ПРОЕКТИРОВАНИЕ И УСТРОЙСТВО
СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ И ШПУНТОВЫХ ОГРАЖДЕНИЙ
В УСЛОВИЯХ РЕКОНСТРУКЦИИ
ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ
И ГОРОДСКОЙ ЗАСТРОЙКИ

ВСН 490-87

Минмонтажспецстрой СССР

Министерство монтажных и специальных
строительных работ СССР

Москва 1988

РАЗРАБОТАНЫ Всесоюзным научно-исследовательским институтом гидромеханизации, санитарно-технических и специальных строительных работ - ВИИИГС (канд. техн. наук Е. Д. Ковалевский) и Государственным институтом по проектированию оснований и фундаментов - ГПИ Фундаментпроект (канд. техн. наук В. К. Рудь). В составлении принимали участие: канд. техн. наук В. Ф. Ковалев (НИИпромстрой), В. П. Вершинин (ЛенНИИпроект), В. О. Изофов (ВНИИГС).

ВНЕСЕНЫ И ПОДГОТОВЛЕНЫ к утверждению Главным техническим управлением Минмонтажспецстроя СССР.

Настоящая инструкция устанавливает требования к проектированию и устройству свайных фундаментов и шпунтовых ограждений из погружаемых в грунт элементов (свай и шпунта) вблизи существующих зданий, сооружений и подземных коммуникаций в условиях реконструкции промышленных предприятий и городской застройки¹⁾.

__________

¹⁾ Далее для краткости, где это возможно вместо термина "сваи-оболочки и сваи" используется термин "сваи" и вместо термина "существующие здания и сооружения" используется термин "сооружения".

Инструкция не распространяется на проектирование и устройство свайных фундаментов и шпунтовых ограждений на просадочных и вечномерзлых грунтах, на подрабатываемых территориях, в карстоопасных районах, на оползневых склонах и искусственно промораживаемых массивах.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Свайные фундаменты и шпунтовые ограждения вблизи сооружений и подземных коммуникаций следует проектировать и строить в соответствии с требованиями действующих строительных норм и правил проектирования, производства и приемки работ по устройству оснований и фундаментов с учетом указаний настоящей инструкции.

1.2. Свайные фундаменты и шпунтовые ограждения из погружаемых в грунт элементов вблизи сооружений и подземных коммуникаций следует проектировать на основе:

имеющихся данных и результатов инженерно-геологических и гидрогеологических изысканий, выполненных на момент нового строительства;

данных, полученных в результате обследования (приложение 1), и характеризующих конструктивные особенности и состояние существующих сооружений и подземных коммуникаций, а также стабилизацию деформаций грунтов оснований сооружений за период их эксплуатации по результатам наблюдений или расчету;

данных о параметрах колебаний грунта, сооружений и подземных коммуникаций, вызываемых забивкой или вибропогружением свай и шпунта;

технико-экономического сравнения возможных вариантов проектных решений (с оценкой по приведенным затратам и учетом сроков строительства).

1.3. Параметры колебаний при погружении свай и шпунта молотами и вибропогружателями прогнозируют, руководствуясь указаниями рекомендуемого приложения 2, и уточняют по результатам виброизмерений при погружении указанных в проекте пробных свай, предназначенных для определения несущей способности, и шпунтин в соответствии с требованиями раздела 4 настоящей инструкции.

1.4. Динамические воздействия при погружении свай и шпунта должны удовлетворять следующим требованиям:

а) для сооружений и подземных коммуникаций должна быть обеспечена их нормальная эксплуатация;

б) параметры колебаний должны быть допустимыми для чувствительных к колебаниям машин, оборудования и приборов;

в) параметры колебаний не должны превышать допустимых значений по санитарным нормам.

1.5. Допускается проектировать свайные фундаменты и шпунтовые ограждения без учета по п. 1.4 а динамических воздействий вблизи сооружений и подземных коммуникаций, которые испытывали большие динамические воздействия чем ожидаемые от погружения ближайших к ним свай и шпунта, а деформации их оснований стабилизировались.

2. ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ И ШПУНТОВЫХ ОГРАЖДЕНИЙ ИЗ ПОГРУЖАЕМЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ВБЛИЗИ СООРУЖЕНИЙ

2.1. При разработке проекта свайных фундаментов и шпунтовых ограждений из погружаемых элементов молотами или вибрационным оборудованием вблизи сооружений необходимо определить наименьшее расстояние и от погружаемых элементов до сооружений. Если расстояние r будет меньше, чем приведенное в табл. 1, необходимо собрать исходные данные в соответствии с указаниями раздела 4 и, исходя из требований п. 1.4, определить допустимые расстояния [r] в соответствии с пп. 2.3-2.5, 2.13 и 2.15.

2.2. Забивка и вибропогружение свай и шпунта с учетом требований п. 1.4 а допускается без дополнительного расчета, если расстояния от них до сооружений не менее указанных в табл. 1.

