки
устойчивости подпорных стенок совместно с грунтом
засыпки и основанием.
Указанный метод нельзя считать достаточно'стати-
чески обоснованным, однако он был широко использо-
ван на практике и в основном себя оправдал.
Условный коэффициент устойчивости по данной ме-
тодике определяется как отношение момента сил, пре-
пятствующих сдвигу (сил трения и сцепления) по вы-
бранной поверхности скольжения, к моменту сдвигаю-
щих сил. Моменты берутся относительно'центра окруж-
ности: подсчитывается сумма моментов сил, действующих
на элементарные вертикальные полоски, на которые делят
сдвигаемый объем грунта (рис. 7.18). Ширину полосок
целесообразно принимать равной 0,1 радиуса кривой
скольжения. Положение центра и величина радиуса
наиболее опасной окружности, проведенной через крае-
вую точку подошвы фундамента, определяются путем
ряда попыток.
Сдвигающими силами являются составляющие сил
веса и давления по подошве фундамента g, касательные
к окружности. Условный коэффициент устойчивости
112
Г лава седьмая. Расчет устойчивости (несущей способности) оснований
выражается формулой
i — п	i — п
S tg<P£g<cos“i+ S С/Д//
ПУс=~----------~,	(7.11)
S gi sin ai
i=l
где Д/f — длина отрезка дуги окружности в преде-
лах каждой полоски;
az— угол между вертикалью и радиусом, про-
веденным в середину отрезка дуги (угол а/
считается положительным при отсчете в
направлении против часовой стрелки);
фх- и Ci — соответственно значения угла внутреннего
трения и сцепления слоя грунта, пересе-
каемого данным отрезком дуги.
Устойчивость считается обеспеченной, если наи-
меньшее значение коэффициента т]ус получается не ме-
нее 1,2.
ЛИТЕРАТУРА
1.	Березанцев В. Г. Расчет прочности осно-
ваний сооружений. Госстройиздат, 1960.
2.	Герсеванов Н. М. Опыт применения тео-
рии упругости к определению допускаемых нагрузок на
грунт на основе экспериментальных работ. Труды МИИТ,
вып. XV, 1930.
3.	Горбунов-Посадов М. И., К р е ч-
мер В. В. Графики для расчета устойчивости фунда-
ментов. Госстройиздат, 1951.
4.	Горбунов-Посадов М. И. Устойчи-
вость фундаментов на песчаном основании. Госстрой-
издат, 1962.
5.	Малышев М. Bt Расчет несущей способности
оснований сооружений. — «Основания и фундаменты»,
1959, № 22.
6.	Основания зданий и сооружений, нормы проек-
тирования. СНиП П-Б. 1-62. Госстройиздат, 1962.
7.	П о л ь ш и н Д. Е., Т о к а р ь Р. А. Прибли-
женный графоаналитический способ расчета оснований
на устойчивость. Сб. НИИ оснований и фундаментов,
№ 18, 1952.
8.	П у з ы р е в с к и й Н, Л. Теория напряжен-
ности землистых грунтов, Сб. ЛИИПС, вып. 99, 1929.
9.	Соколовский В. В. Устойчивость осно-
ваний и откосов. — «Изв. ОТН АН СССР», 1952, № 8.
10.	С о к о л о в с к и й В. В. Статика сыпучей
среды. Изд. 3. Госфизматиздат, 1960.
11.	Справочник проектировщика промышленных, жи-
лых и общественных зданий и сооружений г расчетно-
теоретический. Госстройиздат, 1960.
ГЛАВА ВОСЬМАЯ
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДАВЛЕНИЯ ГРУНТА И РАСЧЕТ ПОДПОРНЫХ СТЕНОК
§ 1.	ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДАВЛЕНИЯ ГРУНТА
а)	Исходные положения
Подпорная стенка, препятствующая обрушению на-
ходящегося за ней массива грунта, должна выдержать
давление, называемое распором грунта (актив-
ное давление). Если же стенка, находясь под действием
внешних сил, стремится сама переместиться в сторону
грунта, находящегося перед не|и то грунт оказывает
сопротивление этому перемещению, называемое отпо-
ром грунта (пассивное давление).
Рис. 8.1. Схема, поясняющая основные принципы клас-
сической теории давления грунта
а — при распоре; б — при отпоре*
Распор и отпор грунта до настоящего времени наи-
более часто определяются по классической теории давле-
ния грунта [5]. Основной принцип этой теории заклю-
чается в следующем (рис. 8.1); распор или отпор грунта
возникает как давление клиновидного объема грунта
АВС весом G, перемещающегося как одно целое по
плоскости ВС, направленной таким образом, чтобы давле-
ние Е имело наиболее неблагоприятную для стенки вели-
чину (наибольшую при распоре и наименьшую при от-
поре). Клиновидное тело АВС носит название призмы
обрушения, если оно оказывает на стенку активное
давление (рис. 8.1, а), и п р и зм’ы выпирания,
если давление на стенку пассивное (рис. 8.1, б). Соот-
ветственно плоскости ВС называются или пло-
скостью обрушения, или плоскостью
выпирдния (отпора).
Классическая теория давления грунта дает точное
решение только для случая, когда поверхность АС
грунта горизонтальна (а — 0), задняя грань АВ стенки
вертикальна (8=0), а трение грунта о стенку отсут-
ствует. Если эти условия (в особенности последнее)
не соблюдены, классическая теория давления грунта
приводит к неточностям против строгих решений, кото-
рые могут достигать 30% (в сторону преуменьшения)
в величине распора и значительно больших значений
(в сторону преувеличения) в величине отпора.
Строгие решения, основанные на теории предельного
равновесия сыпучей среды [2, 7 и 8], показывают, что
скольжение в общем случае происходит не по плоскости,
а по криволинейной поверхности.
Удобные для практического применения вспомога-
тельные таблицы и графики, построенные по строгим
решениям, разработаны еще не для всех практических
случаев. Поэтому в настоящее время для практических
целей приходится пользоваться также выводами клас-
сической теории давления грунта.
Давление зависит от' следующих, получаемых по
результатам лабораторных испытаний физико-механиче-
ских характеристик грунта: угла внутреннего трения ф,
сцепления с и объемного веса грунта у0. Расчетные зна-
чения характеристик ф и с определяются по указаниям,
помещенным в гл. 1. Там же помещены таблицы СНиП,
в которых приведены ориентировочные значения этих
характеристик, а также имеются указания о способе
установления значения у0 в зависимости от влажности
грунта. В гл. 5 даны рекомендации по учету взвешиваю-
щего действия грунтовых вод.
б)	Активное давление (распор) грунта
Давление грунта на стенку подчиняется закону пря-
мой. Интенсивность ау активного давления однородного
несвязного 1 грунта в точке, лежащей на глубине у от
верха стенки, определяется формулой
а у = УоЛа.	(8-1)
где у0 — объемный вес грунта;
Za — коэффициент активного давления грунта, опре-
деляемый по формуле
Ха =------1	/	(8.2)
(l + /za)2 * * * cos2esmi|>a ’
1 Об учете сцепления в связном грунте см. ниже п. «г».
2 Формула (8.2) действительна — при положительных зна-
чениях 8 — только для небольших наклонов стенки (tg 8 < 1 : 3).
При больших наклонах следует определять %а, как для стенки
с вертикальной задней гранью, принимая б = <р.
114
Глава восьмая. Определение давления грунта и расчет подпорных стенок
где ф — расчетный угол внутреннего трения грунта;'
е — угол наклона стенки (считается отрицательным,
> если задняя грань стенки наклонена в сторону
засыпки);
фа = 90° — 8 — д;
.	Sin (Ф + Sin (ф — а) 	/О О\
а sin фа sin (90° — в + а) ’	' ' *
а — угол наклона поверхности грунта к горизонту
(считается положительным, если откос напра-
влен вверх);
6 — угол трения грунта о стенку.
Давление ау отклонено на угол 6 от нормали к зад-
ней грани стенки (рис. 8.2, а).
Рис. 8.2. Схема к определению
а — распора грунта; б — отпора грунта
Составляющая Ту давления грунта, касательная
к этой грани
ту = ау sin 6.	(8.4)
Для получения нормальной составляющей ov дав-
ления грунта следует ввести в выражение (8.2) множитель
угла е наклона етенки и горизонтальным — при отрица-
тельном значении угла 8. Когда стенка вертикальна
(8 = 0) и поверхность грунта ограничена откосом а = ф,
Рис. 8.3. Эпюра активного давления на вертикальную
стенку при поверхности грунта, простирающейся • под
углом ф бесконечно вверх
бесконечно простирающимся вверх (рис. 8.3), выраже-
ние (8.5) принимает вид:
= COS2<p!	(8.6)
Рис. 8.4. Эпюра активного давления на вертикальную стенку при горизонтальной поверхности грунта
а — при отсутствии нагрузки на поверхности грунта; б — при наличии равномерно-распределенной нагрузки
cos б. В этом случае касательная составляющая ху опре-
деляется по формуле
ty = ° у tg &	(8.4')
Если угол трения грунта о стенку 6 = 0, выражение
za имеет вид
_ sin ф sin (ф — а)
а — cos 8 sin (90° — 8 + а) \
а формула (8.2) упрощается
__________1_____ cos2 (ф — 8)
а - (1 + /z^)2 cos3fc
(8.5)
Давление принимается при этом нормальным к зад-
ней грани стенки в случае положительного значения
в случае же горизонтальной поверхности грунта (а = 0)—
^a = tgs(45°--|-j,	(8.7)
где ^45°---2-)=(3— угол, образуемый плоскостью обру-
шёния с вертикалью (рис. 8.4).
Кривые зависимости Za = f (ф, 6) для стенки с вер-
тикальной задней гранью (в = 0) при горизонтальной
поверхности грунта (а = 0) приведены на рис. 8.5,.
а значения Ха по форм. (8.7) — в табл. 8.1.
Значение Zaa = f (ф, а) для стенки с вертикальной
задней гранью (8 = 0) при 6 = 0 и а <ф определяется
по формуле
Лда —	(8.8^
$ 1, Определение давления грунта
115
Рис. 8.5. График для определения
коэффициента Ха распора
где 1а принимается по формуле (8.7), а множитель т —
по графику на рис. 8.6.
По теории предельного равновесия сыпучей среды
[7 и 8] значения Ха = f (ф, 6, е) вычислены для случая
горизонтальной поверхности грунта (а = 0) и приведены
в табл. 8.2 [1 и 7].
Таблица 8.1
Таблица коэффициентов активного и пассивного
давлений грунта
Рис. 8.6. График для определения значений мно-
жителя т
ф°	©•[сч . 1 2?	1 % <<	1	
10 и 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45	0,70 0,68 0,66 0,63 0,61 0,59 0,57 0,55 0,53 0,51 0,49 0,47 0,46 0,44 0,42 0,41 0,39 0,38 0,36 0,35 0,33 0,32 0,31 0,30 0,28 0,27 0,26 0,25 0,24 0,23 0,22 0,21 0,20 0,19 0,18 0,17	1,42 1,47 1,52 1,57 1,64 1,69 1,76 1,82 1,89 1,96 2,04 2,12 2,20 2,28 2,37 2,46 2,56 2,66 2,77 2,88 3,00 3,12 3,25 3,39 3,54 3,69 3,85 4,02 4,20 4,39 4,60 4,82 5,04 5,29 5,55 5,83
Таблица 8.2
Таблица коэффициентов активного давления
грунта Ха по решениям теории
предельного равновесия
Ф°	е° 6°	-30	—20	-10	о	10	20	30	40
10	0 5 10	0,49 0,45 0,43	0,58 0,54 0,51	0,65 0,61 0,58	0,70 0,66 0,64	0,72 0,69 0,67	0,73 0,70 0,69	0,72 0,69 0,68	0,67 0,64 0,63
20	0 10 20	0,27 0,23 0,22	0,35 0,31 0,28	0,42 0,38 0,35	0,49 0,44 0,41	0,54 0,50 0,47	0,57 0,53 0,51	0,60 0,56 0,53	0,59 0,55 0,54
30	0 15 30	0,13 0,11 0,10	0,20 0,17 0,15	0,27 0,23 0,21	0,33 0,29 0,27	0,40 0,36 0,33	0,46 0,42 0,39	0,50 0,46 0,43	0,52 0,48 0,46
40	0 20 40	0,06 0,05 0,04	0,11 0,09 0,07	0,16 0,13 0.12	0.22 0,19 0,17	0,29 0,25 0,23	0,35 0,32 0,29	0,42 0,38 0,36	0,46 0,42 0,41
116
Глава восьмая. Определение давления грунта и расчет подпорных стенок
Полное активное давление Еа однородного несвяз-
ного грунта на стенку высотой Н (см. рис. 8.4, а) вычис-
ляется по формуле
Ea = 4Yo//=Xa'	(8-9)
Если на поверхности грунта имеется равномерно
распределенная нагрузка интенсивностью р в tn/м2, (см.
рис. 8.4, б),,, то заменяют эту нагрузку эквивалентным
слоем высотой
h=^-.	(8.10)
Yo
Интенсивность ау давления в точке, лежащей на
глубине у от поверхности грунта, в этом случае равна
ау = Yo <У + Л) Ха,	(8.11)
или
&у — ЯуЬщ	(8.12)
где qy — Yo (у + h) — вся нагрузка, действующая выше
уровня рассматриваемой точки на глубине у.
Интенсивности давления на уровнях верха и низа
стенки определяются по формулам:
Uh ~ Yo^^a = Qh^a = Р^а*	(8.13)
= Yo(^ + ^)\ = fe\. (8Л4)
Полное давление £а на стенку в рассматриваемом слу-
чае равно
£а = у {ah + ан)Н = ± (н + 27г) %а. (8Л5)
Расстояние е точки приложения сил Еа до низа стенки
вычисляется по формуле
_ Н И + ЗЛ
е ~ 3 ‘ Н + 2h ’
(8.16)
Давление на стенку при неоднородных грунтах на-
ходят также по формулам (8.11)	(8.15), причем весь
грунт и временная нагрузка, лежащие выше поверх-
ности данного слоя п, заменяются эквивалентной нагруз-
кой в виде слоя высотой hn, приведенной к объемному
весу грунта данного слоя, по формуле
i — п — 1
S Yoz^Yj+P
_ i =• 1_ Yo (n-i) (^Лг-1 Н~^п-1) __
Yon	Yon
= ~ ,	(8.П)
Yon
i = п— 1
где Уло^ — полный вес всех п — 1 слоев грунта,
i— 1
лежащих выше рассматриваемого слоя
высотой Нп;
р — временная нагрузка на поверхности грун-
та;
Yon — объемный вес грунта слоя п;
qn — полная нагрузка на поверхности слоя п
i = п — 1
9л =	2 Yoi^i+P-	(8.18)
7 = 1
В случае, когда равномерно распределенная на-
грузка начинается не у самой стенки, а на расстоянии d
от нее (рис. 8.7), влияние этой нагрузки на величину да-
вления грунта определяется следующим приемом [3 и 4].
От точки О, где начинается нагрузка р, проводят две
а
Ъ
Рис. 8.7. Эпюра давле-
ния грунта на верти-
кальную стенку при
временной нагрузке,
расположенной на не-
котором расстоянии от
стенки
прямые: одну под углом внутреннего трения грунта ф,
другую' под углом обрушения ^45° + к горизонта-
ли. Затем принимают, что выше точки «встречи первойпря-
мой со стенкой эпюра давления
строится как для грунта без на-
грузки; ниже точки b встречи
второй прямой со стенкой эпюра
давления строится с полным
учетом нагрузки р. На проме-
жутке между точками а и b очер-
тание эпюры давления прини-
мают по прямой.
Влияние сосредоточенной
силы Р, приложенной в точке
О на поверхности грунта на
расстоянии г от стенки, учиты-
вают следующим приемом [3 и
4]. Через точку О проводят до
встречи со стенкой в точках а
и Ъ две прямые: под углом ф и
^45° + -?^ к горизонту (рис.
8.8). Выше точки а и ниже точки b действие силы Р не учи-
тывается; принимается, что влияние ее сказывается лишь
в пределах высоты ab. На эпюре это влияние изобра-
жается в виде дополнительной треугольной площади
4 = Ptg (45°--^ = РГ V (8-19)
Треугольник принимают равнобедренным с ордина-
той на уровне вершины
Ой Г | tg (45. + tg >| |
=----.	(8.20)
г(/Лп —tg <р)
Положение «р по высоте эпюры определяется графи-
чески.
Данный прием учета
влияния сосредоточенной си-
лы следует рассматривать
как приближенный. Весьма
близкую к эксперименталь-
ным данным эпюру давления
грунта при действии сосре-
доточенной силы (или полосо-
образно распределенной на-
грузки) можно получить,
используя решение теории
упругости [10]; это требует
существенно большей вычи-
слительной работы.
р
Рис. 8.8. Влияние сосре-
доточенной силы
в) Пассивное давление (отпор) грунта
Интенсивность Ру пассивного давления однородного
несвязного грунта на глубине у от верха стенки
Ру = YoY^n,	(8.21)
где Yo — объемный вес грунта;
1П— коэффициент пассивного давления грунта, оп-
ределяемый по классической теории давления
формулой
COS2 (ф + 6)
cos2e sin фп
(8.22)
§ 1. Определение давления грунта
117
- _ sin (<р + 6) sin (ф — а)
п sin фп sin (90° + е + «) ’	'
В последней формуле
Ф и б — имеют прежние значения; следует иметь в виду,
что для почти полного устранения погрешности
при определении отпора по сравнению со
строгими решениями следует принимать
1
б^уф
е — угол наклона стенки (считается положительным,
если задняя,грань стенки отклонена в сторону
от засыпки);
а — угол наклона поверхности грунта (считается
положительным, если откос направлен вниз);
-фп — 90° — 86;
Для случая, когда стенка вертикальна (е = 0), тре-
ние отсутствует (6 = 0), а поверхность грунта ограни-
чена откосом, бесконечно простирающимся вниз (а — ср),
имеем гп = 0 и
Хп<р = cos2cp.	(8.24)
В случае, когда стенка вертикальна (8 = 0), а по-
верхность грунта горизонтальна (а = 0), и когда от-
сутствует трение между грунтом и стенкой (6 = 0),
коэффициент отпора Хп принимает вид:
где
(454-₽
*n = tg2 (45- + -Т.),
(8.25)
— угол, образуемый плоскостью от-
пора с вертикалью.
Кривые зависимости Хп = f (ср, б) для вертикальной
стенки (8 = 0) и горизонтальной поверхности грунта
(а = 0) приведены на рис. 8.9, а значения %п — по фор-
муле (8.25) в табл. 8.1.
Определение значений %п = f (ср, б, е) по теории
предельного равновесия сыпучей среды производится
для случая горизонтальной поверхности грунта (а = 0)
по табл. 8.3 [1 и 7].
Таблица 8.3
Таблица коэффициентов пассивного давления
грунта Хп по решениям теории
предельного равновесия
<р°	\ 8° д° \	-30	—20	— 10	0	10	20	30	40	50	60
	0	1,53	1,53	1,49	1,42	1,31	1,18	1,04	0,89	0,71	0,53
10	5	1,71	1,69	-1,64	1,55	1,43	1,28	1,10	0,93	0,74	0,55
	10	1,88	1,79	1,74	1,63	‘1,50	1,33	1,15	0,96	0,76	0,55
	0	2,76	2,53	2,30	2,04	1,77	1,51	1,26	1,01	0,77	0,56
20	10	3,11	3,26	2,89	2,51	2,16	1,80	1,46	1,16	0,87	0,61
	20	4,24	3,79	3,32	2,86	2,42	2,00	1,63	1,25	0,92	0,63
	0	5,28	4,42	3,65	3,00	2,39	1,90	1,49	1,15	0,85	0,60
30	15	8,76	7,13	5,63	4,46	3,50	2,70	2,01	1,45	1,03	0,69
	30	11,72	9,31	7,30	5,67	4,35	3,29	2,42	1,73	1,23	0,75
	0	11,27	8,34	6,16	4,60	3,37	2,50	1,86	1,35	0,95	0,64
40	20	26,70	18,32	13,02	9,11	6,36	4,41	2,98	1,99	1,33	0,81
	40	43,23	29,60	20,35	13,96	9,43	6,30	4,16	2,67	1,65	0,96
Если на поверхности грунта имеется равномерно
распределенная нагрузка р (т/м2), то интенсивность
давления в точке, лежащей на глубине у от поверхности
грунта,
Ру= Yo О'+ *)%„,	(8.26)
или
Ру = <7уХп;	(8.27)
Е„= J УЛ(# + 2ШП.	(8.28>
. Вычисление пассивного давления при неоднородных
грунтах производится по формулам (8.26) — (8.28) с уче-
том зависимостей (8.10), (8.17) и (8.18).
г) Учет сцепления
По теории давления грунта, наличие сцепления не
оказывает влияния на положение плоскости ВС сколь-
118
Глава восьмая. Определение давления грунта и расчет подпорных стенок
жения (или выпирания), т. е. угол 6 остается таким же,
как если бы в плоскости ВС действовало только трение
(см. рис. 8.2).
Уменьшение удельного давления, вызываемое сце-
плением, для случая горизонтальной поверхности грунта
(а = 0) и вертикальной задней грани стенки (8 = 0) опре-
деляется при активном давлении грунта, если 6 = 0, по
формуле
ас = - 2с tg ^45° -	= - 2с	(8.29)
где с — расчетное удельное сцепление.
При известном ас можно построить эпюру давления
грунта на стенку для связного грунта. Для этого надо из
абсцисс эпюры по формуле (8.1) вычесть абсциссы ас.
Соответствующее построение приведено на рис. 8.10.
н— а —+
Рис. 8.10. Эпюра активного давления связного
грунта на вертикальную стенку при горизон-
тальной поверхности грунта
Давление в любой точке, лежащей на глубине у от
поверхности грунта, в таком случае равно
e'v = ау + ас = у0_уХа — 2с У%а.	(8.30)
Отрицательное значение а’ в верхней части эпюры
следует отбросить и считать, что соответствующая часть
стенки вовсе не испытывает давления.
Рис. 8.11. Эпюра пассивного давления связ-
ного грунта на вертикальную стенку при
горизонтальной поверхности грунта
При пассивном давлении увеличение удельного со-
противления грунта, вызываемое сцеплением (при а = 0;
t — 0; б — 0), определяется по формуле
Рс = 2с tg (45° + -J) = + 2с Y Лп.	(8.31)
Для построения эпюры пассивного давления при
связном грунте необходимо к абсциссам эпюры Ру, по-
строенной' по формуле (8.21), прибавить значения рс.
Давление в любой точке, лежащей на глубине у от по-
верхности грунта (рис. 8.11)
р'у = Ру + Рс =	+ 2с YY,- (8.32)
Пример 1. Тонкая стенка по рис. 8.15 забита до отм.
—5,95 м в дно водоема глубиной 2,00 м. За стенкой произ-
ведена засыпка грунта до отм. +2,00 м. На поверхности
засыпки действует временная равномерно распределен-
ная нагрузка р = 0,50 т/м2.
Грунты послойно характеризуются следующими фи-
зическими свойствами:
1-й слой Нг — 2,00 м — между отм. +2,00 и 0,00
у01 — 1,80 т/м2 и = 35°;
2-й слой //2 = 2,00 м — между отм. 0,00 и —2,00
у02 = 1,10 т/м2 и (р, = 30°;
3-й слой Н3 = 3,95 м — между отм. 2,00 и —5,95
у03 = 1,10 т/м2 и ф3 = 35°.
Требуется построить эпюры активного и пассивного
давления грунта на стенку.
1.	Активное давление
Стенка испытывает активное давление грунта спра-
ва — со стороны засыпки.
а)	Определяем для каждого слоя грунта с помощью
формул (8.10) и (8.17) приведенные высоты вышележащих
слоев и временной нагрузки:
/*! = —=	= 0,28 М-,
Yoi 1,80
Л. =	=	= 3>73 м-
Y»2	1,10
_ Too (/4 + Л„) _ 1,10(2,00 + 3,73) _
Yo> ~	1,Ю
= 5,73 м.
б)	Определяем абсциссы эпюры активного давления
грунта. Предварительно устанавливаем по табл. 8.1
значения коэффициентов активного давления грунта:
%а1 = 0,27; %а2 = 0,33; Ха3 = 0,27.
По формулам (8.13) и (8.14) получаем:
на отм. +2,00
а+ 2j00 = Yoi/z-t= 1,80 • 0,28 • 0,27 = 0,14 т/м2;
на отм. ±0,00 для вышележащего грунта
я* оо = Yoi (^1 + h.) Ха1 - 1,80 (2.00 + 0,28) • 0,27 =
= 1,10 т/м2;
на отм. ± 0,00 для нижележащего грунта
я* 00 = уЮ2Л2%а2 = 1,10 • 3,73 • 0,33 = 1,37 т/м2;
на отм. — 2,00 для вышележащего грунта
al 2?00 = у02 (Я2 + Л2) Za2 = 1,10- 5,73 • 0,33 =
= 2,10 т/м2;
на отм. — 2,00 для нижележащего грунта
al 2j00 = у03Л3Хаз = 1,10 • 5,73 • 0,27 = 1,71 т/м2;
на отм. — 5,95 для вышележащего грунта
5,	95 = Y03 (И.+ Л3) А,аз = 1,10 (5,73 + 3,95) • 0,27 =
= 2,88 т/м2.
$ 2. Расчет подпорных' стенок
119
На рис. 8.15,а справа на основании полученных
абсцисс построена соответствующая эпюра активного
давления грунта на стенку (пунктиром ниже отм. —2,00).
2.	Пассивное давление
Пассивное давление грунта действует на забитую
в дно водоема часть стенки слева — между отм. — 2,00
и —5,95 м, т. е. в пределах 3-го слоя. Временная нагрузка
на поверхности дна отсутствует.
Вследствие однородности грунта в пределах забитой
части стенки достаточно определить абсциссу только на
отм.—5,95 м. Предварительно устанавливаем по табл. 8.1
значение коэффициента -пассивного давления грунта:
А-пз = 3,69.
В формуле (8.21) получаем
р® 5 85 == y03f0%n3 = 1,10 • 3,95 • 3,69 = 16,04 т!м?.
fia рис. 8.15,а слева построена (пунктиром) соот-
ветствующая треугольная эпюра пассивного давления
грунта.
§ 2.	РАСЧЕТ ПОДПОРНЫХ СТЕНОК
а)	Общие положения
Расчет подпорной стенки имеет целью проверить ее
устойчивость и прочность.
Подпорные стенки могут быть разбиты на две основ-
ные группы:
1.	Стенки, устойчивость которых при действии да-
вления грунта обеспечивается собственным весом. Такие
стенки относятся к группе так называемых гравита-
ционных сооружений, характеризуемых массив-
ностью конструкции, в связи с чем они именуются также
жесткими.
2.	Стенки, выполняемые обычно в виде забиваемых
в грунт свайных (шунтовых) рядов, устойчивость кото-
рых обеспечивается полностью или частично заделкой
последних в грунте. Такие стенки, имея незначительные
прперечные размеры, образуют самостоятельную группу
тонких, гибких подпорных стенок.
Расчет стенок, имеющих большое протяжение,
производится для 1 м сооружения.
б)	Расчет гравитационных (жестких) подпорных стенок
Расчет гравитационной подпорной стенки заклю-
чается в следующем (рис. 8.12) [3, 4 и 6].
Рис. 8.12. Расчетная схема гравитаци-
онной (жесткой) подпорной стенки
Проверка на скольжение (плоский
сдвиг) на уровне подошвы стенки.
Для предотвращения такого перемещения должно быть
удовлетворено неравенство
*з=^,	(8-33)
где G — вес стенки в т;
f — коэффициент трения стенки о грунт, вели-
чина которого при нескальном грунте не
может превосходить величины tg ср;
Н ~ SEa — сумма горизонтальных составляющих рас-
пора грунта в т;
k3 — коэффициент запаса на скольжение, опре-
деляемый по табл. 8.4.
Значения коэффициентов устойчивости на сдвиг при
действии основных нагрузок д^ны в табл. 8.4.
Таблица 8.4
Значения коэффициентов устойчивости на сдвиг
Коэффи- циент	Класс сооружения				Основание
	I	1 11	! III	IV	
	1,3	1,2	1,15	1,15	СНиП П-Б. 3-62. табл. 1
Проверка основания по деформа-
циям. Действующие по краям подошвы фундамента
стенки напряжения (в т/м%) вычисляются по формуле
о =	(8.34)
где b — ширина подошвы стенки в м\
е — эксцентрицитет в м равнодействующей R (в /и),
приложенной в уровне подошвы стенки, отно-
сительно центра тяжести подошвы;
Эксцентрицитет е определяется из выражения
e =	(8.35)
где £ — расстояние отточки приложения равнодействую-
щей R до ребра О опрокидывания
g = Муд — МЧ..	(8.36)
Л4уд — сумма моментов удерживающих сил в тм;
Mq — сумма моментов опрокидывающих сил в тм.
В случае, когда опрокидывающей является горизон-
тальная сила Н, а удерживающей — собственный вес
G стенки, Л4уд = Gd и Мо = Hh, где d и h — соответ-
ственно плечи (в м) сил G и Н относительно ребра О
опрокидывания.
По полученным значениям напряжений произво-
дится расчет осадки и крена стенки методами, изложен-
ными в гл. 7.
При основаниях, сложенных грунтами однородного
горизонтального напластования, сжимаемость которых
с глубиной не увеличивается, результаты расчета по
деформациям могут считаться удовлетворительными при
выполнении следующих условий: среднее напряжение
<тср — амакс + по подошве фундамента стенки не
должно превосходить величины нормативного давления;
максимальное напряжение омакс может превышать нор-
мативное давление на 20%, а наименьшее <тмин не должно
иметь отрицательного значения (растяжения) при не-
скальном грунте, что обеспечивается условиями;
е 6’ и 3 •
120
Глава восьмая. Определение давления грунта и расчет подпорных стенок
Если последние условия
не соблюдены ! е >> —-
\ о
и
то часть подошвы, где возникают отрицатель-
ные напряжения (раскрытие шва при скальном грунте),
исключается из работы, и максимальное напряжение
под ребром опрокидывания определяется как для стенки
шириной 3 g
Омаке = |^.	(8-37)
Проверка устойчивости стенки
вместе с грунтом основания. Расчет
производится по схемам смешанного и глубинного сдвига
методами, предусмотренными СНиП П-Б.3-62 и указан-
ными в гл. 7.
Проверка устойчивости по швам.
Если стенка не монолитна, а состоит из отделенных друг
от друга горизонтальными швами частей, то проверка
устойчивости по формуле (8.33) должна производиться
заменяется при расчете сосредоточенной силой Е^,
приложенной в центре тяжести этого элемента (т. е.
примерно на расстоянии А/ от низа стенки) — на глу-
бине /0 от поверхности грунта; эпюра с левой стороны
стенки ограничивается на этой же глубине /0 горизон-
тальной абсциссой.
Расчетом определяются минимальная глубина t
забивки стенки и расчетная величина Л1макс изгибающего
момента.
Графоаналитический расчет стенки, особенно удоб-
ный при неоднородном грунте основания, выполняется
в следующей последовательности (рис. 8.14). Строится
первоначально неограниченная снизу предельная эпюра
напряжений в грунте (рис. 8.14, а) 1, которая разбивается
по высоте на ряд полосок, заменяемых приложенными
в центре тяжести каждой из последних элементарными
силами давления грунта (рис. 8.14, 6). Затем строится
силовой (рис. 8.14, в) и веревочный (рис. 8.14, г) много-
угольники, причем полюс в силовом многоугольнике
помещается на одной вертикали с началом силы Р;
в) р
Рис. 8.13. Схемы работы свободно стоящей гибкой стенки под действием сосредоточенной
горизонтальной силы
по каждому шву. Кроме того, на уровне каждого шва
производится проверка прочности материала стенки по
формулам (8.34) — (8.37).
Отдельные элементы сооружения, для проверки
прочности и устойчивости которых этого недостаточно,
рассчитываются дополнительно по общим методам строи-
тельной механики.
в)	Расчет тонких (гибких) свободно стоящих
стенок
Свободно стоящая гибкая стенка работает под дей-
ствием горизонтальных сил как консольная балка, имею-
щая в грунте податливую заделку.
В случае действия сосредоточенной горизонтальной
силы Р (в т/м), стенка поворачивается в грунте вокруг
некоторой точки D (рис. 8.13, а). В грунте возникают
напряжения, эпюра которых имеет (при однородном
грунте) вид, изображенный на рис. 8.13, б. Левая и пра-
вая ветви этой эпюры должны вписываться в прямоли-
нейные предельные эпюры с угловым коэффициентом
То (^п	^а)‘
Расчет может быть произведен аналитическим или
графоаналитическим способом. В первом случае криво-
линейную часть эпюры заменяют (при однородном грунте)
прямолинейной (рис. 8.13, в). При графоаналитическом
способе вводятся7 (по предложению Блюма [3]) допол-
нительные упрощения эпюры напряжений в грунте
(рис. 8.13, г): эпюра отпора с правой стороны стенки
представляется в виде трапеции высотой 2 AZ, которая
в этом случае замыкающая (первый луч) веревочного
многоугольника (штрих-пунктир на рис. 8.14, г) напра-
влена тоже вертикально. Положение силы Е'п (а следо-
вательно, и нижняя граница эпюры отпора слева) опре-
деляется уровнем пересечения веревочного многоуголь-
ника с замыкающей (на глубине tQ). Величина силы Е'
определяется из силового многоугольника.
Требуемая глубина забивки стенки
t = tQ 4- ДЛ	(8.38)
Полувысота А/ трапеции напряжений с правой сто-
роны стенки, именуемая приращением глубины забивки,
определяется по формуле
Расчетный изгибающий момент Ммакс (тм) опреде-
ляется из полученной на рис. 8.14, г (после проведения
замыкающей) максимальной ординаты эпюры моментов
по формуле
^макс Ломакс»	(8.40)
где т| — полюсное расстояние в т;
г/макс — максимальная ордината веревочного много-
угольника в м.
1 В случае отдельно стоящей сваи предельная эпюра напря-
жений в грунте строится по формуле (8.56).
$ 2. Расчет подпорных стенок
121
Пример 2. К тонкой стенке на рис. 8.14, а, верти-
кально забитой в грунт, горизонтальная сила Р =
= 7,85 mlм приложена на высоте h = 5,00 м над поверх-
ностью последнего. Грунт характеризуется следующими
физическими свойствами: у0 = 1,94 т/м?-, ф = 35°. По
табл. 8.1 устанавливаем значения коэффициентов актив-
где Е'п — находят из силового многоугольника в т\
h' — приведенная к грунту на глубине /0 высота
вышележащей нагрузки;
уо, Хп и Ха — соответственно объемный вес и коэффи-
циенты пассивного и активного давления
грунта на глубине /0.
Р = 7,85 т
Б) 7,85 т	г)
13,28
13,92~/'<>-
гв.ье/ °---
Т у=35°
§ 2.а=0,27; Кп=3,69,
Л кп-ка=3,92
*777’777777.

____3,32 т
27_ ~5~об п?*
16,60 т^
23,2Уту '
£=53,12 т-^\-
95,27т=Е'„
S =53,12 т
Эпюра
моментов
У макс -150 м
У маис
Р=7,85т
Еп= 95,27 т
-----53,12 т 
Рис. 8.14. Графоаналитический расчет свободно стоящей гибкой стенки под действием сосредоточенной
горизонтальной силы
ного и пассивного давления: Ха = 0,27; Хп = 3,69. Тре-
буется найти необходимую глубину забивки стенки и
расчетный изгибающий момент в ней.
Угловой коэффициент для построения предельной
эпюры напряжений в грунте (см. рис. 8.14, а) составляет:
Хп — Ха = 3,42.
В результате графоаналитического расчета, выпол-
ненного на рис. 8.14, б — г, определились следующие
величины:
£0 = 4,00 м\ умакс = 1,90 м\ Ен = 45,27 т;
т| — 25 т.
По формуле (8.39) находим
Л,_	45,27	лсг-
2 • 1,94 • 4,00  3,42 ~ °’85 М‘
Полную необходимую глубину t забивки стенки
определяем по формуле (8.38)
t = 4,00 + 0,85 = 4,85 м.
Расчетный изгибающий момент в стенке по формуле
(8.40) составляет
Л4 _ 25 • 1,90 = 47,5 тм.
Если тонкая (гибкая) свободно стоящая стенка под-
держивает грунтовую засыпку (рис. 8.15), то расчет ве-
дется методом, основанным на предпосылках, совершенно
аналогичных изложенным выше.
Сначала строятся эпюры активных и пассивных сил
давления грунта, которые после вычитания принимают
вид, изображенный жирными линиями на рис. 8.15, а.
Затем эпюра заменяется системой элементарных сил
(рис. 8.15, б), пользуясь которой строят силовой
(рис. 8.15, в) и веревочный (рис. 8.15, г) многоугольники
(полюс в данном случае лучше всего поместить на одной
вертикали с началом активных сил, а полюсное расстоя-
ние принять равным — с округлением — сумме послед-
них). Замыкающая эпюры моментов, как и в первом
случае, определяет положение силы £'п на глубине /о.
Приращение А/ глубины забивки стенки в данном
случае определяется из выражения
Е'
Расчетный изгибающий момент в стенке вычисляется
из эпюры моментов по формуле (8.40).
Пример 3. Для стенки на рис. 8.15, а эпюры актив-
ного и пассивного давления грунта построены по вычис-
лениям, произведенным в примере 8.1. Требуется опре-
делить необходимую глубину забивки стенки в дно во-
доема и расчетный изгибающий момент в ней.
В результате графоаналитического расчета, выпол-
ненного на рис. 8.15 б — г, определились следующие ве-
личины:
t0 — 3,95 м\ jyMaKC — 2,96 м\ En = 17,92 /л;
т) ~ 5,00 т.
По формуле (8.41) находим
Л. _	17,92	_
2-1,1 (9,68 • 3,69 — 3,95 - 0,27)	’ М‘
Полную необходимую глубину t забивки стенки
определяем по формуле (8.38)
t = 3,95 + 0,52 = 4,47 м.
Расчетный изгибающий момент в стенке по формуле
(8.40) составляет
7Имакс — 5,00 • 2,96 = 14,8 тм.
Приведенные выше материалы по расчету тонких
свободно стоящих стенок (по Блюму) основаны на прене-
брежении трением между стенкой и грунтом, что яв-
ляется до настоящего времени общепринятым и обеспе-
чивает безопасную глубину забивки стенки. Изгибающий
момент в стенке можно определять (повторным расчетом),
учитывая наличие трения как в пассивной, так и в актив-
ной зонах, что обеспечивает более экономичное решение.
Если трение учитывать также и при определении необ-
ходимой глубины забивки стенки, необходимо следить,
чтобы вводимая в расчет величина трения в эпюре пас-
сивного давления не превышала суммарной величины
трения в эпюре активного давления и в обратном отпоре
Е'п у нижнего конца стенки со стороны засыпки плюс
вес самой стенки.
г)	Расчет тонких (гибких) заанкеренных стенок
Устойчивость заанкеренной тонкой стенки обеспе-
чивается, помимо заделки ее нижнего конца в' грунте,
122
Глава восьмая. Определение давления грунта и расчет подпорных стенок
также закреплением свободной части стенки (в одном ,
или редко в двух местах по высоте) в анкерных устрой-
ствах.
В данном случае задачей расчета, помимо определе-
ния глубины i забивки стенки в грунт и наибольшей
величины изгибающего момента Л4макс, является еще
нахождение усилий в анкерах. Расчет стенки с одним
анкерным закреплением (в точке А) в большинстве слу-
чаев ведется графоаналитическим методом у п р у-
ками) или .путем умножения величины Хп, найденной по
табл. 8.1, соответственно на множители k или k', поме-
щенные в табл. 8.5а
Расчет стенки с одноанкерным закреплением произ-
водится в следующем порядке. Строятся эпюры активных
и пассивных сил давления грунта, которые после вычи-
тания приобретают вид, изображенный жирными ли-
ниями на рис. 8.16, а\ при этом граница эпюр снизу
принимается с заведомым запасом. Полученная резуль-
Рис. 8.15. Графоаналитический расчет свободно стоящей гибкой стенки с земляной засыпкой (эпюра пассив-
ного давления вычерчена слева в уменьшенном в 4 раза масштабе)
гой линии (основы метода разработаны Блюмом
[3 и 4]). Численный пример такого расчета приведен
на рис. 8.16. В данном случае также вводят упрощения,
касающиеся вида эпюр пассивного давления грунта
справа и слева от стенки: правая — со стороны засыпки—
заменяется силой Е'^, левая ограничивается горизонталь-
ной абсциссой (рис. 8.16, а и б).
Кроме того, учитывается наличие трения между
стенкой и грунтом, которое оказывает существенное
влияние на величину коэффициента пассивного давления
грунта. При определении же активного давления грунта
влиянием трения вполне допустимо пренебречь. Значения
коэффициентов пассивного давления грунта можно опре-
делять по графику на рис. 8.9 (жирная линия с круж-
тирующая эпюра заменяется элементарными силами
давления грунта, 4 приложенными в центрах тяжести
Таблица 8.5
Таблица множителей k и k'
ч>°	15	20	25	30	35	40
k	1,25	1,50	1,75	2,00	2,00	2,00
k'	0,75	0,64	0,55	0,47	0,41	0,35
соответствующих полосок, на которые разбита эпюра
(рис. 8.16, б). Затем для полученной системы сил строится
£ 2. Расчет подпорных стенок
123
силовой многоугольник (рис. 8.16, в), полюс которого
- помещается над серединой суммы активных сил, а по-
люсное расстояние Т] принимается равным примерно
(с округлением) их полусумме. Далее строится веревоч-
ный многоугольник (рис. 8.16, г); последний имеет вы-
пуклости, вверху — в одну сторону, внизу — в другую.
где
£п — полученная графически величина отрезка,
отсекаемого в силовом многоугольнике пос-
ледним лучом этого многоугольника и лу-
чом, параллельным замыкающей;
h' — приведенная
жащего выше
6)
высота грунта засыпки, де-
точки приложения силы Еп;
о)
и MO ...
71,= -^-д=0,56 м
71г=2,50+^=3,06m
1,0
7)3= 0,50+3,06^=9,51м
O' =3,12+9,51=12,63 м
.=7,70т
Е'п=18,96т -------
-------1^=28,31 т
§
0,00
0,09
21,07
%
\\
+3,00	р=1,00-т/мг
А
ГГвГ~

tyOaukep
' ESE ~&1ЕЕ0 грунтоВая~В613а

-0,00
3,62
ГзЕОэ
6)
,а1=0Д9а=7,70т
г)
^=0,72 т_______
—- --*-**az-1,98 т----№
а3= 1,09 т	0,9<
air 2,71т
ai=o,33
as=3,08 m 1,38/ y,
a6=3,00 m 1,00
a7=3,81m 0,80
_______________________Р9-1,27 т
__ Я&з=ЗТё9,________Р12 = 7,12 fn
с= 2£-jT=00± _ _ Ра=11,65я
1=36,01т 1=36,01т
Е'г=18,96т.
-Т°Л
_7зо
D'
Замокающая
в случае
предельного
равновесия
стенки
',эв м
1,30 м
Рис. 8.16. Графоаналитический расчет заанкеренной гибкой стенки по методу упругой линии (эпюра пассивного
давления вычерчена слева в уменьшенном в 4 раза масштабе)
Наконец, проводится замыкающая А'С' таким об-
разом, чтобы момент в пролете был равен или немного
(на 10%) превосходил момент в заделке (внизу), т. е.
чтобы наибольшие ординаты эпюры моментов были свя-
заны равенством
Л = (1 4- 1,1)у2.	(8.42)
Точка С пересечения замыкающей А'С' определяет
положение силы £% причем совпадение нижней границы
эпюры отпора с уровнем точки С обеспечивается методом
последовательного приближения.
Приращение А/ Глубины забивки стенки в данном
случае определяется из выражения
Е'
At = о	,	(8.43)
(^	^а)
k' — коэффициент, определяемый по табл. 8.5;
у0, Хп, — соответственно объемный вес и коэффициенты
пассивного и активного давления грунта на
уровне точки приложения силы Е'п.
Величина усилия 7?а в анкере определяется, подобно
силе Е'п, из силового многоугольника: сила 7% отсекается
первым лучом этого многоугольника и лучом, параллель-
ным замыкающей. Наибольший изгибающий момент
Л4макс определяется из эпюры моментов (рис. 8.16, г)
по формуле (8.40), где (/макс = уг.
Изгибающий момент Л4макс, полученный в результате
расчета по методу упругой линии, имеет завышенное
значение, так как вследствие гибкости стенки происходит
перераспределение давления грунта, причем -давление
в пролете уменьшается, а к анкерной опоре увели^и-
124
Глава восьмая. Определение давления грунта и расчет подпорных стенок
вается (рис. 8.17). Для учета влияния этого перераспре-
деления вводится в найденный по графоаналитическому
расчету изгибающий момент Л4макс коэффициент снижения
Рис. 8.17. Перераспределенная эпюра дав-
ления грунта на гибкую стенку с одним
анкерным закреплением
&сн, определяемый по графику Общества датских инже-
неров (рис. 8.18) в зависимости от значения угла внут-
реннего трения грунта и отношения толщины h стенки
к длине Z, характеризующего жесткость стенки. Расчет-
ный момент Л4расч в стенке, таким образом, вычисляется
по выражению
^расч ~ ^сн^макс*	(8.44)
Так как график на рис. 8.18 относится к стенке из
железобетонного шпунта, следует при использовании
величины kcn принимать:
для стенки из деревянного шпунта толщиной
(в см)
h = 0,5 /гд;	(8.45)
для стенки из металлического шпунта с моментом
инерции I (в см*) на 1 ж стенки
h —
(8.46)
Длина I ориентировочно определяется как расстоя-
ние (по вертикали) между точками А' и В' на эпюре мо-
ментов. Угол внутреннего трения грунта принимается
при разнородных грунтах равным средневзвешенному
значению углов внутреннего трения п слоев грунта,
находящихся в пределах длины /, по формуле
i = п
Ф»=^+----------,	(8.47)
где — угол внутреннего трения слоя Z;
Hi — толщина слоя /.
Забивка заанкеренной стенки на максимально це-
лесообразную глубину /, устанавливаемую приведенным
выше расчетом по методу упругой линии, обеспечивает
получение минимальной величины изгибающего в ней
момента. Следует, однако, иметь в виду, что в отдельных
случаях, например при конструктивном запасе в сечении
стенки или при ограниченной длине ее, может оказаться
целесообразным провести замыкающую таким образом,
0 0,02 0,0k 0,06 0,08 0,10 0,12 0Я 0,16 0,18 0,20	1
Рис. 8.18. График определения коэффициента k.zn
снижения изгибающего момента в заанкеренной
гибкой стенке
с большей, чем это предусматривается формулой (8.42),
величиной ординаты ух. В частности, можно принять ве-
личину ординаты равной
Л = (8’48)
и соответствующей допустимому изгибающему моменту
в стенке в зависимости от заданного ее сечения.
Замыкающая в крайнем своем положении Д'£Г,
соответствующем состоянию предельного равновесия (без
запаса устойчивости) призмы отпора впереди стенки и
свободному (без защемления) опиранию ее нижнего
конца в грунте, является касательной к веревочному
многоугольнику. При этом крайнем положении замы-
кающей A'D' изгибающий момент в стенке приобретает
наибольшее значение, а глубина забивки получается
наименьшей.
Расчет стенок с двуханкерным закреплением произ-
водится по способу А. Ф. Новикова [5].
Пример 4. Тонкая заанкеренная стенка на рис. 8.16
забита в дно водоема глубиной 4,00 м. За стенкой произ-
ведена засыпка грунта до отм. +3,00 м. На поверхности
засыпки действует временная равномерно распределенная
нагрузка р — 1,00 т/м*. Анкера расположены на отм.
+ 1,50 м. Грунтовая вода задерживается стенкой, и
$ 2. Расчет подпорных стенок,
125
уровень ее превышает на 0,50 м отм. ±0,00 м горизонта
воды в водоеме.
Грунты характеризуются следующими физическими
свойствами:
1-й слой Н± — 2,50 м — между отм. + 3,00 и
+ .0,50 м
у01 = 1,80 т/м3; фх — 35°; Ла1 ~ 0,27;
2-й слой Н2 = 4,50 м — между отм. + 0,50 и
—4,00 м}
у02 = 1,1 т/м3; ф2 = 30°; Ха2 = 0,33;
3-й слой ниже отм. —4,00 м
у03 == 1,1 т/м3; фз = 35°; Лаз = 0,27.
Требуется определить целесообразную глубину за-
бивки стенки в дно водоема для получения в ней мини-
мальной величины изгибающего момента.
а)	Вычисления абсцисс эпюры давления грунта,
производимые по аналогии с примером 1, помещены
в табл. 8.6, в которой предусмотрены графы 6, 7, 8, 14
и 15 на случай, если грунт обладает сцеплением.
По результатам вычислений в табл. 8.6 построена
эпюра давления грунта (рис. 8.16, а).
б)	Вычисление элементарных сил давления грунта
приведено в табл. 8.7.
Вычисленные в табл. 8.7 элементарные силы давле-
ния грунта см. на рис. 8.16, б.
в)	В результате графоаналитического расчета, вы-
полненного на рис. 8.16, в и г, определились следующие
величины:
tQ = 3,12 м; умакс — 1>58 м; Е'п — 18,96 т;
т] = 8,00 т.
По формуле (8.43) находим
Л.	18,96
2  1,1 • 12,62  (0,41 • 3,69 — 0,27) ~ Ж
Полную максимально целесообразную глубину t
забивки стенки определяем по формуле (8.38)
t = 3,12 + 0,55 = 3,67 м.
Максимальный изгибающий момент в стенке по фор-
муле (8.40) составляет при ц = 8,00 т
Л4макс = 8,00 • 1,58 = 12,64 тм.
Расчетный изгибающий момент определяется по
формуле (8.44).
Таблица абсцисс эпюры давления грунта
Таблица 8.6
Отметка	Yo	h		ей $	2с		1 5,1 1 см ||ц	Гидростатиче- ское давление аг	+^ <3 + 111 <3 4“	t		II	гч	Ч СМ II	Р = Pt + Рс	1 а
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17
-4- 3,00	1,8	0,56	0,27	0,27									0.27												0,27
+ 1,75	1,8	1,81	0.27	0,88			—	—	—	0,88	—	—	—	—	—	—	0,88
+ 0,50-в	1,8	3,06	0,27	1,49	—	—	—		1,49	—	—		—	—	—	1,49
-4- 0,50-н	1,1	5,00	0,33	1,84	—	—	—	—	, 1,84	—	—	—	—	—✓	—	1,84
0.00	1,1	5,50	0,33	2,02	—	—	—	0,50	1 2,52	—	—	—	—•		—	2,52
— 1,00	1,1	6,50	0,33	2,39			—	—	0,50	2,89	—	—	—	—	—	—	2,89
— 2,00	1,1	7,50	0,33	2,76					—	0,50	3,26	—	—	—	—	—	—	3,26
— 3,00	1,1	8,50	0,33	3,12	—	—	—	0,50	3,62	—	—	—	—	—	—	3,62
— 4,00-в	1,1	9,50	0,33	3,49	—	—	—	0,50	3,99	—	—	—	—	—	—	3,99
— 4,00-н	1,1	9,50	0,27	2,83			—	—	0,50	3,33	—	7,38	—	—	—	—	3,33
— 4,43	1,1	9,93	0,27	2,99	—	..—	—	0,50	3,49	0,43	7,38	3,49	—	—	3,49	0,00
— 5,00	1,1	10,50	0,27	3,13			—	—	0,50	3,63	1,00	7,38	8,12	—	—	8,12	— 4,49
-5,50	1,1	11,00	0,27	3,30							0,50	3,80	1,50	7,38	12,20	—	—	12,20	— 8,40
— 6,00	1,1	11,50	0,27	3,44	—			—	0,50	3,94	2,00	7,38	16,25	—	—	16,25	— 12,31
— 6,50	1,1	12,00	0,27	3,58			—	—	0,50	4,08	2,50	7,38	20,30	—	—	20,30	— 16,22
— 7,12	1,1	12,62	0,27	3,75	—	—	—	0,50	4,25	3,12	7,38	25,32	—	—	25,32	— 21,07
Таблица элементарных сил давления грунта
Таблица 8.7
№ элементарных сил i	Отметка		Высота элемента	Формула площади	еаГ г	С , Т П1’ 1
	от	до				
1	4- 3,00	+ 1,75	1,25	0,5 (0,27 + 0,88) • 1,25	+ 0,72		
2	+ 1,75	+ 0,50	1,25	0,5(0,88 4- 1,49) • 1,25 1	— 1,48	—
3	+ 0,50	0,00	0,50	0,5(1,84 4- 2,52) • 0,50	+ 1,09	я	
4	0,00	- 1,00	1,00	0,5 (2,52 + 2,89) • 1,00	+ 2,71	—
5	— 1,00	— 2,00	1,00	0,5 (2,89 + 3,26) • 1,00	+ 3,08	—
6	— 2,00	— 3,00	1,00	0,5 (3,26 + 3,62) • 1,00	4- 3,44	—-
7	— 3,00	— 4,00	1,00	0,5 (3,62 4- 3,99) • 1,00	+ 3,81	—
8	— 4,00	— 4,43	0,43	0,5 • 3,33 • 0,43	--0,72		г
9	— 4,43	— 5,00	0,57	0,5 • 4,49 • 0,57	-—	— 1,27
10	— 5,00	— 5,50	0,50	0,5 ( 4,49 4- 8,40) . 0,50	—	— 3,21
11	— 5,50	— 6,00	0,50	0,5 ( 8,40 4- 12,31) • 0,50	—	— 5,16
12	— 6,00	- 6,50	• 0,50	0,5(12,31 + 16,22) • 0,50	—	— 7,12
13	— 6,50	— 7,12	0,62	0,5 (16,22 + 21,07) • 0,62	—	— 11,65
126
Глава восьмая. Определение давления грунта и расчет подпорных стенок
Усилие в анкере составляет (рис. 8.Г6, в)
7?а = 7,70 т.
Таблицы форм 8.6 и 8.7 рекомендуется помещать на
чертеже графоаналитического расчета. В случаях, когда
грунт не обладает сцеплением и отсутствует гидростати-
ческое давление, соответствующие столбцы таблицы
формы 8.6 удаляются.
д) Расчет анкерных конструкций
Анкерные конструкции гибких стенок включают
следующие элементы [3 и 4]:
впюра
моментов
+3,00
равиом/а€Р составляет
Т^о “ ^а^а^ао*	(8.49)
Анкеры и продольные распределительные элементы
рассчитываются по общим методам строительной меха-
ники.
Анкерные опоры осуществляются следующих трех
типов: в виде анкерных плит, в виде анкерных одиночных
свай или стенок и в виде свайных козел.
Анкерные плиты. Устойчивость анкерной
плиты MN (рис. 8.19) обеспечивается сопротивлением
выпиранию грунта, который плита стремится сдвинуть
А'
Дно
S.__
и'
-7,12
г°
Поверхность грунта |
А
00
-4,00
В
D
+0,45 *
ЕЙ
2
— очертание
— очертание
т,о^
d=0,71
Е
1
ff' #
т-
лл—
±2;0012.30
Рис. 8.19. Расчетная схема анкерной плиты
эпюры для случая, когда t ~ • (ZaQ —
эпюры для непрерывной плиты, когда ZaQ =	—



С
1)	продольные распределительные элементы (дере-
вянные направляющие схватки, металлические анкерные
пояса) для сбора и передачи на анкеры равномерно рас-
пределенной нагрузки от действия реакции 7?а в анкер-
ном закреплении стенки (т!
2)	анкера (металлические гибкие анкерные тяги,
деревянные анкерные схватки) для передачи на анкерные
опоры нагрузок, собираемых анкерными распределитель-
ными элементами; в узких котлованах роль анкеров вы-
полняют жесткие распоры между противоположными,
ограждающими котлован гибкими стенками;
3)	анкерные опоры, воспринимающие усилия в ан-
керах и обеспечивающие устойчивость стенки.
При расчете анкерных конструкций учитывают пе-
рераспределение давления грунта на стенку, а также
возможность неравномерного натяжения анкеров и про-
гиба последних, поэтому величина реакции /?а увеличи-
вается умножением на коэффициент £а = 1,5.
Передаваемое на анкерную опору расчетное усилие
Rq растяжения в анкере при расстоянии между анкерами,
при своем перемещении под действием усилия в ан-
кере. Это сопротивление зависит от положения плиты по-
отношению к стенке АС: оно достигает своей наибольшей
величины, равной разности между пассивным и активным
давлениями грунта, если плоскость EN отпора грунта
перед плитой не пересекает плоскости обрушения DE
грунта, лежащего за стенкой (точка D принимается на
уровне нижнего перегиба эпюры моментов в стенке;
приближенно точка D может быть совмещена с точкой С
приложения силы Е’^. Следовательно, наивыгоднейшее
расстояние £а (в м) от стенки до анкерной плиты выра-
жается при горизонтальной поверхности грунта форму-
лой
La = hc • tg (45° -	+ t • tg^45° +	, (8.50)-
где hc — расстояние (по вертикали) от верха стенки до
точки С или D в м;
t — расстояние (по вертикали) от поверхности
грунта до нижней грани анкерной плиты в м;
§ 2. Расчет подпорных стенок
127
<ре — средневзвешенное значение углов внутреннего
трения слоев грунта, пересекаемых стенкой или
плитой [определяется по формуле (8.47), в ко-
торой длина I принимается равной соответ-
ственно hc или /].
Если анкерная плита расположена ближе расстоя-
ния La, и плоскость E'N’ опоры пересекает плоскость
DE (или СЕ) обрушения на глубине то сопротивление
грунта выпиранию уменьшается на величину Et,, опре-
деляемую по формуле (в тм)
(8.51)
где f — расстояние (по вертикали) от поверхности
грунта до точки L пересечения плоскостей E'N'
и DE (или СЕ)-,
lao — расстояние между анкерами вдоль линии
стенки.
Ближайшее допустимое приближение анкерной плц-
ты к стенке показано на рисунке пунктиром (положение
M'N'); оно определяется условием, чтобы плита не ле-
жала выше плоскости ВМ' естественного откоса грунта
засыпки за стенкой.
Условие устойчивости анкерной плиты высотой
Ла = t — tQ (где /о — расстояние по вертикали от по-
верхности грунта до верхней грани плиты) определяется
в общем виде следующим образом:
£п.п--Еа.п-£ар-^'^^о.	(8-52)
где £п<п — полное пассивное давление на плиту с учетом
влияния грунта, находящегося в промежут-
ках (Zao — Za) между плитами;
£а.п — полное активное давление (в тех же условиях);
£а.р — активное давление, вызываемое временной
равномерно распределяемой нагрузкой р на
поверхности засыпки, расположенной самым
невыгодным образом (на расстоянии d) по
отношению к анкерной плите MN;
k ~ 1,3 — коэффициент запаса.
Разность полных пассивного и активного давлений
£п.п - £а.п = У о [у	Z +
+ У	|	1	<8-53)
где Zao — расстояние между анкерами (центрами плит)
вдоль линии Стенки;
Za — протяженность (длина) плиты вдоль линии
стенки; при непрерывной плите Za = Zao = 1.
По предложению инж. О. В. Гамалея наивыгод-
нейшее расстояние d определяется по рис. 8.7, если при-
нять, что точка а совмещена с верхней гранью М анкер-
ной плиты Q/a — /а); в этом случае
а глубина уь, где влияние временной нагрузки прояв-
ляется полностью, определяется из выражения
,#“Ф?Та)-'М45‘+4)'
1 Формула (8.53) получается путем интегрирования выведен-
ной автором настоящей главы формулы (8.57), выражающей ин-
тенсивность давления грунта на плиту при —/а; в случае
,_______4о 4
когда Га ------ следует строить эпюру давления грунта по
формулам (8.56) и (8.57) и по ее площади определить ЕП П — Ея „
(см. пример 6).	’
Величина Еа. р равна площади дополнительной (вы-
званной нагрузкой р) эпюры по рис. 8.7 в пределах вы-
соты MN плиты.
Точка закрепления анкера в анкерной плите должна
совпадать с точкой приложения равнодействующей пас-
сивного давления грунта за вычетом активного. Графи-
чески она определяется точкой пересечения крайних лу-
чей веревочного многоугольника, построенного для эпюры
указанной разности давлений. В практике принимают
точку закрепления анкера посредине высоты Аа плиты.
Пример 5. Для тонкой стенки по рис. 8.16 требуется
проверить устойчивость анкерной плиты MN при сле-
дующих условиях (рис. 8.19):
£а = 0,5 м\ ha = 2,05 м* t — 2,55	= 3,0 ж;
Za = 1,0 ж; т?а = 7,70 т.
Проверку производим по формуле (8.52):
а)	Так как плита заглублена на 0,05 м во 2-й слой
грунта, проверяем возможность пренебрежения разни-
цей между физическими свойствами во 2-м слое по срав-
нению с 1-м. С этой целью определяем средневзвешенное
значение (р0 угла внутреннего трения по глубине t по
формуле (8.47); в данном Случае:
— 2,5	= 35°;	у01 — 1,8	Н2 — 0,1 м\
ф2 — 30°; у02 = 1,1 т!м\ I t — 2,6 м.
ф0 = ®^+|2^=34,9^35».
Диалогично находим средневзвешенное значение
Yo ср объемного веса грунта на той же глубине
1,8-2,5+ 1,1 -0,05	. _п . о . о , „
Yo ср =-------255------- = ^79 т!м'1 lf8 т!м *
Следовательно, при проверке устойчивости анкерной
плиты по формуле (8.52) можно найти разность двух
первых левых членов, принимая в формуле (8.53) грунт
однородным, обладающим физическими свойствами 1-го
слоя: уо1 = 1,8 т/м3 *; <Pi = 35°; %П1 — %а1 = 3,42.
б)	По формуле (8.53) получаем
Еп.п - Га.п = 1,8 • Г1 • 3,0  2,552—
^4=Ж.2,55
• 3,42 = 46,2
т.
в)	Для получения значения третьего левого члена
находим по формулам (8.54) и (8.55):

