Приложение Л. Определение состояния, свойств и несущей способности оснований свай в многолетнемерзлых грунтах по результатам статического зондирования

Приложение Л

Определение состояния, свойств и несущей способности оснований свай в многолетнемерзлых грунтах по результатам статического зондирования

Л.1 На территории распространения многолетнемерзлых грунтов статическим зондированием испытывают мерзлые и талые дисперсные грунты, состав и состояние которых позволяет выполнять непрерывное внедрение зонда. Предварительно (при составлении технического задания на изыскания) применимость статического зондирования, в зависимости от грунтовых условий, допускается определять по таблице Л.1.

Таблица Л.1 - Применимость статического зондирования в зависимости от грунтовых условий

Вид зонда	Дисперсные грунты						Ледяные грунты (лед)
	Талые/охлажденные			Мерзлые
	Гравийно-галечниковые	Песчаные	Глинистые	Мерзлые песчаные	Пластичномерзлые глинистые	Твердомерзлые глинистые
Зонд без нагревательного элемента (ГОСТ Р 58888, ГОСТ 19912)	В	А-Б	А-Б	В-Г	Б	В-Г	В-Г
Зонд с нагревательным элементом в конусе зонда (ГОСТ Р 58961)	В	А-Б	А-Б	Б-Г	А-Б	Б-Г	В
Примечания 1 Применимость: "А" - высокая, "Б" - умеренная, "В" - низкая, "Г" - не применяется. 2 При невозможности достижения заданной глубины вдавливание зонда в грунт выполняют с периодическим разбуриванием согласно примечанию к пункту 5.4.6 ГОСТ 19912-2012.

Статическое зондирование следует выполнять специальными зондами: для температурно-каротажного статического зондирования по ГОСТ Р 58888 (содержающий в том числе температурный датчик в конусе) или термостатического зондирования по ГОСТ Р 58961 (содержающий в том числе температурный датчик и нагревательный элемент в конусе).

Испытания следует выполнять установками тяжелого типа по ГОСТ 19912, обеспечивающими усилие вдавливания и извлечения зонда не менее 100 кН.

Примечание - В соответствии с требованиями технического задания, с учетом цели и задач изысканий, могут использоваться специальные зонды, имеющие другие дополнительные датчики (порового давления, токового каротажа, сейсмоакустический и др.) и устройства, позволяющие измерять дополнительные характеристики грунта или контролировать процесс зондирования.

Статическое зондирование в условиях распространения многолетнемерзлых грунтов применяют в комплексе с другими методами инженерно-геокриологических изысканий для выявления и определения:

- инженерно-геологических элементов;

- пространственной изменчивости состава, состояния и свойств грунтов;

- залегания кровли мерзлых грунтов;

- температуры грунтов;

- состояния (талое, мерзлое) грунтов;

- границ зон оттаивания (замораживания) при оттаивании (замораживании) грунтов;

- засоленности и коррозионной активности грунтов, выявления криопегов;

- возможности разжижения оттаявших песков при динамических и сейсмических воздействиях;

- параметров сейсмомикрорайонирования многолетнемерзлых и оттаявших грунтов:

- характеристик физических, теплофизических, прочностных и деформационных свойств мерзых и талых грунтов;

- механических свойств мерзлых грунтов с учетом их оттаивания;

- возможности погружения (забивки, задавливания, завинчивания) свай до заданной отметки;

- сопротивлений грунта под нижним концом и по боковой поверхности свай;

- степени уплотнения (разуплотнения) и упрочнения (снижения прочности) грунтов во времени и пространстве при их оттаивании (замораживании);

- качества геотехнических работ при инженерной подготовке оснований.

Л.2 Статическое зондирование выполняют в режиме температурно-каротажного статического зондирования по ГОСТ Р 58888 или термостатического зондирования по ГОСТ Р 58961.