Таблица 1

2.3. Если в проекте расстояния r от ближайших забиваемых молотами свай и шпунта предусматриваются меньшими чем по табл. 1, допустимые расстояния [r], на которых забивка не вызовет развития деформаций оснований сооружений (s_a = 0), определяют из условия

a_ф £ [a]_I,                                                                      (1)

где a_ф - ускорение вертикальных колебаний фундамента на расстоянии r до погружаемой сваи или шпунта, определяемое в соответствии с указаниями рекомендуемого приложения 2, м/с²;

[a]_I -  допустимое ускорение вертикальных колебаний фундамента, при котором не происходят дополнительные деформации оснований, принимаемое по табл. 2, м/с²;

s_a -   дополнительные деформации основания существующего фундамента от динамических воздействий с ускорением a_ф > [a]_I.

2.4. Допустимые расстояния [r] при забивке свай и шпунта, удовлетворяющие требованию п. 2.3, определяют из графика на чертеже по показателю l и коэффициенту затухания колебаний грунта с расстоянием d, принимаемому по табл. 1 рекомендуемого приложения 2. Показатель l отделяется по формуле

l = [a]_I/Кa_о,

где К -  коэффициент передачи колебаний грунты фундаменту сооружения, принимаемый для расчетов по табл. 3 рекомендуемого приложения 2;

a_о -  ускорение колебаний грунта на расстоянии 0,5 м от сваи, определяемое по чертежу и формуле (2) приложения 2.

Зависимость допустимого расстояния [r] от показателя l

2.5. Допустимые расстояния [r] при вибропогружении свай-оболочек, свай и шпунта, удовлетворяющие требованию п. 2.3, определяют из графика на чертеже по показателю l и коэффициенту d. Показатель при вибропогружении определяется по формулам:

для шпунта                      l = [a]_I/0,5a_o;

для свай                            l = [a]_I/0,8a_o;

для свай-оболочек           l = [a]_I/a_o.

Таблица 2

2.6. Если в проекте расстояния r от погружаемых свай до зданий и сооружений предусматриваются меньшими, чем по пп. 2.4 и 2.5, необходимо на стадии проектирования провести измерения параметров колебаний при погружении пробных свай в соответствии с пп. 4.6 и 4.7 и проверить допустимость ожидаемых деформаций оснований фундаментов существующих сооружений, исходя из требования:

s_a + s_o £ [s],                                                                (2)

где s_o - дополнительные деформации основания, вызванные влиянием нагружения фундаментов нового сооружения, определяемые расчетом по СНиП 2.02.01-83;

[s] -  предельные допустимые деформации оснований фундаментов, принимаемые по табл. 4.

Примечание. Проверка условия (2) может быть произведена без учета s_o для сооружений 1 категории по состоянию (табл. 5) и грунтов их оснований I группы (см. табл. 3), а также независимо от группы грунтов оснований, если в месте примыкания к существующему сооружению проектируемые фундаменты приняты из свай-стоек или из висячих свай при расчетной нагрузке на сваю не более 0,75 от несущей способности по грунту при нагрузке на острие не менее 50 %.

Таблица 3

Таблица 4

Устанавливается на основании результатов обследования с оценкой по табл. 5.

Таблица 5

2.7. Ожидаемые деформации s_a по п. 2.6 следует определять по формуле

,                                                            (3)

где [a]_II - предельное допустимое ускорение колебаний фундамента, принимаемое по табл. 6 для различных сооружений в зависимости от их состояния и группы грунта основания существующего здания.

2.8. При проектировании фундаментов, располагаемых в зоне влияния на деформации оснований существующих сооружений, необходимо обеспечить минимальную осадку ближайших к ним проектируемых фундаментов.

Таблица 6

Примечание. Для сооружений со свайными фундаментами значения [a]_II - допускается увеличить в 1,5 раза.

2.9. В случае вибропогружения свай и свай-оболочек необходимо проверить прочность при резонансе ближайших к свайному полю несущих конструкций в соответствии с указаниями "Инструкции по расчету несущих конструкций промышленных зданий и сооружений на динамические нагрузки" (М.: Стройиздат, 1970).

2.10. Если в проекте требуемое расстояние r меньше допустимого [r], необходимо принять меры по уменьшению динамических воздействий, приведенные в разделе 5, или принять другие технические решения (вдавливание свай, устройство консолей и др.).

2.11. При вдавливании свай на расстоянии менее 6 м от существующих фундаментов оценку влияния вдавливания на осадки фундаментов сооружений следует производить по табл. 7.

2.12. При погружении свай вблизи сооружений со дна котлована должны быть соблюдены требования п. 1.4а, при этом допустимые расстояния [r] по пп. 2.3 и 2.6 следует определять с учетом мер, приведенных в приложении 3.

2.13. При наличии в зданиях и сооружениях машин, оборудования и приборов, чувствительных к колебаниям, допустимые расстояния определяют исходя из условия

v_ф £ [v],                                                                   (4)

где v_ф -   скорость колебаний отдельно стоящих фундаментов под машины и оборудование или несущих конструкций сооружения, находящихся на расстоянии r от погружаемых свай и шпунта, на которых установлены машины, оборудование и приборы, определяемая в соответствии с рекомендуемым приложением 2;

[v] - допустимая скорость колебаний, принимаемая в зависимости от класса машин, оборудования и приборов, чувствительных к колебаниям, принимаемая в соответствии с "Инструкцией по расчету перекрытий на импульсивные нагрузки" (М.: Стройиздат, 1966).