0,50 __ 0,5	.	d
tps5 * * - OJ - °’ м’ у”~ ^45О_3|^ ~
0.71
= ^=1,38^
отметка точки b составляет 3,00—1,38 =4- 1,62.
Интенсивность активного давления на 1 м анкерной
плиты определяется по формуле (8.12):
в точке М интенсивность составляет
й+2,5о — 0;
в точке b и ниже, где действие временной нагрузки
р— 1,00 т!м? проявляется полностью,
<Ч1,вз ==	• 0,27 = 0,27 т/м2.
Эпюра дополнительного‘активного давления на 1 м
анкерной плиты MN вычерчена на рис. 8.19, а справа от
последней. Третий левый член в формуле (8.52), равный
128
Глава. восьмая. Определение давления грунта и расчет подпорных стенок
площади этой эпюры, умноженной на расстояние Zao =
= 3,0 л£, имеет величину
[ (2,50 - 1,62) • 0,27	]
£а. Р = --------2----------Г (ь62 — 0,45) X
X 3,0 = 1,41 т!м2.
г)	Четвертый левый член Et, формулы (8.52) равен
нулю, так как плита расположена на наивыгоднейшем
расстоянии от стенки, определяемом по формуле (8.50).
производить графоаналитическим способом. Численный
пример такого расчета для случая неоднородного грунта
и горизонтальной поверхности последнего приведен на
рис. 8.20.
Задается с запасом длина сваи и строится эпюра
пассивного, давления грунта за вычетом активного
(рис. 8.20, а); интенсивность руп— ауп этого давления
в точке, лежащей на глубине	— от поверхности
+5,55
+4,58
*—I
)
\
^3,00 Поверхность грунта /
I- °) /4^-1-'
V + 1,50 Я= 1155 т 8,48/'/''	Г
M,67yf
S 1з'о/
I /5° 14,50/
’	—1,05
р=1,00 т/мг
0,06 \/
~ С
Е' = 12,84 т-
*7- ЫН
П35
/'27°в\
/оТ
6,76
Еп^Шт
6)
80=11,55т
т~
2___
з__.
4
г)
4'
Умакс'0№м
0,33~1
11,55 т
Рис. 8.20. Графоаналитический расчет анкерной сваи
Сумма членов левой части выражения (8.52), таким
образом, составляет
46,2 — 1,41 = 44,69 m 44,7 т.
д)	По формуле (8.49) находим расчетное усилие 7?0
растяжения в анкере
Rq = 1,5 • 7,70 • 3,0 = 34,7 т.
е)	Коэффициент k устойчивости анкерной плиты
получаем из выражения (8.52)
44 7
fe=fe=1’29^1’3-
Следовательно, плита устойчива.
Анкерные сваи и стенки. Одиночная
анкерная свая по схеме своей работы аналогична тонкой
свободно стоящей стенке с приложенной в верхнем конце
сосредоточенной силой.
Расчет анкерной сваи, в особенности если грунт
меняет свои физические свойства по ее высоте, следует
грунта, определяется по формуле
Ру п ау п “ Yo (7аУ “Ь У") (^п	^а)»	(8.56)
а на глубине у	к. — по формуле
Руп ау п= Yо ^aoY ( а° 2 j | (^п	^а)>	(8.57)
где «п» — вторые индексы в интенсивности руп — ауп
указывают на то, что в последней учитывается
влияние грунта, находящегося в промежутках
/ао — ^а между сваями;
/ао — расстояние между анкерами (осями свай)
вдоль линии стенки;
/а— диаметр или ширина сваи (вдоль линии стенки);
если свая не одиночная, а анкерная опора
представляет собой непрерывную анкерную
стенку, Za = Zao = 1.
Полученная эпюра заменяется схемой элементарных
сил (рис. 8.20,6), по которой строятся силовой (рис. 8.20, в)
$ 2. Расчет подпорных стенок
129
и веревочный (рис. 8.20, г) многоугольники; построение
это ведется в соответствии с указаниями, сделанными
выше в п. «в». Замыкающая отсекает на веревочном
многоугольнике точку С’, определяющую на глубине
t0 от анкера положение силы Е'; последняя опреде-
ляется из силового многоугольника.
Требуемая глубина t забивки сваи вычисляется по
формуле (8.38), а приращение А/ этой глубины — по
формуле
А/ =	>
(Ph'n ah'n)
где п — коэффициент запаса, равный 0,8;
ph,n — ah,n — определяется по формуле (8.57), в которой
принимается у = /г';
/г' — приведенная высота вышележащего грунта
при отсутствии временной нагрузки; при
однородном грунте
Л = fa -f~ foJ
fa — расстояние (по вертикали) от поверхности
грунта до точки А приложения усилия
Ро в анкере.
По формуле (8.49) находим расчетное усилие
растяжения в анкере
/?0 = 1,5- 7,70-1,0 = 11,55 т.
Характеристика физических свойств грунтов при-
ведена в примере 4. Разность Zn — ^составляет: для 1-го
слоя 3,69—0,27 = 3,42, для 2-го слоя 3,00—0,33 = 2,67.
Требуется определить необходимую глубину за-
бивки анкерной сваи и расчетный изгибающий момент
в
ней.
а) Так как
= 1,5 > zao - za _ too - 0,30
2------= 0,35 ж,
временной нагрузки р =
абсциссы эпюры пассивного давления грунта за выче-
том активного определяются по формуле (8.57). Вычис-
ления абсцисс помещаем в табл. 8.8.
б)	Для учета
= 1 т/м* находим
d =
влияния
по формуле (8.54)
1,50	1,50 _О1.
tg 35° ~ 0,70	“’ 4 М'
Таблица абсцисс эпюры давления грунта
Таблица 8.8
Отметка	Yo	У	Приведенная высота h	Zao	Za	Zao~Za	1 У	1 ч ао	1 CNJ о! 1	01 +8	01 + 6	Z - Л п	а		р — а нуп	уп	
												т	1 'М	оо X	2Х12ХН
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16
+ 1,50 + 1,00 4- 0,50-В 4- 0,50-н 0,00 - 0,50 Пр 2. Р данной та	1,8 1,8 1,8 1,1 1,1 1,1 и м е ч г езульта: i блицы.	1,50 2.00 2,50 i н и я: 1 гы, прив	4,08 4,58 5,08 1. Эпюра веденные	1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 pZ/n 1 : в гра(	0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 аур пост 1>ах 11,	0,70 0,70 0,70 0,70 0,70 0,70 роена на 12, 15	1,50 2,00 2,50 i рис. 8J И 16, ПС	4,08 4,58 5,08 Ю, а сл< >лучаютс	- 0,12 - 0,12 - 0,12 — 0,12 - 0,12 - 0,12 гва от анке :я от сложе	1,38 1,88 2,38 грной ci ния или	3,96 4,46 4,96 »аи АС перемни	3,42 3,42 3,42 (жирны ожения <	2,67 2,67 2,67 ге линш гоответс	8,48 11,57 14,68 О. гвуюгци:	11,70 13,00 14,50 с граф
Наивыгоднейшее расстояние £а от стенки до анкер-
ной сваи (|^1и стенки) определяется по формуле
La = hc tg ^45° - ^)+^а + t - Ь8Д^ tg ^45° +	,
(8.59)
где /?с и ф0 имеют такое же значение, что и в формуле (8.50).
В случае, когда анкерная свая (стенка) расположена
ближе расстояния £а и плоскость отпора перед анкер-
ной сваей пересекает плоскость обрушения за тонкой
стенкой в точке L на глубине то сопротивление грунта
выпиранию уменьшается на величину Ev, определяемую
по формуле (8.51). Эта величина Еу добавляется при
расчете к усилию 7?0 в анкере (см. рис. 8.19).
Расчетный изгибающий момент 7Ирасч в свае (стенке)
находится умножением на коэффициент 0,65 изгибающе-
го момента Л4макс, получаемого из эпюры моментов
(рис. 8.20, г) по формуле (8.40).
Пример 6. Для тонкой стенки по рис. 8.16 рассчи-
тать одиночную анкерную сваю при следующих усло-
виях:
fa = 1,5 ж; Zao = 1,00 1Я == 0,30 jh; /?а = ^70 т.
5 Справочник проектировщика
Пользуясь формулой (8.55), определяем, отрезок d'
величины d, соответствующий 1-му слою грунта t'b —
-	-= 2,50 м:
d' = t'b- tg ^45° —	= 2,50 • 0,52 = 1,31 м.
Отрезок величины d, соответствующий 2-му слою,
d" = d — d' = 2,14 — 1,31 = 0,83 м.
По формуле
во втором слое
Ч —
(8.55) находим заглубление t’b точки b
0,83
= 1,44 ж,
что соответствует отметке + 0,50 — 1,44 — —0,94 м.
Полная величина tb составляет
tb = t'b + t"b = 2,50 + 1,44 = 3,94 м.
Интенсивность активного давления от действия вре-
менной нагрузки р определяем по формуле (8.12);
в точке М интенсивность составляет а + 1>50 = 0; в точке Ь
и ниже —
130
Глава восьмая. Определение давления грунта и расчет подпорных стенок
для грунта 1-го слоя
а\94 = 0,27.1,00 = 0,27 т/м2,
для грунта 2-го слоя
а”0,04 == 0,33 • 1,00 = 0,33 т/м2.
Эпюра активного давления грунта от действия вре-
менной нагрузки р = 1,0 т/м2 построена на рис. 8.20, а
справа от анкерной сваи АС. Абсциссы этой эпюры по
высоте сваи получены по интерполяции в табл. 8.9.
Таблица 8.9
Таблица абсцисс эпюры давления грунта
от действия временной нагрузки/р = 1 т]м2
с	)тметка	У	ау	2,44 У
			<Р1 = 35°	|	ф2 = 30°
	h 1.5°	0	0	
	- 1,00	0,50	0,06	—
	- 0,50-в	1,00	0,11	—
	- 0,50-н	1,00			0,14
	0,00	1,50	—	0,20
	-0,50	2,00	—	0,27
	- 0,94	2,44	0,27	0,33
в)	Вычисление элементарных сил давления грунта
производим по табл. 8.10, пользуясь данными табл. 8.8
и 8.9.
Таблица 8.10
Таблица элементарных сил давления грунта
№ элемен- тарных сил i	Отметки		Высота элемента в м	Формула площади	£ и в
	от	до			
1 2 3 4	1,50 1,00 0,50 0,00	1,00 0,50 6,00 — 0,50	0,50 0,50 0,50 0,50	0,5 (8,48 + 11,57 — 0.06) • 0,5 ' 0,5 (11,57 — 0,06 + 14,68 — 0.11). 0,5 0,5 (11.70 — 0,14 4- 13,10—0,20) • 0,5 0,5 (13,10 — U,20 4- 14,50 — 0,27) • 0,5	—5,01 —6,51 -6,11 -6,76
Вычисленные в табл. 8.10 элементарные силы давле-
ния грунта см. на рис. 8.20, б.
г)	В результате графоаналитического расчета, вы-
полненного’на рис. 8.20, в и г, определились следующие
величины:
Zo == 2,00 м\ уМакс = м\ Е'п = 12,84 т.
По формуле (8.57) находим
л. 12,84	пс-к
Д/	2-0,8-14,50	0,55 М'
Полную необходимую длину t анкерной сваи опре-
деляем по формуле (8.38)
t — 2,00 + 0,55 — 2,55 м (до отм. — 1,05 м).
Максимальный изгибающий момент в анкерной
свае по формуле (8.40) составляет при т) = 10 т
Л4макс — 10,0 • 0,65 = 6,5 тм.
Расчетный изгибающий момент согласно указанию,
сделанному выше,
Л4расч = 0,65 • 6,5 = 4,22 тм.
Приведенные выше материалы по расчету анкерных
плит, свай и стенок основаны на пренебрежении трением
между этими элементами и грунтом. Можно, однако,
вестй рас^ет^ з^читьгвая наличие -трения, но при этом
необходимо соблюсти условия, указанные в конце п. «в»
настоящего параграфа (по отношению к учету трения
при расчете тонких свободно стоящих стенок).
Анкерные опоры в виде свайных
козел. Внешняя сила, приложенная к верхнему узлу
Д' козел, вызывает в сваях KD и AZ продольные усилия
Рис. 8.21. Графический расчет анкерной опоры
в виде козел
(рис. 8.21, а). Определение этих усилий обычно произво-
дится графически путем разложения усилия 7?0 в анкере
на два направления — Zk и Dk, параллельные сваям
KZ и KD (рис. 8.21, б). Стрелки, перенесенные с сило-
вого треугольника на оси свай, указывают, какого знака
возникают усилия в сваях (Dk — сжатие, Zk — растяже-
ние).
Можно определять усилия в сваях также аналити-
чески по формулам:
cos az
£>£= R —------Е--
°sin(az + aD)
cos an
Zk^—R.—----------"—-	(8.61)
. sin (az — a#)	7
где az и aD — углы наклона (к вертикали) соответст-
венно растянутой и сжатой свай.
Положение козел по отношению к стенке ничем не
ограничивается, и забивать их можно непосредственно
за стенкой. Однако грунт, лежащий за стенкой выше
плоскости естественного откоса, не может.; рассматри-
ваться как полноценный при определении несущей спо-
собности свай. Принимается, что несущая способность
частей KL и КМ свай, лежащих выше плоскости BN
(рис. 8.21, а), не превышает 50% несущей способности,
которую имели бы эти части свай, если бы они были за-
биты в аналогичный грунт ниже плоскости естественного
откоса. Доля продольного усилия в свае, воспринимае-
мая грунтом, лежащим выше плоскости ВМ естествен-
ного откоса, не должна превышать 25—30% от полного
в ней усилия Dk или Zk, т. е. 70—75% усилия должно
восприниматься частью сваи, забитой ниже плоскости
естественного откоса.
ЛИТЕРАТУРА
1.	Буцько 3. Н. Определение давления засыпки
на крутые подпорные стенки. Инженерный сборник АН
СССР, Т. XXIII, 1956.
2.	Голушкевич С. С. Плоская задача теории
предельного равновесия сыпучей среды. Гостехиздат,
1949.
§ 2. Расчет подпорных стенок
131
3.	Литвинов Н. Н., Лозовский Б. М.
и Смородинский Н. А. Портовые сооружения.
Ч. 1. Изд-во «Водный транспорт», 1939.
4.	Ляхницкий В. Е., Смородинский
Н. А., Ш т е н ц е л ь В. К. и др. Портовые гидротехни-
ческие сооружения. Ч. I. Водтрансиздат, 1953 и 1955.
5.	Портовые гидротехнические сооружения. Изд-во
«Морской транспорт», 1956.
6.	Прокофьев П. Л. Давление сыпучего тела
и расчет подпорных стенок. Госстройиздат, 1947.
7.	Соколовский В. В. Статика сыпучей
среды. Гостехиздат, 1944.
8.	Соколовский В. В. Статика сыпучей
среды. Физматгиз, 1960.
9.	К. Terzaghi. Anchored Bulkheads. Proc. Amer.
Soc. of Civ. Eng., v. 79, № 262, 1953.
10.	Ц ы т о в и ч H. А. Механика грунтов. Изд. 4-е.
Госстройиздат, 1951.
11.	Hansen I. В. Earth Pressure Calculation. Co-
penhagen, 1963.
12.	Tschebotarioff. Soil Mechanics, Foundation
and Earth Structures. Me Graw — Hill Book Company,
New-Jork, 1951.
ГЛАВА ДЕВЯТАЯ
ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ФУНДАМЕНТОВ ПОД МАШИНЫ
§ 1.	ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
а)	Характеристика машин с динамическими нагрузками
При строительном проектировании машины разде-
ляются на два класса. К первому относятся машины,
при работе которых возникают значительные силы инер-
ции (так называемые машины с динамическими нагруз-
ками). Ко второму классу относятся машины спокойного
действия, неуравновешенные силы инерции движущихся
частей которых относительно невелики. Разделение поз-
воляет выделить те машины, фундаменты которых должны
проектироваться с учетом специальных требований, свя-
занных с наличием динамических нагрузок. Проекти-
рование фундаментов машин, относящихся ко второму
классу (за исключением оборудования, чувствительного
к сотрясениям), не представляет каких-либо особенностей
и производится без учета динамических нагрузок, по
обычным нормам и правилам проектирования оснований
и фундаментов зданий и сооружений.
По виду динамического воздействия на фундамент
машины с динамическими нагрузками делятся на группы,
как это показано в классификации, приведенной
в табл. 9.1.
Величины динамических нагрузок, передаваемых
машинами различных видов на фундаменты, либо за-
даются заводами-изготовителями машин, либо опреде-
ляются при проектировании фундаментов по указаниям
Технических условий СН 18—58. Необходимые для опре-
деления динамических нагрузок справочные данные
приводятся в § 2 и 4.
б)	Основные виды фундаментов под машины
Фундаменты под машины с динамическими нагруз-.
ками делятся на два основных вида — массивные и’
рамные.
Особую группу составляют фундаменты с виброизо-
ляторами, которые обычно устраиваются массивными,
с введением между машиной и фундаментом специальных
Таблица 9.1
Классификация машин с динамическими нагрузками (по О. А. Савинову [12])
Группа машин	Вид главного движения	Типичные представители
I. Машины периодического действия	а) Равномерное вращение	Электрические машины (электродвигатели, моторгенера- торы и др.) Турбоагрегаты (турбогенераторы, турбовоздуходувки, турбокомпрессоры и турбонасосы)
	б) Равномерное вращение и связанное с ним возвратно-поступательное дви- жение	Машины с кривошипно-шатунными механизмами (порш- невые паровые двигатели, компрессоры и насосы; дви- гатели внутреннего сгорания: лесопильные рамы)
	в) Возвратно-поступательное движение, завершающееся непрерывно следую- щими один за другим ударами	Встряхивающие и вибрационно-ударные формовочные машины',4 применяемые в литейном производстве и в промышленности сборного железобетона
II. Машины непериодиче- ского действия	а) Неравномерное вращение или воз- вратно-поступательное движение	Приводные электродвигатели прокатных станов, агрегаты Леонардо-Ильгнера, генераторы разрывных мощностей и т. п.
	б) Возвратно-поступательное движение, завершающееся отдельными ударами	Молоты (ковочные и штамповочные), копровые устрой- ства для разделки металлического скрапа
§ 1. Общие сведения
133
виброизоляторов («активной виброизоляции») в виде
стальных пружин или упругих прокладок из резины,
пробки и т. п. с целью смягчения передачи динамических
нагрузок, возникающих при работе машины, на основание.
По схеме размещения в здании фундаменты под ма-
шины делятся на фундаменты бесподвального и подваль-
ного типов. Фундаменты бесподвального типа, являю-
щиеся наиболее распространенными, отличаются отсут-
ствием развитой надземной части и применяются для
машин, устанавливаемых на уровне самого нижнего
этажа зданий. Фундаменты подвального типа имеют
сильно развитую надземную часть, высота которой обычно
соответствует высоте нижнего этажа здания.
Рис. 9.1. Массивный фундамент бесподваль-
ного типа под горизонтальный компрессор
Рис. 9.2. Массивный фундамент бесподвального
типа под вертикальный компрессор, устроенный
в виде плиты
Массивные фундаменты могут быть отдельными для
каждой машины или групповыми, на которых устана-
вливается по нескольку машин.
Наибольшее распространение пока еще имеют кон-
струкции фундаментов под машины из монолитного же-
лезобетона. Вместе с тем в последние годы в Советском
Союзе начато применение для возведения фундаментов
(как массивных, так и рамных) сборного железобетона.
Массивные фундаменты из монолитного железобе-
тона применяются для установки машин всех видов.
Они выполняются в виде слабоармированных бетонных
блоков (рис. 9.1), плит (рис. 9.2) или стен, связанных
общей нижней плитой (рис. 9.3). В теле массивных
фундаментов устраиваются выемки, шахты и отверстия
для размещения и крепления частей установки (машины,
вспомогательного оборудования и коммуникаций), а
также для ее обслуживания в процессе эксплуатации.
Сборно-монолитные и сборные массивные фунда-
менты, вообще говоря, также могут применяться для
установки любых машин. Однако в настоящее время
разработаны конструктивные решения таких фунда-
ментов только для некоторых типов машин с вращаю-
щимися роторами (электродвигателей, дымососов), ком-
прессоров, дробилок, прокатного оборудования, подъем-
ных машин и лебедок. Эти решения могут быть сгруп-
пированы следующим образом:
1)	сборные и сборно-монолитные (блочного, плит-
ного или стенчатого типов) фундаменты из крупных не-
унифицированных блоков;
Рис. 9.3. Массивный (стенчатый) фундамент
подвального типа под мотор генератор
134
Глава девятая. Проектирование и расчет фундаментов под машины
2)	сборные и сборно-монолитные из унифицирован-
ных блоков;
3)	сборно-монолитные в виде сборной скорлупы
с монолитным заполнением;
4)	сборно-разборные.
Пример устройства группового сбор но-монолитного
фундамента из крупных неунифицированных блоков
I-I
Рис. 9.4. Сборно-монолитный’ групповой фундамент под
дробилки III и IV стадии дробления железорудной фаб-
рики (сборные элементы маркированы)
1 — монолитный железобетон; 2 — заполнение швов
(под 16 дробилок с пологими конусами) представлен на
рис. 9.4. Нижняя плита и верхние плиты — базы под
дробилки запроектированы в монолитном железобетоне,
а все вертикальные элементы (стены) — в сборном. Соеди-
нение сборных элементов между собой осуществляется
в виде шпоночных швов с выпусками арматуры и заливкой
высокопрочным бетоном. Верхняя и нижняя плиты
бетонируются в опалубке из сборных железобетонных
плит-оболочек.
На рис. 9.5 показана конструкция сборно-монолит-
ного фундамента под мощный горизонтальный компрессор
из унифицированных дырчатых блоков (Фундамент-
проект [1]). Все блоки имеют одинаковую ширину и
высоту, что позволяет формовать их в одних и тех же
типовых формах;..изменение-длины. блоков достигается
перестановкой торцовых вкладышей. В блоках устроены
отверстия, расположение которых дает возможность
иметь в теле фундамента сквозные шахты. В отдельные
шахты по определенной схеме устанавливаются арма-
турные каркасы с последующим заполнением бетоном,
чем обеспечивается связь между блоками.
Примеры устройства массивных сборно-монолитных
фундаментов в виде сборной скорлупы с монолитным
заполнением можно найти в работе [11]. Сборно-разбор-
ные фундаменты (под компрессоры и лебедки) описы-
ваются в статье [10].
План
Рис. 9.5. Сборно-монолитный фундамент под горизон-
тальный поршневой компрессор из унифицированных
блоков
1 — унифицированные блоки; 2 — монолитная часть
Конструктивные формы монолитных рамных фун-
даментов, относящихся только к подвальному типу,
весьма разнообразны. Общими особенностями, харак-
терными для любого рамного фундамента, является
наличие несущей машину пространственной многостоеч-
ной жесткой рамы, заделанной стойками в мощную
опорную плиту (рис. 9.6). Горизонтальные элементы
указанной рамы (поперечные и продольные по отношению
к оси вала машины-ригели) образуют площадку для уста-
новки и обслуживания машин.
Рамные фундаменты теперь часто устраиваются
также сборно-монолитными и сборными.
На рис. 9.7 представлена сборная конструкция рам-
ного фундамента под турбогенератор мощностью
100 тыс.' кет (Л. О. ГПИ Теплоэлектропроект [8]).
Фундамент состоит из шести поперечных рам, каждая
из которых образована двумя стойками квадратного
сечения, нижней опорной балкой и верхним ригелем
таврового сечения. По низу все рамы связаны между
собой продольными балками опорного ростверка, а по
верху — продольными ригелями. В наиболее плотных
грунтах нижний ростверк опирается на грунт, в средней
плотности и слабых грунтах — на монолитную распре-
делительную плиту.
$ 1. Общие сведения
135
Все сборные элементы фундамента унифицированы,
что позволило значительно упростить процесс их за-
водского изготовления. Формование элементов осуще-
ствляется в инвентарной стальной опалубке.
Рис. 9.6. Рамный фундамент под турбогенератор из
монолитного железобетона
В последнее время начато применение сборных же-
лезобетонных рамных фундаментов под дробилки, труб-
чатые мельницы и вращающиеся печи [12 и 14].
в) Требования, предъявляемые к фундаментам
под машины
Фундамент под' любую машину должен обеспечи-
вать возможность нормальной эксплуатации машины
при отсутствии каких-либо помех выполнению функций
предприятия или его соседей. Для соблюдения этого
общего условия необходимо, чтобы конструкция фун-
дамента, обеспечивая удобное размещение и надежное
крепление машины, отвечала требованиям прочности
и устойчивости, а также условию отсутствия сильных
вибраций, которые могут вредно отзываться на работе
машины и обслуживающего ее персонала, способствовать
возникновению недопустимых осадок и деформаций зда-
ний, нарушать правильность показаний точных прибо-
ров, затруднять технологические процессы и т. д.
Расчет прочности и устойчивости элементов кон-
струкции фундамента производится по общим правилам
механики, причем неуравновешенные силы инерции ма-
шин, будучи помноженными на коэффициенты динамич-
ности и перегрузки, в необходимых случаях вводятся
в расчет как временные статические нагрузки, а расчет-
ные сопротивления материалов назначаются по действую-
щим нормам, в необходимых случаях — с учетом вынос-
ливости. Расчет основания фундаментов под машины
производится по простейшей формуле для центрального
сжатия, причем допускаемое давление R на основание
принимается
=	(9.1)
где 7?н — нормативное давление, устанавливаемое по
СНиП;
а — коэффициент, учитывающий динамическое дей-
ствие нагрузок и принимаемый равным:
в расчетах фундаментов под турбоагрегаты и дробильное
оборудование — 0,8; в расчетах фундаментов под ма-
шины периодического действия других видов — 1; в рас-
четах фундаментов под молоты — по указаниям, при-
веденным в § 3, п. «Б».
Условие отсутствия недопустимых вибраций выпол-
няется путем придания фундаменту машины таких раз-
I-I
Рис. 9.7. Сборный железобетонный рамный фундамент под турбогенератор
136
Глава девятая. Проектирование и расчет фундаментов под машины
меров, при которых амплитуда его колебаний не превос-
ходит некоторого предела, установленного на основании
опыта эксплуатации машинных установок данного вида.
Таким образом, динамический расчет фундаментов под
машины в общем виде выполняется по формуле
А^Ад,	(9.2)
где А — наибольшая ожидаемая величина амплитуды
х	колебаний верхнего обреза фундамента, опре-
деляемая по расчету (см. § 2);
— предельная допускаемая величина амплитуды.
Численные значения А^ для фундаментов под ма-
шины различных видов приведены в табл. 9.2.
Таблица 9.2
Численные значения
(по Техническим условиям СН 18—58 [13])
Наименование машин	Число оборотов в 1 мин	в мм	Примечание
Моторгенерато- ры и другие низ- кочастотные элек- трические маши- ны	До 500 500—750 750—1000	0,20 0,15 0,10	-
Машины с кри- вошипно-шатун- ными механизма- ми	До 200 200—400 Более 400	0,25—0,30 0,20 0,15	а)	Значение А^=0,30 допускается для фундаментов вы- сотой более 5 м б)	При установке не- скольких машин с кривошипно-ша- тунным механиз- мом на общем фун- даменте значение А& разрешается повышать на 30%
Дробилки (ще- ковые и конус- ные)	До 300	0,30	—
Кузнечные мо- лоты	—	1,2	При возведении фун- даментов на водо- насыщенных пес- ках принимается А& — 0,8 мм
г) Состав задания на проектирование фундаментов
Задание на проектирование фундамента под машины
в каждом случае должно включать:
Данные, характеризующие машину
1.	Общая характеристика — наименование, вид, ос-
новные, параметры и марка машины.
2.	Габаритный чертеж верхней части фундамента
(в пределах расположения самой машины, элементов ее
крепления, вспомогательного оборудования и коммуни-
каций) с указанием расположения и размеров выемок,
каналов и отверстий, закладных частей и пр.
3.	Схема расположения и величины статических
нагрузок, передающихся на фундамент.
4.	Величины, направления и ' координаты точек
приложения динамических нагрузок, возникающих при
работе машины, или данные, с помощью которых эти
величины, направления и координаты могут быть опре-
делены.
Данные, характеризующиё местные условия промышлен-
ного объекта, на котором намечается установка машин
1.	Сведения о геологическом строении и гидрогеоло-
гических условиях строительной площадки, а также
о свойствах слагающих ее грунтов.
2.	Схема размещения машины в здании с указанием
видов и расположения соседних машин, оборудования
и коммуникаций.
3.	Специальные сведения о наличии по соседству
с местом установки машины особо чувствительных к со-
трясениям объектов.
§ 2.	РАСЧЕТ МАССИВНЫХ ФУНДАМЕНТОВ
НА КОЛЕБАНИЯ
а)	Постановка задачи
Применяемый в настоящее время способ определения
амплитуд колебаний фундаментов для расчета по фор-
муле (9.2) основан на двух упрощающих задачу допу-
щениях:
1)	фундамент вместе с установленной на нем маши-
ной рассматривается как абсолютно жесткое тело;
2)	основание фундамента считается идеально упру-
гим и невесомым.
Введение первого из указанных допущений оправ-
дывается тем, что размеры тел машины и фундамента
малы по сравнению с размерами активной зоны основа-
ния, в то время как величины модулей упругости бетон-
ной кладки и стали в сотни и тысячи раз превосходят
величины модуля упругости нескальных грунтов. Таким
образом, жесткость тел машины и фундамента настолько
превышает жесткость основания, что упругостью этих
тел, а следовательно и их деформациями, можно прене-
брегать без существенного ущерба для точности расчетов.
Согласно второму допущению между перемещениями
фундамента и реакциями упругого основания существует
линейная зависимость
= Rx = Kxx0; М =	(9.3)
где Rz и Rx—соответственно вертикальная и горизон-
тальная составляющие реакции упру-
гого основания;
М — момент реактивной пары, действующей
в плоскости XOZ;
х0	и — соответственно горизонтальное и верти-
кальное перемещения подошвы фунда-
мента;
ф — угол поворота тела относительно оси
OY;
Kz, и Ку — коэффициенты жесткости упругого ос-
нования.
б)	Существующие способы определения
коэффициентов Kz, Кх и Ку
Для определения коэффициентов жесткости есте-
ственного основания используются формулы
Kz. = CZF\ Кх = СХР, Ку = Cyl, (9.4)
где Cz и Сх — коэффициенты упругого равномерного
сжатия и сдвига основания;
Су — коэффициент упругого неравномерного
сжатия основания;
F — площадь подошвы фундамента;
I — момент инерции этой площади относи-
тельно оси, проходящей через центр тя-
жести параллельно оси ОУ.
$ 2. Расчет массивных фундаментов на колебания
137
Величины Сг, Сх и не являются постоянными и
зависят не только от упругих свойств грунта, но также
и от ряда других факторов, важнейшими из которых
являются размеры и форма подошвы фундамента, ха-
рактер напластования грунтов и их плотность (инер-
ционные свойства). Если в качестве исходной расчетной
модели основания принято невесомое упругое полупро-
странство, то для фундаментов с прямоугольной подош-
вой зависимость коэффициентов С2, Сх и от размеров
подошвы и характеристик упругости грунта может быть
приближенно представлена в виде
С % — х^ .	•	1		(9.5)
1 — р-			
с — к е — Х<Р 1 _	1  УТ'		(9.6)
	Z		1	(9.7)
Х Z (1_ХхИ)(1+и)		/р’	
где х2> х?
и их—коэффициенты, зависящие только от
соотношения сторон подошвы а: b
(табл. 9.3) а : b 1 при крене про-
дольной оси и а : b 1 при крене
поперечной оси;
Е — модуль упругости грунта;
р — коэффициент Пуассона.
Таблица 9.3
Значения коэффициентов х^, хф
(по М. И. Горбунову-Посадову [3])
и хх (по О. А. Савинову [12])
а : Ъ	Hz	^ф	
0,2	1,30	2,31	0,53
0,333	1,21	2,36	0,53
0,5	1,17	2,44	0,54
1,0	1,14	2,83	0,50
1,5	1,15	3,22	0,45
2	1,17	3,54	0,42
3	1,21	4,15	0,37
5	1,30	5,45 <	0,29
В действительности уменьшение коэффициентов Сг,
и Сх с увеличением площади F происходит не так
интенсивно, как показывают зависимости (9.5), (9.6) и
(9.7). Поэтому ими рекомендуется пользоваться только
при F 10 л2, а при F > 10 м2 — принимать значения
Сг, и Сх постоянными, соответствующими F = 10 м2.
Расчетные значения коэффициента С? для естественных
оснований, относящиеся к F > 10 м2 и рекомендуемые
СН 18—58 [13], приводятся ниже:
R, кг/см2 .................. 1 2 3 4 5
Сг, кг/см3 ................. 2 4 5 6 7
При этом величины Сх и С? допускается, независимо
от соотношения размеров подошвы фундамента, прини-
мать равными
С, = 0,7 Сг; Сф=2 Сг.
По О. А. Савинову [12] для более точного определе-
ния коэффициентов жесткости основания (с учетом влия-
ния размеров фундамента и инерции грунта) можно
пользоваться формулами:
с-“сФ+2,“4г)|/;..	(9.8)
	(9.9)
	(9.10)
где Со, Dq и А — постоянные упругости основания, не
зависящие от размеров фундамента;
р — удельное статическое давление, пере-
даваемое проектируемым фундаментом
на основание;
Ро — то же, под опытным штампом, исполь-
зованным для определения коэффи-
циентов CQ и Z)o.
Установлено, что между коэффициентами Со и DQ
существует зависимость
,9-">
В практических расчетах можно принимать D =
— 0,7 Со и А==1 л/”1. Если известно значение Е (кг[см2)
модуля упругости грунта, определенное по результатам
лабораторных или полевых динамических испытаний
грунта, то по этому значению коэффициент Со может
быть найден из приближенной зависимости
С0	2,1 Е • 10~3 кг/см*.
(9.12)
Численные значения коэффициента Со для различ-
ных грунтов, рекомендуемые для практических расчетов,
приводятся в табл. 9.4.
Таблица 9.4
Значения коэффициента Со при удельном давлении
р0 = 2ш/л€2 (по О. А. Савинову [12])
Категория	Характе- ристика оснований	Наименование грунтов	Со, кг!см? (при Ро = 0,2)
I	Нежесткие	Глины текучепластичные (В > 0,75) Суглинки текучепластичные (В > > 0,75)	0,6 0,7
II	Малой жесткости	Суглинки и глины мягк©пластич- ные (0,5 < В < 0,75) Супеси пластичные (0,5 < В 1) Пески пылеватые водонасыщенные, рыхлые (е > 0,80)	0,8 1,0 1,2
III	Средней жесткости	Глины и суглинки тугопластичные (0,25 < В < 0,5) Супеси пластичные (0 < В < 0,5) Пески пылеватые средней плотно- сти и плотные (в 0,8) Пески мелкие, средней крупности и крупные, независимо от плотности и влажности	2,0 1,6 1,4 1,8
IV	Жесткие	Глины и суглинки твердые (В < 0) Супеси твердые (В < 0) Щебень, гравий, галька, дресва	3,0 2,2 2,6
138
Глава девятая. Проектирование и расчет фундаментов под машины
в)	Определение коэффициентов жесткости
основания для свайных фундаментов
По СН 18—58 расчетное значение коэффициента
жесткости основания фундаментов при упругом равно-
мерном сжатии (для висячих свай) определяется по
формуле
Кг = иС\	(9.13)
где и — число свай;
С — коэффициент упругого сопротивления одной сваи
в т/м, величину которого определяют по фор-
муле
С’ = T)SZ;	(9.14)
S и I — соответственно периметр поперечного сечения
и длина сваи в м\
т] — коэффициент, зависящий от характера грунта;
ориентировочные значения т) (при расстоянии
ме^сду сваями 4—5 d, где d — диаметр или
размер стороны поперечного сечения сваи)
принимают равными:
т) = 750 т!м3 — для пластичных слабых (с нор-
мативным давлением до 1 KejcM2) глин и суглин-
ков;
т} — 1000 т/м3 — для мелких и пылеватых водо-
насыщенных песков;
г)	= 2500 т/м3 — для песков (кроме мелких и
пылеватых водонасыщенных), а также плотных
глин, лёсса и лёссовидных суглинков естествен-
ной влажности.
Расчетное значение коэффициента жесткости
(в тм) при неравномерном сжатии основания фундаментов
на висячих сваях определяется по формуле
л; = С ‘jf г?,	(9.15)
1 = 1
где Г/ — расстояние от оси сваи до оси вращения по-
дошвы фундамента.
Расчетное значение коэффициента жесткости Кх
при упругом равномерном сдвиге для свайных фун-
Рис. 9.8. Расчетная схема
массивного фундамента
даментов принимается:
для деревянных
свай — таким же, Как и
для естественного осно-
вания
KX = CXF-, (9.16)
для железобетонных
свай
KX=2CXF, (9.17)
где F — площадь подошвы
свайного ростверка в м2.
г) Формулы для расчета
массивных фундаментов
на колебания
Приведенные ниже
формулы выведены для
случая, когда одна из
главных осей инерции
тела фундамента верти-
кальна и проходит через
центр тяжести площади
подошвы, а две другие —
параллельны главным
осям этой площади (рис. 9.8). В реальных фундаментах эти
условия часто не соблюдаются; однако в практических
расчетах влиянием тех или иных отклонений в положении
главных осей от указаннегешрннято пренебрегать. Для
всех рассматриваемых случаев даны уравнения колеба-
ний центра тяжести фундамента и в необходимых слу-
чаях — углов поворота в соответствующих плоскостях.
Пользуясь этими уравнениями, искомую величину
наибольшей амплитуды колебаний верхнего обреза
фундамента, вводимую в основную формулу (9.2), либо
берут непосредственно из уравнения (например, при
чистых вертикальных колебаниях), либо определяют
путем подсчетов или графического построения с учетом
реальных размеров фундамента.
Условные обозначения:
Q и т — соответственно вес и масса фундамента;
б — момент инерции этой массы относи-
тельно горизонтальной оси OYt проходя-
щей через центр тяжести тела фунда-
мента перпендикулярно плоскости коле-
баний;
б0 —то же, относительно главной оси OYo
площади подошвы, параллельной оси
OY;
б
у = -----отношение моментов инерции;
“о
К2, Кх и — коэффициенты жесткости основания
(см. выше);
Ф — модуль затухания (по Н. П. Павлюку),
принимаемый .в расчетах равным
0,005 сек для водонасыщенных песчаных
и любых глинистых грунтов и 0,007 сек —
для сухих и маловлажных песков;
— частота собственных вертикальных коле-
баний фундамента;
%i и 12 — соответственно первая и вторая частоты
главных горизонтальных и вращатель-
ных колебаний фундамента в плоскости
XOZ\
х, у, г — перемещения центра тяжести фунда-
мента;
<р — угол поворота в плоскости XOZ в ра-
дианах;
Az и Ах — амплитуды колебаний центра тяжести
тела фундамента;
Akz и Akx — тд же, любой точки k фундамента;
Д — амплитуда угла поворота фундамента
в плоскости XOZ в радианах.
Остальные обозначения указываются в пояснениях
и на расчетных схемах.
Свободные колебания фундаментов1
Частоты собственных колебаний фундаментов опре-
деляются по формулам:
(9.18)
ч»=]/" i +Ц + у (Ч+ЦУ - W4] .
(9.19)
где
(9.2G)
й _ K^-Qh,
60
1 Вывод формул, приводимых в настоящем разделе, можно
найти в работах [12] и [2].
$ 2. Расчет массивных фундаментов на колебания
139
Для приближенного определения частоты может
также служить приближенная формула
(9.21)
где х0 — коэффициент, определяемый по графику (рис.
9.9).
Случай 1, Свободные колебания (без затухания) фун-
дамента под действием центрального вертикального удара
(рис. 9.10):
z = Az sin V;	(9.22)
Л = уЧ	(9-23)
где и0 — начальная скорость движения фундамента
после удара.
В расчетах фундаментов под машины ударного дей-
ствия предполагается, что продолжительность удара
т 2л
мала по сравнению с периодом Т2 = собственных
^z
Рис. 9.10. Схема к, рас-
чету фундамента на коле-
бания под действием цен-
трального вертикального
Удара
v — скорость движения ударяющего тела (бабы)
в момент, предшествующий удару;
т0 — масса ударяющего тела.
Рис. 9.11. Схема к рас-
чету фундамента на ко-
лебания под действием
внецентренного верти-
кального удара

Случай 2. Свободные колебания фундамента под
действием внецентренного вертикального удара (рис.9.11):
z = sin k2t;
__ h№^x( Sin V
Л у 2 _ 12 1	1
Л2	\
sin %2Л
~ъГг
ю —	( sin № sin № \
т Ц — Ц \ к	г
где
Л	„ ___	4- 8)
tn rno% > 0Z	,	*
(9.25)
(9.26)
(9.27)
(9.28)
Здесь v, как и райее, скорость движения ударяющего
тела в момент, предшествующий удару, а 8 — коэффи-
циент восстановления.
Рис. 9.12. Схема к расчету
। фундамента на колебания
' под действием горизонталь-
ного удара
zzzzzz/zzzzZ4'///4//zZ<^^
колебаний фундамента; в этом-случае
°» = (1 + 8)rar- <9-24>
где е — коэффициент восстановления, зависящий от
свойств материалов соударяющихся тел; 1
1 Рекомендуемые значения 8 приводятся в указаниях по рас-
чету фундаментов под молоты (см. § 3).
Случай 3. Свободные колебания фундамента под
действием горизонтального удара (рис. 9.12):
z = 0;
х = sin -f- А2 sin
ф = 10(1-®	+ •
+ ^1 —V,
(9.29)
140
Глава девятая. Проектирование и расчет фундаментов под машины
где
А* ~ 'Xi (XI_X2)
v - Hl+e) .
°X । m mh2 ’
+ m0 + e
_ mvh. (1 + s) j
; rn rnh^X I
(9.30)
(9.31)
(9.32)
)
Вынужденные колебания фундаментов под действием
периодических сил
Случай 1. Вынужденные вертикальные колебания под
действием центрально приложенной силы	sin со/
(рис. 9.13):
1) без учета неупругих сопротивлений
z = Az sin со/;
Рг =pf^sLn u)t
О)
оу
’777777777777777777'7777777777777777777
£
Рис. 9.13. Схема к расчету
фундамента на колебания под
действием центрально при-
ложенной вертикальной пе-
риодической силы
р(о> 1
д __ 2L • - _ _.
Частота собственных колебаний системы при учете
неупругих сопротивлений

