Рекомендации по применению текстильно-песчаных свай при строительстве автомобильных дорог на слабых грунтах основания федеральное дорожное агентство

КТ: Комплексная технология; ПД: Проектная документация; ППР: Проект производства работ; РД: Рабочая документация; ТПС: Текстильно-песчаные сваи. 4 Общие положения 4.1 ТПС, применяемые для укрепления слабых оснований автомобильных дорог, состоят из геооболочки цилиндрической формы диаметром 0,4 – 1,5м, заполненной крупнозернистым материалом (песком или гравием). Геооболочка заправляется внутрь обсадной трубы, которая погружается в слабый грунт с помощью вибропогружателя или предварительного бурения, с обязательным заглублением в слой прочного грунта. Последующее заполнение геооболочки крупнозернистым материалом производится с виброуплотнением. Расстояние между сваями определяется расчетом и может составлять от 0,8 до 4,5м. ТПС обеспечивают: восприятие основной части эксплуатационной нагрузки; уплотнение слабых грунтов межсвайного пространства при устройстве свай; вертикальный дренаж по глубине свай и ускорение процесса консолидации основания. Улучшение прочностных и деформационных характеристик грунта в зоне уплотнения приводит к увеличению несущей способности грунтов, что позволяет передать на модифицированные грунтовые основания большие нагрузки. Заполненные дренирующим грунтом сваи одновременно выполняют функцию вертикальных дрен и обеспечивают ускорение процесса консолидации водонасыщенных грунтов за счёт сокращения пути фильтрации воды, отжимаемой из слабой толщи. Параметры ТПС, свайного поля и технологических процессов по их устройству определяют расчетом. 5 Требования к инженерно-геологическим изысканиям на участках строительства автомобильных дорог с применением текстильно-песчаных свай 5.1 Укрепление слабых оснований с применением текстильно-песчаных свай следует проектировать на основе результатов инженерных изысканий и конструктивных решений рабочей документации, полученных в соответствии с требованиями [7,8,15], СНиП 11-02, СП 11-102, СП 11-104, СП 11-105 и настоящего ОДМ. 5.2 Результаты инженерных изысканий в соответствии с СП 22.13330 должны содержать данные, необходимые для оценки влияния технологических процессов на расчетные нагрузки, передаваемые на текстильно-песчаную сваю и грунты межсвайной зоны, с учетом прогноза возможных изменений (в процессе строительства) инженерно-геологических и гидрогеологических условий площадки строительства (в соответствии с ГОСТ 20276, ГОСТ Р 54476 и ГОСТ Р 54477). К ним относятся: - данные об инженерно-геологическом строении территории строительства с описанием напластований грунтов, их размеров в плане и по глубине, классификационных наименований грунтов, с указанием выделенных инженерно-геологических элементов; - гидрогеологические условия с указанием наличия толщины и расположения водоносных горизонтов, сведения о фильтрационных характеристиках грунтов; - физико - механические характеристики грунтов; - сведения о возможном изменении гидрогеологических условий в процессе строительства и эксплуатации сооружения. 5.3 Результаты изысканий для устройства текстильно-песчаных свай должны содержать физико-механические характеристики грунтов, представленные в табл.5.1. 5.4 Механические характеристики грунтов, непосредственно входящие в расчет, следует, как правило, определять путем прямых испытаний грунтов в условиях природного залегания в соответствии с ГОСТ 20276. При отсутствии или недостаточном количестве данных непосредственных испытаний, допускается, для предварительных расчетов, использовать значения нормативных и расчетных прочностных и деформационных характеристик по классификационным таблицам с учетом коэффициентов надежности по грунтам. Таблица 5.1 - Физико-механические характеристики грунтов основания для устройства текстильно-песчаных сваи Условные обозначения Наименование характеристики Единицы измерения h Мощность слоя грунта основания м Е Модуль деформации (при испытаниях штампом) кПа Угол внутреннего трения (при консолидированном срезе) град. С Сцепление (при неконсолидированном срезе) кПа Плотность грунта г/см3 γ Удельный вес грунта кН/м3 W Влажность грунта % S Коэффициент водонасыщенности (степень влажности) e Коэффициент пористости Jp Число пластичности % JL Показатель текучести J0 Начальный градиент напора Kф Коэффициент фильтрации м/сут Сuв Коэффициент консолидации при вертикальной фильтрации см²/мин Сuг Коэффициент консолидации при горизонтальной фильтрации см²/мин Кбo Коэффициент бокового давления заполнителя ТПС Кбгр Коэффициент бокового расширения слабого грунта Примечание - а) в полевых условиях, в виду малости угла трения слабого грунта (менее 5 0), его прочность на сдвиг может быть определена крыльчаткой (см. «Пособие по сл. грунтам»); б) Значения коэффициентов Кbo, Кbгр и λ-(относительной осадки) принимают по данным лабораторных испытаний грунтов ГОСТ Р 54476 и ГОСТ Р 54477. Коэффициент бокового давления Кбо для песка следует [6] принимать: для крупного песка - 0,33; песка средней крупности - 0,34; песка мелкого и пылеватого - 0,36. Коэффициент бокового расширения слабого грунта Кбгр для глинистых грунтов мягкопластичных и текучепластичных можно принять равным 0,3 - 0,4; текучих - 0,45. 