Таблица 7

2.14. Если, несмотря на принятые меры, рекомендуемые в разделе 5, по уменьшению динамических воздействий, условие (4) не соблюдается, необходимо определить зону их влияния и согласовать с производственной организацией возможность проведения в этой зоне работ по погружению свай или шпунта, предусмотрев при необходимости конструктивные или технологические решения по снижению или исключению влияния динамических воздействий (виброизоляция машин, оборудования и приборов, погружение свай и шпунта при временной остановке чувствительного к колебаниям оборудования или вне смен его работы, погружение свай вдавливанием).

2.15. Допустимость параметров колебаний на рабочих местах при погружении свай и шпунта проверяют в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.012-78 "Вибрация. Общие требования безопасности".

Для жилых зданий допускаемый уровень колебаний устанавливается в соответствии с "Санитарными нормами допустимых вибраций в жилых домах" (№ 1304-75).

3. ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ И ШПУНТОВЫХ ОГРАЖДЕНИЙ ИЗ ПОГРУЖАЕМЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ВБЛИЗИ ПОДЗЕМНЫХ КОММУНИКАЦИЙ

3.1. Оценку влияния динамических воздействий на подземные коммуникации можно не производить, если:

при забивке свай и шпунта молотами расстояние до коммуникаций не менее 10 м и при вибропогружении свай - не менее 15 м;

подземные коммуникации проложены в каналах, стальных кожухах или имеют защитные короба, находящиеся на расстояниях, указанных в табл. 8.

Таблица 8

Примечание. При погружении свай сечением 40 ´ 40 см допустимые расстояния [r] в табл. 8 следует увеличить в 1,5 раза, а для свай сечением 20 ´ 20 см - уменьшить в 1,2 раза.

3.2. Для стальных трубопроводов допустимые расстояния до погружаемых свай и шпунта молотами следует принимать по табл. 8. При вибропогружении шпунта значения [r] в табл. 8 могут быть уменьшены в 1,5 раза, а свай и свай-оболочек - увеличены вдвое.

3.3. Для составных безнапорных трубопроводов из керамических, чугунных, асбоцементных и других раструбных труб допустимые расстояния [r] до погружаемых свай и шпунта определяются из условия, что трубопровод находится за пределами зоны остаточных деформаций грунта вокруг погружаемых свай, определяемой по табл. 9.

Таблица 9

3.4. При погружении свай со дна котлована вблизи подземных коммуникаций допустимые расстояния [r] следует определять в соответствии с указаниями рекомендуемого приложения 3.

4. ТРЕБОВАНИЯ К ИСХОДНЫМ ДАННЫМ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И АВТОРСКОМУ НАДЗОРУ

4.1. Исходными данными для проектирования фундаментов и шпунтовых ограждений с учетом влияния динамических воздействий на сооружения и подземные трубопроводы являются:

а) генплан участка строительства с нанесенными подземными коммуникациями;

б) данные об инженерно-геологических условиях участка строительства;

в) характеристика сооружений и подземных коммуникаций, вблизи которых проектируются свайные фундаменты и шпунтовые ограждения, и их состояние;

г) данные о параметрах колебаний грунта и фундаментов сооружений, если расстояние от сооружений до погружаемых свай и шпунта меньше расстояния, приведенного в табл. 1.

4.2. Данные об инженерно-геологических условиях участка строительства должны характеризовать геологические и гидрогеологические условия строительной площадки, а также основания сооружений и подземных трубопроводов, находящихся в пределах расстояний до погружаемых свай и шпунта, указанных в табл. 1.

Для фундаментов сооружений, находящихся на расстояниях меньше допустимых [r] по п. 2.1, должны быть определены характеристики и показатели физико-механических свойств грунтов для каждого слоя в пределах глубины не менее сжимаемой толщи, рассчитываемой в соответствии с указаниями главы СНиП 2.02.01-83.

4.3. Характеристику и состояние сооружений и подземных коммуникаций определяют по результатам проводимого проектной организацией обследования, предусматривающего:

осмотр площадки строительства и определение возможности проведения работ по погружению пробных свай;

осмотр сооружений, расположенных в пределах расстояний, указанных в табл. 1, и сбор данных о сроках их эксплуатации и конструктивных особенностях в соответствии с рекомендуемым приложением 1;

определение повреждений несущих и ограждающих конструкций (характер и величина раскрытия трещин, сдвиги плит перекрытий, лестничных маршей, отклонение несущих стен и колонн от вертикали и др.);

сбор данных о машинах, приборах и оборудовании, чувствительных к колебаниям, и их расположении;

сбор данных о конструкции, материале, сроках начала и окончания строительства, технологических требованиях к эксплуатации сооружений, оборудования и подземных коммуникаций, о режимах работы и внутреннем давлении в подземных трубопроводах.

Примечание. В особо ответственных случаях обследование сооружения с определением состояния и прочности конструкции должно выполняться специализированной организацией с составлением технического заключения.