2
(9.38)
Случай 2. Вынужденные горизонтальные и враща-
тельные колебания фундамента в плоскости XOZ
(рис. 9.14) под влиянием горизонтальной силы Рх ~
= Р^} sin со/ или пары сил 44—Л4(о) sin со/, действую-
щих в этой плоскости (без учета неупругих сопротивле-
ний):
х = Ах sin (со/ + dj);
Ф = Дер sin (со/ + 62).
Значения амплитуд Ах и Д? равны:
при действии горизонтальной силы (рис.
(9.33)
Рх 'P^SLnOJt
X
777777///777777777/7777777Г7/////77777/У/
Ь
(9.39)
(9.40)
9.13, а)
P^h
A —
x~ Kx
h	со2
1 + о — Y) # - —Y jTj
__________________йо S S.
(9-41)
0(0)
* V
А — х
б)
(9.42)
At
. h — Ло <в2
to) ,
М=М 51Л u)t
ОУ
х
777777777777777777/7/7/77/77У7777///////77
Z
Рис. 9.14. Схемы к расчету фундамента на вынужденные колеба-
ния в плоскости XOZ
а — под действием горизонтальной силы; б — под действием пары сил
Kz определяется по формуле (9.18);
2) с учетом неупругих сопротивлений 1
z = Az sin (со/ + 6);
pioi
tg 6 =
Фео
1 ——
(9.34)
(9.35)
(9.36)
(9.37)
при действии пары сил (рис. 9.14, б)
х	’At’
_М10'
K.f' At '
В формулах (9.41) — (9.44)
At =	Щ + Ц) <о2 + Х^2] =
= (1 ——Vi _
\ xbv х2г
(9.43)
(9.44)
Частоты Хх и Х2 определяются по формуле (9.20).
Приближенные формулы для вычисления амплитуд
горизонтальных и вращательных колебаний фундамента
в плоскости XOZ Ч
1 Этими формулами следует пользоваться в тех случаях,
когда частота оказывается близкой к частоте со возмущающей
силы.
1 Формулы (9.45) — (9.50) дают результаты, весьма близко
отвечающие действительности при низких частотах возмущающих
сил (не превышающих со = 100 сек~1).
$ 2. Расчет массивных фундаментов на колебания
141
при действии горизонтальной силы
(Р^ P^hh \
\ /\х	Л<р /
P^h
А? = п:
при действии пары сил
л Л4<0)/г0
ах = п;
*\(р
л Л4(0)
К
(9.45)
(9.46)
(9.47)
(9.48)
‘Здесь г| — коэффициент динамичности (нарастания коле-
баний), определяемый из выражений:
без учета затухания
n=—(9.49)
1-xf
с учетом затухания
Л = —... 1 ------,	(9.50)
где находят по приближенной формуле (9.21).
д) Справочные данные по определению
неуравновешенных сил инерции некоторых машин
Машины с кривошипно-шатунными
механизмами (дизели, поршневые компрессоры,
лесопильные рамы и локомобили). При работе таких
машин возникают неуравновешенные силы инерции,
представляющие собой сумму составляющих сил с раз-
ными частотами — частотой вращения со (силы первого
порядка), удвоенной частотой 2со (силы второго порядка)
и т. д. Однако в расчетах фундаментов принято учиты-
вать только силы инерции первого порядка. Если вели-
чины этих сил не указаны в задании на проектирование,
их следует вычислять.
Для одноцилиндровой машины силы инерции пер-
вого порядка равны
N = N0cos о/== (ща +//fy) rco2cos со/; (9.51)
Т = TQ sin со/ = тогуу sin со/,	(9.52)
где N — составляющая, действующая в направлении
скольжения поршня;
Т — то же, в перпендикулярном направлении;
mQ — приведенная масса кривошипа, сосредоточен-
ная в пальце кривошипа;
mb — приведенная масса поршня, сосредоточенная
в крейцкопфе;
г — длина кривошипа;
со — угловая скорость вращения коленчатого вала,
величины приведенных масс та и ть вычис-
ляются по формулам:
Го , 2	1
= у +-^т^ (Пь = у тхх + /пш,
где г0 — расстояние от оси коленчатого вала до общего
центра тяжести кривошипа и соединенных с ним
элементов (в случаях, когда этот центр распо-
лагается вне пределов кривошипа на стороне
противовеса, величина г0 берется со знаком
минус);
тх — общая масса кривошипа и соединенных с ним
элементов (шейки коленчатого вала и противо-
весов);
Щц— масса шатуна;
тххх— общая масса возвратно-поступательно движу-
щихся частей (штока, поршня и др.).
Силы N и Т действуют в плоскости кривошипно-
шатунного механизма и прикладываются к оси колен-
чатого вала.
В многоцилиндровых машинах составляющие Л70 и
То равнодействующей возмущающих сил всех цилиндров
машины равны алгебраической сумме составляющих сил
каждого цилиндра.
В двухцилиндровой машине:
1)	кривошипы направлены в одну сторону (углы
заклинивания равны нулю); составляющие равнодейст-
вующей равны арифметической сумме составляющих для
каждого цилиндра, т. е.
N — (Nq1 + No2) cos cat;	(9.53)
T — (TOi + Г02) sin со/;	(9.54)
2)	кривошипы направлены в разные стороны (первый
угол заклинивания равен 0, второй — 180°)
N = (N01 — N„2) cos <oZ; )
'г /'г т* \	।	(9.55)
Т— (Г01 — Г02) sin cot J
В этом случае в расчетах необходимо учитывать
действие пары сил, лежащей в вертикальной плоскости
(действие пары сил, вызывающей вращательные колеба-
ния фундамента относительно вертикальной оси, не при-
нимается во внимание).
Момент этой пары для вертикальных машин
Л4 —	cos со/,	(9.56)
Ми 4- N02	7
а для горизонтальных —
М = 2а тТ°^ Sin со г,	(9.57)
/ 01 I -*02
где а — расстояние между осями цилиндров;
3)	кривошипы направлены под углом 90° друг к другу
N = / Mi + Ms cos coZ; 1
----------------f	(У.Оо)
т = У Th + Th sin со/. )
В трехцилиндровых машинах обычно все цилиндры
одинаковы, а кривошипы расположены под углом 120°
друг к другу. В этом случае величина равнодействующей
возмущающих сил первого порядка равна нулю, а мо-
менты пар, действующих в плоскости, совпадающей с
осями цилиндров (MN), и в перпендикулярной плоскости
(Мг), равны
MN^a /ЗЛ?0 cos coZ; 1
Мт^ аУ 3 TQ sin со/, J
где а — расстояние между осями цилиндров.
В четырехцилиндровых и шестицилиндровых маши-
нах силы инерции первого порядка уравновешены.
Дробильные машины (дробилки гирацион-
ные и щековые, шаровые мельницы и др.).
Величины нормативных возмущающих сил гира-
ционных и щековых дробилок в необходимых случаях
задают заводы-изготовители; при отсутствии таких
данных разрешается определять величину возмущающей
силы, направленной горизонтально по простейшей фор-
муле Р = Рн sin со/, а входящие сюда значения PF и со
принимать по табл. 9.5.
142
Глава девятая. Проектирование и расчет фундаментов под машины
Таблица 9.5
Данные для определения возмущающих сил для
расчета фундаментов под дробилки
Виды дробилок	Размер в мм	Число оборотов в 1 минуту	Рп в т
Гирационные с	1 200	270	Возмущающие силы
пологим кону- сом			не учитываются
	1 650	240	1,5
	2 100	220	• 8,2
Щековые	1 200 X 900	170	6
	1 500 X 1 200	135	9
	2 100 X 1 500	100	12
В случае установки нескольких одинаковых дроби-
лок на одном групповом фундаменте в расчет вводится
равнодействующая всех сил, определяемая по формуле
Рр = vPH,
где v — коэффициент, принимаемый равным:
числу дробилок — при числе, меньшем 4;
4 — при числе от 4 до 8;
половине числа дробилок — при числе более 8.
§ 3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ МАССИВНЫХ
ФУНДАМЕНТОВ ПОД МАШИНЫ ПЕРИОДИЧЕС-
КОГО ДЕЙСТВИЯ
Порядок определения основных размеров фундамен-
тов под машины периодического действия следующий.
В каждом случае проектировщик обязан прежде
всего найти минимальную высоту фундамента по задан-
ным на габаритных чертежах завода-изготовителя усло-
виям размещения и крепления машины. После этого он
может установить глубину заложения и выбрать тип
основания с учетом имеющихся грунтовых условий строй-
площадки, а также предварительно наметить размеры
подошвы фундаментауточнение размеров подошвы
производится расчетом.
а)	Определение минимальной высоты фундамента
Если рядом с фундаментом нет глубоких приямков,
минимальная высота фундамента определяется исходя из
условия обеспечения защиты головок наиболее глубоко
сидящих анкерных частей от непосредственного контакта
с грунтом и прочности опорной плиты или днищ отдель-
ных приямков. Наиболее низко расположенные головки
анкерных болтов должны быть отделены от грунта слоем
бетона толщиной не менее 10—15 см. При наличии бетон-
ной подготовки под фундаментом защита головок болтов
считается обеспеченной. Минимальная толщина бетон-
ных (неармированных) консольных выступов опорных
плит фундаментов под машины периодического действия
назначается равноЮдлине наибольшего выступа в плане,
а армированных — 0,8 этой длины. Толщину днищ от-
дельных приямков не следует назначать большей 1/5 на-
именьшего размера приямка в плане, если это не тре-
буется по условиям размещения анкерных болтов, за-
кладных частей и т. д.
1 При установке машин на открытом воздухе или в неотап-
ливаемых помещениях глубина заложения фундаментов должна
назначаться с учетом промерзания грунтов.
В целях уменьШения БЬгситеттго^легчения кО'Нструк-
ции фундаментов можно изменять заданное заводом-
изготовителем расположение вспомогательного оборудо-
вания и коммуникаций, а также глубину заделки анкер-
ных болтов; эти изменения должны согласовываться с за-
водом-изготовителем и увязываться с технологической
частью проекта цеха.
Глубину заделки анкерных болтдв следует назначать
не меньшей, чем это указано в табл. 9.6.
Таблица 9.6
Минимальная глубина заделки анкерных болтов
в бетон (по О. А. Савинову [12])
Диаметр в мм	Глубина заделки в см	
	Глухие болты с крюком на конце	Съемные болты с анкер- ными плитами
До 20 	40	40
24—30	50	40
32—36	60	40
40—50	70—80	50
55-60	—	60
65—70			70
75-80			80
85—90	—	90
При наличии рядом с проектируемым фундаментом
под машину глубоких каналов и приямков для трубо-
проводов и кабелей выбор минимальной высоты фунда-
мента должен производиться в зависимости от его типа
с учетом глубины каналов и их расположения по отноше-
нию к фундаменту. Так, высота подземной части фунда-
ментов под машины бесподвального типа не может при-
ниматься меньше глубины заложения каналов и приям-
ков. То же относится и к фундаментам подвального типа,
если каналы и приямки примыкают к опорной фундамент-
ной плите на небольшой части ее периметра; в противном
случае необходимо опускать подошву фундамента не
менее чем на 0,3—0,5 м по отношению к уровню дна
каналов.
б)	Выбор глубины заложения и типа
основания фундаментов
Глубину заложения фундаментов под машины назна-
чают независимо от влияния вибрации основания на
конструкции зданий; заложение фундаментов машины и
здания на разных отметках практически не оказывает
влияния на интенсивность передачи вызываемых работой
машины вибраций через грунт на здания.
В простейшем случае, когда на месте постройки
достаточно близко к поверхности земли залегают грунты,
которые могут служить для проектируемого фундамента
надежным естественным основанием, глубина заложения
фундаментов бесподвального типа должна приниматься
равной минимальной высоте его подземной части.
Если на глубине, соответствующей минимальной
высоте подземной части фундамента, залегает грунт,
включающий значительное количество сильно сжимае-
мых веществ (торф, опилки, стружки и пр.), то в зави-
симости от мощности слоя этого грунта может быть
принято одно из двух решений — устройство фунда-
мента на подушке из малосжимаемого грунта (песка,
гравия, уплотненного тяжелыми трамбовками местного
грунта) или применение свайного фундамента. Первое
решение более выгодно при относительно небольшой мощ-
ности слоя слабого грунта, второе — при значительной
мощности. В сомнительных случаях проектировщик
$ 4. Проектирование массивных фундаментов под машины ударного действия
143
обязан разработать и сравнить вариант устройства
фундамента на подушке и вариант устройства свайного
фундамента и выбрать наиболее экономичный.
Допускается возведение фундаментов под машины
с установившимся движением на насыпных грунтах, если
эти грунты не содержат значительных примесей органи-
ческого мусора. При установке мощных машин насып-
ной слой должен быть тщательно уплотнен (см. § 2 гл. 10),
фундаменты же бесподвального типа под машины мощ-
ностью менее 500 кет можно возводить на насыпных
грунтах без искусственного уплотнения, если возраст
насыпи составляет не менее 2 лет при песчаных и 5 лет
при глинистых грунтах..
в)	Выбор размеров подошвы фундаментов
При предварительном подборе размеров подошвы
фундамента (которой обычно придается прямоугольная
форма), помимо условий размещения машины и требова-
ния расчета по формуле (9.1), необходимо учитывать сле-
дующие обстоятельства. Общий центр тяжести тел фун-
дамента и машины и центр тяжести площади подошвы
должны находиться по возможности на одной вертикали.
По Техническим условиям [13] расчетное значение экс-
центрицитета при возведении фундаментов на слабых
грунтах (с нормативным давлением до 1,5 кг/см2) должно
быть не более 3%, а в остальных случаях — не более 5%
от размера той стороны подошвы, параллельно которой
происходит смещение центра тяжести. В обычных слу-
чаях рекомендуется отделять фундаменты машин как от
фундаментов, так и от надземных > конструкций зданий;
это обязательно для низкочастотных машин, фундаменты
которых должны быть обязательно отделены от смежных
фундаментов здания зазором не менее 0,2—0,5 ж и не
должны иметь контакта с надземными конструкциями.
При установке высокочастотных машин соединение их
фундаментов с конструкциями зданий допускается в слу-
чаях, регламентированных Техническими условиями
СН 18—58 [13]. Что касается взаимного расположения
фундаментов под машины, то они обычно разделяются
зазором не менее 0,2 м. Вместе с тем Технические условия
допускают установку нескольких одинаковых неуравно-
вешенных машин, расположенных рядом на одном общем
фундаменте. Это целесообразно главным образом при
установке машин, во время работы которых возникают
горизонтальные силы инерции.
Заключительный этап проектирования фундамента
под машину состоит в расчете на колебания, по резуль-
татам которого окончательно устанавливаются размеры
подошвы фундамента и выполняется его конструирова-
ние.
г)	Конструирование массивных фундаментов
под машины периодического действия
В качестве материала для массивных фундаментов
под машины применяют бетон марки не ниже 100. При
этом верхние части фундаментов, в состав конструкции
которых входят ригели, консоли, стенки и т. п., а также
элементы сборных конструкций, устраивают из бетона
марки 150 и выше.
Для армирования массивных фундаментов исполь-
зуется горячекатаная арматура периодического профиля
классов А-П или А-Ш.
Указания по устройству арматуры массивных фун-
даментов под машины с кривошипно-шатунными меха-
низмами, дробилки и некоторые другие машины перио-
дического действия приводятся в Технических условиях
СН 18—58 [13]. Конструирование фундаментов под про-
катное оборудование производится по указаниям Ин-
струкции [5].
В тех случаях, когда в конструкции массивных
фундаментов под машины рассматриваемых видов
имеются ригели, консоли, плиты и т. п. элементы, под-
держивающие части машины, выносливость этих элемен-
тов проверяется расчетом по СНиП П-В. 1-62. При этом
коэффициент перегрузки, принимаемый при определении
расчетных динамических нагрузок, берется равным 1,3.
При конструировании фундаментов должны учиты-
ваться особенности монтажа машин, с которыми можно
познакомиться по работе [9].
§ 4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ МАССИВНЫХ
ФУНДАМЕНТОВ ПОД МАШИНЫ УДАРНОГО
ДЕЙСТВИЯ
а) Фундаменты под кузнечные молоты
(ковочные и штамповочные)
Фундаменты под молоты проектируются в виде бе-
тонных плит или массивных блоков, армированных
несколькими горизонтальными сетками. Для молотов
с весом падающих частей менее 1 т допускается устрой-
ство одной общей фундаментной плиты под несколько
молотов.
Проектирование фундаментов под молоты с весом
падающих частей до 6 т должно производиться по сле-
дующим правилам. Толщина подшаботной части фунда-
мента должна быть не менее величин, указанных ниже
[13].
Номинальный вес падающих Минимальная толщина
частей в т	подшаботной части
фундамента в м
До 1....................  .	1,0
От 1 до 2........................... 1,25
» 2 » 4 .... ..................... 1,75
» 4 » 6........................... 2,25
Ориентировочные величины площади F подошвы и
веса Оф фундамента определяются по формулам:
VG°’ (9-6°)
1\
Оф = 8 (1 + 8) vGr, — Qi
(9.61)
где О0 — действительный вес падающих частей молота
в т;
Ох — общий вес шабота и станины в т\
8 — коэффициент восстановления скорости при
ударе, расчетное значение которого прини-
мается:
а)	для молотов штамповочных при штамповке
стальных изделий е = 0,5, а изделий из цвет-
ного металла — 8=0;
б)	для молотов ковочных 8 — 0,25;
v — скорость в м/сек падающих частей молота в мо-
мент, предшествующий удару.
Величина v определяется по формулам: для моло-
тов одиночного действия
v = 0,9	(9.62)
для молотов двойного действия
v = 0,65 J/ 2£Йо (1	,	(9.63)
где йо — рабочая высота падения молота в м\
f — площадь поршня в м2\
р — среднее давление пара или воздуха.
144
Глава девятая. Проектирование и расчет фундаментов под машины
По найденным ориентировочным значениям F и
6ф с учетом данных табл. 9.6 подбирают размеры фунда-
мента, которые затем проверяются по формуле
Ад sS 0,2 -0 + elLg|) ,	(9.64)
Vkzg ’
где К2 — коэффициент жесткости основания, определяе-
мый по данным, приведенным в § 2;
G — общий вес фундамента, шабота, станины и
засыпки над обрезами нижней плиты;
Ад — допускаемая амплитуда (см. табл. 9.2).
Динамическое давление на деревянную подшабот-
ную прокладку, определяемое по формуле
<7 = 0,5^/^,	(9.65)
Таблица 9.7
Характеристики свойств древесины
Вид древесины	Ях*90 в т/м2	Е в т!м?
Дуб	400	50 000
Лиственница	250	30 000
Сосна	200	30 000
не должно превышать рнечетного сопротивления сжатию
поперек волокон древесины.
Здесь F± — опорная площадь шабота в л«2;
b — толщина прокладки в ж;
Е — модуль упругости древесины.
Характеристики свойств древесины Дс90 и Е сведены
в табл. 9.7.
Подбор и проверка расчетом размеров фундаментов
под тяжелые молоты производятся по специальной мето-
дике [12], обеспечивающей получение наиболее выгодного
соотношения размеров фундамента с учетом характера
напластований грунтов, размещения соседних фунда-
ментов зданий и пр.
Арматура фундаментов под молоты проектируется
в виде горизонтальных сеток, расположенных в подша-
ботной части и над подошвой фундамента (табл. 9.8).
б) Фундаменты копровых бойных площадок
Характеристика рекомендуемых конструкций фун-
даментов бойных площадок дана в табл. 9.9.
Минимально допустимые расстояния от копровых
устройств до промышленных зданий и сооружений (из
условия сохранения в целости строительных конструк-
ций) принимаются по табл. 9.10 [13].
Таблица 9.8
Данные, характеризующие армирование фундаментов под молоты
Вес падающих частей в т Наименование сеток	Менее 1			1—3			3—6			Более 6		
	Количество сеток	Диаметр стержней *	Расстояние между стерж- нями в мм	Количество сеток	Диаметр стержней *	Расстояние между стерж- нями в мм	Количество сеток	Диаметр стержней *	Расстояние между стерж- нями в мм	Количество 1 сеток	Диаметр стержней *	Расстояние между стерж- нями в мм
Верхние сетки, устанавливаемые в подшаботной части Нижние сетки * Из стали классов А-П ил1 ** В числителе дано расстоя! нями, укладываемыми вне предело	2 1 i А-Ш. ше меж, в площа	10 16 з;у стерл ЛИ ямы.	100 *» 200 200 хнями в	3 1 предела	10 16 IX ямы ,	100 ** 200 200 для ша(	4 1 >ота, в <	12 20 знамена!	100 ** 200 150 'еле — f	4-5 1 >асстоян]	12 24 не межд	100 ** 200 100-150 у стер ж-
Таблица 9.9
Характеристика конструкций фундаментов бойных площадок
Вид грунтов	Характеристика конструкций площадки
Плотные неводонасыщенные грунты с нормативным давлением более 3 кг/см2	Стальная плита (или плиты) — шабот опирается на слой бракованных слитков (или мартеновских козлов), укладываемых непосредственно на грунт. Пустоты между слит- ками заполняются мелким скрапом. Толщина слоя слитков не менее 1 м. Вокруг массива слитков устраивается железобетонная подпорная стенка, защищенная выше уровня земли броневыми плитами
Средней плотности неводонасыщенные грунты с нормативным давлением 2—3 kzIcm2	То же, с укладкой под слой слитков песчаной подушки толщиной 1—2 м, уплотняе- мой при укладке вибрированием или послойным трамбованием
Слабые водонасыщенные грунты	То же, с устройством вокруг бойной площадки железобетонного цилиндра из бето- на марки не ниже 150. Внутренний диаметр Di цилиндра принимается не менее Z>1 = d 4- 1 м, где d — диаметр плиты шабота. Высота цилиндра принимается не менее 0,7 среднего диаметра и не более 6 м
J 5. Расчет и проектирование рамных фундаментов
145
Таблица 9.10
Радиус динамического влияния копровой установки
(в я)
Характеристика грунтов	Радиусы зоны динами- ческого влияния в м, при весе бабы в т		
	До з	5	| 7 и 1 бол,ее
Скальные и полускальные породы Крупнообломочцые грунты, сухие пески, твердые глинистые грунты (в том числе лёссы) Песчаные грунты влажные и глини-	15	20	30
	30	40	60
стые пластичные Водонасыщенные песчаные и слабые	40	60	80
глинистые грунты	50	80	100
§ 5. РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ РАМНЫХ
ФУНДАМЕНТОВ
Рамные фундаменты применяются в основном для
установки машин подгруппы 1а (см. табл. 9.1) — турбо-
агрегатов (турбогенераторов, турбовоздуходувок, турбо-
компрессоров и газовых турбин), электромашин (мотор-
генераторов и синхронных компенсаторов), дробилок,
шаровых мельниц, вращающихся печей, центрифуг и
некоторых других машиц.
а) Расчет рамных фундаментов на колебания
Расчет рамных фундаментов под электрические ма-
шины с числом оборотов 1000 об/мин и ниже произво-
дится по формуле
А — Ах + -^ср^макс Ад>	(9.66)
где А — наибольшая амплитуда горизонтальных ко-
лебаний верхней рамы;
Ах и — соответственно амплитуды колебаний ее
центра тяжести и угла поворота;
/макс — расстояние от центра тяжести верхней
плиты до наиболее удаленного подшипника
машины.
Величины Ах и А определяются по формулам:
А* = J	,	(9.67)
V ( ^1Рмакс
л __ ^и^макс	Лмакс	/п
“	9/^	’	-
2	1Л /1— — К2	+ —
V ^1/ макс ^1
где Рн — нормативная величина возмущающей силы
(табл. 9.11);
со = 0,105 п — угловая скорость, вращения ма-
шины в сек"1;
Лмакс — коэффициент динамичности при резонансе,
принимаемый для железобетонных фунда-
ментов (с учетом упругости основания)
равным 8;
Кх и Я2 — коэффициенты жесткости конструкции фун-
дамента;
\ri и — соответственно частоты собственных посту-
пательных и вращательных (относительно вер-
тикальной оси) колебаний фундамента.
Таблица 9.11
Величины центробежных сил инерции низкочастот-
ных электрических машин
Число оборотов машины в 1 мин	Более 750	500—750	Менее 500
Нормативная величина цен- тробежной силы инерции, в долях веса вращающихся частей	0,2 G	0,15 G	0,1 G
Коэффициенты жесткости Кх и К2 определяются по
формулам:
= 1 . Л2 1 ;
Кх+К,+С
i — k
Кг = 2 CiPyi,	(9.70)
i = 1
где Кх и К^ — коэффициенты жесткости основания (см.
§ 2);
h — высота фундамента;
lyi — расстояние от плоскости Z-й поперечной
рамы до центра тяжести системы;
i = k
С =	— сумма коэффициентов жесп&сти всех
i — 1
поперечных рам, определяемых по фор-
мулам:
г _ \2EIht 1 + 6ki	h.lt.
Ci hl ‘ 2 + ЗЙ,.’ ki = TiT’ (9-71>
где E — модуль упругости материала рам верхнего
строения;
/г. и lh.— моменты инерции площади поперечных сече-
ний ригеля и стойки рамы;
hi и li — соответственно расчетная высота стойки и
расчетный пролет ригеля рамы (который
может приниматься равным 0,9 расстояния
между осями стоек).
Частоты и Х?1 вычисляются по формулам:
%,.-/5;	(9.72>
<9И>
где / — длина верхней плиты.
Для расчета рамных фундаментов под дробилки и
центрифуги можно использовать те же формулы (9.66) —
(9.73) с той разницей, что для дробилок нормативные
нагрузки Рн принимаются по табл. 9.5, а для центрифуг—
по формуле
Рн = 0,001 dn?Q [кг},	(9.74)
где d — диаметр ротора в м\
Q — вес ротора в т.
Расчет на колебания фундаментов под трубчатые
мельницы и вращающиеся печи не производится.
Расчет рамных фундаментов под высокочастотные
машины (при числе оборотов более 1000 об/мин) выпол-
няется только в случаях установки турбоагрегатов мощ-
ностью более 25 тыс. кет, для чего используется Инструк-
146
Глава девятая. Проектирование и расчет фундаментов под машины
ция [6]. Во всех остальных случаях фундаменты под
высокочастотные машины рассчитывать на колебания не
обязательно.
б)	Расчет прочности рамных фундаментов
Расчет прочности элементов конструкции рамных
фундаментов производится на действие следующих на-
грузок:
1)	постоянных, в число которых входят вес машины
(включая вес движущихся частей), вспомогательного
оборудования и собственный вес частей фундамента;
2)	временных, заменяющих динамическое действие
движущихся частей машины, а также соответствующих
тяге вакуума в конденсаторе (для турбоагрегатов) и
усилиям, возникающим при коротком замыкании.
Кроме того, консольные элементы верхней части
фундаментов проверяются на действие монтажных нагру-
зок.
Временная вертикальная нагрузка Рв (в т), соответ-
ствующая тяге вакуума в конденсаторе, и момент Мк
(в тм) короткого замыкания должны быть указаны
в задании на проектирование; при отсутствии сведений
об этих нагрузках величины их можно определять по
формулам:
Рв = 10/гГ;	(9.75)
= 4 U7,	(9.76)
где F — площадь поперечного сечения соединительной
а горловины конденсатора с турбиной в м2;
k — 1,1 — коэффициент перегрузки;
W — мощность генераторов в тыс. кет.
В задании должна быть также дана схема располо-
жения и координаты, точек приложения указанных
нагрузок.
Временные нагрузки, заменяющие динамическое
действие движущихся частей машины, принимаются
сосредоточенными и прикладываются к осям ригелей
поперечных рам в местах расположения подшипников.
В общем случае величина расчетной временной
(динамической) нагрузки Pdi определяется по формуле:
Р<Н =	(9.77)
где k± — коэффициент перегрузки, принимаемый для
рассматриваемых машин равным 4;
т)	— коэффициент динамичности;
Р^ — величина неуравновешенной силы инерции,
приходящаяся на данный подшипник и соот-
ветствующая нормальному эксплуатационному '
режиму работы машины.
Расчетные пределы прочности арматуры принимаются
по пп. 3.7 и 3.8 СНиП Н-В. 1-62 с учетом требований
расчета на выносливость. Так же как и в расчетах всех
других фундаментов под машины периодического дей-
ствия, при определении давления на грунт от рамных
фундаментов под машины всех видов временные нагрузки,
заменяющие динамическое действие машины, в расчет не
вводятся.
Расчетная нагрузка для консолей верхней части
фундаментов принимается равной 2 т/м?. Прочность фун-
даментной плиты или лент проверяется на действие
постоянных нагрузок от веса верхнего строения и ма-
шины, рассматриваемых как сосредоточенные в местах
защемления стоек рам и соответствующих реакций осно-
вания.
Поскольку расчет на колебания рамных фундаментов
под турбоагрегаты и мотор генераторы производится не
всегда, а в расчетах фундаментов под мотор генераторы
рассматриваются только горизонтальные колебания,
Технические условия СН 1В—58 задают временные рас-
четные нагрузки независимо от результатов расчета на
колебания в виде
=	1	(9.78)
^di = YsQbp J
где QBt- — вес вращающихся частей, приходящихся на
данный элемент фундамента;
Yi и Y2 — безразмерные коэффициенты, принимаемые со-
ответственно для вертикальной Р^ и гори-
зонтальной Р$ нагрузок в зависимости от
числа оборотов машину по табл. 9.12.
Таблица 9.12
Значения коэффициентов Yi и у2
Число оборотов машины в 1 мин	Для верти- кальных нагрузок	Для гори- зонтальных нагрузок
1500 и более	12	2
Менее 1500, до 500	8	2
500 и менее	4	2
Ё расчетах фундаментов под машины с вращающимися
частями других видов (например, центрифуг и тяго-
дутьевых агрегатов) определение расчетных нагрузок
по формуле (9.77) с использованием коэффициентов дина-
мичности, полученных по расчету фундамента на гори-
зонтальные колебания, является обязательным.
Внутренние усилия в ригелях и стойках рам верх-
него строения фундаментов под машины с вращаю-
щимися роторами определяются для-двух случаев сов-
местного действия постоянных и временных нагрузок
(основные сочетания нагрузок):
постоянные нагрузки плюс тяга вакуума в конден-
саторе (для турбоагрегатов) плюс временные динами-
ческие, направленные вертикально вниз;
постоянные нагрузки плюс тяга вакуума в конден-
саторе (для турбоагрегатов) плюс временные динамиче-
ские; направленные горизонтально.
Одновременное действие временных динамических
нагрузок в двух направлениях, естественно, исключается.
При проектировании фундаментов под турбо- и моторге-
нераторы конструкция верхнего строения проверяется
дополнительно на особое сочетание нагрузок, состоящее
из комбинации нагрузок одного из основных сочетаний
(по п. «а» или «б») плюс момент пары короткого замы-
кания.
в)	Выбор основных размеров и
конструирование рамных фундаментов
При проектировании фундаментов высокочастотных
машин, имеющих числа оборотов более 1000 об/мин,
необходимо стремиться к максимальному (возможному
при заданных габаритах) увеличению массы верхней
рамы как за счет увеличения размеров образующих
ее балок и ригелей, так и путем уширения (в допустимых
пределах) консольных выступов. Ригелям поперечных
рам, несущим подшипники машин, необходимо придавать
как можно большую жесткость при изгибе в вертикальной
плоскости. Стойки рам не должны иметь значительных
поперечных размеров, превосходящих требуемые по
расчету прочности. Заводы-изготовители задают размеры
стоек исходя в основном из требований размещения
машины, вспомогательного оборудования и коммуника-
$ 6. Распространение упругих волн в грунтах и мероприятия по борьбе с вибрациями
147
ций, причем стойки оказываются чрезмерно мощными,
а верхнее строение приобретает весьма сложную форму.
Уменьшение размеров стоек до пределов, ограниченных
условиями прочности, позволяет значительно упростить
и удешевить конструкцию фундамента. В отношении
определения глубины заложения фундаментов под тур-
боагрегаты сохраняют силу общие указания, относя-
щиеся к массивным фундаментам; что же касается выбора
размеров нижней плиты, то эти размеры необходимо во
всех случаях принимать минимальными, насколько это
допускают условия размещения стоек рам верхнего
строения, а также требования расчета основания и тела
самой плиты. Кроме того, при назначении размеров по-
дошвы нижней плиты необходимо стремиться к тому,
чтобы равнодействующая всех постоянных нагрузок
проходила через центр тяжести площади подошвы. Под
стойки рамных фундаментов в плотных грунтах допу-
скается применение ленточных фундаментов, образую-
щих замкнутый контур, с поперечными элементами по
осям поперечных рам.
Толщина нижней плиты или высота ленточных
фундаментов должны определяться исходя из требований
расчета прочности. Необходимо, чтобы высота ребер или
сечения плиты у подколонников была не менее рабочей
высоты сечения стоек рам фундамента и во всяком случае
не менее 0,8 м.
По вопросу о выборе формы элементов верхнего
строения при проектировании рамных фундаментов под
турбоагрегаты необходимо иметь в виду следующее.
Каждый такой фундамент желательно устраивать в основ-
ном симметричным относительно вертикальной плоскости,
совпадающей с осью вала машины; симметрия здесь
должна быть соблюдена как в отношении геометрической
схемы всего фундамента, так и в отношении конфигура-
ции и армирования отдельных конструктивных элемен-
тов. Сечениям последних необходимо по возможности
придавать простое — прямоугольное или тавровое —
очертание. В местах примыкания балок и ригелей к стой-
кам должны обязательно устраиваться вуты. Нужно
далее стремиться к тому, чтобы оси ригелей и стоек
каждой из поперечных рам фундамента находились
в одной вертикальной плоскости. Наконец, не следует
допускать значительных эксцентричных нагрузок на
балки и ригели верхней рамы, чтобы не вызывать в них
скручивающих усилий.
Особое внимание следует уделять устройству кон-
сольных частей верхней рамы или плиты, которые должны
быть весьма жесткими (отношение высоты опорного сече-
ния к вылету должно быть не менее 0,75, д максималь-
ный вылет — не более 1,5). Консольные площадки с вы-
летом до 1 ж рекомендуется устраивать без ребер. Реко-
мендуется применение сборных фундаментов рамного
типа под турбоагрегаты. При конструировании таких
фундаментов должны соблюдаться изложенные выше
основные требования к форме верхнего строения, а также
дополнительно требование максимального сокращения
типоразмеров и упрощения конфигурации сборных
элементов.
При проектировании фундаментов электрических
низкочастотных машин с числом оборотов до 1000 об/мин
в общем сохраняются те же правила, с той разницей,
что размеры стоек рам и размеры подошвы нижней плиты
назначаются в зависимости от результатов расчета на
колебания.
Для возведения железобетонных рамных фунда-
ментов применяются: бетон марки не ниже 150 (для
сборных фундаментов — не ниже 200) и арматура горя-
чекатаная периодического профиля классов А-П или
А-Ш.
Конструирование элементов рамных фундаментов
производится в соответствии с указаниями СНиП П-В.
1-62 и Технических условий СИ 18—58.
§ 6. РАСПРОСТРАНЕНИЕ УПРУГИХ ВОЛН В
ГРУНТАХ И МЕРОПРИЯТИЯ ПО БОРЬБЕ
С ВИБРАЦИЯМИ, ВЫЗЫВАЕМЫМИ РАБОТОЙ
МАШИН
В тех случаях, когда по соседству с устанавливае-
мыми неуравновешенными машинами будут находиться
те или иные объекты, чувствительные к вибрациям (лабо-
ратории, оборудованные точными приборами, цеха
с точными станками, жилые дома), проектировщик обязан
учитывать это обстоятельство, удаляя по возможности
машины — источники сотрясений — от объектов, чув-
ствительных к ним; а также прибегая в необходимых
случаях к применению специальных мер виброизоляции.
а)	Некоторые сведения о распространении колебаний
в грунтах
В грунтах могут распространяться продольные волны
(при возникновении которых грунт испытывает деформа-
ции растяжения и сжатия) и поперечные (при которых
имеют место только деформации сдвига и поворота).
Продольные волны распространяются в упругой среде
с большей скоростью, чем поперечные. Численные зна-
чения скоростей продольных и поперечных волн сг и
с2 для некоторых видов грунтов приводятся в табл. 9.13.
Таблица 9.13
Скорости распространения продольных и
поперечных волн в различных грунтах
(по данным Д. Д. Баркана [2])
Вид грунта	Скорости распростра- нения Роли (в м!сек)	
	сх	С2
Влажная глина	1500	150
Лёсс естественной влажности	800	260
Плотный гравелисто-песчаный грунт	480	250
Песок мелкозернистый	300	110
» среднезернистый	550	160
Гравий средней крупности	760	180
Сказанное касается распространения волн вдали от
поверхности среды. На поверхности среды возможно
появление волн различного типа, проникающих внутрь
среды лишь на небольшую глубину. Изучение этих волн,
которые называются поверхностными, представляет для
инженера наибольший практический интерес, так как
все промышленные источники возбуждения колебаний
и фундаменты зданий или сооружений, рассматриваемые
как приемники колебаний, располагаются относительно
близко к поверхности грунта. Поверхностные волны,
распространяясь лишь в двух измерениях, на сравни-
тельно небольшом расстоянии от источника приобретают
непрерывно возрастающее преобладание над продольными
и поперечными. Поэтому, хотя от промышленных источ-
ников сотрясений распространяются как продольные и
поперечные, так и поверхностные волны, с /наличием
волн двух первых видов при решении многих инже-
нерных задач можно вовсе не считаться.
Ниже приводятся наиболее важные результаты изу-
чения поверхностных волн для того случая, когда их
источником является отдельно стоящий фундамент,
148
Глава девятая. Проектирование и расчет фундаментов под машины
колеблющийся под действием пульсирующей или удар-
ной нагрузки.
1.	Скорость (с3) распространения поверхностных
волн в однородной среде несколько меньше скорости сг
поперечных волн; из теории известно, что при jx = 0,25
величина с3%0,92 с2, а при р, = 0,5 эта величина состав-
ляет примерно 0,95 с2.
Периоды колебаний грунта, вызываемых поверх-
ностными волнами, распространяющимися от фунда-
ментов машин с установившимся движением, равны
периодам возмущающих сил, возникающих при работе
машин. Что касается колебаний грунта, возникающих
при действии на фундаменты ударных или иных нагрузок
типа импульса, то, как показали экспериментальные
исследования, периоды этих колебаний весьма близки
периодам возникающих под действием ударов собствен-
ных колебаний фундамента-источника.
Таким образом, если известны характеристики
упругости среды, в каждом случае нетрудно приближенно
вычислить скорость распространения волн, а для источ-
ников, подвергающихся действию ударных нагрузок,
также и периоды (Т) колебаний грунта. Зная величины
с3 и Т для различных случаев, можно найти длины L
распространяющихся волн, численно равные произведе-
нию из указанных величин (L = с3Т).
2.	Для определения амплитуд поверхностных волн
на сравнительно больших расстояниях от источника
колебаний можно пользоваться формулой
где Аг и До — амплитуды колебаний грунта на расстоя-
нии г и г0 от источника;
а —коэффициент затухания, величина кото-
рого, по данным опытов над фундамен-
тами средних размеров, колеблется от
0,03 до 0,06 (водонасыщенные грунты)
и от 0,07 до 0,1 м (сухие песчаные грун-
ты, плотные глины).
Формула (9.79) дает возможность достаточно точно
определить вертикальную составляющую амплитуд коле-
баний грунта в случаях, когда фундамент-источник
совершает вертикальные колебания, и радиальную, когда
он колеблется в горизонтальном направлении.
3.	Для решения вопросов, связанных с разработкой
мероприятий по борьбе с вибрациями, вызываемыми
работой машин, необходимо иметь правильное представ-
ление о характере зависимости амплитуд поверхностных
волн от глубины.
Наблюдения показывают, что характер этой зависи-
мости меняется с расстоянием от фундамента — источ-
ника волн. Непосредственно около фундамента, в пре-
делах глубины его заложения, амплитуды колебаний
грунта практически почти не изменяют своей величины,
а при большой глубине заложения снижаются к поверх-
ности грунта. Последнее обстоятельство особенно отчет-
ливо проявляется у фундаментов под мощные машины
ударного действия, около которых амплитуды колебаний
поверхности грунта оказываются в 3—5 раз меньшими,
чем амплитуды колебаний самих фундаментов, а следо-
вательно, и колебаний грунта на уровне подошвы; ниже
этого уровня, по-видимому, имеет место медленное зату-
хание колебаний грунта с глубиной. На некотором рас-
стоянии от фундамента — источника колебаний убывание
амплитуд начинается непосредственно с поверхности.
4.	Размеры фундамента — источника колебаний —
оказывают существенное влияние на амплитуды поверх-
ностных волн только тогда, когда они сравнимы с длиной
этих волн.
" Для низкочастотных источников -(фундаменты ком-
прессоров, лесопильных рам и др.), у которых глубина
заложения обычно колеблется от 1 до 3 м и наибольший
размер подошвы от 3 до 8 ж, а длина излучаемых волн
достигает нескольких десятков метров, — размеры
фундамента практически не сказываются на амплитудах
поверхностных волн. Что же касается высокочастотных
источников (фундаменты под турбоагрегаты, молоты и
др.), то здесь влияние размеров фундамента — источника
колебаний может быть весьма существенным.
Пользуясь вышеприведенными ориентирующими све-
дениями, проектировщик в каждом случае должен решить
вопрос о возможности установки неуравновешенных
машин по соседству с объектами, чувствительными к со-
трясениям. Если при этом окажется, что такая установка
недопустима, необходимо либо проверить возможность
переноса неуравновешенных машин на более удаленное
место, либо прибегнуть к применению фундаментов
с амортизаторами. В отдельных случаях может оказаться
целесообразным применение виброизоляции оборудова-
ния, чувствительного к сотрясениям.
б)	О проектировании и расчете фундаментов
с виброизоляторами
Применение таких фундаментов является наиболее
эффективной мерой уменьшения колебаний грунта, а сле-
довательно, и находящихся по соседству с машинной
установкой зданий и оборудования. Фундаменты с виб-
Рис. 9.15. Схемы устройства фундаментов с ви-
броизоляторами
а — подпертая конструкция; б — подвесная конструкция;
1 — машина; 2 — верхняя (изолированная) часть фунда-
мента; 3 — виброизоляторы; 4 — нижняя часть фундамента
$ 6; Распространение упругих волн в грунтах и мероприятия по борьбе с вибрациями
149
роизоляторами можно устраивать под высокочастотные
машины всех видов, под машины ударного действия и
под некоторые низкочастотные машины, за исключением
наиболее тихоходных и неуравновешенных — горизон-
тальных поршневых компрессоров, лесопильных рам и
некоторых других. Схемы устройства фундаментов с ви-
броизоляторами представлены на рис. 9.15. Рассматри-
вая эти схемы, можно видеть, что конструкция фунда-
мента в любой из них включает верхнюю часть, на кото-
рую устанавливается машина, виброизоляторы, поддер-
живающие эту часть, и нижнюю подушку, опирающуюся
на грунт. В расчетах на колебания фундамент с виброизо-
ляторами рассматривается как система, состоящая из
двух твердых тел, соединенных между собой упругой
связью и опирающихся на упругое основание.
Подробные указания по расчету и проектированию
фундаментов с виброизоляторами, а также по устройству
виброизоляции оборудования, чувствительного к сотря-
сениям, даются в действующей Инструкции [4].
ЛИТЕРАТУРА
1.	Аграновский Г. Г. Об опыте применения
сборного железобетона для фундаментов под машины-
Сборник материалов по проектированию и изысканиям.
БТИ Госмонтажспецстроя, 1963.
2.	Б а р к а н Д. Д. Динамика оснований и фунда-
ментов. Госстройиздат, 1948.
3.	Горбунов-Посадов М. И. Расчет кон-
струкций на упругом основании. Стройиздат, 1953.
4.	Инструкция по проектированию и расчету вибро-
изоляции машин с динамическими нагрузками и обору-
дования, чувствительного к вибрациям (И 204—55
МСПМХП). Госстройиздат, 1956.
5.	Инструкция по проектированию фундаментов под
оборудование прокатных и трубных цехов. Стройиздат,
1963.
6.	Инструкция по проектированию фундаментов под
паровые турбины мощностью 25 мет и выше/ Оргэнер-
гострой МСЭС СССР, 1959.
7.	Инструкция по устранению вредных воздействий
вибраций рабочих мест на предприятиях железобетонных
изделий. СН 190—61. Госстройиздат, 1962.
8.	Литвин И. С. Конструкции сборных железо-
бетонных унифицированных фундаментов под турбоге-
нераторы мощностью 50—300 тыс. кет. — В сб.: «Опыт
работ по сварке и заделке стыков сборных железобетон-
ных конструкций». Госэнергоиздат, 1962.
9.	ЛуковцевА. А. Рациональные способы уста-
новки машин на фундаменты. Машгиз, 1958.
10.	Михайленко И. И., Олигов И. В.
Сборно-разборные фундаменты под проходческие подъем-
ные машины. — «Промышленное строительство и инже-
нерные сооружения», 1960, № 4.
11.	Пинский А. Сборно-монолитные фундаменты
под прокатное оборудование. — «Промышленное строи-
тельство и инженерные сооружения», 1960, № 1.
12.	Савинов О. А. Современные конструкции
фундаментов под машиныщ их расчет. Стройиздат, 1964.
13.	Технические условия проектирования фунда-
ментов под машины с динамическими нагрузками.
СН 18—58. Госстройиздат, 1958.
14.	Ф р и д к и н А. Я., Палатников И. Б.
Сборные фундаменты под вращающиеся печи цементных
заводов. — «Промышленное строительство», 1960, № 3.
ГЛАВА ДЕСЯТАЯ
УСТРОЙСТВО ИСКУССТВЕННЫХ ОСНОВАНИЙ
§ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
В современном строительстве часто приходится воз-
водить сооружения на сильносжимаемых и малопроч-
ных грунтах. С переходом на индустриальные методы
строительства значительно повышаются требования к ос-
нованиям. Получившие широкое применение новые типы
конструкций зданий (крупноблочные и крупнопанель-
ные), весьма чувствительны к неравномерным осадкам
основания. Сокращение сроков строительства обуслав-
ливает передачу давления от сооружений на грунт в сжа-
тые сроки. Это приводит к росту той части осадок, кото-
рая происходит после/окончания строительства в период
эксплуатации, и увеличению неравномерности осадок
фундаментов.
Указанные причины часто заставляют принимать
специальные меры для обеспечения плотного контакта
подошвы фундамента с основанием, уменьшения сжи-
маемости грунтов основания и максимального сокраще-
ния сроков стабилизации осадки.
Слой грунта, получивший благодаря этим мерам
способность служить основанием здания или сооруже-
ния, становится искусственным основа-
нием.
Осадки сооружений в значительной степени опре-
деляются пористостью грунта. Уменьшение пористости
достигается механическим уплотнением грунта. Кроме
того, осадки зависят от величины сцепления между ча-
стицами, составляющими скелет грунта. Увеличение
сцепления достигается двумя методами: механическим
уплотнением грунта, сопровождающимся в водонасыщен-
ных грунтах вытеснением слабосвязанной и свободной
воды, и заменой слабых связей между частицами более
прочными, что обеспечивается, например, силикатиза-
цией или цементацией грунта.
Вопросы проектирования искусственных оснований
решаются в зависимости от строительных свойств и физи-
ческого состояния грунта в природном его залегании
(см. ниже).
Перечень существующих способов подготовки осно-
ваний приводится в табл. 10.1.
Методы химического укрепления и цементации,
которые применяются в основном при закреплении грун-
тов в основаниях существующих фундаментов с целью
их усиления или в качестве меры борьбы с фильтрацией,
приведены в гл. 17.
Слой маловлажного грунта, взрыхленный в процессе
производства земляных работ, уплотняется катками,
трамбовками ' взрывного действия, вибротрамбовками,
виброударными трамбовками или свайными молотами
двойного действия, установленными на специальном
поддоне.
Таблица 10.1
Способы подготовки оснований
Наименование способа	Грунтовые условия, при которых способ может применяться
Поверхностное уплотнение тяжелыми трамбовками	Рыхлые песчаные грунты в на- сыпях и в массивах естествен- ного сложения. Макропористые лёссовые грун- ты. Свежеуложенные глинистые на- сыпи (при g 0,7)
Глубинное уплотнение грун- товыми сваями Термическое упрочнение грунтов	Макропористые лёссовые грун- ты
Уплотнение дренажом или водопонижением Устройство песчаных свай	Слабые водонасыщенные грун- ты (g > 0,7)
Устройство песчаных по- душек	Залегающие с поверхности сла- бые грунты (например, торфы), подлежащие замене, ’и др.. Слабые • илистые грунты в под- водных основаниях гидротехниче- ских сооружений
Поверхностное виброуплот- нение Глубинное виброуплотне- ние	Рыхлые песчаные грунты
Подготовка контактного слоя для сборных фунда-
ментов производится путем укладки слоя песка толщиной
не менее 10 см (независимо от вида грунтовых условий).
Другим методом является подготовка основа-
ния укладкой слоя цементного или известкового рас-
твора на поверхности дна котлована непосредственно
реред установкой на место фундаментных блоков. Тол-
щина слоя такой подготовки может быть переменной и
определяется требованием укладки фундаментных блоков
$ 1. Общие сведения
151
на заданной отметке. При всех условиях толщина слоя
раствора должна быть не менее 5 см.
В водонасыщенных грунтах подготовка контактного
слоя должна заключаться в укладке и уплотнении слоя
песка или щебня толщиной 10—15 см.
§ 2. ПОВЕРХНОСТНОЕ УПЛОТНЕНИЕ
ГРУНТОВ ТЯЖЕЛЫМИ ТРАМБОВКАМИ
а) Особенности 'метода
Уплотнение грунтов тяжелыми трамбовками произво-
дится следующим образом. К крану на базе экскаватора,
трактора или копра (рис. 10.1) подвешивается трамбовка
весом от 2 до 4 т, которая сбрасывается с высоты 3,5—
5,0 м. Трамбовка изготавливается на месте постройки
Рис. 10.1. Общий вид трамбовки, подвешенной к стреле
крана
из железобетона и должна иметь форму усеченного конуса
с низким расположением центра тяжести. Конструкция
трамбовки показана на рис. 10.2.
После трамбования плотность грунта (объемный вес
скелета) уменьшается с глубиной (рис. 10.3). Грунт счи-
тается достаточно уплотненным на такую глубину, при
которой плотность у подошвы слоя равна проектной.
Грунт считается уплотненным при значениях плот-,
ности уек (в т!м?}, указанных ниже:
суглинки макропористые
просадочные.................
пески .......................
глины (в зависимости от влаж-
ности на пределе раскатыва-
ния) .......................
1,55—1,60
1,60
1,50—1,75
Толщина уплотненного слоя зависит от параметров
трамбовки: диаметра рабочей поверхности, веса трам-
бовки, характеризуемого удельным статическим давле-
нием на грунт р, и высоты падения.
Рис. 10.2. Железобетонная трамбовка диа-
метром 1,4 м
1 — петля для подъема; 2 — окаймляющее сталь-
ное кольцо; 3 — арматурный каркас из стержней
Ф 8 мм
При высоте падения трамбовки 3,5—4 м толщина t
(в м) достаточно уплотненного слоя приближенно может
быть вычислена по формуле
t — kd,	(10.1)
где d — диаметр, рабочей поверхности трамбовки в м;
k — коэффициент пропорциональности, зависящий от
вида уплотняемых грунтов. По данным опыта k
имеет следующие значения:
песок.................... 1,55
супесь ........................ 1,45
лёссовые суглинки	....... 1,3—1,2
насыпной глинистый	грунт	...	1,2
глины природного сложения	.	.	1,0
Вес трамбовки назначается исходя из требования,
чтобы значение р было бы не менее 0,15 кг!см2 для пес-
чаных грунтов и 0,2 кг!см2 — для глинистых.
152
Глава десятая. Устройство искусственных оснований
Формула (10.1) справедлива для трамбовок с диа-
метром рабочей поверхности от 1 до 2 м. При большем
диаметре трамбовки толщина достаточно уплотненного
слоя устанавливается контрольным шурфованием с от-
бором проб грунта для определения его плотности через
0,25—0,5 м по глубине.
Уплотнение производится при оптимальной влаж-
ности грунта.
Оптимальная весовая влажность в процентах 1Г0
для глинистых грунтов при поверхностном уплотнении
тяжелыми трамбовками принимается равной —
(1 + 3%), где Wp — влажность на пределе раскатывания.
Рис. 10.3. График изменения плотности грунта с глуби-
ной при уплотнении трамбованием
7 — до уплотнения; 2 — после уплотнения; 3 — отметка поверх-
ности после трамбования
Значение Wo при производстве работ в жаркое время
года принимается повышенным в зависимости от условий
испарения. Оптимальная влажность песчаных и несвяз-
ных насыпных грунтов определяется по методу стандарт-
ного уплотнения или принимается равной половине ка-
пиллярной влагоемкости. Если влажность меньше опти-
мальной, производится искусственное доувлажнение
грунта.
Уплотнение тяжелыми трамбовками применимо для
маловлажных естественно отложенных и насыпных грун-
тов, в том числе и глинистых, при условии, что степень
влажности g (степень заполнения пор водой) не превы-
шает 0,7.
Если влажность глинистого грунта превышает опти-
мальную влажность более чем на 1 /3 числа пластичности
и при этом уровень грунтовых вод залегает на глубине
2 л и более ниже уплотняемой поверхности, уплотнение
осуществляется лишь в том случае, когда эффективность
его установлена путем испытания грунта пробными
нагрузками до и после уплотнения. При высоком уровне
грунтовых вод уплотнение тяжелыми трамбовками не-
эффективно.
Трамбование сопровождается понижением поверх-
ности. Величина понижения уменьшается по мере уве-
личения числа ударов, и после некоторого числа ударов
наблюдается постоянная величина понижения. На
рис. 10.4, а приведена кривая зависимости величины пони-
жения поверхности от числа ударов, а на рис. 10.4, б —•
величина понижения поверхности от каждого (/) или от
двух (2) ударов. Из графиков видно, что после некото-
рого числа ударов приращение величины понижения
требуемой поверхности приобретает постоянную вели-
чину. Получаемая в этом случае предельная величина
понижения от одного удара называется отказом при
уплотнении трамбованием.
Рис. 10.4. График пониженной земной поверхно-
сти при трамбовании
Уплотнение производится таким числом ударов, при
котором наблюдается отказ.
Под воздействием трамбования наблюдается взрых-
ление небольшого слоя грунта у поверхности в зоне раз-
вития местных напряжений от удара трамбовки. Тол-
щина взрыхленного слоя при уплотнении трамбовками
с низким расположением центра тяжести не превышает
15 см.
Уплотнение до отказа характеризуется окончанием
процесса формирования уплотненного ядра (рис. 10.5).
Дальнейшее трамбование после получения отказа при-
водит к выпиранию грунта у поверхности уплотняемого
основания, разрушению агрегатной структуры глини-
стого грунта, увеличению толщины разрыхленного слоя
и уменьшению модуля общей деформации.
* Величина отказа устанавливается опытным уплот-
нением. Ориентировочная величина отказа принимается
равной: для глинистых грунтов — 1—2 см, для песча-
ных — 0,5—1 см.
Количество ударов для уплотнения до отказа зависит
от начального значения плотности грунта и составляет
от 5 до 12 ударов. В отдельных случаях для уплотнения
до отказа требуется 14 и более ударов.
$ 2. Поверхностное уплотнение грунтов тяжелыми трамбовками
153
В зависимости от начального значения коэффициента Коэффициент пористости у поверхности уплотнен»
пористости грунта (или его плотности) величина пониже- ного слоя вычисляется по формуле
ния трамбуемой поверхности может колебаться в преде-	\ут Л,
л ах 40-60 см.	8уп -	,	(10.4)
'9,90 -
60 Z002ay
1,95
60 1,20 0,80 fcW'fl OrfJ 0,80 1t20 1,
-------1,95
200 1,
Z00 1,60 1,20 0,80 0.90 0 0,90 0,80 1,20 160 2,00
-------------1; а-2; *-3;--------------9
Рис. 10.5. Общий вид уплотненного ядра
отбора проб грунта;- 3 — начало деформации цветной прослойки; 4 — контур ядра
1 — цветная прослойка; 2 — места
б) Составление проекта уплотнения оснований тяжелыми
трамбовками
Проектом уплотнения основания устанавливаются:
целесообразность поверхностного уплотнения;
площадь уплотняемого основания;
величина недобора грунта до проектной отметки при
производстве земляных работ;
количество воды, заливаемой на 1 м2 уплотняемого осно-
вания*
минимальный диаметр рабочей поверхности трамбовки.
Целесообразность поверхностного уплотнения грун-
тов тяжелыми трамбовками для подготовки основания
устанавливается в зависимости от расчетной величины
возможного понижения трамбуемой поверхности А / (в м)
при данном значении плотности грунтов в природном
залегании. Величина понижения приближенно опреде-
ляется по формуле
At = ео ~ °’5 feyn + епр) t	0Q 2)
1 + 80
где 80 — коэффициент пористости грунта природного
сложения;
8уП — минимальное значение коэффициента пори-
стости у поверхности уплотненного слоя;
елр — коэффициент пористости грунта на нижней
границе достаточно уплотненного слоя (при
проектном значении объемного веса согласно
данным, ^приведенным в § 2, п. «а»);
t—толщина слоя, получаемая по формуле (10.1),
в м.
Коэффициент пористости при данном значении плот-
ности определяется по формуле
епр = ^-1.	(Ю.З)
где Уч — удельный вес грунта (2,65—2,78 т/м3);
— оптимальная весовая влажность;
Ув — удельный вес воды, равный 1,0 т/м3.
Уплотнение целесообразно, если по формуле (10.2)
величина А/ превышает 5 см для песков и 7—8 см — для
глинистых грунтов.
Площадь уплотняемого основания должна иметь
размеры, превышающие размеры площади запроектиро-
ванного фундамента в каждом направлении на с = 0,2
(а — d) — для суглинков и глины и на 0,3 (а — d) —
для пылеватых супесей, рыхлых песчаных и им подоб-
ных насыпных грунтов,
Р<^(а + с)(Ь + с),	(10.5)
где а и b — соответственно меньшая и большая стороны
фундамента.
Независимо от результатов расчета ширина полосы
уплотняемого основания по периметру фундамента за
пределами его контура принимается не менее 0,2 м для
суглинков и глин и 0,3 м — для пылеватых супесей,
рыхлых песков и насыпных грунтов.
В отдельных случаях значение с может быть больше
получаемой по формуле и принимается в зависимости от
специальных требований, предъявляемых к основанию.
Величина недобора грунта при отрывке котлованов
или траншей под фундаментами назначается в зависи-
мости от расчетной величины А/, определенной по фор-
муле (10.2). По данным опыта величина недобора состав-
ляет для насыпных и рыхлых песчаных грунтов от 30
до 60 см, макропористых лёссовых просадочных грунтов—
от 20 до 40 см, а для песчаных грунтов — от 10 до 20 см.
Принятая величина недобора уточняется в начале работ
по результатам опытного уплотнения.
Искусственное увлажнение грунта.
Если по данным лабораторных определений влажности
154
Глава десятая. Устройство искусственных оснований
грунт находится в пересушенном состоянии и его влаж-
ность значительно меньше оптимальной, то производится
замачивание грунта расчетным количеством воды А
(в л3), вычисляемым по формуле
где t — толщина уплотняемого слоя в м;
'F — площадь уплотняемой зоны в м2 (остальные
обозначения см. выше).
Заливка котлована (траншеи) водой производится
равномерно по всей площади уплотняемого основания.
Для обеспечения быстрого просачивания воды в уплот-
няемый слой грунта поверхность дна котлована взрых-
ляется на глубину 0,1—0,15 м. В отдельных случаях,
например, когда верхний слой грунта имеет относительно
малый коэффициент фильтрации (менее 0,5 м/сутки),
целесообразно пробить ломом отверстия на глубину
0,5—0,7 м по сетке 0,7X0,7 м, чтобы обеспечить быстрое
попадание воды в толщу грунта.
Минимальный диаметр рабочей поверхности трам-
бовки устанавливается по формуле (10.1) для получения
расчетной толщины достаточно уплотненного слоя грунта.
В отдельных случаях, когда необходимая толщина слоя
уплотняемого грунта в основании не может быть получена
имеющимися в наличии трамбовками, уплотнение произ-
водится в два слоя. Котлован отрывается ниже проект-
ной отметки на 1,5—2,0 м (в зависимости от толщины
достаточно уплотненного слоя, получаемого трамбова-
нием). Затем уплотняется до отказа вскрытый слой
грунта. После обратной засыпки с превышением проект-
ной отметки на величину понижения трамбуемой поверх-
ности (примерно 0,5 м) уплотняется в установленном
порядке отсыпанный слой.
Общая толщина уплотняемого слоя при таком спо-
собе может достигнуть 2,5—3,5 м.
в) Производство опытного уплотнения до начала работ
Опытное уплотнение производится в целях:
1) уточнения величины понижения трамбуемой по-
верхности от каждого удара с определением величины
отказа и величины недобора грунта при отрывке котло-
ванов (траншей);
2) установления необходимого количества ударов
трамбовки.
Опытный котлован располагается в пределах участка
строительства проектируемого здания или сооружения.
Если участок сложен однородными грунтами, уплотне-
ние выполняется в одном пункте. В том случае, когда
в пределах площади участка залегают различные грунты
или грунты различной влажности, опытное уплотнение
осуществляется в нескольких пунктах.
Контрольным бурением отбираются образцы грунта
для определения природной влажности и влажности на
пределе раскатывания. Ширина опытного котлована
назначается по проекту, но она должна быть не менее
1,5 диаметра, а длина — не менее 4 диаметров подошвы
применяемой трамбовки.
Для наблюдения за изменением отметки дна опыт-
ного котлована под воздействием трамбования заби-
ваются металлические штыри диаметром 20—25 мм,
длиной 250 мм. Забивка производится по оси котлована
заподлицо с поверхностью согласно схеме на рис. 10.6.
По забитым в грунт штырям нивелируется дно кот-
лована относительно неподвижного репера. Опытное
трамбование выполняется по всей площади котлована
с последовательным переходом от одного слоя к другому.
При последующих заходах следы смещаются на пол-
диаметра трамбовки согласно схеме на рис. 10.7. В про-
цессе ~ трамбования—нивелирование отметок головок
штырей производится через один-два удара по всей
трамбуемой площади. Отсчеты заносятся в журнал
наблюдения. Величина понижения трамбуемой поверх-
ности принимается как средняя арифметическая из по-
нижения всех штырей, забитых в грунт.
Рис. 10.6. Схема расположения штырей для
определения отказа при трамбовании
1 — место отбора монолита; 2 — контрольный шурф
1 X 2 ж глубиной 3 м для отбора монолитов уп-
лотненного и неуплотненного грунта
По полученным результатам нивелирования вычер-
- чйваются два графика (рис. 10.4). По графику устанав-
ливается участок перехода кривой понижения от каждого
удара или двух ударов в прямую, параллельную оси
абсцисс и характеризующую достижения отказа при
Рис. 10.7. Схема, характеризующая последователь-
ность работ при трамбовании^
уплотнении грунта трамбованием. Полученная величина
понижения от последних ударов берется за величину
отказа. Число ударов, соответствующее достижению
отказа, принимается за минимально необходимое при
производстве работ по уплотнению.
Средняя величина понижения трамбуемой поверх-
ности при уплотнении до отказа, полученная по
рис. 10.4, а, принимается за уточненную величину не-
добора при отрывке котлована или траншеи под фунда-
менты, возводимых на уплотненном основании.
Для контрольного определения толщины уплотнен-
ного слоя отрывается шурф по схеме на рис. 10.6, с тем
чтобы иметь возможность отбирать монолиты через
0,25 м по глубине как уплотненного, так и неуплотнен-
ного грунта. Для каждого монолита определяется весо-
вая влажность, удельный и объемный веса, границы пла-
стичности для глинистых грунтов и гранулометрический
состав для песчаных.
Результаты опытного уплотнения оформляются ак-
том. Последний должен содержать данные о необходимом
количестве ударов для уплотнения до отказа и величину
недобора до проектной отметки заложения фундаментов.
$ 3. Глубинное уплотнение просадочных грунтов грунтовыми сваями
155
К акту должны быть приложены журналы трамбования
грунта в опытном котловане, графики понижения трам-
буемой поверхности в зависимости от числа ударов
(см. рис. 10.4). В тех случаях, когда Толщина уплот-
ненного слоя устанавливается опытом, к акту прила-
гаются результаты определения влажности и плотности
грунта до и после уплотнения.
1-1
Рис. 10.8. Примерная технологическая карта произ-
водства работ по поверхностному уплотнению грунта
тяжелыми трамбовками
1 — уплотненный грунт; 2 — полоса уплотнения на последней
стоянке
Расчетные характеристики уплотненного основания
определяются так же, как и для естественных оснований
/такой же плотности и влажности. Когда уплотнение
осуществляется для макропористых лёссовых просадоч-
ных грунтов, производится пересчет величины просадоч-
ности толщи за счет исключения из расчетной толщи
величины уплотненного слоя.
На чертежах фундаментов должно иметься примеча-
ние о необходимости руководствоваться при выполнении
работ указаниями действующей Инструкции по уплот-
нению грунтов тяжелыми трамбовками [8].
Схема работ по уплотнению грунта тяжелыми трам-
бовками представлена на рис. 10.8.
Пример 1. Выяснить эффективность подготовки
основания из макропористого просадочного суглинка
путем уплотнения тяжелыми трамбовками. По резуль-
татам лабораторных испытаний суглинок имеет следую-
щие физические характеристики: W? ~ 18%; W = 12%;
е0 — 1,0; уч—2,7 т!м3. Толщина уплотняемого слоя
равна 2,0 м.
а)	По данным на стр. 151 принимаем проектное зна-
чение плотности грунта равным 1,6 т/м3 и вычисляем
значение коэффициента пористости 8пр по формуле (10.3)
8пр = ^-1 =^-1 = 0,69.
ICK
б)	Определяем максимальное значение плотности
грунта под трамбовкой по формуле (10.4)
8 -ZpY4_11A7-0 48
УП~ 100 ~ 100,	’
в)	Вычисляем величину понижения трамбуемой
поверхности по формуле (10.2)
1 -0,5(0,48 4- 0,69) _ АЛ1 ..
kt —-----------------2 = 0,41 м — 41 см > 8 см.
Уплотнение основания эффективно.
Используя полученное значение понижения трам-
буемой поверхности, устанавливаем величину недобора
при рытье котлованов под фундаменты 40 см.
г)	Так как весовая влажность грунта менее опти-
мальной, находим по формуле (10.6) количество воды на
1 м3 грунта, необходимое для до увлажнения,
а = Уск'^ЛЬо~'~ = 1,6<18“ 12)0,01 = 0,096
При толщине слоя уплотняемого грунта 2 м общее коли-
чество воды составит 0,192 м3 воды на 1 м2 уплотняемой
площади.
§ 3. ГЛУБЙННОЕ УПЛОТНЕНИЕ ПРОСАДОЧНЫХ
ГРУНТОВ ГРУНТОВЫМИ СВАЯМИ
а)	Особенности метода
Глубинное уплотнение макропористых просадочных
грунтов состоит из двух операций: уплотнения грунта
путем пробивки в нем скважин на проектную глубину и
засыпки их местным грунтом.
Рис. 10.9. Инвентарная труба и башмак к ней для
пробивки отверстий для грунтовых свай
Уплотнение грунта путем пробивки скважин осу-
ществляется сваебойным оборудованием или энергией
взрыва. Сваебойное оборудование состоит из копра
с установленной на нем фрикционной лебедкой, приво-
димой в действие электромотором, и паровоздушного
молота весом 2,5—3,0 т. Пробивка скважин осуществ-
ляется инвентарной сваей, именуемой сердечником.
Последний состоит из цельнотянутой стальной трубы
толщиной стенок не менее 16 мм, диаметром 273 мм и
инвентарного башмака диаметром 400 мм (рис. 10.9).
Общий вид копра и сердечника приведен на рис. 10.10.
Пробивка скважин осуществляется с поверхности
земли или с отметки, превышающей отметку заложения
156
Глава десятая. Устройство искусственных оснований
фундаментов на 6 d, где d — диаметр пробиваемой сква-
жины. В пределах этого слоя толщиной в 6 d грунт при
погружении сердечника выпирается и разрыхляется.
Слой грунта, оставляемый выше отметки заложения
фундаментов, называется буферным слоем.
При забивке сердечника уплотнение грунта проис-
ходит не только по периметру скважины, но и на глу-
бину 1,0 м ниже башмака сердечника, что должно быть
использовано в проекте.
Рис. 10.10. Общий вид
копра для устройства
грунтовых свай
Рис. 10.11. Общий вид
заряда в момент опу-
скания его в скважину
Глубинное уплотнение энергией взрыва осуществ-
ляется с отметки, превышающей отметку заложения
фундаментов не менее 2,0 ж и несколько превышающей
толщину слоя грунта, взрыхляемого взрывом.
На месте будущей грунтовой сваи на расчетную
глубину с помощью молота или вибратора пробивается
скважина-шпур диаметром 60—80 мм. Сюда опускают
заряд, состоящий из патронов ВВ стандартного размера
и веса, привязанных к детонирующему шнуру (скорость
детонации 5000 м/сек). Количество патронов на 1 м
шпура устанавливается от 5 до 10 в зависимости от
числа пластичности грунта. Общий вид заряда при
его опускании в скважину приведен на рис. 10.11.
После взрыва образуется вертикальная скважина
диаметром, равным примерно 10 Jo, где — диаметр
патрона. В натуре диаметр скважины при принятом диа-
метре патрона 42 мм получается различный и колеблется
от 36 до 60 см в зависимости от сжимаемости уплотняе-
мого грунта. Так как давление расширяющихся газов
при взрыве практически постоянно, то чем больше сжи-
маемость грунта, тем больше диаметр образуемой сква-
жины. Засыпка последней производится тем же местным
грунтом порциями по 100—120 кг с послойным уплотне-
нием при помощи трамбующего снаряда, имеющего форму
параболоидного клина диаметром 28—32 см и весом
350—500 кг> сбрасываемого с высоты 2,5—3 м. Указан-
ная форма трамбовки обеспечивает равномерное уплот-
нение засыпаемого грунта при диаметре скважины до
70 см. Общий вид копра с трамбующим снарядом при-
веден на рис. 10.12.
Рис. 10.12. Вид копра с трамбующим снарядом
б)	Составление проекта уплотнения
Проект глубинного уплотнения составляется из
условия полного устранения просадочных свойств грун-
тов, залегающих на участке строительства под фунда-
ментами зданий или сооружений. Степень уплотнения,
т. е. степень повышения плотности грунта естественного
сложения, зависит от вида уплотняемого грунта и той
его плотности, при которой степень просадочности мини-
мальна. Плотность грунта, при которой степень проса-
дочности составляет мелее 0,02, колеблется от 1,55 до
1,70 т/м? и зависит от содержания в грунте глинистых
и пылеватых частиц.
В тех случаях, когда по условиям эксплуатации
необходимо достигнуть максимальной водонепроницае-
мости грунта, степень уплотнения повышается до пре-
дела уплотняемости; в этом случае плотность должна
быть не менее 1,75 т/м?.
Предел уплотняемости глинистых грунтов опреде-
ляется по формулам:
<10-7)
или на основе (10.4)
Исходными материалами для составления проекта
уплотнения служат:
1)	геотехнические разрезы участка строительства
проектируемого здания или сооружения, охватывающего
всю толщу груйтов, обладающих просадочными свойствами;
§ 3. Глубинное уплотнение просадочных грунтов грунтовыми сваями
157
2)	результаты лабораторных определений относи-
тельной просадочности в интервале давлений от 1,0 до
4—5 кг/см2 по образцам природного сложения, отобран-
ным из всей толщи макропористых грунтов, слагающих
участок строительства.
Проект глубинного уплотнения составляется исходя
из условия, что средняя плотность грунта достигает
в уплотняемом основании такого значения, при котором
грунт практически не обладает просадочными свойствами.
Обычно устранение просадочных свойств наблюдается
ПРИ Уск ^=1,6 m/ж3.
Учитывая трудоемкость работ по глубинному уплот-
нению, целесообразно проект уплотнения составить из
расчета повышения плотности грунта до 1,7 т/м3.
Коэффициент пористости уплотненного грунта со-
ставит
8уп=1УЛ-1.	(10.9}
7ск
Для среднего значения удельного веса глинистых
макропористых (лёссовых) грунтов (2,7 т/ж3) коэффи-
циенты пористо,сти при расчетных значениях плотности
приведены ниже;
Расчетная плотность
в т/ж3 ................ 1,65	1,76	1,75
Коэффициент пористости
8уп.................... 0,636 0,588 0,542
Относительная площадь сечения отверстий, проби-
ваемых тем или иным способом для уплотнения массива
грунта, на 1 ж2 площади основания вычисляется по
формуле
2=е2—еа	(Ю.10)
1 ~Г 80
В зависимости от природной пористости грунта,
проектной плотности его после уплотнения и диаметра
пробиваемых отверстий в грунте устанавливается рас-
стояние между центрами грунтовых свай d. Расстояние
между грунтовыми сваями в долях от среднего диаметра
сечения отверстий для грунтовых свай приведены в
табл. 10.2.
Таблица 10.2
Рекомендуемые расстояния между грунтовыми
сваями
Природная пористость грунта В %	55'	52	50	48	46	44
Коэффициент пористости грун- та природного сложения	1,224	1,084	1,0	0,92	0,85	0,785
2 в м2 при YCK = 1,65 т/м3	0,264	0,224	0.182	0,149	0,115	0,084
Расстояние между грунтовы- ми сваями	1,8	2,0	2,25	2,5	2,75	3,25
2 в м2 при YcK ~ 1,7 т)м.3	0,298	0,286	0,206	0,173	0,142	0,110
Расстояние между грунтовы- ми сваями	1,75	1,75	2,1	2,25	2,5	3,0
2 в м2 при YCK= 1.75 т!м3	1 0,321 1	0,260	0,229	0,198	0.166	0,137
Расстояние между грунтовы- ми сваями	1,6	1,8	2,6	2,1	2,25	2,5
Площадь уплотненного основания, как правило,
должна быть больше площади фундамента и устанавли-
вается из расчета уплотнения всей зоны, в пределах
которой проявляется деформация просадки. Границами
этой зоны служит изобара начального давления, при ко-
торой проявляются просадочные свойства.
Ширина дополнительно уплотняемой полосы за кон-
туром фундамента по его периметру принимается для
суглинков не менее 0,1 о, где а — ширина фундамента,
и во всяком случае не менее 0,5 ж. Площадь уплотненного
основания составит
Fo= 1,2а (Ь + 0,2а),	(10.11)
где а и Ь — соответственно меньшая и большая стороны
прямоугольного фундамента.
Для суглинков и супесей, у которых просадка про-
является при незначительных величинах начального
давления, ширина дополнительно уплотняемой полосы
берется не менее 0,2 а. Площадь уплотняемого основа-
ния при этом условии определяется по формуле
Fo = 1,4а (Ь + 0,4а).	(10.12)
Для сооружений с высоким расположением центра тя-
жести — дымовых труб, водонапорных башен, машинных
башен элеваторов и т. п. — уплотняемая площадь осно-
вания всегда принимается по формуле (10.12). Глубина
уплотнения устанавливается в зависимости от расчетной
просадки и вероятности аварийного замачивания грунта
в основании, способного вызвать просадочные явления
вблизи проектируемого сооружения. Для зданий и соо-
ружений, возводимых на участках с величиной про-
садки менее 50 сж, уплотнение производится в пределах
сжимаемой толщи оснований. В случаях, когда вели-
чина возможной просадки основания превышает 50 сж,
уплотнение выполняется на глубину всей толщи про-
садочных грунтов, залегающих в основании. Если по-
условиям эксплуатации соседних сооружений возможна
утечка больших масс воды в грунт, уплотнение осу-
ществляется в пределах всей толщи грунтов основа-
ния, обладающих просадочными свойствами.
Размещение расчетного количества грунтовых свай
производится, как правило, в шахматном порядке —
по вершинам равностороннего треугольника. При таком
размещении недоуплотненная часть площади основания
минимальна. Независимо от количества грунтовых свай,
устанавливаемого по расчету, число их рядов по длине
и ширине фундамента принимается не менее 3.
Скважины, полученные за счет уплотнения грунта,
обычно заполняются местным грунтом с тщательным по-
слойным уплотнением. Необходимое количество грунта
по весу для засыпки этих скважин устанавливается рас-
четом по формуле
где (Dcp — средняя площадь поперечного сечения сваи
в ж2;
IF0 — влажность, принимаемая равной оптимальной.
Таблица 10.3
Диаметр скважины в м	0,40	0,45	0,50
Средняя площадь сечения скважины со , ж2 ср Минимальное количество грунтового материала в т	0,126 0,240	0,169 0,304	0,196 0,375
158
Глава десятая. Устройство искусственных оснований
, Для предварительных расчетов необходимое коли- _
чество грунта на 1 м грунтовой сваи может быть принято
по табл. 10.3.
в)	Контроль качества уплотнения
Контроль качества уплотнения осуществляется на'
основе учета веса засыпанного грунта и контрольного
определения плотности грунта между сваями на отметке
заложения фундаментов.
Уплотнение оценивается как удовлетворительное,
если среднее значение плотности грунта менее проект-
ного не более чем на 0,05. Если отметка заложения фун-
даментов менее толщины буферного слоя, производится
до уплотнение грунта тяжелыми трамбовками. Такое
доуплотнение следует проводить во всех случаях, когда
используется энергия взрыва, так как толщина взрых-
ленного слоя грунта зависит от бризантности ВВ, нена-
дежно определяется заранее и может превышать 2,0 м,.
Если эксплуатация проектируемого здания связана
с мокрым технологическим процессом, причем вода мо-
жет заливать пол, Качество уплотнения оценивается по
результатам испытания пробными нагрузками с искус-
ственным замачиванием.
При неудовлетворительных результатах испытания
производится дополнительное уплотнение грунтовыми
сваями.
§ 4. ТЕРМИЧЕСКИЙ МЕТОД УКРЕПЛЕНИЯ
ПРОСАДОЧНЫХ (ЛЁССОВЫХ) ГРУНТОВ
а)	Особенности метода
Просадочный (лёссовый) грунт приобретает свой-
ства неразмокаемости при обжиге его температурой
более 300° С. Действие температуры, начиная с 300° и
выше, существенно изменяет состав скелета грунта —
наблюдается значительное сокращение пылеватых и
особенно глинистых частиц. Обработка лёсса при
t = 200° С приводит к некоторому уменьшению плот-
ности грунта, т. е. к повышению его пористости.
Наряду с этим резко уменьшается способность грунта
к набуханию, а после обработки при t — 300° С и выше
эта способность полностью исчезает. Силы сцепления
обожженного замоченного лёсса составляют 1,15—
1,75 кг/см2, в то время как до обработки они равны при-
мерно 0,2 кг!см2. Степень просадочности грунта умень-
шается только при температуре свыше 300° С и стано-
вится равной нулю при 800° С. Кривая зависимости сте-
пени просадочности дпр от температуры приведена на
рис. 10.13.
Термическая обработка грунта повышает предел его
прочности. При t — 800° С прочность на раздавливание
достигает около 100 кг/см2. Термическая обработка грунта
в полевых условиях производится через пробуренные
скважины диаметром 100—200 мм. Чем больше диаметр
скважины, тем больше поверхность обнаженного грунта
и тем лучше проникают продукты горения в закрепляе-
мый массив.
Для обеспечения возможности нагнетания воздуха
в скважину и получения избыточного давления сква-
жины герметически закрываются специальными затво-
рами, в пределах которых устраивается камера сгорания.
Общий вид камеры с герметическим затвором приведен
на рис. 10.14. Камера сгорания состоит из трех керами-
ческих воронок, заделанных в железобетонном блоке диа-
метром и высотой 1 м, забетонированном вплотную в
ртенке котлована. Герметичность скважины устанавли-
вается опытным нагнетанием воздуха. Горючее и воздух
-полаются в скважину через форсунку специальной кон-
струкции, с помощью которой ^сжатый воздух направ-
ляется в канал для горючего и, кроме того, через полость
между трубами — в скважину. Подача горючего регу-
лируется с помощью вентиля, установленного на головке
форсунки и. снабженного иглой; подача горючего произ-
водится насосной установкой. Сжатый воздух подается
от компрессорной установки.
Рис. 10.13. Кривая изменения характеристик просадоч-
ности лёссового грунта от температуры
Общая схема установки для термической обработки
просадочных грунтов приведена на рис. 10.15.
Из скважины тепло передается окружающему грунту
главным образом в результате прохождения через поры
грунта раскаленных газообразных продуктов горения и
воздуха. При сжигании в скважине топлива (соляровое
масло, нефть, горючие газы и др.) в ней могут разви-
ваться температуры до 2500° С. Так как лёссовый грунт
оплавляется при температуре 600—1400° С, в зависимо-
сти от минералогического состава температура газов,
образующихся в результате сгорания топлива, прини-
мается в пределах от 500 до 1000° С и устанавливается
пробным обжигом.
б)	Данные для составления проекта
Ориентировочный расход топлива (соляровое масло)
составляет 0,4—0,5 кг на 1 пог. м скважины. Средний
диаметр термически уплотненного массива грунта вокруг
скважины равен 2,0—2,5 м. ,
Для обеспечения заданной температуры необходимо,
чтобы количество воздуха, нагнетаемого в скважину,
было бы достаточно велико. Так, например, для поддер-
жания температуры в скважине в 800—900° С расход
воздуха на 1 кг горючего составляет 34—39 л3. Возду-
хопроводимость макропористых лёссовых грунтов при
их влажности 8—20% колеблется от 10 до 40 м?/ч.
Термическая обработка при установленном режиме
подачи горючего и воздуха производится непрерывно
в течение 5—10 суток. В результате получается укреп-
ленный конусообразный массив грунта диаметром поверху
Рис. 10.15. Схема устройства установки для терми-
ческой обработки просадочных грунтов
1 — компрессор; 2 — трубрпровод для холодного воздуха;
3 — емкость с горючим; 4 — трубопровод для горючего;
5 — фильтр для жидкого горючего; 6 — насос для подачи
горючего под давлением в скважину; 7 — форсунка; 8 — зат-
вор с камерой сгорания; 9 — скважина; 10 — зона термиче-
ского упрочнения грунта
§ 4. Термический метод укрепления просадочных (лёссовых) грунтов
160
Глава десятая. Устройство искусственных оснований
1,5—2,5 м. Понизу (на глубине 7—8 м) вследствие нерав-
номерно убывающего расхода воздуха и продуктов сго-
рания по глубине диаметр массива получается равным
0,3—0,4 диаметра наверху. Таким образом, в результате
термической обработки грунта рассмотренным выше спо-
собом образуется как бы коническая свая из кирпиче^
подобного непросадочного материала прочностью около
100 кг/см2. Вокруг сваи вследствие постепенного пониже-
ния температуры по мере удаления от скважины обра-
зуется оболочка просадочного грунта в пределах зоны
распределения температуры ниже 300° С.
Примерная зависимость между необходимым объе-
мом воздуха (в м3/кг) на 1 кг солярового масла или ди-
зельного топлива и температурой обжига приведена ниже:
Температура
обжига в °C . . . . 2300 1670 1300 1050 896 785
Объем воздуха
в м3/кг........ 11,2 16,8 22,4 28,0 38,6 39,2
Повышение расхода горючего или понижение рас-
хода подаваемого воздуха на 1 кг горючего приводит
к повышению температуры термической обработки и
оплавлению скважины. Последняя в этом случае непри-
годна, так как в ней исключается возможность прони-
кания воздуха в грунт. Взамен оплавленной пробури-
вается новая скважина.
“Пункты устройства термически обработанных ство-
лов грунта размещаются в зависимости от размеров фун-
даментов и величины передаваемого давления на подсти-
лающий грунт. Для фундаментов, передающих на под-
стилающий грунт значительное давление, расстояние
между расположенными в шахматном порядке центрами
столбов закрепленного грунта принимается из расчета
соприкосновения зон с распространением температуры
свыше 300° С. Для менее нагруженных фундаментов
столбы располагаются рядом или в шахматном порядке,
исходя из расчетного сопротивления основания подсти-
лающего слоя или из величины осадки всего закреплен-
ного массива с возведенным на нем сооружением, за счет
деформации грунта в пределах сжимаемой толщи ниже
закрепленного массива. Расчет осадки производится по
аналогии с расчетом осадки свайных фундаментов.
Термическая обработка осуществляется до подсти-
лающего слоя непросадочного грунта. Устройство вися-
чих столбов термически обработанного грунта нецеле-
сообразно, так как не обеспечивает фундаменты от про-
садки при случайном замачивании грунта в основании.
При термической обработке грунта вследствие по-
вышения пористости обожженного грунта и его фильт-
рационной способности возникают благоприятные усло-
вия просачивания воды ниже закрепленного массива.
Поэтому в случаях, когда толщина слоя просадочного
грунта больше технически возможной глубины термиче-
ской обработки, этот способ закрепления становится не-
приемлемым.
Качество термической обработки контролируется
в первую очередь по журналам производства работ,
в основном по данным о расходе горючего и воздуха, а
также о продолжительности термической обработки каг
ждой скважины. Кроме того, проверяется отсутствие
оплавления внутренней поверхности скважины. В от-
дельных местах производится отрывка закрепленного
грунта или проходка контрольных скважин для уста-
новления размеров зон закрепленного грунта. В ответ-
ственных случаях следует испытать закрепленный грунт
пробными нагрузками с размером опытных фундаментов
141X1,41 или 2X2 м с последующим замачиванием при
расчетном давлении на грунт через котлован-и колодцы
в течение 1,5 месяцев аналогично тому, как это осущест-
вляется при глубинном уплотнении грунтовыми сваями
(см. § 3).
Пример 2. Определить количество горючего для
термического укрепления толщи просадочного лёссового
грунта, подстилаемого на глубине 12 м среднезернистым
песком, и продолжительность обжига. Объемный вес лёс-
совидного суглинка у0 = 1,8 т/м3} влажность W =
= 12,5%.
Решение. Принимаем скважины для обжига на
всю толщу лёссовидного грунта Л*— 12 м при диаметре
укрепленной зоны 2 м.
Объем укрепляемого массива
Вес 1 м3 грунтового скелета
Pi = 1 + 0,01 W = 1 + 0,01 • 12,5 = 1,6 т-
D	W> 12,5-1,8
Вес воды в порах	= 100 + 12>5 = 0,2 т.
Средняя температура обжига 700° С, а начальная — 0°.
Теплотворная способность солярового масла Qc =
= 10 000 ккал/кг.
Теплоемкость грунтового скелета сг = 0,2 ккал.
Теплоемкость воды с2 = 1,0 ккал.
Скрытая теплота  парообразования сп = 540 ккал.
Расход тепла для нагрева 1 м3 на 700 °C
•St = р1с1 (tl — t%) = 1600 • 0,2 • 700 = 224 000 ккал.
Расход тепла для нагрева воды, содержащейся в 1 м3
грунта, до испарения
= 200 [1,0 (100—0) + 540] = 128 000 ккал.
Полный расход тепла на нагрев 1 м3 грунта
Sn = Si + S2 = 224 000 + 128 000 = 352 000 ккал.
Определяем расход солярового масла для обжига 1 м3
грунта
Зп : 0с = 352 000:10 000 = 35,2 кг.
На весь массив в 37,6 м3
35,2 • 37,6 = 1323 кг.
Если за 1 ч на 1 пог. м скважины расходуется 0,4 кг
солярового масла, то в сутки расход составит
0,4* 12-24= 115,2 кг.
Продолжительность обжига одной скважины
1323:115,2 = 11,5 суток.
§ 5. СПОСОБЫ ПОДГОТОВКИ
(ИСКУССТВЕННОГО УКРЕПЛЕНИЯ)
ОСНОВАНИЙ В СЛАБЫХ ВОДОНАСЫЩЕННЫХ
ГРУНТАХ
А. ВЕРТИКАЛЬНЫЕ ДРЕНЫ
а) Особенности метода
Вертикальные дрены, т. е. вертикальные скважины,
засыпанные песком, применяются для ускорения про-
цесса уплотнения слабых глинистых грунтов под дей-
ствием веса насыпей или нагрузок от возводимых соору-
жений. Скважины устраиваются с помощью копров,
используемых для устройства набивных бетонных свай
$ 5. Способы подготовки (искусственного укрепления) оснований в слабых водонасыщенных грунтах 161
(рис. 10.16). В грунт с помощью молота специальной
конструкции, обеспечивающего как забивку, так и из-
влечение, погружается полый сердечник в виде цельно-
Рис. 10.16. Вид копра Т-135 для устройства
песчаных вертикальных дрен
тянутой стальной трубы диаметром 420—540 мм с тол-
щиной стенок 15—20 мм. Погружение трубы —сердечника
может быть осуществлено также вибрированием, под-
Рис. 10.17. Схема устройства песчаных вертикальных
дрен в основании насыпи
1 — насыпь; 2 — дренажная песчаная подушка; 3 — вертикаль-
ные дрены. Стрелками показано движение отжимаемой воды из
основания в песчаные дрены и песчаную подушку. Стрелками по-
казано движение отжимаемой воды из основания в песчаные
дрены и песчаную подушку
мывом и др. Чтобы исключить попадание грунта внутрь
трубы, сердечник снабжается железобетонным наконеч-
6 Справочник проектировщика
ником, оставляемым в грунте, или инвентарным наконеч-
ником.
После погружения сердечника на проектную глу-
бину труба заполняется песком и затем извлекается из
грунта. Выгрузка песка из трубы достигается давлением
сжатого воздуха или другими способами.
На поверхности вертикальных песчаных дрен уст-
раивается песчаная подушка. Комбинированная кон-
струкция дренажной системы (песчаная подушка и вер-
тикальные дрены) обеспечивает ускорение уплотнения
загружаемого основания вследствие сокращения путей
фильтрации воды, отжимаемой из пор грунта (рис. 10.17).
Вертикальные дрены наиболее эффективны для уско-
рения уплотнения аллювиальных отложений, например
ленточных глин.
Песчаные дрены используются для обеспечения устой-
чивости путем ускорения процесса фильтрационной кон-
солидации при больших площадях загружения, как
например земляных насыпей под железные и автомо-
бильные дороги, полы промышленных и других соору-
жений, для которых требуется стабилизация осадки в ко-
роткие сроки.
б) Данные для проектирования
Необходимое расстояние между дренами для прини-
маемых сроков консолидации устанавливается расчетом.
Расчет песчаных дрен производится исходя из следующих
допущений:
передаваемая нагрузка на основание первоначально
воспринимается водой;
зона влияния каждой дрены принимается круговой;
зона влияния находится под равномерной нагруз-
кой;
учитывается только фильтрационная консолидация.
Степенью консолидации v называется отношение
осадки за время t к полной стабилизированной осадке
(ц = и выражается в долях единицы или в процен-
тах. В том случае, когда фильтрация происходит через
вертикальные дрены и песчаную подушку, расчет полной
степени консолидации на определенный момент времени
производится исходя из следующих положений. Степень
консолидации, происходящую за счет горизонтального
движения воды через вертикальные дрены, обозначим vr.
Степень консолидации, происходящую за счет вертикаль-
ного движения воды к поверхностному дренажу (к пес-
чаной подушке), обозначим vz. Общая степень консоли-
дации в любой момент времени определится из уравне-
ния, учитывающего трехмерное движение воды,
1 _ = (1 _	(1 _	(Ю.14)
где v, vn vz выражены в долях единицы.
Зависимость ог и vz от безразмерных коэффициентов
Th и Tv, называемых факторами времени соответственно
для горизонтального и вертикального передвижения
вытесняемой поровой воды, дана в виде графиков
(рис. 10.18).
Коэффициенты TvuTh определяются по формулам:
_ kv (1 + s0) t .
С —
у0а/72
Т	(1 + 80) t
7ft = —<10Л5)
где kv и kh — коэффициенты фильтрации грунта соот-
ветственно в вертикальном и горизон-
тальном направлениях в см/сек-,
80 — коэффициент пористости грунта природ-
ного сложения;
162
Глава десятая. Устройство искусственных оснований
t — время консолидации в сек;
у0— объемный вес грунта в г/см3;
а — коэффициент уплотнения (сжимаемости)
в см3!кг;
de — диаметр зоны влияния дрены в см;
Н — толщина консолидируемого слоя в см.
Каждая кривая, приведенная на рис. 10.18, соответ-
de
ствует определенному значению величины п =	,
“др
где 4др — диаметр сечения самой дрены.
При изготовлении дрен с помощью инвентарной
сваи вокруг дрены появляется зона из уплотненного и
Рис. 10.18. График для расчета вертикальных песчаных
дрен
1 — вертикальное движение воды в песчаную подушку; 2 — ра-
диальное движение воды в вертикальную песчаную подушку
перемятого грунта, оказывающая добавочное сопротив-
ление движению вытесняемой паровой воды к дрене.
В последующем происходит некоторое заиление самой
дрены за счет перемещенных водой глинистых частиц.
В силу этих причин расчетный срок консолидации с по-
мощью вертикальных песчаных дрен следует увеличи-
вать на 10—15%.
При глубине залегания слабых водонасыщенных грун-
тов менее 12 м вертикальные дрены следует устраивать
на весь слой слабых грунтов. При толщине слоя слабых
водонасыщенных грунтов более 12 м глубина вертикаль-
ных дрен назначается в зависимости от ширины возво-
димого сооружения, нагрузки, свойств слабых грунтов
и величины ожидаемой осадки. При ширине сооружения
до 10 м глубину дрен можно принять равной величине
сжимаемой толщи грунта в основании.
Поверх песчаных дрен для отвода дренирующей воды
устраивается песчаная подушка, толщина которой при-
нимается равной /п = S + (0,3-т-0,5 м), где S — расчет-
ная осадка.
Использование кривых, приведенных на рис. 10.18,
иллюстрируется следующим примером.
Пример 3. Очень широкая насыпь при давлении
1 кг/см2 на основание возводится на 12-метровой толще
водонасыщенных ленточных глин. Глины подстилаются
водонепроницаемым основанием. Требуется определить:
1) осадку насыпи и степень консолидации через
2 месяца;
2) осадку насыпи и степень консолидации через
2 месяца при применении вертикальных песчаных дрен
диаметром 30 см и расставленных через 12 м.
По данным лабораторных исследований ленточные
глины обладают следующими характеристиками: а =
= 13- Ю 5 см21г; 80 = 1,5; kv — 100 • 10~8 см/сек;
kh — 500 • 10~8 см/сек; Де0 “ 0,125.
Решение. Определяем полную стабилизирован-
ную осадку •
с л „ Де0 „ о 0,125-12
1 + е0 ’	1 + 1,5
При фильтрации воды только через верхнюю поверх-
ность грунта для консолидации потребовалось бы время
(в месяцах), равное
TvyoaH*
v Ml+so)
1 -13 -10-& -12002 -	_
~ 100 -10~8 (1 + 1,5) (60 - 60 - 24 - 30)
Определим Tv для двух месяцев
t	2
?•» = §; ^ = ^ = 0,069.
На рис. 10.18 этому значению соответствует степень
консолидации о? — 29%, или vz — 0,29.
Осадка через два месяца будет
St = 0,29 - 0,6 = 0,174 м = 17,4 см.
При расстановке песчаных дрен время (в месяцах),
требуемое для консолидации, при горизонтальном дви-
жении воды из основания в вертикальную песчаную
дрену равно
1  13 • 10-» • 120Q2  Th
l-kh (1 + е0) = 500 • 10-« (1 + 1,5) (60 • 60-24 - 30)
n	d“ 1200 лп
Высчитываем п = —= 40.
йДр 30
Определяем степень консолидации слоя глины через
два месяца
Г»-Й-5У“°’345'
По значению Th~ 0,345 и п = 40 находим степень
консолидации vr = 62%. Уменьшаем vr на 10% (см.
выше); тогда vr — 56%.
По значениям Tv = 0,069 определяем степень кон-
солидации vr = 29%.
Общую степень консолидации находим из уравнения
1 — v = (1—vr) (1 —vz) = (1—0,56) (1—0,29).
Общая степень консолидации будет v ~ 0,69, или
v = 69%.
Осадка через два месяца составит
St = 0,6 • 0,69 = 0,414 м = 41,4 см.
Б. ПЕСЧАНЫЕ СВАИ
а)	Особенности метода
Если песчаные дрены, изготовленные с помощью
забивных сердечников, т. е. с уплотненной зоной, раз-
мещены настолько часто, что уплотненные зоны сопри-
касаются между собой, дрены называются песчаными
сваями. Последние по условиям работы существенно
отличаются от набивных бетонных или других жестких
свай. Песчаная свая воспринимает нагрузку совместно
с окружающим его уплотненным грунтом. Деформация
сваи и смежного уплотненного грунта будет одинакова.
$ 5. Способы подготовки (искусственного укрепления) оснований в слабых водонасыщенных грунтах 163
Таким образом, при устройстве песчаных (грунтовых)
свай получается не свайный фундамент, а уплотненное
основание со средним модулем деформации, значительно
превышающим модуль деформации неуплотненного
грунта.
Предел уплотняемости глинистых и илистых грунтов
обусловлен их минералогическим составом. Чем больше
грунт содержит гидрофильных глинистых минералов,
тем ниже предел его уплотняемости. Опытами устано-
влено, что минимальное значение коэффициента пори-
стости, которое может быть достигнуто при глубинном
уплотнении, 8уп соответствует значению пористости 8р
в интервале давления р — 0,5—1,0 кг/см2 по результатам
испытания образца грунта в компрессионных приборах.
При давлении около 1 кг!см2 из грунта выжимается
значительная часть поровой воды, и коэффициент пори-
стости, соответствующий этому давлению, является пре-
делом уплотняемости грунта при глубинном уплотнении
его песчаными сваями.
б)	Данные для проектирования
Степень уплотнения грунта Де вычисляется по фор-
муле
Де = е0—еуп>	(10.16)
где 80 — коэффициент пористости грунта природного
сложения;
еуп — коэффициент пористости грунта после его
уплотнения — расчетный коэффициент пори-
стости.
При отсутствии данных определения объемного веса
водонасыщенного грунта по образцам, отобранным из
скважины с практически ненарушенной структурой
(грунтоносами), 80 находят по значению весовой влаж-
ности
где ув — удельный вес воды.
За расчетное значение коэффициента пористости еуп
уплотняемого песчаного грунта принимается то его зна-
чение, при котором степень плотности D составляет
0,7—0,8. Это значение можно найти по формуле
8уп ~ 8макс & (8макс 8мин)> (10.18)
где емакс — коэффициент пористости песка в рыхлом
состоянии;
8мин — коэффициент пористости песка в предельно
плотном состоянии.
Значение еуп для глинистых грунтов равно 8р при
р = 1,0 кг! см2 по результатам испытаний образцов при-
родного сложения и влажности в компрессионных при-
борах. Приближенное значение еуп определяется по
формуле
Еуп = ^тЬь('гр + 0’5и7п)-	(10Л9)
Ширина уплотняемого основания должна превы-
шать ширину фундамента на величину 0,2 а. Площадь
уплотняемого основания вычисляем по формуле (10.12).
Отношение площади сечения песчаных свай Fсв
к площади уплотняемого основания FQ определяется по
формуле
= й = ДгДул- .	(10.20)
Г о	1 + 80
Общее число свай находят по формуле
OF
W =	(10.21)
“св
6*
где (осв — площадь сечения инвентарной сваи, исполь-
зуемой при производстве работ.
Расстояние между центрами песчаных свай при дан-
ном значении Q и диаметре сваи вычисляется по вспомо-
гательному графику (рис. 10.19). Для этого на листе
ватмана наносится сетка песчаных свай по принятому
в проекте расстоянию. Затем на сетку накладывают
Рис. 10.19. График для расчета песчаных свай
кальку, на которой вычерчена в том же масштабе проек-
ция фундамента с уплотняемой полосой по его пери-
метру. Перемещая кальку по указанной сетке, легко
установить оптимальное размещение песчаных свай в уп-
лотняемом основании.
Эффект глубинного уплотнения обеспечивается лишь
в том случае, когда в полученную скважину засыпается
с уплотнением необходимое количество песка по весу для
достижения проектного значения плотности грунта.
Необходимый вес песка на 1 пог. м песчаной сваи опре-
деляется по формуле
+ <10'22>
где уо — удельный вес песка, используемого для за-
сыпки скважин;
— весовая влажность материала во время произ-
водства работ.
Глубина уплотнения принимается равной сжимаемой
толще грунтов основания, но не менее двух ширин фун-
дамента для прямоугольных фундаментов и трех-четы-
рех — для ленточных.
По данным опыта, величина расчетного сопротивле-
ния основания уплотненного илистого или глинистого
грунта может быть принята в интервале от 2 до 3 кг/см2.
В ответственных случаях значения модуля сжимаемости
164
Глава десятая. Устройство искусственных: оснований
уплотненного грунта и величина расчетного сопротивле-
ния основания устанавливаются на основании проведе-
ния опытного уплотнения с последующими испытаниями
пробными нагрузками. Испытания проводятся опытными
фундаментами возможно большего размера (не менее 4 >и2).
в)	Производство работ
Производство работ по глубинному уплотнению сла-
бых грунтов песчаными сваями отличается следующими
особенностями:
1)	инвентарные сваи для глубинного уплотнения
изготавливаются из труб диаметром 500 мм, во всяком
случае не менее 420 мм. Трубы снабжаются инвентарными
башмаками любой конструкции, обеспечивающими вы-
грузку песка при извлечении инвентарной сваи;
2)	песок для заполнения скважин должен быть одно-
родным по крупности частиц, средним или крупным;
содержание глинистых и пылеватых частиц в песке не
должно превышать 5%;
3)	погружение инвентарных свай может проводиться
любыми механизмами: виброкопром, используемым для
частотрамбованных бетонных свай; вибропогружателями
любой конструкции, обеспечивающими погружение и
извлечение инвентарных свай; копром типа Франки и
другим оборудованием;
4)	при производстве работ необходимо принимать
меры по исключению застревания песка в обсадной трубе
при ее подъеме (повышать влажность песка с последую-
щей откачкой избыточной воды, использовать сжатый
воздух или другими способами);
5)	засыпаемый в скважины песок должен быть уплот-
нен. Способ уплотнения (например, повторными погру-
жениями инвентарной сваи или сжатым воздухом) уста-
навливается проектом;
6)	уплотняется основание от периметра к центру;
при большом количестве песчаных свай уплотнение про-
изводится через один ряд: в начале 1-й и 3-й ряды по ли-
нии движения копра, а затем — 2-й и т. д.;
7)	в зимних условиях необходимо принять меры
к исключению смерзания песка в отдельные комья.
В. ПЕСЧАНЫЕ ПОДУШКИ
Песчаные подушки позволяют:
1)	уменьшить глубину заложения фундаментов;
2)	снизить давление от здания или сооружения на
сильно сжимаемый естественный грунт до величины,
которая может быть воспринята этим основанием;
3)	обеспечить практически равномерную осадку со-
оружений и быструю ее стабилизацию за счет направле-
ния вытесняемой грунтовой воды по кратчайшему пути
в песчаную подушку.
а)	Применение песчаных подушек для замены
слабого грунта
Если на участке, отведенном под строительство, с по-
верхности залегают сильносжимаемые грунты органиче-
ского происхождения или насыпные грунты, то вместо
заложения ленточных фундаментов на значительную
глубину иногда экономичнее заменить такие грунты пес-
чаной подушкой. Размеры последней устанавливаются
из условия возможности передачи давления на естест-
венный грунт. Толщина подушки для ленточного фунда-
мента (рис. 10.20) определяется из уравнения
к~- <1о-2з>
где Ril — нормативное сопротивление грунта у подошвы
подушки в кг/см2;
Рл — нагрузка, передаваемая фундаментом на пес-
чаную подушку, в кг/пог. см;
b — ширина ленточного фундамента в см;
Yo — объемный вес песка в теле подушки в кг/см?-
Ф — угол внутреннего трения песка;
d — высота подушки в см.
Размеры основания песчаной подушки принимаются
из условия, чтобы давление от фундамента сооружения
Рис. 10.20. Схема для расчета песчаной подушки
и веса песчаной подушки, передаваемое на грунты, под-
стилающие песчаную подушку, было бы не больше нор-
мативного сопротивления этих грунтов и была бы обес-
печена устойчивость основания.
Песчаные подушки следует запроектировать такой
толщины, чтобы осадка песчаной подушки и осадка
нижележащих грунтов сжимаемой толщи были бы меньше
предельной величины осадки для фундаментов данного
сооружения.
Методы возведения песчаных подушек должны обес-
печить плотность песка, при которой практически исклю-
чаются недопустимые осадки фундаментов. При устрой-
стве подушки несколько выше уровня грунтовых вод
песок укладывается слоями в 15—20 см с уплотнением
каждого слоя укаткой или трамбованием или на всю
высоту с гидровиброуплотнением до плотности 1,65—
1,7 т/м3. Если песок укладывается в сухом котловане,
а уплотнение его производится катками или трамбую-
щими механизмами, рекомендуется песок после укладки
каждого слоя поливать водой.
Для песчаных подушек желательно применять сред-
незернистый или крупнозернистый песок.
б)	Укладка песчаных подушек по методу
вытеснения слабого грунта
Устройство песчаных подушек для сооружений, име-
ющих большую длину (насыпи железнодорожных путей,
автодорог, дамб и т. п.), на слабых водонасыщенных
глинистых грунтах, находящихся в текучем состоянии,
толщиной до 6 м производится методом вытеснения сла-
бых грунтов. Этот метод состоит в следующем: на застраи-
ваемом участке возводится насыпь высотой 5—6 м выше
проектной отметки основания. Под действием собствен-
ного веса насыпи слабый грунт вытесняется в стороны.
Для преодоления сопротивления в толще подстилающих
грунтов иногда производят взрывы.
При небольшой толщине вытесняемого слоя (до
3—4,0 м) количество материала, требуемого для такой
насыпи, может быть достаточно точно вычислено исходя
из геометрического объема вытесняемого грунта.
Когда участок сложен слоистыми отложениями с
прослойками глины мягкопластичной или текучей
консистенции, необходимо применять меры против рас-
ползания насыпи.
$ б. Методы вибрационного уплотнения рыхлых песчаных грунтов
165
в)	Донные подушки
В портовом строительстве, когда приходится возво-
дить различные сооружения большого веса на слабых
глинистых и илистых отложениях, песчаная подушка
используется, помимо ускорения сроков консолидации,
для механического уплотнения илистого основания на-
грузкой за счет веса подушки. При уплотнении илов
необходимо отсыпать песок такими способами, при кото-
рых исключается разрушение структуры ила. Если на
донный ил отсыпать песчаную подушку, не принимая
специальных мер по рассеиванию песка с целью его рав-
номерной и постепенной укладки, то песок, падая боль-
шими массами, разрушает природную структуру ила и
погружается в него.
В СССР в 1948—1949 гг. был разработан процесс
рассеивания песка для начальной стадии образования
песчаной подушки [11]. При описанном методе отсыпки
песка в тело подушки, как показали*исследования, круп-
ные частицы выпадают непосредственно под землесосом,
а более мелкие относятся в сторону на участок, отведен-
ный под строительство сооружения. Последующие про-
хождения снаряда обеспечивают выпадение и укладку
крупного песка на площадь, уже покрытую песком.
При указанном способе производства работ песок не
перемешивается с илом, а уплотняет его своим весом.
Процесс уплотнения благодаря дренирующим свойствам
песка сопровождается ускоренным процессом фильтра-
ционной консолидации (см. выше) и повышением сопро-
тивляемости ила сдвигу по мере его уплотнения. Проте-
кание процесса уплотнения илистых грунтов можно конт-
ролировать, измеряя изменение влажности грунта.
Ширина песчаной подушки устанавливается расче-
том, чтобы обеспечить устойчивость сооружения, и со-
ставляет пять-шесть ширин запроектированного фунда-
мента.
Рассмотренная схема применяется в тех случаях,
когда возводимое гидротехническое сооружение допу-
скает относительно большие осадки.
§ 6.	МЕТОДЫ ВИБРАЦИОННОГО
УПЛОТНЕНИЯ РЫХЛЫХ ПЕСЧАНЫХ ГРУНТОВ
Для уплотнения намытых и насыпных рыхлых пес-
чаных грунтов или в естественных массивах применяются
методы поверхностного виброуплотнения и глубинного
гидровиброуплотнения грунтов.
а)	Поверхностное виброуплотнение грунтов
Поверхностное виброуплотнение производится с по-
мощью специальных вибрационных машин, например
поверхностных площадочных виброуплотнителей, кото-
рые в зависимости от мощности обеспечивают уплотнение
песчаных грунтов на глубину от 0,5 до 1,5 м. Эти машины
могут применяться для уплотнения не только песков, но
также и супесей. Данные для подбора параметров поверх-
ностных уплотнителей приводятся в табл. 10.4.
В последние годы широкое применение для поверх-
ностного уплотнения грунтов нашли также виброкатки
(типа ПВК-25), обеспечивающие уплотнение песчаных
грунтов на глубину до 1,5 м и глинистых — на глубину
до 0,5—0,8 м. Производительность виброкатка соста-
вляет до 2000—3000 м3 уплотненного грунта за смену.
При проектировании оснований, уплотняемых дей-
ствием поверхностных виброуплотнителей, следует иметь
в виду, что с помощью этих машин объемный вес скелета
песка может быть доведен до 1,60—1,75 г!см3, причем
.степень плотности достигает в среднем D = 0,7~-0,9.
Таблица 10.4
Ориентировочные данные для подбора размеров
плит поверхностных виброуплотнителей
Вид грунта	Удель- ное давле- ние в т!м~	Площадь подошвы уплотняю- щих плит в м2			
		Мощность уплотняемого слоя			
		0,25 м	0,5 м	1,0 м	1,5 м
Водонасыщенные пес- ки Влажные пески Глинистые грунты	0,3—0,4 0,6—1,0 1.0-2,0	0.25 0,4 0,6	1,0 1,5 2,0	3.0 4,5	5,0
б)	Глубинное гидровиброуплотнение
Глубинное гидровиброуплотнение используется в тех
случаях, когда необходимо уплотнить песок на глубину
более 1,5 м. Для производства работ применяются се-
рийно выпускаемые глубинные вибраторы для уплотне-
ния бетонных смесей (И-50, И-86 и др.) и специальные
мощные глубинные гидровиброуплотнители. В первом
случае радиус уплотнения составляет 0,4—0,7 м, а мак-
симальная возможная глубина уплотнения не превышает
3—4 м. Радиус зоны уплотнения, который может быть
достигнут при применении мощных гидровиброуплотни-
телей (типа В-76 или В-97), равен 3 м, причем мощность
уплотняемого слоя может достигать 10 м и более.
Если для уплотнения используются бетонные вибра-
торы, при погружении последнего с подмывом подача
воды осуществляется с помощью игл специальной кон-
струкции. Иглы представляют собой стальные трубки
диаметром 19—25 мм с заостренным концом. Нижняя
часть трубок имеет перфорированную часть длиной 50—
60 см с диаметром отверстий 5—6 мм.
Уплотнение песка достигается в результате следую-
щего процесса, происходящего в грунте при воздействии
струи воды и вибрации. При нагнетании в грунт воды
с напором 4—5 ат происходит размыв песка и его раз-
рыхление за счет движения воды вверх. Одновременно
с этим частицы грунта взвешиваются, мелкие подни-
маются за пределами поверхности глубинного вибратора
вверх, более крупные под действием собственного веса и
ускорения колебаний, способствующего увеличению дей-
ствия ускорения силы тяжести, плотно укладываются
на забой. Так как радиус распространения колебаний
относительно невелик, то и ускорение колебаний сооб-
щается частицами песка в пределах небольшой области.
Чтобы уплотнить грунт по всей площади, занимаемой
фундаментом, необходимо погружать вибробулаву в
шахматном порядке; расстояние между точками погру-
жения зависит от радиуса действия вибратора.
При применении специальных мощных гидровибро-
уплотнителей подача воды в грунт происходит через спе-
циальные сопла, входящие в конструкцию вибратора.
Процесс уплотнения песчаного основания гидровиб-
роуплотнением происходит в следующей последователь-
ности: гидровиброуплотнитель устанавливается в верти-
кальном положении над местом погружения, включается
электродвигатель вибратора, и одновременно через ниж-
ние сопла под давлением 6 ат пускается вода. Вибратор
в этих условиях погружается под действием собственного
веса. В среднезернистых песках погружение происходит
со скоростью 0,8—2,0 м!мин. Скорость погружения за-
висит от веса вибратора, плотности и гранулометриче-
ского состава песка, давления и количества подаваемой
воды.
166
Глава десятая. Устройство искусственных оснований
При погружении вибратора на заданную глубину
подача воды через нижние сопла прекращается. При
подъеме вибратора вода пускается в грунт через верхние
сопла. При погружении вибратора в чистый песок наблю-
дается образование воронки, которая во избежание мест-
ного разуплотнения песчаного грунта заполняется пес-
ком или гравием.
Глубинное уплотнение рыхлых песчаных грунтов
может быть также осуществлено при помощи взрывов В В
(метод В. А. Флорина), ислользуя пневмопульсационные
уплотнители конструкции Д. А. Трофимова-Яковлева,
применяя электроискровой метод уплотнения (метод
Г. М. Ломизе), и другими способами.
Глубинное уплотнение несвязных грунтов с исполь-
зованием энергии вибраций может быть применено для
песчаных оснований под фундаментами машин в сейсми-
ческих районах, для насыпного грунта в пазухах уплот-
нения вечномерзлых несвязных грунтов после их оттаи-
вания паровыми иглами и др.
Качество уплотнения контролируется с помощью
зондов той или иной конструкции, испытанием пробными
нагрузками и стандартным уплотнением отобранных
проб грунта с ненарушенной структурой. .
ЛИТЕРАТУРА
1.	Абелев М. Ю. Применение вертикальных дре-
нажных прорезей в основании сооружений для ускоре-
ния консолидации грунтов. — В сб.: «Доклады по гидро-
технике» № 5. ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева, 1963.
2.	Абелев Ю. М., Ш в е ц В. Б. Новый метод
подготовки оснований под фундаменты зданий и сооруже-
ний. —• «Материалы по новой технике и передовом опыте
строительства», 1953, № 5.
3.	А б е л е в Ю. М. Опыт глубинного уплотнения
водонасыщенных грунтов. — «Строительная промышлен-
ность», 1954, № 7.
4.	Б а р к а н Д. Д. Виброметод в строительстве.
Госстройиздат, 1959.
5.	Гольдштейн М. Н. Механические свой-
ства грунтов. Госстройиздат, 1952.
6.	Егоров К. Е. Осадки зданий, возведенных
на уплотненных песчаными сваями основаниях.
7.	Инструкция по глубинному уплотнению макро-
пористых просадочных (лёссовых) грунтов грунтовыми
сваями в основании зданий и сооружений. СН 33—58.
Госстройиздат, 1959.
8.	Инструкция по поверхностному уплотнению
грунтов оснований зданий и промышленных сооруже-
ний тяжелыми трамбовками. СН 31—58. Госстройиздат,
1959.
9.	Инструкция по термическому укреплению проса-
дочных макропористых (лёссовидных) грунтов. И 202—55
МСПМХП. Госстройиздат, 1956.
10.	Л и т в и н о в И. М. Укрепление просадочных
лёссовых и других грунтов в основании зданий и соору-
жений. Изд. АСиА УССР, Киев, 1955.
11.	Польшин Д. Е. Методы механического уп-
лотнения слабых глинистых оснований. •— В сб.: «Сове-
щание по закреплению грунтов, Рига, 16—18/Х-1958 г.»,
1959.
12.	С а в и н о в О. А., Л у с к и н А. Я. Вибра-
ционный метод погружения свай и его применение в
строительстве. Госстройиздат, 1960.
13.	Т е р ц а г и К. и П е к Р. Механика грунтов
в инженерной практике. Госстройиздат, 1958.
14.	Ф и з д е л ь И. А., Па р а у бек Г. Э. Прак-
тика применения глубинного гидровиброуплотнения
грунтов в строительстве. Стройиздат, 1949.
15.	Цы то в и ч Н.А. Механика грунтов. Изд. 4-е.
Госстройиздат, 1963.
16.	Barron R. Proc. Amer. Soc. of Civ. Eng.,
1947, № 6, v. 73.
ГЛАВА ОДИННАДЦАТАЯ
ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ
§ 1.	ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
При устройстве фундаментов сваи применяются в тех
случаях, когда непосредственно под сооружением зале-
гают грунты, не способные выдержать нагрузку от соору-
жения, или когда использование свай дает возможность
получить экономически наиболее выгодное решение.
Проект свайных фундаментов входит составной ча-
стью в общий проект здания или сооружения и должен
разрабатываться по данным:
технического проекта или рабочих чертежей здания
(или сооружения),
инженерно-геологических и гидрогеологических изы-
сканий и исследований грунтов. 1
Проект свайных фундаментов должен включать:
1)	план участка с указанием габаритов приближе-
ния и отметок заложения фундаментов смежных зданий
и сооружений, а также всех подземных коммуникаций;
2)	план свайных фундаментов с указанием размеще-
ния свай;
3)	продольные и поперечные разрезы свайных фунда-
ментов с указанием в разрезах геологического строения
участка;
4)	конструктивные чертежи свай и ростверков;
5)	пояснительную записку, содержащую характери-
стику геологических и гидрогеологических условий строи-
тельства, данные физико-механических испытаний грун-
тов, результаты химического анализа грунтовых вод,
расчеты и обоснования выбора типа свай и свайных
фундаментов и данные испытаний свай пробными нагруз-
ками по ГОСТ 5686—51 (Сваи пробные. Методы испыта-
ний).
§ 2.	КОНСТРУКЦИИ СВАЙ,
ИХ ХАРАКТЕРИСТИКА И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
Количество всех известных видов и разновидностей
конструкций свай весьма велико. Однако в отечественном
строительстве применяются сваи лишь аравнительно не-
большого числа конструктивных видов, оказавшихся
наиболее рациональными и оправдавших себя на прак-
тике; их описание, характеристика и область применения
приводятся ниже.
1 Содержание, объем и методика изысканий и исследований
должны отвечать требованиям СНиП П-А. 10-62.
А. ЗАБИВНЫЕ СВАИ
а)	Деревянные сваи
Деревянные сваи широко распространены и исполь-
зуются во. всех отраслях строительства, главным образом
в слабых грунтах при малых и средних расчетных нагруз-
ках (до 50 т на одну сваю). Обычным условием, опреде-
ляющим возможность применения деревянных свай, яв-
ляется необходимость погружения голов ниже наиниз-
шего уровня грунтовых вод; .при этом должны учиты-
ваться сезонные колебания этого уровня, а также воз-
можность его понижения при тех или иных технических
мероприятиях.1
Для погружения деревянных свай могут служить
механические и паровоздушные молоты одиночного дей-
ствия, дизель-молоты, паровоздушные молоты двойного
действия, вибромолоты и вибропогружатели — оборудо-
вание, имеющееся в большом количестве и в широком
ассортименте в наших строительных организациях.
Вследствие этого область применения деревянных свай
производственными возможностями практически не огра-
ничивается. Деревянные сваи и элементы деревянного
ростверка изготавливаются из лесоматериалов хвойных
пород, удовлетворяющих требованиям ГОСТ 9463—60
(Лесоматериалы круглых хвойных пород. Размеры и тех-
нические требования) и 8486—57 (Пиломатериалы хвой-
ных пород). В виде исключения допускается применение
дуба — в тех случаях, когда снабжение лесоматериалами
производится из местных лесных насаждений, а доставка
бревен хвойных пород нецелесообразна.
Влажность древесины, применяемой для свай, не
ограничивается. Влажность пиломатериалов, используе-
мых для изготовления клееных свай, не должна превы-
шать 18%, ростверки же производятся из обычной дре-
весины и такого ограничения це имеют.
В табл. 11.1 приведен наиболее употребительный сор-
тамент свайного леса по ГОСТ 9463—60.
Деревянные сваи бывают одиночные (из одного бре-
вна), составные по длине и пакетные. Диаметр бревен
для одиночных и составных по длине в тонком конце
должен быть не менее 18 см, а для пакетных — не менее
16 см.
При условии применения консервированной древесины
в отдельных случаях допускается использование деревянных
свай выше уровня грунтовых вод.
168
Глава одиннадцатая. Проектирование и расчет свайных фундаментов
Таблица 11.1
Сортамент свайного леса
Длина сваи в м	Объем в м3 при толщине свай в верхнем отрубе (без коры) в см									
	16	18	20 |	| 22	24	26	28	[ 30 |	32	1 34
4,5 5,0 5,5 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0 11,0 12,0	0,11 0.12 0,14 0,16 0,19 0,23 0,27 0,31 0,36 0,41	0,14 0,16 0,18 0,19 0,23 0,28 0,33 0,38 0,44 0,50	0,17 0.19 0,22 0,24 0,28 0,34 0,39 0,45 0.52 0,59	0,20 0,23 0,26 0,28 0,34 0,40 0,47 0,54 0,61 0,70	0,24 0,27 0,30 0,33 0,40 0,47 0,55 0,63 0,71 0,81	0,28 0,32 0,36 0,39 0,47 0,55 0,63 0,72 0,83 0,93	0,33 0,37 0,41 0,45 0,54 0,63 0,73 0,83 0,95 1,07	0,38 0,43 0,47 0,52 0,62 0,72 0,83 0,95 0,98 1,21	0,43 0,48 0,54 0,59 0,70 0,82 0,94 1,08 1.22 1,37	0,49 0,54 0,60 0,66 0,79 0,92 1,06 1,21 1,36 1,53
Перед забивкой свай необходимо вершину дерева
заострить в виде трех- или четырехгранной пирамиды
(рис. 11.1). При забивке свай в плотные грунты и грунты,
имеющие твердые прослойки и включе-
ния, надевают металлический башмак.
В этом случае заострение конца сваи де-
лают в виде трехгранной пирамиды. Кон-
струкции наиболее распространенных ти-
пов башмаков показаны на рис. 11.2, а.
В слабые однородные грунты сваи могут
забиваться без заострения — тупым пло-
скоерезанным концом. Для предупреж-
дения раскалывания и размочаливания
верхнего конца сваи от ударов молота
на обработанную голову надевают сталь-
ной бугель (рис. 11.2, б). При погруже-
нии свай с помощью вибраторов голова
сваи обрабатывается в зависимости от
конструкции применяемого наголовника
(рис. 11.2, в и г).
В целях обеспечения правильной за-
бивки верх сваи срезается строго перпен-
дикулярно к продольной оси. Составные
сваи (не более чем из двух бревен) при-
меняются при отсутствии на строитель-
стве длинного леса. Наиболее распростра-
ненные и часто применяемые стыки таких
свай показаны на рис. 11.3. При забивке
в слабые и весьма слабые глинистые и
илистые грунты для достижения расчет-
ного отказа, уменьшения глубины забив-
ки и получения за этот счет экономии
свайного леса рекомендуется забиваемой
свае делать местные уширения посред-
ством прибалчивания дополнительных
бобышек. Конструкции таких свай пока-
Рис. 11.1. Заострение нижнего конца
деревянной сваи
а — на три грани; б — на четыре грани
ваны на рис. 11.4. При применении составных свай сле-
дует руководствоваться также СНиП П-Б. 5-62 (Свай-
ные фундаменты из забивных свай. Нормы проектирова-
ния). Деревянные сваи могут быть клееными и изго-
тавливаться из несортного лесоматериала с помощью
специальных сортов клея. Длина клееных свай дости-
гает значительной величины, но благодаря высокой стои-
мости, намного превышающей стоимость свай из круг-
лого леса, клееные сваи не получили широкого распро-
странения.
Рис. 11.2. Конструктивные детали при обра-
ботке головы и острия сваи
а — конструкции стальных башмаков; б — конструк-
ция бугеля; в — обработка голов деревянных свай при
погружении их высокочастотным^ вибраторами; г — то
же, при погружении низкочастотными вибраторами
Рис. 11.3. Наиболее распространенные типы стыков
деревянных свай
а — в полдерева на двух натяжных хомутах; б — на сталь-
ных планках; в — с деревянными накладками; г — осуще-
ствляемый с помощью обрезка стальной трубы
§ 2. Конструкции свай, их характеристика и область применения
169
К недостаткам деревянных свай относится малый
срок службы при расположении их в зоне переменной
влажности и повреждаемость морскими древоточцами,
Рис. 11.4. Конструкции местных уши-
рений деревянных свай
а — для слабых глинистых и илистых грун-
тов; б — для весьма слабых глинистых и
илистых грунтов
но эти недостатки могут быть в значительной мере уст-
ранены путем применения соответствующих составов для
пропитки.
В качестве профилактических мер от вышеуказанных
причин следует рекомендовать различные антисептиче-
ские средства. Особенно эффективна пропитка дерева
под давлением масляными антисептиками.
б)	Железобетонные сваи
Железобетонные забивные сваи представляют наи-
более универсальный и широко распространенный вид
свай, используемый во всех областях строительства в лю-
бых грунтах, в которых возможно их погружение, при
расчетных нагрузках на одну сваю до 250—300 т. Для
погружения железобетонных свай применяются меха-
нические и паровоздушные молоты одиночного действия,
дизель-молоты, вибропогружатели и вибромолоты.
Призматические сваи с острием.
Одним из наиболее распространенных видов призматиче-
ских железобетонных свай являются сваи сплошного
квадратного сечения (рис. 11.5). В настоящее время такие
сваи изготавливаются из обычного или предварительно
напряженного железобетона. Они применяются размером
сечения от 200X200 до 400X400 мм, длиной от 3 до 24 м,
с интервалом длины в 0,5 м для свай длиной от 3 до 6 м
и с интервалом длины в 1 м для свай от 6 до 24 м.
Ненапряженные сваи выпускаются длиной от 3 до
16 м, а преднапряженные—длиной от 17 м и более.
Изготовление ненапряженных и преднапряженных свай
может производиться как на открытых полигонах, так
и на специальных стендах, оборудованных пропароч-
ными камерами.
Прочность свай, работающих на осевую симметрич-
ную нагрузку, должна быть достаточной для восприятия
изгибающих усилий, возникающих при выемке из про-
парочных камер, транспортировке и подъеме на копер.
Подъем из камер и укладка всех видов свай производится
с помощью траверсы по схеме, представленной на
рис. 11.6, а, а подъем на копер — по схеме на рис. 11.6, б.
При необходимости передать выдергивающую или
поперечную нагрузку следует проверять прочность свай
расчетом также и на эти виды нагрузок.
Номенклатура ненапряженных свай и их основные
характеристики по ГОСТ 10628—63 приведены в табл. 11.2.
Армирование свай принято: продольная (рабочая)
арматура, выполняемая по расчету, из стержневой горя-
чекатаной арматурной стали периодического профиля
диаметром от 12 до 22 мм класса А-П, а попереч-
ная арматура (спираль, сетки в голове свай и петли) —
из обыкновенной арматурной проволоки класса А-I диа-
метром 5—6 мм. Допуски и длина, сечение, защитный
слой и др. принимаются по СНиП 1-Б. 3-62.
В грунтах слабых и средней плотности целесообразно
применять призматические сваи тех же размеров, но
с круглой полостью, что более экономично. Кроме того,
в слабых грунтах можно применять сваи без заостре-
ния — с тупым концом. Весьма эффективными призмати-
ческими сваями в слабых грунтах могут оказаться сваи
с местными уширениями, устраиваемые при бетонирова-
нии в нижней части [11]. Указанные уширения разме-
щаются в зависимости от расположения плотных слоев
грунта и повышают несущую способность призматических
свай в 1,5—2 раза.
Трубчатые (цилиндрические) же-
лезобетонные сваи с острием [29]. Кон-
L
Рис. 11.5. Железобетонная монолитная квадратная свая сечением 35X35 см
170
Глава одиннадцатая. Проектирование и расчет свайных фундаментов
а — при выемке из камер, транспортировке и укладке
в штабель; б — при подъеме на копер
Таблица 11.2
Номенклатура призматических железобетонных
свай сплошного квадратного сечения
№ п/п	Марка сваи	Вес сваи в т	Характеристика арматуры	
			продольная	общий вес в кг
1	С-4,0-200	0,40	4 ф 12	23,4
2	С-4,5-200	0,45	4ф 12	25,8
3	С-5,0-200	0,50	4 ф 12	28,1
4	С-5,5-200	0,55	4 ф 12	30,5
5	С-6,0-200	0,60	4ф 12	32,9
6	С-6,5-200	0,65	4ф 12	35,3
7	С-7,0-200	0,70	4 ф 16п	37,7
. 8	С-3,0-250	0,46	4ф 12	20,7
9	С-3,5-250	0,54	4ф 12	22,9
10	С-4,0-250	0,62	4 ф 12	25,4
И	С-4,5-250	0,70	4ф 12	27,6
12	С-5,0-250	0,78	4ф 12	30,0
13	С-5,5-250	0,86	4 ф 12	32,4
14	С-6,0-250	0,94	4ф 12	34,8
15	С-7,0-250	1,10	4 ф 12п	39,7
16	С-3,0-300	0,70	4ф 12	22,6
17	С-3,6-300	0,83	4ф 12	25,0
18	С-4,0-300	0,93	4ф 12	27,6
19	С-4,5-300	1,05	4 ф 12	29,9
26	С-5,0-300	1,15	4ф 12	32,0
21	С-5,5-300	1,27	4 ф 12	35,0
22	С-6,0-300	1,37	4ф 12	38,6
23	С-7,0-300	1,60	4 ф 12п	43,8
24	С-8,0-300	1,82	4 ф 12п	48,7
25	С-9,0-300	2,05	4 ф 12п	53,8
26	С-10,0-300	2,28	4 ф 12п	59,9
27	С-11.0-300	2,50	4 ф 16п	96,2
28	С-12,0-300	2,60	4 ф 16п	103,8
29	С-13,0-350	4,01	8 ф 16п	168,5
30	С-14,0-350	4,32	8ф 14п	179,3
31	С-15,0-350	4,62	8 ф 16п	236,4
32	С-16,0-350	4,95	8 ф 16п	250,4
33	С-17,0-400	6,87	8 ф 18п	337,2
34	С-18,0-400	7,27	8 ф 20п	424,1
35	С-19.0-400	7,68	4 ф 18п	
			4 ф 22п	499,2
36	С-20,0-400	8,08	8 ф 22п	551,3
Приме чан и		г я: 1. Марка	бетона свай, указанных	
в пп.	1—23, равна 200, а в пп. 24-		-36 равна 300.	
2. Марка сваи расшифровывается следующим				образом:
первая цифра — длина сваи в м без			t острия; вторая — сече-	
ние сваи в мм				
струкция трубчатых (цилиндрических) свай более рацио-
нальна, чем свай сплошного сечения. К числу преиму-
ществ трубчатых свай относится: значительная экономия
металла и цемента, простая и легкая транспортировка
к месту монтажа и забивки и, наконец, высокая несущая
способность по грунту и материалу. Однако применение
таких свай целесообразно лишь в тех случаях, когда