6 Требования к материалам, заполняющим текстильно-песчаные сваи и к геополотнам для их изготовления Материалами для устройства текстильно-песчаных свай являются геооболочка из геополотна и несвязный грунт в качестве минерального заполнителя. К геополотнам предъявляются следующие требования: 1) по виду геосинтетического материала могут использоваться: геополотна тканые и геополотна вязаные; 2) по виду сырья могут использоваться: полиэфирные, полиамидные и поливинилспиртовые комплексные нити; 3) водопроницаемость геополотна должна быть больше или равна водопроницаемости грунта заполнителя свай; 4) максимальное относительное удлинение геополотна геооболочки в продольном и поперечном направлениях не должно превышать допустимую проектом, конструктивно обоснованную величину; 5) применение геополотен возможно при наличии: - стандартов организации, содержащих технические требования к составу сырья, основным контролируемым производителем свойствам, физико-механическим показателям, форме поставки, упаковке, маркировке, требования по безопасности, правилам приемки, методам контроля и испытаний, транспортированию и хранению, гарантии изготовителя; - документов, подтверждающих выполнение данных требований. 6) геополотно геооболочки не должно иметь разрывов и других нарушений сплошности; 7) прочностные и деформативные свойства геополотен для свай определяются в соответствии с ГОСТ Р 55030 и ОДМ [11]; 8) учет коэффициентов долговечности геополотен определяется в соответствии с ОДМ [4]. Используемый для устройства ТПС грунт должен соответствовать следующим требованиям: в качестве заполнителя ТПС следует использовать гравий, щебень и песок по ГОСТ 8267 и 8736; модуль деформации заполнителя ТПС должен более, чем в 10 раз превосходить компрессионный модуль грунта слабого основания (Eс> 10·Eг); угол внутреннего трения заполнителя ТПС φ ≥ 30°; коэффициент фильтрации заполнителя ТПС должен быть не менее 10-5 м/с, но как минимум на два порядка выше, чем у окружающего слабого грунта. По оголовкам текстильно-песчаных свай в качестве гибкого ростверка горизонтально укладывается геосинтетический материал с дополнительной функцией армирования и разделения. Прочностные и деформативные свойства геосинтетического материала гибкого ростверка следует определять в соответствии с ГОСТ Р 55030 и ОДМ [2, 11]. Выбранный геосинтетический материал текстильно-песчаных свай и гибкого ростверка необходимо оценить на долговечность [4] на основании его устойчивости к УФ-облучению, химическим, биологическим и другим воздействиям (Приложение Д). 7 Оценка повышения несущей способности слабого основания текстильно-песчаными сваями 7.1 Расчет несущей способности слабого основания земляного полотна под эксплуатационными нагрузками. 7.1.1 Расчет несущей способности основания земляного полотна под воздействием эксплуатационной нагрузки следует выполнять в соответствии с СП 34.13330, СП 22.13330, СП 24.13330, [5, 7, 15] в два этапа: а) этап оценки состояния несущей способности основания до начала строительства; б) этап прогноза повышения несущей способности слабого основания текстильно-песчаными сваями. Расчет включает оценку прочности грунта основания на сдвиг с определением возможной степени развития в основании областей пластических деформаций и бокового выдавливания с учетом коэффициентов условий работы, надежности по назначению (ответственности) сооружения и надежности по грунту. Значения коэффициентов принимаются по СП 24.13330. Оценка несущей способности слабого грунта выполняется по величине коэффициента безопасности Кб и условию: , (7.1) где Pб - безопасная нагрузка, соответствующая внешней нагрузке на основание, вызывающей появление предельного состояния грунта по сдвигу, кПа; Pрасч - расчетная величина эксплуатационной нагрузки, определяемая для насыпи трапецеидальной формы, кПа. 7.1.2 Оценка несущей способности должна быть выполнена в пределах активной сжимаемой зоны основания. Если слои слабых грунтов располагаются на глубинах, больших ширины насыпи понизу, а также при насыпях высотой более 12 м, то мощность активной зоны устанавливают расчетом. При этом в качестве нижней границы активной зоны сжатия принимается горизонт, на котором вертикальные нормальные напряжения от внешней нагрузки не превышают 20 % напряжений от собственного веса грунта основания. 