4.4. При обследовании должны быть определены конструкции, требующие усиления, а также места, подлежащие ограждению от ожидаемого падения отставшей штукатурки, подвесных предметов, лепных карнизов и т.д. при погружении свай и шпунта.

По результатам обследования составляется акт (см. рекомендуемое приложение 1).

4.5. В задании на инженерно-геологические изыскания на участке строительства необходимо предусмотреть работы по откопке шурфов для определения конструкции и состояния фундаментов, а также расчетного сопротивления и модуля деформации грунта несущего слоя, обжатого сооружением за период его эксплуатации.

4.6. Для получения данных по п. 4.1 г необходимо в задании на погружение пробных свай и определение их несущей способности предусмотреть измерение параметров колебаний грунта и фундаментов сооружений, ближайших к погружаемым сваям, с определением коэффициентов d и К в соответствии с указаниями приложения 2.

При назначении мест погружения пробных свай одну сваю обязательно следует разместить в пределах свайного поля на наименьшем расстоянии от сооружения.

4.7. Параметры колебаний грунта и сооружений должны быть измерены при погружении не менее двух пробных свай (двух-пяти шпунтин).

Масса молота или характеристика вибропогружателя, а также размеры пробных свай не должны иметь значительных отклонений от принятых в проекте.

4.8. Для определения коэффициентов d и К параметры колебаний грунта должны быть измерены по методике, указанной в рекомендуемом приложении 2.

4.9. Перед погружением пробных свай и шпунта необходимо организовать инструментальные наблюдения за деформациями оснований сооружений и получить данные по результатам нивелирования о развитии деформаций во времени.

При погружении пробных свай (шпунта) и в период производственного погружения в зонах влияния на деформации по условию (2) необходимо наблюдениями за осадками контролировать соблюдение требования п. 5.5.

4.10. Наблюдения за осадками следует проводить по маркам, установленным на наружных продольных и торцевой стенах сооружения, на расстояниях до 30 м от ближайших погружаемых свай (шпунта) и до 50 м - от свай-оболочек. Количество и места установки марок должны определяться проектом. Марки должны обеспечивать получение данных о характере развития деформаций основания при погружении пробных свай (шпунта), в процессе их производственного погружения и по окончании работ по устройству свайных фундаментов и шпунтовых ограждений до момента стабилизации осадок сооружений.

Измерение осадок фундаментов следует производить с точностью не ниже 0,5 мм.

В качестве реперов можно применять марки (не менее двух), установленные на сооружении, при этом расстояние от марок до погружаемых свай или шпунта должно быть не менее 30 м, а от марок до свай-оболочек - 50 м.

4.11. Для наблюдения за деформациями конструкций используют гипсовые или цементные марки, устанавливаемые на трещины в кладке кирпичных стен, в узлах сопряжений несущих и ограждающих конструкций.

Маяки нумеруют, краской отмечают концы трещин с указанием даты отметки, измеряют раскрытие трещин, расположение трещин схематически наносят на чертежи развертки стен. За состоянием маяков и развитием трещин устанавливают систематическое наблюдение в соответствие с требованиями "Руководства по наблюдению за деформациями оснований и фундаментов зданий и сооружений" (М.: Стройиздат, 1975).

4.12. Для подземных трубопроводов до начала свайных работ необходимо уточнить их планово-высотное положение, а в процессе погружения свай и шпунта при r < [r] должен осуществляться контроль за перемещениями трубопровода и внутренним давлением наполнителя.

4.13. Авторский надзор при проведении работ по устройству свайных фундаментов и шпунтовых ограждений вблизи существующих сооружений и подземных трубопроводов должен включать контроль за соблюдением требований ППР и выполнением предусмотренных в проекте мероприятий по усилению конструкций, а также соответствием фактических осадок осадкам, принятым в ППР.

5. ТРЕБОВАНИЯ К ППР И МЕРЫ ПО УМЕНЬШЕНИЮ ВЛИЯНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА СООРУЖЕНИЯ И ПОДЗЕМНЫЕ КОММУНИКАЦИИ

5.1. ППР на погружение свай и шпунта должен содержать:

стройгенплан с разрезами участка строительства и планово-высотную привязку спроектированных фундаментов и шпунтовых ограждений к фундаментам сооружений или подземным коммуникациям;

перечень и характеристики оборудования для погружения свай и шпунта и режимы его работы;

перечень и объемы необходимых подготовительных работ для погружения свай и шпунта;

технологические карты на погружение свай и шпунта или план свайного поля с указанием последовательности погружения свай и шпунта;

меры по усилению конструкций сооружений и устройству защитных ограждений;

меры по наблюдениям за осадками и состоянием сооружений;

согласованные со службой эксплуатации сроки выполнения работ по погружению свай и шпунта вблизи сооружений с чувствительным к колебаниям оборудованием.

5.2. Оборудование для погружения свай и шпунта необходимо выбирать, исходя из требования обеспечения наибольшей производительности и учитывая влияние динамических воздействий на сооружения и подземные коммуникации.