Л-11
Рис. 11.7. Схема сборной
железобетонной трубча-
той сваи
1 — промежуточная секция;
2 — ножевая секция; 3 — фла-
нец; 4 — продольная армату-
ра; 5 — спиральная арматура
имеется специальное оборудование для их индустриаль-
ного изготовления. В настоящее время трубчатые сваи
изготавливаются центрифугированием, вибрированием и
радиальным уплотнением.
Эти способы позволяют получать плотный бетон
марки 400 и выше. Трубчатые сваи с острием, цельные
или составные, изготовляются с наружным диаметром
400, 500, 600 мм, причем толщина стенки принимается
не менее 80 мм.
На рис. 11.7 изображена сборная железобетонная
центрифугированная свая наружным диаметром от 400
до 500 мм. Секции сваи заканчиваются металлическими
фланцами с отверстиями для болтов. К фланцам привари-
вается продольная арматура. Свая имеет закрытый кони-
ческий наконечник с отверстием для осуществления под-
мыва.
$ 2. Конструкции свай, их характеристика и область применения
171
Погружение свай производится молотами, вибропо-
гружателями и вибромолотами.
В последние годы получили распространение желе-
зобетонные сваи с предварительно напряженной арма-
турой — струнной и пучковой. Такие сваи более эконо-
мичны. Несущая способность трубчатых свай высока и
достигает 250—300 т.
Трубчатые железобетонные сваи
без острия (с открытым нижним концом). Про-
веденные в последние годы исследования [14, 19, 21]
показывают, что трубчатые железобетонные сваи диамет-
ром 600 мм и выше целесообразно погружать с откры-
тым нижним концом без выемки или с частичной выемкой
Рис. 11.8. Схема сборной железобетонной трубчатой сваи
а — деталь фланца; б — деталь наконечника; в — деталь фланца;
1 — секция оболочки; 2 — фланцево-болтовый стык секции обо-
лочек; 3 — продольная арматура; 4 — спиральная арматура;
5 — металлический наконечник
грунта из внутренней полости сваи, с заполнением в слу-
чае необходимости верхней части полости бетоном.
В гидротехническом и промышленном строительстве
при значительных нагрузках более 100 т применяются
трубчатые сваи из отдельных секций, соединяемых между
собой с помощью стальных соединительных колец на
болтах или на сварке. Эти сваи обычно устраиваются
диаметром не более 1600 мм при толщине стенки 800—
1200 мм.
На рис. 11.8 дана схема сборной железобетонной
трубчатой сваи диаметром 1600 мм с металлической
ножевой секцией. К фланцам или кольцам приваривают
продольные рабочие стержни каркаса сваи. Поперечная
арматура представляет собой спираль из стальной про-
волоки диаметром 5 мм.
В табл. 11.3 приведена номенклатура сборных желе-
зобетонных ненапряженных трубчатых свай конструкции
ВНИИГС наружным диаметром 660, 780, 1000 и 1200 мм\
длина звеньев свай принята от 6 До 10 м с интервалом
в 1 ж. Звенья армированы стержневой горячекатаной
арматурой периодического профиля классов А-П или
А-Ш (продольные стержни диаметром от 12 до 16 мм)
и обыкновенной арматурной проволокой класса A-I
(спираль диаметром 5 мм). Бетонирование звеньев свай
производится на вибростоле.
Трубчатые сваи с открытым нижним концом, как
правило, погружаются вибраторами или вибромолотами.
В массовом гражданском строительстве [6 и 9] при
нагрузках на сваю не более 100 т применяются малоар-
мированные трубчатые сваи, выпускаемые заводами сбор-
ного железобетона по типовым чертежам Ленпроекта.
Номенклатура этих свай помещена в табл. 11.4.
Звенья' сваи армированы стержневой горячекатаной
арматурой периодического профиля диаметром 10 мм
класса А-Н (продольная арматура) и обыкновенной арма-
турной проволокой класса А-I (спираль диаметром 5 мм).
Как правило, малоармированные трубы приме-
няются с гладкими торцами (без соединительного и ноже-
вого колец). Изготовление свай, снабженных стальными
ножевыми кольцами, производится в необходимых слу-
чаях по специальному заказу.
Погружение малоармированных трубчатых свай
может производиться любыми сваебойными средствами:
молотами, дизель-молотами, вибромоло-
тами и вибропогружателями.
в)	Стальные сваи
Стальные сваи из труб, не заполняе-
мых бетоном, или из прокатного профиля
по сравнению с железобетонными сваями
не экономичны, требуют значительно боль-
шего расхода стали на сооружение фун-
даментов, подвержены коррозии, вслед-
ствие чего их использование для капи-
тальных сооружений нецелесообразно.
При особой необходимости применения
стальных свай рекомендуется пользовать-
ся работами А. А. Луга [15 и 16].
г)	Комбинированные сваи
Комбинированные сваи в практике
строительства применяются значительно
реже, чем сваи других видов. Однако в
ряде случаев они имеют технико-экономи-
ческие преимущества перед целыми сваями
[3 и 27]. Как правило, комбинированные
сваи состоят из двух частей: нижней де-
ревянной и верхней бетонной или желе-
зобетонной. Реже встречается комбинация: нижняя
часть — деревянная, верхняя — металлическая.
Наиболее распространенные конструкции комбини-
рованных свай представлены на рис. 11.9. Самый простой
вид комбинированной сваи показан на рис. 11.9, а.
Свая состоит из нижней деревянной части, погружаемой
ниже горизонта грунтовых вод, и верхней железобетон-
ной части. Соединение частей осуществляется с помощью
штыря, заделанного в железобетонную часть; деревян-
ная часть снабжена сверху стальным бугелем.
Второй тип комбинированной сваи (рис. 11.9,6)
также имеет нижнюю деревянную часть, но верхняя
часть представляет собой оболочку, заполненную бето-
ном после забивки всей сваи. Оболочка может быть ме-
таллической и железобетонной. Погружается свая с по-
мощью специального подбабка. В третьем типе комбини-
рованной сваи (рис. 11.9, в) верхняя бетонная часть уст-
раивается набивной. Изготовление и погружение такой
сваи состоит из следующих операций: обсадная труба,
длина которой на 1,5—2,0 м больше расстояния от по-
верхности грунта до горизонта грунтовых вод, с помощью
специального сердечника погружается ниже указанного
горизонта. Затем сердечник извлекается, а на его место
устанавливается деревянная свая и забивается до проект-
ной отметки с помощью того же сердечника, используе-
мого в качестве подбабка. После этого сердечник уда-
ляется, в трубу укладываются порции жесткого бетона,
который уплотняется, и труба поднимается вверх. Верх-
няя часть сваи армируется. Голова деревянной сваи вхо-
дит в бетон на 0,5—0,6 м.
172
Глава одиннадцатая. Проектирование и расчет свайных фундаментов
Таблица 11.3
Номенклатура ненапряженных трубчатых свай
конструкции ВНИИГС
			Характеристика арматуры	
№		Вес сваи		
п/п	Марка сваи	в т	продольная,	общий вес
			Ст. 5	в кг
1	66-6-7-0,5	2,00	6 ф 12	61,4
2	66-6-7-0,9	2,00	12 ф 12	99,3
3	66-7-7-0,5	2,32	6ф 12	70,8
4	66-7-7-0,9	2,32	12 ф 12	115,2
5	66-8-7-0,5	2,65	6 ф 12	80,2
6	66-8-7-0,9	2,65	12 ф 12	130.9
7	66-9-7-0,5	2,97	6 ф 12	89,7
8	66-9-7-0,9	2,97	12 ф 12	146,6
9	66-10-7-0,5	3,30	6 ф 12	99,5
10	66-10-7-0,9	3,30	12 ф 12	162,3
11	78-6-8-0,5	2,68	8 ф 12	78,5
12	78-6-8-0,9	2,68	12 ф 12	103,6
13	78-7-8-0,5	3,13	8ф 12	90,7
14	78-7-8-0,9	3,13	12 ф 12	120,0
15	78-8-8-0,5	3,55	8ф 12	105,0
16	78-8-8-0,9	3,55	12 ф 12	136,6
17	78-9-8-0,5	4,00	8ф 12	114*3
18	78-9-8-0,9	4,00	12 ф 12	152,5
19	78-10-8-0,5	4,43	8ф 12	126,6
20	78-10-8-0,9	4,43	12 ф 12	168,8
21	100-6-8-0,95	3,60	14 ф и	157,0
22	100-6-10-0,85	4,30	12 ф 16	170*0
23	100-7-8-0,95	4,10	14 ф 14	182^0
24	100-7-10-0,85	5,00	12 ф 16	197,0
25	100-8-8-0,95	4,70	И Ф 12	206ф
26	100-8-10-0,85	5,70	12 ф 16	225,0
27	100-9-8-0,95	5,20	14 ф 14	232,0
28	100-9-10-0,85	6,40	12 ф 16	253,0
29	100-10-8-0,95	5 80	14 ф 14	256*0
30	100-10-10-0,85	7,20	12 ф 16	278ф
31	120-6-8-1,12	4,25	16 ф 14	181,0
32	120-6-10-0,95	5 30	16 ф 16	222,1
33	120-7-8-1,12	4,95	16 ф 14	210,0
34	120-7-10-0,95	6 16	16 ф 16	257 ^3
35	120-8-8-1,12	5,60	16 ф 14	238,0
36	120-8-10-0,95	6,90	16 ф 16	293,0
37	120-9-8-1,12	6 40	16 ф 14	271,0
38	120-9-10-0,95	7 75	16 ф 16	239,0
39	120-10-8-1,12	7,05	16 ф 14	295,0
Г	Тримечани	я: 1. Марка бетона сва		й, указанных
в пп.	1 — 20, равна 300; в пп. 21		.—39 равна 400.	
2	. Марка свай	расшифровывается следующим обра-		
зом: 66-6-7-05 — наружный диаметр сваи 66 см				, длина звена
6 м, толщина стенки		7 см, содержание продольной арматуры		
0,5% (расход стали на различные типы стыковых колец не				
указан).				
Таблица 11.4
Номенклатура малоармированных железобетонных
трубчатых свай конструкции Ленпроект
№ п/п	Марка сваи	Толщина стенки в см	Вес сваи в т	Характеристика арматуры	
				продоль- ная	общий вес в кг
1	С-500-3	7	1,15	7 ф 10п	26,4
2	С-500-6	7	2,30	7 ф 10п	52,7
3	С-500-9	7	3,40	7 ф 10п	78,1
4	С-600-3	8	1,32	9 ф 10п	33,0
5	С-600-6	8	2,64	9 ф 10п	65,4
6	С-600-9	8	3,96	9 ф 10п	96,0
П р и м е ч ;		а н и я: 1.	Звенья длиной 3 м предназна-		
чены для наращивания сваи.					
2. Марка бетона для всех свай принята 300.					
3. Обозначения расшифровываются				следующим образом:	
С-500-6 — свая наружным диаметром 660 мм, длиной 6 м;					
С-600-9 — свая наружным диаметром 780 мм, длиной 9 м.					
Погружаются комбинированные сваи обычно с по-
мощью молотов. Нагрузки на такие сваи не превышают
25—30 т. Основным недостатком комбинированных свай
является непрочность стыка, вследствие чего свая может
Рис. 11.9. Комбинированные сваи
а — первый тип; б — второй; в — третий; 1 — железобетонная
часть сваи; 2 — стальной штырь; 3 — деревянная часть; 4 —
оболочка; 5 — бетонная набивная часть
работать только на осевую сжимающую нагрузку. При
этом свая должна быть полностью погружена в грунт,
а верх деревянной сваи должен находиться ниже наиниз-
шего уровня грунтовых вод.
Применяются комбинированные сваи в строительстве
гражданских и промышленных зданий и сооружений.
Б. НАВИВНЫЕ СВАЙ
Набивные сваи изготавливаются непосредственно
в грунте путем устройства в нем скважин соответствую-
щей длины и сечения, которая затем заполняется бетоном.
По способу изготовления наиболее распространенные
в СССР виды набивных свай могут быть подразделены
на две группы:
Первая группа — сваи, при изготовлении которых
отверстие (скважина) в грунте образуется бурением.
К этой группе относятся:
1) сваи, бурение скважин для которых производится
с применением обсадных труб, извлекаемых по мере за-
полнения скважины бетоном (так называемые сваи Стра-
уса и их разновидности);
2) сваи, бурение скважин для которых осуществ-
ляется без обсадных труб под глинистым раствором (по
способу проф. Маньковского [8]), а бетонирование
выполняется по способу НИИ оснований [12] или
ЦНИИС [28].
2. Конструкции свай, их характеристика и область применения
173
Вторая группа — сваи, при изготовлении которых
отверстие в грунте образуется погружением стальной
трубы с закрытым концом. Сюда относятся частотрамбо-
ванные и вибронабивные сваи.
а)	Набивные бетонные сваи, устраиваемые в буровой
скважине
По способу уплотнения бетонной смеси такие сваи
в свою очередь подразделяются на бетонируемые с трам-
бованием (сваи Страуса) и пневмонабивные, при бетони-
ровании которых для уплотнения бетонной смеси исполь-
зуется сжатый воздух.
Сваи Страуса. Бетонирование свай Страуса
[3, 27] допускается только при отсутствии воды в обсад-
ной трубе, при этом бетон марки 150—200 должен быть
пластичным и иметь осадку конуса 30—40 мм. Высота
каждой загруженной в трубу порции бетона должна быть
1 И Ш Я
Рис. 11.10. Схема изготовления сваи Страуса
I — опускание обсадной трубы; II — укладка бетона; III и
IV — уплотнение смеси и подъем обсадной трубы
не более 1 м, для того чтобы можно было уплотнить смесь
без образования бетонной пробки. Трамбование произво-
дится до тех пор, пока высота бетонного столба в трубе
уменьшится на 0,3—0,4 м.
На рис. 11.10 показан процесс изготовления свай
Страуса. Длина свай обычно 6—12 м при диаметре обсад-
ной трубы 400 мм, несущая способность колеблется в сла-
бых грунтах от 20 до 40 т, а при опирании на скальные
породы может достигать 80—100 т. Основным преиму-
ществом свай Страуса является возможность изготовления
их почти без сотрясений грунта и без применения высо-
кого копра, что создает благоприятные условия для ра-
боты по усилению старых и устройству новых фундамен-
тов вблизи зданий и внутри их. Недостатком свай яв-
ляется низкая производительность труда, что связано
с применением ручного бурения скважины, необходи-
мость бетонирования сваи насухо и, наконец, относи-
тельно невысокая несущая способность по грунту и
материалу.
На открытых площадках при устройстве свай Стра-
уса рекомендуется использовать механизированные ме-
тоды бурения скважин. Применяются сваи в граждан-
ском и преимущественно в промышленном строительстве,
главным образом при усилении существующих фунда-
ментов.
Сваи «Б е н о т о». В последние годы Советский
Союз приобрел несколько самоходных механизирован-
ных буровых агрегатов французской фирмы «Беното»
для устройства бетонных набивных свай большого диа-
метра до 1,5 ж [29]. Эта установка полностью механизи-
рует процесс изготовления набивных свай. Буровая труба
легко погружается и извлекается благодаря вращательно-
поступательному движению, осуществляемому с
помощью специального гидравлического устройства
(рис. 11.11). Грунт извлекается специальным ударным
грейфером (рис. 11.11, II и III). В готовую скважину
подается пластичный бетон, образующий тело сваи
Рис. 11.11. Схема изготовления свай «Беното»
I — гидравлическое устройство для вращательно-поступа-
тельного движения трубы: II —погружение обсадной трубы;
III — выемка грунта специальным одноканатным ударным
грейфером; IV — бетонирование ствола сваи и извлечение
обсадной трубы
(рис. 11.11, IV); бетон уплотняется одновременно с извле-
чением обсадной трубы. Буровые агрегаты рассматри-
ваемого типа снабжаются сменным оборудованием для
работы в разных грунтах. Сваи типа «Беното» могут уст-
раиваться наклонными (с уклоном до 12° к вертикали)
и иметь уширенную пяту.
При длине сваи до 40 м несущая способность дости-
гает 700—800 т и больше.
Пневмонабивные сваи [3, 16]. Эти сваи
являются более совершенными, чем сваи Страуса. Про-
цесс изготовления пневмонабивной сваи показан на
рис. 11.12. Он состоит из следующих операций: обсадная
труба погружается любым из возможных способов с уда-
лением грунта, затем в верхней ее части прикрепляется
шлюзовой аппарат, который включается в сеть воздухо-
провода. После отжатия остатков воды и грунта присту-
пают к бетонированию сваи пластичной бетонной смесью
с осадкой конуса 120—160 мм через шлюзовой аппарат
давлением 1,5—3,0 ат. После заполнения трубы бетоном
на 2,5—3 м шлюзование бетона можно прекратить,
следя за притоком воды. При прессовании и подъеме
трубы бетон в скважине раздается в стороны за счет
уплотнения грунта. Давление воздуха при этом дости-
гает 30—40 ат.
При необходимости пневмонабивные сваи могут вы-
полняться армированными.
Пневмонабивные сваи изготавливаются длиной до
15 м при диаметре трубы 350—400 мм и имеют несущую
способность до 50—80 т. Не исключена возможность
изготовления свай и больших размеров. Особо следует
рекомендовать применение таких свай в водонасыщен-
ных грунтах, обладающих большим коэффициентом филь-
трации и при отсутствии оборудования для извлечения
174
Глава одиннадцатая. Проектирование и расчет свайных фундаментов
обсадных труб из грунта. Используются такие сваи в ос-
нованиях промышленных и гражданских сооружений.
Буровые сваи, бетонируемые под
глинистым раствором. Сваи изготовляются
в скважинах, устраиваемых по способу, когда бурение
Рис. 11.12. Схема изготовления пневмонабивной сваи
1 — шлюзовый аппарат; 2 — обсадная
труба; 3 — готовая свая
производится без обсадных труб, под глинистым раст-
вором. Последний создает гидродинамическое давление,
исключающее возможность обрушения стенок скважины.
Буровые железобетонные сваи изготовляются без ушире-
Рис. 11.13. Схема буровой сваи системы ЦНИИС
а — на сухом месте; б — на местности, покрытой водой;
1 — металлический патрубок; 2 — ствол; 3 — уширенная
пята; 4 — железобетонная или металлическая оболочка
ния и с уширением на конце сваи. Уширение позволяет
сократить количество свай и более полно использовать
их материал.
Процесс изготовления буровой сваи на сухом месте
складывается из следующих операций (рис. 11.13, а):
1)	после монтажа на копре буровой колонны на месте
будущей скважины с последующим разбуриванием уста-
навливается и осаживается обсадный металлический пат-
рубок высотой 2—2,5 м;
2)	буровая колонна с фрезой опускается в сква-
жину для дальнейшего бурения ствола сваи с последую-
щей периодической заливкой скважины глинистым раст-
вором с удельным весом 1,2—1,4 т/м*, который не дол-
жен опускаться ниже низа патрубка. С помощью фрезы
удаляется грунт;
3)	после пробуривания скважины до отметки ушире-
ния к наголовнику присоединяются шланги масляного
насоса и производится бурение уширения;
4)	при необходимости устанавливается арматурный
каркас в скважину;
5)	внутрь арматурного каркаса в скважину опу-
скают бетонолитную трубу для бетонирования способом
ВПТ;
6)	бетонируются сваи.
На местности, покрытой водой, верхняя часть ствола
выполняется в железобетонной или металлической обо-
лочке (рис. 11.13,6), которая погружается ниже дна
акватории в процессе бурения.
Буровые сваи, бетонируемые под глинистым раство-
ром, целесообразно применять при устройстве опор глу-
бокого заложения с большими нагрузками. При диаметре
ствола сваи 125’ см, уширении 300 см и длине до 25 м
предельная нагрузка на одну сваю достигает 2000 т.
б)	Набивные сваи, устраиваемые с применением
инвентарной стальной трубы с закрытым
нижним концом
Ч а стот р а м бо в а н ны е сваи [22]. Для их
изготовления делается в грунте скважина путем забивки
в него обсадной трубы, свободно опертой на специальный
башмак. Труба после заполнения ее бетоном извлекается
из грунта, а бетон, выходя из трубы, заполняет сква-
жину. В случае необходимости набивные частотрамбо-
ванные сваи могут изготовляться армированными.
Забивка и извлечение обсадной трубы из грунта
производится при помощи специального .копра Т-135,
оборудованного паровоздушным молотом одиночного
действия СССМ-582 с полуавтоматическим парораспре-
делением. Этот же молот приспособлен для трамбования
бетона в скважине. С помощью указанного оборудования
могут изготовляться сваи диаметром 325, 377 и ‘426 мм
на глубину до 25 м с несущей способностью до 120 т.
Схематически процесс изготовления сваи состоит из
следующих операций (рис. 11.14):
1)	в грунт забивается обсадная труба; последняя
при этом свободно опирается нижним концом на чугун-
ный башмак;
2)	при надобности в трубу устанавливается арматур-
ный каркас, состоящий из четырех-шести стержней диа-
метром 14—20 мм и спирали из §-мм проволоки с шагом
15 см\
3)	труба заполняется бетоном и затем извлекается
из грунта.
Особенно следует рекомендовать частотрамбованные
сваи в основании гражданских и промышленных соору-
жений в случаях:
1)	когда их необходимо изготовить до начала земля-
ных работ по отрывке котлована; в этом случае забитую
обсадную трубу до проектной отметки заполняют бето-
ном, а выше этой отметки — грунтом;
2)	при стесненной территории строительной пло-
щади, когда доставка готовых свай с завода железобе-
тонных изделий и их хранение затруднены;
3)	когда условия службы свай в сооружениях не
требуют применения арматуры.
§ 2. Конструкции свай, их характеристика и область применения
175
Вибронабивные сваи [1 и 23]. С появле-
нием вибропогружателей возникла возможность выпуска
индустриальным методом набивных свай. С помощью
вибратора погружается инвентарная труба с теряемым
железобетонным (рис. 11.15) или инвентарным (раскры-
вающимся) башмаком (рис. 11.16) на нужную глубину.
Вибронабивные сваи с уширенной пятой [18] изго-
тавливаются в основном тем же оборудованием, что и
сваи без уширения. Бетонное уширение выполняется
при помощи вибротрамбования специальной трамбовкой
пробки бетонной смеси, загруженной в инвентарную трубу
после ее погружения на проектную глубину.
Рис. 11.14. Схема процесса изготовления частотрамбованных свай
I — установка трубы с молотом и наголовником на башмак; II — забивка трубы по проектной отметке; III — установка
арматурного каркаса; IV — загрузка бетона в трубу; V — трамбование бетона и извлечение трубы на высоту 4—4,5 м;
VI — загрузка песка в трубу для создания пригрузочной пробки; VII — извлечение трубы из грунта до дневной поверх-
ности; VIII — передвижка копра к месту изготовления следующей сваи; / — труба; 2 — башмак; 3 — арматурный каркас;
4 — бадья с бетоном; 5 — бетон; 6 — ковш для загрузки песка; 7 — песок; 8 — головки сваи
иг Ж
Рис. 11.15. Теряе-
мый железобетон-
ный башмак
После ее заполнения бетонной смесью (осадка конуса
2—3 см) она извлекается с вибрированием, при котором
смесь в процессе извлечения трубы, приобретая свойство
тяжелой жидкости, получает достаточно плотное сложе-
ние, причем в нижней части сваи в зависимости от
плотности грунта образуется неболь-
шая уширенная пята.
Во избежание утонения и раз-
рывов бетона в теле сваи, а также
лучшего уплотнения бетонной смеси
скорость извлечения трубы не долж-
на превышать 2 м/мин. Работы ре-
комендуется производить при помо-
щи кранов, грузоподъемность кото-
рых должна быть достаточной для
извлечения трубы вибратором после
заполнения ее бетоном.
Процесс изготовления набивной
бетонной (армированной) сваи со-
стоит из следующих операций:
в инветарную трубу заводится
арматурный каркас,после чего она ус-
танавливается на место погружения;
закрепляется арматурный кар-
кас;
погружается инвентарная труба;
труба заполняется бетонной
смесью;
труба извлекается из грунта.
Длина вибронабивных свай колеблется в пределах
5—15 м, а диаметр — от 300 до 400 мм. Такие сваи ре-
комендуется применять в тех же случаях, что и часто-
трамбованные. Особенно они целесообразны там, где
в зависимости от грунтовых условий сваи погружаются
различной длины, а также в районах, где нет заводов,
выпускающих готовые сваи. Несущая способность вибро-
набивных свай в слабых грунтах достигает 30—40 т.
Процесс образования уширенной пяты следующий •
(рис. 11.17). С помощью вибратора, поддерживаемого
краном, в грунт погружается инвентарная труба с теряе-
мым железобетонным башмаком, который герметично
(посредством двух витков просмоленного каната) закры-
вает полость трубы. После погружения трубы на проект-
I-I
Рис. 11.16. Инвентарный раскрывающийся башмак кон-
струкции инж. Рыбина
1 — упор кольца; 2 — соединительное (теряемое) кольцо; 3 —
лепесток; 4 — шарнир верхний; 5 — трос ф 10 мм\ 6 — планка;
7 — болт 12X35; 8 — скоба
ную длину вибропогружатель с нее снимается, в трубу
забрасывается небольшое количество бетонной смеси и
опускается трамбовка на штанге, жестко скрепленная
с тем же вибропогружателем. При включении последнего
происходит втрамбование бетонной пробки с теряемым
башмаком в грунт, причем под трубой образуется пята.
Затем после установки арматурного каркаса труба запол-
няется смесью и извлекается из грунта краном при по-
мощи того же вибратора, а бетон при этом хорошо уплот-
176
Глава одиннадцатая. Проектирование и расчет свайных фундаментов
няется, образуя тело сваи. Скорость извлечения трубы
должна быть не более 2 м/ мин, чтобы бетон укладывался
в грунт с наибольшей плотностью.
Рис. 11. 17. Схема процесса изготовления бе-
тонной вибронабивной сваи с уширенной пятой
1 — труба; 2 — теряемый железобетонный башмак;
3 — трамбовка; 4 — штанга; 5 — бетонное уширение;
6 — каркас; 7 — ствол тела сваи
Сваи с уширенной пятой данного типа рекомен-
дуется применять в легких и средних грунтовых усло-
виях для увеличения (в 1,5—2 раза) несущей способности
вибронабивных свай.
В. СВАИ СМЕШАННОГО ТИПА
Трубчатые стальные сваи, запол-
няемые бетоном [16]. Такие сваи устраиваются
из стальных трубчатых элементов круглого или иного
замкнутого поперечного сечения, заполняемых бетоном
после погружения в грунт. Эти сваи менее экономичны,
чем железобетонные, и вследствие этого для строитель-
ства капитальных сооружений нецелесообразны. Они
пригодны в условиях строительства на открытых аква-
ториях, где важную роль приобретает прочность и устой-
чивость возводимого сооружения.
Винтовые сваи [24 и 26]. Такие сваи устраи-
ваются из стального трубчатого ствола, заполняемого
после погружения в грунт бетоном, снабжаемого одной
или несколькими винтовыми лопастями. При вращении
ствол ввинчивается в грунт. Применение этих свай воз-
можно лишь при наличии специального оборудования
в грунтах, где нет больших камней и других твердых
включений. Преимущество их. заключается в том, что
завинчивание не сопряжено с сотрясениями грунта, при-
сущими забивным сваям. Другой положительной сторо-
ной является высокая несущая способность, в частности
большое сопротивление выдергиванию.
Конструкция винта свай определяется характером
грунтов. Для слабых грунтов применяются цилиндри-
ческие винты с незначительным шагом и большим диа-
метром для распространения давления на большую пло-
щадь (рис. 11.18, а). При средних грунтах используются
винтовые наконечники несколько меньшего диаметра
(рис. 11.18, б). Для плотных грунтов наконечники имеют
коническую форму при нескольких оборотах и большом
шаге (рис. 11.18, в).
Рис. 11.18. Конструкции винтовых лопастей
а — для слабых грунтов; б — для грунтов средней плотно-
сти; в — для плотных грунтов
Металлический ствол сваи, открытый снизу или
закрытый конусным наконечником, при значительной
длине состоит из звеньев, соединяемых в стыках специ-
альными фланцами на болтах или сваркой встык с на-
кладками. При завинчивании полой открытой снизу
сваи грунт внутри ее поднимается вверх; это облегчает
опускание сваи, так как она смещает в стороны ничтож-
ный объем грунта. Погружаются винтовые сваи-оболочки
в грунт как закрытые снизу, так и открытые при помощи
крана или копра последовательным соединением отдель-
ных секций, а завинчиваются специальным электрока-
бестаном, состоящим из сварного корпуса, внутри кото-
рого смонтирована система приводных шестерен.
В СССР для винтовых закрытых снизу свай приме-
няют стальные оболочки диаметром от 275 мм (с лопа-
стями диаметром 1 м) до 1200 мм (с лопастями диа-
метром 2,5 м).
Винтовые сваи могут быть вертикальными и наклон-
ными, и используются они преимущественно в портовом
строительстве и при постройке мостов. Железобетонные
оболочки вследствие слабой сопротивляемости кручению
не нашли широкого применения для винтовых свай.
Указания по расчету винтовых свай приводятся в работе
Цюрупы и Чистякова [30].
Камуфлетные сваи [4 и 26]. Существует
несколько способов устройства таких свай.
§ 3. Определение несущей способности одиночной сваи
177
Способ Вильгельм и. Первоначально за-
бивается или погружается бурением открытая снизу
оболочка (обсадная труба). Из внутренней полости обо-
лочки удаляется грунт, опускается заряд взрывчатого
вещества ВВ и скважина заполняется бетонной смесью.
Затем трубу приподнимают на 1—1,5 м и взрывают заряд.
Полученное уширение заполняется бетоном, после чего
заполняется бетоном и ствол сваи. В некоторых случаях
труба может быть оставлена в грунте.
Рис. 11.19. Схема устройства камуфлетных свай
1 — свайная оболочка; 2 — заряд ВВ; 3 — проводники;
4 — тощий цементный раствор; 5 — литой бетон
Способ Луга. Схема устройства камуфлетной
сваи по способу Луга приведена на рис. 11.19. Работы
по .изготовлению этих свай заключаются в следующем.
Сначала погружают до требуемой глубины оболочку,
закрытую конусным наконечником, что позволяет полу-
чить свободную от воды и грунта полость сваи (I).
В нижний конец оболочки опускают заряд взрывчатого
вещества с электродетонатором, от которого выводят
электропровода к подрывной машинке или к иному
источнику тока (II). Затем полость сваи заполняют
литым бетоном с осадкой конуса 20—25 см и заряд взры-
вают (III). Таким образом, получается бетонное уши-
рение, связанное с бетоном, оставшимся в оболочке
(IV). Затем заполняют остальную часть трубы бето-
ном (V). В верхнюю часть ствола сваи устанавливают
каркас. Количество В В берут из такого расчета, чтобы
после заполнения камуфлета в оболочке оставался еще
столб бетона высотой примерно 2 м. Это необходимо для
получения надежной связи между уширением и телом сваи.
Камуфлетные сваи могут быть использованы во всех
областях строительства. Указания по определению раз-
меров уширений камуфлетных свай и необходимых для
их образования величин зарядов ВВ можно найти в Тех-
нических условиях [4 и 26].
§ 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ
ОДИНОЧНОЙ СВАИ
а) Сваи-стойки, работающие на осевую нагрузку
Расчетное сопротивление сваи-стойки Р, работающей
на вертикальную сжимающую нагрузку и опирающейся
нижним концом на крупнообломочные или скальные
грунты, определяется как наименьшее из сопротивлений:
материала сваи, как центрально сжатого элемента или
грунта, воспринимающего давление нижнего конца.
При этом надо стремиться так запроектировать сваю,
чтобы несущая ее способность по материалу была пре-
дельно близка к несущей способности сваи по грунту.
Расчетное сопротивление по грунту свай-стоек, ра-
ботающих на осевое сжатие, определяется по формуле
P = ktnR*F,	(11.1)
где Р — расчетное сопротивление сваи в т;
k — коэффициент однородности грунта;
т — коэффициент условий работы;
Ra — нормативное предельное сопротивление грунта
в плоскости нижнего конца сваи в т/м\ при-
нимаемое по табл. 11.5;
F — площадь поперечного сечения нижнего конца
сваи в м2.
При вычислении величины расчетного сопротивления
сваи-стойки продольный изгиб учитывается в следующих
случаях:
1) когда свая входит в состав свайного фундамента
с высоким свайным ростверком;
2) когда свая располагается в толще весьма слабых
грунтов — торфов, разжиженных глинистых грунтов или
слабых илов.
В обоих случаях при определении расчетной свобод-
ной длины сваи и назначении коэффициента уменьшения
расчетного сопротивления принимаются во внимание ее
действительная длина на участке, не окруженном грун-
том или находящемся в слое весьма слабого грунта, и вид
заделки головы в ростверк; нижний конец считается
жестко защемленным на глубине, равной 5-кратной ра-
бочей высоте площади поперечного сечения (считая от
уровня поверхности грунта или от уровня подошвы слоя
весьма слабого грунта).
Расчетное сопротивление по материалу свай-стоек,
находящихся в грунте и работающих на осевое сжатие,
определяется по нижеприведенным формулам.
Деревянные сваи:
F —	(11.2)
где — площадь (нетто) поперечного сечения ствола
сваи в ж2;
7?с — расчетное сопротивление древесины сжатию
вдоль волокон в т/м2',
— коэффициент однородности материала сваи,
принимаемый равным 0,9;
т — коэффициент условий работы, который в рас-
четах свай следует брать не более 0,7.
Железобетонные сваи:
Р = k6m (/?npFM +	(11 -3)
где /?пр — расчетное сопротивление бетона при осевом
сжатии в т/м2\
Ra — расчетное сопротивление арматуры в т/м2}
F§ — площадь поперечного сечения сваи в м2\
Fa — площадь поперечного сечения всех стержней
продольной арматуры в л2;
zna — коэффициент условий работы арматуры, опре-
деляемый по СНиП II-В. 1-62.
178
Глава одиннадцатая. Лроектирование и расчет свайных фундаментов
Железобетонные трубчатые сваи,
заполняемые бетоном:
Р = kMm (Япр^я + таР3Ра + 2,5tnaRacFcn). (11.4)
Здесь Гя — площадь поперечного сечения ядра в ж2;
Fcn — площадь приведенного сечения спиральной
арматуры в м2, определяемая по формуле
(П.5)
где Оя — диаметр ядра в м’,
fcn — площадь поперечного сечения спиральной
арматуры в м2;
S — шаг спирали в центральной части ствола в м;
/%с — расчетное сопротивление растяжению спирали
в т/м2.
Стальные трубобетонные оболочки:
P = feMm(/?npFa+180F„ + £TFe), (И-6)
где — предел текучести стали оболочки в mJм2-,
Fe — площадь поперечного сечения стальной обо-
лочки в м2.
Стальные сваи:
P = kMmRTFe.	(11.7)
При использовании стальных оболочек или сталь-
ных свай площадь Fe поперечного сечения необходимо
снижать, считая, что под влиянием коррозии размеры
поперечного сечения по всему наружному контуру
уменьшаются на 2—3 мм.
Величина коэффициента условий работы т, как
правило, берется равной 1; при применении набивных
свай эту величину рекомендуется снижать до 0,9. Рас-
четные величины в формулах (Н.2)— (Н.6) принимаются
по нормам проектирования деревянных, бетонных и
железобетонных конструкций (СНиП П-В. 4-62 и П-В.
1-62).
б) Висячие сваи, работающие на осевые нагрузки
Расчетное сопротивление висячих свай, работающих
на осевую сжимающую нагрузку, определяется предва-
рительным расчетом и уточняется по данным контроль-
ных испытаний пробных свай на месте постройки. Виды
испытаний, их состав и порядок проведения, а также
методика обработки опытных данных со всеми необходи-
мыми справочными данными приводятся в последнем
параграфе главы.
Формула для вычисления расчетного сопротивления
одиночной висячей сваи в общем случае по СИ 200—62
[25] имеет вид:
Р = kmtu^aif'tliFPF), (Н.8)
где /г, m, и F — те же значения, что и в форму-
ле (11.1);
/г- — толщина отдельных слоев грунта,
пройденных сваей или оболочкой
в м, ниже уровня местного размыва
при расчетном расходе воды;
и — периметр поперечного сечения ство-
ла сваи или оболочки в м; если
сваи имеют непостоянное попереч-
ное сечение, то для каждого z-го
слоя грунта принимается периметр
среднего поперечного сечения сваи
на этом участке;
ff — нормативное предельное сопротив-
ление сил трения слоев грунта в
т/м2, принимаемое по табл. 11.6,
где средняя глубина расположения
слоя грунта соответствует расстоя-
нию от наинизшего уровня воды
до середины толщины слоя Z/. При
наличии торфов боковое трение
грунтов выше подошвы низшего
слоя торфа учитывается со знаком
минус, причем для торфа прини-
мается /? = 0,5 т/м2 независимо
от глубины его залегания;
az- — коэффициент, учитывающий влия-
ние способа погружения сваи и
свай-оболочек (табл. 11.7).
При погружении свай с применением вибрирования
величина сопротивления острия FR^ умножается на со-
ответствующее’ значение коэффициента аг-; коэффициент
однородности грунта k как по СНиП П-Б. 5-62, так и
СН 200—62 принимается равным 0,7; коэффициент усло-
вий работы т для расчетов свайных фундаментов про-
мышленных и гражданских зданий СНиП П-Б. 5-62
рекомендует принимать равным 1.
Рекомендуемые значения характеристик и f”
лобовых и боковых предельных сопротивлений грунта
приводятся по СН 200—62, указания которых в основном
не расходятся с указаниями СНиП П-Б. 5-62, но яв-
ляются более полными; эти значения даны в табл. 11.5.
и 11.6.
Таблица 11.5
Нормативные предельные сопротивления грунта
основания RH в прм2
Пески и супеси Граве_ Круп_
средней плот- листке ные
ности
Сред- ..
ние Мелкие
Суглинки и
глины при
коэффициенте	0.2	0.3	0,4	0,э
консистенции В
4
5
7
10
15
20
25
30
35
820
880
950
1050
1170
1250
1340
1420
1500
530
560
600
680
750
820
880
940
1000
380
400
430
490
560
620
680
740
800
280
300
320
350
400
450
500
550
600
180
190
210
240
280
310
340
370
400
120
130
140
150
160
170
180
190
200
В плотных песках и супесях значение 7?н увеличи-
вается на 30%.
Согласно СН 200—62 в расчетах несущей способности
камуфлетных свай значения RH умножаются на коэффи-
циенты, указанные в табл. 11.8.
Табл. 11.8 можно пользоваться также в расчетах
свай с уширенной пятой не только камуфлетных, но и
других видов.
Для забивных свай, а также для трубчатых свай
с открытым нижним концом диаметром не более 800 мм,
погружаемых забивкой в любые грунты (вибропогружа-
телями— только в песчаные грунты), и с оставлением
грунтового ядра на высоту не менее трех диаметров ве-
личина определяется по табл. 11.5.
§ 3. Определение несущей способности одиночной сваи
179
Таблица 11.6
Нормативные предельные сопротивления
сил трения ff в т!м2
Средняя глубина расположения слоя грунта в м	Пески и супеси			Суглинки и глины при коэффициенте консистенции В						Для винтовых и бу- ровых свай незави- симо от вида грун- тов
	крупные и средние	мелкие	пылеватые	0,2	0,3	•0,4	0,5	0,6	> 0,6	
1	3,5	2,3	1,5	3,5	2,3	1,5	1,2	0,5	0,2	0,8
2	4,2	3,0	2,0	4,2	3,0	2,0	1,7	0,7	0,3	1,1
3	4,8	3,5	2,5	4,8	3,5	2,5	2,0	0,8	0,4	1,3
4	5.3	3,8	2,7	5,3	3,8	2,7	2,2	0,9	0,5	1,4
5	5,6	4,0	2,9	5,6	4,0	2,9	2,4	1,0	0,6	1,5
7	6,0	4,3	3,2	6,0	4,3	3,2	2,5	1,1	0,7	1,6
10	6,5	4,6	3,4	6,5	4,6	3\4	2,6	1,2	0,8	1,7
15	7,2	5,1	3,8	7,2	5,1	3,8	2,8	1,4	1,0	1,8
20	7,9	5,6	4,1	7,9	5,6	4,1	3,0	1,6	1,2	2,0
25	8,6	6,1	4,4	8,6	6,1	4,4	3,2	1,8	—	2,2
30	9.3	6,6	4,7	9,3	6,6	4,7	3,4	2,0	—	2,4
35	10,0	7,0	5,0	10,0	7,1	5.0	3,6	2,2	—	2,6
При погружении с подмывом и последующей добив-
кой после отключения подмыва вводится коэффициент 0,9.
Таблица 11.7
Коэффициент
ТиЦ свай	За- бивка	Вибропогружение в грунты			
		пески	супеси	су- глинки	глины
Сваи	1,0	1,1	0,9	0,7	0,6
Сваи-оболочки	0,9	1,0	0,9	0,7	0.6
Таблица 11.8
Коэффициенты к сопротивлению Rn для
камуфлетных свай
Отношение диа- метра к амуф лет- ного уширения к диаметру ствола сваи	Вид грунта в плоскости острия (подошвы) сваи			
	пески	супеси	суглинки С В = 0,5	глины С В = 0,5
1,0	1,00	1,00	1,00	1,00
1,5	0,95	0,85	0,75	0,70
2,0	0,90	0,80	0,65	0,50
2,5	0,85	0,75	0,50	0,40
3,0	0,80	0,60	0,40	0.30
При грунтах крупнообломочных (щебенистых, га-
лечниковых и валунных) и связных твердой консистен-
ции (при В < 0) принимается /?н = 2000 т/м2.
При опирании забивной сваи на скальные грунты
принимается 7?н = 1,4 R, где 7? — расчетное сопротивле-
ние осевому сжатию скальных грунтов,- вычисляемому
согласно указаниям СН 200—62, но не менее 2000 т/м2.
Для определения расчетного сопротивления одиноч-
ной сваи, подвергающейся осевому выдергивающему
усилию, пользуются формулой
Р = 0,4та 2 a,/? lb	(11.9)
где 0,4 — коэффициент однородности грунта.
Технические условия проектирования железнодо-
рожных, автодорожных и городских мостов и труб
(СН 200—62) коэффициент т ставят в зависимость от
типа ростверка и числа свай в нем (табл. 11.9). Эти же
данные могут быть рекомендованы для проектирования
свайных фундаментов в условиях гидротехнического
строительства.
Таблица 11.9
Коэффициент т
Тип ростверка	Число свай или свай-оболочек в ростверке			
	1-5	6—10	11—20	21 и более
Высокий Низкий	0,80 0,85	0,85 0,90	0,90 1,00	1,00 1,00
в) Практические приемы расчета свай на горизонтальную
(изгибающую) нагрузку
По характеру работы при горизонтальных нагрузках
сваи разделяются на: 1) гибкие сваи; 2) жесткие сваи.
К гибким относятся сваи с коэффициентом относительной
длины а = ~ Д>20, к жестким — с коэффициентом а<<20.
Здесь L — полная длина сваи,
d — диаметр круглой или сторона квадратной
сваи.
Расчет гибких свай производится в предположении,
что нижний конец жестко заделан в грунте на некоторой
глубине /0 от расчетной поверхности грунта, ниже кото-
рого свая не перемещается и не деформируется, а верх-
ний — свободен или закреплен в ростверке. Вид закре-
пления зависит от конструкции ростверка — в жестких
железобетонных или массивных бетонных ростверках
сваю можно считать жестко защемленной, в деревянных
ротсверках — закрепленной шарнирно.
Для установления зависимости между горизонталь-
ной силой Рг, приложенной на уровне подошвы рост-
верка, и смещением А в направлении действия этой
силы используются формулы, учитывающие влияние
отпора грунта на участке /0 длины сваи.
В соответствии с изложенным для низкого свайного
ростверка имеем:
при шарнирном соединении сваи с ростверком
Рг = ₽^Д:	(Н-10)
при жесткой заделке сваи в ростверке
12Е/
- РГ = З^А,	(11-11)
*•0
где EI — поперечная жесткость ствола сваи.
Рекомендуемые значения /0 и Р приводятся в
табл. 11.10. Предельная величина А устанавливается по
условиям эксплуатации конструкций, но во всяком случае
не должна превышать 10 мм [29].
В расчетах высоких свайных ростверков допу-
скается пользоваться приводимыми в табл. 11.10 реко-
мендуемыми значениями /0, но влияние отпора грунта
в пределах этой глубины не учитывается, и сопротивле-
ние сваи или системы свай определяется по общим пра-
вилам строительной механики в предположении, что
180
Глава одиннадцатая. Проектирование и расчет свайных фундаментов
свая от места заделки в грунте (на глубине /0) до места
соединения с ростверком свободна от связей с грунтом
по всей длине.
Пользуясь данными таблицы, следует иметь в виду,
что глубина заделки должна быть во всяком случае не
менее 1,5 м.
Расчет жестких свай на горизонтальную нагрузку
рекомендуется производить по методике ЦНИИС.
Таблица 11.10
Значения расчетной глубины lQ и коэффициента
отпора грунта |3
Грунты, залегающие на глубине lQ	Расчетная глубина заделки свай в грунте Zo		Коэффи- циент отпора грунта 3
	деревян- ных	железо- бетонных	
Пески средней плотности, супеси, суглинки и глины тугопластичные	3d	bd	0,20
То же, ниже уровня грун- товых вод	4,5d	6d	0,16
Пески и супеси пылеватые, рыхлые, суглинки и глины мягкопластичные или сле- жавшиеся ниже уровня грунтовых вод	bd	Id	0,12
Илы, супеси, суглинки и глины текучепластичные	&d	8d	0,08
§ 4.	КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ
СВАЙНЫХ ОСНОВАНИЙ И ФУНДАМЕНТОВ
а)	Выбор типа конструкции и размеров свай
Выбор типа конструкции и размеров свай зависит от
геологических и гидрогеологических условий строитель-
ной площадки, конструктивных особенностей и разме-
ров сооружения, интенсивности нагрузок, передаваемых
им на основание, и производственных возможностей
строительных организаций, которым может быть пору-
чено выполнение свайных работ.
Ориентировочные данные, необходимые для обосно-
ванного выбора типа конструкции сваи с учетом выше-
указанных факторов были приведены в § 2 настоящей
главы при описании существующих конструкций свай.
Окончательный выбор типа сваи должен производиться
на основании технико-экономического сравнения воз-
можных вариантов, с учетом производственных возмож-
ностей местных строительных организаций. Что же ка-
сается размеров свай, то при проектировании свайных
оснований и фундаментов ими приходится задаваться
исходя из следующих соображений.
Глубина погружения свай зависит
в основном от геологических условий строительной пло-
щадки. В тех случаях, когда на сравнительно небольшой
глубине от поверхности последней залегают скальные
породы, обычно применяются сваи-стойки; глубина по-
гружения при этом определяется положением кровли
скалы. Нижние концы забивных свай должны доходить
до поверхности скалы, при применении набивных (буро-
вых) свай в некоторых случаях может оказаться выгод-
ным заглубление нижних концов в толщу скальной
породы на глубину, обеспечивающую получение высо-
кого расчетного сопротивления. Так может, в частности,
обстоять дело, когда верхний слой скальной породы
разрушен и не обладает достаточной прочностью.
В тех случаях, когда породы залегают на большой
глубине и приходится применять висячие сваи, необ-
ходимо стремиться к тому, чтобы пройти сваями всю
толщу слабых грунтов и завести нижние концы свай
в подстилающий эту толщу слой прочного грунта. Глу-
бина погружения свай в этот последний слой опреде-
ляется с одной стороны требованиями расчета (необходи-
мостью получения соответствующего расчетного сопро-
тивления свай), с другой (для забивных свай) — возмож-
ностью забивки исходя из последнего требования. Не
следует назначать глубину забивки свай в твердые глины
с коэффициентом пористости 8	0,5 более 0,8 ж, в круп-
нообломочные — более 1 м и в плотные гравелистые
пески — более 1,5—2 м.
Если же и скальные породы находятся на недосягае-
мой глубине и грунтовая толща не имеет четко выражен-
ных слабых и прочных слоев, глубина погружения свай
определяется только требованиями расчета. Практически
в этом случае следует поступать так; предварительно
задаться основными размерами свайных фундаментов и
примерным размещением свай в плане, приближенно
вычислить нагрузку, приходящуюся на сваю, а затем
на основании имеющейся характеристики геологических
условий площадки найти необходимую глубину погру-
жения по формуле (11.8). Рекомендуется выполнить та-
ким образом несколько сравнительных подсчетов, с тем
чтобы выбрать наиболее рациональное соотношение
между плановыми размерами фундаментов и глубиной
погружения свай. При этом следует иметь в виду, что
экономически почти всегда наиболее выгодным оказы-
вается фундамент с меньшим числом более длинных свай,
чем фундамент с большим числом коротких. Следует
иметь в виду, что на объектах массового строительства,
в особенности — жилищного и при наличии средств
механизации применение свай может явиться технически
обоснованным и экономически выгодным не только в сла-
бых грунтах, но и в плотных, что позволяет отказаться
от земляных работ и от массивных сборных фундаментов.
В таких случаях возможно успешное применение корот-
ких (4—6 м) свай, которые обладают высокой несущей
способностью.
Глубина погружения свай в рассматриваемых грун-
товых условиях во всяком случае принимается не менее
наибольшего размера в плане прямоугольного фундамента
или не менее двухкратной ширины ленточного фунда-
мента.
Длина сваи определяется разностью отметок
подошвы ростверка и нижнего конца сваи, а также глу-
биной ее заделки в ростверк.
Глубина заложения подошвы свайного ростверка
должна назначаться с учетом:
наличия подвалов и подземных коммуникаций;
геологических и гидрогеологических условий строи-
тельства;
величины и характера нагрузок, действующих на
основания;
возможности пучения грунтов при промерзании;
глубины заложения фундаментов примыкающих
зданий и сооружений.
С целью получения экономически наиболее выгод-
ного решения при проектировании низких свайных
ростверков глубину заложения подошвы ростверка сле-
дует принимать наименьшей из возможных при имею-
щихся геологических и гидрогеологических условиях и
заданной характеристики здания и сооружения, но не
менее 0,5 м, считая от спланированного уровня площадки.
В грунтах, подверженных пучению, при нагрузках на
сваи в основании, меньших сопротивления свай выпучи-
ванию, обусловленному смерзанием с грунтом, глубина
$ 4. Конструирование и расчет свайных оснований и фундаментов
181
заложения подошвы ростверка должна быть не менее
глубины сезонного промерзания, устанавливаемой по
СНиП П-Б. 1-62. Определение сил смерзания свай
с грунтом производится в необходимых случаях по нор-
мам и техническим условиям проектирования естествен-
ных оснований фундаментов зданий и сооружений в райо-
нах вечной мерзлоты.
При использовании деревянных свай отметка по-
дошвы свайных ростверков должна назначаться с учетом
требований, связанных с необходимостью предохранения
древесины от гниения (см. § 2).
По СНиП П-Б. 5-62 концы железобетонных свай
после срубки должны заделываться в ростверк на длину:
в свайном фундаменте, работающем на вертикальные
нагрузки, ствол сваи — не менее 5 см, а выпуски арма-
туры для связи ее с ростверком — не менее 25 см\
в свайном фундаменте, работающем на горизонталь-
ные нагрузки, ствол сваи — не менее наибольшего раз-
мера поперечного сечения сваи, а выпуски арматуры —
не менее 40 см.
В тех случаях, когда сваи, несущие осевые нагрузки,
могут быть забиты до проектной отметки с незначитель-
ными отклонениями, рекомендуется не производить раз-
рушения голов железобетонных свай и заделывать их
в бетонный ростверк (без выпусков арматуры) на 0,5 d
при многорядном расположении и не выше, чем на 1 d —
при однорядном (здесь d — наружный диаметр круглого
или размер стороны квадратного сечения сваи).
Глубина заделки деревянных свай в бетонный рост-
верк должна быть не менее 0,3 м при одних вертикаль-
ных и не менее 1,5—2,0 d при наличии также горизон-
тальных нагрузок (в данном случае d — диаметр в верх-
нем отрубе).
Поперечные размеры свай назна-
чаются с учетом характера их работы в основании (сваи-
стойки или висячие сваи) по условию наибольшего
использования материала сваи.
Ориентировочные данные для назначения размеров
поперечного сечения висячих свай различных типов даны
в § 2. При определении поперечных размеров свай-стоек,
а также любых свай, подвергающихся действию попереч-
ного изгиба или растяжения, кроме намеченных по этим
ориентировочным данным, размеры должны проверяться
расчетом по формулам (11.1) — (11.9) и деформацией по
формулам (11.10), (11.11) и др.
б)	Определение количества свай, размещение
их в плане и установление размеров
подошвы свайного ростверка
Выбрав тип и размеры сваи и вычислив ее расчетное
сопротивление Р по методике, рассмотренной в § 3, проек-
тировщик может найти количество свай.
При нагрузке N, приложенной центрально (по отно-
шению к данному свайному фундаменту), число п свай
определяется по формуле
N
(11.12)
Этой же формулой можно пользоваться, когда на-
грузка N приложена к ростверку с постоянным эксцен-
трицитетом е — при условии, чтобы на уровне подошвы
ростверка линия действия силы N совпадала с центром
тяжести площади свай. Когда это последнее условие вы-
полнить не удается, а также во всех случаях при пере-
менной величине эксцентрицитета е, количество свай
вычисляется способом подбора, совмещая операцию
подбора с размещением свай в плане (см. ниже).
Сваи размещаются по площади ростверка рядами,
которые располагаются либо параллельно сторонам его
подошвы (так называемый рядовой порядок), либо под
углом к ним (шахматный порядок). Размещая сваи по
площади ростверка, необходимо стремиться к сокраще-
нию его размеров до конструктивного минимума, что
достигается правильным выбором порядка размещения и
установлением минимальных расстояний между осями
свай. Эти расстояния во всяком случае должны быть
не менее 3 d (где d — диаметр трубчатой или сторона
квадратной сваи) и не менее 0,7 м рдя. деревянных свай
и 0,9 м — для железобетонных. В свайных фундаментах
с высоким свайным ростверком при забивке свай с на-
клоном эта последняя рекомендация относится к пло-
скости, находящейся на уровне нижних концов свай;
на уровне подошвы ростверка минимальное расстояние
между осями свай может быть сокращено до 1,5 d. При
погружении свай вибраторами в песчаные грунты рас-
стояние между сваями на уровне их нижних концов
должно быть не менее 4 d (иначе погрузить сваи не
удастся ввиду сильного уплотнения песчаного грунта).
В кустах из трубчатых свай в зависимости от применяе-
мого сваебойного оборудования и грунтовых условий
расстояние между ними может быть уменьшено до 1,5 d.
При осевых (по отношению к оси свайного фунда-
мента) нагрузках сваи размещаются по плоскости равно-
мерно (с равными расстояниями между осями в каждом
ряду и между ними). При внецентренных нагрузках сваи-
стойки располагаются по эпюрам давления таким обра-
зом, чтобы давления на каждую из свай были примерно
одинаковыми и близкими к расчетному сопротивлению Р,
определяемому по формулам (11.1)—(11.8). Висячие
сваи в фундаментах, подвергающихся внецентренным
нагрузкам, при расстоянии между их осями меньше 6 d
размещаются равномерно по всей площади ростверка
(с равными расстояниями между осями в каждом ряду
и между ними) или при больших эксцентрицитетах равно-
мерно в каждом ряду, но с разным шагом рядов в напра-
влении эксцентрицитета.
Для определения количества и размещения висячих
свай при действии внецентренной нагрузки можно поль-
зоваться следующим вспомогательным приемом:
1)	задаться расстояниями а и b между осями свай
(в направлении, перпендикулярном плоскости действия
пары сил, во всех случаях эти расстояния должны при-
ниматься минимальными b = 3 d)\
2)	вычислить условную («приведенную») величину
р
расчетного сопротивления основания/?усл = где Р —
расчетное сопротивление одиночной сваи, найденное по
формуле (11.8);
3)	подобрать минимальные размеры подошвы рост-
верка по формуле
--Ь — ^Ус-”	(11.13)
F~W>0	v ’
где N — величина равнодействующей всех прило-
женных к ростверку сил;
е — эксцентрицитет;
F, W — соответственно площадь подошвы ростверка
и момент сопротивления этой площади от-
носительно главной оси, перпендикулярной
плоскости действия пары сил;
4)	определить количество свай по формуле
»--£ <iu4>
Для того чтобы получить наиболее выгодное как по
количеству свай, так и по размерам ростверка решение,
полезно произвести несколько подсчетов при разных ве-
личинах а (в пределах от амии 3d до а = 6 — 8 d).
182
Г лава одиннадцатая. Проектирование и расчет свайных фундаментов
После того как количество и расположение свай
намечены, определяются размеры подошвы свайного
ростверка, которые должны быть такими, чтобы рас-
стояние от оси любого из крайних рядов свай до края
подошвы было равно 0,7 d, причем свес ростверка от
наружных граней свай составлял не менее 0,1 м.
в) Поверочный расчет свайных фундаментов
При проектировании свайных фундаментов произ-
водится поверочный расчет:
1)	во первому предельному состоянию, определяе-
мому несущей способностью (прочностью и устойчи-
востью) грунта, свай и ростверка;
2)	по второму предельному состоянию, определяе-
мому развитием перемещений (осадок и горизонтальных
смещений) ростверка.
При проектировании фундаментов с высоким свай-
ным ростверком на железобетонных сваях, подвергаю-
щихся действию изгибающих усилий, производится,
кроме того, расчет по третьему предельному состоянию,
определяемому раскрытием трещин в сваях.
Нормативные и расчетные сопротивления материа-
лов, используемых для сооружения свайных оснований
и фундаментов, а также величины допускаемого раскры-
тия трещин, принимаются по действующим нормам и
техническим условиям на проектирование конструкций
из этих материалов. Входящие в расчет несущей способ-
ности отдельных свай нормативные лобовые и боковые
сопротивления грунта устанавливаются по действующим
техническим условиям проектирования свайных осно-
ваний зданий и сооружений (соответствующие данные
приводятся в § 3).
Расчет по первому предельному
состоянию включает проверку: прочности отдель-
ных свай на действие монтажных нагрузок, несущей
способности свай и прочности ростверка. Монтажной
нагрузкой является собственный вес сваи с коэффициен-
том динамичности 1,5. Расчетом на изгиб от действия
этой нагрузки проверяются целые сваи или отдельные
звенья сборных свай при самом невыгодном положении
подкладок или строповочных петель. В частности, для
забивных железобетонных свай рассматриваются два
случая: подъем сваи на копер за одну точку, удаленную
на 0,294 L от головы (L — длина сваи), и перенос сваи
за две точки, удаленные от концов на 0,207 L.
Несущая способность свай проверяется по формулам:
при центральной нагрузке
N
^Р,	(11.15)
где N — полная расчетная величина центральной на-
грузки, приходящейся на данный свайный фун-
дамент;
п — число свай;
Р — величина расчетного сопротивления, определен-
ная для свай-стоек по одной из формул (11.1)—
(11.8), а для висячих свай — по формуле
(Н.9);
при внецентренной и горизонтальной нагрузках
+	(11.16)
где М — момент пары всех приложенных к фундамен-
ту внешних сил относительно горизонталь-
ной оси, проходящей через центр тяжести
свайного фундамента на уровне подошвы
ростверка;
i — п
yj — сумма квадратов расстояний каждой из свай
i =1
до этой оси;
//макс— расстояние до наиболее удаленной сваи (или
. до наиболее удаленного ряда свай) со сто-
роны сжатия.
При наличии горизонтальных сил дополнительно
проверяются сваи на действие этих сил; при наличии
наклонных свай расчетные усилия в сваях вычисляются
по общим правилам строительной механики; при от-
сутствии наклонных свай горизонтальная нагрузка рас-
пределяется между ними поровну.
Прочность ростверков рассчитывается по указаниям
соответствующих норм и технических условий проекти-
рования конструкции, причем деревянные ростверки
(насадки, поперечные балки и пр.) рассчитываются как
разрезные конструкции, а железобетонные ростверки —
как неразрезные, с учетом или без учета жесткости свай.
Расчет по второму предельному
состоянию включает определение осадок свайного
фундамента, размеры которого в плане принимаются
равными размерам, ограниченным контуром, образуе-
мым осями наружных рядов свай, а глубина заложе-
ния — равной глубине погружения свай.
Такой условный фундамент рассматривается как
обычный сплошной фундамент на естественном основа-
нии; расчет его осадок производится по указаниям, по-
мещенным в гл. 6. При наличии значительных горизон-
тальных нагрузок, кроме расчетов, указанных выше,
производится проверка свайного фундамента на устой-
чивость по указаниям § 3 гл. 4.
§ 5. СВЕДЕНИЯ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВЩИКОВ
ПО ПРОИЗВОДСТВУ СВАЙНЫХ РАБОТ
а)	Оборудование для производства свайных работ
В состав основного оборудования для выполнения
свайных работ входят машины для погружения свай и
свайные копры или краны. Машинами для погружения
свай являются свайные молоты, вибропогружатели,
вибромолоты, а также специальное оборудование для
завинчивания свай и бурения скважин. Свайные молоты
по роду привода разделяются на механические (подвес-
ные), паровоздушные и дизель-молоты. Для подъема
механических молотов используются приводные лебедки;
падение молота осуществляется с необходимой высоты и
происходит под действием собственного веса.
Паровоздушные молоты, в которых сила пара или
сжатого воздуха используется только для подъема удар-
ной части, представляют собой молоты одиночного дей-
ствия; в молотах двойного действия сила пара или сжа-
того воздуха используется как для подъема ударной
части, так и для увеличения скорости ее падения. По
типу управления различают свайные молоты с ручным,
полуавтоматическим и автоматическим управлением.
В дизель-молотах подъем ударной части осуществляется
под действием силы взрыва жидкого топлива.
Существующие конструкции свайных вибропогру-
жателей и вибромолотов разнообразны. Они разли-
чаются по виду, частотной характеристике динамиче-
ского воздействия на сваю и схеме устройства; по типу
привода все вибропогружатели и вибромолоты являются
машинами электромеханическими.
При погружении свай способом завинчивания при-
меняются электрокабестаны, которые жестко соеди-
няются со сваей, а приводом для них служат электро-
моторы.
$ 5. Сведения для проектировщиков по производству свайных работ
183
Буровые агрегаты применяются для устройства бу-
ровых свай в различных грунтах, включая и скальные
породы.
При выборе типа и параметра молота для забивки
свай в первом приближении можно исходить из того, что
вес ударной части молота одиночного действия или дизель-
молота должен быть не менее веса сваи, а номинальная
энергия молота двойного действия должна составлять от
0,3 до 0,6 кем на 1 кг веса сваи. Если погружение свай
осуществляется в сочетании с подмывом или другими
способами, облегчающими погружение, а также при
погружении в легких грунтовых условиях, вес либо
номинальная энергия, соответствующих молотов могут
быть на 25—30% менее указанных выше.
Более точно параметры молота можно выбирать,
исходя из необходимой номинальной энергии удара и
коэффициентов применимости молотов.
Необходимая номинальная энергия удара прини-
мается равной
ЕН>25Р,	(11.17)
где Ен — номинальная энергия удара молота в кгм;
Р — расчетная нагрузка на сваю в т.
Коэффициент применимости молота следует находить
по формуле
k^Q + <Lt	(11.18)
где k — коэффициент применимости молота;
Q — общий вес молота в кг;
q — вес сваи в кг (включая вес наголовника и под-
бабка).
При этом величина коэффициента k не должна пре-
восходить значений, указанных в табл. 11.11.
Таблица 11.11
Ориентировочные значения коэффициента
применимости молотов
Тип молота	Материал сваи		
	дерево	сталь	железо- бетон
Двойного действия и труб-			
чатые дизель-молоты	5,0	5,5	6,0
Одиночного действия и штан-			
говые дизель-молоты	3,5	4,0	5,0
Подвесные	2,0	2,5	3,0
Необходимые параметры вибропогружателей вычис-
ляются по формулам, приведенным в работе [23 и 26].
Копры и краны. Существуют следующие
разновидности копров и кранов:
1)	стандартные легкие копры простейшей конструк-
ции;
2)	универсальные сухопутные копры, обеспечиваю-
щие производство свайных работ в различных условиях;
3)	плавучие универсальные копры, приспособлен-
ные для погружения свай на местности, покрытой водой;
4)	краны и краны-копры, представляющие собой
обычные грузоподъемные стреловые краны, приспособ-
ленные и используемые для работы с машинами для
погружения свай.
Характеристики копров и кранов, выпускаемых
отечественной промышленностью, можно найти в имею-
щихся справочниках по строительным материалам.
б)	Способы контроля несущей способности свай
Существуют два основных способа испытаний —
динамической и статической нагрузкой. Согласно требо-
ваниям технических условий количество свай, подвер-
гаемых контрольным испытаниям, в сооружениях с за-
бивными сваями должно составлять: при их испытании
динамической нагрузкой — 2% от общего числа свай
в сооружении, но не менее 5 шт., а при испытании ста-
тической нагрузкой — 1% от общего числа свай в соору-
жении, но не менее 2 шт. Испытания пробных свай
(в дальнейшем включаемых в состав свайных фундамен-
тов), как правило, должны предшествовать рабочему
проектированию сооружения.
Наиболее часто применяемым является способ испы-
таний динамической нагрузкой. Контрольные испытания
статической нагрузкой производятся преимущественно
в случаях значительной неоднородности в напластовании
грунтов, при несоответствии фактических геологических
условий проектным, при использовании новых типов
свай, а также при наличии обоснованных сомнений в ка-
честве выполнения свайных работ.
Набивные, винтовые, а также трубчатые сваи боль-
шого диаметра испытываются только статической на-
грузкой в количестве 2% от общего числа свай в осно-
вании, но не менее 2 шт.
Контрольные испытания проводятся по ГОСТ
5686—51 «Сваи пробные. Методы испытаний». Более
детальные указания по проведению испытаний свай
можно найти в Инструкции по испытанию свай и грун-
тов [13] и ВСН—34/Х—60 [26].
Указанные нормативные документы распростра-
няются на испытания свай действием продольных осевых
нагрузок.
При возведении высоких свайных ростверков, под-
вергающихся действию значительных горизонтальных
сил, может потребоваться проведение испытаний свай
действием горизонтальных нагрузок [10]; кроме того,
в наиболее ответственных случаях, при наличии специаль-
ного обоснования, проектировщик вправе потребовать
проведения испытания целых свайных кустов. Во всех
таких случаях основные положения методики испытаний
должны быть заданы в проекте сооружения.
Динамические испытания свай. По
этому способу испытание свай состоит в пробной добивке,
в процессе которой производится измерение отказа
(осадки сваи от одного удара). Пользуясь отказом, пре-
дельное сопротивление сваи определяют по формуле
проф. И. М. Герсеванова [7, 20]. Эта формула обяза-
тельна для применения в СССР и имеет вид
р	.4 QH Q + k^q
где Рпр — предельное сопротивление сваи при испыта-
нии динамической нагрузкой в т;
F — площадь поперечного сечения сваи в ж2; 1
q — вес сваи, включая вес наголовника в т (без
коэффициента перегрузки);
Q — вес ударной части молота в т (без коэффициен-
та перегрузки);
Н — расчетная высота падения ударной части мо-
лота в см, принимаемая по табл. 11.12;
е — отказ сваи от одного удара (остаточная часть
суммарного отказа) в см;
п — коэффициент, принимаемый: для деревянных
свай (без наголовника) п = 100 т!м2; для
1 Для трубчатых свай площадь сечения железобетонного
кольца.
184
Г лава одиннадцатая. П роектирование и расчет свайных фундаментов
призматических железобетонных свай (с на-
головником) п = 150 т/м2\ для трубчатых
железобетонных свай с открытым нижним
концом и = 80 т/м2-, для стальных свай
(с наголовником) п = 500 т/м2\
k — коэффициент восстановления удара, завися-
щий от материала соударяющихся тел: для
стали и чугуна с деревом k2 = 0,2; для стали
по стали k2 = 0,4; при железобетонных и
стальных сваях предусматривается примене-
ние наголовников с деревянным вкладышем.
Предельное сопротивление железобетонных свай,
забитых в глинистые грунты, при замере отказа с уче-
том упругой его части в процессе добивки [17] опреде-
ляется по формуле
V1 +i,' X' ~11' '11 20>
' 2
где d — диаметр круглого или наибольшая сторона по-
перечного сечения сваи в м\
I — глубина забивки сваи в м\
с — упругая часть отказа (упругие деформации
грунта и сваи) в см, измеряемая отказоме-
ром [17];
ntf — коэффициент, принимаемый при забивке свай
с наголовником и прокладкой из деревянных
планок толщиной 10 см; rtf = 7 т/м2.
Таблица 11.12
Расчетная высота И
Тип молота	Для верти- кальных свай	Для свай с наклоном до 3:1
Подвесной или одиночного дей- ствия Дизель-молот или молот двой- ного действия Примечание. Ну — вел! лота в см; Е^ — номинальная энер	Hi °>1£н Q 4чина хода удар •гия удара моло	O.Stfj 0,08Ен Q •ной части мо- та в кгм.
В тех случаях, когда молоты для забивки свай вы-
браны в соответствии с указаниями, приведенными в § 5а,
контрольную добивку свай рекомендуется производить
тем же молотом. Если же по тем или иным причинам па-
раметры молотов, выбранных для забивки свай, значи-
тельно отличаются от рекомендуемых или в случаях,
когда погружение свай осуществляется вибропогружа-
телями, для контрольной добивки необходимы молоты,
отвечающие требованиям, указанным в § 5а.
Применение подбабка при контрольной добивке
свай не допускается.
В зависимости от типа молота при пробной добивке
необходимо выполнить операции, приведенные в
табл. 11.13.
Динамические испытания производятся: для свай,
находящихся в песчаных грунтах, — по истечении не
менее 3 суток, а для свай, находящихся в супесях и связ-
ных грунтах, — по истечении 10—15 суток с момента
окончания их забивки.
В случае выявления несоответствия полученного
отказа расчетному испытание повторяется по истечении
соответственно 3 и 10—15 суток. Если же и повторное
испытание даст неудовлетворительные результаты, тогда
размеры свай или количество их должны быть изменены
Та о л и ца 11.13
Последовательность операций	Тип молота	
	подвесной одиночного действия или ди- зель-молот	двой- ного дей- ствия
Произвести пять четких ударов молота при одной и той же высоте подъема и за- мерить с точностью до 1 мм величину по- гружения свай	+	
При работе на паре предварительно прогреть молот	4-	+
Испытание производить при давлении пара (воздуха), при котором забивалась свая		+
Быстро открыть пусковой вентиль для достижения рабочей частоты ударного мо- лота			+
В течение 0,5 мин измерить с точностью до 1 мм величину погружения сваи	—	+
Определить величину отказа сваи от одного удара как среднее от числа кон- трольных ударов	+	+
По величине полученного отказа найти расчетным путем несущую способность сваи, сопоставив полученное значение не- сущей способности с определенным проек- том	+	+
настолько, насколько это необходимо для получения
требуемой несущей способности.
Статические испытания свай. Ста-
тические испытания состоят в измерениях перемещений
свай под нагрузкой, осуществляемой путем приложения
грузов или с помощью гидравлических домкратов. К ста-
тическим испытаниям следует приступать в те же сроки,
что и при динамических испытаниях. К испытаниям
камуфлетных свай и свай, бетонируемых на месте, надо
приступать не ранее приобретения бетоном проектной
прочности. Нагрузка свай, не имеющих уширенной пяты,
как правило, доводится до критической (рис. 11.20, а).
Критическое нагруженное состояние для оболочек
большого диаметра, буровых и вибронабивных свай
с уширенной пятой, камуфлетных, винтовых и других
свай, имеющих развитую пяту опирания, — не всегда
может быть достигнуто. В таких случаях предельное на-
груженное состояние устанавливают по величине на-
грузки, соответствующей двойной величине осадки, до-
пустимой для фундамента возводимого сооружения
(рис. 11.20, б).
Нагружаются сваи ступенями: величина ступеней
1 1
назначается ух — .-х от ожидаемой величины предель-
ной нагрузки. Можно пользоваться также дифференци-
1
---х-в начале
о
ступенях на-
рованной шкалой нагрузок, т. е. от х-х-
1 1
испытания до — р на последующих
грузки.
Наблюдения за перемещением сваи после каждой
ступени нагрузки производят до затухания перемещения,
характеризуемого разницей перемещения не более 0,1 мм
за последние 2 ч наблюдений. В песчаных грунтах этот
срок может быть уменьшен до 30 мин. После затухания
осадки на данной ступени нагрузки можно переходить
к следующим наблюдениям за перемещением сваи; при
ступени загрузки, соответствующей расчетной нагрузке,
производят наблюдения до затухания перемещения, но
не менее 24 ч.
При использовании материалов статических испыта-
ний свай для расчета осадок сооружения за расчетную
§ 5. Сведения для проектировщиков по производству свайных работ
185
осадку разрешается принимать осадку сваи от нагрузки,
которая превышает не менее чем на -^-усилие, получен-
О
ное расчетом.
После доведения нагрузки до критической произво-