7.1.3 Расчетная величина эксплуатационной нагрузки на поверхности основания принимается равной весу насыпи и подвижной нагрузки от транспорта на основной площадке насыпи: , (7.2) где н и hн - удельный вес грунта, кН/м3 и высота насыпи с учетом осадки, м; Pтр - подвижная нагрузка от транспорта, кПа. В практических расчетах несущей способности автодорожной насыпи высотой более 3м подвижную нагрузку можно не учитывать. 7.1.4 Безопасная нагрузка на слабые грунты принимается с учетом наименьшего значения прочностных характеристик (сцепления и угла внутреннего трения грунта) в точках активной зоны основания земляного полотна в зависимости от формы нагрузки, глубины расположения рассматриваемого горизонта. Безопасную нагрузку следует определять, как для исходного состояния слабого основания (при начальных значениях прочностных характеристик), так и с учетом возможного упрочнения грунтов основания текстильно-песчаными сваями. Для слабого основания, сложенного медленно уплотняющимися водонасыщенными глинистыми грунтами, безопасная нагрузка должна определяться по СП 34.13330 и СП 22.13330 с учетом возможного нестабилизированного состояния слабых грунтов за счет избыточного давления Рпор в поровой воде. 7.1.5 При оценке возможности использования слабых грунтов в качестве основания насыпи рекомендуется установить тип слабого основания: I - основания, не требующие специальных мероприятий по обеспечению несущей способности; II - основания, для обеспечения несущей способности которых достаточно только технологических мер; III - основания, которые требуют применения специальных конструктивных мер (изменение конструкции насыпи, усиление основания или удаление слабого слоя). Тип основания по несущей способности определяется в зависимости от коэффициента безопасности [5, 6]. Таблица 7.1 - Характеристика грунтов основания и значения коэффициента безопасности Кбез Кб Тип основания I II III Характеристика устойчивости Устойчивость обеспечена при любой скорости отсыпки насыпи Устойчивость при быстрой отсыпке не обеспечена, но обеспечена при медленной отсыпке Устойчивость не может быть обеспечена ни при какой степени консолидации Преобладающие деформации грунта наиболее опасного слоя Сжатие При быстрой отсыпке – сдвиг (выпор); при медленной – сжатие. Сдвиг (выпор, выдавливание) Возможность использования слабой толщи в качестве основания Можно использовать в качестве основания Можно использовать в качестве основания при медленной отсыпке В качестве основания использовать нельзя (необходимо удалить слабый слой) В случае если соблюдается условие , основание относят к I типу, при котором возможна отсыпка насыпи без специальных мероприятий по обеспечению стабильности слабых грунтов. Если данное условие не выполняется, определяют возможность отнесения основания ко II или III типу и назначают конструктивно-технологические мероприятия по повышению несущей способности слабого основания (табл. 7.1). В качестве одного из конструктивно-технологических решений рекомендуется применение текстильно-песчаных свай. 7.1.6 В расчетах несущей способности основания насыпей допускается использовать специальные программы для ЭВМ (например, программные комплексы «Prust 2006», GEO-Slope, «Alterra» и др.). Программы предусматривают оценку несущей способности в различных точках основания с расчетом коэффициентов безопасности. Признаком обеспеченной несущей способности основания на слабых грунтах является отсутствие областей пластических деформаций, т.е. областей, где сопротивляемость грунта сдвигу ниже величины касательных напряжений от нагрузок (приложение А). 7.2 Расчет устойчивости откосов дорожных насыпей на слабых основаниях под эксплуатационными нагрузками 7.2.1 Расчет устойчивости откосов дорожных насыпей под воздействием эксплуатационной нагрузки следует выполнять в два этапа: а) этап прогноза устойчивости откосов дорожных насыпей до начала строительства; б) этап прогноза устойчивости откосов с учетом повышения устойчивости слабого основания за счет его упрочнения текстильно-песчаными сваями. Устойчивость откосов насыпи в соответствии с СП 34.13330, СП 22.13330 [5, 6] следует оценивать на схеме круглоцилиндрических поверхностей скольжения с расчетом коэффициента устойчивости при наиболее опасной призме обрушения. Коэффициент устойчивости: , (7.3) где R - расчетное значение обобщенной силы предельного сопротивления сдвигу, кН, определенное с учетом коэффициента надежности по грунтам; Q - расчетное значение обобщенной активной сдвигающей силы, кН; Kн - коэффициент надежности по назначению сооружения (ответственности со­оружения); nc - коэффициент сочетания нагрузок; п0 - коэффициент перегрузки; т0 - коэффициент условий работы. 