Примечание. Если основания сооружений сложены песками мелкими пылеватыми и супесями с показателем текучести I_L > 0,5, то для забивки свай следует применять или дизель-молот с меньшей массой падающей части, или молот свободного падения по возможности с большей массой.

5.3. В случае, когда ожидаются деформации оснований, сложенных слабыми песчаными грунтами, сваи целесообразно погружать рядами вдоль сооружения, начиная с наиболее удаленных рядов. Для оснований, сложенных глинистыми грунтами, сваи следует погружать, начиная с ряда, ближнего к сооружению.

5.4. Погружение свай и шпунта начинают после того, как будут удалены имеющиеся в толще грунта остатки фундаментов, плит, лежни, корни деревьев и др.

5.5. Если осадка фундаментов сооружения развивается со скоростью, превышающей 1,0 мм/сут, необходимо прекратить погружение свай или шпунта и экстраполяцией установить значение прогнозируемых деформаций основания s_t по графику их развития во времени s_t = f(t). Если значения s_t превышают данные табл. 4, необходимо принять меры согласно п. 5.7 и продолжить погружение свай или шпунта.

5.6. Меры по уменьшению влияния на сооружения и подземные коммуникации динамических воздействий при погружении свай и шпунта должны быть приняты, если:

а) расстояние r до сооружения не будет превышать расстояний, приведенных в пп. 2.3, 2.5, 2.6, 2.11 и 2.13;

б) деформация основания или сооружения в процессе погружения свай или шпунта достигла значений, принятых в проекте.

5.7. Меры по уменьшению динамических воздействий включают: устройство лидерных скважин и шнековое рыхление грунта для погружаемых свай, выемку грунта из полых свай и свай-оболочек;

применение тиксотропной или водяной рубашки;

снижение высоты падения ударной части молота;

применение вибропогружателей с динамическим торможением на выбеге;

уменьшение количества одновременно работающих молотов или вибропогружателей;

уменьшение количества одновременно погружаемых шпунтин;

полную или частичную (до верха трубы) откопку трубопровода;

сокращение времени на соединение звеньев составных свай при погружении в песчаные пылеватые и глинистые грунты.

5.8. При погружении свай молотами в лидерные скважины амплитуду смещений грунта при расчете можно уменьшить: для песчаных грунтов - в 1,7-2,0 раза, глинистых - 2,0-2,5 при отношении площади лидера к площади сваи 0,5-0,7. При шнековом рыхлении грунта для указанных отношений площадей амплитуду смещений грунта можно уменьшить: для песчаных грунтов до 1,5 раз и глинистых - 2.

5.9. При устройстве лидерных скважин на расстоянии r £ 3 м от сооружений и r £ 2 м от подземных трубопроводов в водонасыщенных песчаных грунтах и текучих супесях и суглинках глубина скважины не должна превышать глубину заложения подошвы фундамента или низа трубопровода. Для других грунтов глубину лидерных скважин следует принимать из условия обеспечения устойчивости стенок скважины и несущей способности погруженных в скважины свай.

При рыхлении грунта шнеком диаметром до 300 мм расстояние до здания не регламентируют, а глубину рыхления назначают исходя из несущей способности свай, погружаемых в разрыхленный грунт.

Необходимо сокращать время между устройством скважины и погружением в нее сваи.

5.10. При наличии мерзлого грунта мощностью слоя свыше 20 см, асфальтовых и других покрытий погружение свай и шпунта вблизи сооружений и подземных трубопроводов без устройства лидерных скважин или разбуривания не допускается.

5.11. Применение тиксотропной или водяной рубашки уменьшает амплитуду смещения в глинистых грунтах до 1,5 раз.

5.12. Снижение высоты падения молота о 2 до 0,5 м приводит к уменьшению амплитуды смещений грунта в 1,2-1,3 раза.

5.13. Эффективность мер, принятых в ППР, по уменьшению влияния на сооружения и подземные коммуникации динамических воздействий должна быть уточнена контролем параметров колебаний в соответствии с пп. 4.6 и 4.7, а также наблюдениями за осадками согласно указаниям п. 4.9.

5.14. Если прогнозируемые в соответствии с разделом 3 расстояния до подземных трубопроводов будут меньше допустимых [r], необходимо в ППР предусмотреть на случай аварийной ситуации временное отключение трубопровода от системы.

Приложение 1
Рекомендуемое

Приложение 2
Рекомендуемое

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ КОЛЕБАНИЙ

1. Расчет уровня динамических воздействий по скорости v или ускорению колебаний a для определения допустимых расстояний по пп. 2.3, 2.4, 2.7, 2.13 и 2.15 производят по параметрам колебаний, определяемым согласно указаниям настоящего приложения, и уточняют по данным измерений параметров колебаний при забивке и вибропогружении пробных свай и шпунта.

Для расчетов по пп. 2.3, 2.4 и 2.7 принимают наибольшее измеренное значение амплитуды смещений и соответствующую ей частоту вертикальной составляющей колебаний, а по пп. 2.13 и 2.15 значения амплитуд смещений и частот одной из трех составляющих колебаний.