дится разгрузка ступенями, равными удвоенной ступени
Рис. 11. 20. Терминологическая схема статического ис-
пытания сваи
5 — осадка; pj р&, р$ — нагрузки; (Pg—Ра) — ступень нагрузки;
<Sa — общая осадка от нагрузки ра; Sg — то же, от нагрузки р&;
(S'g —	— осадка за ступень нагрузки; рп^ — предельная на-
грузка; — критическая нагрузка; 1 — для свай без уширенной
пяты и штампов с относительно небольшой площадью; 2 — для
свай с уширенной пятой, трубчатых свай большого диаметра и
штампов с большой площадью
загрузки. Реперная система должна быть неподвижна.
Для измерения величины осадки (выхода) сваи могут
быть применены любые приборы, дающие возможность
измерять перемещения порядка 0,1 мм и точнее. На испы-
туемую сваю устанавливают два-четыре прогибомера, а на
анкерные сваи — по одному прибору.
За критическую нагрузку принимается такая на-
грузка, при достижении которой поведение сваи в грунте
характеризуется длительными, резкими и незатухаю-
щими перемещениями, превышающими перемещения от
предшествующей ступени нагрузки более чем в 5 раз
при общей осадке сваи более 40 мм, но осадки не зату-
хают в течение суток и более.
За предельное сопротивление Рпр сваи берется на-
грузка на одну ступень меньше критической.
При погружении свай в песчаные грунты можно
пользоваться форсированной методикой статических испы-
таний [131.
Определение расчетного сопроти-
вления сваи по данным испытаний.
Расчетное сопротивление Р висячих свай, испытанных
статической или динамической нагрузками, опреде-
ляется по формуле
Р — kmP Пр,
(11.21)
где Рпр — предельное сопротивление сваи, опреде-
ляемое испытанием в т;
k кт — соответственно коэффициенты однородности
грунта и условий работы, принимаемые
по указаниям § 2.
ЛИТЕРАТУРА
1.	Баркан Д. Д. Виброметод в строительстве.
Госстройиздат, 1959.
2.	Березанцев В. Г. и др. Механика грунтов,
основания и фундаменты. Трансжелдориздат, 1961.
3.	В а с и л ь е в Б. Д. Основания и фундаменты.
Военмориздат, 1945.
4.	Временные указания по проектированию и устрой-
ству камуфлетных уширений в основании свай. ВУ 01—58.
Киев, БТП НИИСК АСиА УССР, 1958.
5.	Временные указания по проектированию и устрой-
ству свайных фундаментов из коротких забивных свай.
СН 216—62. Госстройиздат, 1962.
6.	Временные технические указания по устройству
фундаментов зданий и сооружений в Ленинграде и его
пригородах. 1962.
7.	Герсеванов Н. М. Собрание сочинений.
Т. 1. Госстройиздат, 1948.
8.	Герсеванов Н. М. иПольшин Д. Е.
Теоретические основы механики грунтов и их практи-
ческие применения. Стройиздат, 1948.
9.	Г о д е с Э. Г. Опыт использования канализа-
ционных труб для устройства свайных фундаментов. —
«Основания, фундаменты и механика грунтов», 1960, № 6.
10.	Голубков В. Н. Несущая способность
свайных оснований. Машстройиздат, 1950.
11.	Горюнов Б. Ф. Предварительно напряжен-
ный железобетон в гидротехническом строительстве.
Госстройиздат, 1953.
12.	Ефремов М. Г. и Тер-Талустов С. А.
Опыт бурения и бетонирования под глинистым раствором
для опор глубокого заложения. Госстройиздат, 1953.
13.	Инструкция по испытанию свай и грунтов. М.,
1956. (Д4интрансстрой СССР).
14.	Л у г а А. А. Работа грунтового ядра забивных
свайных оболочек. Труды ЦНИИС. Вып. 4, 1952.
15.	Л у г а А. А. Длинные сваи на строительстве
мостов. Трансжелдориздат, 1944. .
16.	Л у г а А. А. Свайные работы. Трансжелдор-
издат, 1947.
17.	НИИОСП. Отказомер и его применение на свай-
ных работах. Госстройиздат, 1962.
18.	П е р л е й Е. М. и Р у к а в ц о в А. М. Ви-
брационный способ устройства бетонных набивных свай
с уширенной пятой. — «Основания, фундаменты и ме-
ханика грунтов», 1960, № 2.
19.	Перлей Е. М., Р у к а в ц о в А. М. О несу-
щей способности железобетонных св ай-оболочек. — «Но-
вая техника монтажных и специальных работ в строи-
тельстве», 1959, № 6.
20.	Попов Б. П. Определение сопротивлений свай
по данным динамических испытаний. Военмориздат, 1948.
186
Глава одиннадцатая. Проектирование и расчет свайных фундаментов
21.	Прудентов А. И. Железобетонные полые
сборные сваи. Госстройиздат, 1959.
22.	Руководство по изготовлению набивных бетон-
ных частотрамбованных свай. Госстройиздат, 1956.
23.	Савинов О. А., Л у с к и н А. Я. Вибра-
ционный метод погружения свай и его применение в
строительстве. Госстройиздат, 1960.
24.	Технические указания по проектированию и
устройству фундаментов опор мостов на винтовых сваях.
ТУВС—55. М., 1955. (Минтранстрой).
25.	Технические условия проектирования железо-
бетонных автодорожных и городских мостов и труб.
СН 200—62. Трансжелдориздат, 1962.
26.	Технические условия производства и приемки
работ по возведению морских и речных портовых соору-
жений. ВСН —34/Х—60. М., 1961.
27.	Федоров А. Т. Свайные основания и соору-
жения. Госстройиздат, 1933.
28.	Хлебников Е.Л. Новый тип свай большой
грузоподъемности. — «Железнодорожное строительство»,
1954, № 4.
29.	Ц ы т о в и ч Н. А., Веселов В. А., Кузь-
мин П. Г. и др. Основания и фундаменты. Госстрой-
издат, 1959.
30.	Ц ю р у п а И. И., Чистяков И. М.
Инженерные сооружения на винтовых сваях. Трансжел-
дориздат, 1958.
ГЛАВА ДВЕНАДЦАТАЯ
ПРОЕКТИРОВАНИЕ КОТЛОВАНОВ
§ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Проекты разработки котлованов составляются в тех
случаях, когда глубина котлована превышает 2 м и для
его устройства требуется применение тех или иных спе-
циальных защитных мероприятий — сложных огражде-
ний, глубинного водоотлива и т. д.
Проект разработки котлована должен включать чер-
тежи котлована (включая чертежи креплений стен, схемы
Рис. 12.1. Схема ограждения шпунтовой стенкой осно-
вания существующего здания
1 — существующий фундамент; 2 — шпунтовая стенка; 3 — за-
крепляющий пояс; 4 — подкос; 5 — упорная свайка
расположения водопонизительных средств и т. д.) и
указания о составе комплектов машин для выполнения
всех работ, о схемах расстановки землеройных машин и
транспортных средств в забое, о способах производства
работ и последовательности выполнения отдельных опе-
раций по технике безопасности, о составе обслуживаю-
щего персонала, вспомогательных рабочих, о выработке
землеройных машин и производительности труда рабо-
чих, а также данные о потребности в основных мате-
риалах.
При проектировании котлованов и траншей, устраи-
ваемых в непосредственной близости и ниже уровня за-
ложения существующих сооружений, необходима раз-
работка мероприятий против осадки и деформаций этих
сооружений. К ним относятся:
1)	забивка шпунтовой стенки, ограждающей осно-
вание существующего здания (рис. 12.1);
2)	закрепление грунтов основания силикатизацией
или цементацией (рис. 12.2);
Рис. 12.2. Схема закрепления грунта под
существующим зданием
1 — существующий фундамент; 2 — закрепленный
грунт
3)	заглубление подошвы существующего фундамента
ниже дна проектируемого котлована путем подводки под
него нового фундамента;
4)	устройство выносных свай по обеим сторонам
фундамента и передача на них нагрузки от существую-
щего сооружения.
Выбор вида мероприятий зависит от геологических и
гидрогеологических условий, величины заглубления и
других местных условий и производится на основе тех-
нико-экономического сравнения вариантов.
При проектировании котлованов предусматриваются
работы по устройству временных и постоянных водоот-
водных устройств (нагорные канавы, кюветы, дренажи
и т. п.). В зависимости от свойств грунта, глубины вы-
работки и наличия грунтовых вод котлованы устраи-
ваются с откосными или вертикальными стенками.
188
Глава двенадцатая. Проектирование котлованов
В маловлажных грунтах природного сложения до-
пускается устройство котлованов и траншей, остающихся
непродолжительный срок открытыми, с вертикальными
стенками без креплений, причем принятая глубина
выемки (в м) не должна превышать величин, указанных
ниже:
дресвяный, гравийный, песчаный и супеси
пластичные.............................. 1,00
супеси твердые, суглинки и глины мягкопла-
стичные ................................ 1,25
суглинки и	глины тугопластичные . . . 1,50
суглинки и	глины полутвердые........... 2,00
суглинки	и	глины твердые.......3,00
При большей глубине выемки необходимо предусмо-
треть крепление стенок котлована или же производить
выемку с откосными стенами.
При наличии грунтовых вод выше отметки дна кот-
лована в проекте должно предусматриваться использо-
вание открытого водоотлива, или искусственное пониже-
ние уровня грунтовых вод, или применение водонепро-
ницаемого крепления в виде шпунта или замороженных
стен. В ряде случаев приходится предусматривать водо-
отлив независимо от наличия шпунтовых ограждений
котлована.
При благоприятных условиях, исключающих воз-'
можность оползней, сдвига, неравномерных просадок,
распыления грунтов, при однородности сложения грун-
тов и отсутствии грунтовых вод крутизна откосов котло-
ванов и траншей, выполняемых без креплений, должна
быть не больше величин, указанных в табл. 12.1, если
глубина выемки превышает размеры, показанные выше.
Таблица 12.1
Наибольшая крутизна откосов котлованов
и траншей, выполненных без креплений
Наименование грунта	Крутизна откосов при глубине выемки в м	
	до 3	от 3 до 6
Насыпные, супеси пластичные, пес- чаные, гравийные и дресвяные Супеси твердые, суглинки и глины мягкопластичные Суглинки и глины тугопластичные Суглинки и глины полутвердые и твердые Лёсс Скальные разборные »	плотные	1 : 1,25 1 : 0,67 1 : 0,67 1 : 0,5 1 : 0,5 1 : 0,1 Вертикальная	1 : 1,5 1 : 1 1 : 0,75 1 : 0,67 1 : 0,75 1 : 0,25 1 : 0,1
При глубине котлована более 6 м крутизна откосов
котлована устанавливается расчетом их устойчивости.
§ 2. КРЕПЛЕНИЕ СТЕН КОТЛОВАНОВ
И ТРАНШЕЙ
Для укрепления вертикальных стен котлована при-
меняются распорные, забойные, подкосные, шпунтовые
однорядные и двухрядные крепления.
Распорные крепления используются в
грунтах, которые при выемке котлована непродолжитель-
ное время сохраняют вертикальный откос при глубине
котлована примерно от 1,5 до 10 м (рис. 12.3).
Для укрепления стен траншей и котлованов шири-
ной до 2—3 м применяются инвентарные крепления,
основными частями которых являются щиты и распорки.
Первые выполняются из досок, водостойкой фанеры или
рифленого металла, скрепленных между собой, вторые —
из металла; существуют также конструкции инвентар-
ных коеплений типа НИИ оснований [261, ВНИИГС [4],
ВНИОМС [15] и др.
Рис. 12.3. Схема устройства распорных кре-
плений траншей
а — общий вид креплений; б — распорная рама;
Как правило, инвентарные щиты устанавливаются
при помощи кранов с зазорами, величина которых зави-
сит от устойчивости грунтов к осыпанию. Извлекают
крепления только кранами.
Рис. 12.4. Схема забойного крепления
1 — дцрки; 2 — рама
Забойные крепления (рис. 12.4) при-
меняются в песчаных грунтах при отсутствии грунтовых
вод или небольшом их поступлении, а также в глини-
стых, сильно увлажненных грунтах. Конструкция со-
стоит из распорной рамы, обеспечивающей направление
для забивки вертикальных досок длиной 1,5—3 м. После
забивки последних производится выемка грунта котло-
вана на половину длины забитой части досок, затем на
$ 2. Крепление стен котлованов и траншей
189
дно устанавливается нижняя рама, за которую заби-
ваются доски, и т. д.
Анкерные крепления (рис. 12.5) отли-
чаются наличием анкерных тяг, передающих усилия от
верха крепи на анкерные сваи или плиты, и применяются
для широких котлованов, а также в тех случаях, когда
крепления распорного типа мешают возведению фунда-
ментов.
Рис. 12.5. Схема анкерного крепления
1 — анкер; 2 — заполнение
Подкосные крепления (рис. 12.6) исполь-
зуются для ограждения стен широких котлованов, когда
невозможно применять распорный или анкерный тип
креплений. Подкосы устанавливаются в один-два ряда
по высоте.
Шпунтовые крепления применяются при
устройстве как неглубоких, так и глубоких котлованов
в водонасыщенных грунтах. Шпунтовые ограждения
котлованов устраиваются из деревянного, железобетон-
ного или стального шпунта. Шпунтовые ограждения
стен котлована крепятся распорами аналогично крепле-
нию, изображенному на рис. 12,3, или же закрепляются
за анкерные сваи или анкерные плиты (рис. 12.7).
Рис. 12.6. Схема подкосного крепления
1 — стойка; 2 — подкосы; 3 — упорные свайки
Сортамент стального шпунта
Схематический профиль шпунта	Условное обозначе- ние про- филя	Размеры в мм					Площадь попереч- ного се- чения F, см2	Вес 1 пог. м а, кг	Момент инерции I, см2	Момент сопротив- ления W, см3
		В	Н	/2	d	t				
1	7nU_						По ГОСТ 4781		—55			
нейтральная ось										
d	ШП-1 1	400 I	103	1	81	1	—	1 10 1	1	82	1	64	1	332	1	73
	ШК-1 1	400	|	НО 1	—	1	ю	ю	64	1	50	1	730	|	114
uy'	в	J										
Нейтральная ось					По ЧМТУ 5154		-55			
1/	,	ГТ т т т	400	168	34	9 5	13	80	62	23 200	1600
ж н 2	11-111 n-iv	400	204,5	35,5	11	14,8	94	74	39 600	2200
	П-V	420	196	36	13	21	127	100	50 943	2962
Нейтральная ось										
190
Глава двенадцатая. Проектирование котлованов
Шпунтовое ограждение состоит из шпунтовой стенки,
забиваемой между горизонтальными направляющими
схватками. Последние закрепляются болтами на маячных
сваях. Направляющие схватки делаются из деревянных
пластин и брусьев или из стальных прокатных балок.
При забивке стальных шпунтовых стенок маячные сваи
и схватки могут устраиваться также из шпунтовых свай.
Крепление стенок котлована из стального шпунта
имеет ряд преимуществ перед деревянным вследствие
возможности многократного использования, меньшей
водопроницаемости и возможности забивки на глубину
до 20 м и более.
Для котлованов небольшой глубины или имеющих
криволинейное очертание в плане используют шпунт
плоского, а для более глубоких — сложного профиля
(корытного, Z-образного или др.).
В табл. 12.2 приведен сортамент стального шпунта,
прокатываемого отечественными заводами [25].
Смешанные крепления» применяются в
случае, когда горизонт грунтовых вод расположен зна-
чительно ниже поверхности грунта. Целесообразно до
самого высокого уровня грунтовых вод производить
выемку грунта с откосными стенками котлована или под
защитой распорных креплений, а для устройства котло-
вана ниже уровня грунтовых вод — забивать шпунто-
вую стенку, под защитой которой вынимать грунт.
Линия шпунтового ряда смещается внутрь котлована
на 0,3—0,5 м.
Давление грунта и расчет шпунтовых креплений
стен котлованов вычисляется по указаниям и формулам
гл. 8.
§ 3.	ЗАМОРАЖИВАНИЕ ГРУНТОВ
а)	Общие сведения
Замораживание грунтов применяется для защиты
котлованов от затопления грунтовыми водами на время
работ и выполняется или естественным морозным возду-
хом, или способом искусственного замораживания. Замо-
раживание воздухом заключается в постепенной вымо-
розке котлована по мере его углубления. К этому при-
бегают редко, и только в местностях с суровым климатом.
При искусственном замораживании вокруг котлована
погружается ряд колонок, в которых осуществляется
циркуляция теплоносителя, охлажденного до необходи-
мых отрицательных температур. Вследствие теплообмена
окружающий колонку грунт промерзает, образуя сплош-
ную ледогрунтовую стену, которая защищает котлован
от обрушения стен и поступления грунтовых вод.
Конструктивно замораживающие колонки (рис. 12.8)
выполняются из двух труб — наружной замораживаю-
щей и внутренней питающей. Замораживающая труба
в верхней части снабжается специальной крышкой (го-
ловкой), в нижней — башмаком. Питающая труба уста-
навливается внутри замораживающей так, чтобы ее
нижний конец не доходил до башмака на 0,4—0,5 м.
В качестве замораживающих труб применяют на-
сосно-компрессорные трубы диаметром 3-—4"(ГОСТ
633—50) или бесшовные стальные трубы диаметром
90—100 мм (ГОСТ 8732—58 и 8734—58) с толщиной
стенки:
при замораживании рыхлых (дисперсных) пород —
не менее 4 мм\
при замораживании скальных пород — 6—8 мм.
Питающие трубы изготовляются из газовых труб
(ГОСТ 3262—55) диаметром от 3/4" до 11/4".
Необходимая длина замораживающих колонок опре-
деляется в зависимости от глубины котлована и конкрет-
ных геологических условий замораживаемого участка
с учетом требования о необходимости заглубления баш-
мака колонки не менее чем на 2 м в водоупорный слой,
лежащий ниже дна котлована.
1 — питательная труба; 2 — замораживающая труба;
3 — отводящая труба; 4 — головка; 5 — башмак; 6, 7 — муф-
ты; 8 — ограничительный стержень; 9 — распределитель;
10 — коллектор; 11 — резиновый шланг; 12 — хомуты;
13 — пробковый кран; 14 — тройник; 15 — термометр
с кожухом
В плане замораживающие колонки располагаются
по контуру будущего котлована в пределах толщины
ледогрунтовых стен с учетом возможного допустимого
отклонения колонок, принимаемого равным 1% от их
длины. Количество рядов колонок и расстояния между
ними назначаются по расчету (см. п. «б» настоящего
параграфа).
Если позволяет форма котлована и условия строи-
тельной площадки, устраивают круглые в плане (коль-
цевые) ледогрунтовые стены. Каждая такая стена, яв-
$ 3. Замораживание грунтов
191
ляясь водонепроницаемой перемычкой, может воспри-
нимать значительные нагрузки от грунта и воды при до-
статочно малой своей толщине. Когда устройство коль-
цевой стены невозможно, ледогрунтовым стенам при-
дают прямоугольное очертание в плане. В этом случае
мерзлотную завесу можно рассматривать либо как под-
порную стенку, либо как водонепроницаемую перемычку,
не возлагая на неё выполнения функции подпорной
стенки. В последнем случае либо дополнительно предус-
матривают временное крепление стенок котлована, либо
линию размещения замораживающих колонок отодви-
гают от бровки котловдна настолько, чтобы масса грунта,
находящегося между котлованом и ледогрунтовой сте-
ной, могла уравновесить давление, оказываемое грунтом
и водой.
б)	Установление толщины ледогрунтовых стен
и схемы размещения замораживающих колонок
Расчетное давление на ледогрунтовую стену опре-
деляется по обычным методам механики грунтов (см.
гл. 8). Необходимая толщина несущих кольцевых ледо-
грунтовых стен небольших диаметров (меньше 10—12 м)
при спокойном напластовании грунтов может опреде-
ляться по формуле Лямэ
<12л|
где В — необходимая толщина ледогрунтовой стены
в см;
R — внутренний радиус мерзлого кольца в см;
ас — допускаемое напряжение на сжатие заморо-
женного грунта в кг/см2;
р — давление грунта и воды на внешнюю поверх-
ность ледогрунтовой стены в расчетном сече-
нии в кг/см2.
В случае, когда диаметр мерзлого кольца больше
10—12 м или на участке замораживания имеет место
падение пластов, необходимо учитывать возможность
неравномерного давления грунта на замороженное коль-
цо. Расчет толщины кольца в этом случае ведется по
условию
I2V Ш |
°c.ps=| В2
где ос.р — допускаемое напряжение на сжатие или
растяжение замороженного грунта в
кг/см2;
N и М — величины нормальной силы и момента,
действующие в радиальных плоскостях
мерзлого кольца единичной высоты в
кг/пог. см и кгсм/пог. см
При этом расчете величины N и М можно опреде-
лять по формуле [24]
А^Рмакс^ (0,7854+0,2146(12.3)
М = 0,1488рмаксЛ3 (1 ~ у) 5	(12.3')
где Рмакс — наибольшее давление грунта и воды на
внешнюю поверхность ледогрунтовой стены
в расчетном сечении в кг/см2;
R — внутренний радиус мерзлого кольца в см;
k — коэффициент неравномерности давления, чис-
ленно равный отношению наибольшей к
наименьшей из возможных величин давления
грунта и воды на глубине расчетного сечения.
При определении толщины и проверке устойчивости
несущих ледогрунтовых перемычек прямоугольного очер-
тания в плане пользуются теми же правилами и форму-
лами, что и при расчете прочности и устойчивости обыч-
ных подпорных стен (см. гл. 8).
Допускаемые величины напряжений для заморожен-
1 1
ного грунта принимаются в размере ---^-части от его
1 1
предела прочности на сжатие и	от предела проч-
ности на растяжение. Пределы прочности заморожен-
ных грунтов на сжатие и растяжение можно принимать
по табл. 12.3 и 12.4 [8 и 21].
Таблица 12.3
Пределы прочности сжатию водонасыщенных
замороженных грунтов
Наименование грунтов	Пределы прочности сжатию в кг 1см2 при температуре охлаждения в град				
	ОТ — 1 до —5	от —5 до —10	от —10 ДО —15	от —15 до —20	от —20 до —25
Песок	25—85	85-127	127—144	144—152	152-180
Супесь Суглинки и гли-	20—65	65—85	85—105	105—122	122—140
ны	15-45	45—60	60—75	75-90	90—100
Илы	10-15	15-35	35-45	45-65	65-70
Лед	—	—	13—18	18—20	20—30
Таблица 12.4
Пределы прочности замороженных
водонасыщенных грунтов при растяжении
(по данным Института горного дела АН СССР)
Наименование грунтов	Пределы прочности растяжению в к.г]см.2 при температурах охлажде- ния в град		
	-5	-15	-25
Песок	29	39	45
Супесь	22	38	45
Суглинок	20	36	44
Глина	14	23	30
При толщине ледогрунтовой стены до 3—3,5 м ко-
лонки устанавливаются в один ряд. Для получения
большей толщины ледогрунтовой стены применяется
двухрядное и многорядное расположение замораживаю-
щих колонок.
В условиях отсутствия в замораживаемых грунтах
фильтрационного потока расстояние между колонками
принимается обычно от 1 до 1,5 м и, как правило, не
более 2 м, а между рядами (если колонки расположены
в несколько рядов) — от 2,5 до 3,5 м. При наличии филь-
трационного потока расстояние между колонками в ряду
должно удовлетворять условию возможности смыкания
ледогрунтовых цилиндров, выраженному формулой [24]
2nXt — AZ)
1п k '
г о — л2 ——---------1
свУв«»пр^пр [ 1 — -s е	с« Чв	] _|_
+ 80л (1 — g) I (Д|) лув,	(12.4)
192
Глава двенадцатая. Проектирование котлованов
где	I — расстояние между замораживающими
колонками в ряду в м;
г0 — внешний радиус замораживающей
трубы в м;
tT — абсолютная величина отрицательной
температуры теплоносителя в град;
At—разность между абсолютными вели-
чинами температуры теплоносителя и
температуры поверхности заморажи-
вающей трубы (по X. Р. Хакимову
1—2° С) в град;
Zi — коэффициент теплопроводности мерз-
лого грунта в ккал/м • ч • град;
Z2 — коэффициент теплопроводности талого
грунта в ккал!м • ч • град;
св — удельная теплоемкость воды в
ккал!кг • град (св = 1 ккал/кг • град);
ув — удельный вес воды вкг/л3 (1000кг/л3).
п — пористость грунта в долях единицы;
vnp и Л:р — скорость (истинная) в м/ч и темпера-
тура фильтрационного потока до на-
чала замораживания в град;
80 — теплота кристаллизации воды в
ккал/кг;
Д£ — скорость приращения радиуса ледо-
грунтового цилиндра в м/ч (при
расчетах Д£ следует назначать не
менее 1—2 см!сутки);
/ —2£
g = —~— — относительная ширина щели, где че-
рез £ обозначена величина радиуса
ледогрунтового цилиндра;
% — коэффициент расхода фильтрацион-
ного потока. В табл. 12.5 приведены
значения величины % в зависимости
от g по X. Р. Хакимову [23];
ср — коэффициент, определяемый в зави-
симости от g по табл. 12.5.
Таблица 12.5
Зависимость коэффициентов % и ср от величины
относительной ширины щели g
Коэф- фи- циент	Значение коэффициента при g										
	0	0,1 |	0,2	0,3	0,4	0,5	0.6	0,7	0,8 f	0,9	1,0
X	0,00	0,30	0,52	0,70	0,81	0,89	0,94	0,96	0,98	0,99	1,0
Ф		5,8	3,7	2,6	2,1	1,6	1,2	1,0	0,8	0,5	0
Условие (12.4) должно проверяться во всем диапа-
зоне изменения величины g (относительной ширины
щели).
в)	Проектирование наземной сети теплоносителя
и замораживающей станции
Система трубопроводов, подводящая охлажденный
теплоноситель к замораживающим колонкам (распреде-
литель) и отводящая его от них после нагрева (коллек-
тор), обычно устраивается в виде незамкнутых линий
(рис. 12.9).
Распределитель и коллектор выполняются из сталь-
ных бесшовных труб (ГОСТ 8732—58 и 8734—58) и для
подсоединения колонок оборудуются штуцерами диа-
метром 3/4"—I1//' (с шагом, меньшим на 10—15% рас-
стояния между замораживающими колонками), воздуш-
ными вентилями, устанавливаемыми во всех высоких
точках системы, и компенсаторами тепловых перемеще-
ний (устраиваемыми через 100—150 м прямого участка
трубы). Диаметр труб для распределителя и коллектора
и толщина их стенок подбираются гидравлическим рас-
четом с учетом, что скорость движения теплоносителя
в них должна быть в пределах 1,5—2 м/сек.
Замораживающая
станция
Рис. 12.9. Принципиальная схема устройства сети тепло-
носителя
1 — контур котлована; 2 — распределитель; 3 — коллектор; 4 —
замораживающие колонки; 5 — прямой рассолопровод; 6 — обрат-
ный рассолопровод; 7 — термометры; 8 — манометр; 9 — зад-
вижки; 10 — кран для спуска воздуха
В качестве теплоносителя при замораживании грун-
тов используется раствор хлористого кальция, для при-
готовления которого применяется СаС12 (ГОСТ 450—58
или ОСТ 1093—40). Концентрация раствора берется
по табл. 12.6 в зависимости от требующейся температуры
охлаждения теплоносителя и температуры начала замер-
зания раствора [8].
Таблица 12.6
Характеристика водных растворов
хлористого кальция
Содержание соли на 100 кг раствора	Начало за- мерзания при температуре в град	Удельный вес при +15° С в кг[м?	Теплоемкость при 0° С в ккал!кг* град
21,9	—21,2	1200	0,717
23,8	-25,7	1220	0,700
25,7	—31,2	1240	0,685
27,5	—38,6	1260	0,671
29,4	-50,1	1280	0,658
29,9	—55,0	1286	0,654
Для замораживания грунтов, как правило, приме-
няются аммиачные холодильные машины с поршневыми
компрессорами, вертикально-трубными испарителями и
оросительными конденсаторами. Возможно использова-
ние и других типов холодильных машин и теплообмен-
ных аппаратов.
§ 3. Замораживание грунтов
193
Необходимая рабочая производительность замора-
живающей станции определяется по формуле
Ост —	+ Q' + Q”>	(12.5)
где QCT — расчетная рабочая производительность замо-
раживающей станции прй выбранной расчет-
ной температуре охлаждения теплоносителя
в ккал/ч;
Н — длина замораживающей колонки в м;
т — количество замораживающих колонок;
Q' — количество тепла, приобретаемого через теп-
лоизоляцию рассольной сети и определяемого
по общим формулам теории теплопроводности
в ккал/ч;
Q" — вредные теплоприобретения аппаратов и тру-
бопроводов замораживающей станции в ккал,/ч
(практически эти потери принимают равными
до 8% от общей производительности замора-
живающей станции QCT);
(?кр — расчетный теплосъем с грунта 1 пог. м замо-
раживающей колонки в ккал!м • ч, опреде-
ляемый по формуле [22],
?КР= --^Мтр~А° ;	(12.6)
—---1- in --
/ 2лг0
где /тр — абсолютная величина отрицательной расчет-
ной температуры теплоносителя, принимаемая
обычно равной величине наинизшей темпера-
туры теплоносителя> которую может обеспе-
v чить выбранный тип холодильного оборудова-
ния, в град;
£ — расчетная величина промерзания, равная по-
ловине толщины ледогрунтовой стены, при
которой намечено получить величину темпе-
ратуры теплоносителя, равную /тр, в л. По
условию полного использования производи-
тельности замораживающей станции достиже-
ние величины /тр Целесообразно назначать на
конец активного замораживания, и во всяком
случае не ранее момента смыкания ледогрун-
товых цилиндров.
Для грубых расчетов значение расчетного тепло-
съема 1 пог. м замораживающей колонки </крПри рабочей
температуре теплоносителя —20 -4-----25° С берется в
пределах 70—90 ккал/м • ч, а при —30-4--35° С — в пре-
делах 125—145 ккаЛ'М • ч.
Необходимая производительность насоса (в м3!ч) для
циркуляции теплоносителя вычисляется по формуле
И =-----;fCT t х,	(12.7)
стУт	^т2)
где ст — теплоемкость теплоносителя по табл. 12.6
в ккал/ кг-град;
Ут — удельный вес теплоносителя по табл. 12.6
в кг/м3;
АТ1 — /т2 — расчетная разность температур между
прямым и обратным теплоносителем в
град (принимается на конец активного
замораживания равной 1—2° С).
Время образования ледогрунтовой стены зависит от
физико-механических и теплофизических свойств грун-
тов и величины температуры теплоносителя; оно практи-
чески обратно пропорционально абсолютной величине
температуры теплоносителя.
Время замораживания до смыкания ледогрунтовых
цилиндров определяется по формуле [23]
_ 1
т _ 2X1 (G — ДО Х
X | (1	д)<оуч/ • 80-J-CiYM^np "Ь" сзУт^пр 2 In д Х
(12.8)
где т—время замораживания в ч;
со — весовая влажность грунта в долях еди-
ницы;
Уч — удельный вес грунта в каЛи3;
i — относительная льдистость в долях еди-
ницы; при практически применяемых тем-
пературах теплоносителя для песков
i = 1, а для глин i 0,6 — 0,7;
сг и с2 — удельные теплоемкости мерзлого.и талого
грунта в ккал/кг • град;
Таблица 12.7
Расчетные значения коэффициентов теплопроводности грунтов в зависимости от их
физических характеристик
Песчаные грунты						Глинистые грунты					
,Объемный вес т/м?		Весовая	Степень	Коэффициент теплопроводности		Объемный вес т/м?		Весовая	Степень	Коэффйциент теплопроводности	
				ккал/м •	ч- град					ккал/м •	я - град
		влажность	влажности					влажность	влажности		
грунта гм	скелета ^ск	й), %	G, %	талого Ла	мёрзлого Л1	грунта	скелета ^ск	(о, %	G, %	талого	мерзлого
1,6	1,57	2	8	0,72	0„84	1,5	1,4	8	25	0,73	0,88
1,6	1,55	4	15	Q.89	1,07	1,5	1,3	18	45	' 0,85	1,08
1,6	1,5	8	30	1,09	1,41	1,5	1,1	40	75	1,01	1,43
1,6	1,4	15	45	1,17	1,66	1,6	,	1,5	8	25	0,86	.1,03
1,6	1,35	20	55	1,23	1,77	1,6	1,35	18	50	0,98	' 1,28
1,6	1,3	25	65	1,28	1,9	1,6	1,15	40	80	1,14	1,65
1,7	'	1,6	8	35	1,24	1,62	1,7	1,6	8	30	0,97	1,19
1,7	1,5	15	50	1,34	1,92	1,7	1,45	18	55	1,12	1,45
1,7	1,35	25	70	1,46	2,2	1,7	1,2	40	85	1,29	1,83
1,8	1,6	15	60	1,53	2,21	1,8	1,5	18	60	1,25	1,65
1,8	1,45	25	-80	1,66	2,52	1,8	1,3	40	100	1,43	2,03
.1,9	1,65	15	65	1,73	2,54	1,9	1,6	18	70	1,42	1,88
1,9	1,5	25	85	1,86	2,85	1,9	1,35	40	100	1,58	2,25
2,0	1,75	15	75 -	1,92	2,89	2,0	1,7	18	85	1,59	2,14
2,0	1,65	25	100	•2,05	3,15	2,0	1,45	40	100	1,72	2,44
"	2,1	1,85	15	90	2,15	3,25	2,1	1,6	18	90	1,78	2,4
2,1-	1,7	25	100	2,23	3,44	2,1	1,5	40	100	1,85	2,63
Справочник проектировщика
194
Глава двенадцатая. Проектирование котлованов
Ум и Ут — объемные веса мерзлого.и талого грунта
в кг/м3;
а — коэффициент теплового влияния (по
проф. X. Р. Хакимову а 3,2);
£ — радиус промерзания в м.
Требующиеся для расчетов по формулам (12.4) —
(12.8) коэффициенты теплопроводности грунтов (Хх и 12)
можно принимать по табл. 12.7, составленной по дан-
ным В. П. Ушкалова [9].
Величины . же удельной теплоемкости грунтов
и с2 могут быть подсчитаны по формулам [8]:
для мерзлого грунта
— о — ”) сскУч + cninyBG
1	(1 —«)Уч + «Ув<5
для талого грунта
__ (1 ft)^скУч ~Ь св^Ув^
2— (1 — ft) Уч + nYBQ ’
где сск — удельная теплоемкость скелета грунта; для
песков сск =0,18 ккал/кг-град, а для глин
гск = 0,19 ккал!кг• град;
сл — удельная теплоемкость льда;
сл 0,5 ккал!кг-град;
G — степень влажности в долях единицы.
. Производительность экскаватора в 1 ч при разработка
грунта в плотном теле определяют также по формуле
4уткразр
где q — емкость ковша в м3;
/ут — продолжительность цикла в сек;
kn — коэффициент наполнения ковша (опреде-
ляется по табл. 12.9);
^разр — коэффициент разрыхления грунта (см.
ниже):
(12.10)
Категория грунта	I	II	III	IV	V *	VI **
Коэффициент разрыхления ^разр	1,10	1,20	1,25	1,35	1,50	1,45
* Плохо* взорванный грунт. ** Хорошо взорванный грунт.						
§ 4.	СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ ПО ПРОИЗВОДСТВУ
ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ
а)	Механизмы для разработки грунтов
Разработка котлованов и траншей производится
экскаваторами, скреперами, бульдозерами и другими
видами землеройных механизмов, а также с применением
средств гидромеханизации.
Технические характеристики этих машин можно
йаити в справочнике «Строительные машины». Данные
о производительности землеройных машин, необходи-
мые для составления проектов по организации работ по
откопке котлованов, приведены в соответствующих таб-
лицах.
Сменная производительность одноковшовых экска-
ваторов показана в табл. 12.8.
Таблица 12.9
Коэффициент наполнения ковша kn
Наименование грунта	Для ковша лопаты	Для ковша драглайна
Сухой песок	1,05	0,95
Гравий	1,10	1,05
Глина низкой влажности	1,20	1,15
Мелкодробленые породы V и VI категорий	1,05	0,90
Часовая производительность скреперов при работе
в грунтах I—III категорий показана в табл. 12.10.
Таблица 12.8
Сменная производительность одноковшовых экскаваторов в м3 (по ЕНиР, отд. 2, вып. 1,
„Механизированные и ручные работы")
Вид обору- дования экскаватора	Емкость ковша в Л43	Высота или глу- бина в м	Разработка грунта с погрузкой в транс- портные средства				Разрабо1ка грунта с отсыпкой в насыпь или на вымет			
			группа				грунта			
			I	II	III	IV	I	II	III	1 IV
Прямая	0,25	До 2	156	127	84			190	145				
лопата	0,5	» 2	350	280	226	159	424	359	280	200
	1	» 3	636	538	438	318	814	667	560	400
	2	» 4	1029	824	667	483	1296	1029	854	609
	3	Более 4	1296	1014	824	564	1628	1273	1029	729
Драглайн	0,25	До 4	152	119	78			189 ’	149	97		
	0,5	» 4	333	269	206	140	412	333	259	175
	1	»	6	636	500	400	280	778	636	500	350.
	2	»	8	1000	778	609	412	1250	972	778	519
	3,4	» 10	1200	960	750	560	1800	1400	1050	760
	4	» 10	1522	1094	886	609	1892	1373	1111	761
Обратная	0,25	До 3	156	121	82			195	152	103		
лопата	0,5	» 4	333	269	219	149	424	350	269	189
§ 4. Справочные данные по производству земляных работ
195
Таблица 12.10
Часовая производительность скреперов при работе
в грунтах I—III категорий в л/3
Дальность возки грунта	Д-354	Д-222	Д-357	| Д-213А
	Емкость ковша в м3			
	2,75	6,5	7,0	10,0 
100 200 300 400 500 600	30 18 13 9	40 49 24 18 ' 16	55 37 29 22 18	58 51 40 31 26 23
k? =	— коэффициент разрыхления грунта в
1/п. т
перемещаемой призме;
V — объем грунта в призме, перемещенной
отвалом, в м3\
VH. т — объем грунта в плотном теле в м3;
VK. р — объем, занимаемый тем же количест-
вом грунта в призме, перемещенной
отвалом, в м3\
t — время рабочего цикла бульдозера в ч.
б)	Организация разработки котлованов
Разработка котлованов (выемок) осуществляется в
следующей последовательности. После разбивки котло-
вана в плане (выемки) устраивается пионерная траншея.
Недобор грунта при разработке выем&к, котлованов
и траншей экскаваторами и скреперами допускается в
размерах не более:
для одноковшовых экскаваторов с емкостью ков-
ша:
0,15—0,25 л«3.............. 10	см
0,35 ;и3.................. 15	»
0,5—1,0 jw3............... 20	»
3 м3 ..................	30	. »
для многоковшовых	экскаваторов	....	10	»
для скреперов................ 10	»
Недобор грунта в котлованах под фундаменты раз- •
рабатывается непосредственно перед устройством фунда-
ментов.
При использовании бульдозеров малых габаритов
на тракторах «Беларусь» и ХТЗ-7 ручная зачистка до-
пускается только при необходимости особо тщательной
планировки подошвы выемки.
Бульдозеры могут быть широко применены для
рытья котлованов и их засыпки, перемещения грунта,
срезки бугров. Работа бульдозеров рентабельна при
перемещении грунта на, расстояние 20—70 м.
Таблица 12.11
План
Производительность бульдозера в м3/ч
при разработке и перемещении грунта
II и III категорий
Тип тракто- ра	Расстояние							
	10	20	30	40	50	60		70
С-80	120	76	56	44	36		31	27
	100	64	47	37	31		26	23
ДТ-54	57	32	22	17	14		12	10
	45	26	18	14	И		10	8
Примечание. В числителе показана тельность бульдозера при разработке грунта II в знаменателе — грунта III категории.							производи- категории,	
Часовая производительность бульдозеров (в м/ч)
ДЛЯ работы в плотном теле, показанная в табл. 12.11,
определяется по формуле
ъ IZ
<2=7^-,	<12-12)
где — коэффициент использования времени в смену,
равный 0,8—0,95;
Рис. 12.10. Работа экскаватора в забое
1 — отвод поверхностных вод; 2 — места стоянок экскаватора
после передвижек; 3 — центр тяжести забоя; 4 — вешка
196
Глава двенадцатая. Проектирование котлованов
ПР-ЛОСТИЖении. заданной глубины забоя производится
разбивка оси хода экскаватора, устройство водоотвода
(кювета) и временной дороги для отвозки грунта. Затем
экскаватор и автотранспорт, подаваемый под погрузку
грунта, устанавливаются в положение, указанное на
1-1
ваемый грунт к откосам котлована, оставляя позади
полосу, равную длине бульдозера, рззрабатыв аему ю
также бульдозером после следующей проходки экскаватора
боковым забоем. Уборка грунта, перемещенного к откосу,
разработка подошвы забоя, прилегающего к откосу, и
Рис. 12.11. Разработка недобора в котловане
1 — прежний откос котлована
рис. 12.10, и разработка грунта ведется забоями, распо-
ложенными в одном уровне. Котлованы (выемки) разра-
батываются продольными проходками боковым забоем.
Автотранспорт, подаваемый под погрузку грунта,
устанавливается по заранее поставленным вешкам с
расчетом, чтобы средний угол поворота экскаватора при
разгрузке ковша был не более 90°. Разработка недобора
и зачистка откосов производятся согласно приведенной
схеме на рис. 12.11. Бульдозер перемещает разрабаты-
зачистка откоса производятся экскаватором Э-505 с
погрузкой грунта в автотранспорт или разгрузкой его
в отвал (в зависимости от местных-условий). Оставшийся
слой грунта, разрабатываемый вручную, перемещается
к откосу и убирается экскаватором Э-505, оборудован-
ным драглайном, или размещается между отдельными
фундаментами.
В грунтах III группы зачистка дна выполняется с
предварительным рыхлением. Обратная1 засыпка тран-
£ 4. Справочные данные по j производству земляных работ
197
шей и котлованов осуществляется с помощью экскавато-
ров, бульдозеров, скреперов и других механизмов.
Укладка грунта в пазухи котлованов и за стенки фунда-
ментов при обратной засыпке производится по мере го-
товности фундаментов.
Разрез
Рис. 12.12. Обратная засыпка котлована
1 — выпуски арматуры; 2 — слои, уплотняемые электрическими
или пневматическими трамбовками; 3 — слои, уплотняемые
тяжелыми трамбовками; 4 — граница естественного откоса; 5 —
отвал грунта для обратной засыпки; 6 — осн фундаментов; 7 —
ось движения экскаватора
Экскаватор со сменным грейфером, двигаясь вдоль
бровки котлована (рис. 12.12), забирает из отвалов грунт
и укладывает его в пазухах котлована и за фундаментами.
Укладывается грунт грейфером по возможности равно-
мерно.
Для облегчения расчетов при составлении проекта
организации работ в табл. 12.12 приводятся углы есте-
ственного откоса грунтов в разрыхленном состоянии и
различной степени увлажнения.
в)	Уплотнение грунта при обратной засыпке
Послойное уплотнение несвязных насыпных грунтов
I и II групп нормальной влажности при выполнении
обратной засыпки котлованов показано на рис. 12.13,.
а уплотнение грунта в стесненных местах, недоступных
Рис. 12.13. Уплотнение обратной засыпки виброкатком
1 — грунт, уложенный вблизи фундаментов и колонн и уплот-
няемый пневматическими или электрическими трамбовками; 2 —
слои, уплотняемые челночным движением катка на участках дли-
ной 5—20 м
для работы машин и вблизи фундаментов при небольших
объемах, — на рис. 12.14. Перед уплотнением грунт раз-
равнивается слоями толщиной 15—20 см малогабарит-
ным бульдозером Д-332 или в особо стесненных местах —
вручную.
Уплотнение грунта осуществляется челночными про-
ходами виброкатка, число проходов которого (но не ме-
нее трех) по одному следу устанавливается опытным
путем в зависимости от влажности грунта, а также от
требуемой проектом плотности насыпного грунта. Сте-
пень уплотнения грунта контролируется полевой грун-
товой лабораторией (в случае необходимости), Ниже при-
Таблица 12.12
Угол естественного откоса грунта в разрыхленном состоянии	/
Наименование грунтов	Г рунты					
	сухие		влажные		мокрые	
	уклон откоса в град	отношение высоты к заложению	уклон откоса в град	отношение высоты к  заложению	уклон откоса в град	отношение высоты к - заложению
Растительная земля Песок: крупный средней крупности мелкий Суглинок Глина жирная Гравий Торф без корней	40 30—35 28—30 25 40-50 40—45 35-40 40	'	1 : 1,2 1 : 1,75-1,4 1 : 1,9 —1,75 1 : 2,15 1 ; 1,2-0,85 1 : 1,2-1 1 : 1,4-1,2 1 : 1,2	35 32—40 35 30—35 35-40 35 35 25	1 : 1,4 1 : 1,6-1,2 1 : 1,4 1 : 1,75-1,4 1 ; 1,4-1,2 1 : 1,4 1 : 1,4 1 : 2,15	25 25—27 25 15-20 25—30 15—20 30 15	1 ; 2,15 1 :2,15—2 1 : 2,15 1 ; 3,75—2,75 1 : 2,15—1,75 1 ; 3,75-2,75 1; 1,75 1 : 3,75
1/27 Справочник проектировщика
198
Глава двенадцатая. Проектирование котлованов
водятся значения влажности в % для уплотнения грун-
тов:
Глина.......................... 23—28
Тяжелый суглинок...............22—25
Средний........................ 21—23
Легкий суглинок	и супесь....... 15—17
Лёсс........................... 19—21
При одновременной работе нескольких трамбовок
интервал между ними рекомендуется делать не менее
Рис. 12.14. Уплотнение обратной засыпки электротрам-
бовкой
1 — участок, уплотняемый другими, более производительными
механизмами; 2 — шланговый электропровод; 3 — электродвига-
тель; 4 — слои, уплотняемые электротрамбовкой
5 м. Производительность моторного катка приводится
в табл. 12.13, а производительность уплотнения одной
трамбовкой — в табл. 12.14.
Таблица 12.13
Производительность моторного катка Д-ЗЙ8А
Наименование работ	Единица измерений	Производительность при числе проходов		
		6	8 1	10
Послойное уплотне- ние грунта при толщи- не слоя 0,15 м Примечание, определена по данным движении катка на пе использования по време виброкаток Д-338А экв] ствия весом 6—10 т.	м3/ч м3 /смену Производите : технической :рвой скорости ни &=0,5. По ; ивалентен кат*	13 104 льность характе И С I уплотня у стат	10 80 БИбр< ‘ристики СОэффИЦ! емому эс ическогс	8 64 жатка . при центом Ьфекту > дей-
Таблица ‘12.14
Производительность уплотнения одной трамбовкой
Тол- щина уплот- няемого слоя в см	Норма выра- ботки	Производительность					
		м3/ч			|	м3/смену		
		Число проходов электротрамбовки по одному месту					
		3	4	•5	3	1 4	5
• ' 10 * 15 20	Расчет- ная	2,7 4,1 5,4	1,9 2,7 3,7	1,4 2,1 2,9	19 29 38	13 19 26	40 15 20
г)	Гидромеханизация земляных работ
Разработка котлованов гидромеханическим способом
производится:
1) путем размыва грунта струей воды, выбрасыва-
емой под напором из ствола гидромонитора, и транспор-
тирования . образовавшейся пульпы (размытого, разжи-
женного грунта), либо самотеком — по канавам или
лоткам, либо при помощи землесосов по напорным тру-
бопроводам к местам намыва (насыпи);
• 2) путем всасывания грунта из-под воды при помощи
землесосов с транспортированием (рефулированием)
пульпы по напорным трубопроводам.
Применяются также следующие комбинированные
методы гидромеханизации:
1) грунт в пределах надводной части выемки размы-
вают гидромониторами, а в пределах подводной части
разрабатывают землесосами; пульпу транспортируют
по напорным трубопроводам;
’ 2) грунт разрабатывают экскаватором с погрузкой
через бункер в самотечные лотки; в бункере или в лот-
ках грунт размывают гидромонитором;
3) грунт разрыхляют экскаваторами, бульдозерами
или действием взрывов," а затем размывают струей воды
из гидромониторов.
' Размыв грунта целесообразно вести сплошным фрон-
том при минимальном количестве гидромониторов с на-
садками наибольшего диаметра, возможного по заданному
расходу и потребному напору воды.
В табл. 12.15 приведены данные о потребных напо-
рах, расходах воды и уклонах подошвы забоя при раз-
мыве разных грунтов гидромониторами. В табл. 12.16
рассматривается производительность землесосЬв по пе-
рекачиванию пульпы.
Таблица 12.15
Напор струи гидромонитора, расход воды и уклон
подошвы забоя при размыве различных грунтов
Наименование грунтов	Напор струи ги- дромонито- ра В At вод.ст.	Удельный расход во- ды на 1 м3 грунта	Уклон подошвы забоя
Песок:			
мелкий (0,25—0,5 мм}	30-40	4—6	0,03—0,045
средний (0,5—1 мм)	30—40	5 "^-8 —'	0,03—0,05
крупный (1 — 2 мм)	40—50	7-10	/ 0,04—0,06
Гравий '	50-70	10—15	0,08—0,12
Супесь	30—80	4-8	0,02—0,03
Суглинок	50—120	6—10	0,015—0,02
Лёсс	40—80	3—7	0,015—0,025
Глина	150—180	12-16	0,015—0,02
Таблица 12.16
Производительность з'емлесосов по перекачиванию
пульпы
Марка землесоса	Мощ- ность двига- теля в кет	Диаметр напорного патрубка в мм	Напор в лс	Производитель- ность в м3/ч	
				по воде	по грунту
8-НЗ	130	200	35	800	73
12-РС	480	300	75	1400	127
20-НЗ	950	500	40	3 000	275
300-40	865	500	40	3 000	275
500-60	2437	600	60	5 000	455
1 000-80	4400	672	80	10 000	910
§ 5. .Осушение котлованов
199
§ 5. ОСУШЕНИЕ КОТЛОВАНОВ
А. ОТКРЫТЫЙ ВОДООТЛИВ
При открытом водоотливе вода, притекающая в за-
кладываемую земляную выработку (котлованы, траншею),
подводится к устраиваемым в ее дне приямкам (зумпфам),
из которых откачивается насосом (рис. 12.15).
Для предотвращения разрыхления грунта под дей-
ствием восходящего фильтрационного потока, . потери
устойчивости откосов котлована и суффозии (выноса частиц
грунта сосредоточенными струями воды) зумпфы заклады-
вают возможно глубже отметки дна котлована, постепенно
Рис. 12.15. Схема открытого водоотлива
1 — нормальный уровень грунтовых вод; 2 —, зумпф; 3 — насос;
4 — всасывающий трубопровод; 5 — водосборный кювет; 6 —
дренирующая пригрузка откосов
углубляя их (или закладывая новые зумпфы) по мере
съема грунта. В, глубоких котлованах (при глубине,
превышающей 4—5 м) откосы полезно пр игру жать дре-
нирующими призмами. Воду к зумпфам подводят дре-
нажными канавками, прокладываемыми по периметру
выработки.
В водоносных слоях, имеющих стабильное питание
(от смежных более водопроницаемых слоев грунта или
от водотоков и водоемов), открытый водоотлив может
применяться, если разность между уровнем грунтовой
воды и проектной отметкой дна котлована относительно
невелика (до 2—3 ju), выработка доводится до проч-
ных слоев грунта, не подвергающихся каким-либо повреж-
дениям в связи с притоком воды, и если при этом обеспе-
чиваются нормальные условия для работы землеройных
и других машин.
Открытый водоотлив применяется также в сочетании
с водопонижением как вспомогательное мероприятие —
для откачки «остаточной» воды, притекающей через
«окна» между скважинами, когда выработка пересекает
водоупорные слои или для частичной замены водопони-
зительных скважин, возможной при большом развитии
зоны депрессии.
Во всех указанных случаях возможны простейшие
устройства водосборников и подводящих воду кюветов.
Для откачки воды применяются грязевые насосы:
самовсасывающие центробежные (не требующие заливки
водой всасывающего трубопровода), диафрагмовые и др.
(табл. 12.17).
При производстве земляных работ способом гидро-
механизации открытый водоотлив применяется для от-
качки воды из вскрытого под водой котлована при па-
раллельной' работе водопонизительной системы. Воду
из котлована откачивают любыми центробежными насо-
сами, характеристики которых — развиваемый напор и
подача (расход откачиваемой воды) — соответствуют
необходимой высоте подъема воды (с учетом гидравли-
ческих сопротивлений всасывающих и отводящих тру-
бопроводов) и заданному темпу осушения котлована.
Возможна также откачка воды земснарядом, при-
мененным для разработки грунта.
‘/,7*
Таблица 12.17
Данные о самовсасывающих центробежных насосах
для открытого водоотлива
Показатели
С-204 С-204
С-247* С-245*
Подача в ле3
Манометрический напор в м вод. ст.
Высота всасывания в м вод. ст.
Мощность электродвигателя в кет
Мощность двигателя внутреннего сгорания
в л. с.
24
9
6
1-1,5
3
120
20
6
7,4—8
13
* Насосы С-247, и С-245 выпускаются с бензиновым дви-
гателем Л-3 и дизельным двигателем Т-62.
Для определения необходимой при открытом водо-
отливе подачи насосного оборудования может быть ис-
пользован способ расчета притока воды, изложенный в
разделе «Б», п. «г».
Б. ВОДОПОНИЖЕНИЕ (ИСКУССТВЕННОЕ ПОНИЖЕНИЕ
УРОВНЯ ГРУНТОВЫХ ВОД; ГЛУБИННЫЙ, ГРУНТОВЫЙ
ВОДООТЛИВ)
а) Назначение и область применения
Водопонижение предназначено для предварительного
(предшествующего земляным работам) осушения грунта
и разгрузки фильтрационного давления в водоносных
слоях, залегающих ниже уровня дна котлована или в
его откосах. Для этой цели откачивают воду из системы
Рис. 12.16. Схема водопонижения в безн^юрном
водоносном горизонте
1 — нормальный уровень грунтовых вод; 2 — понижен-
ный уровень грунтовых вод; 3 — отводящий трубопровод;
4 — водопонизительные скважины
водоприемников, расположенных’вне контура котлована
(траншеи) и оборудованных фильтрами, не допускающими
выноса фильтрующейся водой частиц грунта (рис. 12.16).
Время, в течение которого продолжается откачка,
в общем случае подразделяется на два периода': период
«активной» откачки, в течение которого достигается
необходимая депрессия, и период «пассивной» откачки,
производимой лишь для поддержания достигнутой де-
прессии на заданных отметках.
При наличии напорных водойосных горизонтов
(рис. 12.17) ниже дна вскрываемой выработки водопониже-
ние применяется для разгрузки давления воды, под дей-
ствием которого может быть прорван подстилающий вы-
работку водоупор. Применение глубинного водоо'длива
200
Г лава двенадцатая. Проектирование котлованов
или самоизливающихся разгрузочных скважин обяза-
тельно при условии
YbH^Yo^
где Н — напор воды в м, отсчитываемой от подошвы
проверяемого водоупорного слоя;
Yb — удельный вес воды в т/ м3\
Yo — объемный вес грунта в mJ м3' (с учетом веса
воды в его порах);
h — расстояние в м от дна котлована до подошвы
проверяемого водоупорного слоя.
Водопонижение наиболее эффективно при откачке
воды из мелкозернистых и среднезернистых песков,
содержащих не более 5—8% глинистых частиц. В слабо-
Рис. 12.17. Схема водопонижения в напорном во-
доносном горизонте
1 — пьезометрический уровень грунтовых вод до откачки
воды; 2 — пьезометрический уровень грунтовых вод при
откачке воды; 3 — отводящий трубопровод; 4 — водопо-
низительные скважины
проницаемых (содержащих значительные примеси гли-
нистых частиц) водоносных слоях возрастает продолжи-
тельность необходимого для осушения грунта периода
активной откачки. В подобных случаях применяются
специальные способы водопонижения (вакуумирование,
электроосушение).
Рациональность применения водопонижения в круп-
нозернистых сильно водопроницаемых слоях грунта,
когда поддержание необходимой депрессии требует от-
качки водопонизительной системой весьма больших
расходов воды, определяется исключительно экономи-
ческими соображениями и существенно зависит от дли-
тельности строительных работ, выполняемых под защи-
той водопонижения.
Предварительное осушение грунта методом водо-
понижения позволяет предотвратить нарушение восхо-
дящими токами воды слоев грунта в основании возводи-
мого сооружения, содействует его уплотнению действием
направленных книзу фильтрационных сил (что дает ос-
нование повышать принимаемые нагрузки на грунт)
и повышает устойчивость откосов, обеспечивая необ-
ходимые условия для производства земляных, бетонных,
гидроизоляционных и других работ.
б) Оборудование и схемы водопонизительных
установок
Водопонизительные установки состоят из водопри-
емников, оборудованных фильтрами, насосных агрегатов
для откачки воды и коммуникаций (всасывающих,, на-
порных трубопроводов, сбросных лотков или труб). Ос-
новным типом применяемых в настоящее времд водо-
приемников являются вертикальные скважины, обору-
дованные фильтровым звеном, установленным в слоях
грунта, из которых откачивается вода, и соединенным
глухими надставными трубами, связывающими фильтра-
вое звено е уствем-сква-жины1-.
Фильтры должны препятствовать выносу откачи-
ваемой водой твердых частиц грунта. Однайо в разно-
зернистых грунтах допускается и даже желателен вынос
мелких фракций, частицы которых свободно залегают в
порах, не- принимая участия в передаче нагрузки. В ре-
зультате их вымывания вокруг скважины образуется
естественный песчаный фильтр, улучшающий условия
ее работы.
Признаком, определяющим допустимость наблюда-
емого при откачке воды выноса частиц, является его за-
тухающий характер. Обычно вода должна просветляться
в течение короткого времени — от несколькйх часов до
одних суток. Незатухающий вынос недопустим.
Гранулометрический состав обсыпки подбирается
так, чтобы отношение среднего диаметра ее частиц к сред-
нему диаметру частиц грунта составляло от 5 до 10. Под
средним диаметром подразумевается диаметр таких
частиц, по сравнению с которыми все более мелкие ча-
стицы по своему суммарному весу составляют • 50% от
общего веса образца, подвергнутого гранулометрическому
анализу.
Материал фильтров должен быть устойчив против
химического воздействия грунтовых вод. Для этого
сетчатые фильтры иглофильтровых установок до послед-
него времени снабжались латунной сеткой. В настоящее
время она заменена капроновой тканью.
Помимо сетчатых фильтров, для водопонизительных
скважин используют фильтры в виде труб с отверстиями
различной формы, снабжаемыми в случае необходимости
гравийно-песчаной • обсыпкой, каркасы со спиральной
проволочной обмоткой, между витками которой обеспе-
чивается зазор, соответствующий гранулометрическому
составу грунта (или промежуточного слоя обсыпки),
а также фильтры из, различных пористых материалов —
керамики, клееных песчано-гравийных смесей, бетона
и т. п.
Фильтры устанавливаются путем непосредственного
погружения их гидравлическим способом (подмывом)
или опусканием в готовую скважину, которую пробури-
вают или при глубине до 12 м пробивают по способу
Э. Г. Годеса [7] с последующим извлечением обсадных
труб.
При гидравлическом погружении иглофильтров дли-
ной до 8 м необходим расход воды около 30 м3/ч при
давлении до 3—4 ат. В крупнозернистых песчаных и
гравелистых слоя!, сильно поглощающих воду, к под-
мыв ной струе воды добавляется сжатый воздух. При
погружении иглофильтров глубиной до 20 м (эжектор-
ных иглофильтров) необходим расход воды 40—60 м3/ч
при давлении до 5—8 ат.
Для механического бурения скважин применяют
буровые станки. Пробивка и извлечение обсадных труб
может осуществляться любыми сваебойными снарядами
достаточной мощности (см. § 5 гл. 11). Для откачки воды
при водопонижении применяют с а'м овс асы в аю-
щие насосные агрегаты, устанавливаемые
на поверхности земли, глубинные насосы или
эжекторные водоподъемники, монти-
руемые внутри скважины.'
При использовании самовсасывающих насосных агре-
гатов подъем воды от динамического ее уровня в сква-
жине до отметки,- на которой установлен насос, осущест-
1 В настоящее время разрабатываются и осваиваются также
другие типы водоприемников: горизонтальные фильтры, устраи-
ваемые способом продавливания из предварительно пройденной,
водосборной шахты или погружаемые в грунт иными способами,
скважины с уширенным фильтрующим основанием н т. п.
$ 5. Осушение котлованов
201
вляется через всасывающие коммуникации. В иглофиль-
тровых установках элементами всасывающих коммуника-
ций служат непосредственно надставные трубы иглофиль-
тров (рис. 12.18), ответвления от иглофильтров к коллек-
тору и коллектор со шлангом, соединяющим его с насосом.
Рис. 12.18. Схема иглофильтровой установки ЛИУ
1 — нормальный уровень грунтовых вод; 2 — пониженный
уровень грунтовых вод; 3 — земляная выработка; 4 — гиб-
кое соединение; 5 — всасывающий рукав; 6 — насос;
7 — напорный трубопровод; 8 — иглофильтр; 9 — углуб-
ление под насос; 10 — всасывающий коллектор
Пуск иглофильтровой установки требует предвари-
тельной откачки воздуха из всасывающей системы. Для
этой цели служат насосные агрегаты, снабженные ва-
куум-насосом, или специальные конструкции насосов,
способные откачивать как воду, так и воздух.
Использование энергии всасывания насоса для подъ-
ема откачиваемой воды и необходимость преодолевать
при этом гидравлические потери во всасывающих ком-
муникациях ограничивают глубину возможного пони-
жения уровня грунтовой воды.
В общем случае полезная глубина понижения
S = /7В - (А, + h2 + Л3 + Л4),
где S — понижение уровня воды в центре котлована
или в общем случае — в наиболее удаленной от
системы скважин точке (в пределах защища-
емой выработки);
Яв — допустимая вакуумметрическая высота всасы-
вания насоса;
/гх — высота от оси насоса до нормального уровня
грунтовой воды;
/г2 — гидравлические потери во всасывающих ком-
муникациях;
й3 — гидравлические потери на входе воды в филь-
тровое звено;
7 Справочник проектировщика
й4 — разность между отметками депрессионной кри-
вой у стенки фильтров и в точке, в которой
определяется понижение S.
Рис. 12.19. ‘Схема ярусной установки
1 — непониженный уровень грунтовых вод; 2 — первый
ярус; 3 — второй ярус; — понижение уровня воды пер-
вым ярусом; S2 — понижение уровня воды вторым ярусом
Практически полезная глубина понижения S до-
стигает примерно 4—5 м.
При необходимости большей глубины применяют
ярусные установки (рис. 12.19).
Рис. 12.20. Схема скважины, оборудованной
глубинным насосом типа АТН
1 — первоначальный уровень грунтовых вод; 2 — по-
ниженный уровень грунтовых вод; 3 — электродвига-
тель; 4 — станина; 5 — напорная труба; 6 — рабочий
узел; 7 — всасывающая труба; 8 — храпок
При использовании скважин, оборудованных глу-
бинными насосами, откачиваемая насосом вода подается
по колонне водоподъемных труб. Возможна также непо-
средственная подача воды по надставным трубам, если
202
Глава двенадцатая. Проектирование котлованов
установить тампон между коротким водоподъемным
патрубком и надставными трубами.
Основными типами применяемых глубинных насосов
являются вертикальные центробежные насосы типа АТН
(артезианский турбинный насос) с электродвигателем,
установленным над устьем скважины (рис. 12.20) и со-
единенным с насосом длинным вертикальным валом,
монтируемым внутри водоподъемной трубы в специаль-
ных резиновых подшипниках, и агрегаты типа АП
(артезианский погружной насос), а также аналогичные
Рис. 12.21. Схема скважины, оборудованной глу-
бинным насосом с подводным электродвигателем
1 — нормальный уровень грунтовых вод; 2 — пониженный
уровень грунтовых вод; 3 — насос; 4 — электродвигатель;
5 — напорный трубопровод
им ПМНЛ, ЭПН, ЭПЛ и др. (рис. 12.21), состоящие из
вертикального центробежного насоса, соединенного не-
посредственно с мотором, работающим под водой. В за-
висимости от необходимой высоты подъема воды исполь-
зуются многоступенчатые насосы с различным числом
последовательно соединенных колес (ступеней).
Откачиваемая вода отводится от скважин самотеком
по лоткам или безнапорным трубопроводам или в случае
необходимости по напорному трубопроводу. При слабо-
проницаемых и плохо отдающих воду слоях грунта, а
также когда необходимо максимально понизить высоту
остаточного слоя воды над подстилающим водоупором
применяется глубинное вакуумирование скважин и
грунта эжекторными иглофильтрами или — при слоистом
строении грунта — концентрическими вакуумными сква-
жинами (рис. 12.22).
Благодаря расположению эжектора в нижней части
скважины вакуум, создаваемый напорной струей воды
(достигающий 9 м. вод. ст. и более), не затрачивается
на подъем воды, что позволяет использовать его для «при-
нудительного» высасывания воды из грунта и преодоления
гидравлических сопротивлений на входе в фильтр.
Напорная циркуляционная вода для эжектора по-
дается насосом, установленным на поверхности земли,
по разводящему напорному трубопроводу и затем по
зазору между напорной и водоподъемной колонной в
скважине. Для изоляции от атмосферного воздуха устье
скважины тампонируется. Отка-
чиваемая вода вместе с циркуля-
ционной отводится по возможно-
сти самотеком к циркуляционному
резервуару, из которого циркуля-
ционная вода снова засасывается
насосом, а откачиваемая вода
сбрасывается или перекачивается
другим насосом в водосборную
сеть.
В вакуумной концентриче-
ской скважине вакуум создается
по всей высоте зазора а, между
песчано-гравийной обсыпкой и
колонной напорных труб. Этим
обеспечивается интенсивное вы-
сасывание воды из всех пересе-
каемых скважиной слоев грунта.
в)	Исходные данные для
проектирования
водопонизительных систем
Для проектирования водопо-
низительной системы необходимы
данные о геологическом строении
грунта, условиях питания водо-
носных горизонтов, грануломет-
рическом составе водоносных
слоев, их водопроницаемости (ко-
эффициент фильтрации k) и водоот-
даче (коэффициент водоотдачи р).
Геологические разрезы долж-
ны показывать строение грунтов
на глубину, превышающую глу-
бину котлована (для определения
расчетного расстояния т от дна
выработки до ближайшего водо-
упорного слоя), и изменения с
глубиной водопроницаемости во-
доносных слоев. Исходя из усло-
вий питания, назначаются расчет-
ные значения радиуса R или ши-
рины L зоны депрессии, приме-
няемые при расчетах установив-
Рис. 12.22. Схема
концентрической ва-
куумной скважины.
шегося притока воды к водопони-
зительной системе.
Данные о гранулометрическом
составе водоносных слоев исполь-
зуются для выбора типа фильтра
и для подбора состава песчано-
гравелистых обсыпок. Необходи-
мы также сведения о химическом
а—концентрический ва-
куумный зазор; 1 — на-
порные трубы; 2 —эжек-
тор, 3 — храпок; 4 —
перфорированная обо-
лочка, образующая ва-
куумный зазор; 5 — пес-
чано-гравийный фильтр;
6 — тампон
составе грунтовой воды для суждения о возможности
химического кольматажа фильтров, основной причиной
которого является осаждение на фильтрах гидроокиси
железа и гидрокарбонатов кальция.
Для определения мест отвода воды, откачиваемой
водопонизительной системой, необходимы сведения о
рельефе поверхности и наличии подземных водостоков.
г)	Расчеты установившегося притока воды 1
При наличии источников питания водоносного го-
ризонта, которые могут быть приведены к контуру с ра-
1 Излагаемая в пунктах «г» — «и» методика расчета разра-
ботана в НИИ оснований Г. М. Мариупольским [13, 19].
§ 5. Осушение котлованов
203
диусом R (относительно центра осушаемого котлована)
пли плоскому контуру, отстоящему на расстоянии L от
траншеи, минимальный приток воды, на откачку которого
должна быть рассчитана водопонизительная система,
может определяться по формулам:
Q=nfeSB(-^- + 2^darctg—2-5^;	(12.13)
'in	А In
А	А
=feSB®+s'arctg9’ (12Лза)
где Q — приток ,воды к котловану;
q — приток на 1 пог. м. траншеи с одной ее
стороны;
А = 1/ ~; F— площадь котлована поверху;
у л
SB — глубина котлована или траншеи от непо-
ниженного уровня грунтовых вод;
д и д' — интерполяционные коэффициенты, равные
соответственно: д = 1—0,5 )^ф и д' = 1 —
0,5]/ф', где ф— обозначает входящее в
т
формулу (12.13) значение: arctg-----,
Л In 4
А
а ф' = arctg (формула 12.13а)
Формула (12.13а) относится к траншеям небольшой
ширины I (отношение — <0,1). При— > 0,1 < 0,5 рас-
четный приток следует увеличивать, вводя коэффициент
от 1 до 2 при = 2 йот 1 до 1,2 при = 0,1.
На рис. 12.23 и 12.24 приведены вспомогательные
графики, при пользовании которыми формулы (12.13)
и (12.13а) приобретают вид:
Q = 7ikSB (NSB + ЛЛ4);	(12.13')
g = *SB(^ + Af).	(12.13а')
На нижней шкале рис. 12.24 нанесены значения
т .	, т <.	. г
----= tg 1|> И 2 = tg Ф •
A In-7
А
Вычисляемые величины представляют собой расход
воды, которая притекала бы в выработку при отсутствии
водопонизительной системы. Поэтому при назначении
подачи насосного оборудования принимается коэффициент
запаса больше единицы, зависящий от значимости соору-
жения, надежности исходных данных и глубины проек-
тируемого понижения.
Формулами (12.13) и (12.13а) определяется также
расход воды, который должен откачиваться из выра-
ботки при применении открытого водоотлива. В ряде
случаев — при необходимости сжатых сроков осушения,
а также при откачке воды из бассейна грунтовых вод,
имеющего весьма отдаленные источники питания, — не-
обходимая подача насосов водопонизительных установок
должна определяться исходя из неустановившегося
притока, т. е. как функция времени предварительного
осушения грунта (см. п. «ж»), •
7*
Рис. 12.24.Графики М =f (—
Л In 4	U
204
Глава двенадцатая. Проектирование котлованов
д)	Число и размеры скважин
При проектировании иглофильтровых установок, обо-
рудование которых имеет стандартные размеры, расчеты
могут быть ограничены вычислением необходимой подачи
насосного оборудования согласно изложенному в п.
«г» или «ж» и определением числа игл по их пропускной
способности (п. «е»). Ориентировочные расчеты могут
производиться согласно п. «и».
При проектирбвании систем сравнительно дорого-
стоящих скважин, оборудованных глубинными насосами,
помимо определения подачи насосного оборудования,
необходимо учитывать возможность в ряде случаев раз-
личных вариантов, характеризующихся разными соот-
ношениями между числом и размерами (диаметром d
и глубиной /) скважин.
Минимальное необходимое заглубление скважин при
работе водопонизительной системы в условиях установив-
шегося притока (в однородных грунтах) вычисляется по
формуле
/мин = Sb
где со1 и со2 — соответственно значения первого и второго
членов формул (12.13) и (12.13а) или
(12.13') и (12.13а');
/МйЯ — расстояние от нижнего конца установлен-
ного в грунте фильтрового звена до нор-
мального уровня грунтовых вод.
Необходимое заглубление возрастает с уменьшением
числа п скважин и их диаметра. Все сопоставляемые
варианты соотношений между числом и, глубиной I
и диаметром d скважин должны удовлетворять условию
(2/-S)S а
^мин а + Р
(12.15)
1 Я
где а = In -г *
Д’
о 1 * 1 2Д
Р = — In ,;
п nd’
S	— глубина поддерживаемого в скважинах
уровня воды;
Z /„ин — глубина скважин от нормального уровня
грунтовых вод.
Глубину S поддерживаемого в скважинах динамичес-
кого уровня воды (отсчитываемого от нормального уровня
грунтовых вод) рекомендуется принимать S 0,8/.
Выражение (12.15) при равенстве левой его части
единице определяет собой минимально необходимое
число скважин при заданных их размерах d и / или
минимальные размеры скважин при заданном их числе п.
Практически число и размеры скважин приходится уве-
личивать в зависимости от их пропускной способности
(см. п. «е»), от принимаемых коэффициентов запаса, га-
баритов устанавливаемого в скважинах насосного обо-
рудования. Для крупных установок при большом шаге
между скважинами проводятся дополнительные рас-
четы депрессии в наиболее неблагоприятно расположен-
ных точках котлована [1,6, 13, 14, 19].
е)	Пропускная способность фильтров
Фильтрационными расчетами учитываются гидрав-
лические сопротивления в массиве водонасыщенного
грунта на пути движения воды от границ области пита-
ния до стенок водоприемников (фильтров). При протека-
нии воды через фильтрующие устройства скважин, а
также в ближайшей к скважине зоне грунта, возникают
добавочные местные сопротивления, которые ограничи-
вают пропускную способность фильтра.
Для иглофильтров пропускная способность (допу-
стимый расход воды на одну скважину) qd может при-
ближенно определяться по эмпирической формуле
qd =	= 2,2dk.
Для скважин, оборудованных глубинными насосами,
можно пользоваться формулой 1
qd = nd (0,7ft + 6"/ф 3/ft),
где qd — допускаемый расход воды одной скважины,
в м3/ч;
k — коэффициент фильтрации в м!сутки (т. е. в
других единицах времени, чем расход воды);
d — диаметр фильтрового звена в м;
/ф — длина фильтрового звена, если столб воды
ускв в скважине превышает эту длину; если
столб воды z/CKB меньше высоты фильтрового
звена, то принимается /ф = г/скв;
д" — коэффициент, принимаемый от 2,5 до 4 в за-
висимости от характера грунта и типа фильтра.
Максимальные значения 6" следует принимать для
бессетчатых фильтров со скважностью выше 30% в чистых
песках или при высококачественной обсыпке фильтра.
ж)	Расчеты времени осушения грунта
В общем случае время /осушения грунта до заданной
глубины SB равно / = % Ц-
где /а — время, в течение которого «срабатывается»
столб воды в скважинах;
Zg — йремя, в течение которого откачка произво-
дится при уже «сработанном» столбе воды в
скважинах.
В период времени /а насосы работают с постоянным
расходом воды, соответствующим их номинальной подаче,
а уровень в скважинах понижается, пока не достигнет
предельно низкой отметки, например отметки всасываю-
щих отверстий насоса, которая практически для расчета
может быть принята на уровне дна скважины.
В период уровень в скважинах уже не может
измениться, поэтому постепенно уменьшается приток
воды, который становится меньше возможной подачи
насосов. Время /а, зависящее от суммарной подачи
установленного насосного оборудования, может быть со-
кращено увеличением QH. При неограниченном увели-
чении QH время /а стремится к нулю (т. е. столб воды в
скважинах срабатывается «мгновенно»), но время /б,
не зависящее от QH, сохраняет конечное значение и оп-
ределяет собой минимальный срок откачки /мин, необ-
ходимый для осушения грунта.
Этот предел может быть найден по формуле
'..-Т-пЬ’ <,2'|6)
где р — коэффициент водоотдачи грунта;
/ — глубина скважин от нормального уровня
грунтовых вод;
Р = —
р /
На рис. 12.25 приведен график значений .
В общем случае, чтобы определить суммарную по-
1 В предлагаемой формуле использована эмпирическая
зависимость С, К. Абрамова [1].
§ 5. Осушение котлованов
205
дачу насосного оборудования, необходимую для осуше-
ния грунта на глубину SB в заданный срок t > /мии,
надо определить предварительно по (12.17) или (12.18)
необходимое значение расчетного параметра
Если в течение всего периода осушения предусмат-
ривается работа насосного оборудования на первом из
описанных режимов (т. е. при полной загрузке насосов),
то ц определяется по формуле