7.2.2 Учет коэффициента надежности по грунтам осуществляется путем деления нормативных значений прочностных характеристик грунтов (удельного сцепления, угла внутреннего тре­ния) на его величину, определенную в полевых или лабораторных условиях. 7.2.3 Значение коэффициента надежности по на­значению сооружения Kн принимается в зависимости от уровня ответственности, к которому относится насыпь автомобильной дороги. Величина коэффициента перегрузки п0 и коэффициента сочетания нагрузок пс принимается по нормам СП 20.13330. Полученные расчетом значения коэффици­ента устойчивости при проектном сочетании нагрузок не должны превышать допустимой величины более чем на 10 %. 7.2.4 Расчёт устойчивости откосов по методике [5], основанной на схеме круглоцилиндрических поверхностей скольжения, выполняют путём разбивки предполагаемого отсека обрушения на отдельные блоки, для каждого из которых находят удерживающие и сдвигающие силы от собственного веса блока в сумме с подвижной нагрузкой: Ks , (7.4) где - угол внутреннего трения грунта в каждом блоке; - нормальная составляющая силы от веса блока; - тангенциальная удерживающая составляющая силы от веса блока; - тангенциальная сдвигающая составляющая силы от веса блока; - сила сцепления. Для расчетов устойчивости откосов целесообразно использовать программные продукты для ЭВМ (приложение А). Современные программные комплексы позволяют при расчете устойчивости откосов насыпей учитывать наличие в слабом грунте текстильно-песчаных свай (приложение Б). 7.2.5 В зависимости от расчетных значений коэффициента устойчивости следует определить необходимость дополнительных мероприятий для обеспечения устойчивости откосов насыпи. Если условие формулы (7.3) не выполняется, устойчивость откосов насыпи не обеспечена, в качестве одного из эффективных конструктивно-технологических решений следует применить текстильно-песчаные сваи [18]. 7.3 Комплексная технология (КТ) повышения несущей способности слабых грунтов и устойчивости насыпей текстильно-песчаными сваями 7.3.1 Необходимость повышения несущей способности слабых грунтов основания земляного полотна автомобильной дороги должна быть обоснована расчетами коэффициента безопасности Кб в активной зоне основания по п. 7.1 и приложению А и коэффициента устойчивости откосов насыпи по п.7.2 и приложению Б с учетом эксплуатационной нагрузки и уровня ответственности автомобильной дороги. 7.3.2. Применение текстильно-песчаных свай рекомендуется выполнить, как правило, в составе комплексной технологии [15]. Комплексная технология (КТ) состоит в последовательном упрочнении слабых грунтов за счет интенсификации и регулирования технологических процессов с контролем несущей способности основания и устойчивости насыпи (рисунок 1). КТ включает выполнение взаимосвязанных процессов на трех стадиях: Стадия 1. Формирование рабочей платформы для оборудования (буровой машины или вибропогружателя) при устройстве свай и уплотнение активной зоны слабого основания; Стадия 2. Устройство текстильно-песчаных свай для глубинного упрочнения слабого основания; Стадия 3. Устройство гибкого ростверка – для совместной работы свай и межсвайного пространства под эксплуатационной нагрузкой. КТ должна обеспечить нормативные требования безопасности и устойчивости насыпей, интенсивности осадок слабых оснований на стадии строительства и эксплуатации в соответствии с действующими нормативными документами по проектированию и производству работ по возведению земляного полотна (СП 34.13330, СП 48.13330 [5, 7]). 7.3.3. Повышение несущей способности грунтов и формирование рабочей платформы на первой стадии рекомендуется выполнять с применением технологического режима уплотнения грунтов виброкатками, который включает воздействие максимальной вибронагрузки на основание с целью улучшения его прочностных и деформационных характеристик. В качестве управляемых параметров виброуплотнения приняты: амплитуда, скорость движения и число проходов катка. Для работы катка, отжатия и отвода воды необходимо предварительно выполнить устройство дренажных прорезей и защитного слоя из песка, укрепленного геополотном (приложение Г). 