При испытании измеряют и фиксируют: удельные сопротивления грунта под конусом и вдоль боковой поверхности муфты трения при вдавливании зонда ( и , кПа), испытании зонда в режиме "стабилизации" ( и , кПа) и в начальный момент дополнительного вдавливания (додавливания) зонда после завершения его вмерзания в грунт в процессе испытания в режиме "стабилизации" ( и , кПа); температуру , °С, конуса зонда; глубину и скорость вдавливания , м/мин, зонда; время , прошедшее после начала режима "стабилизации" зонда. Вмерзание зонда в грунт допускается считать завершенным, если изменение температуры конуса зонда за последние 3 мин составляет не более 0,03°С.

Л.3 Для предварительных расчетов оснований сооружений нормального и повышенного уровней ответственности, а также для окончательных расчетов оснований сооружений пониженного уровня ответственности в глинистых пластичномерзлых (кроме засоленных и заторфованных) грунтах допускается определять нормативные значения характеристик механических свойств грунтов согласно Л.7, сопротивлений грунтов под нижним концом и по боковой поверхности вертикально нагруженных висячих забивных и бурозабивных свай согласно Л.9.

Окончательные расчеты сооружений допускается выполнять с использованием Л.7, Л.9 в случае выполнения контрольных сопоставлений результатов расчетов по данным статического зондирования и прямых методов испытаний грунтов, выполненных на ключевых участках.

Л.4 При проведении инженерно-геокриологических изысканий под конкретные сооружения статическое зондирование грунтов выполняют в пределах их контуров или на расстояниях от контуров не более 5 м. Для получения сопоставительных данных часть точек зондирования располагают на расстоянии не более 3 м от горных выработок, в которых производят отбор монолитов для лабораторных исследований, и выполняют другие полевые исследования грунтов, но не менее 1 м от границы выработки и не менее 2 м от оси испытуемой сваи.

Расположение точек в плане и глубину статического зондирования необходимо назначать согласно СП 47.13330 с учетом [1, часть IV]. При отсутствии соответствующих указаний, учитывающих особенности проектируемого сооружения, допускается руководствоваться аналогичными указаниями для инженерно-геологических скважин.

Л.5 Состояние грунта и границу между талыми и мерзлыми грунтами по данным зондирования определяют по показаниям температурного датчика зонда и (или) диаграммам, составляемым на основе местного опыта сопоставления результатов бурения разведочных скважин и данных статического зондирования. В случае отсутствия местного опыта для глинистых пластичномерзлых (кроме засоленных и заторфованных) грунтов допускается использовать диаграмму рисунка Л.1, при условии выполнения контрольных сопоставлений с результатами бурения.

Л.6 Природную температуру талого, охлажденного и мерзлого грунтов определяют по показаниям температурного датчика зонда, фиксируемым в процессе его "стабилизации", согласно ГОСТ Р 58888.

Л.7 Нормативные величины предельно длительных значений эквивалентного сцепления , кПа, и компрессионного модуля деформации , МПа, пластичномерзлых грунтов определяют по таблице Л.2. Расчетные значения характеристик определяют в соответствии с требованиями ГОСТ 20522 с учетом 5.8.

Таблица Л.2 - Расчетные значения и

, кПа	5000	10000	15000	20000
, кПа	34	96	170	260
, МПа	16	23	28	32
Примечание - Для промежуточных значений значения и определяют интерполяцией.

Значения характеристик и при расчетной температуре мерзлого грунта определяют на основе откорректированного (корректировка выполняется на основе региональных корреляционных зависимостей между сопротивлением и температурой грунта) значения , соответствующего расчетной температуре грунта или путем умножения их значений, полученных по таблице Л.2. на поправочный температурный коэффициент (определяется на основе региональных корреляционных зависимостей между значениями характеристик и и температурой грунта).