I ’
где St — глубина понижения уровня воды под центром
котлована, достигаемая в момент смены названных выше
Р
Рис. 12.25. График	= / (р)
режимов откачки воды. После этого по (12.19) вычис-
ляется
0=/(П).
где t—заданное время осушения.
Если вычисленное по (12.17) значение ц с р, то
в течение заданного срока t фактически произойдет смена
режимов, т. е. формула (12.17) неприменима.
Полученное значение т| можно регулировать выбором
величин I и /, если производственные и гидрогеологичес-
кие условия это допускают. В противном случае расчет-
ное значение т| вычисляется по формуле

где	—	4 = ^; с = ТТТр
Перед вторым членом выражения (12.18) принимается
знак минус при —с > 0, а знак плюс — при tt —с < 0;
при 4 —с == 0 значение ц = 0,5.
Вычисленные по (12.17) или (12.18) значения ц
должны быть подставлены в формулу (12.19) для опре-
деления подачи насосного оборудования
QH = пГ-k-------
ш
1—71
(12.19)
Коэффициент ф: при совершенных сква-
жинах ф = 1, при несовершенных сква-
жинах 1
т'
ф=т
_______1____
1 + M7rlg—
s,n 2 т’
(12.20)
где т' — 2т0 — /; mQ — полная мощность водоносного
слоя.
На рис. 12.26—12.28 приведены вспомогательные
графики для расчетов по формулам (12.18)—(12.20).
Графики на рис. 12.26 показывают непосредственно
значение ц в зависимости от В =	— с. На графике
рис. 12.27 дано выражение ---------т—ц----- как фун-
кция Т).
Формула (12.20) при обозначениях, приведенных на
графике 12.28, приобретает вид
При применении для траншей линейных установок,
расположенных с одной стороны траншеи, минимальный
срок осушения при неограниченном увеличении подачи
насосного оборудования
^МИН “ Q __ р)4 >	(12.21)
1 В формуле (12.20) использовано решение для несовершен-
ных рвов С. Ф. Аверьянова (31
206
Глава двенадцатая. Проектирование котлованов
где Zmhh =	(«приведенное»
время осушения);
параметр т):
х — расстояние от ряда скважин до подошвы
дальнего от этого ряда откоса траншеи.
(Г=Ьр =/(р)-
На рис. 12.29 приведен график с' —
Если предусматривается вести откачку при постоян-
ном дебите скважин (т. е. на режиме, соответствующем
времени /а), то для определения необходимой подачи
насосного оборудования вычисляется предварительно
,,	, 3kl .	.
где t —t 2х2^ >	— заданное время осушения).
Параметр т] представляет собой в данном случае при-
веденную величину с пределами изменений от 1 до — оо.
Рис. 12.26. Графики Ц = f (В)
а) при — 1 < В < +1J б) при 1 < В 100
Если получающееся значение т| < р, то т] находят
по формуле
Необходимая подача насосного оборудования
Qh-Ф /2/г(1ГТ1)2 ^кв, (12.24)
где LCKB ““ Длина ряда скважин;
ср — коэффициент, определяемый по (12.20) или
(12.20').
Примеры расчета
Пример 1. Котлован имеет размеры в плане:
/7= 20X25=500 я2; необходимое понижение уровня
§ 5 Осушение котлованов
207
воды SB = 3,5 м; мощность водоносного слоя Н = 14 м\
коэффициент фильтрации k = 15 м/сутки\ условия пита-
ния позволяют принять расчетный радиус депрессии
R = 125 м.
Для расчета притока воды Q при установив-
шемся состоянии принимаем
л ___ 1/~^_ 1/"500 __ _ R 125 1П
А У Л У 3,14 - 12,6 М' А ~ 12,6 ~ °'
Этому значению согласно графику рис. 12.23
/1
соответствуют:
N = —Г- = 0,435;
"S
т = Н — SB = 14,0 — 3,5 = 11,5 м.
Рис. 12.28. График % =
Соответствующее значение М согласно графику
(рис. 12.24) будет М ^0,6.
Определяя Q по формуле (12.13'), получим
Q = nkSB (SBN~yAM) = 3,14* 15-3,5(3,5-0,435 4-12,6-0,6) =
= 165(1,544-7,56) = 165 - 9,10 = 1500 м3/сутки = 62,5 м3/ч.
Принимая для водопонижения иглофильтровые уста-
новки, определим пропускную способность игл. При их
диаметре d = 0,05 м согласно изложенному в п. «е»
находим
qD = 0,7 - 3,14 • 15 • 0,05 = 1,5 мъ/ч.
208
Глава двенадцатая. Проектирование котлованов
Тогда необходимое число игл
Q 62,5
п = —-— = -т-^- = 42 иглы.
Qd
Периметр котлована Р = 2-20+2-25=90 м.
90
Расстояние между иглами при этом:	м
Пример 2. Размеры котлована в плане характери-
зуются приведенным радиусом А = 100 м, глубина SB =
= 10 м. Мощность водоносного слоя Н — 20 м. Коэф-
фициент фильтрации k = 7 м!сутки.
Условия питания водоносного слоя позволяют при-
нять радиус депрессии R = 350 м.
При установившемся состоянии приток воды к кот-
ловану определяется по формуле (12.13)
= arctg —+ = arctg--------10 „ = 0,08;
A In -л 100 In
А	А
6 = 1 — 0,5	=1—0,5 у о,О8 = 0,86;
Q = nkSB ( +~ + 2Ад arctg —=
4 In £	A In =
А	А
= 3,14 • 7  10 (-+- + 2 • 100 • 0,86  0,081 =
\	350	)
1 100
— 220 (8 + 13,8) = 4800 мЧсутки = 200 м3!ч.
Минимальный предел погружения скважин по фор-
муле (12.14)
^мин =
8 + 13,8	__
-----77--- ~ 16,0 М.
О
со2
а
= 18 м.
т. е. на 6,5 ж ниже дна котлована.
Необходимое заглубление зависит от числа и диа-
метра скважин и при всех возможных вариантах должно
удовлетворять условию (12.15).
Принимая, например, число скважин п = 20 при
диаметре их d = 0,2 м, получим:
R	1 1 2Л	1 , 2-100	П1_
r	п nd 20	20-0,2
1 R 350	,
“ = 1пд = 1пТбо = 1’25’
1,25 + 0,195	= 0,86 •
Из условия (12.15)
16 52
'2z-si5-+r-316-
Если принять S = 16,5 ж, то 2-16,5/ — 16,52 = 316,
откуда необходимая глубина скважин при принятом их
числе и размерах
316 + 272
1~~	33
Проверяя пропускную способность скважин Со-
гласно изложенному в п. «е», при /ф = / — S = 18—
16,5=1,5 м и при б" = 2,5 получим
?д = ш/|0,7/г + д'7ф3//г| =
= 3,14 - 0,2 (0,7 - 7 + 2,5 -1,5 -1,92) = 7,6 м^ч.
Поскольку при п == 20 и QH = 200 м3/ч расход воды
на одну скважину составлял бы 10 м3/ч > qd необходимо
200	0-7
увеличить число скважин до = 27.
/,о
Кроме того, при окончательном назначении подачи
QH насосного оборудования, числа п и размеров скважин
учитываются все другие необходимые запасы.
Пример 3. В условиях, рассмотренных в примере 2,
необходимо определить возможность предварительного
осушения грунта в течение заданного времени и требую-
щиеся для этого ресурсы оборудования. Коэффициент
водоотдачи грунта ц = 0,25.
Пусть заданный срок осушения t = 20 суток.
Для определения реальности этого срока проверяем
/мин согласно формуле (12.16), принимая предварительно
полученное выше значение I — 16,5 м.
Тогда
Ц.Д2 I р I 0,25-100s-0,61
^мин- м | 1_р|-	7-16,5-0,39	- 34 СуТ0К’
т. е. осушение в заданный срок невозможно.
Проверим срок осушения при увеличении I до 20 м,
т. е. принимая максимально возможную в данных геоло-
гических условиях величину /.
$ 5. Осушение котлованов
209
Тогда
Ю	о 0,5	.
Р=20 = °’О:	-r=T = 6^ = L
,	0,25-1002
<мин = - J ;20  = 17,8 суток,
т. е. заданное время t > /мин.
В связи с небольшим различием между t и /мин
очевидно, что в период осушения произойдет смена ре-
жимов, поэтому находим параметр г| по формуле (12.18).
Предварительно вычисляем:
t' — t — 90	_ 1 12
” ду ~	1002.0,25 “ ’
1 1
q — ---2-- — ___2--- — 2*
1 — р 1—0,5	’
В = Г — с = 1,12 — 2,0 = — 0,88.
Согласно графику 12.26 этому значению В соответ-
ствует т) = 0,3.
Необходимую подачу насосов определяем по формуле
(12.19).
Согласно графику 12.27 при т] = 0,3 значение
---Д—=1,64.
In
1 — П
В данном случае коэффициент ф = 1;
Q = л/2/гф —Д--------= —
in
In ------ и1 ---------
1 — Т|	1 — Т]
— 3,14 • 202 • 7 • 1,64 = 14 400 м?/сутки = 600 м*/ч.
Расчет показывает, что в связи со сжатыми сроками
осушения требуется значительное увеличение установ-
ленных ресурсов насосного оборудования. Однако, если
избыток оборудования может быть демонтирован, то
суммарные энергетические затраты в ряде случаев могут
быть не только не больше, но даже меньше, чем при ма-
лой подаце насосов, но более длительном сроке осушения.
Возможные темпы осушения в большей мере лими-
тируются необходимостью устройства дополнительного
числа скважин, соответствующего большему расходу
откачиваемой воды. Число скважин вычисляется анало-
гично изложенному в примере 2, но при проверке по
пропускной способности можно, учитывая кратковремен-
ность нагрузки скважин, принимать повышенные зна-
чения дд.
и) Ориентировочные расчеты иглофильтровых установок
При проектировании водопонижения иглофильтро-
выми установками, характеризующимися стандартными
размерами игл и маневренностью применяемого обору-
дования, позволяющего легко корректировать на месте
число иглофильтров и их расположение, основной зада-
чей проекта является определение ресурсов оборудова-
ния, монтируемого по мере необходимости.
Для строительных объектов массового назначения,
для которых иглофильтровые установки являются ос-
новным типом применяемого оборудования, не всегда
имеются данные детальной разведки, относящейся к ус-
ловиям питания водоносных слоев, полной мощности
водоносной толщи и т. д.
В подобных случаях могут применять ориентировоч-
ные расчеты необходимой подачи QH насосного обору-
дования по формуле
где QH — подача насосов в л3/ч;
k — коэффициент фильтрации, выраженный в
м/сутки (т. е. через другие единицы времени,
чем QH);
SB — необходимое понижение уровня воды в м.
Формула применима для котлованов с размерами при-
близительно до 2000 л!2 в плане и при глубине понижения
приблизительно до 8 м.
Если водопонижение применяется для траншей,
то QH обозначает приток на 100 пог. м траншеи.
Величина а0 в среднем может приниматься равной 2.
Однако при больших коэффициентах фильтрации —
свыше 20 м/сутки — и небольших размерах котлована
ее следует постепенно уменьшать от 2 до 1. Наоборот,
при малых коэффициентах фильтрации и больших раз-
мерах котлована ее следует увеличивать до 3.
Пример 4. Площадь котлована 400 м2. Необходимое
понижение уровня воды SB = 3 м. Коэффициент филь-
трации k = 20 м/сутки.
Необходимая подача насосов
QH = 2-20-3= 120 м9/ч.
Формула дает осредненные значения QH, учитываю-
щие возможность сравнительно быстрых темпов осуше-
ния.
Число необходимых игл может определяться в соот-
ветствии с приведенными ниже данными:
Глубина необходимого Шаг между иглами в
понижения в м	одном ряду в м
>4.................................... 0,75
4—3...............................  0,75—1,5
<3.................................... 1,5—3
ЛИТЕРАТУРА
1.	Абрамов С. К., Бабушкин В. Д. Ме-
тоды расчета притока воды к буровым скважинам. Гос-
стройиздат, 1955.
2.	Аверин Н. Д. Земляные работы, Госстройиз-
дат, 1952.
3.	Аверьянов С. Ф. Расчет осушительного
действия глубоких дренажей. Научные записки МГМИ,
т. XV, 1948.
4.	Б о г д а н о в М. И. Современные конструкции
инвентарного крепления траншей для трубопроводов. —
«Вопросы водоснабжения и канализации», 1955, № 6.
5.	Ветров Ю. А. Экскаваторный забой. Гос-
стройиздат, 1955.
6.	Воробков Л. Н., Гаврилко В. М.,
Лобачев П. В., Шестаков В. М. Водопониже-
ние в гидротехническом строительстве. Госстройиздат,
1960.
7.	Г о д е с Э. Г. Новое в производстве глубинных
работ. Стройиздат, 1956.
8.	Замораживание грунтов при проходке стволов
шахт. Указания по проектированию и производству ра-
бот. Углетехиздат, 1950.
9.	Инструкция по определению расчетной глубины
оттаивания мерзлых грунтов в основании сооружений и
по определению расчетных теплофизических коэффици-
ентов грунтов. Госстройиздат, 1958.
10.	К а р х о в А. А. Бульдозерные работы. Гос-
стройиздат, 1954.
11.	Комплексная механизация строительных работ.
Том. II. Земляные работы, М., 1955. (ВНИИОМС).
12.	Ледотермические вопросы в гидроэнергетике.
Госэнергоиздат, 1954 (ВНИИГ).
210
Глава двенадцатая. Проектирование котлованов
13.	Мариупольский Г. М. Основные пара-
метры водопонизительных систем и методика типовых
расчетов. Труды НИИ оснований, вып. 48, 1962.
14.	Методические указания по фильтрационным рас-
четам водопонизительных участков. Госстройиздат, 1961.
(Главэнергопроект Министерства строительства элек-
тростанций).
15.	Н е к л ю д о в М. К. Траншейные крепления
на строительной площадке. — «Строительная промыш-
ленность», 1952, № 10.
16.	Основания зданий и сооружений, нормы проек-
тирования. СНиП Н-Б.1-62. Госстройиздат, 1962.
17.	Пата л ев А. В., Вожен ков С. Я.,
Бирюков А. А. Механика грунтов, оснований и
фундаментов, ч. I. М., Трансжелдориздат, 1938.
18.	Пек, Хенсон, Торнбурн. Основания
и фундаменты. Стройиздат, 1959.
19.	Понижение уровня грунтовых вод легкими иг-
лофильтровыми установками и эжекторными иглофиль-
трами. Инструкция-пособие. Госстройиздат, 1958. (НИИ
оснований АСиА СССР).
20.	С о к о л о в Н. М., Шашков С. А. Приме-
нение металлического шпунта при устройстве гидротех-
нических сооружений. Машстройиздат, 1949.
21.	Технические условия на производство работ по
искусственному замораживанию грунтов при строитель-
стве метрополитена и тоннелей. ТУ Т-11-56. М., 1956.
(МинтранстрОй).
22.	Т р у п а к Н. Г. Замораживание грунтов в стро-
ительной индустрии. Стройиздат, 1948.
23.	Хакимов X. Р. Вопросы теории и практики
искусственного замораживания грунтов. Изд. АН СССР,
1957.
24.	X а к и м о в X. Р. Замораживание грунтов в
строительных целях. Стройиздат, 1962.
25.	Цытович Н. А. и др. Основания и фунда-
менты. Стройиздат, 1959.
26.	Я р Ц е в В. К., Митрофанов Н. С.
Инвентарное крепление при проходке траншей. — «Ос-
нования, фундаменты и механика грунтов», I960,
№ 3.
ГЛАВА ТРИНАДЦАТАЯ
КЕССОНЫ И ОПУСКНЫЕ колодцы
/. КЕССОНЫ
§ 1. НАЗНАЧЕНИЕ, ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
И ВИДЫ КЕССОНОВ
В настоящее время кессоны применяются для устрой-
ства в водоносных грунтах на суше или на местности, по-
крытой водой, глубоких фундаментов под тяжелое про-
мышленное оборудование (тяжелые молоты, крупные
прессы и др.) и подземных (опускных) сооружений — на-
сосных станций и водозаборов, цехов крупного дробле-
ния руды, непрерывной разливки стали и т. п.
Рис. 13.1. Схемы устройства кессона
а — для заглубленного здания; б — для глубокого фундамента;
1 — кессонная камера; 2 — надкессонное строение; 3 — шахт-
ные трубы; 4 — шлюзовой аппарат; 5 — гидроизоляция; 6 —
защитная стенка
В тех случаях, когда кессоны используются в ка-
честве фундаментов, основанием для них целесообразно
выбирать скальные и полускальные породы или мало-
сжимаемые грунты, если они залегают на глубине мень-
шей, чем 35—40 м от уровня воды.
Применение кессонов в указанных случаях бывает
наиболее целесообразным, если использование других
способов устройства глубоких фундаментов связано с
опасностью выноса или выпора грунта из под подошвы
фундаментов смежных зданий. Кессоны применяются,
кроме того, при ремонтных работах под водой. Конструк-
ции кессонов чрезвычайно разнообразны. Их подробное
описание можно найти в литературе [2].
В любом случае кессон (рис. 13.1) состоит из следую-
щих основных частей: кессонной камеры (собственно кес-
сона), шлюзового аппарата и шахтных труб. Камеры
устраиваются преимущественно железобетонными, шлю-
зовой аппарат и трубы — стальными.
Классификация кессонов по назначению
1. Кессоны — глубокие фундаменты, камеры кото-
рых входят в состав возводимых сооружений (опор
мостов, водоприемных колодцев и насосных станций,
подземных хранилищ и др.).
2. Съемные кессоны, опускаемые под воду только на
время выполнения в камере строительных работ и под-
нимаемые затем для использования их на других объектах.
Классификация кессонов по способу опускания
1.	Кессоны, опускаемые с поверхности земли и из
котлованов.
2.	Кессоны островные, опускаемые на местности,
покрытой водой, с искусственных островков.
3.	Кессоны наплавные, опускаемые непосредственно
с воды путем затопления кессонной камеры, которой
предварительно сообщается плавучесть.
Кроме того, кессоны разделяются по направлению
опускания: на кессоны вертикальные (прямые) и наклон-
ные (косые). Последние в настоящее время не приме-
няются.
Последовательность производства кессонных работ
приводится на рис. 13.2. Сооружается кессонная камера
(а); устанавливаются шахтные трубы и шлюзовой ап-
парат (б); одновременно могут строиться компрессорная
и насосная станции, а также монтироваться их обору-
дование. Затем в камере разрабатывается грунт и про-
исходит постепенное опускание кессона (в). По мере
опускания возводится надкессонное строение (за исклю-
чением случаев, когда это было выполнено перед началом
опускания). Наращиваются (в случае необходимости)
шахтные трубы (б). По достижении кессоном проектной
отметки (д), происходит заполнение камеры бетоном
или песчаным грунтом и съем шлюзового аппарата и
шахтных труб, после чего заканчиваются работы по воз-
ведению надкессонного строения (г).
212
Глава тринадцатая. Кессоны и опускные колодцы
Грунт разрабатывается или вручную с использова-
нием механизированного инструмента (отбойные молотки,
перфораторы), или гидромеханическим способом. Для
рыхления скального и полускального грунтов применя-
ется взрывной способ.
§ 2.	ЭЛЕМЕНТЫ КЕССОНА И ЕГО ОБОРУДОВАНИЕ
Кессонная камера. Она состоит из по-
толка и скошенных книзу стен (консолей), заканчиваю-
щихся ножом (рис. 13.4, а и б). Высота камеры от бан-
Рис. 13.2. Последовательность выполнения кессонных работ
Устройство и последовательность выполнения работ
при применении наплавного съемного кессона показаны
на рис. 13.3.
Он состоит из кессонной камеры /, замкнутой ка-
меры равновесия 2, открытых сверху средней' шахты 3
и окружающих ее со всех сторон четырех регулировоч-
Рис. 13.3. Последовательность выполнения кессонных
работ при наплавных съемных кессонах
ных шахт 4. На потолке рабочей камеры укладывается
сухой балласт 5. •
Водный балласт может быть путем открытия соответ-
ствующих кранов впущен в любую шахту и в камеру
равновесия. Удаление балласта производится из камеры
равновесия сжатым воздухом, а из шахт — при помощи
насоса.
Кессон транспортируется к месту установки на плаву
(а). Камера погружается под воду (б) и опускается (в).
В осушенной камере производятся работы, по мере
выполнения которых кессон поднимают наверх (г).
Съемный кессон погружается в грунт на глубину,
не превышающую высоту кессонной камеры, так как
при большей глубине может произойти заваливание
камеры грунтом, что затруднит последующий подъем
кессона.
кетки ножа до потолка камеры должа быть не менее
2,2 м. В потолке камеры оставляются отверстия для про-
хода в шахтные трубы и закладываются патрубки для
различных трубопроводов для пропуска электропроводки.
Шлюзовой аппарат. Шлюзовой аппарат
и шахтные трубы служат для сообщения с кессонной
камерой — входа и выхода из нее людей, выдачи из кес-
сона грунта и подачи в камеру необходимых материалов.
Рис. 13.4.
Нож кессона
а — тупой; б — с резцом;
/ — опалубка; 2 — хомуты
В СССР применяются главным образом шлюзовые ап-
параты системы Н. И. Филиппова.
Аппарат (рис. 13.5) состоит из центральной камеры /,
людского прикамерка 2, одного или двух грузовых
прикамерков 3, электролебедки с редуктором и бараба-
ном 4 ддя подъема из кессонной камеры и спуска в нее
бадьи 5 емкостью 0,20 ж3. Между центральной камерой
и каждым прикамерком имеются двери 6. Прикамерки
имеют и наружные двери 7. Сжатый воздух от компрес-
сорной станции подается в центральную камеру по воз-
духопроводу 8. К полу грузового прикамерка прикреп-
лены рельсы 9, на которые устанавливается вагонетка 10
и по которым она может быть выдвинута из прикамерка
через его наружную дверь.
Число шлюзовых аппаратов устанавливается в за-
висимости от размеров кессонной камеры; при ручной
$ 2. Элементы кессона и его оборудование
213
разработке грунта на каждые 100 м2 площади камеры в
плане следует предусматривать один аппарат. При
применении гидромеханизации площадь камеры, при-
ходящаяся на один аппарат, может быть значительно
большей.
Шахтные трубы. Шахтная труба 11 состав-
ляется из отдельных звеньев. В аппаратах системы
Филиппова труба имеет эллипсовидную форму с мень-
шим поперечником 790 мм и большим — 1470 мм; высота
Рис. 13.5. Шлюзовой аппарат системы
Н. И. Филиппова
звена 2 м. Последнее разделено вертикальной перегород-
кой на две шахты — людскую 12 и грузовую 13. Через
стенки трубы в людской шахте пропущены и закреплены
металлические стержни 14, которые служат ступенями
лестницы. Фланцы нижнего звена шахтной трубы при-
балчиваются к фланцу половинки звена (полутрубка),
заделываемого в потолке кессонной камеры.
В зависимости от габаритов кранового оборудования
и порядка ведения работ по устройству надкессонного
строения шахтная труба может собираться не сразу на
всю высоту, а наращиваться в несколько приемов по
мере опускания кессона. Во время наростки трубы она
закрывается снизу крышкой (декелем), укрепленной
на потолке камеры.
Гидромеханизационное оборудо-
вание. Для размыва и перемещения грунта внутри
камеры устанавливаются гидромониторы, для удаления
грунта из камеры и перемещения его по напорному пульпо-
проводу — гидроэлеваторы. Гидромониторы и гидро-
элеваторы крепятся к потолку камеры. Количество гид-
ромониторов назначается в зависимости от размеров
камеры: один гидромонитор на 150—200 м2 при песчаных
грунтах и супесях и 100—150 м2 — при суглинках и
глинах. Предельный радиус действия гидромонитора:
для песчаных грунтов и супесей 10—12 м; для суглинков
и глин — 6—7 м. Количество гидромониторов зависит
от числа и расположения гидроэлеваторов: на два гид-
ромонитора полагается один гидроэлеватор.
Воду для гидромеханизационной установки подают
центробежными насосами. Параметры и количество
последних определяются в соответствии с удельными рас-
ходами и оптимальными скоростными напорами мони-
торной воды для размыва и перемещения, грунта:
Удельный расход
Грунт 1	мониторной воды в .и3
на 1 грунта q
Пески:
пылеватые................ 4— 7
мелкие................... 5— 8
средней крупности........	6—10
крупные.................. 8—12
гравелистые ............. 10—14
Супеси:
текучие.................... 7— 9
пластичные............... 8—10
твердые.................. 9—12
Суглинки:
текучие.................... 9—10
пластичные............... 10—12
твердые.................. 11—15
Глины:
текучие.................... 10—11
пластичные............... 12—16
твердые.................. 14—20
Оптимальные скорост
ные напоры в м
Пески:
рыхлые .................... 7—10
средней плотности........ 10—15
плотные.................. 15—20
Супеси:
текучие.................... 30—40
пластичные............... 40—50
твердые.................. 50—80
Суглинки:
текучие.................... 40— 50
пластичные............... 50— 70
твердые.................. 70—100
Глины:
текучие.................... 50— 70
пластичные............... 70—100
твердые ................. 100—150
Воздухоп роводы. Подача воздуха в кес-
соны от воздухосборника компрессорной станции про-
изводится по двум ниткам магистрального воздухопро-
вода, диаметр которого устанавливается в зависимости
от его длины и расчетного расхода воздуха. Перед кессо-
ном на каждой нитке магистрального воздухопровода
устанавливаются три патрубка, к которым присоеди-
няются трубы, соединяющие магистральный воздухо-
провод с кессоном. По двум из них воздух подается в
кессонную камеру, по третьей — в центральную камеру
шлюзового аппарата.
Для удаления избытка воздуха и для вентиляции
устанавливаются сифонные трубки с запарными кранами
и приспособлениями (чтобы можно было присоединять
гибкие рукава и удалять воздух из разных мест кессонной
камеры). Общее сечение сифонных труб должно быть не
менее 20% воздухоподводящих.
1 В первых трех разновидностях грунтов предусматриваются
все виды песков; верхний предел величин дан для песков, имеющих
некоторую связность (число пластичности до 1). В остальных
разновидностях грунтов нижний и верхний пределы величин
обусловлены соответственно меньшей или большей структурной
связностью.
Для грунтов, содержащих гравий или щебень, q следует
увеличивать умножением табличных величин на коэффициент k,
который при весовом содержании гравия или щебня в грунте
в пределах от 5 до 10% веса сухого грунта равен 1,1 1,2, а в пре-
делах от 10 до 20% — 1,2 ~ 1,4.
214
Глава тринадцатая. Кессоны и опускные колодцы
Электрооборудование. В шлюзовом ап-
парате системы Филиппова устанавливаются электро-
моторы подъемного механизма мощностью 12 кет. Осве-
щение в кессонах электрическое напряжением не свыше
36 в. Питание осветительных установок обеспечивается
двумя независимыми источниками (общая осветительная
сеть и установленные вне кессона аккумуляторы).
В кессонной камере и центральной камере шлюзо-
вого аппарата должны быть установлены телефонные
аппараты для связи с компрессорной станцией.
§ 3.	РЕЖИМ ВОЗДУШНОГО ДАВЛЕНИЯ И
ПОТРЕБНОСТЬ В ВОЗДУХЕ ПРИ ОПУСКАНИИ
КЕССОНА
а)	Режим воздушного давления в камере кессона
Избыточное воздушное давление в кессоне на каж-
дой стадии его опускания при разработке грунта насухо
должно быть не менее гидростатического
(13.1)
где рв — избыточное воздушное давление в ат (в кг/см2);
Н — гидростатический напор на уровне банкетки
ножа в м;
У — удельный вес воды в т/ м\
Избыточное воздушное давление в кессонах, опуска-
емых средствами гидромеханизации, должно удовлетво-
рять равенству («режим пониженного давления»)
л = 5-1М-	<13-2)
где [д^] — допускаемая разность давления гидростати-
ческого и избыточного воздушного, выражен-
ная в ат (в кг!см2) и зависящая от физических
свойств грунтов, в которых происходит
опускание кессона.
Величина [бл] определяется расчетом по способу
Е. П. Хализева [11].
Избыточное воздушное давление в кессоне является
одной из главных сил, оказывающих сопротивление его
опусканию. По мере заглубления кессона в грунт силы,
препятствующие его опусканию, в том числе избыточное
воздушное давление, возрастают. При некоторых уровнях
они могут сравняться по величине с весом кессона и на-
ходящейся на нем кладки, вследствие чего опускание
прекращается. В этом случае на короткий срок снижают
давление воздуха в кессонной камере и производят так
называемые «форсированные» посадки. Последние нередко
приводят к наплыву грунта в камеру. Снижать воздуш-
ное давление при форсированных посадках разрешается
не больше чем на 50% против установленного для данной
глубины опускания [2]. При наличии постоянных со-
оружений в пределах призмы обрушения они не до-
пускаются.
б)	Расход воздуха в кессоне
На каждом этапе опускания кессона расход воздуха
рассчитывается исходя из необходимости пополнения
утечек воздуха из кессона и выполнения санитарных тре-
бований по вентиляции рабочих помещений кессона.
При подаче воздуха в кессон имеют место следующие
потери:
1)	расход воздуха при шлюзовании;
2)	утечка воздуха под нож кессона (при режиме
пониженного давления эта утечка невозможна);
3)	утечка воздуха через неплотности в швах шлю-
зов, шахтных труб, потолка и консолей кессонной ка-
меры.
Расход воздуха в железобетонных кессонах на по-
полнение утечек определяется по формулам:
1)	кессоны, с надкессонным строением из сплошной
кладки и при разработке грунта насухо
Q = (0,5© + си) + 140п Кл(Рв+1);	(13-3)
2)	кессоны с надкессонным строением из отдельных
стен (опускное сооружение) при разработке грунта насухо
Q = (0,75© + 250п) КРв(Рв+ 0 + «« /л+Ч (13-4)
3)	кессоны с надкессонным строением из сплошной
кладки при разработке грунта гидромеханическим спо-
собом
Q = 140п Гл^вЧ-1);	(13-5)
4)	кессоны с надкессонным строением из отдельных
стен при разработке грунта гидромеханическим способом
Q = (0,6й) + 200n) ]/рв(рв+ 1),	(13.6)
где Q — расход воздуха в приведенных условиях (при
рв = 0) в ж3/ч;
со — площадь потолка кессона, ограниченная внут-
ренними гранями консолей, в ж2;
п — число шлюзовых аппаратов в кессоне;
рв — избыточное воздушное давление в кессоне в
кг! см2’,
с — коэффициент утечки через консоли и под нож
(см. ниже);
и — наружный периметр кессонной камеры по
ножу в м.
Грунт	Коэффициент с
утечки
Глины и суглинки . .	  2
Супеси и пылеватые пески............ 4
Мелкие пески........................ 6
Пески средней крупности и крупные .	9
Пески и супеси с крупными включе-
ниями, крупнообломочные.........	11
Скальные грунты..................... 13
Расход воздуха на вентиляцию рабочих помещений
кессона определяется по формуле
Q = 25Д (рв 4- 1),	(13.7)
где А — количество людей, одновременно работающих
в кессоне.
в) Мощность компрессорных установок
Рабочая мощность компрессорных кессонных уста-
новок для данных условий опускания кессона рассчи-
тывается по максимальному расходу воздуха, вычисля-
емому по формулам (13.3)—(13.7). Установка должна
иметь, кроме того, резервную мощность: при одном ра-
бочем компрессоре — не меньше 100%, при двух — не
меньше 50%, при трех и более — не менее 33% от рабо-
чей мощности. Производительность резервных компрес-
соров должна быть не менее производительности наиболее
мощного рабочего компрессора.
Для снабжения воздухом пневматического инстру-
мента предусматриваются специальные компрессоры,
а подача воздуха от них к инструменту производится через
отдельный воздухопровод.
§ 4. Расчет конструкций кессонов
215
§ 4. РАСЧЕТ КОНСТРУКЦИЙ КЕССОНОВ
а) Общие положения
Расчет конструкции кессона производится на дей-
ствие нагрузок, которым он будет подвергаться при опус-
кании, после определения размеров в плане и глубины
заложения фундамента или сооружения, в состав кото-
рого кессон входит. Нагрузки, которые подвергается
кессон, зависят от условий его опускания, характера
грунтов, проходимых кессоном, режима воздушного дав-
ления в кессоне, конструкции и способа возведения над-
кессонного строения.
Рис. 13.6. Силы, действующие на кессон в процессе его
опускания
Наплавные кессоны рассчитываются с учетом усло-
вий работы этих кессонов в процессе транспортирования
их к месту опускания и погружения на дно.
В процессе опускания кессона на него действуют
следующие нагрузки (рис. 13.6):
1)	собственный вес кессонной камеры q’\
2)	вес надкессонного строения (вместе с весом грунта
и воды, находящихся над уступами), шлюзовых аппаратов
и шахтных труб q\
3)	избыточное давление воздуха внутри камеры:
вертикальное на потолок камеры S и горизонтальное —
на консоли и;
4)	горизонтальное давление — на внешнюю поверх-
ность камеры и надкессонного строения воды W и грунта
Е (определяется по указаниям гл. 8);
5)	сила трения грунта — по наружной поверхности
консолей и надпотолочного строения Т = Ef, где f—
коэффициент трения грунта о бетон, принимаемый рав-
ным 0,5 для песчаных и 0,3 — для глинистых грунтов;
6)	реакция грунта под консолями 7?гр (рис. 13.8) —
вертикальные составляющие 1/\ + V2 и горизонтальная
составляющая Я.
В том случае, если надкессонное строение сплошное
(каменная или бетонная кладка), то следует считать, что
нагрузка от него передается главным образом на консоли.
Рис. 13.7. Эпюра давления на потолок кес-
сона
На потолок же камеры передается нагрузка только от
той части кладки, которая находится внутри свода
обрушения.
Для упрощения расчета полагают, что свод обруше-
ния имеет параболическое очертание (рис. 13.7).
Рис. 13.8. Реакция грунта под консолью кессона
Отношение п наибольшей высоты параболы h к
расчетному пролету I потолка принимается в зависимости
от рода надкессонной кладки: для бетонной кладки п ==
— 0,825; бутобетонной — п — 0,90; бутовой — п = 1,00.
Ординаты эпюры давления грунта под консолью
могут быть приняты прямо пропорциональными глубине
погружения в грунт соответствующих точек консоли.
Тогда составляющие силы /?гр, приходящиеся на банкетку
ножа и наклонный участок консоли, определяются из
выражений:
^ = Ягр—1
а+ 2	>	(13.8)
V* = Ягр 2(а + b)- J
от наружной
Расстояние точки приложения силы 7?гр
кромки ножа
(13.9)
216
Г лава тринадцатая. Кессоны и опускные колодцы
Горизонтальная составляющая реакции грунта под
консолью — распор (точка приложения ее находится на
расстоянии 1/3 глубины врезки консоли в грунт — 1/3/).
Н = V2tg(a — Р),	(13.10)
где a — угол наклона консоли к горизонту;
Р — угол трения между грунтом и наклонным уча-
стком консоли.
Соотношение этих нагрузок на протяжении всего
процесса опускания непостоянно. Поэтому при расчете
кессона определяются нагрузки, действующие на кессон
на отдельных этапах его опускания, для того чтобы
найти, на каком этапе сочетание нагрузок окажется
самым невыгодным для того или иного конструктивного
элемента камеры.
Рассматриваются следующие расчетные положения
кессона:
1.	Кессон оперт на подкладки, оставленные в фик-
сированных точках. В этом случае проверяется проч-
ность конструкции кессона в целом на изгиб в конце
спуска ее с подкладок. Вместе с тем может быть постав-
лена задача отыскания выгодного местонахождения фик-
сированных точек. Выгодным положением будет такое,
при котором изгибающие моменты в сечениях над фик-
сированными точками будут равны максимальному из-
гибающему моменту в пролете между ними.
2.	Кессон снят с подкладок и стоит на поверхности
грунта; на потолке возведена часть надкессонного
строения.
3.	Кессон опущен на проектную глубину, при этом
ножевая часть врезалась в грунт на некоторую глубину t.
Давление воздуха в кессоне вследствие форсированной
его посадки равно 50% от расчетного для данной глубины
опускания.
4.	То же положение, но давление воздуха равно рас-
четному.
5.	То же, но ножевая часть очищена от грунта.
Для расчета железобетонного кессона со сплошным
потолком и консолями из тела его выделяется расчетный
элемент, ограниченный двумя плоскостями, нормальными
к продольной оси кессона и отстоящими друг от друга на
расстоянии 1 м.
При расчете железобетонных пустотелых (ребристых)
или металлических кессонов выделяется элемент между
поперечными балками или фермами.
Сечение и армирование торцовых (поперечных)
консолей и прилегающих к ним участков потолка кес-
сонной камеры делаются одинаковыми с принятым се-
чением и армированием расчетного элемента.
При отношении длин продольной и поперечной сто-
рон кессона два и более все вертикальные силы, дейст-
вующие на кессон, необходимо относить к 1 пог. м пери-
метра кессона; при отношении, меньшем двух, распреде-
ление расчетных нагрузок производится по продольным
и поперечным направлениям.
§ 5. СВЕДЕНИЯ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВЩИКОВ
ОБ ОСОБЕННОСТЯХ ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ
Если кессон опускается на суше, то, чтобы сократить
глубину его опускания в целях упрощения и удешевления
работ, верхние сухие грунты проходят открытым котло-
ваном с откосами. Дно котлована находится по крайней
мере на 0,50 м выше уровня грунтовых вод.
Если кессон опускается на местности, покрытой во-
дой, то камера изготовляется на подмостях (плавучих
или свайных) или под нее отсыпается искусственный ост-
ровок. Площадки подмостей или поверхность островка,
на которых изготовляются оболочки, возвышаются не
менее чем на 0,50 м над наивысшим горизонтом воды,
который возможен в период от начала изготовления кес-
сона до момента снятия его с подкладок.
Если акватория, на которой опускается кессон,
подвержена волнению, то при назначении отметки пло-
щадки подмостей и поверхности островков учитывают
и высоту максимальной для данного места волны. Остро-
вок предохраняется от размыва мощением или другими
средствами. При большой высоте островков их ограждают
шпунтовым рядом.
Искусственные островки устраиваются из песчаных
и гравелистых грунтов. Бермы островков имеют ширину
не менее 1,5 м при наличии ограждения и не менее 2 м —
при отсутствии такового. Дно акваторий (реки, водоема
и т. п.), имеющее в месте опускания наплавного кессона
уклон более 1/20, должно быть предварительно спланиро-
вано путем срезки грунта или подсыпки дренирующими
грунтами. Размеры спланированной площадки назнача-
ются с учетом устройства бермы шириной не менее 2 м
вокруг опускаемого кессона.
При устройстве кессонной камеры нож ее опирается
на подкладки, уложенные в грунт. Размеры и количество
подкладок определяются из расчетного сопротивления
грунта, на который они укладываются. Подкладки
углубляются в грунт на половину их высоты и плотно
подбиваются песком.
Для уменьшения сил трения между грунтом и желе-
зобетонным кессоном наружная поверхность последнего
должна быть ровной и гладкой. Поэтому щиты наружной
опалубки хорошо пригоняются друг к другу и оструги-
ваются со стороны, обращенной к бетону.
В проекте намечается такой порядок удаления под-
кладок, при котором усилия, действующие на кессон,
не выходили бы за пределы расчетных. Места подкладок,
удаляемых в последнюю очередь, точно фиксируются
в проекте.
При возведении кессонной камеры на слабых и
неоднородных грунтах возникает опасность ее перекоса.
В таких случаях в проекте предусматривается установка
под потолок камеры шпальных клеток. При опускании
кессона в полускальных и скальных грунтах возникает
опасение соприкасания наружных стенок кессона с по-
верхностью скалы, вследствие чего он может быть зажат.
Во избежание этого необходимо при подработке грунта
из-под ножа кессона захватывать грунт, находящийся
вне кессонной камеры на расстоянии не менее 0,10 м
от наружной поверхности ножевой части. Если кессон
оперт на полускальный или скальный грунт, кровля
которого наклонна, можно для уменьшения скальных
работ не выравнивать ее под одну горизонтальную пло-
скость, а спланировать уступами.
Работа людей в кессоне при избыточном давлении
воздуха небезопасна для их здоровья. Комплекс болез-
ненных явлений, могущих возникнуть при работе под
повышенным давлением, называется кессонной болезнью,
последствия которой могут быть тяжелыми. Профилак-
тика этой болезни требует соблюдения специальных норм,
регламентируемых правилами безопасности при выпол-
нении кессонных работ [5], которые учитываются при
составлении проекта.
На каждого работающего в кессоне подается не менее
25 ж3 сжатого воздуха в 1 ч [см. формулу (13.7)]. Тем-
пература воздуха в рабочей камере при избыточном
давлении до 2 ат — не ниже 16° С и не выше 20° С,
до 2,5 ат — 17 4- 20° С, свыше 2,5 ат — 18-ь 20° С.
Состав бригад кессонщиков, занятых на разработке
грунта и выдаче его из шлюзового аппарата, зависит от
рода грунта, способа его разработки и площади кессона,
$ 6. Назначение, область применения и вид л опускных колодцев
217
приходящейся на один шлюзовой аппарат. Состав бригад
регламентируется едиными нормами и расценками
на строительные и монтажные работы (Отдел 5 «Кессоны
и опускные колодцы»), применяемыми с 1 января
1956 г.
II. ОПУСКНЫЕ КОЛОДЦЫ
§ 6. НАЗНАЧЕНИЕ, ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
И ВИДЫ ОПУСКНЫХ КОЛОДЦЕВ
а)	Общие сведения
Метод опускных колодцев применяется для устрой-
ства глубоких фундаментов, а также глубоких подземных
часте'й сооружений (водозаборов, насосных станций, зда-
ний крупного дробления руды и т. п.) в тех случаях,
когда можно обойтись без сжатого воздуха.
Сущность метода состоит в следующем: непосред-
ственно на месте, отведенном для будущего сооружения,
возводится или устанавливается заранее изготовленный
опускной колодец, представляющий собой бездонный
ящик с железобетонными стенами. Далее колодец по-
степенно опускается до проектной отметки, грунт из его
внутренней полости извлекается, и колодец полностью
или частично заполняется бетоном.
В настоящее время используются опускные колодцы
двух видов:
гравитационные (массивные), погружение которых
происходит под действием собственного веса;
колодцы-оболочки, погружаемые при помощи спе-
циальных вибрационных машин.
В качестве дополнительного воздействия при погру-
жении колодцев обоих видов могут применяться подмыв,
нагнетание за стенки глинистого раствора и статическая
пригрузка.
На рис. 13.9, приведена схема устройства массивного
опускного колодца под глубокий фундамент. Вначале
изготавливается весь колодец или при большой глубине
опускания только его часть (а). Затем, удаляя грунт из
производиться как с откачкой воды (рис. 13.9), так и без
нее—подводным способом (рис. 13.10). Разрабатывать
Рис. 13.10. Разработка грунта в опускном
колодце подводным способом при помощи
гидроэлеватора
1 — гидроэлеватор; 2 — грунт; 3 — подмывная
труба ф 38 мм; 4 — труба ф 100 мм; 5 — пульпо-
провод ф 200 мм
грунт с водоотливом рационально только в том случае,
если исключена возможность наплыва грунта под ноже-
вую часть внутрь колодца извне. Наплыв грунта ведет к
Рис. 13.9. Схема производства работ по устройству опускного колодца
колодца, заставляют его постепенно под действием соб-
ственного веса погружаться (6). Наростки колодца (s)
производятся или по мере опускания, или в перерывах
между отдельными этапами опускания.
После погружения колодца на проектную глубину
и удаления из него грунта (г) образовавшаяся полость
заполняется бетоном на всю высоту (д) или только частич-
но для образования днища подземной части здания.
Разработка грунта в колодце и заполнение его может
увеличению объема грунта, извлекаемого из колодца при
его погружении, а, кроме того, может повести к осадкам
и даже серьезным деформациям соседних сооружений.
Применение массивных опускных колодцев на участ-
ках с подвижными грунтами при наличии постоянных
сооружений в пределах призмы обрушения грунта за
контуром опускного колодца не допускается. Использо-
вание опускных колодцев без водоотлива возможно
только в грунтах, поддающихся размыву и не содержа-
218
Глава тринадцатая. Кессоны и опускные колодцы
щих в себе крупных прочных включений. Устройство
опускных колодцев с толстыми стенками без водоотлива
затруднено, если основанием служит скала и тем более
скала, кровля которой залегает наклонно. Опереть но-
жевую часть оболочки на скальное основание так, чтобы
она плотно соприкасалась с основанием по всему пери-
метру без выполнения очень трудоемких и дорогих под-
водно-технических работ, невозможно.
Рис. 13.11. Формы опускных колодцев в вертикальном
сечении
Прежде колодцу придавали форму, близко соот-
ветствующую конфигурации надфундаментного строе-
ния. Опыт показал, что круглые в плане колодцы имеют
ряд существенных преимуществ перед колодцами какой-
либо другой формы, — они просты в изготовлении, весьма
экономичны по расходу арматуры; кроме того, при пог-
ружении таких колодцев в грунт легче избежать переко-
размеров допускаются и другие формы — прямоуголь-
ная, ячеистая и пр.
По форме стен массивным колодцам (рис. 13.11)
придают цилиндрическую (а), коническую (б) и уступ-
чатую (в) формы. Колодцы конической и уступчатой
формы экономичней по расходу материалов. Стены таких
колодцев легче опускаются в грунт, но им присущи и
существенные недостатки. Изготовление их более сложно,
чем цилиндрических, а опускание сопровождается столь
значительным разрыхлением грунта вокруг них, что
возникает угроза устойчивости находящихся вблизи со-
оружений. Кроме того, при ступенчатом или коническом
профиле труднее избежать перекосов при погружении.
Массивные опускные колодцы могут устраиваться
весьма значительных размеров — площадью до 2000 лг
и глубиной заложения до 30—35 м.
б)	Конструкции гравитационных (массивных)
опускных колодцев
В настоящее время для сооружения опускных ко-
лодцев используется монолитный или сборный железо-
бетон. Стены колодцев из монолитного железобетона
снабжаются, как правило, двойной арматурой, коли-
чество которой определяется по расчету (см. ниже).
Примеры конструирования массивных колодцев из мо-
нолитного железобетона можно найти в работе [4].
Сборные железобетонные опускные колодцы соби-
раются из двухпустотных железобетонных блоков, из-
готовляемых на заводе (рис. 13.12 и 13.13). Соединение
блоков между собой по вертикали производится с по-
мощью напрягаемой арматуры, устанавливаемой в преду-
смотренные для этой цели пазы на наружной и внутрен-
ней поверхностях блоков (рис. 13.14). Эта арматура стя-
а — поперечный разрез; б — раскладка стеновых блоков (развертка); 1 — монолитный пояс; 2 — двухпустотные блоки
сов, чем при любой другой форме. Поэтому, если для
устройства глубоких фундаментов или подземных со-
оружений выбирается метод опускных колодцев, то
следует по возможности применять колодцы круглого
сечения, придавая и надфундаментному строению очер-
тание, близкое к круглому.
В том случае, если соотношение сторон фундамента
или подземной части сооружения в плане велико, ко-
лодцу придают продолговатую форму — чаще в виде
прямоугольника с полукруглыми торцовыми сторо-
нами, — или эллипсовидную. Для колодцев крупных
гивает блоки по вертикали и предупреждает возможные
разрывы колодца при его заклинивании и зависании во
время опускания. После установки и натяжения арма-
туры пазы заполняются жестким бетоном. Соединения
блоков в горизонтальном направлении осуществляются
сваркой закладных частей. Полости блоков по мере воз-
ведения колодца засыпаются гравием, который, во-пер-
вых, увеличивает его вес, доводя коэффициент погруже-
ния до необходимых значений и, во-вторых, является
дренажным слоем, по которому вода, просочившаяся
через возможные поврежденные места гидроизоляции,
$ 6. Назначение, область применения и виды опускных колодцев
219
Рис. 13.13. Двухпустотный стеновой блок заводского
изготовления для колодца, приведенного на рис. 13.12
направляется вниз и собирается в зумпф (рис. 13.15),
откуда удаляется насосом.
Для воспрепятствования проникновению воды в ко-
лодец через вертикальные швы между блоками в них
Рис. 13.15. Зумпф для откачки воды из сборного колодца
1 — зумпф; 2 — насос; 3 — канал для стока воды; 4 — железо-
бетонные блоки; 5 — гравий; 6 — гидроизоляция
1 — бетон марки 300; 2 — битумная пробка;
3 — напрягаемая арматура
применяются два типа
Рис. 13.16. Деталь асфальто-
вой гидроизоляции
1 — железобетонные блоки из
плотного вибрированного бетона
марки 300; 2 — битумная пробка;
3 — гравий
устраиваются пазы, заливаемые битумом, образующим
вертикальные пробки (рис. 13.14). В настоящее время
в сборных опускных колодцах
гидроизоляции — асфаль-
товая и стальная. В грун-
тах с относительно не-
большим дебитом грунто-
вых вод, наиболее целе-
сообразно использовать
асфальтовую гидроизоля-
цию. Устраивается она
следующим образом: на
поверхность железобетон-
ных блоков наносится
слой торкрета толщиной
15 мм', затем наносится
огрунтовка разжиженным
битумом и далее — горя-
чая асфальтовая штука-
турка толщиной 15 мм
(рис. 13.16).
В грунтах с большим
дебитом грунтовых вод
используется стальная
гидроизоляция. Каждый
блок при изготовлении
облицовывается со сторо-
ны, обращенной наружу,
стальным листом, закреп-
ленным в бетоне. После
установки блоков по мере
сборки колодца эти листы
свариваются между собой.
Для защиты от коррозии
на наружную поверхность
листов наваривается сет-
ка из круглой стали диа-
метром 6 мм с ячейками
150 X 150 мм и на нее после сборки колодца наносится
торкрет слоем 25—30 мм (рис. 13.17).
При наличии стальной гидроизоляции вертикальная
напрягаемая арматура становится излишней и не ста-
вится; форма блоков в связи с отсутствием пазов упро-
220
Глава тринадцатая. Кессоны и опускные колодцы
щается. Стальные листы гидроизоляции являются одно-
временно и средством соединения блоков между собой,
а также служат арматурой колодца.
Рис. 13.17. Схема установки блоков и стыкования листов
стальной гидроизоляция
1 — торкрет; 2 — сетка; 3 — стальной лист; 4 — стальная на-
кладка для соединения блоков
в)	Колодцы-оболочки
Этот вид опускных колодцев применяется сравни-
тельно недавно, но уже получил широкое распростра-
нение в связи с появлением вибрационного метода погру-
жения. Благодаря этому методу вес колодцев может быть
минимальным. Колодцам-оболочкам придается круглая
(кольцевая) форма. Толщина их по всей высоте посто-
янна.
В настоящее время используются два типа колодцев -
оболочек:
1) собираемые из монолитных звеньев, соединяемых
между собой при наращивании;
2) сборно-панельного типа, отличающиеся продоль-
ным членением звеньев на отдельные скорлупы-панели,
изготавливаемые на заводах и соединяемые между собой
на строительной площадке. Звенья соединяются на бол-
товых фланцевых или сварных стыках. Хотя известны
отдельные случаи применения колодцев-оболочек из мо-
нолитных звеньев диаметром до 4—5 м, их наиболее
рационально использовать при диаметре колодца до 3 м.
В этом случае звенья могут изготавливаться заводским
способом (либо на центрифугах, либо в вертикальных
стальных формах), а затем железнодорожным транспор-
том перевозиться на объект.
Колодцы-оболочки из монолитных звеньев приме-
няются главным образом для устройства глубоких фун-
даментов (опор мостов и гидротехнических сооружений,
тяжелых промышленных объектов).
Описание конструкции колодцев-оболочек из моно-
литных звеньев и методов их изготовления можно найти
в работе [7].
Колодцы-оболочки панельного типа целесообразно
применять при диаметре Зли более. Для изготовления
скорлуп-панелей таких колодцев служат специальные
вибропрокатные машины. Экспериментальная сборка
панелей в звенья производится с помощью сборочных
кондукторов на строительных площадках.
Описание конструкций, методов изготовления и мон-
тажа колодцев-оболочек панельного типа приводится
в трудах ВНИИГС [14], где даны также примеры уст-
ройства опор и опускных сооружений с применением
таких колодцев. В первом случае по окончании погру-
жения и выемки грунта колодец заполняется бетоном,
во втором — устраивается днище, и в необходимых
случаях облицовываются стены.
§ 7. РАСЧЕТ ОПУСКНЫХ КОЛОДЦЕВ
а) Определение основных размеров
Основные размеры в плане и глубина погружения
опускного колодца определяются:
1) при его использовании для устройства подземного
сооружения — необходимыми внутренними размерами
и высотным расположением подземных помещений;
2) при использовании опускного колодца для воз-
ведения глубокого фундамента — по расчету последнего
на действие эксплуатационных нагрузок в соответствии
с указаниями, приведенными в § 6 гл. 4 или для фунда-
ментов под машины § 2 и 3 гл. 9.
В случаях применения для устройства глубоких
фундаментов колодцев-оболочек их основные размеры
рекомендуется вычислять в соответствии с Указаниями
по расчету фундаментов из оболочек диаметром свыше
1 м Минтрансстроя [10]. При использовании опускных
колодцев для возведения подземных сооружений на за-
вершающем этапе проектирования необходим расчет на
невозможность всплытия сооружения, который выпол-
няется по формуле
(13.11)
где Q — полный вес сооружения (без временных нагру-
зок) к моменту окончания бетонирования
днища;
а — коэффициент, равный 0,9;
ув — объемный вес воды, равный 1 т/м3;
V — объем части сооружения (по наружному очер-
танию), находящейся ниже уровня воды.
б) Расчет стен массивных опускных колодцев
Стены таких колодцев рассчитываются на действие
боковых горизонтальных сил активного давления грунта
(см. гл. 8), а если колодец опускается с водоотливом, то
и на действие давления воды.
Круглые колодцы
Толщина стен круглого колодца вычисляется по
формуле Лямэ
03.12)
Так как внешний диаметр колодца определяется
исходя из принятого расчетного сопротивления грунта
основания, то, выразив толщину стенок как разницу
между внешним, уже известным, радиусом и искомым
внутренним, будем иметь
г =	(13.13)
где 6 — толщина стен;
7? — внешний радиус колодца;
г — внутренний радиус колодца;
р — удельное давление грунта на внешнюю поверх-
ность колодца в расчетном сечении при опуска-
нии колодца без водоотлива или давление
грунта и воды при опускании колодца с водоот-
ливом;
.$ 7. Расчет опускных колодцев
221
а — допускаемое напряжение для материала, из
которого изготовлен колодец.
Колодцы, опускаемые без водоотлива и заполняе-
мые бетоном не на всю высоту, например с устройством
только водонепроницаемого днища, должны также рас-
считываться и на давление воды, которое возникает
после ее откачки из колодца. Для бетонных колодцев
толщина стен, найденная по формуле Лямэ, недостаточна
для того, чтобы они могли погружаться под действием
собственного веса. В таких случаях толщину стен уве-
личивают против расчетной, исходя из условия, чтобы
их вес был в 1,6—1,8 раза больше расчетных сил трения.
Собственный вес колодца при работах без водоот-
лива определяется за-вычетом веса вытесненной им воды.
При погружении колодца в нем могут возникнуть
значительные растягивающие напряжения вследствие
возможного перекоса, а также в связи с тем, что верхняя
часть может быть зажата в грунте, а нижняя при подборке
из нее грунта — оказаться навесу. Для таких случаев
устанавливается арматура из продольных вертикальных
стержней, связанных между собой по высоте поперечными
кольцевыми стержнями или спиралью из них. Продоль-
Рис. 13.18. Изгибающие момен-
ты и продольные силы, дей-
ствующие в сечениях оболочки
эллиптического в плане опуск-
ного колодца
ные стержни устанав-
ливаются обычно в два
ряда.
При расчете диа-
метра и количества
продольных стержней
предполагают, что на
весу может оказаться
половина оболочки.
Скошенная ниж-
няя часть оболочки
рассчитывается как
консоль, заделанная
в нескошенную стену
оболочки.
Расчет консоли ве-
дется на два случая
загружения. Первый случай — грунт под ножом
подобран. Здесь консоль рассчитывается на полное актив-
ное давление грунта и давление воды, действующие на
наружную часть консоли. Второй случай —
внезапное погружение всей консоли в грунт. В этом
случае консоль рассчитывается на действие пассивного
давления грунта, находящегося внутри оболочки, дей-
ствующего на всю внутреннюю скошенную поверхность
консоли.
Колодцы продолговатой формы
Эллиптические (рис. 13.18):
изгибающий момент в сечении а
MQ=pa2a;	(13.14)
изгибающий момент в сечении с
Мс — —ра2$.	*	(13.15)
В табл. 13.1 даны значения коэффициентов аир.
Таблица 13.1
Значения коэффициентов аир
а : b	1,0	0,9	0,8	0.7	0,6	0,5	0,4	0,3
а	0	0,057	0,133	0,237	0,391	0,629	1,049	1,927
3	0	0,060	0,148	0,283	0,496	0,871	1,576	3,128
Продольные
в сечении а
в сечении с
силы:
Na — ра‘,
Nc = pb.
(13.16)
(13.17)
Прямоугольник с полукруглыми торцовыми стен-
ками (рис. 13.19).
Максимальные расчетные изгибающие моменты и
продольные силы для сечений а и с определяются по
формулам:
для сечения а
лл	2 + ЗлИ+12и>
а 2 ’ i l я ’
1 +ну
Na = рг;
для сечения с
мс = Ма — pt (-4 + г},
Nc=pb,
Г
где р = у.
(13.18)
(13.19)
(13.20)
(13.21)
Толщину стен
Рис. 13.19. Изгибающие мо-
менты и продольные силы,
действующие в сечениях обо-
лочки прямоугольного опу-
скного колодца с закруглен-
ными концами
подбирают при невыгоднейшей ком-
бинации изгибающих моментов и продольных сил. В це-
лях удобства работ по воз-
ведению стен толщину их
принимают одинаковой (в
пределах данной секции).
Количество и распо-
ложение арматуры по се-
чению меняется в зависи-
мости от величины изги-
бающего момента и попе-
речной силы. При расчете
арматуры стен невысоких
колодцев (Н = 5-4-6 м)
расчетные усилия обычно
определяются только в
одном нижнем сечении
(у банкетки ножа), по
которому армируется ко-
лодец до верха.
Высокие колодцы (Н 6 м) разбиваются по высоте
на два пояса и более. Нижний пояс ( ~ 0,60 Н) арми-
руется по расчетному сечению (у банкетки ножа), а
верхний ( ~ 0,40 Н) — в половинном размере против
нижнего. Вертикальная арматура ставится согласно
расчету на разрыв.
Если стены колодца до начала опускания его в грунт
изготавливаются не сразу на всю высоту, то нижнюю
секцию следует рассчитывать на изгиб в процессе снятия
с подкладок. Стены колодца, входящие в состав ограж-
дающей конструкции подземного сооружения, которые
будут служить опорой для перекрытий, подкрановых
путей, частей оборудования и пр., должны быть рассчи-
таны на действие соответствующих эксплуатационных
нагрузок.
В сборных конструкциях колодцев, кроме общих
усилий (Л4, N и Q) в стенах, должны быть найдены ме-
стные усилия в стенках двухпустотных блоков. Их можно
вычислять следующим образом (рис. 13.20): нулевые точки
моментов принимаются расположенными посредине дли-
ны панели; тогда местные моменты в узлах на концах
наружной и внутренней продольных стенок и местные.
222
Глава тринадцатая. Кессоны и опускные колодцы
поперечные силы в них будут равны
а на концах поперечных стенок
QI „ I
= j	— Q 9
где / — длина ячейки двухпустотного блока.
Рис. 13.20. Схема для определения местных усилий
в двухпустотных блоках сборных колодцев
Нормальные силы в продольных стенках блоков
определяются по формуле
ЛГ N . М
Нормальными усилиями в поперечных стенках мож-
но пренебречь.
в) Расчет стенок колодцев-оболочек
Толщина стенки железобетонных колодцев-оболочек
задается минимальной исходя из необходимости обеспе-
чения жесткости и прочности на время погружения
в грунт:
Наружный диаметр Толщина оболочки
оболочки в м	в мм
1,0—3,0	120
3,1—4,0	140
4,1—5,0	160
Площадь fn сечения всех стержней продольной ар-
матуры колодца-оболочки ( в см2) определяется по фор-
муле
(13.22)
где Ро — величина возмущающей силы по паспорту виб-
ропогружателя в кг;
7?а — расчетное сопротивление арматуры в кг!см2.
Если по расчету на действие эксплуатационных на-
грузок требуется больше арматуры, чем дает формула
(13.22), то количество стержней и площадь стержней
соответственно увеличиваются. Если по этому же расчету
не требуется постановки двойной арматуры, продольную
арматуру целесообразно устанавливать в один ряд по
оси стенки колодца. Поперечная арматура устраивается
спиральной в колодцах-оболочках, собираемых из моно-
литных звеньев, и кольцевой — в колодцах панельного
типа.
Диаметр стержней поперечной арматуры в зависи-
мости от диаметра колодца принимается равным 6—
10 мму шаг стержней — 1504-200 мм.
§ 8. СВЕДЕНИЯ О НЕКОТОРЫХ ОСОБЕННОСТЯХ
ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ
а) Гравитационные (массивные) колодцы
Массивные опускные колодцы, так же как и кес-
сонные камеры, изготавливаются на подкладках. При
устройстве колодцев на суше для уменьшения их высоты
предварительно отрывается котлован, дно которого
должно находится выше уровня грунтовых вод примерно
на 0,50 м. При опускании колодца на местности, покры-
той водой, устраиваются подмости или искусственные
островки.
Разработка и извлечение грунта без водоотлива
производится с помощью или грейфера, подвешенного
к стреле крана, установленного у колодца, или гидро-
элеватора (см. рис. 13.10). Для облегчения разработки
в колодец опускается трубка, через которую под боль-
шим напором накачивается вода, размывающая грунт
в забое.
Для того чтобы наплыв грунта в колодец был исклю-
чен, уровень воды в нем должен поддерживаться на уров-
Рис. 13.21. Устройство для погру-
жения оболочки опускного колодца
подмывом
1 — кольцевой трубопровод; 2 — выход-
ное отверстие ф 7 мм
не воды вне его. Когда уровень воды в колодце пони-
жается вследствие захвата ее грейфером или гидро-
элеватором, немедленно производится долив воды в ко-
лодец.
При погружении массивного колодца может слу-
читься, что силы трения между грунтом и наружной
поверхностью окажутся столь большими, что вес колодца
не сможет преодолевать их и колодец перестанет погру-
жаться. Поэтому при изготовлении колодца следует
предусматривать подмыв грунта у внешней поверхности
стен. Для этого в них заделывается трубопровод, к ко-
торому присоединены несколько равномерно расстав-
ленных по периметру трубок (рис. 13.21). В трубки под
большим напором (15—20 ат) нагнетается вода. Можно
облегчить погружение колодца и путем укладки допол-
нительной нагрузки. Однако для больших колодцев
устройство дополнительной нагрузки дело очень слож-
ное, а сама нагрузка весьма затрудняет разработку
грунта в оболочке.
В последние годы за рубежом для снижения трения
стенок опускных колодцев о грунт и уменьшения за
этот счет их веса широко применяется нагнетание за
стенки глинистых растворов. Подробные сведения об
этом способе можно найти в работе [15].
Заполнение колодца бетоном при устройстве его без
водоотлива производится подводным бетонированием
по методу восходящего раствора или вертикально пере-
мещающейся трубы (ВПТ).
§ 8. Сведения о некоторых особенностях производства работ
223
На рис. 13.22 приведена схема работ по заполнению
опускного колодца подводным бетонированием методом
восходящего раствора. После того как колодец погру-
жен на проектную глубину, в него опускаются трубки
(д)50—75 мм с воронками наверху для цементного рас-
твора. Затем в колодец загружается гравий или мелкий
камень. Высота слоя гравия должна быть такой, чтобы
Рис. 13.22. Схема работ по заполнению оболочки
опускного колодца подводным бетонированием
1 — бак для воды; 2 — бункера для цемента и раствора;
3 — смесительная установка
образовавшееся бетонное днище колодца могло затем
при осушенном колодце противостоять гидростатиче-
скому напору грунтовых вод. По мере нагнетания раст-
вора трубки постепенно поднимаются вверх с таким
расчетом, чтобы их низ в течение всего процесса нагнета-
ния находился не менее чем на 0,5 м ниже уровня цемент-
ного раствора.
Бетонирование должно выполняться по всей пло-
щади колодца; при наличии внутренних перегородок
бетонирование можно вести отдельными отсеками, огра-
ниченными перегородками.
После заполнения наброски цементным раствором
образовавшийся бетонный массив выдерживается до
приобретения бетоном «заданной проектной прочности.
Затем вода из колодца откачивается, и дальнейшие
работы ведутся уже насухо.
Для приготовления цементного раствора вблизи
колодца или непосредственно на нем устанавливается
растворный узел и специаль-
ная смесительная установка
для придания нагнетаемому
раствору необходимой конси-
стенции и поддержания тако-
вой в процессе нагнетания.
б) Колодцы-оболочки
Готовые звенья колодцев -
оболочек или скорлупы-пане-
ли (при применении конструк-
ции панельного типа), как пра-
вило, должны изготавливаться
заводским способом и посту-
пать на площадку в готовом
виде. Изготовление звеньев на
припостроечном полигоне в
вертикальных формах должно
допускаться в виде исключе-
ния. Сборка панелей в звенья
осуществляется на специаль-
ном сборочном кондукторе
(рис. 13.23).
Погружается колодец в
специальных направляющих
рамах, опирающихся на за-
битые для этой цели сваи или
(при погружении колодцев на
местности, покрытой водой)
понтоны. В водонасыщенных
грунтах погружения колодцев
и выемка грунта из них про-
изводятся без водоотлива,
причем поддерживается высо-
кий уровень воды в колодце.
Грунт из полости колод-
цев-оболочек может изв ле-
Рис. 13.23. Вид сборки
колодца-оболочки	па-
нельного типа
каться средствами гидромеханизации (например, при
помощи гидроэлеваторов), которые рационально при-
меняются в несвязных или слабосвязных грунтах, или
при помощи грейферов.
Для погружения колодцев-оболочек в настоящее
время используются вибропогружатели, характеристика
которых приводится в табл. 13.2.
Таблица 13.2
Характеристика вибропогружателей
-^^Марка вибратора Наиме-	’ "— нование параметров''''''''----^	ВП-170	ВП-250	НВ 11*56
Вес погружателя в сборе в т Величина возмущающей си- лы в т То же » Суммарный момент дебалан- сов в кг/см Число оборотов в минуту То же » Марка и мощность электро- двигателя Размеры в м: длина ширина высота	10,4 100 125 179 51 000 408 475 550 АМ-6155 1500 2 030 4 140	11,9 96/163 117/202 145/250 29 000/50 100 540 600 665 АМ-6240 2 060 2 430 2 060	13,0 |	48,4 50 000 х	S > 1 293 2\80 | 1 690
224
Глава тринадцатая. Кессоны и опускные колодцы
Необходимые параметры вибратора подбираются
по формулам и указаниям § 5 гл. 1 книги О. А. Савинова
и А. Я. Лускина [6].
ЛИТЕРАТУРА
1.	Единые нормы и расценки на строительные и мон-
тажные работы. Отдел 5. Кессоны и опускные колодцы.
Госстройиздат, 1955.
2.	О з е р о в Н. В. Кессонные фундаменты. Транс-
желдориздат, 1940.
3.	П л а т о н о в Е. В. Кессонные работы. Госстрой-
издат, 1932.
4.	Платонов Е. В. Опускные колодцы. Транс-
жел дор издат, 1936.
5.	Правила безопасности при производстве работ под
сжатым воздухом (кессонные работы). Профиздат, 1956.
6.	Савинов О. А., Лускин А. Я. Вибра-
ционный метод погружения свай и его применение в стро-
ительстве. Госстройиздат, 1960 (§ 4, гл. 1).
7.	С и л и н К. С., Глотов Н. М., Гре-
цов А. П. и др. Фундаменты опор мостов из сборных $
железобетонных оболочек. Трансжелдориздат, 1958.
8.	Технические указания по применению гидроме-
ханизации при опускании колодцев. Госстройиздат,
1957.
9.	Строительные нормы и правила. Глава 7. Опуск-
ные колодцы и кессоны. Правила производства и приемки
работ (СНиП Ш-Б. 7-62).
10.	Технические условия проектирования железно-
дорожных, автодорожных и городских мостов и труб.
СН 200—62. Трансжелдориздат, 1962.
11.	Хал изев Е. П. Выбор оптимального режима
работы гидромеханизационных установок в кессонах.
Госстройиздат, 1957.
12.	X а л и з е в Е. П. Заполнение рабочих камер
кессонов опускных сооружений. Труды НИИ оснований,
вып. 24, 1964.
13.	Ч е т в е р н и н Л. А. Проектирование, расчет
и конструирование водопроводно-канализационных опу-
скных сооружений. Стройиздат, 1953.
14.	Сборные железобетонные тонкостенные сооруже-
ния из вибропрокатных элементов. Сб. трудов ВНИИГС,
вып. 19, 1962.
15.	Civil Engineering, Xll, 1961, рр. 1573—1579.
ГЛАВА ЧЕТЫРНАДЦАТАЯ
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТОВ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ, ВОЗВОДИМЫХ
НА НЕРАВНОМЕРНО СЖИМАЕМЫХ И НАСЫПНЫХ ГРУНТАХ
§ 1. ПРИЧИНЫ РАЗВИТИЯ НЕРАВНОМЕРНЫХ
ОСАДОК ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ
В общем случае осадка здания или сооружения S
слагается из трех составляющих, каждая из которых
вызывается различными причинами:
“ ^уплотнения 4“ ^вспучивания “Ь ^разрушения* О^Л)
Значения отдельных слагаемых и причины, приводя-
щие к их развитию, указаны в табл. 14.1. В настоящей
главе не рассматривается просадка фундаментов, вызы-
ваемая оттаиванием (см. гл. 16), замачиванием макро-
пористых грунтов (см. гл. 15), подвижкой верхних слоев
грунта при подземных выработках, карстах, оползнях
и т. п., а также воздействие морозного пучения грунтов
и набухания глинистых грунтов при увлажнении их
в процессе строительства и эксплуатации сооружений.
Причины, перечисленные в табл. 14.1, как правило,
приводят к неравномерной осадке фундаментов. При
действии нескольких причин в некоторых случаях воз-
можно взаимное выравнивание неравномерности осадки.
Несущие конструкции сооружений различной жест-
кости и прочности неодинаково чувствительны к раз-
витию неравномерных осадок. Очень гибкие сооружения,
следуя в каждой точке за перемещением поверхности
грунта, получают искривления. Очень жесткие сооруже-
ния при надлежащей прочности несущих конструкций
не могут изгибаться и выравнивают осадки поверхности
основания, приводя к перераспределению давления по
подошве фундаментов. В тех местах, где сжимаемость
основания оказывается меньше, концентрируется давле-
ние. Наоборот, в местах наибольшей сжимаемости осно-
вания давление уменьшается. При несимметричной сжи-
маемости основания наблюдается наклон сооружения —
крен.
Большая часть зданий и сооружений обладает ко-
нечной жесткостью. Поэтому, если основание под зда-
нием или сооружением неоднородно по сжимаемости,
наблюдается частичное выравнивание осадок фундамен-
тов и одновременно перераспределение давления по их
подошве, вызывающее концентрацию давления на уча-
стках фундаментов, под которыми основание обладает
меньшей податливостью. Это приводит к возникновению
дополнительных усилий в фундаментах и несущих кон-
струкциях зданий и сооружений. Если конструкции по
прочности неспособны воспринять дополнительные уси-
лия, то в них появляются трещины. В местах, где обра-
зуются трещины, жесткость конструкций резко умень-
шается. Это приводит к возможности развития неравно-
мерных осадок, которые при сохранении жесткости
несущих конструкций были бы в значительной степени
выровнены, а также к уменьшению концентрации дав-
ления по подошве фундамента над менее податливыми
участками основания. Последнее сопровождается умень-
шением дополнительных усилий в конструкциях, возни-
кающих вследствие неравномерной податливости основа-
ния.
Величина и характер перераспределения давления
по подошве фундаментов при большой изменчивости,
деформативных характеристик грунтов основания за-
висит от ряда факторов:
1)	размеров сооружения и распределения давления
в плане;
2)	соотношения жесткостей сооружения и основа-
ния;
3)	характера изменчивости деформативных харак-
теристик грунтов основания по площади застройки;
4)	соотношения скорости возведения сооружения и
увеличения его жесткости во времени — с одной стороны
и развития осадок и их неравномерностей во времени —
с другой.
Весьма важно хотя бы ориентировочно оценить ве-
роятное перераспределение давления по подошве фун-
даментов и возникающие при этом в конструкции допол-
нительные усилия.
Вследствие сложности расчета с требуемой точностью-
осадок всех точек проектируемого сооружения и реак-
тивных усилий, перераспределенных по подошве фун-
даментов, обычно ограничиваются конструктивными ме-
роприятиями, направленными на снижение влияния
на несущие конструкции зданий и сооружений неравно-
мерностей осадок.
В условиях малой неоднородности по сжимаемости
основания и исключения нарушения структуры грунта
при производстве работ можно не опасаться развития,
значительной неравномерности осадок и достаточно опре-
делить расчетом только величину средней осадки. Малая
неоднородность по сжимаемости основания в пределах
площади здания или сооружения считается в том случае,.
226 Глава четырнадцатая. Проектирование фундаментов на неравномерно сжимаемых и насыпных грунтах
если выполняется одно из условий:
Вмин 5=200 /<г/слг;
2,5 при Емин 150 кг!см2\
7^ мин
р
^макс ] Q
ВМИп
р
2"МИН
75