7.3.4. Контроль несущей способности основания на первой технологической стадии следует выполнять с учетом требований п. 7.1 по допустимой вибронагрузке на слабые грунты. Допустимую технологическую нагрузку от грунтового катка Рк и защитного слоя следует проверить с помощью неравенства: [Рк (Мк, V) + Pз ] ≤ [ Pб (с,) – Pпор], (7.5) где Рк (Мк, V) - нагрузка от грунтового катка (кПа), зависящая от рабочей массы катка Мк , скорости его движения V и амплитуды вибрации A; Рз – нагрузка, действующая от защитного слоя, кПа; Рпор – поровое давление, кПа. При оценке результатов первой стадии следует учитывать, что уплотнение грунтов приводит к повышению прочностных характеристик и соответствующему увеличению безопасной нагрузки на основание. По итогам уплотнения полевая лаборатория определяет новые улучшенные значения характеристик слабого грунта: влажности и плотности в соответствии с ГОСТ 30672; сцепления и угла внутреннего трения в соответствии с ГОСТ 20276. Технологическую нагрузку катка рекомендуется ежедневно увеличивать и поддерживать в максимально допустимом по величине Кб размере. Процесс упрочнения верхней зоны слабого основания и формирование рабочей платформы может считаться завершенным при обеспечении несущей способности оборудования (буровой машины или вибропогружателя) при устройстве свай. 7.3.5 Повышение устойчивости основания насыпей на второй технологической стадии следует производить путем устройства текстильно-песчаных свай (рис.7.1), которые обеспечивают повышение прочностных характеристик грунтов за счет дренажа и уплотнения межсвайного пространства. L – расстояние между осями свай; Dвл – диаметр влияния одной текстильно-песчаной сваи; Fгр – площадь влияния одной текстильно-песчаной сваи; Fсв – площадь сечения текстильно-песчаной сваи Рисунок 7.1 - Схема армирования слабого основания Улучшение прочностных и деформационных характеристик грунта в зоне уплотнения приводит к увеличению несущей способности грунтов, что позволяет передать на модифицированные грунтовые основания большие нагрузки. Заполненные дренирующим грунтом сваи одновременно выполняют функцию вертикальных дрен по ускорению процесса консолидации водонасыщенных грунтов за счёт сокращения пути фильтрации воды, отжимаемой из слабой толщи [6, 16]. Для обеспечения прочности межсвайного пространства следует принять величину сближения свай m (определяется отношением диаметра свай dсв к расстоянию между ними l) по условию п. 7.1 обеспечения несущей способности грунта межсвайного пространства (коэффициент безопасности Кб ≥ 1,0), при котором вертикальные напряжения в межсвайном пространстве меньше безопасной допустимой нагрузки на слабые грунты в каждой точке основания. При размещении текстильно-песчаных свай необходимо исключить возможность воздействия на них боковой нагрузки. Величина сближения свай m непосредственно определяет коэффициент армирования слабого основания и влияет на уплотнение грунтов межсвайного пространства. Плотность слабого грунта после устройства текстильно-песчаных свай методом вибропогружения: ρсв = ρн ·(1+ a ), (7.6) где  ρн – начальная плотность слабого грунта, г/см3; a - коэффициент армирования слабого основания текстильно-песчаными сваями, определяемый по формуле: α  = Fсв ·(1+Кро) / Fгр , (7.7) где Fсв – площадь сечения текстильно-песчаной сваи принятого диаметра, м2; Кро – коэффициент увеличения площади текстильно-песчаной сваи при расширении геооболочки; Fгр – площадь влияния (зоны действия) текстильно-песчаной сваи, м2. При устройстве текстильно-песчаных свай методом бурения межсвайное пространство уплотняется только за счет расширения оболочки, начальную плотность грунта следует умножить на Кро. Повышение прочностных характеристик слабого грунта в зависимости от уплотнения после устройства свай следует определять по методике «плотность-влажность» [5, 6]. 7.3.6. Предварительная ориентировочная оценка возможной степени повышения несущей способности (относительного повышения начального модуля деформации) однородного слоя слабого грунта, причем, только за счет устройства ТПС в зависимости от их конструкции и коэффициента армирования основания, может быть выполнена также с учетом [21]. 7.3.7 По результатам второй стадии комплексной технологии необходимо выполнить проверку устойчивости насыпи, несущей способности слабых грунтов основания под эксплуатационной нагрузкой и конечной осадки основания по методике расчета п.7.1, п.7.2, 7.4 и приложения Б настоящего ОДМ. Если условия устойчивости не выполняются, следует применить третью стадию комплексной технологии. 7.3.8. Третья стадия КТ предназначена для устройства гибкого ростверка. Она включает укладку прослойки из геосинтетического материала над сваями, устройство защитного слоя из песка и виброуплотнение в режиме интенсивной технологии. В качестве исходных данных следует принять фактические физико-механические характеристики слабых грунтов, улучшенные в результате первой и второй стадий комплексной технологии. Методы технологического регулирования на третьей стадии заключаются в выборе параметров геосинтетического материала и режимов уплотнения для формирования гибкого ростверка, обеспечивающего распределение эксплуатационной нагрузки на сваи и разгрузку межсвайного пространства до допустимого по коэффициенту безопасности Кб значения. 