2. Скорость v (мм/с) и ускорение колебаний a (мм/с²) вычисляют по формулам

v = 2pAf                                                                    (1)

a = 4p²Af²,                                                                 (2)

где A и f - соответственно амплитуда смещений, мм, и частота колебаний, Гц, определяемые согласно указаниям настоящего приложения.

3. Для оценки влияния динамических воздействий на сооружения и подземные коммуникации при погружении свай молотами параметры колебаний грунта определяют по графику на чертеже на основе данных об инженерно-геологических условиях участка строительства. Значения А_о следует определять по частоте f_о, принимаемой по оси абсцисс в зависимости от плотности и консистенции наиболее прочного слоя грунта толщиной не менее 0,5 м, залегающего на глубину 6-8 м от дневной поверхности или дна котлована. Границы выделенных на графике участков соответствуют примерно диапазону изменения значений относительной плотности песка I_ф и текучести глинистых грунтов I_L, прячем с увеличением I_Д с уменьшением I_L возрастает f_о.

4. Значения А_о и f_о соответствуют значениям вертикального колебания грунта на расстоянии 0,5 м от забиваемой сваи молотом массой 5,5 т с высоты падения 1,6-1,8 м. Для молотов массой не менее 1,8 т значение А_о следует уменьшить пропорционально отношению их масс до 25 %, а для молотов массой не более 7 т - увеличить до 20 %.

5. Для оценки влияния динамических воздействий на сооружения при вибропогружении свай и шпунта значения А_о и f_о вертикальных колебаний грунта следует принимать по табл. 1.

Зависимость вертикальных смещений А_о и ускорений a_о от частоты колебаний грунта f_о:

а - пески мелкие рыхлые водонасыщенные; пылеватые средней плотности и рыхлые независимо от влажности; б - пески гравелистые, крупные средней плотности независимо от влажности; средней крупности средней плотности водонасыщенные; мелкие плотные и средней плотности и пылеватые плотные маловлажные и влажные; в - пески гравелистые и крупные рыхлые независимо от влажности; средней крупности и мелкие рыхлые маловлажные и влажные; мелкие плотные средней плотности и пылеватые плотные водонасыщенные; г - пески гравелистые, крупные и средней крупности плотные независимо от влажности; гравелистые, крупные и средней крупности средней плотности маловлажные и влажные; супеси твердые; суглинки и глины тугопластичные, полутвердые и твердые; д - супеси текучие; е - супеси пластичные; ж - суглинки и глины текучие и текучепластичные; з - суглинки и глины мягкопластичные

Таблица 1

Примечания: 1. Значения A_о и f_o приведены для шпунта Ларсен IV, погружаемого вибропогружателем В-401; для полой сваи диаметром 600 мм, погружаемой вибропогружателем ВП-80 и железобетонной сваи-оболочки диаметром 1200 мм, погружаемой вибропогружателем ВУ-1,6 с выемкой грунта из полости сваи.

2. При погружении свай и шпунта вибропогружателями других типов необходимо внести поправку в значения A_о и f_o, которую следует принять для А_о - пропорционально отношению вынуждающих сил и для f_o - пропорционально отношению частот колебаний вибропогружателей.

6. Амплитуда смещения грунты на расстоянии t от погружаемой сваи или шпунта вычисляется по формуле

,                                                           (3)

где А_о - амплитуда смещения на расстоянии r_o = 0,5 м от погружаемой сваи, мм;

е - основание натурального логарифма;

d - коэффициент затухания колебаний грунта с расстоянием принимается по табл. 2 и уточняется по данным измерений в соответствии с п. 10, 1/м.

7. Скорость v и ускорение колебаний a на расстоянии r вычисляют по формулам

,                                                            (4)

,                                                           (5)

где v_o и a_o - соответственно скорость и ускорение колебаний грунта на расстоянии r_o.

Таблица 2

____________

* Для грунтов одного вида по крупности, плотности сложения, влажности и текучести меньшие значения соответствуют: для песков - большим значениям показателя относительной плотности и меньшей влажности, для глинистых грунтов - меньшим значениям показателя текучести и коэффициента пористости.

8. В соответствии с требованиями п. 4.7 должны быть измерены параметры колебаний (амплитуды смещений и соответствующие им частоты) в вертикальном и двух взаимно перпендикулярных горизонтальных направлениях.

Регистрацию колебаний следует производить одновременно через каждый 1 м погружения сваи или шпунта до проектной отметки или через 0,5 м, если в геологических разрезах имеют место выклинивающиеся слои грунта, или при мощности слоев менее 1 м.

9. Для регистрации используют виброизмерительную аппаратуру, предназначенную для регистрации смещений в диапазоне частот 2-30 Гц (например, датчики И001, И002, сейсмоприемники СВ-5 и СГ1-10 и осциллографы Н-700, Н-004 и Н-041, отградуированные по амплитуде смещения колебаний, и другая аналогичная аппаратура).

Датчики следует устанавливать на поверхности грунта и фундаментов на расстояниях, указанных в пп. 10 и 11, с одинаковой ориентацией по направлениям измерений колебаний грунта и фундамента. При этом необходимо обеспечить надежное крепление датчиков.