где £макс и £М1Ш — максимальный й минимальный мо-
дули деформации грунтов, непосредственно залегающих
под подошвой фундаментов.
При большой неоднородности по сжимаемости осно-
вания необходимо учитывать разность осадок и крены
фундаментов, которые не должны превосходить предель-
ных величин, установленных СНиП или специальными
обоснованиями. Меры по уменьшению ожидаемой не-
равномерности осадки следующие:
1)	устройство фундаментов с различной глубиной
их заложения, при этом под подошвой оставляется сильно-
сжимаемый слой грунта одинаковой мощности (рис. 14.1);
2)	применение более широких фундаментов с мень-
шим давлением по подошве, где ожидаются большие
осадки;
Таблица 14.1
Основные причины развития неравномерных осадок
Вид осадки	Причины развития неравномерных осадок	Влияние на развитие неравномерной осадки
•^уплотнения — осаДка от уплот- нения грунтов в основании	1)	Выклинивание отдельных слоев грунта осно- вания в пределах контура здания 2)	Линзообразное залегание отдельных видов грунта 3)	Неодинаковая мощность слоев грунта, зале- гающих в основании 4)	Неодинаковая плотность грунта или неравно- мерное распределение в грунте различных вклю- чений (торфянистых, валунов и др.) 5)	Неодинаковая нагрузка на фундаменты соору- жений, а следовательно, неодинаковые размеры подошвы отдельных фундаментов при одной и той же интенсивности контактного давления 6)	Большее влияние загружения соседних фунда- ментов на осадку фундаментов в средней части сооружения и меньшее — на осадку крайних и уг- ловых фундаментов 7)	Неодновременное загружение фундаментов в период постройки сооружения 8)	Загружение отдельных фундаментов нагрузкой, меньшей проектной	Основное. Неравномерность осадки уплотнения во многих случаях может быть определена расчетом. При малой неоднородности по сжи- маемости основания эта неравномерность обычно не превышает допустимых вели- чин
•^вспучивания осадка, разви- вающаяся вследствие набухания грунта основания при откопке котло- вана и последующего уплотнения при приложении нагрузки, равной природной	9)	Неодинаковое вспучивание грунтов основания вследствие причин, указанных в пп. 1, 2, 3 и 4 10)	Откопка котлованов в отдельных частях сооружения на различную глубину 11)	Большее вспучивание грунтов под централь- ной частью котлована, чем по краям и углам 12)	Различная продолжительность времени, в течение которого вспучиваются грунты основания в отдельных частях сооружения	Незначительное. Осадка вспучивания мож^к иметь практическое значение при глубине кот- лованов более 5 м
•^разрушения* а)	осадка, связанная с пластиче- скими деформациями грунта, сопро- вождающимися процессом выдавли- вания грунта из-под фундаментов в стороны б)	осадка, являющаяся следствием нарушения структуры грунтов в ос- новании при производстве работ	13)	Неодинаковое сопротивление грунтов сдвигу вследствие причин, указанных в пп. 1, 2, 3 и 4 14)	Неодинаковое развитие зон пластических деформаций вследствие причин, указанных в пп. 5, 7 и 8 15)	Воздействие метеорологических факторов: промерзание и оттаивание грунтов в основа- нии как при устройстве фундаментов, так и во время возведения самого сооружения; набухание и размягчение грунтов основания вследствие увлажнения их атмосферными осадками; высыхание грунтов основания под воздейст- вием солнечной радиации и ветра 16)	Воздействие грунтовых вод: разрушение слоев грунта гидростатическим давлением; разрушение грунта в результате гидродина- мического воздействия; суффозия грунта потоком грунтовых вод, поступающих в котлован или приямки; 17)	Динамические воздействия механизмов на водонасыщенные очень пористые пылеватые и гли- нистые грунты: при перемещении механизмов по дну котло- вана; при ударах землеройных механизмов о грунт: при ударах, например, во время разрыхле- ния откапываемого мерзлого слоя грунта	Незначительное при соблюдении тре- бований норм о максимальной глубине развития пластических деформаций Может быть очень большим при не- правильном выполнении работ. При применении соответствующих методов производства работ по устрой- ству фундаментов должно быть полно- стью или в значительной степени устра- нено
$ 2. Возможные формы деформации проектируемых сооружений и конструктивные мероприятия 227
3)	использование верхнего более плотного слоя в ка-
честве распределительной подушки;
Рис. 14.1. Уменьшение неравномерности осадки
за счет различного заглубления фундамента
1 — фундамент продольной стены; 2 — сильносжимаемый
грунт; 3 — подстилающий хороший грунт
4)	уплотнение верхней части слоя слабого грунта
или частичная замена его на песчаную или иную подушку
в соответствии с указаниями, изложенными в гл. 10;
5)	устройство более глубоких подвалов в части зда-
ния, осадка которой ожидается больше соседних частей;
6)	передача давления от сооружения на подстилаю-
щие плотные грунты путем прорезки слабых слоев или
устройства свайных фундаментов.
§ 2.	ВОЗМОЖНЫЕ ФОРМЫ ДЕФОРМАЦИИ
ПРОЕКТИРУЕМЫХ СООРУЖЕНИЙ И КОНСТРУК-
ТИВНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ
В зависимости от жесткости сооружения и характера
развития неравномерных осадок различают следующие
формы деформаций сооружений совместно с основанием:
1)	крен, когда вертикальная ось жесткого сооруже-
ния отклоняется от первоначального положения
(рис. 14.2, а);
2)	прогиб при большем развитии осадки в средней
части сооружения по сравнению с его торцами или наруж-
ными стенами (рис. 14.2, б);
3)	перегиб (по терминологии СНиП II-Б. 1-62) в слу-
чае обратной деформации (рис. 14.2, в);
4)	перекос, когда резкая неравномерность осадки
развивается на коротком участке по длине сооружения
(рис. 14.2, г).
Таблица 14.2
Мероприятия по уменьшению чувствительности конструкций сооружений к неравномерным осадкам
Форма деформации	Характер конструк- ции сооружений	Рекомендуемые мероприятия
Крен	Жесткие высокие соору- жения	1) Возведение сооружения с обратным креном, равным половине расчетного значения
Прогиб и пе- региб	Здания с несущими про- дольными стенами	2)	Устройство непрерывного армирования вдоль всех наружных и внутрен- них стен в виде сварной арматуры, железобетонных или железокирпичных поясов 3)	Разрезка здания на части осадочными швами, располагаемыми в местах резкой неоднородности грунтов основания, переходов к другой высоте здания, поворотов здания и в местах температурных швов 4)	Устройство общей перемычки над проемами, разделенными простенками, имеющими ширину менее половины высоты проемов 5)	Увеличение глубины заделки опор перемычек, прогонов и настилов пере- крытий 6)	Повышение прочности анкеровки перекрытий в стенах и колоннах 7)	Уменьшение коэффициента условий работы в 1,5 раза при расчете элемен- тов стен и фундаментов на сжатие на случай концентрации напряжений 8)	Устройство несущих конструкций по возможности одного типа (нежела- тельно сочетать возведение тяжелых наружных стен и несущих внутренних колонн, получающих основную нагрузку в последующее время) 9)	Возведение отдельных железобетонных колонн на ленточных фундаментах, соединенных с фундаментами наружных стен 10)	Устройство осадочных швов в местах примыкания резко различно загру- женных стен, если использование таковых необходимо 11)	Придание отдельным частям здания различного по величине строитель- ного подъема в соответствии с ожидаемыми осадками
	Многоэтажные здания с не- сущим каркасом	12)	Устройство монолитных ленточных фундаментов в виде перекрестных лент или сплошных плит с максимальной жесткостью 13)	Разрезка здания осадочными швами в соответствии с п. 3 14)	Распределение собственного веса конструкций здания по возможности равномерно между отдельными фундаментами с целью получения одинаковых осадок фундаментов здания
	Одноэтажные производ- ственные каркасные здания	15)	Устройство разрезных конструкций 16)	Применение конструкций с максимальной гибкостью, если необходимо их делать неразрезными 17)	Выполнение пп. 2, 3, 4, 5, 8, 9, 10 и 12 применительно к одноэтажным каркасным зданиям
Перекос	Здания с несущими про- дольными стенами	18)	Расположение осадочного шва в месте ожидаемого перекоса 19)	Устройство железобетонной жесткой разгрузочной балки в пределах высоты фундамента; длину балки рекомендуется принимать не менее высоты несущих стен 20)	Выполнение мероприятий, перечисленных в пп. 2, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 и 11 в месте ожидаемого перекоса в пределах длины участка здания, равного двум его высотам; при этом армирование кладки стены должно выполняться в каждом этаже в одном или двух горизонтах
228 Глава четырнадцатая. Проектирование фундаментов на неравномерно сжимаемых и насыпных грунтах
Если расчетные значения осадки и их неравномер-
ность больше предельных, установленных нормами, то
получим расчетную эпюру, изображенную на рис. 14.4, в.
В этом случае величину интенсивности неуравновешен-
Рис. 14.2. Формы деформаций сооружений
а — крен; б — прогиб; в — перегиб (выгиб); г — перекос
Рис. 14.4. Эпюры реактивных давлений при
неравномерной податливости грунтов основания
в зависимости от ожидаемой формы деформации здания
или сооружения и характера несущих конструкций
назначаются мероприятия по
уменьшению чувствительности
последних к вероятным нерав-
номерностям осадок (табл. Ц.2).
При устройстве осадочного
шва необходимо обеспечить сво-
бодную осадку отдельных частей
сооружений с учетом возмож-
ного развития их крена. Поэто-
3 ~5 СМ МУ осадочный шов должен иметь
~—Z.--------------зазор, размер которого зависит
от высоты сооружения и воз-
Рис. 14.3. Осадочный можного развития крена его ча-
шов	стей. Для 4—7-этажных зданий
рекомендуется устраивать оса-
дочный шов согласно рис. 14.3. С целью исключения
возможности заполнения шва раствором целесообразно
протаскивать вверх специальный шаблон.
§ 3.	ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПОЯСОВ АРМИРОВАНИЯ
Общепринято сечение арматуры поясов и размеще-
ние их в кладке фундаментов и стен назначать по кон-
структивным соображениям от 2 до 15 см2, чаще — от 5
до 10 см2, В ряде случаев необходимо сделать хотя бы
прикидочный расчет армирования стен и выявления фак-
торов, влияющих на возникновение дополнительных
усилий в кладке.
Такой наиболее простой метод расчета предложен
Б. И. Далматовым [2,5]. Позднее более детальный расчет
был разработан П. П. Шагиным [8]. По методу Далматова
принимается, что в результате неодинаковой сжимаемости
грунтов основания эпюра контактного давления вдоль
фундамента равномерно загруженной стены имеет один
из видов, изображенных на рис. 14.4. Случай а соответ-
ствует меньшей податливости грунтов под средней частью
стены (перегиб), случай б — под крайними частями
^прогиб). Для случая а после исключения уравновешен-
ных частей распределенных по подошве напряжений
(14.2)
(М.З)
ного давления р и сечение арматуры Гл определяют по
формулам:
_____ 160/макс^к .
р~ aL (7а2 + 16) ’
р____8/макс^^к * 1,2
Га"(7а2+ 16)/?ащЛ ’
где а — отношение длины расчетного участка
стены L (обычно равного длине стены
между осадочными швами) к ее рабочей
высоте Н\
b — толщина стены с учетом ее ослабления
проемами;
7?а — расчетное сопротивление арматуры;
Ек — модуль длительной деформативности
кладки стены и фундамента;
/макс— максимальный прогиб, на который про-
исходит выравнивание неравномерности
осадки, вследствие сопротивляемости сте-
ны с фундаментом изгибу;
та и тк — коэффициенты условий работы арматуры
и кладки;
1,2 — коэффициент перегрузки.
Ек = £Упр ] +	;	(14-4)
/макс = (1-«)^Ф(«).	(14-5)
где Еупр — расчетный модуль упругости кладки стены
и фундамента;
— характеристика ползучести;
AS — относительная неравномерность податли-
вости основания, определяемая как отноше-
ние разности между максимальной и мини-
мальной осадками к половине длины рассчи-
тываемого участка стены,
де  *$макс " *^мин .
п — доля неравномерности осадок, нарастающих
в период возведения зданий и твердения
раствора;
$ 3. Проектирование поясов армирования
229
Ф(а) — функция, зависящая от а — L : Н.
Приближенно можно принимать:
при	а < 1..............Ф	(а)	=	0,9;
„	а — 1,5.............ф	(а)	=	0,8;
„	а = 2...............Ф	(а)	=	0,7;
„	а — 4...............Ф	(а)	=	0,5.
Рис. 14.5. Схема распреде-
ления усилий по вертикаль-
ному сечению стены при пе-
регибе
Значение ф/ определяется экспериментально или
принимается приближенно в зависимости от конструкции
стен: крупнопанельных —
2—3; крупноблочных —
3—4; кирпичных и других
мелких камней — 4—5.
Величина разности
*^макс ^мин определяет-
ся расчетом осадок или
ориентировочно для стен
длиной 60—100 м берется
равной 0,44-0,5 значения
средней осадки фундамен-
та. Величина п обычно
принимается 0,254-0,75
в зависимости от времени
твердения раствора, ско-
рости возведения стен и
скорости нарастания оса-
док во времени. Для кир-
пичной кладки на слож-
ном растворе принимают
п = 0,50 4- 0,75, а для
крупнопанельных зданий
и кладки на цементном
растворе п = 0,25-4-0,50.
За рабочую высоту стены Н следует принимать:
1) при расчете поясов в случае перегиба стены —
расстояние от подошвы (или от верха подушки при сбор-
ных фундаментах) до верхнего пояса;
Рис. 14.6. Конструкция поясов
а — железобетонный пояс; б — армированный пояс
в утолщенном шве кладки; в — пояс по перемычкам
проемов: 1 — кладка стены; 2 — перекрытие; 3 — пояс
в виде уширенного шва кладки; 4 — сборная перемычка
2) при расчете поясов в фундаментах в случае про-
гиба — расстояние от верха стены (карниза) до нижнего
пояса.
Полученное по формуле (14.3) сечение арматуры со-
ответствует случаю укладки ее в одном горизонте. Вслед-
ствие необходимости армирования стены по мере ее
возведения пояса устраиваются через этаж или в ка-
ждом этаже. В таком случае, если принять одинаковую
площадь сечения арматуры в каждом поясе, то, учиты-
вая рис. 14.5, получаем
Fal =	, = Fa J = Fa	,	(14.6)
г-1
где j— число одновременно работающих поясов;
а = 0,1 Н.
По формулам (14.2) и (14.3) точно так же определяют
расчетом сечение арматуры в фундаменте и в нижней
части стены, когда возникает де-
формация прогиба, т. е. когда имеет
место эпюра, изображенная на
рис. 14.4, б.
Примеры конструкции поясов
приводятся на рис. 14.6.
При сборных фундаментах при-
нято армированный пояс устраи-
вать по первому или второму ряду
блоков. Второе решение обычно
принимается при наличии разры-
вов между подушками сборных
фундаментов (прерывистая подуш-
ка). Кроме того, часто делается
железобетонный пояс по верху фун-
даментов, который одновременно
используется для выравнивания от-
метки обреза фундамента (рис. 14.7).
В ряде случаев целесообразно
продольное армирование блоков
использовать в качестве непрерыв-
ного пояса. Для этого в местах
стыков блоков к специальным за-
Рис. 14.7. Размеще-
ние поясов в сбор-
ном фундаменте
1 — пояс в виде уши-
ренного шва; 2 — же-
лезобетонный пояс
кладным частям привариваются накладки (рис. 14.8).
Кроме расчета продольной арматуры, необходимо
произвести проверку на действие главных растягиваю-
1 — привариваемые коротыши; 2 — арматура фундаментных
подушек; 3 — бетонировка стыков; 4 — стеновые блоки
щих напряжений. Для этого следует убедиться, что удов-
летворяется неравенство
Р < *ф (оГр — y„h),	(14.7)
где р — интенсивность неуравновешенного давления,
определенная по формуле (14.2), в кг!см\
— ширина подошвы фундамента в см\
огр — среднее напряжение по подошве фундамента
от расчетной нагрузки в кг/слс2;
230 Глава четырнадцатая. Проектирование фундаментов на неравномерно сжимаемых и насыпных грунтах
yQh — природное давление на отметке подошвы фун-
дамента в кг/см2,
откуда найдем величину главных растягивающих
напряжений, которая должна быть меньше прочности
кладки на растяжение
т = ^%/?р.к,	(14.8)
где Ь1 — приведенная толщина стены по ослабленному
вертикальному сечению;
к — расчетное сопротивление кладки растяжению.
Пример. Дано: L = 68 м, Н = 17 м, стена шлако-
бетонная толщиной 40 см, Еупр = 60 000 кг/см2, (Тгр=
= 2,0 кг/см2, ожидаемая осадка S = 16 см.
Тогда
45 - = вд“19'
В случае перегиба стены
а =	= 4; ф (а) = 0,5.
Примем п^0,3, ср/ = 4. Следовательно,
/макс = (1 — 0,3) • 0,0019	• 0,5 = 2,26 см.
С учетом 30% проемности примем толщину стены
приближенно
b = 0,7 • 40 = 28 см.
Тогда по формуле (14.3)
8.2,26.28-12000.1,2	о
?а ~ (7 • 42 4- 16) • 1700 • 0,9 • 0,9 ~ сж“’
Определяем площадь сечения арматуры в поясах,
располагая их в каждом этаже,
^ а1 — Аа2 — ^аз = ^34 “
= 25_______________1700 ~ 170_______________о см*
1700 + 1400 + 1100 + 800 — 4  170
Проверяем условие (14.7):
160-2,26-28-12000
Р ~~ 4 • 6800 (7 • 42 + 16) - кг см'’
(агр — У(Л) = 120 (2 — 0,4) = 192 кг/см.
Таким образом, условие (14.7) удовлетворено:
35 -4	1	>2
т=770,5:40 = 1’°кг,см’
что допустимо.
Аналогично определяется арматура поясов в фун-
даментах в случае прогиба стены, т. е. действия эпюры,
изображенной на рис. 14.4, б. Учитывая, что деформа-
ция растяжения фундамента будет оказывать сопротив-
ление трению по подошве фундамента, можно количество
требуемой по расчету арматуры в нижнем поясе умень-
шить на 30%.
Более подробно приемы расчета арматуры рассмот-
рены в работах [2, 5 и 8].
§ 4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОСНОВАНИЙ И
ФУНДАМЕНТОВ НА НАСЫПНЫХ ГРУНТАХ
К насыпным грунтам, называемым иногда «культур-
ным слоем», относятся: перекопанные грунты, отвалы
различных грунтов от строительных котлованов, под-
земных проходок, вскрышных работ, отвалы отходов
различных производств, свалки всевозможных материа-
лов и т. п.
Характерными особенностями их по сравнению с есте-
ственными грунтами являются часто встречающиеся
малая плотность и неоднородность состава и сложения,
повышенное содержание органических включений, неза-
вершенность осадки от собственного веса и инфильтрую-
щейся воды и другие. В связи с этим насыпные грунты
обычно обладают большой и неравномерной сжимае-
мостью.
В зависимости от способа образования насыпные
грунты подразделяются на насыпи, отвалы и свалки.
К насыпям относятся различные земляные со-
оружения и планировочные насыпи, возведенные с уплот-
нением по заранее разработанному проекту. Характер-
ными особенностями их являются практически однород-
ный состав и сложение, сравнительно высокая плот-
ность и относительно равномерная сжимаемость.
Отвалы представляют собой отсыпки без орга-
низованного уплотнения грунтов или отходов промыш-
ленности: шлаков, золы, формовочной земли, отходов
обогатительных фабрик и т. п. Характерными особенно-
стями их являются более или менее однородный состав,
хотя плотность и сжимаемость в различных местах могут
обладать большой изменчивостью. К отвалам относятся
также отсыпки, производимые при планировке террито-
рии, если при этом грунт не подвергается организован-
ному уплотнению.
При содержании в отвалах органических включений
более 5% насыпные грунты следует относить к свалкам.
Наличие различных материалов в виде включений мало
сказывается на осадках зданий, если объем включений
невелик по сравнению с объемом напряженной зоны.
Модуль деформации насыпных грунтов как по абсолют-
ной величине, так и степени неравномерности изменяется
в широких пределах и зависит преимущественно от одно-
родности состава и сложения, способа отсыпки, вида
материала, составляющего основную часть насыпи, и
давности отсыпки. Модули деформации некоторых видов
насыпных грунтов приведены в табл. 14.3, которые реко-
мендуется использовать для предварительной оценки
сжимаемости насыпных грунтов аналогичного состава,
способа и давности отсыпки.
По давности отсыпки насыпные грунты подразде-
ляются на слежавшиеся, в которых процесс
уплотнения от собственного веса и инфильтрации воды
закончился, и неслежавшиеся, в которых про-
цесс самоуплотнения не закончился. Время, необходимое
для самоуплотнения насыпных грунтов в маловлажном
и очень влажном состоянии от собственного веса, прини-
мается по табл. 14.4.
Инженерно-геологические изыскания при наличии
насыпных грунтов, которые предполагается использо-
вать в качестве оснований сооружений, выполняются в со-
ответствии с рекомендациями, изложенными в § 3 гл. 2.
Модуль деформации насыпных грунтов может быть
значительно увеличен, а изменчивость его уменьшена
путем применения различных способов подготовки осно-
ваний. Наиболее простыми из них и вместе с этим доста-
точно эффективными являются поверхностное уплот-
нение тяжелыми трамбовками, устройство грунтовых
подушек, а также гидровиброуплотнение, устройство
$ 4. Проектирование оснований и фундаментов на насыпных грунтах
231
Таблица 14.3
Результаты исследования сжимаемости различных видов насыпных грунтов штампами
в полевых условиях
Вид насыпного грунта	Дав- ность отсып- ки в годах	Толщи- на слоя в м	Пло- щадь штампа в м1 2	Коли- чество испы- таний	Условный предел пропорцио- нальности Ро, кг/см2	Осадка при давлении Ро, мм	Модуль деформа- ции при давлении Ро, кг!см2	По данным организации
Отвалы суглинков и глин с вклю- чениями шлаков	16-18	8-9	4,0	1	0,6	25	50	НИИ оснований
Отвалы суглинков и .супесей	20	1,8—12,8	0.5	2	0,75-1,0	4,0-6,8	90	Укргипрокоммунстрой
Отвалы песчаных грунтов	2	3,0—6,8	0,5	1	2,2	17,5	71	НИИ оснований
Отвалы мергелистых глин (Метро- строя г. Москвы)	6-10	2,6—4,3	0,5	1	1,7	20,0	48	
Намывные песчаные грунты из мел- ких песков	3	2,0—4,9	0,5	1	1,75	10	НО	Гипроречтранс
Насыпные глинистые грунты с вклю- чениями строительных и бытовых отходов	5-10	5,9-7,8	0,5	1	1,5	17	56	»
Отвалы шлаков и колошниковой пыли	2—3	2,6	0,5	1	1,2	7,5	НО	НИИ оснований
То же	12-17	4—20	4,0	3	2,0—3,0	—	135—165	Промстройпроект
»	4—6	4—20	4,0	1	1,0	20	75	»
Отвалы золы от ТЭЦ во влажном состоянии	16-18	1,5-3,5	0,5	2	1,0	11-7	12—67	Фундаментпроект
То же	16—18	1,5-3,5	0,5	1	0,5	14	20	»
Свалка грунтов и бытовых отбросов	180	1,8—17	0,5	4	0,9-1,0	7,6-17,4	30—82	НИИ оснований
Свалка песчаных грунтов и отходов различных производств	10-15	0,9—13,6	0,5	2	1,25—1,50	15-20	58—65	»
Свалка бытовых отходов	1,5	3,0—6,0	0,1	1	—	—	13	«Елизен» (США)
То же	2,5	3,0—6,0	0,1	1	—	—	17	—
песчаных или грунтовых свай. Выбор метода подготовки
и типа оснований производится в зависимости от вида
насыпного грунта и степени уплотненности. При этом
необходимо учитывать:
Таблица 14.4
Наименование видов грунтов	Время, необходи- мое для самоуплот- нения насыпных грунтов, в годах
I. Планомерно возведенные насыпи (при недостаточном уплотнении) Песчаные грунты	0,5—2
Глинистые грунты (в зависимости от влаж- ности)	2—8
II. Отвалы грунтов и отходов различных производств Песчаные грунты	2-5
Глинистые »	10—15
Шлаки, формовочная земля, золы, хвосты обогатительных фабрик (в зависимости от состава)	2—10
Прочие отвалы (в зависимости от состава и влажности)	5—20
III. Свалки грунтов, отходов различных производств и бытовых отбросов В зависимости от вида основной массы ма- териала, составляющего свалку	5—30
1) содержание, расположение и возможность раз-
ложения органических включений в насыпных грунтах;
2) возможность просадки насыпных грунтов или
изменения их физико-механических свойств при замачи-
вании.
Если после соответствующей подготовки основания
все же возможно развитие значительных неравномерных
осадок, то следует выполнять мероприятия, указанные
в § 2 настоящей главы; при просадочности же грунтов
необходимо дополнительно руководствоваться приемами
строительства на просадочных грунтах (см. гл. 15).
Основания, сложенные насыпными грунтами, рас-
считываются по деформации.
Во всех случаях принятые давления на насыпные
грунты не должны превышать величин, приведенных
в табл. 14.5.
Таблица 14.5
Нормативное давление на насыпные грунты
Виды насыпного грунта, уплотняющегося под собственным весом	Максимальное зна- чение норматив- ного давления на грунт в кг/см2
Планомерно возведенные насыпи из песча- ных и глинистых грунтов Отвалы грунтов и отходов производств без применения подготовки оснований: из песчаных грунтов, шлаков, формо- вочной земли из глинистых грунтов, золы, отходов строительного производства и прочих отвалов Отвалы грунтов и отходов производств с применением подготовки оснований: из песчаных грунтов, шлаков, формо- вочной земли из глинистых грунтов, золы, отходов строительного производства и прочих отвалов Свалки грунтов, отходов производств и бы- товых отбросов, без применения подго- товки оснований и при наличии органи- ческих веществ менее 30% по весу . . . То же, с применением подготовки основа- ний	По формулам (4.4) и (4.5) 1,8 1,2 2,5 1,8 1,0 1,5
Порядок расчета оснований по деформациям выпол-
няется в соответствии с указаниями, изложенными в гл. 4.
Отступлением от этих указаний является принятие
нормативного давления по табл. 14.4 с учетом времени
существования и плотности насыпного грунта. Кроме
того, дополнительно определяются осадки при развитии
процесса уплотнения насыпи и разложения органических
веществ.
232 Глава четырнадцатая. Проектирование фундаментов на неравномерно сжимаемых и насыпных грунтах
Величина возможной дополнительной осадки фун-
даментов 5Д0П за счет полного разложения органических
включений в насыпных грунтах при рассеянном их зале-
гании и содержании до 10—12% вычисляется по прибли-
женной формуле
«доп = п —^VcK- h,	(14.9)
Уч
где со — содержание органических включений в насып-
ном грунте в % по весу;
уск — объемный вес скелета грунта с органическими
включениями в г/aw3;
уч — удельный вес грунта в г!см\
h — мощность слоя насыпного грунта ниже подошвы
фундамента, содержащего органические вклю-
чения, подвергающиеся разложению, в см;
грунтом, когда величины модулей деформаций разли-
чаются между собой не более чем в 4 раза, принимается
по теории линейно-деформируемого тела;
2) распределение горизонтальных напряжений в ос-
новании отдельно стоящих фундаментов (прямоуголь-
ных) с некоторым запасом принимается таким же, как и
под ленточными фундаментами.
Величины горизонтальных напряжений оу, выражен-
ные в долях от интенсивности вертикальной равномерно
распределенной нагрузки р в зависимости от соотношения
— и ~, приведены в табл. 14.6, где b — ширина фунда-
мента в см; у — расстояние от оси фундамента до рас-
сматриваемой точки в см; z — глубина расположения
рассматриваемой точки от подошвы фундамента в см.
Таблица 14.6
Величины горизонтальных напряжений %, выраженные в долях от интенсивности
вертикальной равномерно распределенной нагрузки
~ь		b	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	’	1	1,0 i	1,1	1,2	1,3	1,4	1,5
0,00		0,50	0,00	0,00	0,00	0,00	. 0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00
0,25		0,35	0,35	0,30	0,26	0,21	0,17	0,13	0,11	0,10	0,09	0,07
0,50		0,23	0,24	0,25	0,24	0,23	0,21	0,19	0,17	0,16	0,14	0,12
		0J4	0J7	0,18	0,19	0,20	0,22	0,18	0,17	0,16	0,15	0,14
1,00		0,09	0,11	0,11	0,12	0.14	0,15	0,14	0,15	0,15	0,14	0,14
1,25		0,06	0,07	0,09	0,10	0,11	0,11	0,11	0,12	0,12	0,12	0,12
1,50		0,04	0,05	0,06	0,06	0,07	0,08	0,08	0,09	0,09	0,10	0,10
1,75		0,03	0,03	0,04	0,05	0,06	0,06	0,07	0,07	0,08	0,09	0,09
2,00		0,02	0,03	0,04	0,05	0,05	0,06	0,06	0,06	0,06	0,07	0,07
3,00		0,01	0,01	0,02	0,02	0,02	0,02	0,02	0,03	0,03	0,03	0,03	*
Т] — коэффициент, учитывающий условия залега-
ния органических включений в насыпном грун-
те, принимаемый равным в пределах 0,75—1.
При использовании различных методов подготовки
оснований ширина уплотняемой зоны или подушки
должна назначаться из такого расчета, чтобы горизон-
тальные напряжения av от нагрузки фундамента на неуш-
лотненные насыпные грунты в любой точке оснований
не превышали предельно допустимых для них величин q,
т. е.
Qy^q-	(14-10)
Величина q для каждого вида насыпного грунта
приближенно определяется по формуле
q = kR\	(14.11)
где k — коэффициент, принимаемый равным для пес-
чаных грунтов и им подобных отходов произ-
водства 0,35, для глинистых — 0,50;
7?н — нормативное давление на неуплотненный грунт.
Горизонтальные напряжения в любой точке осно-
вания для равномерно распределенной нагрузки (ленточ-
ные фундаменты) допускается определять со следующими
упрощениями:
1)	распределение напряжений в толще оснований,
сложенной уплотненным и неуплотненным насыпным
ЛИТЕРАТУРА
1.	Абелев Ю. М.» Крутов В. И. Возведение
зданий и сооружений на насыпных грунтах. Госстрой-
издат, 1962.
2.	Васильев Б. Д. Возведение капитальных
зданий на сильносжимаемых основания^. Госстройиздат,
1952.	।
3.	Возведение жилых и гражданских зданий на сла-
бых грунтах. Сб. статей, 1958. (Главленинградстрой).
4.	Временные технические указания по проектиро-
ванию оснований, сложенных насыпными грунтами. Гос-
стройиздат, 1960.
5.	Далматов Б. И. К вопросу возведения зда-
ний на сильносжимаемых грунтах. Научные труды ЛИСИ,
вып. 13, 1952.
6.	Далматов Б. И. К вопросу о расчете песча-
ных подушек. — «Основания, фундаменты и механика
грунтов», 1946, № 4.
7.	Савинов О. А. Инструкция по проектированию
и устройству фундаментов под временно устанавливае-
мые машины на насыпных грунтах. Госстройиздат, 1949.
8.	Ш а г и н П. П. Прочность и устойчивость бескар-
касных жилых зданий из сборных элементов на сильно
и неравномерно сжимаемых грунтах. Госстройиздат, 1961.
ГЛАВА ПЯТНАДЦАТАЯ
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОСНОВАНИЙ И ФУНДАМЕНТОВ
НА ПРОСАДОЧНЫХ ГРУНТАХ
§ 1.	ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Просадочными называются грунты, которые, нахо-
дясь в напряженном состоянии от внешней нагрузки и
собственного веса, под воздействием замачивания дают
деформацию, вызванную коренным изменением струк-
туры грунта, называемую просадкой.
Просадочные грунты имеют высокую пористость, при-
чем, помимо пор, обусловленных формой и размером ча-
стиц, часто содержат макропоры, видимые невооружен-
ным глазом, диаметром до 2 мм. Пористость таких грун-
тов составляет 40—50, а иногда даже 60%,
Согласно нормам (СНиП П-А. 10-62) к просадочным
относят грунты, для которых при степени влажности
G ^0,6
8° ~ 8т — 0,1,	(15.1)
80
где е0 — коэффициент пористости грунта природного
сложения и влажности;
8Т — коэффициент пористости того же образца при
влажности на границе текучести 1ГТ; 8Т вы-
числяется по формуле
где уч — удельный вес частиц *.
Типичными просадочными грунтами являются лёссы
и лёссовидные суглинки. При нарушении структуры
лёссового грунта механическим уплотнением он стано-
вится непросадочным, и его широко используют, напри-
мер, в качестве материала для возведения плотин, удер-
живающих напор воды в десятки метров.
Для просадочных грунтов характерны следующие
свойства:
1)	влажность грунта в природном залегании меньше
влажности на пределе раскатывания или менее макси-
мальной молекулярной4 влагоемкости;
2)	коэффициент фильтрации k такого грунта не
имеет постоянного значения: в начальный момент проса-
1 Испытанию на просадочность должны подвергаться все
грунты, залегающие на 1 м выше уровня грунтовых вод с объем-
ным весом скелета уск < 1,6 т/м,^
чивания воды через груцт k составляет 1,0 м/сутки
и более, а при установившемся движении воды через тот
же образец значение k снижается до 0,3—0,4 м! сутки-,
3)	маловлажный грунт, находящийся в напряжен-
ном состоянии от давления, передаваемого фундаментом
и собственным весом или только собственным весом, при
просачивании через него воды уплотняется, что сопро-
вождается дополнительными осадками фундаментов или
понижением отметок поверхности земли.
Просадочными свойствами могут обладать не только
лёссы или лёссовидные суглинки, но и другие разновид-
ности глинистых грунтов различного геологического
происхождения, как например покровные суглинки
и др., включая древнечетвертичные и коренные отложе-
ния.
На рис. 15.1 приведена схематическая карта распро-
странения лёссов и других просадочных грунтов на
территории СССР. На ней нанесены пункты залегания
лёссовых грунтов в пределах Европейской части Союза
и грунтов, обладающих макропористой структурой,
в Азиатской части. Из карты видно, что просадочные
грунты имеют большое распространение и охватывают
примерно 35% площади Европейской части СССР и около
7% Азиатской его части.
§ 2.	ЗАКОНОМЕРНОСТИ ЯВЛЕНИЯ ПРОСАДКИ
а)	Особенности явления просадки
Деформация просадки может быть представлена эк-
спериментальной кривой, получаемой при испытании
просадочных глинистых грунтов пробными нагрузками
с последующим искусственным замачиванием.
Схема такой кривой зависимости величины перемеще-
ний опытного штампа от удельного давления на грунт и
воздействия замачивания приведена на рис. 15.2. Кривая
представляет собой ломаную линию и характеризуется
точками О, А, Аг; В, Су Сг. Участок кривой О А харак-
теризует зависимость величины перемещения б от удель-
ного давления, на грунт в интервале от нуля до рд. Этот
участок приближенно может быть представлен прямой,
наклоненной под углом а к оси деформаций. Тангенс угла
наклона а характеризует модуль деформации грунта
в природном состоянии.
Рис. 15.1. Схематическая карта распространения просадочных от замачивания грунтов на территории СССР
§ 2. Закономерности явления просадки
235
Если при неизменном давлении рА начать замачива-
ние грунта, перемещения начнут расти и участок кривой
ААг представит это перемещение под воздействием по-
бочного фактора — замачивания. Отрезок и харак-
теризует просадку. Последняя возникает вскоре после
поступления воДы в грунт и протекает сравнительно
быстро (обычно со скоростью просачивания воды).
При дальнейшем нагружении опытного штампа (после
полной стабилизации просадки) вновь наблюдается прак-
тически линейная зависимость осадки б от давления р
в некотором интервале давления рА —рв (отрезок АгВ).
Угол наклона кривой на участке А±В зависит от срока
Рис. 15.2. Кривая осадки-просадки опытного штампа
нагружения штампа после просадки. Если нагружение
производится вскоре после проявления просадки при вы-
сокой влажности грунта, зачастую близкой к его полной
капиллярной влагоемкости, угол а! всегда меньше угла а,
а следовательно, модуль деформации грунта вскоре
после замачивания меньше, чем модуль до замачивания.
При продолжении нагружения в интервале рв — рс
наблюдается дальнейшее возрастание перемещения штам-
па, угол а падает. После достижения критического зна-
чения давления рс происходит выпор (отрезок CCj),
как это наблюдается и в других грунтах, не обладающих
просадочными свойствами.
Приведенные данные подтверждаются многочислен-
ными наблюдениями за осадками и просадками зданий и
сооружений в натуре. Домна №' 1 Запорожстали полу-
чила просадку, включая величину осадки от действия
переданного давления на грунт 2 кг/см2, в среднем рав-
ную 135 см. Между тем просевший грунт продолжает
по сей день служить естественным основанием этой
домны. На просадочном грунте в водонасыщенном состоя-
нии построена домна № 5 весом 30 тыс. т с давлением на
грунт 3 кг!см2 в условиях, когда просадка дневной поверх-
ности земли вблизи этого участка под действием собствен-
ного веса за счет подъема уровня грунтовых вод равня-
лась примерно 70 см.
Просадка является деформацией уплотнения грунта,
находящегося в напряженном состоянии, от неизменной
внешней нагрузки или собственного веса грунта под воз-
действием замачивания. Просадка, происходящая от дей-
ствия собственного веса грунта при отсутствии внешней
нагрузки, называется просадочным явлением.
б)	Закономерности просадки
Просадка имеет следующие закономерности:
1.	Просадка проявляется как от воздействия воды,
так и водных растворов, насыщенных солями, содержа-
щимися в грунте. Нефтепродукты, независимо от их
вязкости, не вызывают какой-либо просадки основания.
2.	Просадка проявляется4 при некотором начальном
давлении на грунт от внешней нагрузки или только от
собственного веса вышезалегающего грунта. Просадка
фундаментов и сооружений протекает в пределах
напряженной зоны, ограниченной изобарой некоторого
начального давления, которая распространяется в гори-
зонтальном направлении на ширину, превышающую
ширину фундамента или сооружения.
Величина начального давления зависит от плот-
ности и влажности грунта, количества глинистых частиц,
содержащихся в грунте, их минералогического состава
и других факторов. Величина начального давления,
при котором проявляется просадка, различна для грун-
тов, встречающихся в различных районах СССР,. и
значение ее колеблется в'интервале от 0,3 до 1,5 кг)см2.
Если давление ниже сжимаемой толщи оснований от
собственного веса грунта меньше начального давления,
то просадка не проявляется.
3.	Величина просадки в случае просадочного явле-
ния зависит от значений относительной просадочности
и. суммарной толщины всех слоев грунта, обладающих
просадочными свойствами.
4.	С наибольшей скоростью просадка протекает во
времени в процессе продвижения в напряженной толще
грунта свободной воды. При прекращении замачивания
просадка очень быстро стабилизируется.
При периодическом поступлении воды в не замочен-
ный грунт основания просадка то прекращается, то снова
возникает в зависимости от срока просачивания и коли-
чества воды, поступившей в грунт.
При дальнейшем поступлении воды в грунт, когда
вся просадочная толща уже замочена, дополнительная
просадк^ не имеет места, исключая деформации, связан-
ные с длительным воздействием фильтрационного потока
на засоленные грунты.
5.	Просадка может проявиться в любое время суще-
ствования здания или сооружения и не зависит от вре-
мени постройки.
Следовательно, пример благополучной эксплуатации
существующих зданий и сооружений не может без соот-
ветствующего анализа служить показателем непросадоч-
ности местных грунтов.
6.	После окончания процесса просадки и при отсут-
ствии длительной фильтрации через просевший грунт
наблюдается лишь повышение плотности грунта за счет
коренного изменения его структуры без каких-либо
существенных изменений его химического состава.
Перечисленные закономерности действительны для
случая просачивания воды под фундаменты сверху. В тех
случаях, когда толща просадочных грунтов подстилается
водоудерживающими породами, создаются условия для
постоянного накопления и образования местных куполов
или общего подъема уровня грунтовых вод.
При замачивании маловлажного грунта вследствие
местного подъема уровня грунтовых вод просадка про-
текает по нижеприведенным закономерностям:
1. Первичное просачивание грунта в основании воз-
веденных сооружений за счет местного подъема уровня
грунтовых вод вызывает общее понижение отметок днев-
ной поверхности земли в пределах обводненной террито-
рии. Такое равномерное замачивание, как правило,
не сопровождается существенными деформациями суще-
ствующих зданий и сооружений, исключая те случаи,
когда размеры существующего сооружения в плане
больше размеров обводненной территории.
2. При быстром подъеме уровня грунтовых вод до
подошвы фундаментов просадка быстро прекращается,
иногда не достигая величины, определяемой расчетом.
Учет вышеприведенных закономерностей просадки
позволяет получить обоснованное, решение вопросов,
встречающихся в практике строительства, и составить
прогноз поведения проектируемых сооружений на про-
садочных грунтах/
236
Глава пятнадцатая. Проектирование оснований и фундаментов на просадочных грунтах
§ 3. ХАРАКТЕРИСТИКИ ДЕФОРМАЦИЙ ПРОСА-
ДОЧНЫХ ГРУНТОВ
Характеристикой деформируемости просадочного
грунта природной влажности является модуль дефор-
мации Eq, кг/см2, определяемый путем испытания- проб-
ными нагрузками.
Ориентировочные значения модулей деформации
лёссовых грунтов по результатам полевых испытаний
пробными нагрузками приведены в табл. 15.1.
Таблица 15.1
Ориентировочные значения модуля деформации £0
глинистых лёссовых грунтов
Наименование грунта	Природная влажность	Природная пористость	Ео, кг1см2
Супесь Суглинок	10-17 6—8 8-14 12—18 -	22—25 22—25 25—30 25—30	47-48 46-48 47—49 43—15 40—45 45—48 40-45 45—48	225—320 220—280 190—220 100—400 100—240 80—150 70—130 45-95
Значения £0, приведенные в таблице, используются
для ориентировочного расчета величины осадки фунда-
ментов под воздействием передаваемого давления на
грунт природной влажности по формулам, приведенным
в гл. 6. Расчет осадки производится при минимальных
средних значениях £0 отдельных слоев грунта, входящих
в состав сжимаемой толщи основания.
Характеристикой просадочности грунта служит от-
носительная просадочность 6пр, которая представляет
собой относительное сжатие под воздействием замачива-
ния и определяется по формуле
® Л —Л' h — h'	Z1-
где h — высота образца грунта, обжатого без возмож-
ности бокового расширения давлением р,
в кг!см2',
h' — высота того же образца после воздействия за-
мачивания при неизменном давлении на грунт;
Ао — высота в см того же образца грунта природной
влажности, обжатого давлением, равным при-
родному без возможности бокового расшире-
ния (СНиП П-Б. 2-62).
Испытания на просадочность производятся в ком-
прессионных приборах. Зависимость коэффициента по-
ристости е от давления р определяется по методу двух
кривых или путем испытания трех образцов, вырезанных
из одного монолита с замачиванием при давлении
р = 1,0; 2,0 и 3,0 кг/см2. Просадка образца лёссовидного
суглинка из Запорожья при давлении р = 3 кг!см2
приведены на графике (рис. 15.3).
Если подвергнуть испытанию на просадочность ряд
образцов, вырезанных из одного и того же монолита,
наблюдается значительное колебание значений началь-
ной пористости грунта, а также значений дпр (рис. 15.4).
Эти данные показывают, что значения бпр, как и другие
характеристики, варьируют в широких пределах. Рас-
четные их значения могут быть получены при параллель-
ном испытании не менее трех-пяти образцов грунта.
Материалы исследования должны содержать значения
6пр для отдельных горизонтов по глубине в пределах
всей толщи лёссовых грунтов до уровня грунтовых вод.
В населенных пунктах, где в результате деятельности
человека имело место воздействие воды и нагрузки на
грунт, относительная просадочность грунта в пределах
слоя толщиной порядка 2—3 м обычно не превышает
Рис. 15.3. Кривая осадки-просадки образца
грунта, испытанного в компрессионном приборе
0,01, а в более глубоких слоях значительно возрастает.
В то же время вне населенных пунктов там, где наблюда-
лось действие ирригационных систем или инфильтрации
атмосферных осадков (просадочные блюдца), верхний
Рис. 15.4. Кривая значений относительной
просадочности для образцов грунта, ото-
бранных из одного монолита
Значения просадочности	Номера испытания						
	1	2	3	4	5	6	7
Лм	2,5	•2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5
р, кг/см2	2,0	2,0	.2,0	2,0	2,0	2,0	2,0
snp	0,028	0,022	0,008	0,066	0,07	0,039	0,074
В отдельных случаях, когда грунт содержит круп-
ные включения или результаты лабораторных исследо-
ваний грунтов на просадочность вызывают сомнение,
например исследования показывают малую величину
просадки, в то время как соседние сооружения имеют зна-
чительные деформации, целесообразно производить кон-
трольное испытание на просадочность в полевых условиях.
§ 4. Расчет осадок и просадок оснований, состоящих из просадочных грунтов
237
Полевые испытания для определения вероятной
величины просадки фундаментов на отдельных участках
строительства целесообразно проводить со штампами
возможно большего размера — 1,0 X 1,0 или 1,41 X
X 1,41 ju (площадью 2 м2)—для повышения устойчи-
вости штампа на опрокидывание во время опыта. Штамп
устанавливается в центре шурфа на песчаной подушке
из среднезернистого или крупнозернистого чистого
(не пылеватого) песка толщиной не менее 5 см. Нагруже-
ние ведется ступенями по 0,5 кг/см2 до установленной
Рис. 15.5. Кривая просадки штампа от действия нагруз-
ки и собственного веса грунта
величины нормативного давления грунта основания.
Перерыв между ступенями нагрузки устанавливается
до достижения условной стабилизации осадки штампа
после загрузки очередной ступенью. Для ускорения
испытания целесообразно производить замачивание не
только через дно котлована, но и через 4 дополнительные
скважины, симметрично расположенные относительно
оси штампа и заполненные дренирующим материалом.
Замачивание производится до полной стабилизации
просадки (рис. 15.5). При проведении такого испытания
на просадочность в нескольких местах можно получить
среднюю величину вероятной просадки фундаментов на
данном участке строительства.
§ 4. РАСЧЕТ ОСАДОК И ПРОСАДОК ОСНОВАНИЙ,
СОСТОЯЩИХ ИЗ ПРОСАДОЧНЫХ ГРУНТОВ
Расчет оснований зданий и сооружений из просадоч-
ных грунтов при сохранении их природной влажности
выполняется так же, как и для обычных непросадочных
грунтов, — по деформациям (по второму предельному
состоянию), т. е. исходя из предельной величины осадки
фундаментов, при которой возможная предельная вели-
чина разности осадок практически не отражается на проч-
8 Справочник проектировщика
ности, устойчивости и условиях эксплуатации надзем-
ных конструкций.
Общая величина перемещения фундаментов S на
просадочных грунтах слагается из осадки под воздей-
ствием переданного на грунт давления и возможной вели-
чины просадки Snp, т. е.
8 = Sp + Snp.	(15.3)
Расчет величины осадки фундаментов проводится по
формулам, приведенным в гл. 6. В качестве расчетной
характеристики сжимаемости следует использовать зна-
чения модулей деформации грунта природной влажности.
Ориентировочные значения модуля деформации приве-
дены в табл. 15.1. Возможная величина просадки основа-
ний вычисляется (согласно СНиП II-Б. 2-62) по формуле
п
^пр — 2 ^ПР1	(15.4)
1
где 6пр; — относительная просадочность, определяемая
для каждого слоя просадочного грунта в
пределах основания при давлении р/, равном
сумме природного давления и избыточного
давления от фундамента в середине рассмат-
риваемого слоя. Для определения бпр1- ис-
пользуется формула (15.2);
Hi — толщина того же слоя грунта в см;
т — коэффициент условий работы основания;
п — число обжимаемых слоев, считая от отметки
основания.
Суммирование производится в пределах всей проса-
дочной толщи основания, начиная от подошвы фунда-
ментов до среднегодового уровня грунтовых вод или до
кровли слоя грунта с бпр С 0,01 при давлении рг-.
Величина давления р/ в каждом слое определяется
в соответствии с указаниями гл. 5 и 6.
При подсчете просадки по формуле (15.4) просадоч-
ная толща разбивается на отдельные слои в соответствии
с литологическим разрезом. При этом изменение вели-
чины суммарного давления в пределах каждого выделен-
ного слоя не должно превышать 1 кг/см2.
Коэффициент условий работы при расчете просадки
по формуле (15.4) принимается для фундаментов шири-
ной 2 м и менее:
а)	в пределах слоя толщиной 1,5—2 Ъ, непосредст-
венно примыкающего к подошве фундамента (где b —
наименьший размер фундамента), т = 2;
б)	для нижележащих слоев в пределах толщи проса-
дочных грунтов т = 1,5. При большей ширине фунда-
ментов ш = 1 или 1,5 в зависимости от метода отбора
проб грунта.
Величина относительной просадочности грунта 6пр
обычно колеблется в большом интервале значений даже
в пределах одного микрорайона. Самые высокие значе-
ния бпр относятся обычно к возвышенным участкам на
местности и достигают в некоторых районах СССР зна-
чений 0,15. На низких отметках рельефа значение дпр
значительно ниже, а в пределах просадочных блюдец
имеет минимальную величину 0-J-0,02.
Пример 1. Определим величину просадки фунда-
мента железобетонной рамы эстакады под железнодорож-
ные пути. Размеры фундамента в плане а X b = 3,6 X
X 4,0 м; глубина заложения фундамента h = 2,2 м;
удельное давление на грунт основания — 2,5 кг!см2.
Геотехнический разрез приведен на рис. 15.6.
Расчет просадки производим по формуле (15.4). Как
видно из геологического разреза, общая толщина слоя
просадочных грунтов составляет HQ — 19,5 ju, Hj прини-
маем равным толщине каждого слоя грунта, залегающего
238
Глава пятнадцатая. Проектирование оснований и фундаментов на просадочных грунтах
в основании, a diipz- — среднему его значению, получен-
ному для каждого слоя при данном давлении на грунт.
Рис. 15.6. График распределения давления в
грунте по оси фундамента
1 — кривая природного давления: 2 — кривая давле-
ния ст веса сооружения; 3 — суммарная кривая дав-
ления
Общая величина общей просадки Snp = 2Дпр/ = 96,8 см.
Расчет сведен в табл. 15.2.
Таблица 15.2
Данные расчета просадки (к примеру расчета)
Наименование грунта	Толщина слоя ниже фундамента Н i в см	Среднее давление от фундамента в кг!см2	Среднее давление от веса замочен- ного грунта в кг!см2	Суммарное дав- ление в слое Pl в кг 1см?	Относительная	просадочность в слое бПр/ при дав- лении Р± в кг/см^	Величина просад- ки слоя ДПр/ в см
Суглинок лёссовый	220	2,12	1 0,52	2,64-		0,094	20,5
Супесь (лёсс/ ....	315	1,20	1,16	2,45		0,095	29,5
Коричневый сугли-							
нок со слабо выра-							
женной макропо-							
ристой структурой	838	0,67	2,40	3,07		0,030	25,0
Супесь (лёсс) ....	360	—	2,99	2,99		0,060	21,8
§ 5. ТИПЫ ГРУНТОВЫХ УСЛОВИЙ
Грунтовые условия строительных площадок в за-
висимости от возможности проявления просадки грунта
под действием его собственного веса при замачивании
подразделяются на два типа:
I тип, для которых просадка от собственного веса
практически отсутствует или не превышает 5 см;
II тип, для которых возможна просадка грунтов от
собственного веса и величина ее превышает 5 см.
При этом просадка от собственного веса при его
замачивании учитывается от уровня природного рельефа,
а при планировании территории срезкой — от планиро-
вочной отметки.
Тип грунтовых условий устанавливается в про-
цессе проведения изысканий и исследований на строитель-
ной площадке.
Основным, наиболее достоверным методом
определения типа грунтовых усло-
вий является опытное замачивание в полевых усло-
виях участков грунта. Этот метод должен применяться
для всех новых малоизученных районов массовой, заст-
ройки при толщине слоя просадочных грунтов больше
5 м.
Для полного проявления просадки грунта размеры
сторон опытных участков рекомендуется принимать рав-
ными толщине просадочного слоя, но не менее 20X20 м.
Опытный участок должен располагаться вне пределов
расположения будущих сооружений в пункте с наиболь-
шей, по предварительным данным, толщиной слоя про-
садочных грунтов.
Опытное замачивание грунта следует производить
в котловане, снимая растительный и насыпной слои. Для
ускорения фильтрации воды в грунт планировка котло-
вана под одну отметку делается только за счет снятия
грунта. С целью исключения кольматации грунта на дне
котлована отсыпается дренирующий слой из песка, мел-
кого гравия, шлака и т. п. толщиной 5—8 см.
Для наблюдений за возможными просадками грунта
на дне котлована и за его пределами на расстоянии до
20 м устанавливаются поверхностные марки по двум-
трем поперечникам через 3—5 м. Поверхностная марка
представляет собой арматурный стержень длиной 60 см
и диаметром 20—25 мм, заделанный в бетонную призму
размерами не менее 20 X 20 X 10 см и помещенный в грунт
на глубину 40 см.
Замачивание грунта на опытном участке производят
с поддержкой уровня воды в нем на высоте 30—50 см.
Замачивание продолжают до полного промачивания всей
толщи просадочных грунтов и стабилизации просадки.
Принимается, что стабилизация достигнута, если в те-
чение двух последних недель деформация не превышает
1 см в неделю.
В процессе замачивания раз в неделю производят
периодическое нивелирование поверхностных марок с
привязкой их к постоянному реперу или к системе вре-
менных реперов, расположенных на расстоянии не менее
40 м от замачиваемого участка.
Целесообразно в процессе опыта одновременно полу-
чить величины просадок под действием собственного веса
отдельных слоев просадочной толщи в натурных усло-
виях. Для этого в центре котлована следует в дополне-
ние к поверхностным маркам установить куст глубинных
марок с глубиной заложения через каждые 2—3 м в пре-
делах толщи просадочных грунтов. Если по поверхност-
ным маркам определяется полная просадка грунта в дан-
ной точке, то глубинные марки дают возможность разде-
лить общую просадку на просадку отдельных слоев
грунта по глубине. За счет этого более точно, чем дру-
гими методами, определяется относительная просадоч-
ность грунта по глубине при бытовом давлении, полная
величина просадки толщи от собственного веса и другие
характеристики.
Глубинная марка состоит из внутренней реперной
трубы ф 20-—35 мм, наружной защитной трубы ф 60—
§ 6. Общие положения для проектирования оснований и фундаментов на просадочных грунтах
239
120 мм, бетонного анкера и сальников. Глубинные марки
устанавливаются следующим образом. В отмеченном
пункте на необходимую глубину пробуривается сква-
жина диаметром 100—150 мм, В последнюю опускается
порция жесткого бетона из расчета заполнения им 0,4—
0,5 м скважины по высоте. Затем в скважине устанавли-
вают реперную трубу с намотанными на нее сальниками
из просмоленной пакли. Диаметр их принимается равным
внутреннему диаметру защитной трубы. Реперной трубой
уплотняется бетон в скважине, а затем сильным ударом
реперная труба погружается в бетон до забоя скважины.
После этого в скважину опускается защитная труба. Для
обеспечения свободного перемещения реперной трубы
при просадке грунта защитная труба поднимается от
верха бетонного анкера на 0,4—0,8 м. Затрубное про-
странство между защитной трубой и скважиной засы-
пается местным сухим грунтом с уплотнением его путем
покачивания трубы в разные стороны. Нивелирование
глубинных марок производится одновременно с нивелиро-
ванием поверхностных марок.
Второй метод определения типа
грунтовых условий основывается на исполь-
зовании данных компрессионных испытаний на проса-
дочность. Этот метод следует применять ‘для отдельных
зданий и сооружений, проектируемых в пределах заст-
роенных территорий. Его использование допускается
в порядке исключения также и для новых районов массо-
вой застройки, если имеются веские причины, не дающие
возможность провести рассмотренный выше опыт с пред-
варительным замачиванием.
Возможная величина просадки от собственного веса
грунта определяется по формуле (15.4), в которой в этом
случае бпр^ — относительная просадочность, вычисляе-
мая для каждого слоя просадочного грунта в пределах
основания в компрессионных приборах при природном
давлении в середине рассматриваемого слоя.
Суммирование по формуле производится в пределах
толщи просадочного грунта, начиная с глубины 5 м до
кровли подстилающего слоя непросадочного грунта
(бпр < 0,01 при природном давлении), либо до уровня
грунтовых вод. Просадка верхнего 5-метрового слоя
грунта от его собственного веса практически отсутствует,
поэтому грунтовые условия при толщине слоя пррсадоч-
ных грунтов до 5 м следует относить к I типу. В том
случае, когда образцы грунта для испытаний на про-
садочность отбираются из шурфов, просадка от собствен-
ного веса грунта подсчитывается при коэффициенте
т = 1. При отборе образцов из скважин тонкостенными
грунтоносами следует брать т — 1,5. Если полученная
по формуле величина просадки превышает 5 см, то грун-
товые условия относятся ко II типу, в противном случае
эти условия относятся к I типу.
Наряду с изложенными методами определения типа
грунтовых условий, следует в тех же целях, особенно на
стадии проектного задания, широко использовать дан-
ные изучения геологического строения площадки и мест-
ного опыта строительства. При этом особое внимание
следует уделять геоморфологическим и климатическим
условиям площадки, величине просадочной толщи, из-
менению основных физико-механических характеристик
грунтов по глубине, положению уровня грунтовых вод,
наличию древнего или современного орошения, состоя-
нию зданий и сооружений и т. п.
При рассмотрении геоморфологических особенностей
площадки наиболее важное значение имеет выявление
просадочных блюдец как одного из наиболее характер-
ных признаков возможности проявления просадки от
собственного .веса грунта на соседних участках и отсут-
ствия ее в пределах расположения просадочных блюдец.
8*
§ 6. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
ОСНОВАНИЙ И ФУНДАМЕНТОВ НА ПРОСАДОЧНЫХ
ГРУНТАХ
В начале проектирования размеры фундаментов
зданий и сооружений на просадочных грунтах естест-
венной влажности устанавливаются расчетом исходя из
нормативного давления на грунт, так же как и для
непросадочных грунтов. В том случае, когда замачива-
ние грунта возможно, проектирование ведется по ре-
зультатам расчета на просадку с учетом применяемых
мероприятий, типа грунтовых условий и т. п.
Для стадии проектного задания, когда еще не уста-
новлены размеры фундаментов и проектная глубина их
заложения, а также при отсутствии данных определения
значений ф и с, при естественной влажности грунта,
в случае возможного замачивания, давление на грунт
(в кг!см2) можно принимать:
Степень водонасы-	Давление на
щенности грунта	грунт
Маловлажные G <Z. 0,5................ 2,5
Очень влажные G — 0,5—0,8............ 2,0
Насыщенные водой G = 0,8............ 1,5
Приведенные значения принимаются при глубине
заложения фундаментов от 1 до 2 м ниже планировоч-
ной отметки. При планировочной насыпи возрастом в
5 лет и более глубина заложения фундаментов измеряется
от планировочной насыпи, а при меньшем возрасте на-
сыпи — от природного рельефа. При глубине заложения
фундаментов более 2 м нормативное давление повышается
с глубиной так же, как и в обычных грунтовых условиях,
и вычисляется по формуле расчета нормативного сопро-
тивления (см. гл. 4).
При определении размеров фундаментов следует по
возможности избегать внецентренной передачи давления
на грунт. В тех случаях, когда внецентренная передача
давления на грунт от основных сочетаний нагрузок не-
избежна, необходимо стремиться к тому, чтобы мини-
мальное краевое давление было бы во всяком случае не
менее 0,2 максимального краевого давления. Это позво-
лит исключить резкий поворот фундамента при просадке
основания. Данные указания не распространяются на
случай определения размеров фундаментов с учетом осо-
бых воздействий.
Приведенные значения давлений на грунты основа-
ний уточняются для фундаментов больших размеров
в плане исходя из расчета величины осадки. В случаях
искусственного уплотнения грунта расчет величины
осадки фундаментов производится с использованием зна-
чений Eq, полученных путем испытания уплотненного
грунта пробными нагрузками. Далее проводится расчет
на просадку. Задача расчета просадки основания заклю-
чается в установлении мероприятий по ограничению
величины деформации надфундаментных конструкций
такими пределами, которые гарантируют от появления
в них недопустимых для статической устойчивости тре-
щин и других повреждений с обеспечением пригодности
к эксплуатации при осуществлении небольших восста-
новительных работ.
Деформации основания из просадочных грунтов,
как правило, неравномерны и часто проявляются в пре-
делах небольшой части участка, занимаемого сооруже-
нием. Величину разности просадки нельзя установить
в зависимости от средней величины осадки, как это при-
нято при проектировании оснований на непросадочных
грунтах. Наибольшая величина просадки проявляется
непосредственно там, где вода инфильтрует в грунт.
240
Глава пятнадцатая. Проектирование основании и фундаментов на просадочных грунтах
Разность просадок определяется условиями замачи-
вания, общей величиной вероятной просадки, разностью
значений коэффициентов фильтрации в вертикальном и
горизонтальном направлениях, расстоянием между от-
дельными фундаментами и толщиной слоя просадочного
грунта, залегающего в основании.
Возможная разность просадки при замачивании
грунта в одном каком-либо пункте от неисправного тру-
бопровода, канализации и т. д. для отдельных типов
конструкции приближенно может быть вычислена по
эмпирической формуле
Д = m3Snp>	(15.5)
где Зпр — расчетная величина просадки;
т3 — коэффициент, значение которого, по данным
опыта строительства, приведено в табл. 15.3
в зависимости от типа грунтовых условий и
толщи просадочного грунта h.
Таблица 15.3
Значения коэффициента т%
Тип грунто- вых условий		Расстояние между ося- ми фунда- ментов или длина участка ленточного фундамен- та в м	Каркасные конструк- ции на от- дельно стоящих фундамен- тах	Каменные здания на ленточных фундамен- тах	Жесткие конструк- ции на фун- даментных плитах или кольцевых фундамен- тах
I	h 5 м, L/h0 > 1	—	1,0	0,8	1,0
II	h > 5 м, f L/h$ <Z~ 1	3—6 6—20 20	0,5 0,1 0,2—0,3	0,1-0,2 0,075	0,3 0,1
Примечание. L — расстояние между фундаментами или
ширина фундамента; Но — толщина слоя просадочного грунта
в основании.
По формуле (15.5) определяется величина разности
просадки и устанавливаются необходимые строительные
мероприятия, с тем чтобы в надземных конструкциях не
возникли недопустимые трещины или повреждения.
Предельные величины деформации конструкций по
СНиП П-Б. 2-62 приведены в гл. 4. Когда полученная
разность величины просадки превышает предельную
величину деформаций, в проекте предусматриваются
мероприятия, указанные в § 7.
Для проверочного расчета конструкции при II типе
грунтовых условий необходимо знать длину участка,
в пределах которого грунт может дать просадку под дей-
ствием собственного веса, вследствие чего образуется
консоль у торца здания либо возникает прогиб конструк-
ции в пределах средней части здания.
Для инженерных расчетов условно можно принять
длину консоли 3—8 м в зависимости от конструкции
здания, толщины слоя просадочного грунта, залегаю-
щего в основании, и наличия поверхностного уплотнен-
ного слоя грунта в основании.
§ 7. МЕРОПРИЯТИЯ» ПРИМЕНЯЕМЫЕ ПРИ
СТРОИТЕЛЬСТВЕ НА ПРОСАДОЧНЫХ ГРУНТАХ
Просадочные свойства грунтов проявляются лишь
при замачивании грунтов в основании. Следовательно,
создание надежных конструкций сооружений, несу-
щих воду, а также своевременный отвод атмосферных и
других вод от фундаментов в процессе строительства и
эксплуатации исключают возможность просадки фунда-
ментов.
Однако полное устранение замачивания грунта в ос-
новании зданий и сооружений в ходе строительства и
особенно при эксплуатации является делом исключи-
тельно сложным, а при наличии мокрого технологиче-
ского процесса — практически неосуществимо. Поэтому
устойчивость и эксплуатационная пригодность зданий и
сооружений на просадочных грунтах достигается комплек-
сом мероприятий, применяемых в зависимости от типа
грунтовых условий, возможной величины просадки, ее
неравномерности, вероятности замачивания и чувстви-
тельности конструкций к неравномерным осадкам осно-
вания. Ограничиться применением минимальных меро-
приятий, как например отводом атмосферных вод, можно
лишь в тех случаях, когда замачивание грунта в осно-
вании не может иметь место, а также тогда, когда возмож-
ная неравномерность просадки не превышает величин,
допустимых для возводимой надземной части сооружения.
В случаях, когда возможная величина просадок
превышает допустимую величину, применяются следую-
щие мероприятия:
1)	подготовка основания путем частичного или пол-
ного устранения просадочных свойств грунтов, зале-
гающих на участке строительства;
2)	водозащитные мероприятие, направленные на
сокращение возможности просачивания воды в грунт под
фундаментами;
3)	конструктивные мероприятия, направленные на
увеличение прочности и пространственной жесткости зда-
ний и сооружений с обеспечением их статической устой-
чивости и возможности быстрого восстановления в слу-
чае непригодности к эксплуатации;
4)	прорезка всей толщи просадочных грунтов глубо-
кими свайными фундаментами или другими проверенными
способами, полностью устраняющими просадочные свой-
ства во всей толще просадочных грунтов.
Назначение строительных мероприятий производится
на основе данных расчета и технике-экономического
анализа отдельных вариантов.
Подготовка основания с частич-
ным устранением просадочных свойств
грунтов осуществляется следующими способами:
1)	уплотнением грунта при его оптимальной влаж-
ности тяжелыми трамбовками; этим способом можно
получить толщину уплотненного слоя грунта от 1,5 до
2,5 м в зависимости от диаметра рабочей поверхности
трамбовки и ее веса (см. гл. 10);
2)	устройством грунтовой подушки из местных гли-
нистых грунтов ниже отметки заложения фундаментов
путем выемки грунта и обратной его укладки с послой-
ным уплотнением при оптимальной влажности до плот-
ности (объемный вес скелета) 1,6 т/м3; толщина подушки
от 1,5 до 3—4 м;
3)	глубинным уплотнением грунта грунтовыми сва-
ями, применяемым при толщах просадочных грунтов до
15 м; количество свай и расстояние между ними в плане
назначаются из условия обеспечения средней плотности
в массиве уплотняемого грунта не менее 1,7 т/м3; 1
4)	предварительным замачиванием, применяемым для
уплотнения под действием собственного веса толщи про-
садочных грунтов, начиная с глубины 5—9 м; для пол-
ного устранения просадочных свойств грунтов в преде-
лах всей толщи производится доуплотнение верхнего
1 Этот метод применяется при условии уплотнения грунто-
выми сваями всей толщи просадочных грунтов или совместно
с предварительным замачиванием (см. ниже). При глубинном
уплотнении энергией взрыва (гл. 10) верхний слой доуплотняется
тяжелыми трамбовками.
$ 7. Мероприятия, применяемые при строительстве на просадочных грунтах
241
слоя грунта тяжелыми трамбовками или устройство грун-
товой подушки путем послойного уплотнения либо глу-
бинное уплотнение грунтовыми сваями.
Уплотнение предварительным замачиванием выпол-
няется в пределах участка больших размеров по срав-
нению с участком, занимаемым зданием. Сроки замачи-
вания в целях уплотнения составляют 2—4 месяца, а
сроки, необходимые для восстановления природной влаж-
ности в пределах верхнего слоя в сухое время года, —
порядка одного месяца. Расход воды при толщине про-
садочного слоя 20—22 м равен 10—18 м'Л на 1 м2 зали-
ваемого участка. Способ предварительного замачивания
применим лишь в случае, когда расстояние до сущест-
вующих зданий больше полуторной толщины слоя про-
садочного грунта, залегающего на площадке строитель-
ства.
Водозащитные мероприятия осуще-
ствляются путем:
1)	соответствующей компоновки генерального плана
промышленных предприятий и населенных пунктов, ис-
ключающей возможность замачивания грунтов оснований
зданий и сооружений водами из бассейнов, градирен,
цехов с мокрым технологическим процессом и т. п.;
2)	вертикальной планировки, обеспечивающей пол-
ный и беспрепятственный сток поверхностных (атмосфер-
ных и производственных) вод от зданий и сооружений
как в процессе строительства, так и в процессе эксплуа-
тации. Отвод воды за пределы застраиваемой территории
осуществляется через постоянно действующую подзем-
ную ливнесточную сеть или. непосредственно по сплани-
рованной поверхности с системой открытых кюветов
в наиболее низкое место за пределы застраиваемой тер-
ритории. Кюветы должны быть водонепроницаемыми.
Это может быть достигнуто путем уплотнения грунта
тяжелыми трамбовками или покрытия смачиваемых по-
верхностей специальной одеждой;
3)	расположения при втором типе грунтовых усло-
вий трубопроводов и других сооружений, несущих воду,
с достаточным разрывом от близрасположенных зданий
или сооружений; при этом исключается распространение
зоны просадочного явления под фундаменты зданий и
сооружений в случае аварийного поступления воды в
грунт (зона просадочного явления при просачивании
воды в грунт в течение срока, не превышающего 3 меся-
цев, примерно составляет 0,8—1,2 от толщины слоя про-
садочного грунта, залегающего на участке строитель-
ства; при более длительном сроке поступления аварий-
ной воды в грунт распространение зоны просадочного
явления в горизонтальном направлении может превы-
шать толщину слоя просадочного грунта);
4)	применения конструкций трубопроводов, несу-
щих воду, а также стыков и напорных устройств, обеспе-
чивающих герметичность конструкций в реальных усло-
виях эксплуатации при частичной просадке основания;
5)	устройства резервуаров, отстойников и т. п. со-
оружений из бетона плотного состава на безусадочном
цементе без температурных швов с устройством экрана
из уплотненного грунта толщиной 1—1,5 м\
6)	устройства гибкого соединения трубопроводов
с резервуарами, отстойниками, колодцами канализации,
обеспечивающего герметичность стыка при частичной
просадке основания;
7)	обеспечения возможности контроля за течью воды
из различных трубопроводов и сооружений, несущих
воду. Контроль за течью достигается путем устройства
колодцев с приямками для сбора аварийной воды, пло-
скостных дренажей с выпусками аварийной воды в
канализацию или в наиболее низкое место по рельефу
и т. д.;
8)	устройства водонепроницаемых экранов из уплот-
ненного грунта под полы зданий, конструкции которых
чувствительны к неравномерным осадкам, а также в ме-
стах возможного поступления аварийной воды в грунт
от различных технологических установок; толщина эк-
рана не должна быть менее 1 м',
9)	устройства отмосток вокруг зданий или сооруже-
ний шириной в зависимости от высоты здания, но не
менее 1 м\ отмостки должны быть на 0,3 м шире засыпае-
мых пазух между фундаментами и стенкой котлована.
Конструктивные мероприятия при-
меняются для обеспечения устойчивости зданий и соору-
жений и возможности быстрого восстановления их эк-
сплуатационной пригодности при неравномерной про-
садке основания в аварийных случаях. К таким меро-
приятиям относятся:
1)	применение схем конструкций, малочувствитель-
ных к неравномерным осадкам, там, где это целесооб-
разно по технике-экономическим показателям;
2)	применение монолитных и сборно-монолитных
конструкций фундаментов, направленных на обеспече-
ние прочности и устойчивости надфундаментной конст-
рукции при неравномерной просадке основания;
3)	повышение пространственной жесткости и проч-
ности конструкции каменных и других зданий путем
устройства железобетонных поясов, уложенных непре-
рывно по всем капитальным стенам в уровне между-
этажного перекрытия;
4)	увеличение площадей опирания элементов конст-
рукции на величину возможного горизонтального сме-
щения, определенную расчетом, а также повышение
габаритов над мостовыми кранами и т. п. на величину
возможных вертикальных перемещений;
5)	устройство приспособлений для быстрого восста-
новления конструкций и бесперебойной эксплуатации
(например, для конструкций, несущих нагрузку от мо-
стовых кранов, технологических установок и т. п.);
6)	разделение многоэтажных зданий осадочными
швами на жесткие блоки; для кирпичных зданий —
расстояния между осадочными швами принимаются не
более 72 м, а для крупнопанельных — 30—42 м;
7)	устройство стыков, равнопрочных с соединяемыми
конструктивными элементами, на случай неравномерной
просадки основания;
8)	увеличение прочности отдельных элементов кон-
струкций или сооружений введением дополнительного
армирования;
9)	обеспечение совместной работы фундаментов с
надземной конструкцией здания или сооружения в це-
лом. Для этого взамен толя и других аналогичных мате-
риалов, прокладываемых для устранения капиллярного
подсоса воды в стенах, следует применять в качестве изо-
ляционного материала жирный раствор цемента или це-
мента с церезитом и т. п.
При значительной величине возможной просадки
целесообразно связать фундаменты с надфундаментной
конструкцией вертикальной арматурой. Места уста-
новки арматуры назначаются в зависимости от харак-
тера конструкции и условий ее работы при возможных
авариях.
Прорезка толщи просадочных грунтов с опиранием
на залегающие ниже песчаные, гравелистые и подобные
грунты, а также плотные глины осуществляется устрой-
ством свайных фундаментов, заглублением фундаментов
зданий и сооружений и применением столбов или лент
из грунта, закрепленного силикатизацией, термическим
или другими проверенными способами.
Расчет свайных фундаментов, устраиваемых в про-
садочных грунтах, при втором типе грунтовых условий
242
Глава пятнадцатая. Проектирование оснований и фундаментов на просадочных грунтах
производится с учетом дополнительной нагрузки на сваи
от сил трения по боковой поверхности свай, возникаю-
щих при развитии просадки от собственного веса грунта.
Коэффициент трения берется при этом равным коэффи-
циенту трения мокрых суглинков 0,8—1,0 т/м2 в зави-
симости от глубины забивки.
Выбор строительных мероприя-
тий. При I типе грунтовых условий для зданий’с шири-
ной фундаментов до 2 м наиболее радикальным и эконо-
мичным решением чаще всего является подготовка осно-
вания путем создания уплотненного слоя грунта в пре-
делах значительной части сжимаемой толщи основания.
При всех условиях толщина уплотненного слоя грунта
в основании должна быть не менее 1,5 м.
Для зданий и сооружений с «мокрым» технологиче-
ским процессом, а равно зданий чувствительных к не-
равномерным осадкам основания (например, крупнопа-
нельных домов) производится уплотнение грунта в осно-
вании полов зданий. При значительной площади, зани-
маемой зданием, уплотнение грунта в основании полов
выполняется лишь в местах вероятного просачивания
аварийной воды в грунт.
При массовом строительстве жилых зданий, а также
промышленных объектов в грунтовых условиях II типа
в зависимости от конструкции и условий эксплуатации
сооружений можно использовать комплекс мероприятий,
назначаемый исходя из условий частичного устранения
просадочных свойств грунтов и обеспечения статиче-
ской устойчивости конструкций (водозащитные и кон-
структивные мероприятия), а также полное устране-
ние просадки фундаментов приведенными выше спо-
собами.
Выбор мероприятий осуществляется на основе тех-
нико-экономического анализа различных вариантов.
При строительстве крупнопанельных зданий применяются
конструктивные мероприятия и строительство ведется по
типовому проекту 1-464-П. Стоимость повышается на
19%, расход материала — на 41%, а бетона на 16%.
Устранение просадочных свойств механическим уплотне-
нием или прорезкой железобетонными сваями исключает
необходимость применения серии 1-464-П. Пример такого
сравнения вариантов устройства основания приведен
в табл. 15.4 для 60-квартирного крупнопанельного дома
серии 1-464 при толщине слоя просадочного грунта
в интервале 5—12 м. Глубина заложения фундамента
принята 2,1 м.
Анализ произведен по стоимости, расходу металла
и бетона. В таблице даны все сравнительные показатели
для дома, запроектированного частичным устранением
просадочных свойств путем механического уплотнения,
с осуществлением водозащитных и конструктивных
мероприятий и при различных методах подготовки
основания с полным устранением просадочных свойств,
включая прорезку слоя железобетонными сваями. Из
сравнительной стоимости отдельных вариантов основа-
ний и фундаментов видно, что наиболее экономичным
является в данном случае устранение просадочных
свойств простейшими способами.
Аналогичные анализы следует проводить и для дру-
гих объектов строительства.
Таблица 15.4
Сравнительные показатели экономичности строительства при различных системах основания
крупнопанельного дома серии 1-464
№ вари- антов	Серия здания	Система оснований и фундаментов	Толщина просадочно- го грунта	Стоимость	Материалы			
					бетон		металл	
			в м	В %	В JW3	в %	в т	1 В %
1	1-464-4	Грунтовая подушка без предварительного замачивания	3-5	106	289	100	6,3	100
2 3	1-464-4 1-464-4	То же, с предварительным замачиванием Грунтовые сваи с доуплотнением трамбов- ками	5-12 5—12	128 123—158	289 289	100 100	6,3 6,3	100 100
4	1-464-4	Свайный фундамент при В — 0,2	5—9	99—142	231—300	80-104	17,1-21,5	272—342
5	1-464-4	То же	9—12	142—178	300—369	104—127	21,5—32,8	342—520
6	1-464-4	Свайный фундамент при В — 0,3	5-9	111-148	255—313	88—108	18,6-24,6	296—390
7	1-464-4	То же	9—12	148—177	313—372	108—128	24,6—33,2	390—527
8	1-464-4	Свайный фундамент при В = 0,5	5-9	139—163	361—406	125—140	27,0—33,4	428—530
9	1-464-4	То же	9—12	163—210	406—457	140—158	33,4-38,3	530—608
10	1-464-4	Уплотнение тяжелыми трамбовками	3-5	101,5	289	100	6,3	100
11	—	По типовому проекту для непросадочного грунта	—	100	289	100	6,3	100
ГЛАВА ШЕСТНАДЦАТАЯ
ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ФУНДАМЕНТОВ НА ВЕЧНОМЕРЗЛЫХ
ГРУНТАХ
§ 1.	РАСПРОСТРАНЕНИЕ ВЕЧНОМЕРЗЛЫХ
ГРУНТОВ И ИХ НАИМЕНОВАНИЯ
Мерзлыми называются грунты, имеющие в
своем составе часть воды в виде кристаллов льда. По фи-
зическому состоянию в природных условиях различают
три вида мерзлых грунтов: твердомерзлые —
прочно сцементированные льдом; пластично-
мерзлые — полусмерзшиеся глинистые грунты, имею-
щие температуру, близкую к температуре замерзания;
сыпуче мерзлые — несмерзшиеся, включающие
редкие мелкие кристаллы льда.
Вечномерзлыми называются грунты, нахо-
дящиеся в мерзлом состоянии в природньЬс условиях в те-
чение многих лет. Распространение вечномерзлых грун-
тов на территории Советского Союза представлено на
рис. 16.1. Пере летками называются грунты, про-
мерзающие зимой и не оттаивающие в течение 1—2 лет.
Вечномерзлые грунты по глубине могут быть непре-
рывные или слоистые. Распространение их в плане может
быть сплошное или островное. Острова талых грунтов,
окруженных вечномерзлыми грунтами, называются т а-
ликами.
Поверхностный слой грунта, промерзающий зимой и
протаивающий летом, называется деятельным.
Вечномерзлый грунт считается сливающимся,
если его верхняя граница соприкасается с деятельным
слоем в период наибольшего промерзания последнего.
Различают три вида текстуры вечномерзлых
грунтов, формирующейся при их промерзании:
1)	массивная, при которой имеется лишь лед-це-
мент;
2)	слоистая, характеризующаяся ледяными вклю-
чениями в виде сравнительно параллельных линзообраз-
ных слоев;
3)	сетчатая, при которой ледяные включения раз-
личной формы и ориентации образуют более или менее
непрерывную сетку.
По действующим техническим условиям [14] вечно-
мерзлые грунты называются по номенклатуре, принятой
для талых грунтов (см. гл. 1), с добавлением для глини-
стых грунтов наименования «п ы л е в а т ы е», если они
содержат частиц размером от 0,05 до 0,005 мм больше,
чем песчаных и глинистых вместе взятых.
§ 2.	ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И
ХАРАКТЕРИСТИКИ МЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ
Мерзлые грунты представляют собой сложную четы-
рехкомпонентную систему, включающую твердую (мине-
ральный скелет), пластично-вязкую (лед), жидкую (не-
замерзшая вода) и газообразную (пары, газы) составля-
ющие. Температура замерзания глинистых грунтов в
пластичном состоянии равна от —0,2 до —0,4° С, а в
твердом — от —0,6 до —1,2° С.
Часть воды в мерзлых грунтах всегда находится в не-
замерзшем состоянии. Количество, состав и свойства
незамерзшей воды изменяются с изменением внешних
воздействий (температуры, давления) [11 и 20].
Различают следующие показатели влажности
грунта:
W — весовая влажность — отношение веса содер-
жащейся в нем воды к весу сухого грунта;
1ЕН — отношение незамерзшей воды к весу сухого
грунта;
1ЕЛ — отношение замерзшей воды к весу сухого
грунта; = W — №н.
Содержание незамерзшей воды IFH в мерзлых неза-
соленных грунтах [11] приведено на рис. 16.2. По табл. 2
прилож. III к СН 91—60 значение IFH получается не-
сколько больше, однако следует осторожнее пользовать-
ся в расчетах данными графика.
Показатели основных физических свойств мерзлых
грунтов определяются четырьмя величинами, устанав-
ливаемыми опытным путем: удельным весом минераль-
ных частиц уч, объемным весом мерзлого грунта ненару-
шенного сложения уоб, весовой влажностью W и количе-
ством незамерзшей воды WH. По этим характеристикам
вычисляются остальные и, в частности, вес льда в единице
объема грунта
g-л = Ум^л-	(16-1)
Замерзшую воду разделяют на лед-цемент —
кристаллы льда в порах грунта, с трудом различаемые
невооруженным глазом, иле д-в ключения (сегре-
гационный лед) — в виде линз, прослоек и прожилок [11].
Суммарная влажность W складывается из влажностей
льда включений IFBKJ1, льда-цемента 1ГЦ и незамерзшей
воды №н.
Рис’. 16.1. Схематическая карта распространения вечномерзлых грунтов с изотермами на верхней границе зоны нулевых годовых амплитуд
I —- южная граница распространения вечномерзлых грунтов; 2 — изотерма на глубине 10 м; 3 — отдельные места залегания вечномерзлых грунтов; 4 — островное распростра*
нение вечномерзлых грунтов мощностью до 15 м; 5 — то же, мопщостью от 15 до 60 м
$ 2. Физические свойства и характеристики мерзлых грунтов
245
В процессе промерзания дисперсных грунтов и при
их дальнейшем охлаждении происходит объемное рас-
Рис. 16.2. График зависимости 1ГН (в долях единицы)
от температуры
/ — глина; 2 — суглинок; 3 — супесь
ция влаги к фронту промерзания. В результате миграции
образуются ледяные включения, что ведет к значитель-
ному увеличению объема промерзшего грунта, т. е. к мо-
розному пучению.
Талые
Пучинистыми грунтами считаются мелкие и
пылеватые пески, супеси, суглинки и глины, а также
крупнообломочные, содержащие более 30% (по весу)
частиц размером 0,1 мм и промерзающие в условиях ув-
лажнения.
Помимо обычных физико-механических характери-
стик, для оценки мерзлых грунтов применяются также
следующие показатели:
1)	величина относительного сжатия оттаивающего
грунта под заданным давлением, определяемая по формуле
б = Л.М —= Ут — Ум	(16.2)
лм ут
где Лм и ум — соответственно высота образца и объем-
ный вес скелета в природном мерзлом со-
стоянии;
Лт и ут — то же, после оттаивания образца при за-
данном давлении в условиях, исключаю-
щих боковое расширение;
2)	степень просадочности бп, определяемая по фор-
муле (16.2) при оттаивании образца под давлением 1 кг!см2',
по СН 91—60 грунты считаются практически непросадоч-
ными при 6П 0,03, просадочными'— при 0,03 <йп<
0,10 и сильно просадочными — при бп > 0,10;
3)	степень плотности песчаных и крупнообломочных
грунтов R, вычисляемая по формуле [8 и 14]
__ (Yt.ii Ym) Ут.р
(Yt.ti Yt-p) Ym
мерзлые
(16.3)
246
Глава шестнадцатая. Особенности проектирования фундаментов на вечномерзлых грунтах
где ут.п — объемный вес скелета песчаного грунта в та-
лом состоянии при максимальной плотности;
Тт.р — то же> ПРИ минимальной плотности.
Грунты считаются плотными при R 0,33, средней
плотности — при 0,33 <Z R 0,67, рыхлыми — при
0,67 < R 1,0 и очень рыхлыми — при R >> 1. Очень
рыхлыми могут быть только сильно просадочные грунты.1
Теплофизические характеристики мерзлых и талых
грунтов определяются по табл, прилож. V к СН 91—60
или по графикам (рис. 16.3).
Значения коэффициентов Хм10 и См10 приведены на
графиках при t — —10° С; при t = —0,5-4—10° С. Хм
и См вычисляются по формулам:
Коэффициент температуропроводности определяется
соответственно по формулам:
(16.5)
§ 3.	ПРОЧНОСТЬ И ПОЛЗУЧЕСТЬ МЕРЗЛЫХ
ГРУНТОВ
В мерзлых грунтах вследствие наличия в них льда
и незамерзшей воды протекают интенсивные реоло-
гические процессы — развиваются во времени пла-
стические деформации (явление ползучести) и снижается
прочность при длительном воздействии нагрузки [1, 11].
Рис. 16.4. Кривые ползучести мерзлых грунтов при раз-
личных напряжениях т = const; тх < т2 < тдл— зату-
хающая ползучесть; тдл < т3 <т4 < ... — незатухаю-
щая ползучесть
При касательных напряжениях т или нормальных ст,
меньших некоторых предельных значений тпр или стпр,
деформации ползучести развиваются со все уменьшаю-
щейся скоростью и с течением времени практически зату-
хают (затухающая ползучесть, рис. 16.4). При напряже-
ниях, превышающих тпр или сгпр, процесс деформации
принимает незатухающий характер (незатухающая пол-
зучесть). Этот процесс включает стадию мгновенной уп-
ругой деформации (участок О — А), стадию неустано-
вившейся ползучести (участок А — В) и стадию устано-
вившейся ползучести или пластично-вязкого течения
(участок В — С); эта стадия в результате развития пла-
стических деформаций неизбежно переходит в стадию
прогрессирующего течения (участок С—D), заканчи-
вающуюся разрушением грунта или катастрофически
большими деформациями.
1 Название.R принято в СН 91 — 60 неудачно, так как по смыслу
(16.3) это обратная величина, т. е. «степень рыхлости». — Прим,
автора.
Различают мгновенную и предельно-длительную
прочности (сопротивления). Мгновенной проч-
ностью называется сопротивление разрушению при
быстром (теоретически со скоростью звука) возрастании
нагрузки. Практически обычно имеют дело с несколько
меньшей прочностью — с временным сопротивлением, под
которым подразумевается сопротивление при возраста-
нии нагрузки со стандартной скоростью (до 20 кг/см2. в
минуту). Предельн о-д лительной прочно-
стью называется то наибольшее напряжение, до пре-
вышения которого деформации затухают и разрушения
не происходит при любой продолжительности воздейст-
вия нагрузки.
Предельно-длительная прочность в 5—15 раз мёньше
мгновенной. Она используется при расчете мерзлых грун-
тов на длите ль но-действующие нагрузки, а мгновенная —
при расчете на кратковременные, динамические и удар-
ные нагрузки. С понижением температуры прочность
мерзлых грунтов увеличивается.
С увеличением влажности приблизительно, до пре-
дела текучести прочность мерзлого грунта возрастает, за
этим же пределом увеличение влажности вызывает умень-
шение прочности. Увеличение количества ледяных вклю-
чений, содержащихся в мерзлом грунте, повышает мгно-
венную прочность и уменьшает длительную.
Под прочностью смерзания подразу-
мевается сопротивление выдергиванию (или продавлива-
нию) стойки, вмороженной в грунт. Это сопротивление
складывается из сцепления и трения между замерзшим
грунтом и поверхностью стойки. Помимо состава грунта,
температуры и влажности, прочность смерзания зависит
от способа заделки стойки. По С. С. Вялову для влажных
песчаных грунтов значение прочности смерзания больше
в 1,25—1,50 раза; точно так же в 1,25—1,50 раза увели-
чивается эта прочность при забивке свай в пробуренные
скважины.
Для мерзлых грунтов зависимость между сопро-
тивлением сдвигу (т) и величиной нормального
напряжения (<т) нелинейна и изменяется во времени, но
при небольших изменениях о можно принять
т = с + в tg <Р»	(16.6)
при которой параметры с и (р, условно называемые сцеп-
лением и углом внутреннего трения, зависят от темпера-
Рис. 16.5. Диаграмма сдвига грунта при
различной температуре
1 — при —4° С; 2 — при —1° С; 3 — при 4-20° С
туры грунта t и времени воздействия нагрузки тч
(рис. 16.5), влияние которой сказывается в снижении
сцепления и трения. Это снижение отобразится семейст-
вом кривых длительной прочности для различных о
(рис. 16.6, а) и семейством прямых (или огибающих кри-
$ 3. Прочность и ползучесть мерзлых грунтов
247
вых) на диаграмме сдвига, каждая из которых отвечает
заданному времени тч действия сдвигающей нагрузки
(рис. 16.6, б). Предельными случаями будут мгновенное и
предельно-длительное сопротивление сдвигу и соответ-
ствующие мгновенные и предельно-длительные значе-
где Р — сила, приложенная к сферическому штампу,
в кг',
d — его диаметр в см.
Осадка оттаивающего грунта S
разделяется на осадку оттаивания (тепловую осадку) и
Рис. 16.6. Условие предельного равновесия мерзлых грунтов
а — кривые длительного сопротивления сдвигу т при различных нормальных напряжениях Gi < а2 < (У®; б — зависи-
мость между о и Г: Z — при мгновенном сдвиге; 2 — при предельно-длительном сдвиге
(фмгн Фдл)> ^мгн в 3 8 раз больше сдл, а <рмгн больше <рдл
в 1,5—3 раза. Для пластичных мерзлых грунтов значе-
ние фдл невелико (до 4—6°), что позволяет в ряде случаев
пренебрегать трением при оценке их прочности.
Основной характеристикой длительной прочности
мерзлых грунтов является сцепление. Эта характеристика
может быть найдена из испытания на вдавливание в грунт
шарикового штампа под постоянной нагрузкой [1,9, 11]
C = 0,18-J-	(16.7)
Лао
где с — сцепление в кг/см2;
Р — нагрузка в кг;
d — диаметр вдавливаемого шарика в см;
S — глубина вдавливания (осадка) в см.
Начальной осадке, отсчитываемой через 5—10 сек
после приложения нагрузки, соответствует мгновенное
сцепление, конечной стабилизованной осадке — сдл.
Приближенное значение сдл для пластичных мерзлых
грунтов можно определить по данным кратковременных
испытаний: сдл = 0,8 с8, где с8 — сцепление, найденное
через 8 ч после начала испытания. Способы вычисления
сдл и смгн и их некоторые значения приведены в работах
С. С. Вялова [1 и 11].
Давление предельного равнове-
сия рпр может быть определено по формулам, приве-
денным в гл. 7, но с подстановкой в них предельно-
длительных значений сдл и (рдл [1]. Для круглых и квад-
ратных фундаментов на мерзлых грунтах пластичной
консистенции, у которых <рдл 0,
Рпр = 5,7сдл + УоЛф,	(16.8)
где уоб — объемный вес грунта в кг/см3;
Аф — глубина заложения фундамента в см.
Величина рпр может быть определена также из испы-
тания на вдавливание сферического штампа [1,9, 11 и 20]
Р.р-ТА-;®-.	<'“)
образным изменением пористости и происходит даже при
отсутствии внешнего давления. Она характеризуется
безразмерным коэффициентом оттаивания Ао. Вторая
является следствием уплотняющего воздействия внеш-
ней нагрузки и зависит от коэффициента отно-

Рис. 16.7. Относительное сжатие мерзлых грун-
тов при оттаивании
сительной сжимаемости а0 в см2/кг
(рис. 16.7). В общем случае зависимость между относи-
тельным сжатием б и нагрузкой нелинейна, но при
о^З-г-5 кг/см2 она может быть выражена уравнением [20]
6 = у = А„ + в0<тср,	(16.10)
где h — толщина оттаявшего слоя;
оСр — давление от внешней нагрузки и собственного
веса грунта в этом слое.
Значения коэффициентов Ао и aQ определяются опыт-
ным путем в лабораторных условиях для грунтов массив-
248
Глава шестнадцатая. Особенности проектирования фундаментов на вечномерзлых грунтах
ной текстуры и непосредственно в поле или на моноли-
тах большого размера — для грунтов с ледяными вклю-
чениями [СН 91—60, прилож. IV].
Относительное сжатие оттаивающего просадочного
грунта может быть также найдено по простейшим физиче-
ским характеристикам, как указано в § 6.
§ 4.	МЕТОДЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВЕЧНОМЕРЗЛЫХ
ГРУНТОВ В КАЧЕСТВЕ ОСНОВАНИЙ
СН 91—60 рекомендуют следующие методы исполь-
зования вечномерзлых грунтов в качестве оснований:
I	— без учета вечномерзлого состояния грунтов;
II	— сохранение их вечномерзлого состояния в те-
чение всего периода эксплуатации сооружения;
III	— протаивание грунтов при эксплуатации со-
оружений;
IV	— предпостроечное протаивание грунтов.
Методы использования грунтов как оснований выби-
раются в зависимости от гидрогеологических, климатиче-
ских и мерзлотных условий площадки, а также чувстви-
тельности конструкций сооружения к возможным не-
равномерным осадкам.
Метод I применяется, когда основание сложено
скальными или полускальными породами без значитель-
ных трещин, заполненных льдом или мерзлым грунтом,
а также всеми видами малосжимаемых грунтов.
лМетод II обычно используется для неотапливаемых
зданий и отапливаемых, когда скорость и абсолютная
величина осадки основания при его протаивании оказы-
ваются недопустимыми;
Метод III применяется для отапливаемых зданий или
сооружений, когда абсолютная величина осадки протаи-
вающего основания и ее скорость, а также крен, перекос
и относительный прогиб не превосходят предельных зна-
чений (см. табл. 16.8). При этом методе в проектах обычно
предусматриваются конструктивные меры по уменьшению
неравномерности протаивания основания и по приспособ-
лению конструкций сооружения к неравномерным осадкам.
Метод IV по действующим техническим условиям
[14] может быть применен, когда конструкции сооруже-
ния или эксплуатационные требования не допускают
неравномерного протаивания основания, а мероприятия
по уменьшению неравномерности осадок или по сохра-
нению основания в мерзлом состоянии оказываются не-
целесообразными.
Применение различных методов использования осно-
ваний для отдельных зданий или сооружений в пределах
одной строительной площадки возможно, когда исклю-
чено взаимное влияние температурных полей их основа-
ний. Использование же разных методов для отдельных
частей одного сооружения не допускается.
Проектный режим грунтов основания выбирается
с учетом теплового влияния непромерзающих водоемов,
смежных зданий, подземных устройств, трубопроводов и
других сооружений, а также надмерзлотных вод в фильт-
рующих грунтах [11 и 15].
При оценке строительных свойств грунтов для выбора
метода их использования в качестве основания решающее
значение имеют неравномерные осадки, вызывающие
дополнительные усилия в конструкциях. Величина
неравномерной осадки тем больше, чем выше степень про-
садочности грунтов. СНиП II-А. 10-62 характеризуют
основания, сложенные мерзлыми грунтами, по условной
просадочности при протаивании
1 1
где б/ — определяется по формуле (16.2) или (16.30) для
каждого слоя грунта;
hi — толщина того же слоя грунта в см;
п — число обжимаемых слоев;
mi — толщина отдельной прослойки льда (более
1 мм), принимаемая с коэффициентом уменьше-
шения при толщине прослойки до 3 см — 0,4,
от 3 до 10 см — 0,6 и более 10 см — 0,8;
х — число ледяных прослоек.
Суммирование производится в пределах расчетной
глубины протаивания (см. § 6).
В зависимости от величины S и скорости осадки vs
СН 91—60 устанавливают следующие категории проса-
дочности толщи оттаивающих грунтов:
I — непросадочная, когда S 15 см, a vs<^.
4 см! год\
II — просадочная, когда 15 < S < 50 см и 4 <t>5<
< 15 см/год;
III — сильно просадочная, когда S 50 см, а и
15 см/год.
Приближенная оценка строительных свойств основа-
ний может быть дана непосредственно по основным физи-
ческим характеристикам грунтов.
Объемный вес скелета и влажность просадочных
грунтов (б = 0,03-~0,10) обычно находятся в пределах [5]:
гравийно-галечных из извержен-
ных пород . . ./..............
то же, осадочных.............
песчаных гравелистых.........
» пылеватых...............
супесей .....................
суглинков ...................
ум, т/м3 W, %
1,94-2,1	11-М7
1,74-1,9	134-17
1,74-1,8	174-21
1,54-1,6	244-28
1,54-1,9 Гт4-Гт +5
1,24-1,6 Гт4-Гт4-5
При больших значениях ум и меньших значениях W
грунты обычно непросадочны (бп < 0,03) и, наоборот,
при меньших значениях ум и ПРИ больших W — сильно
просадочны (бп >>0,10).
Чувствительность сооружения к неравномерным
осадкам зависит от конструктивной схемы и применяемых
материалов. Наименее чувствительны к неравномерным
осадкам здания с жесткой схемой, стены которых сложены
из кирпича или мелких блоков на пластичных растворах
марки 10, а также крупных блоков из кирпича или бе-
тона на легком наполнителе. Такие здания могут строи-
ться по всем перечисленным методам, если ожидаемые
осадки не превосходят предельных по табл. 16.8.
Крупнопанельные здания наиболее чувствительны
к неравномерным осадкам, и их применение на просадоч-
ных протаивающих грунтах пока ограничено нормами.
Здания с крупнопанельными стенами допускается воз-
водить по методу I на горизонтальных площадках, сло-
женных малосжимаемыми грунтами, или по методу II,
когда температура грунта на глубине нулевых годовых
амплитуд не выше — 2°С [14].
Проектирование фундаментов по методу I произво-
дится, как обычно, на талых грунтах. Если сооружение
возводится на талике, то необходимо, чтобы он был тща-
тельно оконтурен при изысканиях. Особенности проекти-
рования фундаментов по методам II, III и IV приведены
в § 5, 6 и 7.
§ 5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТОВ
НА ОСНОВАНИЯХ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ПО МЕТОДУ II
Проектирование фундаментов, когда основание ис-
пользуется по методу II, осуществляется примерно в
следующем порядке:
$ 5. Проектирование фундаментов на основаниях, используемых по методу II
249
1)	выбирается проектное решение, обеспечивающее
сохранение основания в мерзлом состоянии (§5, п. «а»),
в соответствии с которым устанавливается конструкция
надземной части фундамента;
2)	определяется расчетная толщина деятельного слоя
h (§ 5, п. «б»);
3)	устанавливается минимально допустимая глубина
заложения фундамента от поверхности, которая при
пучинистых грунтах деятельного слоя должна превышать
h на 1 м для каменных зданий и 0,5 м — для деревянных;
при непучинистых грунтах минимальная глубина зало-
газообразными или жидкостными хладоносителями. Эти
устройства должны обеспечивать такое значение верхнего
предела температуры на уровне подошвы фундамента,
при котором мерзлый грунт обладает принятым норматив-
ным давлением.
На рис. 16.8 показаны схемы основных типов при-
меняющихся охладительных устройств, среди которых
наибольшее распространение получили подполья [5,
13 и 15]. Последние проектируются открытыми либо
закрытыми цокольным ограждением с отверстиями для
сезонного или круглогодичного проветривания. Для
Рис. 16.8. Схемы применявшихся способов сохранения оснований в мерзлом состоянии
а — подполье, вентилируемое наружным воздухом; б — неотапливаемый первый этаж с отрицательной среднегодовой температу-
рой; в — каналы для охлаждения основания наружным воздухом; г — замораживающие колонки для искусственного охлажде-
ния основания; д — трубопроводы для циркуляции охлаждающей жидкости, уложенные в подошве сооружения для охлажде-
ния основания; е — насыпь, защищающая основание небольшого сооружения от оттаивания; ж — термоизолирующая подушка,
предупреждающая оттаивание основания; / — верхняя граница вечномерзлых грунтов; 2 -г насыпной или замененный грунт;
3 — просадочный грунт; 4 — термоизоляция; 5 — трубопровод; 6 — лоток под трубопроводом для отвода аварийной воды;
7 — вентиляционные шахты; 8 — замораживающие колонки; 9 — рассольные трубопроводы
жения измеряется от поверхности планировки и должна
быть не менее 0,75 м для каменных зданий и 0,50 м —
для деревянных;
4)	рассчитывается площадь подошвы фундамента и
устанавливается наиболее экономичная глубина ее за-
ложения (§ 5, п. «в»);
5)	выполняется расчет фундамента на устойчивость
при выпучивании (§ 5, п. «г»);
6)	если расчет на выпучивание показывает, что при-
нятая глубина заложения фундамента недостаточна, то
ее увеличивают до необходимой и пересчитывают раз-
меры подошвы в связи с повышением нормативного
давления /?н;
7)	фундамент рассчитывается на прочность по нор-
мам проектирования строительных конструкций.
Особенности расчета свайных фундаментов рас-
смотрены в § 5 п. «д».
а)	Устройства, обеспечивающие мерзлое
состояние основания
Сохранение оснований в мерзлом состоянии дости-
гается применением специальных устройств, отводящих
тепло, выделяемое сооружением, и охлаждающих грунты
зданий с повышенными тепловыделениями (котельные,
горячие цехи и др.) рекомендуются открытые подполья.
Расстояния от поверхности отмостки до низа продухов
должны быть не менее 0,3 м, для того чтобы они не зано-
сились снегом. Высоту подполья (от поверхности грунта
до низа балок) следует принимать:
1)	для обычных отапливаемых зданий (жилые обще-
ственные, сельскохозяйственные) шириной до 12 м при
отсутствии трубопроводов в подпольях не менее 0,5 м;
2)	то же, шириной 20 ж и более, а также для зданий
с повышенными тепловыделениями (котельные, электро-
станции и др.) — не менее 1,0 м\
3)	то же, что и в пп. 1 и 2, но при наличии трубопро-
водов, подвешенных к перекрытию над подпольем — не
менее 1,2 м.
На отдельных участках допускается местное умень-
шение высоты подполья до 0,2 м, например в лестничных
клетках, под смотровыми ямами и пр., если это не нару-
шает условий воздухообмена в остальных частях под-
полья. Если последнее разделяется внутренними сте-
нами, то в них устраиваются вентиляционные проемы,
площадь которых должна составлять не менее 25% от
площади этих стен [13].
250
Глава шестнадцатая. Особенности проектирования фундаментов на вечномерзлых грунтах
При устройстве подполий фундаменты проектируются
столбовыми (или свайными), что обеспечивает минималь-
ную теплопередачу от здания в грунт. Легкое оборудо-
вание устанавливается на перекрытии, а под тяжелое
оборудование фундаменты устраиваются с проветрива-
емым пространством.
При применении каналов для охлаждения основа-
ния наружным воздухом необходимо учитывать возмож-
ность образования инея, уменьшающего живое сечение,
в плане сооружениями, малочувствительными к неравно-
мерным осадкам, могут устраиваться термоизоляционные
насыпи или подушки, толщина которых определяется
теплотехническим расчетом с учетом предельных осадок
(§6). В случае обводнения термоизоляционные свойства
материалов резко снижаются и подушка не выполняет
свой роли.
Необходимо обращать особое внимание на предохра-
нение мерзлых оснований от проникновения воды, вызы-
Рис. 16.9. Схематическая карта глубин сезонного протаивания в м глинистых грунтов при W ~ 5%
а также теплоотдачу через их стенки. Поэтому рекомен-
дуется проектировать каналы доступными для очистки,
принимая размеры не менее 0,6 м. В противном случае
следует обеспечить строгое соблюдение режима вентиля-
ции, исключающего образование конденсата. Заглублен-
ные воздушные охлаждающие устройства рекомендуется
располагать выше подошвы фундаментов и надежно изо-
лировать их от грунтовой воды. Пучинистые грунты
в зоне канала под полами должны быть заменены непу-
чинистыми до глубины протаивания [13].
Обычно прибегают к побудительной вентиляции
каналов, используя тепловой напор или механическое
побуждение.
Проектирование охлаждающих систем с жидкостны-
ми хладоносителями рассматривалось в § 3 гл. 12.
Для сохранения верхней границы вечномерзлых
грунтов в ее естественном положении под небольшими
вающей быстрое оттаивание грунтов. Поэтому по пери-
метру зданий рекомендуется устраивать уширенные от-
мостки (около 2 лг), производить планировку грунта в
подполье с уклоном к местам стока не менее 0,02, а под
помещениями с мокрыми процессами защищать поверх-
ность грунта гидроизоляционным покрытием. Полы в
этих помещениях рекомендуются водонепроницаемые.
В случае подвески в подпольях трубопроводов под ними
устраиваются водоотводящие лотки. Вводы в здания сле-
дует делать надземными, в крайнем случае они выпол-
няются в подземных, охлаждаемых наружным воздухом
тоннелях или каналах.
Подземные трубопроводы при температуре вечно-
мерзлых грунтов на уровне нулевых годовых амплитуд
выше —2° следует укладывать не ближе 10—15 м от
фундаментов, а при температуре ниже —2° — не ближе
6—10 м. Стены и днища сборных колодцев конденсацион-
§ 5. Проектирование фундаментов на основаниях, используемых по методу II
251
ных и сточных вод устраиваются с надежной гидро-
изоляцией и располагаются не ближе 15 м от зданий.
Здания с большими тепловыделениями (бани, прачечные,
групповые котельные) рекомендуется проектировать от-
дельно стоящими с разрывом не менее 15 м. Здания и со-
оружения со значительным расходом воды не рекомен-
дуется располагать с нагорной стороны других зданий,
строящихся по методу II.
Нормативная глубина сезонного протаивания вычис-
ляется как наибольшая за ряд лет (не менее 10) в условиях
осушенной площадки без растительного покрова. Когда
отсутствуют данные наблюдений в указанных условиях,
величина Лн может определяться теплотехническим
расчетом [5] или по картам (рис. 16.9 и 16.10), на кото-
рых показаны линии равных глубин сезонного протаи-
вания глинистых грунтов при влажности W = 15% и
Рис. 16.10. Схематическая карта глубин сезонного протаивания в м песчаных грунтов при W — 15%
Не допускаются отапливаемые подвалы, теплые
подполья, заглубленные выгребные ямы и другие устрой-
ства, способствующие повышению температуры и оттаи-
ванию мерзлых оснований.
Для защиты основания от протаивания, а бетона от
замерзания до набора проектной прочности предусмат-
ривается устройство песчаных подушек.
б)	Расчетная толщина деятельного слоя
Различают толщину деятельного слоя:
1)	е с т е с т в е н н у ю Ле, измеряемую при изыс-
каниях в грунтах с естественной влажностью;
2)	нормативную Ан, определяемую как мак-
симальную по многолетним данным с учетом возможного
уменьшения влажности грунтов после застройки пло-
щадки;
3)	расчетную А, определяемую через норматив-
ную с учетом теплового влияния сооружения.
песчаных — при W = 5%. В случае иной влажности нор-
мативную глубину сезонного протаивания находят по
формуле
h.n = kwhKt	(16.12)
где Лк — глубина сезонного протаивания, определенная
по карте;
kw — коэффициент, определяемый по графику (там же).
При расчете влажность грунтов деятельного слоя
следует принимать с учетом возможного осушения пло-
щадки:
для глинистых грунтов IP1 IFp;
» песчаных » Wa IFM,
где IFp — предел раскатывания;
IFM — максимальная молекулярная влагоемкость
талого грунта.
Зная Ан, находят h по формуле
h = mth\	(16.13)
252	Глава шестнадцатая. Особенности проектирования фундаментов на вечномерзлых грунтах
где т,[ — коэффициент теплового влияния сооружения.
Для обычных гражданских зданий, возводимых с
сохранением вечномерзлого состояния грунтов в осно-
ваниях, значения mt могут приниматься равными еди-
нице при определении h под наружными стенами и 0,8 —
под внутренними [5].
Вычисляя Л, необходимо учитывать возможность ее
изменения под влиянием местных факторов (вблизи во-
доемов, в полосах стока грунтовых вод при фильтрующих
грунтах, в местах скопления снега, на крутопадающих
южных склонах [11]).
в)	Определение размеров подошвы фундаментов
Твердомерзлые грунты рассматриваются как не-
сжимаемые, если давления на них не превосходят нор-
мативных значений и размеры подошв фундаментов под-
бираются так, чтобы соблюдалось это условие. Норматив-
ное давление 1 уменьшается с повышением температуры.
Температура грунтов (до глубины 10—15 м) изменяется
Рис. 16.11. Схема фундамента
в течение года, а поэтому нормативное давление 7?н
должно выбираться в соответствии с максимальной сред-
немесячной температурой /макс на рассматриваемом
горизонте (рис. 16.11).
Кривая изменения /макс по глубине может быть
построена по данным многолетних наблюдений или по
формуле [5]
^макс ~	(16.14)
где а — коэффициент, зависящий от глубины заложе-
ния подошвы фундамента в вечномерзлый
грунт Лм и температуропроводности мерзлого
грунта ам [см. § 2, формула (16.5)], определя-
емый по графику рис. 16.12;
kf — коэффициент теплового влияния здания, при-
нимаемый: под наружными стенами зданий и
под внутренними при открытых подпольях —
1,0; под внутренними стенами и опорами зда-
ний при закрытых нормально вентилируемых
подпольях — 0,8;
1 Термин «нормативное сопротивление», используемый в
СН 91—60, в СНиП П-Б. 1-62 заменен термином «нормативное
давление». — Прим, автора.
то же, при подвеске в подпольях трубопро-
водов — 0,6;
/сг — среднегодовая температура грунта, которая
может приближенно приниматься равной тем-
пературе вечномерзлых грунтов на глубине
10—15 м	(см. рис. 16.1) [5 и 8].
Нормативные давления на твердомерзлые грунты
приведены в табл. 16.1 [14]. Они могут быть повышены
Рис. 16.12. График для определения расчетных
температур
1 — а для £макс; 2 — ас для t3 (при расчете свай)
на основании многолетнего местного опыта строительства
или данных испытаний грунтов. Поскольку опреде-
лены в зависимости от предельно длительной прочности
мерзлых грунтов, при действии кратковременных на-
грузок они могут быть увеличены в зависимости от уве-
личения сцепления [см. § 3, формулу (16.8)]. Нормы до-
пускают их повышение на 20% при расчете на дополни-
тельные, а также особые сочетания нагрузок.
Наибольшее нормативное краевое давление на грунт
внецентренно нагруженных фундаментов также не дол-
жно быть более 1,2 7?н.
В отличие от нормативных давлений для немерзлых
грунтов нормативные давления на твердомерзлые грунты
не зависят от размеров подошвы фундамента и увеличи-
ваются с глубиной только в связи с уменьшением /макс
(табл. 16.1). Требуемая несущая способность основания
может быть обеспечена как фундаментом мелкого зало-
жения с развитой подошвой, так и глубоким фундамен-
том с подошвой меньших размеров.
Для сильно нагруженных железобетонных столбо-
вых фундаментов на слабых грунтах экономически целе-
сообразно принимать глубину их заложения больше
нормированных минимальных значений. Выбор глубины
заложения производится путем сравнения стоимости
фундаментных работ или по вспомогательным графикам
[51.
Если проектом предусматривается засыпка пазух
с уплотнением и промораживанием грунта, то могут
быть учтены реакции касательных сил по боковым граням
нижней ступени башмака фундамента, обусловленные
смерзанием.
В этом случае площадь подошвы подбирается так,
чтобы удовлетворялось уравнение [5]
Qa = F (*н - УоЛф) + ~	(16.15)
где QH — нормативная нагрузка на фундамент в т;
F — площадь подошвы в м2;
£ 5. Проектирование фундаментов на основаниях, используемых по методу II
253
km — произведение коэффициентов однородности и
условий работы, принимаемое равным 0,6—
0,7;
п — средний .коэффициент перегрузки;
Цф — периметр подошвы фундамента в м;
h$ — высота нижней ступени башмака в м;
— нормативное сопротивление сдвигу мерзлого
грунта в т/м2, определяемое по табл. 16.2;
Yo — средний объемный вес грунтов в т/м3, за-
легающих выше подошвы фундамента;
Аф — глубина заложения фундамента в м.
Таблица 16.1
Нормативные давления Rn (в кг/см2) на
твердомерзлые грунты [14]
| № п/п	|	Наименование грунта	При наиболее высокой средне- месячной температуре грунта на уровне подошвы фундамента при эксплуатации сооружения в ° С			
		-0,5	1 -1.5	1 —2.5	1 -4,0
1 2	Щебенистый (галечниковый) Пески крупные и грунт дресвяный (гравийный) из обломков кристаллических	6	9	12	15
3	пород Пески средней крупности и грунт дресвяный (гравий- ный) из обломков осадоч-	5	8	10	12
4	ных пород Пески мелкие и пылеватые,	4	6	8	10
	супеси	3	5	7	8
5	Суглинки и глины	2,5	4	6	7
6 7	То же, пылеватые Все виды грунтов, указан- ные в пп. 1—6, при нали- чии в них на глубине до 3 м под подошвой фунда- мента ледяных прослоек общей мощностью до 30 см, а также глинистые грун- ты с органическими при- месями в количестве от	2	3	4	6
	3 до 12% по весу	1,5	2,5	3,5	5
8	Лед и лед с илом и торфом	—	0,5	1	2
	Примечание. Нормативные давления			на засоленные	
и торфянистые грунты должны циальных исследований.		определяться по данным спе-			
При внецентренной нагрузке на основание передается
момент
< = М«-<И,
где Л4”м — момент, воспринимаемый боковыми гранями
башмака,