Л.8 Несущую способность основания , кН, вертикально нагруженной висячей сваи в пластичномерзлых грунтах по результатам статического зондирования, определяют по формуле

, (Л.1)

где - температурный коэффициент, учитывающий изменения температуры грунтов основания из-за случайных изменений температуры наружного воздуха, определяется по приложению П;

- частное значение предельно длительного сопротивления основания сваи, определяемое в соответствии с Л.9;

- коэффициент надежности по грунту, определяемый в соответствии с требованиями ГОСТ 20522;

- коэффициент надежности, учитывающий метод определения несущей способности основания сваи, при использовании результатов статического зондирования принимается:

а) при отсутствии в зоне проектируемого объекта статических испытаний свай ,

б) при проведении на ключевом участке в зоне проектируемого объекта сопоставительных испытаний грунтов сваей статической вдавливающей нагрузкой и статическим зондированием рассчитывается по формуле

,

где - предельно длительное сопротивление основания сваи на ключевом участке, рассчитанное по данным статического зондирования;

- предельно длительное сопротивление основания опытной сваи на ключевом участке, определенное по данным испытания сваи статической нагрузкой;

n - число точек зондирования.

Л.9 Частное значение предельно длительного сопротивления основания , кН, вертикально нагруженной висячей сваи в пластичномерзлых грунтах в точке зондирования определяют по формуле

, (Л.2)

где k - коэффициент, учитывающий различие в состоянии многолетнемерзлых грунтов в период статического зондирования (при природной температуре грунта) и эксплуатации (при расчетной температуре грунта) проектируемого сооружения, определяемый согласно 7.2.10; при вычислении коэффициента к температура грунта определяется как средняя на участке, расположенном в пределах одного диаметра d выше и четырех диаметров d ниже отметки острия проектируемой сваи (где d - диаметр круглого или сторона квадратного сечения сваи, м);

- удельное предельно длительное сопротивление пластичномерзлого грунта под нижним концом сваи по данным зондирования в рассматриваемой точке, кПа;

А - площадь поперечного сечения сваи, ;

- коэффициент, зависящий от вида поверхности смерзания, принимаемый согласно В.3;

- удельное предельно длительное сопротивление пластичномерзлого грунта сдвигу по боковой поверхности смерзания свай в пределах i-го слоя грунта, кПа;

- площадь поверхности смерзания i-го слоя грунта с боковой поверхностью сваи, .

Удельное предельно длительное сопротивление пластичномерзлого грунта под нижним концом сваи , кПа, по данным статического зондирования в рассматриваемой точке определяется по формуле

, (Л.3)

где - коэффициент перехода от к , принимаемый для забивных и бурозабивных свай по таблице Л.3,

- среднее значение удельного сопротивления грунта, кПа, под конусом зонда, полученное из опыта, на участке, расположенном в пределах одного диаметра d выше и четырех диаметров d ниже отметки острия проектируемой сваи.

Таблица Л.3 - Коэффициент

, кПа	5000	10000	15000	20000
	0,42	0,31	0,25	0,22
Примечания 1 Приведенные значения коэффициента могут использоваться при глубине заложения сваи 5...10 м и погружении ее нижнего конца глубже забоя лидерной скважины не менее чем на четыре диаметра сваи. 2 Для промежуточных значений значения определяют интерполяцией.

Удельное предельно длительное сопротивление пластичномерзлого грунта сдвигу по боковой поверхности смерзания сваи в пределах i-го слоя грунта , кПа, по данным статического зондирования в рассматриваемой точке определяется по формуле

, (Л.4)

где - коэффициент, принимаемый для забивных и бурозабивных свай по таблице Л.4;

- среднее значение удельного сопротивления i-го слоя грунта, кПа, вдоль боковой поверхности муфты трения, измеренное в начальный момент дополнительного вдавливания (додавливания) зонда после завершения его вмерзания в грунт в процессе испытания в режиме "стабилизации".

Таблица Л.4 - Коэффициент

, кПа	Значения в зависимости от отношения
	0,00	0,25	0,50	0,75	1,00
50	0,18	0,17	0,17	0,16	0,14
100	0,26	0,25	0,24	0,22	0,19
150	0,33	0,31	0,29	0,27	0,22
200	0,38	0,36	0,34	0,31	0,24
Примечания 1 - площадь поперечного сечения лидерной скважины для бурозабивных свай, . 2 Для забивных свай принимается . 3 Для бурозабивных свай . 4 Для промежуточных значений значения определяют интерполяцией.

Для многолетнемерзлых грунтов несливающегося типа сопротивление участка талого грунта сдвигу по боковой поверхности сваи по данным статического зондирования рассчитывается согласно СП 24.13330.