10. Коэффициент d, определяемый по результатам измерений параметров колебаний, вычисляют по формуле

,                                                            (6)

где А₁ и А₂ - амплитуды смещений грунта на расстояниях r₁ и r₂.

11. Значения коэффициента передачи колебаний грунта фундаменту (К) принимают по табл. 3.

По результатам измерений параметров колебаний коэффициент К вычисляют из равенства

,                                                                   (7)

где А_ф - амплитуда смещений фундамента, мм;

А_г - амплитуда смещений грунта на расстоянии от сваи, равном расстоянию до фундамента, мм.

Таблица 3

Приложение 3
Рекомендуемое

ПЕРЕЧЕНЬ РЕКОМЕНДУЕМЫХ МЕР ПО УСТРОЙСТВУ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ И ШПУНТОВЫХ ОГРАЖДЕНИЙ ВБЛИЗИ ЗДАНИЙ И ПОДЗЕМНЫХ КОММУНИКАЦИЙ

1. Проверка прочности, устойчивости оснований и сдвига фундамента по подошве в соответствии со СНиП 2.08.01-83 по формуле

F £ g_c,                                                                (1)

где F - расчетная нагрузка на основание;

F_И - сила предельного сопротивления основания;

g_c - коэффициент условий работы, принимаемый равным для грунтов 1-й группы - 1,0, 2-й - 0,9 и 3-й - 0,7;

g_И - коэффициент надежности, принимаемый для сооружений I и II категорий по состоянию равным I; II и III категории - 1,2.

2. Устройство технологического шпунта для ограждения котлована.

3. Проверка технологического шпунта по деформациям:

a £ [a],                                                                   (2)

где a - горизонтальное смещение верха консольного шпунта в уровне планировки грунта или максимальное смещение заанкеренного или многоярусного шпунтового ограждения;

[a] - допустимое горизонтальное смещение грунта.

4. Устройство разделительного шпунта, размеры которого обосновываются расчетом дополнительных осадок от взаимного влияния существующего и нового фундаментов.

5. Предохранение грунтов оснований сооружений от промерзания.

6. Поверхностный водоотлив.

7. Глубинное водопонижение.

8. Расчет дополнительных осадок фундаментов при водопонижении по пп. 6 и 7 и их допустимости в соответствии с требованиями п. 2.4.

9. Упрочнение грунтов оснований сооружений.

10. Усиление фундаментов и надфундаментных конструкций сооружений.

11. Вывешивание существующих сооружений и подземных коммуникаций.

12. Мероприятия по уменьшению динамических воздействий от погружения свай и шпунта:

устройство лидерных скважин и разбуривание грунта;

вдавливание;

применение обмазок, снижающих трение по боковой поверхности и в замках;

выемка грунта из полости свай и свай-оболочек;

погружение свай с подмывом.

13. Проверка горизонтального смещения существующего свайного фундамента.

При погружении свай вблизи сооружений (черт. 1) и подземных коммуникаций (черт. 2) со дна котлована целесообразно использовать меры, указанные в перечне, в соответствии с рекомендациями ниже приводимой таблицы, в которой учтены тип и глубина заложения существующего фундамента a_п, глубина котлована d_к, горизонт подземных вод d_w и расстояние от верхней бровки котлована до существующего фундамента или сооружения L_к.

Схема устройства котлованов вблизи фундаментов на естественном основании и свайных

Черт. 1

Схема устройства котлованов вблизи подземных коммуникаций

Черт. 2

Приложение 4
Рекомендуемое

ПРИМЕР РАСЧЕТА ВОЗМОЖНОСТИ ПОГРУЖЕНИЯ СВАЙ ВБЛИЗИ ЗДАНИЙ

Исходные данные

Здание административное, 5-этажное, кирпичное, без подвала, высотой 16 м, построено в 1958 г.

Фундаменты ленточные, из сборных бетонных плит и блоков, глубина заложения d_п = 2,3 м, среднее давление на грунт 0,15 МПа.

Перекрытия из железобетонных панелей.

Состояние здания: имеются трещины в стенах здания, ширина раскрытия трещин до 2 мм; имеются признаки сдвигов по трещинам. Повреждения фундаментов отсутствуют.

Сваи, погружаемые вблизи здания, железобетонные сечением 30 ´ 30 см, длиной 8 м. Минимальное расстояние от свай до здания r = 18 м. Расстояние до верхней бровки котлована L_к = 16 м. Глубина котлована d_к = 3,5 м. Крепление стенок котлована по проекту из стального шпунта типа Ларсен-4 длиной 8 м. Погружение свай намечено проводить дизель-молотом С-330 с массой ударной части 2,5 т.

Грунтовые условия. С поверхности толщина насыпного слоя достигает 1,5 м. Ниже песок средней крупности, средней плотности, влажный, с глубины 3,7 до 4,4 м водонасыщенный. Суглинки текучие и мягкопластичные до глубины 10 м подстилаются глинами тугопластичными и полутвердыми. Мощность пройденных выработок 15 м. Горизонт подземных вод на глубине d_w = 3,7 м.