где h$, /ф и — геометрические размеры башмака
(рис. 16. 11).
г)	Расчет фундаментов на выпучивание
. При замерзании деятельного слоя, сложенного цу-
чинистыми грунтами, фундаменты рассчитываются по
условиям:
1) устойчивости против поднятия силами выпучи-
вания;
2) прочности на разрыв.
Условия устойчивости фундамента определяются
уравнением
X
GH + 2	^х>1Ггпи’
1
где 6?н — нормативная постоянная нагрузка на осно-
вание, включающая вес фундамента и грун-
та, в кг;
— нормативное сопротивление сдвигу при смер-
зании вечномерзлого грунта с боковой по-
верхностью фундамента или сопротивление
скалыванию грунта в кг/см2, принимаемое
в зависимости от его температуры [1 и 14]
по табл. 16.2.
Таблица 16.2
Нормативное сопротивление сдвигу
t, °C	—0,2	-0,5	—1,0	—2,0	—3,0	—4,0
Я*д, кг!см2	0,3	0,5	1,0	1,5	2,0	2,5
Примечание. Для засоленных принимаются по данным испытаний.				грунтов значения 7?сд		
Fi — наименьшая возможная площадь смерзания
боковых поверхностей фундамента с вечно-
мерзлым слоем грунта в см2;
х — количество слоев грунта;
— нормативная удельная сила трения талого и
сыпучемерзлого грунтов по боковой поверх-
ности фундамента в кг/см2, принимаемая при
отсутствии опытных данных равной для гли-
нистых грунтов 0,2 кг!см2, а для песчаных
и гравелистых — 0,3 кг/см2;
тн — нормативная относительная сила выпучивания
в кг/см, которая определяется по методу
Б. И. Далматова [4 и 11], по опыту местного
строительства или приближенно по табл.
16.3 [14].
Таблица 16.3
Нормативная относительная сила выпучивания
Районы	Нормативная относительная сила выпучивания Тн, кг[см, периметра фундамента при мощности пучинистых грун- тов деятельного слоя	
	до 1 м 1	| 2 м и более
Заполярье	60	100
Севернее 55-й параллели	75	120
Южнее 55-й параллели	90	150
и — средняя величина периметра фундамента в см
на глубине от 0,5 до 1,5 м;
п — коэффициент перегрузки;
т — коэффициент условий работы.
Значение — принимается равным 1,2—1,3 в зависи-
мости от чувствительности конструкций сооружения
к неравномерным перемещениям.
В районах сливающихся вечномерзлых грунтов,
температура которых на глубине 10—15 м не выше
254
Глава шестнадцатая. Особенности проектирования фундаментов на вечномерзлых грунтах
—2°С, необходимая глубина заанкеривания фундамента
в вечномерзлый грунт вычисляется по формуле [5]
(16.17)
где ма — величина периметра сечения фундамента в
зоне заанкеривания в см, который определя-
ется как след на горизонтальную плоскость
основания возможной наименьшей поверхно-
сти скалывания грунта при выпучивании фун-
дамента; в частности, сечение, очерченное этим
периметром, не должно иметь входящих углов;
А/— абсолютное значение приращения температуры
°C
вечномерзлых грунтов по глубине в — При
см
отсутствии данных специальных наблюдений
можно принимать А/ — 0,0017/о, где Zo — тем-
пература вечномерзлых грунтов на глубине
10—15 м (см. рис. 16.1).
Расчетное усилие, разрывающее заанкеренный фун-
дамент, находят по формуле
Р — Х^пи — (?н,	(16.18)
быть приведена к виду [5]:
Q = km (Л“д.э«Ам + СГО), (16.20)
где 7?” э — эквивалентное сопротивление сдвигу, оп-
ределяемое по табл. 16.2 или по формуле
7?сд.э= V 165/э — 3(т/л3) при /э=ас/сг;
ас устанавливается из графика (рис. 16.11)
зависимости от температуропроводности
мерзлого грунта ам и йм;
/гм — глубина погружения сваи в вечномерзлый
грунт.
Таблица 16.4
Нормативное сопротивление мерзлых грунтов
в плоскости острия свай
Наименование
грунтов
F ^с(т/м2) при расчетной температуре
у острия в ° С
-0,5 |—1,0 |—1,5 |—2,0 !—2,5 j—3,0	3,&|—4,0
где 6Н — постоянная нагрузка от сооружения;
и — принимается равным 1,1—1,2.
В районах несливающихся вечномерзлых грунтов
заанкеривание происходит в немерзлом грунте и величина
удерживающей фундамент силы может быть определена
по Б. И. Далматову [4], а также по Указаниям НИИ
оснований [16].
д) Особенности расчета свай в мерзлых грунтах
По РСН 14—62 несущая способность свай (расчет-
ная нагрузка в кг) определяется по формуле
Крупнообломочные
Песчаные без види-
мых включений
льда
Глинистые и пылева-
тые без видимых
включений льда
Все виды грунтов
при наличии в по-
луметровой толще
ниже острия види-
мых включений
льда
350	375
250	260
70	90
40	45
400
280
110
50
425 425 425 425
300 300 300 300
130	150 200 200
60 '70	80	90
425
300
200
100
0^(«2^сдЛ + ЛовсГо) km,
1
(16.19)
Примечания: 1. Значения приведенные в таб-
лице, не распространяются на засоленные грунты при кон-
центрации солей более 0,1%, а также в случае заделки сваи
в вечномерзлый грунт на глубину менее 2,0 м;
2. Сопротивление острия при опирании на лед не учиты-
вается.
где и — периметр сечения сваи в м\
^сд/ — нормативное сопротивление сдвигу при смер-
зании слоя вечномерзлого грунта с боковой
поверхностью сваи в кг/м2, определяемое по
табл. 16.2; для забивных и бурозабивных
свай значения 7?”д по табл. 16.2 снижаются
на 50%, если суммарная мощность ледяных
прослоек или линз толщиной более 2 см
превышает половину мощности слоя грунта;
hi — длина участка сваи в м, в пределах которой
величина 7?” • принимается постоянной;
Fo — площадь сечения сваи у острия в м2;
7?» с — нормативное сопротивление мерзлого грунта
в плоскости острия свай в т/м2 (табл. 16.4);
km — произведение коэффициентов однородности
и условий работы, принимаемое равным 0,7
для свай, погружаемых с предварительным
оттаиванием грунта и устанавливаемых в
пробуренные скважины, диаметр которых
превышает диаметр свай; для забивных,
бурозабивных свай, а также для устанавли-
ваемых в скважины с уплотнением раствора
вибрированием km ~ 0,8.
Заменяя суммирование интегрированием и пользуясь
зависимостями 7?”д от / и t от Ам, формула (16.19) может
При расчете и конструировании свайных фундамен-
тов необходимо учитывать допуски, величины которых
принимаются по табл. 16.5 [18], где d — диаметр или
сторона сечения свай.
Таблица 16.5
Величины отклонений
Вид отклонения	Величина отклонения в см при ростверках	
	монолитных	1 сборных
Отклонение голов свай в плане при однорядном их располо- жении То же, при кустовом Отклонение отметок голов свай	±5 0,5 d ±5	±3 Д5 ±3
Расчетная горизонтальная нагрузка на сваю опре-
деляется по данным испытаний [18] или вычисляется
приближенно с учетом ее заделки в вечномерзлом грунте
и сопротивления грунтов деятельного слоя [5].
Пример 1. Определить размеры подошвы фундамента
под наружную стену здания, строящегося с сохранением
грунтов в мерзлом состоянии.
Исходные данные: район строительства — Новый
порт; нормативная нагрузка 55 т, в том числе временная
$ G. Проектирование фундаментов на основаниях, используемых по методу III
255
20 т; сечение столба фундамента 40X40 см-, грунты —
суглинки, характеризующиеся: ум = 1,2 т/м3\ W =
= 32%; Гр - 20%; у0 = 1,2(1+0,32)= 1,59 т/м3.
а)	Определяем расчетную глубину деятельного слоя
по формулам (16.12) и (16.13); или по карте и графику на
рис. 16.9: Ак= 2,1 м\ kW = 0,95 (при Гр = 20%);
Лн = 0,95*2,1 = 2,0 м = h, так как т/= 1.
б)	Назначаем глубину заложения фундамента h§.
Принимаем = 1,0 м; = 1,0+2,0=3,0 м.
в)	Определяем нормативное давление на грунт при
Ди = 1,0 м.
По карте (рис. 16.1) /0 = —4°С.
При ум = 1,2 пг/м* и Г = 32% находим и См
(рис. 16.3) и затем по формуле (16.5) ям = 0,003 м2/ч.
По графику (рис. 16.12) при = 1 и --------=
53 У ая
—...... ... ^=0,35 находим а =0,3; по формуле (16.14)
53 V 0,003
/макс = 1,0*0,3(—4)=— 1,2°С.
По табл. 16.1
= 3,5 кг/см2 35 т/м2.
Достаточна площадь подошвы 135X135 см.
г)	Проверяем на выпучивание. Находим периметр
сечения и = 4*40=160 см. По табл. 16.3 тн = 100 кг!см.
Сила выпучивания хи ~ = 100* 160* 1,3^20,8 т, т. е.
значительно меньше Ga = 55—20=35 т и потому в
расчете по формуле (16.17) нет необходимости.
Если в проекте предусмотреть засыпку пазух по
высоте башмака талым грунтом и его промораживание,
то размеры подошвы можно уменьшить за счет реактивных
касательных сил смерзания.
Задаемся высотой башмака = 35 см и определяем
максимальную температуру на глубине Лм----- = 1,0 —
°,35	п ЙО
----—-	0,82 м при
и а = 0,27 (рис. 16.12)
h _	0,82
53 Уа^ ~ 53 f ОДО
^макс = 1 • 0,27 (— 4) = — 1,1° С.
При этой температуре по табл. Д6.2
О 5
7?«д = ! + утЬт’ОД = 1,05 кг/см2 10,5 т/ж2.
Задаемся размерами подошвы 1,2X1,2 м.
По формуле (16.15) при km = 0,7 и п = 1,1
Q" = 1,2 • 1,2 (35 — 2 • 3,0) +	• 10,5 • 0,35 • 4 • 1,20 =
= 41,8+ 11,2 = 53 т,
что превышает фактическую нормативную нагрузку менее
чем на 5%, и принятые размеры подошвы могут быть
сохранены.
В этом случае расход бетона на фундамент сократился
на 12%.
Пример 2. Определить глубину забивки железобе-
тонной сваи в вечномерзлый грунт, погружаемой с пред-
варительным оттаиванием.
Исходные данные: диаметр сваи 30 см, и — 94 см,
Fq = 710 см2, полная расчетная нагрузка Q = 8,5 т,
нормативная постоянная 6=4 т\ грунты — твердо-
мерзлые супеси с видимыми прослойками льда.
Теми же способами, что в примере 1, определены
h = 2,0 м; tcr = —3°С; тн = 150 кг/см\ ам = 0,003 м2/ч.
а)	Задаваясь глубиной забивки hc = 3,5 м, найдем
несущую способность сваи при Лм = 3,5—2,0 =1,5 м.
h	15
При ------— -------7+_____: = 0,52 по графику (рис.
53 V “ 53 V0,003
16.12	) находим: ас = 0,26; а = 0,4.
Расчетные температуры: /э=0,26(—3)^—0,8; /макс —
= 0,52(—3)^—1,5° С.
При < 2 м табл. 16.4 пользоваться нельзя; по
табл. 16.1 и 16.2
/+ = 25 т/м2} R* э = 8 т/м2.
Расчетная нагрузка [формула (16.20)]
Q = 0,7 (8 * 0,94 * 1,5 + 25 * 0,07) = 9,1 ' т.
Следовательно, из условия прочности основания
глубина забивки 3,5 м достаточна.
б)	Определим Лм из условия на выпучивание по
формуле (16.17) при А/ = 0,0017 • 3^0,005°С/сж:
[э ^(150-94. 1,3 — 4000)+^+11 2
Лм =	73.0>005	= 240 см-
hc = 2,00 + 2,40 = 4,40 м.
В рассмотренном примере глубина забивки сваи оп-
ределилась ее работой на выпучивание.
Пример 3. Определить несущую способность железо-
бетонной сваи диаметром 30 см, погружаемой в пробу-
ренную скважину на глубину 7,0 м от поверхности при
следующих данных: h = 1,6 м\ /сг = —5° С; Лм = 7,0—
1,6=5,4 м.
Грунты — супеси без видимых ледяных включений;
ам ~ 0,0025 м2/ч. По графику (рис. 16.12) при
—= -----------5,4	= 1,28
53 V а„	53 У 0,0025
находим: ас = 0,5; а = 0,72;	= 0,5 (—5) =—2,5° С;
/макс = °-72 (—5) = —3,6° С.
По табл. 16.2
/^нд э = 17,5 т/м2.
По табл. 16.4
/?«с^200 т/м2.
По формуле (16.20)
Q = 0,7 (17,5*0,94*5,4 + 200*0,07) = 0,7 (89 + 14) = 72 т.
Проверка несущей способности сваи по ее прочности
производится как указано в гл. 11.
§ 6. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТОВ НА
ОСНОВАНИЯХ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ПО МЕТОДУ III
При проектировании фундаментов по методу III
следует учесть, что протаивание основания происходит
неравномерно не только в связи с неоднородностью грун-
тов, но и под влиянием температурных условий на по-
верхности. В связи с этим предусматриваются меры по
регулированию глубины и формы чаши протаивания.
Для предупреждения местного ускоренного разви-
тия протаивания под тепловыделяющим оборудованием
устраиваются вентилируемые шанцы; по возможности
избегают блокировки помещений с разными тепловыми
режимами; принимают меры по предупреждению всякой
возможности проникновения производственных вод в
256
Глава шестнадцатая. Особенности проектирования фундаментов на вечномерзлых грунтах
грунт; подземные газоходы и трубопроводы, приямки
и каналы заменяют надземными устройствами.
С целью приспособления конструкций сооружений
к восприятию дополнительных усилий, вызываемых не-
равномерными осадками, или уменьшения скорости и
конечных величин этих осадок применяются следующие
решения:
1) небольшие в плане сооружения проектируются
в виде жестких прочных пространственных систем или
на сплошных плитах, рассчитанных на усилия при любом
распределении реакций оснований;
1)	определяется глубина сезонного промерзания
у фундаментов наружных стен и намечается глубина
их заложения в зависимости от грунтов деятельного
слоя (см. гл. 4);
2)	рассчитывается глубина и скорость протаивания
под фундаментами (§ 6 п. «а»);
3)	приближенно, например по величине просадоч-
ности толщи (§4, п. «б») или относительного сжатия
протаивающих грунтов (§ 6, п. «в»), находят ожидаемую
осадку S и ее скорость которые сопоставляются с
предельными по табл. 16.8;
Рис. 16.13. Схемы регулирования чаши протаивания
а — уменьшение ширины здания; б — устройство подполий; в — устройство отапливаемых каналов; г — смещение фунда-
ментов внутри здания; д — усиление термоизоляции пола; е — обогрев грунта трубопроводами; ж — устройство вентили-
руемых шанцев; 1 — граница протаивания; 2 — то же, без мероприятия по ее регулированию; 3 — термоизоляция; 4 — зона
тяжелых нагрузок; 5 — зона легких нагрузок; 6 — трубопроводы для горячей воды; 7 — шанцы; 8 — отапливаемые каналы
2)	сооружения разделяются осадочными швами на
блоки, рассчитанные на неравномерное распределение
реакций оснований;
3)	предусматриваются статически определимые схемы
сооружений;
4)	увеличиваются пролеты конструкций и уменьша-
ется количество опор;
5)	применяются более гибкие деревянные и металли-
ческие конструкции вместо железобетонных;
6)	используются сборные конструкции, допускающие
их выравнивание при эксплуатации сооружения;
7)	здания проектируются простой формы в плане,
без входящих углов;
8)	оборудование, вызывающее значительное распро-
странение вибраций, устанавливается в отдельных, спе-
циально приспособленных к этому зданиях;
9)	устраиваются подушки из уплотненного крупно-
скелетного грунта или применяется частичное предпо-
строечное протаивание грунтов под фундаментами для
уменьшения скорости развития осадок в начальный пе-
риод существования сооружения.
При непучинистых грунтах деятельного слоя СН
91—60 рекомендуют также применять возможно меньшую
глубину заложения фундаментов.
Схемы некоторых проектных решений зданий на
оттаивающих основаниях приведены на рис. 16.13 и
16.14.
Проектирование фундаментов по методу III произ-
водится примерно в следующем порядке:
4)	если S и больше предельных, то намечаются
конструктивные меры по их уменьшению до допустимых
размеров либо изменяется конструктивная схема (кате-
гория жесткости) сооружения;
5)	уточняется глубина заложения фундаментов, а
также глубина и скорость протаивания под ними
(§ 6 п «а»).
6)	определяются размеры подошв фундаментов
(§6, п. «б») и производится расчет осадок, их скорости,
кренов, перекосов и относительных прогибов, которые
сопоставляются с предельными (§6, п. «в»);
7)	фундаменты рассчитываются на прочность под
действием реактивных сил основания.
Дополнительные усилия в конструкциях, вызван-
ные неравномерными осадками протаивающего основа-
ния, могут быть вычислены для рам по К. Е. Егереву
[6], для абсолютножестких сооружений — по Н. И. Сал-
тыкову [11 и 13].
а) Расчет глубины протаивания
Мощность деятельного слоя у фундаментов наружных
стен зданий при методе III определяется глубиной се-
зонного промерзания, которую находят как указано
в гл. 4.
Глубина протаивания под сооружением может быть
вычислена по номограмме М. Д. Головко [2] или по фор-
муле В. П. Ушкалова [14 и 19].
Порядок расчета по номограмме следующий:
§ 6. Проектирование фундаментов на основаниях, используемых по методу III
257
1) вычисляются параметр в- и коэффициент (3
по формуле

(16.21)
где и — теплопроводности талых и мерзлых грун-
тов в ккал/м• ч• °C (см. § 2, рис. 16.3);
/вп — температура воздуха в помещении в °C;
b — ширина здания в м\
R 0 — сопротивление пола теплопередаче в
/ккал-,
Рис. 16.14. Примеры про-
ектных решений, допу-
скающих осадку протаи-
вающих оснований
<2 — фундаменты глубокого за-
ложения для стен и частичная
замена грунта под полами и фундаментами мелкого оборудования;
б — фундаменты глубокого заложения под стены и установка
мелкого оборудования на висячих полах; в — устройство насыпей
и подушек из крупноскелетного грунта; г — жесткая железо-
бетонная оболочка на насыпи; д — здание на сплошной плите;
1 — естественная граница вечномерзлых грунтов; 2 — граница
чаши протаивания; 3 — просадочные грунты; 4 — талый ил;
5 — крупноскелетный грунт; 6 — несжимаемые грунты; 7 —
пояса арматуры; 8 — консоли для выравнивания железобетонной
оболочки при помощи домкратов
2) по графику (рис. 16.15, а) находят -у, откуда
вычисляется глубина протаивания под серединой зда-
ния hc в м.
По формуле В. П. Ушкалова hz вычисляется за время
тт (в ч)
[1А - См (1>9^о + W + 0,5Ст/вн+(/?Дт)2
— ЯЛг]	(16.22)
и глубина протаивания под краем сооружения
Лк = kzhz,	(16.23)
где	kx — коэффициент перехода от одномерной
задачи к трехмерной (см. рис. 16.15, б);
kz — коэффициент, принимаемый для се-
верных районов 0,55, для средних —
0,65 и для южных — 0,80;
См и Ст — объемные теплоемкости мерзлого и та-
лого грунтов в ккал! м3-° С (см. § 2,
рис. 16.3);
/м — расчетная начальная температура в °C
протаивающего массива, определяемая
наблюдениями или приближенно, /м =
q — скрытая теплота плавления льда в
1 м3 грунта, равная 80 £л (см. 16.1).
По Г. В. Порхаеву [13] стабилизация чаши протаи-
вания наступает при /0 от —2 до —4° через 20—24 года,.
Рис. 16.15. Графики для расчета глубины протаивания
а — по М. Д. Головко; б — по В. П. Ушкалову
при Zo от —4 до —6° — через 14—20 лет, при /0 от —6
до —8° через — 12—14 лет, а при более низких значе-
ниях /0 — через 8—12 лет. Учитывая, что для сооруже-
ния решающее значение обычно имеет развитие чаши
протаивания в первые годы его существования, СН 91—60
допускают определять /гс по формуле (16.22) за первые
10 лет.
258
Глава шестнадцатая. Особенности проектирования фундаментов на вечномерзлых грунтах
Инструкция Ленморниипроекта рекомендует ком-
бинированный метод расчета: максимальная глубина
протаивания определяется по номограмме М. Д. Головко,
а ее скорость — по формуле (16.23).
Максимальная скорость протаивания vh, необхо-
димая для расчета скорости осадки vs, принимается
равной глубине продвижения нулевой изотермы от по-
дошвы фундаментов за 1 год. Для определения vh можно
воспользоваться формулой (16.23), заменив величину
RОХТ величиной ^(Лт'+т^ и подставив тт = 8760 ч.
Здесь Лф — глубина заложения фундаментов в м.
б) Несущая способность оттаивающих грунтов
Размеры подошв фундаментов на протаивающих ос-
нованиях определяются, как указано в гл. 4, по тем фи-
зическим характеристикам грунтов, которые они при-
обретают после протаивания [14]. Необходимо при этом
иметь в виду, что значения ф и с для таких грунтов
могут быть значительно меньше, чем для тех же грун-
тов, не подвергавшихся замораживанию и оттаиванию
[20].
Нарушение предельного равновесия протаивающего
грунта может произойти либо в результате его разжатия
под фундаментом, если поверхность несжимаемого грунта
(мерзлого или скального) находится неглубоко, либо в
результате выпирания из-под подошвы фундамента, если
подстилающий слой лежит на большой глубине. Предель-
ная нагрузка разжатия меньше нагрузки выпирания.
Согласно решению С. С. Вялова [1]
Ррасж = Ас + Вп,	(16.24)
где с — сцепление оттаявшего грунта в кг/см2-,
п — сопротивление бокового отпора разжима-
емого грунта, равное 0,3—0,7 кг/см2',
А и В — параметры, приведенные в табл. 16.6.
Если нормативное давление оттаявшего грунта будет
меньше 1 кг/см2, то рразж должно определяться спе-
циальными исследованиями.
Таблица 16.6
Значения параметров А и В (ф —угол внутреннего
трения грунта, b — ширина подошвы фундамента,
h — глубина оттаивания под ним)
ф	h ~b	Параметры		Ф	h	Параметры	
		А	В			А	В
0 <	0,5 L0 1,6 2,4 3,6 5,4 8,3 12,6	2,0 2,0 2,2 2,7 3,3 4,1 5,1 5,9	1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0	15° ।	6,1 10,4 18,1 32,3	6,0 8,1 11,2 15,8	2,7 2,35 4,05 4,75
				30°	0,87 1,73 3,2 6,2 12,2 26,4 28,0 30,0	34,9 8,9 9,7 13,3 21,6 36,0 61,8	30,2 7,3 7,2 9,05 13,7 22,0 36,6
| со	/ 1	0,65 1,3 2,2 3,6	8,1 3,9 3,7 4,6	5,25 2,6 2,3 2,35				
Из таблицы следует, что минимум рразж имеет
место, когда протаивание достигает глубины (1 -£-3)6.
Предельная нагрузка выпирания вычисляется по
формулам гл. 4 при значениях ф и с, найденных лабора-
торным путем для оттаивающего грунта.
в) Расчет основания по деформациям
Установление скорости и конечной глубины протаи-
вания основания позволяет рассчитать его осадки. Пре-
дельные осадки, их скорости, крены, перекосы и относи-
тельные прогибы для сооружений разных конструктивных
типов приведены в табл. 16.8.
Для зданий со стенами из крупных блоков предель-
ные значения величин протаивания и деформаций
рекомендуется принимать по первой категории жест-
кости.
Скорости развития осадок и их максимальные зна-
чения могут определяться по обычным формулам механи-
ки грунтов (см. гл. 6) с добавлением осадки оттаивания
и осадки обжатия грунта под действием его собственного
веса. Обычно осадка оттаивания значительно больше
осадки обжатия, и поэтому допустимо пользоваться наи-
более простым методом расчета.
Для песчаных и крупнообломочных грунтов [14]
S = ^iAaihi^^ialsihiei,	(16.25)
1 ~ 1
где AQi и aQi — соответственно безразмерный коэффи-
циент оттаивания и коэффициент отно-
сительной сжимаемости при оттаивании
/-го слоя грунта в см2/кг\
hi — толщина /-го слоя грунта в см\
— среднее уплотняющее давление в /-ом
слое грунта в кг/см2, определяемое по
формуле
а. — Р	+ a*+i) + У°	(16 96)
где «j и аг+1 — безразмерные коэффициенты, опреде-
ляющие дополнительное давление в
кровле и подошве z-го слоя и завися-
щие от глубины и формы подошвы фун-
дамента (см. гл. 5).
СН 91—60 допускают определять осадки просадоч-
ных при протаивании грунтов по физическим характе-
ристикам [8, 14]
S =	(16.27)
1 1
где hi — толщина /-го слоя;
mi — толщина /-ой ледяной прослойки (> 1 мм),
которая определяется измерением по грунто-
вому разрезу и принимается с- коэффициентом
0,4—0,8 в зависимости рт ее величины [см.
формулу (16.11)];
и — число обжимаемых слоев;
х — количество ледяных прослоек в пределах зоны
протаивания под фундаментом;
б — относительное сжатие, определяемое по фор-
мулам:
1) для песчаных просадочных и рыхлых грунтов не-
зависимо от давления
5 — Ут,п'Ум ,
Ут.п
(16.28)
2) для глинистых грунтов, оттаивающих под давле-
нием о в кг!см2',
6 = I — YM[— -]__L(u7	(16.29)
1Уч ув \ р 100 /J
§ 6. Проектирование фундаментов на основаниях, используемых по методу III
259
где Тт.п и Ym — соответственно объемные веса скелета
оттаявшего грунта при максимальном
уплотнении и природного мерзлого
грунта в т!м\
уч	— удельный вес грунта в т/м3\
Yb	—то же, воды в mlм3;
— предел раскатывания в долях единицы;
Wn	— число пластичности в %;
k	— коэффициент уплотняемости, прини-
маемый по табл. 16.7 в зависимости от
а.
Таблица 16.7
Коэффициент уплотняемости
	k при уплотняющем давлении о, кг/см2							
	0,5	0,75	1	2	3	4	5	6
>3	2,5	2,00	1,60	1,30	1,10	0,90	0,80	0,70
3-5	2,0	1,60	1,30	1,10	0,95	0,80	0,70	0,60
5-7	1,7	1,40	1,20	1,00	0,85	0,75	0,65	0,50
7-9	1,5	1,30	1,10	0,90	0,80	0,65	0,55	0,45
9—10	1,3	1,20	1,00	0,80	0,70	0,60	0,50	0,40
13—17	1,2	1,10	0,90	0,70	0,60	0,50	0,40	0,35
17-21	1,10	1,00	0,80	0,65	0,50	0,45	0,35	0,30
21-26	1,00	0,90	0,75	0,55	0,45	0,35	0,30	0,25
26—32	0,90	0,80	0,65	0,50	0,35	0,30	0,15	0,20
>32	0,80	0,70	0,55	0,40	0,30	0.25	0,20	0,15
Для глинистых грунтов со степенью заполнения пор
льдом и незамерзшей водой g > 0,95 СН 91—60 допус-
кают определять 6 по физическим характеристикам об-
разцов, отобранных из скважин с нарушением струк-
туры.
В этом случае
6 1,1ГЛ+ГН-ГР-ЙГП
1 + 1,1	+ 1Г/П
(16.30)
Таблица 16.8
Предельные значения деформаций оттаивающих
оснований [14, 20]
		Предельные де- формации			
Категория жесткости зданий и сооружений	Наименование конструктивных групп зданий и сооружений	8, см	|	i осадок од	I перекосы крены i	относи- тельные прогибы /
		осадки .	CKOpOCTI 1 775, см/г	в тысяч- ных долях расчетно- го пролета	
I. Относительно жесткие (очень чувствительные к неравномер- ным осадкам)	С рамными железобетон- ными конструкциями С каменными неармиро- ванными конструкция- ми Со стальными рамными и армокаменными кон- струкциями	15 29 25	4 6 8	2 3 4	1,5 2 2,5
II. Нежесткие	С разрезными стальны- ми конструкциями С деревянными	кон- струкциями	30 40	10 12	5 6	3,5 5
III. Очень жест- кие	Сооружения ограничен- ных размеров в плане, отдельно стоящие или разделенные на неза- висимые блоки, на лен- точных фундаментах или сплошных плитах с железобетонными, бетонными, каменны- ми, армокаменными конструкциями	50	15	9	
где №л и И7Н — соответственно влажности, приходя-
щиеся на долю льда и незамерзшей
воды, в долях единицы (см. § 2).
Сопоставление рассчитанных <S, vs, i и f с предель-
ными величинами (табл. 16.8) позволяет выбрать кон-
структивное решение сооружения или обосновать необ-
ходимые меры по уменьшению возможных деформаций
путем регулирования прогрева основания, частичного
предпостроечного протаивания и уплотнения грунтов,
замены верхних просадочных слоев, устройства насыпи
и др.
Пример 4. Определить возможное конструктивное
решение здания на протаивающем основании при сле-
дующих данных: размеры здания в плане 12x60 м;
размеры подошв фундаментов 1,5X1,5 м, глубина их
заложения 1 м; давление от нормативных нагрузок на
подошву р ~ 2 кг/см2; термическое сопротивление пола
= 1 м2-Ч'°С/ккал; среднегодовая температура внутри
помещения /вн=+10°С; температура грунта на глу-
бине нулевых годовых амплитуд /0 = —5°С. Данные о
грунтах приведены в табл. 16.9.
а)	Определим стабилизовавшуюся глубину протаи-
вания под серединой здания по графику.
По графику на рис. 16.3 при заданных W и ум уста-
навливаем %м = 2,3 ккал/м*ч-°С (для песчаных грунтов
1^п^0); Хт = 1,7 ккал/м'Ч-°С.
Расчетные параметры (16.21)
1,0	014. о------------LL1JLZ---- =06
-у--	12	р- 10.1>7+5.2>з
Таблица 16.9
Данные о грунтах
Глу- бина в м	Наименование грунта	Характеристики грунтов				
		W, %	7М, т/м3	у0, т/м3	А	<2, см2, кг
0,0-1,0 1,0-3,0 3,0—7,0	Песок мелкозер- нистый Песок среднезер- нистый Песок мелкозер- нистый	24 21 23	1,45 1,48 1,46	1,80 1,80 1,80	0,030 0,025	0,004 0,005
По графику (рис. 16.15, а) ~ = 0,46; hc ~ 0,46-12 =
= 5,5 м.
б)	Определим глубину протаивания под серединой
здания по формуле СН 91—60 при /м = /0 = —5°С, для
чего установим вначале дополнительные характеристики:
по тому же графику на рис. 16.3 См = 470 ккал/м3• °C;
Ст = 620 ккал/м3-°C.
Для отдельных слоев вес льда в 1 м3;
g'n = 0,24.1450 = 348 кг/м3
g" = 0,2Ь 1480 = 312	,
g” = 0,23 • 1460 = 335	„
260
Глава шестнадцатая. Особенности проектирования фундаментов на вечномерзлых грунтах
Учитывая незначительное колебание gn но глубине,
принимаем средневзвешенное значение
348.1 +312-2 + 335.4 ОО1 . 3
£-л =--------—--------!--------- = 331 кг/м8.
Тогда q = 80-331 = 26500 ккал/м8.
1^	60
По графику (рис. 16.15, б) при	вели-
чина kx — 0,77.
При г = 10 лет = 87600 ч по формуле (16.22)
а _ л 77 J 3 /	2 - 1,7 - 10 87 600
с ~	( V 26 500 — 470 [ 1,9 (- 5) + 0,5 (- 5)I -4- 0,5 • 620 • 10+ (1 • 1,7)2
_ 1 .1,7 У = 5,8 м.
По формуле (16.23) hK ~ 0,65* 5,8—3,8 м.
Скорость протаивания
Vh °’77 ( у 80 - 0,21 . 1480 - 470[ 1,9 ( - 5) + 0,5 (-5)] + 0,5 • 620♦10 +
+(<* • ’-7+S)8 - (* • *’7+Ш=075 м
Теперь определим осадку сооружения и ее скорость
по компрессионным характеристикам.
Давление на подошву за вычетом бытового
р = 20 — 1,8 • 1,0 = 18,2 т/м? 1,82 кг.см2.
При квадратном фундаменте по формуле (16.26)
и табл. 5.7 (гл. 5) для первого слоя (от 1 до 3 м)
_ игл+"»>+w»8 +«». „ 1,61
2z	2?	2 • 2
где ах = 1,0 при — 0 и а2 = 0,366 при -у — у^"=
= 2,66, а для второго (от 3 до 5, 8 м)
1,82 (0,366 + 0,113) + 0,0018 (300 + 580)
а2----------------------2-----------------=
= 1,16 кг/см2,
где а2 — 0,366 и а3 — 0,113.
Осадка фундамента под серединой здания по формуле
(16.25)
8 = (0,030 + 0,004 -1,61) 200 + (0,025 +0,005 -1,16) х
X 2,80 — 16 см.
Для определения vs предварительно по формуле
(16.26) определяем давление в слое толщиной 0,75 м
1,82 (1 + 1,027) + 0,0018 (100 + 175)
-- - ----------------------------------
= 2,05 кг/см2.
Скорость осадки по формуле (16.25) при vh —
— 0,75 м/год
vs = (0,030 + 0,004 • 2,05) • 75 = 2,25 см/год.
По табл. 16.8 устанавливаем, что скорость осадки
допустима для любых конструктивных решений, но при
полученной величине осадки целесообразно не делать
рамные железобетонные конструкции. Если же отка-
заться от средних опор, то величина расчетной осадки
будет меньше и в этом случае могут быть допущены лю-
бые конструктивные решения по табл. 16.8. Можно было
бы также уменьшить осадку увеличением термоизоляции
пола.
Пример 5. Определить осадку двухслойного осно-
вания при следующих данных:
Глубина заложения подошвы ленточного фундамента
2,0 м, а ее ширина b = 1,2 м.
С поверхности до глубины 3,0 м залегают пески:
у0 — 1,8 ним8', ум — 1,505 т/м8; ут.п = 1,570 ш/jh3,
ниже суглинки:
Yo = 2 т/м8\ Ум = 1>52 т/м8; уго —	т/м8;
VT=17<>/0; U7n = 8.
Глубина протаивания от поверхности 6 м.
Среднее уплотняющее давление в слое суглинка
<гср = 2,0 кг!см2.
Грунтовые разрезы показывают наличие ледяных
прослоек толщиной до 2 см общей мощностью в пределах
глубины протаивания 6 см.
Исходные данные позволяют определить осадку
только по физическим характеристикам [формула (16.27)].
По формуле (16.28) для песка
Л 1,570- 1,505 ППЛ1
6 =----L570—=°-°41-
По формуле (16.29) для суглинка при k = 0,9 (см.
табл. 16.7)
6 =1 -]-52 [ж+т (°’17 + °’9 тот)] = °’070’
Осадка по формуле (16.27)
8 = 0,04 -100 + 0,070.400 + 6 • 0,4 = 34,5 см,
где 0,4 — поправочный коэффициент при т < 3 см
[см. § 4, пояснение к формуле (16.11)].
§ 7. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТОВ НА
ОСНОВАНИЯХ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ПО МЕТОДУ IV
Предпостроечное протаивание производится с целью
уменьшения осадки основания, большая часть которой
(осадка оттаивания) происходит в этом случае до возве-
дения фундаментов.
Протаивание со свободным выходом пара или воды
в грунт приводит к его разжижению, которое может со-
провождаться дифференциацией минеральных фракций
с оседанием более крупных или суффозией. Грунты ока-
зываются рыхлыми, и возникает необходимость их уплот-
нения или закрепления.
Протаивание производится полное — на глубину
расчетной чаши протаивания или частичное — для со-
кращения скорости развития осадок в первые годы экс-
плуатации сооружения.
Глубина предпостроечного протаивания определя-
ется расчетом исходя из условия снижения осадки и ее
скорости до предельных значений, указанных в табл. 16.8.
Методы расчета осадок и глубины протаивания приве-
дены в § 6.
Предпостроечное протаивание должно быть рас-
пространено в плане на большую площадь, чем площадь
застройки сооружения.
По СН 91—60 граница предпостроечного протаи-
вания должна находиться на расстоянии от фундаментов
не менее чем 0,5 h, где h — глубина предпостроечного
протаивания под подошвой фундамента.
Во избежание восстановления мерзлого состояния
грунтов рекомендуется немедленное выполнение фунда-
§ 7. Проектирование фундаментов на основаниях, используемых по методу IV
261
ментных работ после протаивания и уплотнения основа-
ния.
Пучинистые грунты должны быть предохранены от
замерзания и при эксплуатации сооружения, что может
иметь место, например, под неотапливаемыми помеще-
ниями, в частности под холодными тамбурами.
Для уплотнения (или закрепления) грунтов после
предпостроечного протаивания могут применяться во-
допонижение, грунтовые сваи и другие способы, ука-
занные в гл. 10.
В пределах оттаявшей зоны грунты оказываются
водонасыщенными, и при сезонных колебаниях нулевой
изотермической поверхности грунтовая вода становится
напорной, поэтому рекомендуется принимать меры к
понижению уровня воды под сооружением путем орга-
низации стока и устройства пассивных дренажных ко-
лодцев.
Оттаивание грунтов может производиться следую-
щими способами [3, 7, 11 и 14]:
1)	радиационным (использование солнечной радиа-
ции);
2)	гидравлическим (дождевание, фильтр ацион но-
дренажный способ, гидроиглы);
3)	паровым (паровые иглы со свободным выходом
пара или циркуляционные);
4)	электрическим (трехфазным током с напряжением
380 в, током высокого напряжения и токами высокой
частоты);
5)	химическим (использование экзотермических ре-
акций).
ЛИТЕРАТУРА
1.	В я л о в С. С. Реологические свойства и несущая
способность мерзлых грунтов. Изд. АН СССР, 1959.
2.	Г о л о в к о М. Д. Метод расчета чаши протаи-
вания в основаниях зданий, возводимых на многолетне-
мерзлых грунтах. Всесоюзный н.-и. ин-т транспортного
строительства. Сообщение № 141, 1958.
3.	Гольдман В. Г. Дренажный способ оттайки
пород при разработке россыпей. Магадан, ВНИИ-1.
1956; Оттайка вечномерзлых грунтов дождеванием обо-
ротной водой. Магадан, ВНИИ-1, 1956.
4.	Далматов Б. И. Воздействие морозного
пучения грунтов на фундаменты сооружений. Госстрой-
издат, 1957.
5.	Докучаев В. В. Основания и фундаменты на
вечномерзлых грунтах. Госстройиздат, 1963.
6.	Егерев К. Е. Расчет железобетонных рамных
фундаментов и каркасов при неравномерной осадке опор.
Изд. АН СССР, 1958.
7.	Ж У к о в Е. Ф. Предпостроечное протаивание
многолетнемерзлых грунтов пород при возведении на
них сооружений. Изд. АН СССР, 1958.
8.	Киселев М. Ф.К расчету осадок фундаментов
на оттаивающих грунтах-основаниях. Госстройиздат,
1957.
9.	Материалы по лабораторным исследованиям мерз-
лых грунтов АН СССР. Сборники 1, 1953; 2, 1954; 3,
1957.
10.	Материалы VII междуведомственного совещания
по мерзлотоведению. Труды секции механики мерзлых
грунтов и труды секции инженерного мерзлотоведения.
Изд. АН СССР, 1959.
11.	Основы геокриологии, ч. I и II. Изд. АН СССР,
1959.
12.	Планировка и застройка населенных мест Край-
него Севера. Госстройиздат, 1959.
13.	С а л т ы к о в Н. И. Основания и фундаменты
в районе распространения многолетнемерзлых грунтов.
Изд. АН СССР, 1959.
14.	Технические условия проектирования оснований
и фундаментов на вечномерзлых грунтах. СН 91—60,
1960.
15.	Труды совещания по рациональным методам фун-
даментостроения на вечномерзлых грунтах. Госстрой-
издат, 1959.
16.	Указания по проектированию и строительству
малонагруженных фундаментов на пучинистых грунтах.
М., 1963.”
17.	Указания по проектированию оснований и фун-
даментов для южной зоны распространения вечномерзлых
грунтов. 1962.
18.	Указания по проектированию и устройству
свайных фундаментов на вечномерзлых грунтах. РСН
14—62. Госстрой РСФСР. 1962.
19.	У ш к а л о в В. П. Исследование работы протаи-
вающих оснований и их расчет по предельным деформа-
циям сооружений. Изд. АН СССР, 1962.
20.	Ц ы т о в и ч Н. А. Основания и фундаменты на
мерзлых грунтах. Изд. АН СССР, 1959.
ГЛАВА СЕМНАДЦАТАЯ
УСИЛЕНИЕ ОСНОВАНИИ И ФУНДАМЕНТОВ СУЩЕСТВУЮЩИХ ЗДАНИЙ
И СООРУЖЕНИИ
§ 1.	ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Усиление оснований и фундаментов существующих
зданий и сооружений производится в следующих случаях:
1.	При реконструкции сооружения, когда вследствие
надстройки его или увеличения нагрузок на него давле-
ние на фундаменты возрастает и несущая способность
основания, на котором они покоятся, становится недо-
статочной.
2.	В случаях расстройства существующих оснований
и фундаментов, например при вымывании грунта из-под
подошвы фундаментов, при просадке лёссовидных грунтов
в результате случайного замачивания, при загнивании
верхушек деревянных свай и деревянного ростверка.
Последний случай часто имеет место в городах,
когда при прокладке водопровода, канализации, ливне-
стоков, дренажа и сооружений метрополитена уровень
грунтовых вод понижается и верхняя часть деревянного
свайного фундамента оказывается в сухом грунте.
3.	При откопке глубоких котлованов внутри или в
непосредственной близости от существующих зданий
и сооружений. Это имеет место тогда, когда в существую-
щих цехах приходится закладывать ниже подошвы фунда-
ментов стен зданий этих цехов фундаменты под вновь
устанавливаемое мощное оборудование — молоты, прессы;
сооружать шахты для закалочных баков; прокладывать
около зданий и сооружений ниже подошвы фундаментов
траншеи для устройства тоннелей метро, водопровода
и канализации и т. п.
4.	При разрушении самих фундаментов.
5.	Для устранения ошибок, допущенных в проекте
или при производстве работ (неправильный учет несущей
способности основания, нарушение технических условий
на выполнение работ).
6.	С целью уменьшения амплитуд вибрации фунда-
ментов и конструкций, поддерживающих машины.
Проект усиления фундаментов составляется на основе
следующих данных:
1)	материалов, характеризующих геологические и
гидрогеологические условия площадки в месте рас-
положения усиливаемых фундаментов; если материалы
инженерно-геологических изысканий, сохранившиеся в
архивах, окажутся недостаточными, необходимо произ-
вести новые исследования грунтов в непосредственной
близости к усиливаемым фундаментам;
2)	чертежей существующих фундаментов и данных
о нагрузках, действующих на них;
3)	результатов обследования шурфов, заложенных
до подошвы фундаментов в наиболее характерных точках
сооружения; в число материалов обследования должны
входить разрезы шурфов, план расположения и акты их
освидетельствования, в которых должна быть указана
конструкция вскрытых фундаментов и охарактеризовано
их состояние;
4)	данных, характеризующих состояние самого со-
оружения и результатов наблюдений за трещинами в
элементах сооружения и за осадками фундаментов;
5)	данных, характеризующих дополнительные на-
грузки на сооружение и распределение их по отдельным
фундаментам;
6)	сведений о типе и глубине заложения фундаментов
сооружений, смежных с сооружениями, фундаменты
которых усиливаются.
При решении вопроса о необходимости усиления
оснований и фундаментов следует учитывать, что под
нагрузкой от сооружения грунты основания сжимаются
тем больше, чем старше сооружение.
Правила СНиП П-Б. 1-62, п. 5.13 указывают, что
«Нормативные давления на грунты основания под су-
ществующими фундаментами принимаются (при над-
стройке или реконструкции зданий, изменении нагрузок
на перекрытие, повышении грузоподъемности кранов и
т. п.) в соответствии с состоянием плотности и влаж-
ности грунтов под фундаментами, которые будут выяв-
\ лены при их дополнительном исследовании, проводимом
в связи с изменением нагрузок на фундаменты.
Примечание. Вопрос о дополнительных мероприя-
тиях по усилению фундаментов в связи с изменением действующих
на них нагрузок (при надстройке или реконструкции зданий и т. п.)
решается в каждом случае отдельно, исходя из конкретных усло-
вий, в том числе и с учетом состояния конструкций здания».
Поэтому в ряде случаев при удовлетворительном
состоянии конструкций существующих зданий или
сооружений, несмотря на некоторые увеличения нагру-
зок на фундаменты, к усилению их можно и не при-
бегать.
Вопрос о величине давления, которое может быть
в этом случае допущено, должен решаться на основе
всестороннего обследования состояния существующего
сооружения и свойств грунтов основания.
§ 2. У крепление, увеличение опорной площади и углубление фундаментов
263
Основные методы усиления оснований и фундаментов:
укрепление фундаментов; увеличение их опорной пло-
щади; углубление фундаментов; замена фундаментов;
искусственное закрепление грунта основания.
§ 2. УКРЕПЛЕНИЕ, УВЕЛИЧЕНИЕ ОПОРНОЙ
ПЛОЩАДИ И УГЛУБЛЕНИЕ ФУНДАМЕНТОВ
Укрепление сильно выветрившей-
ся кладки фундаментов производится путем ча-
стичной замены разрушенной кладки новой, расчистки
и заделки трещин и нанесения защитных покрытий на
поверхности. Замену следует вести последовательно,
участками длиной 1—2 м (в зависимости от состояния
сооружения), с тем чтобы не обнажать фундамента на
большой длине.
Если разрушение кладки произошло по всей толще
фундаментов, то целесообразно произвести ее цементацию.
Рис. 17.1. Увеличение опорной площади суще-
ствующего фундамента
1 — существующий фундамент; 2 — металлические бал-
ки; 3 — охватывающие башмаки
Предварительно исправляют поверхность фундаментов.
Цементацию осуществляют через короткие скважины,
выбуренные в кладке перфораторами.
Цементный раствор нагнетают нажимным методом
без обратного выпуска раствора из скважины через
инъектор на поверхность (без циркуляции).
Увеличение опорной площади фун-
даментов может применяться в любых грунтах и
производится путем устройства по периметру фундамента
с каждой стороны дополнительных охватывающих бетон-
ных приставных башмаков. Для обеспечения совместной
работы башмаков с существующим ленточным фундамен-
том (рис. 17.1) боковые его поверхности клинообразно
подрубаются. Высота башмаков устанавливается путем
расчета кладки на скалывание в местах соприкосновения
их с существующим фундаментом.
Для увеличения прочности сопряжения башмаков
с существующим фундаментом в кладку закладываются
сквозь пробитые в ней отверстия металлические попереч-
ные балки. Количество и размеры последних определяются
расчетом.
При усилении отдельно стоящих столбчатых фунда-
ментов (рис. 17.2) охватывающие башмаки армируются
кольцевой арматурой для восприятия растягивающих
усилий и косой — для восприятия скалывающих усилий.
Подошва охватывающих башмаков должна заклады-
ваться в одном уровне с подошвой существующих фун-
даментов.
Во избежание разрыхления грунта основания под
существующим фундаментом нельзя допускать обнаже-
ния его подошвы. Уширение ленточных фундаментов
Рис. 17.2. Армирование охватывающего башмака
1 — существующий фундамент; 2 — охватывающий башмак
следует вести не сразу по всей длине, а отдельными,
сравнительно небольшими, участками. Проект усиления
должен включать четкую схему очередности работ,
обеспечивающую безопасность сооружения на всех ста-
диях.
Углубление фундаментов приме-
няется только в сухих и маловлажных грунтах. При
углублении фундамента в случае надобности увеличи-
вают его опорную площадь. Нормативное давление на
грунт основания под подошвой углубленного фунда-
мента может быть повышено против фактического дав-
ления под существующим фундаментом как за счет
увеличения глубины заложения, так и за счет обжатия
грунтов.
Если фактическое давление было ниже нормативного
или если грунт углубленного основания будет иметь
другие свойства по сравнению с грунтом, залегающим
под подошвой существующего фундамента, то норматив-
ное давление должно быть принято по СНиП П-Б. 1-62.
Повышение нормативного давления за счет обжатия
грунта принимается в пределах 10—20%.
При углублении фундаментов в связи с закладкой
вблизи них новых более глубоких фундаментов или
прокладкой коллекторов, тоннелей и других подземных
сооружений величина заглубления назначается по рас-
чету, обеспечивающему устойчивость углубляемых фун-
даментов (см. гл. 8).
Углубление фундаментов надо вести отдельными не-
большими участками. Длина последних в зависимости от
конструкции и состояния сооружения и его фундаментов
принимается от 1 до 3 л*. В необходимых случаях должны
приниматься меры,, обеспечивающие прочность и устой-
чивость здания или сооружения (подведение ранд-ба-
лок, установка дополнительных крепей и др.). Очеред-
ность углубления должна быть не последовательной —
один смежный участок за другим, а с интервалами — в
один или лучше несколько участков.
Углубление фундаментов можно производить лишь
для сооружений хорошей сохранности, имеющих доста-
точно прочную кладку без следов значительных деформа-
ций.
264
Г лава семнадцатая. Усиление оснований и фундаментов существующих зданий и сооружений
§ 3. ПРИМЕНЕНИЕ ХИМИЧЕСКОГО И
ТЕРМИЧЕСКОГО ЗАКРЕПЛЕНИЯ ГРУНТОВ
а) Химическое закрепление грунтов
При усилении оснований используют как двухраст-
ворный, так и однорастворные способы химического
закрепления грунтов [2, 5, 7 и 8]. Первый применяют,
когда под подошвой фундаментов и на некоторую глу-
бину ниже ее залегают песчаные грунты с коэффициен-
тами фильтрации от 2 до 80 м/сутки, однорастворный,
когда ниже подошвы фундаментов залегают мелкие и
пылеватые пески с коэффициентами фильтрации от 0,5
до 5 м/сутки, а также лёссовые грунты с коэффициентом
фильтрации от 0,1 до 2 м/сутки.
Двухрастворный способ закрепления грунта осу-
ществляется путем нагнетания в грунт поочередно раст-
воров жидкого стекла (Na2OSiO2) и хлористого кальция
(СаС12). При однорастворном способе закрепления песков
в грунт нагнетают смесь, составленную из растворов
жидкого стекла и коагулянта.
В качестве растворов коагулянтов применяют орто-
фосфорную кислоту Н3(РО4)2 (рецептура № 1) или смесь
серной кислоты H2SO4 и сернокислого алюминия A12(SO4)3
(рецептура № 2). При однорастворном способе закрепле-
ния лёссовых грунтов применяют раствор одного жид-
кого стекла.
Требования к растворам. Концентра-
цию раствора жидкого стекла при двухрастворном спо-
собе назначают по удельному весу в зависимости от ко-
эффициента фильтрации закрепляемого грунта согласно
табл. 17.1.
,	Таблица 17.1
Зависимость концентрации жидкого стекла
от коэффициента фильтрации закрепляемого
грунта
Коэффициент фильтрации грунта в м/сутки	Удельный вес жидкого стекла (модуль 2.5—3,0) при t = 18° С
2—10	1,35—1,38
10—20	1,38-1,41
20—80	1,41-1,44
Раствор хлористого кальция должен иметь удельный
вес 1,26—1,28.
Химические растворы при однорастворном способе
закрепления мелких и пылеватых песков должны, удов-
летворять требованиям табл. 17.2.
Таблица 17.2
Требования к химическим растворам, применяемым
при однорастворном способе закрепления мелких
и пылеватых песков
Наименование компонентов гелеобразующего раствора	Удельный вес раствора	Объемное соотношение
Жидкое стекло модуля 2,5—3,0 Фосфорная кислота Жидкое стекло Серная кислота Сернокислый алюминий	1,190 1,025 1,19 1,06 0,06	1 часть 3—4 части 1,5—1,8	» 1,3 0,5
Удельный вес раствора жидкого стекла при одно-
растворном способе закрепления лёссовых грунтов
должен составлять 1,13.
Нормы расходов химикатов. Для
предварительных соображений следует считать, что на
закрепление 1 м3 грунта требуется растворов выше-
указанных концентраций:
1)	при двухрастворном способе:
жидкого стекла ............................ 250 л
хлористого кальция...................... 250 »
2)	при однорастворном способе:
при закреплении мелких и пылеватых песков
а)	по рецептуре № 1
жидкого стекла............................ 100	»
фосфорной кислоты...................... 300	»
б)	по рецептуре № 2
жидкого стекла............................ 250	»
серной кислоты......................... 150	»
сернокислого алюминия.................. 100	»
при закреплении лёссовых грунтов жидкого
стекла.................................... 400	»
Пределы прочности грунта, закреп-
ленного химическим методом:
1) крупные и средней крупности пески
коэффициент фильтрации 5—10 м/сутки. 30—35 кг/см*
»	»	10—20	»	20—30	»
»	»	20—80	»	15—20	»
2) мелкие и пылеватые пески
коэффициент фильтрации 0,3—5,® м/сутки. А—5 кг/см2
3) лёссовые грунты:
коэффициент фильтрации 0,1—2 м/сутки... 6—8 кг/см2
Основные элементы проекта. При
проектировании усиления основания способами хими-
Рис. 17.3. Схема расположения инъекторов при
закреплении грунта под фундаментом
1 — насыпной грунт; 2 — песок; 3 — подвал
ческого закрепления грунтов должны быть определены:
границы закрепления; количество мест забивки инъекто-
ров, расположение их в плане и направление забивки;
потребное количество растворов. Вертикальное сечение
закрепляемого массива имеет обычно форму трапеции
(рис. 17.3), верхнее основание которой расположено на
уровне подошвы фундамента и уширено против нее на
$ 4. Замена фундаментов
265
0,15—0,20 м. Угол наклона боковых граней к горизонту
принимается обычно равным 45—60°.
Глубина закрепления (высота трапеции) определяет-
ется из условий напластований грунтов ниже подошвы
фундамента с учетом величины нормативного давления
на грунт, на который будет оперт закрепленный массив,
и технологических требований к отметке нового основа-
ния. Количество мест и направление забивки инъекторов
должно обеспечивать равномерность и сплошность за-
крепления.
А4аксимальные расстояния между нижними концами
инъекторов не должны быть больше радиуса закрепле-
ния. Радиус (г) зоны закрепления грунта от одного инъ-
ектора назначается в зависимости от коэффициента филь-
трации по табл. 17.3.
Таблица 17.3
Данные характеризующие радиус зоны
закрепления грунта вокруг инъектора
Грунты и способ закрепления	Коэффициент фильтрации в м/сутки	Радиус зоны закрепления грунта в м
Крупные и средней крупности пески (двухрастворная силика- тизация)	2—10 10—20 20—50 50—80	0,3—0,4 0,4—0,6 0,6—0,8 0,8-1,0
Мелкие и пылеватые пески (однорастворная силикатизация)	0.3—0,5 0,5—1 1-2 2—5	0,3—0,4 0,4—0,6 0,6—0,8 0,8—1,0
Лёссовые грунты (однораствор- ная силикатизация)	0,1—0.3 0,3-0,5 0,5—1,0 1,0—2,0	0.3- 0,4 0,4—0,6 0,6-0,9 0,9—1,0
Для сплошного закрепления массива грунта инъек-
торы располагаются в шахматном порядке. Расстояние
между рядами инъекторов определяют по формуле
d = 1,5г,
а расстояние между инъекторами — по формуле
d = 1,73г.
Чтобы избежать вытекания растворов по наружной
поверхности инъектора на поверхность земли, надо
придавать инъекторам такое направление, чтобы над за-
крепляемым массивом оставался достаточный буферный
слой вышележащего грунта или кладки самого фунда-
мента. Если кладка фундамента пориста, следует до
начала закрепления грунта произвести цементацию самой
кладки, наружные поверхности ее оштукатурить цемент-
ным раствором или проторкретировать.
б) Применение термического закрепления грунтов
для усиления фундаментов
Термическое закрепление применяют в случаях,
когда основанием фундаментов служат просадочные лёс-
совые грунты. Сущность этого метода и необходимые
справочные данные приведены в гл. 10. и в Строительных
Нормах и Правилах [6].
Скважины бурят из шурфов, отрытых несколько
выше (на 0,5 м) подошвы фундамента и возможно ближе
ж его граням. При продолжительности обжига в 5—10 дней
вокруг одной скважины образуется обожженный массив
грунта диаметром 2—3 м. Таким образом, для получения
под фундаментом сплошного обожженного массива сле-
дует скважины располагать на расстоянии 1,0—1,5 м
друг от друга. При укреплении основания фундаментов,
Рис. 17.4. Укрепление лёссовидного грунта под
фундаментом дымовой трубы термическим способом
1 — водозащитная обваловка; 2 — кювет для отвода дож-
девых вод
имеющих большие размеры в плане, грунт обжигается
через скважины, пробуренные по периметру фундамента.
На рис. 17.4 представлен пример укрепления лёссовых
грунтов обжигом под фундаментом дымовой трубы.
§ 4.	ЗАМЕНА ФУНДАМЕНТОВ
а)	Применение набивных свай из литого бетона
Набивные сваи из литого бетона, изготовляемые
при помощи бурения и бетонирования подводным спо-
собом, являются наиболее пригодными для замены фун-
даментов [Ю]. Процесс бурения скважины (при пра-
вильной его организации) безопасен для устойчивости
как сооружений, фундаменты которых заменяются, так
и для сооружений, смежных с ними. Для замены ленточ-
ных фундаментов сваи размещаются с каждой стороны
фундаментной ленты, а для замены отдельно стоящих
фундаментов — с двух противоположных сторон (рис.
17.5) или в углах опоры. Сваи располагаются друг от
друга на расстоянии не меньше 2,5 диаметров их. Головы
свай перекрываются продольными железобетонными ранд-
балками, по которым укладываются поперечные железо-
бетонные или металлические ригели, пропущенные через
отверстия, пробуренные в кладке существующих фун-
даментов, а. иногда и стен, покоящихся на этих фунда-
ментах.
Длина свай устанавливается в зависимости от их
диаметра, характера грунтов и той величины нагрузки,
которая должна быть передана на отдельную сваю. Рас-
чет свай производится по указаниям § 3 гл. 11. Факти-
ческий диаметр набивной сваи следует определять исходя
из коэффициента уплотнения
266
Глава семнадцатая. Усиление оснований и фундаментов существующих зданий и сооружений
где Vg — общий объем бетона, затраченного на приго-
товление свай;
Vr — объем головы сваи, находящейся выше уровня
земли;
Vc — объем скважины по наружному диаметру об-
садной трубы.
При замене фундаментов, в каких бы целях она не
производилась, работа старого основания в расчетах не
учитывается. Вся нагрузка как от существующего зда-
•Разрез
План
Рис. 17.5. Расположение
свай усиления фундамента
1 — отверстия для ригелей
ния, так и дополнительная
должна быть воспринята
новым свайным фундамен-
том. Для предварительных
соображений несущую спо-
собность свай определяют
по расчету; уточнение ее
производится путем испы-
тания пробных свай стати-
ческой нагрузкой на пло-
щадке строительства.
Для того чтобы без
нужды не увеличивать глу-
бину скважин, а следова-
тельно и длину свай, буре-
ние скважин следует вести
со дна котлованов, отры-
ваемых вдоль заменяемых
фундаментов. Котлованы
рекомендуется отрывать до
уровня проектной отметки
голов свай; в этом слу-
чае вся свая будет нахо-
диться в земле и верх ее
будет предохранен от слу-
чайного повреждения во
время твердения бетона.
Во всех случаях, чтобы
избежать выпирания грун-
та из-под подошвы подво-
димых фундаментов, отмет-
ка дна котлована должна
быть на 0,50—0,75 м выше
подошвы фундаментов. В
том случае, если головка
сваи должна находиться выше поверхности земли, с
которой производится бурение, необходимо до уста-
новки обсадной трубы устье скважины оградить прочной
опалубкой обычно в виде деревянного квадратного без1
донного ящика. Опалубка затем служит формой для
головы сваи.
Необходимо учитывать существенную особенность
работы новых свайных фундаментов. Как бы тщательно
ни были изготовлены набивные сваи и как бы ни был
велик коэффициент уплотнения, они под нагрузкой будут
давать некоторую осадку. Осадка новых свайных фунда-
ментов может быть причиной деформаций существую-
щего сооружения, особенно значительных в том случае,
если осадка отдельных свай будет неравномерной. Во
избежание этого необходима предварительная обжимка
каждой сваи нагрузкой, по величине равной той нагрузке,
которая по расчету должна приходиться на сваю от су-
ществующего сооружения, и выдержка сваи под этой
нагрузкой до полной стабилизации осадок. Обжимка
производится с помощью гидравлических домкратов.
При обжимке ведутся наблюдения по приборам за пере-
мещениями свай и фундамента.
На рис. 17.6 в качестве примера показано устройство
для обжимки свай, подведенных под фундамент колонны.
Для замены фундамента этой колонны с каждой ее сто-
роны было изготовлено по три сваи. Последние пере-
крыты железобетонными ранд-балками, на которые
уложено три железобетонных ригеля, пропущенных в
отверстия, пробитые в теле фундамента. С каждой сто-
роны колонны по ригелям уложены и присоединены на
болтах к ним металлические, так называемые подъемные
балки. На каждую ранд-балку между ригелями установ-
лено по два гидравлических домкрата, плунжеры кото-
рых упираются в подъемные балки.
Для наблюдения за осадкой сваи и перемещением
колонны при обжимке на них установлены прогибомеры
Клопша-Максимова.
Для того, чтобы домкраты работали синхронно, они
присоединяются к общему насосу. Давление в домкратах
увеличивают не непрерывно, а ступенями, соответствую-
щими нагрузке в 5 т. После каждой ступени делается
перерыв для наблюдения за посадкой сваи под сообщен-
ной ей нагрузкой. Перерыв продолжается до тех пор,
пока осадка свай не прекратится. Обжимка свай должна
прекращаться, как только прибор, установленный на
колонне, отметит малейший ее подъем. При этом давле-
нии сваи получат ту нагрузку, которая им будет переда-
ваться от существующего сооружения.
Достигнутое максимальное давление поддерживается
до полной стабилизации осадок свай, после чего произ-
водится подклинка между ранд-балками и уложенными
по ним ригелями. Подъемные балки и домкраты сни-
маются.
б)	Применение способа задавливания опор
В зарубежной практике замена основания неодно-
кратно производилась путем задавливания гидравли-
ческими домкратами под подошвой существующего фун-
дамента полых металлических цилиндров, наращиваемых
друг на друга по мере вдавливания их в грунт и соединя-
емых между собой на сварке.
После вдавливания цилиндров на необходимую глу-
бину грунт из них удаляется гидроэлеватором или с
применением в случае необходимости кессонного метода
через шлюзовое устройство, вмонтированное в верхний
цилиндр. В последнем случае, а также при наличии ос-
нований водоупора подошва опоры может быть рас-
ширена.
$ 6. Особенности производства работ по усилению фундаментов
267
Вся нагрузка от сооружения передается на новые
фундаменты, расчет которых выполняется по обычным
правилам. Ряд примеров замены фундаментов приво-
дится в литературе [4].
§ 5.	СПОСОБЫ УМЕНЬШЕНИЯ ВИБРАЦИЙ
ФУНДАМЕНТОВ
а)	Общие сведения
Выбор способа уменьшения вибраций фундаментов
под машины или расположенных по соседству с ними
фундаментов зданий и оборудования в каждом случае
производится на основе результатов специального об-
следования. В задачу последнего должно входить изу-
чение общей картины распространения колебаний от
имеющихся промышленных источников и измерения ос-
новных частот собственных колебаний фундаментов.
Одновременно дается объективная оценка допустимости
или недопустимости колебаний с трех точек зрения —-
влияния на работу машин и технологический процесс
производства, физиологического воздействия на людей
и опасности для прочности или устойчивости сооружений.
Материалы обследования включаются в состав проекта
уменьшения вибраций и составляют с ним одно целое.
Уменьшение вибраций фундамента может дости-
гаться тремя путями: перестановкой или заменой обору-
дования, использованием виброизоляционных устройств
или динамических гасителей колебаний и применением
тех или иных способов переустройства фундаментов или
усиления оснований. Первые два положения в справоч-
нике не рассматриваются, так как первый из них связан
лишь с организационными и материальными возможно-
стями предприятия, а второй относится к области, осве-
щаемой в специальной литературе [3, 9]. Необходимые
сведения по конструктивным способам уменьшения коле-
баний фундаментов приводятся ниже.
б)	Химическое закрепление грунта основания
Если основанием вибрирующего фундамента служат
песчаные грунты, то для уменьшения вибраций можно
применять химическое закрепление грунтов. При нали-
чии под фундаментом закрепленного грунта увеличится
жесткость основания, вследствие чего повысятся частоты
собственных и снизятся амплитуды вынужденных коле-
баний фундамента. Границы закрепляемого массива
грунта определяются характером колебаний фундамента
и амплитудой колебаний. Глубина закрепления должна
быть не менее 1—2 м.
Если фундамент испытывает главным образом вра-
щательное колебание около оси, проходящей через центр
тяжести подошвы фундамента, иногда достаточно за-
крепить грунт по периметру фундамента или даже только
у граней, перпендикулярных плоскости колебаний.
Размеры зоны закрепления грунта проверяются расчетом
усиленного фундамента на колебания. В этом расчете
усиливаемый фундамент вместе с прилегающим к нему
массивом закрепленного грунта рассматривается как
одно тело. Расчет выполняется по формулам § 2 гл. 9.
в)	Уширение подошвы фундамента или пересадка
его на сваи
Эти способы используются иногда в качестве меры
увеличения жесткости основания фундаментов низко-
частотных машин (поршневых компрессоров, лесопиль-
ных рам и др.). Уширение подошвы достигается путем
устройства железобетонного бандажа, охватывающего
фундамент; подошва бандажа располагается на уровне
подошвы усиливаемого фундамента. Размеры бандажа
определяются по расчету, в основу которого должны
приниматься данные предварительного измерения виб-
раций фундамента, а также размеры последнего.
При пересадке фундамента на сваи последние погру-
жаются рядом с ним (как правило, в один-два ряда) по
всему периметру нижней плиты, которая затем охваты-
вается вместе со сваями железобетонным бандажом.
Количество свай определяется исходя из расстояния
между их осями, равного 3—4 d, где^—поперечный размер
сваи. Прочность бандажа и его конструкция определя-
ются расчетом на действие полного собственного веса
фундамента вместе с машиной, взятым с коэффициентом
динамичности 1,2.
Как уширение подошвы, так и пересадка на сваи
представляют собой вполне надежные и эффективные,
но дорогостоящие меры, требующие достаточно длитель-
ной остановки машин, вследствие чего они могут при-
меняться лишь в случаях крайней необходимости.
г)	Применение плиты-гасителя по способу
Н. П. Павлюка и А. Д. Кондина
Этот способ может быть рекомендован для умень-
шения горизонтальных и вращательных колебаний фун-
даментов. Сущность его состоит в том, что к колеблю-
щемуся фундаменту присоединяется простая бетонная
плита, основанная на верхнем слое грунта. Размеры
Рис. 17.7. Схема усиления фундамента под компрес-
сор по способу Н. П. Павлюка и А. Д. Кондина
1 — фундамент под компрессор; 2 — плита-гаситель;
3 — промежуточное звено; 4 — обвязка
плиты подбираются по расчету; вместе с тем эффект по-
гашения может быть увеличен и после устройства плиты
путем ее наращивания. Одним из достоинств способа
является то, что во многих случаях плита может быть
вынесена за стены здания. Для устранения возможности
проявления вредного влияния неодинаковых осадок
фундамента и плиты связь между ними рекомендуется
осуществлять при помощи промежуточного жесткого
звена-балансира.
Схема устройства плиты представлена на рис. 17.7.
Размеры подошвы плиты определяются по расчету, из-
лагаемому в литературе [9]. Толщину плиты в зависимости
от мощности машинной установки и размеров ее фунда-
мента следует принимать от 0,4 до 0,8 м.
Способ Н. П. Павлюка и А. Д. Кондина неоднократно
использовался на практике для погашения колебаний
фундаментов бесподвального типа и во всех случаях
показал высокую эффективность. Этот способ для по-
гашения колебаний фундаментов подвального типа (с
высокой надземной частью), как правило, нецелесообра-
зен.
§ 6.	ОСОБЕННОСТИ ПРОИЗВОДСТВА
РАБОТ ПО УСИЛЕНИЮ ФУНДАМЕНТОВ
Работы по усилению существующих фундаментов
относятся к числу наиболее сложных и ответственных
строительных работ. Они требуют принятия мер предос-
268 Глава семнадцатая. Усиление оснований и фундаментов существующих зданий и сооружений *
торожности, несоблюдение которых может создать угрозу
устойчивости сооружений. Проект усиления фундамен-
тов должен включать четкие указания о последователь-
ности выполнения работ, а также перечень мер, направ-
ленных на обеспечение их безопасности. Особое внимание
должно уделяться мероприятиям по устранению воз-
можности разжижения и наплыва грунтов в котлованы
под действием потоков притекающей к выемкам и котло-
ванам грунтовой воды. Во всех случаях до начала по-
следних должно быть организовано регулярное наблю-
дение за осадками и деформациями как тех сооружений,
фундаменты которых усиливаются, так и смежных с
ними; это дает возможность своевременно ликвидировать
опасные явления, связанные с выносом грунта из-под
подошвы фундаментов, потерей устойчивости откосов,
подвижками фундаментов и пр.
Размеры и размещения всех временных креплений
стенок, выемок в грунтах и фундаментов должны быть
обоснованы расчетом. С примерами производства работ
по усилению фундаментов можно ознакомиться по кни-
гам [1, 11 и 12].
ЛИТЕРАТУРА
1.	Абелев Ю. М. и В о и н Щ. Ц. Основания и
фундаменты. ОНТИ, 1934.
2.	Аскалонов В. В. Силикатизация лёссовых
грунтов. Госстройиздат, 1959.
3.	Б а р к а н Д. Д. Динамика оснований и фунда-
ментов. Стройвоенмориздат, 1958.
4.	Гендель Э. М. Восстановление и возведение
сооружений способом подъема. Госстройиздат, 1958.
5.	Инструкция по силикатизации грунтов. Госстрой-
издат, 1960.
6.	Строительные Нормы и Правила. Глава 5. Стаби-
лизация и искусственное закрепление грунтов СНиП
Ш-Б. 5-62.
7.	Наджарян К. А. иАрмакуни Д. Е.
Опыт закрепления грунтов однорастворной силикати-
зацией. — «Новая техника и передовой опыт в строи-
тельстве», 1957, № 7.
8.	Р ж а н и ц ы н Б. А. Силикатизация песчаных
грунтов. Машстройиздат, 1949.
9.	Савинов О. А. Фундаменты под машины. Гос-
стройиздат, 1956.
10.	С о к о л о в Н. М. Производство работ по уст-
ройству набивных свай. Стройвоенмориздат, 1947.
11.	Цытович Н. А. и др. Основания и фунда-
менты. Госстройиздат, 1959.
12.	Pre nt is Е. A., White L. Underpinning
its practice and applications, Columbia University. New
York, 1950.
ОПЕЧАТКИ
Стра- ница	Колонка, строка	Напечатано	Должно быть
14'	табл. 1.6,	23 | 22	24 1 22
	графы 0,51—0,6		
			
34	табл. 3.3	2 | 2,5	2 1	2,5
50	левая, 3 и	Л.	М.
	16 сверху		
61	табл. 4.8,	5,20	5,29
	1 снизу		
65	табл. 4.9,		
	3 графа	32	32
68	левая,	ДО	но
	11 снизу	§ 6	§ 8
71	правая, 10 сверху		
			
74	табл. 4.16, графа 5	0,96	0,90
	„ 18, 12	0,86	0,89
	строка снизу		
82	ф-ла (4.86)	р*	/><*’
	, (4.87)	10§	о
101	» (6.17)	е- ^mt	
	правая,	а = 0,1 см2/кг;	а = 0,01 см2, кг;
	8 снизу правая,	Т	г/		0 Ч~ £н) z	г=сог=М! + !н); a-^h
	11 сверху		
	табл. 6.8	т=и	T = ^t
	правая, 1 и	по формуле (6.18) вычисляем	с помощью формулы (6.18) вы-
	2 снизу	коэффициент С.	числяем коэффициент
			4 „
			— ^2 i-
	правая, 9 снизу	&ф = 1,0 см/год;	йф = 2,5 см/год;
102	таблица		T = ^t
		С	Со
	8 сверху	с_зл£._ьо(1 + ад)_ 4	0,01 • 0,001 • 8002	’	_ . 2,5 (14- 0,6) °	0,01 • 0,001 • 8002	’
122	рис. 8.15, б	Pi ••• а; Рв ••• р»	eai •••	••• ^П9
123	рис. 8.16, б	ах ... я8: р8 ... р13	еа1 ... £а8; епо ... еп13
125	табл. 8.6,	,	ас = 2е/Х;	ас = —2с У Аа
	графа 8		
127	левая, 14 снизу	О. В. Гамалея	О. В. Гамалей
129	правая, 2 снизу	в точке 714	в точке А
130	левая,	(8.57)	(8.58)
	13 снизу		
140	правая,	Р<07г	р(0) ,	Г X
	14 сверху	Ах кх	
	правая,	П(0) .	Г X	Р'0,Л
	15 сверху	л<р	Л<₽ Kv
157	левая,	1,76	1,70
	23 сверху		
171	левая, 23—	800—1200 мм.	80—120 мм.
	24 снизу		
178	ф-ла (11.8)	P=km (u^aif^LFR^,	P—km (u^^l. + FR9), 1
(См. на обороте)
Стра- ница	Колонка, строка	Напечатано
182	ф-ла (11.16)	МУмакс in
		%У1 i= 1
183 232 243 250 251 254	левая, 1 снизу правая, 7 снизу правая, 18 снизу подпись к рис. 16.9 подпись к рис. 16.10 левая, 22 снизу левая, 27 снизу	материалам. 1946, однако следует осторожнее № = 5о/о W = 15% в кг!м2 в кг)
Зак. 1067.
Должно быть
МУмакс
i — n
i = 1
машинам.
1963,
однако осторожнее
«7= 15%
V7 = 5о/о
в т/м2
в т)