7.4 Расчет максимальных осадок и усилий в текстильно-песчаных сваях и гибком ростверке на слабом основании земляного полотна 7.4.1 Расчет усилий в текстильно-песчаных сваях и гибком ростверке 7.4.1.1 Расчет усилий в текстильно-песчаных сваях, межсвайном пространстве и гибком ростверке предназначен для оценки несущей способности и влияния свай на прочностные и деформационные характеристики слабого основания. Усилие, возникающее в свае от расчетных нагрузок, действующих на слабое основание, зависит от распределения эксплуатационной нагрузки между сваями и межсвайным пространством в основании земляного полотна. Расчетная нагрузка, передаваемая на сваю Рсв, определяется по формуле: Рсв = Ро (1 – Pz / P0), (7.8) где Pz - нагрузка, действующая на межсвайное пространство, кПа; Ро – полная эксплуатационная нагрузка, кПа. Распределение эксплуатационной нагрузки Pz /Pо следует принимать по таблицам [6] в зависимости от сближения свай m, коэффициента бокового давления песка свай Кбo, бокового расширения грунта основания Кбгр и относительной осадки основания λ. 7.4.1.2 Значение передаваемой по п. 7.4.1.1 на сваю нагрузки, должно быть меньше несущей способности сваи Рсв с учетом коэффициентов условий работы, надежности по назначению (ответственности) сооружения и надежности по грунту, принимаемых в соответствии с требованиями СП 24.13330. При определении горизонтальных напряжений, действующих на межсвайное пространство от текстильно-песчаных свай в соответствии с п.7.3, необходимо учитывать реактивные напряжения от слабого грунта и геооболочки сваи. Общая величина напряжений Pсг, действующих от текстильно-песчаной сваи составляет [19]: Pсг = Px – Рсл – Рго, (7.9) где Px – горизонтальные напряжения, возникающие в текстильно-песчаной свае, кПа, определяемые по таблицам [6, приложение В]; Рсл – реактивные горизонтальные напряжения, действующие от слабого грунта, кПа и определяемые по формуле: (7.10) αz – коэффициент, зависящий от относительной глубины расположения рассматриваемого горизонта, определяемого по СП 22.1333; Kбгр – коэффициент бокового расширения слабого грунта; Рго - удерживающие горизонтальные напряжения, действующие от геооболочки, кПа и определяемые согласно методике [20] по формуле: , (7.11) где J - прочность в поперечном направлении геооболочки для текстильно-песчаных свай, кН/м; rго - радиус текстильно-песчаных свай, м; lго - длина окружности текстильно-песчаных свай, м; Δrго - увеличение радиуса текстильно-песчаных свай после прохождения осадки, м, определяемая по формуле: , (7.12) где dсв - диаметр текстильно-песчаных свай, м; Px – тоже, что в формуле (7.9), кПа; Ег – модуль деформации слабого грунта при боковом давлении, кПа; Кбo - коэффициент бокового давления заполнителя геооболочки. dсв – диаметр сваи; Рc, Рz – нагрузка на сваю и на межсвайное пространство; Рх,Рсл – напряжения, возникающие в свае и слабом грунте Рисунок 7.2- Параметры влияния текстильно-песчаных свай на межсвайное пространство 7.4.1.3 Характеристики геополотен для геооболочки для текстильно-песчаных свай подбирают по методике [4] в зависимости от горизонтальных напряжений, возникающих в текстильно-песчаной свае Рx, определяемых в п. 7.4.2. ОДМ. Прочность геополотна геооболочки проверяется, исходя из условия обеспечения неравенства [4]: T ≥ FR , (7.13) где T - долгосрочная прочность на разрыв геополотна геооболочки, кН/м; FR - растягивающее усилие в геооболочке, кН/м, определяемое по формуле: FR = Pго · lго/2, (7.14) где lго – тоже, что в формуле (7.11); Pго – тоже, что в формуле (7.9). Расчетная долгосрочная прочность геополотна геооболочки R определяется следующим образом: , (7.15) где R нор – нормативная прочность геополотна, кН/м; γb – коэффициент запаса для геополотна; – общий коэффициент, учитывающий влияние факторов ухудшения свойств, определяется в виде произведения отдельных коэффициентов: (7.16) где к1 - коэффициент, учитывающий снижение прочности от механических повреждений структуры; к2 - коэффициент, учитывающий снижение прочности от ползучести; к3 - коэффициент, учитывающий снижение прочности от ухудшения свойств ниточных и сварных швов или прочности соединения элементов структуры материала; к4 - коэффициент, учитывающий снижение прочности от атмосферных воздействий; к5 - коэффициент, учитывающий снижение прочности от воздействия агрессивных сред; к6 - коэффициент, учитывающий снижение прочности от воздействия микроорганизмов; к7 - коэффициент, учитывающий снижение прочности от температуры. Прочность геополотна для ТПС может быть проверена и непосредственно в зависимости от величины по Pго , если в характеристиках фирм-изготовителей приведены данные о круговой предельной прочности на разрыв, кН/м. Входящие в формулу (7.16) коэффициенты определяются по данным фирм-изготовителей геосинтетического материала на основании проведенных испытаний (приложение Д). 