Рассматриваемое здание относится к многоэтажным бескаркасным зданиям с несущими стенами, для которых радиус зоны обследования при забивке около них свай составляет 30 м (см. табл. 1, п. 2.1). Следовательно, до начала забивки свай необходимо провести обследование и составить акт по форме рекомендуемого приложения 1.

По результатам обследования (см. исходные данные) здание относим ко II категории по состоянию (см. табл. 5), грунт в основании здания (песок средней крупности, средней плотности влажный) по табл. 3 к грунту 2-й группы.

Поскольку расстояние от здания до погружаемых свай r = 18 м, (меньше 30 м), то в соответствии с требованиями п. 2.3 следует определить допустимое расстояние [r], на котором забивка не вызовет развития деформаций основания здания из условия (1):

a_ф £ [a]_I,

где a_ф - ускорение вертикальных колебаний фундамента на расстоянии 18 м от сваи;

[a]_I - допустимое ускорение вертикальных колебаний фундамента, равное 0,5 м/с², принято по табл. 2.

Для определения расстояния [r] необходимо рассчитать ускорение a_о на расстоянии 0,6 м от погружаемой сваи по черт. 1 и формуле (2) рекомендуемого приложения 2. Коэффициент затухания колебаний с расстоянием для суглинков текучих и мягкопластичных принимаем 0,07 1/м по табл. 2 рекомендуемого приложения 2. Амплитуда смещения по графику на черт. 1 приложения 2 А_о = 0,68 мм соответствует частоте f_o = 17 Гц, принятой для песков средней крупности, средней плотности и глин тугопластичных и полутвердых. Ускорение колебаний равно:

a_о = 4p²А_оf_o² = 4p² ´ 0,68 ´ 17² = 7648 мм/c² = 7,65 м/c².

Коэффициент передачи колебаний грунта фундамента 5-этажного здания на песках средней крупности средней плотности принимаем равным 0,8 (см. табл. 3 приложения 2).

Определим коэффициент l по формуле (2):

l = [a]_I /(a_o×к) = 0,5/(7,65 ´ 0,8) = 0,082.

Допустимое расстояние определим по графику (см. черт. 1), построенному с учетом требования условия (1). При коэффициенте l = 0,082 и коэффициенте затухания с расстоянием d = 0,07 допустимое расстояние от погружаемых свай до здания [r] = 12 м.

Таким образом, забивку свай можно осуществлять без каких-либо дополнительных мероприятий. Кроме того, в соответствии с требованиями приложения 3 ограждение котлована можно выполнить из шпунта любой конструкции. С целью удешевления и экономии металла ограждение рекомендуется выполнить из стальных балок с деревянным заполнением.

Приложение 5
Справочное

ОСНОВНЫЕ БУКВЕННЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

r -      расстояние от ближайших погружаемых свай (шпунта) до фундамента сооружения или подземных коммуникаций;

[r] -    допустимое расстояние от ближайших погружаемых свай (шпунта) до фундамента сооружения или подземных коммуникаций;

A -     амплитуда смещений;

f -       частота колебаний;

A_o -    амплитуда смещений грунта на расстоянии 0,5 м до погружаемой сваи (шпунта);

f_o -      частота колебаний грунта на расстоянии 0,5 м до погружаемой сваи;

a_o -    ускорение колебаний фундамента на расстоянии 0,5 м до погружаемой сваи;

a_ф -    ускорение вертикальных колебаний фундамента на расстоянии r;

[a]_I -  допустимое ускорение вертикальных колебаний фундамента, при котором не происходят дополнительные деформации оснований;

[a]_II - предельное допустимое ускорение колебаний фундамента;

s_a -     дополнительные деформации основания существующего фундамента от динамических воздействий;

s_t -      дополнительная деформация основания сооружения за время t;

s_o -     дополнительная деформация основания, вызванная влиянием нагружения фундаментов нового сооружения;

d -      коэффициент затухания колебаний грунта с расстоянием;

v_ф -    скорость колебаний фундаментом или несущих конструкций сооружения, находящихся на расстоянии r;

[v]_ф -  допустимая скорость колебаний машин, оборудования и приборов;

к -      коэффициент передачи колебаний грунта фундаменту;

I_L -     показатель текучести;

I_Д -     относительная плотность;

[s] -    предельно допустимые деформации оснований сооружений;

F -     расчетная нагрузка на основание;

F_н -    сила предельного сопротивления основания;

g_с -     коэффициент условий работы;

g_н -     коэффициент надежности;

а -      горизонтальное смещение верха консольного шпунта;

[a] -   допустимое горизонтальное смещение грунта;

d_п -     глубина заложения существующего фундамента;

d_п + d_з - глубина от поверхности планировки до отметки погружения свай существующего свайного фундамента;

d_к -     глубина котлована;

d_w -    глубина залегания грунтовых вод;

L_к - расстояние от верхней бровки котлована до существующего фундамента подземных коммуникаций;

DL -   отметка планировки;

WL -  уровень подземных вод;

FL -   отметка подошвы фундамента;

SL -    отметка острия свай существующего свайного фундамента;

FL -   отметка низа подземных коммуникаций;

KL -   отметка дна котлована;

в -      ширина подошвы фундамента.

СОДЕРЖАНИЕ