7.4.1.4 Устройство гибкого ростверка на слабом основании рекомендуется предусматривать, если прочностные характеристики слабых грунтов после устройства текстильно-песчаных свай не обеспечивают достаточную несущую способность межсвайного пространства и конечная осадка превышает допустимую по проекту величину. Усилие, развивающееся в гибком ростверке от эксплуатационной нагрузки после устройства текстильно-песчаных свай, принимается в качестве требования к прочности гибкого ростверка. Ростверк устраивается из геосинтетических полотен с параметрами механических свойств: прочности на растяжение Rпр (кН/м) в продольном направлении, расчетной относительной деформации λ. 7.4.1. Геополотно для гибкого ростверка должно быть выбрана по методике [6] по величине требуемой прочности при расчетной относительной деформации. Проверка условия прочности: Rпр ≥ Кз ∙ Ro, (7.17) где Rпр - прочность геосинтетического материала на растяжение, кН/м; Ro - развивающееся в геополотне усилие, кН/м, определяемое по техническим характеристикам геолотна в зависимости от расчетной относительной деформации по формуле: λп = 2S ∙ Kз / (L – dсв) , (7.18) S - осадка межсвайного пространства, определяется по п. 7.4.2 настоящего ОДМ, м; L – расстояние между осями свай, м; dсв – диаметр сваи, м; Кз - коэффициент запаса, принимаемый равным 1,3. 7.4.1.6 Для оценки несущей способности под эксплуатационной нагрузкой слабого основания с новыми повышенными значениями прочностных характеристик и сниженной нагрузкой на межсвайное пространство за счет устройства текстильно-песчаных свай и гибкого ростверка следует выполнить контрольный расчет по п. 7.1 настоящего ОДМ в соответствии с приложением А. Для оценки устойчивости откосов насыпи на основании с новыми повышенными значениями прочностных характеристик после устройства текстильно-песчаных свай следует выполнить контрольный расчет по п. 7.2 настоящего ОДМ (с использованием программных продуктов для ЭВМ) в соответствии с приложением Б. 7.4.2 Расчет осадок основания 7.4.2.1 Расчет расстояния между сваями, принятого в начальном варианте по п. 7.3.5 настоящего ОДМ в зависимости от требуемого сближения и диаметра свай, следует проверить по условию соответствия расчетной осадки слабого основания допускаемой по проекту величине (по второму предельному состоянию). Исходными данными для расчета являются: 1) сближение свай m, принятое в п. 7.3.5 настоящего ОДМ по условию обеспечения несущей способности грунта межсвайного пространства и несущей способности сваи (п. 7.4.1.6 настоящего ОДМ); 2) модуль деформации и напряжения в каждом слое межсвайного пространства, определяемые по результатам полевых испытаний грунтов по ГОСТ 20276 после устройства рабочей платформы и упрочнения грунтов на первой стадии комплексной технологии (п. 7.3 настоящего ОДМ). 7.4.2.2. Расчет осадки слабой толщи межсвайного пространства выполняется методом послойного суммирования (СП 22.13330 [5]): , (7.19) где hi– толщина, м; Eгр,i – модуль деформации каждого слоя слабого основания, кПа; (Pz, Hi, φ) - напряжение в грунтах каждого слоя от эксплуатационной нагрузки, действующей на поверхность межсвайного пространства Pz, определяется по пособию [6] и п.7.4.1 настоящего ОДМ в зависимости от глубины расположения слоя hi и угла внутреннего трения грунта, кПа. Расчет по формуле (7.18) следует выполнить по двум вариантам: 1) начальное значение осадки до устройства гибкого ростверка, при воздействии нагрузки Pz на межсвайное пространство; 2) осадка после устройства гибкого ростверка под нагрузкой, равной эксплуатационной Pz за вычетом части нагрузки, воспринимаемой гибким ростверком в соответствии с п.7.4.1.5 и приложением Б настоящего ОДМ. Если данное условие не соблюдается, следует выполнить технико-экономическое сравнение вариантов упрочнения основания, в том числе: по уменьшению расстояния между сваями и новом распределении эксплуатационной нагрузки Pz / P0 между сваями и грунтом межсвайного пространства, по увеличению прочности гибкого ростверка. 7.5 Расчет величины конечной осадки конструкции и времени ее консолидации с учетом работы текстильно-песчаных свай 7.5.1 Конечная осадка основания земляного полотна под эксплуатационной нагрузкой должна быть рассчитана методом послойного суммирования по формуле (7.19) в активной зоне основания с учетом конечных значений прочностных характеристик грунтов (после устройства свай и гибкого ростверка) и приведенного модуля деформации каждого слоя армированного основания Еmi: , (7.20) где  α – тоже, что в формуле (7.7) настоящего ОДМ; Eгр,i - модуль деформации каждого слоя слабых грунтов, кПа; Есв,- модуль деформации песка в текстильно-песчаных сваях, кПа. Конечная осадка должна определяться для всех характерных поперечников слабого основания на проектируемом участке автодороги. 7.5.2 Время завершения консолидации слабых грунтов основания Т определяется по методике [5] в зависимости от требуемой по проекту степени консолидации, коэффициентов консолидации (определяются лабораторными испытаниями грунтов по ГОСТ 25584), расстояния между сваями и дренажными прорезями - пути фильтрации воды в горизонтальном и вертикальном направлениях (см. п.7.3 настоящего ОДМ). При необходимости обеспечения консолидации основания в требуемые по проекту сроки свайную конструкцию необходимо проверить по методике [18] с определением общей степени консолидации по формуле: , (7.21) где Uв – степень консолидации основания, достигаемая при фильтрации воды в вертикальном направлении; Uг - степень консолидации основания, достигаемая при фильтрации воды в горизонтальном направлении. Значения Uв и Uг определяют по методике [18] на основании значений фактора времени Ni, определяемого в горизонтальном и вертикальном направлениях для каждого слоя по формуле: (7.22) где Сi - коэффициент консолидации при вертикальной / горизонтальной фильтрации, см2/мин; li - расчётный путь вертикальной и горизонтальной фильтрации воды, см. Если полученное расчетом значение Uобщ больше требуемого срока консолидации, то расстояние между сваями уменьшают и повторяют расчет по формулам (7.21) и (7.22). 7.5.3 Конечная осадка и время завершения требуемой степени консолидации грунтов выделенных слоев (или время достижения требуемой в РД интенсивности осадки) должна быть сопоставлена с величиной допустимой осадки основания, которая определяется в зависимости от типа дорожной одежды и условия ее устройства в соответствии с СП 34.13330. Допустимую конечную осадку основания принимают по пособию [6]: для автомобильных дорог, относящихся в соответствии с техническим регламентом о безопасности зданий и сооружений к 1-му уровню ответственности – 10 см; для 2-го и 3-го уровней ответственности - 5% от высоты насыпи. Соответствие достигнутых в результате применения текстильно-песчаных свай конечной осадки и степени консолидации допустимым по проекту величинам обеспечивается мероприятиями и расчетами, изложенными в п. 7.1 – 7.5 настоящего ОДМ.

Похожие:

	Рекомендации по применению полимерно-дисперсного армирования асфальтобетонов... Методические рекомендации предназначены для полимерно-дисперсного ар­мирования асфальтобетонов и других органоминеральных смесей,...		Методические рекомендации по армированию асфальтобетонных слоёв дорожных... Внесен управлением эксплуатации автомобильных дорог Федерального дорожного агентства
	Методические рекомендации по проектированию и устройству буронабивных... Разработан: Открытым акционерным обществом «Научно-исследовательский институт транспортного строительства» (оао цниис)		Инструкция по строительству цементобетонных покрытий автомобильных дорог всн 139-80 Союздорнии Минтрансстроя на основе исследований Союздорнии, обобщения отечественного и зарубежного опыта конструирования и строительства...
	Соблюдения требований сто нострой 25. 27 2011 Автомобильные дороги.... Сто нострой 25. 27 – 2011 Автомобильные дороги. Строительство земляного полотна автомобильных дорог. Часть Возведение земляного полотна...		Ведомственные строительные нормы всн 19-89 "Правила приемки работ... Настоящие Правила устанавливают единый порядок приемки выполненных работ при строительстве (реконструкции)* и ремонте автомобильных...
	Несущая способность свай, выполненных по технологии вытеснения в слабых грунтах Охватывает почти всю рассматриваемую область радиусом 15 м. В отличие от грунта Кулона–Мора результатом вытеснения упрочняющегося...		Рекомендации по организации и проведению ведомственного контроля... Разработан ООО «Автодорис» (канд техн наук Паневин Н. И., канд экон наук Провоторов И. А., инж. Александров С. А., Паневин М. Н.,...
	Рекомендации по испытанию плёнкообразующих материалов по уходу за... Разработан обществом с ограниченной ответственностью «биотех» (к т н. С. В. Эккель, к т н. П. А. Зайцев)		Карта контроля Сто нострой 25. 103 – 2013 «Автомобильные дороги. Устройство водоотводных и дренажных систем при строительстве автомобильных дорог...