СИСТЕМАНОРМАТИВНЫХ ДОКУМЕНТОВ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

 

 

СВОДПРАВИЛ

ПРОЕКТИРОВАНИЕИ УСТРОЙСТВО ФУНДАМЕНТОВ ОПОР МОСТОВ В РАЙОНАХ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ВЕЧНОМЕРЗЛЫХГРУНТОВ

 

CODE OF PRACTICE IN PROJECTING AND BUILDING THE FOUNDATIONS OF THEPIERS OF BRIDGES IN THE AREA OF PERMAFROST GROUNDS

 

СП32-101-95

 

Датавведения 1996-04-01

 

 

Предисловие

 

1 РАЗРАБОТАННаучно-исследовательским институтом транспортного строительства (АО «ЦНИИС»)

ВНЕСЕНКорпорацией «Трансстрой»

 

2 СОГЛАСОВАНФедеральным дорожным департаментом Минтранса РФ (№ НТО-8/151 от 14.11.94 г.) иМПС РФ (№ ЦПИ-4/18 от 30.11.94 г.)

 

3 ОДОБРЕНМинстроем России (письмо № 13-238 от 05.06.95 г.)

 

4 ПРИНЯТ ИВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Корпорацией «Трансстрой» (№ МО-299 от 22.12.95)

 

5 ВВЕДЕНВПЕРВЫЕ

 

 

Введение

 

РазработанныйСвод правил позволяет обеспечить современный уровень проектирования иустройства фундаментов опор мостов на вечномерзлых грунтах в традиционных ивновь осваиваемых регионах.

При разработкенастоящих правил использован опыт проектирования, строительства и эксплуатациимостов, построенных на железных и автомобильных дорогах севера Западной Сибири,полуострова Ямал, на БАМе и в других регионах страны, а также результатынаучно-исследовательских работ, проведенных АО «ЦНИИС», его филиалом (СибЦНИИС)и Тындинской мерзлотной станцией (ТМС).

Свод правилразработан в лаборатории оснований и фундаментов АО «ЦНИИС» (канд. техн. наукВ.П. Рыбчинский - ответственный исполнитель). Приложения А.1, Б и Г разработанылабораторией инженерного мерзлотоведения АО «ЦНИИС» (соответственно кандидатытехн. наук В.В. Пассек, Л.Н. Слоев, инж. В.И. Петров); приложения А.2 и В -лабораторией оснований и фундаментов ТМС (канд. техн. наук А.А. Опарин);приложение Д - лабораториями теории и методов расчета мостов (д-р техн. наукА.А. Потапкин) и оснований и фундаментов АО «ЦНИИС»; приложение Е - сиспользованием материалов СибЦНИИСа (канд. техн. наук Э.А. Аблогин); приложениеЖ - с использованием материалов лаборатории земляного полотна АО «ЦНИИС»;приложение И - по материалам лаборатории долговечности бетона АО «ЦНИИС» (канд.техн. наук В.С. Гладков).

При разработкеотдельных положений правил использованы предложения проектных организаций, втом числе АО «Ленгипротранс», АО «Мосгипротранс», Союздорпроекта, АО«Гипростроймост», АО «Ленметрогипротранс», Сибгипротранса.

 

 

1 Область применения

 

Настоящий сводправил распространяется на проектирование и устройство фундаментов опорпостоянных мостов, путепроводов и эстакад на железных и автомобильных дорогах,сооружаемых в районах распространения вечномерзлых грунтов, включая северЗападной Сибири и полуостров Ямал.

Положениянастоящего документа обязательны для предприятий, организаций и объединенийнезависимо от форм собственности и принадлежности, осуществляющихпроектирование и строительство указанных сооружений в районах распространениявечномерзлых грунтов.

 

2Нормативные ссылки

 

В настоящемсводе правил использованы ссылки на следующие документы:

СНиП2.01.01-82 Строительные климатология и геофизика.

СНиП2.02.01-83 Основания зданий и сооружений.

СНиП2.02.03-85 Свайные фундаменты.

СНиП2.02.04-88 Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах.

СНиП2.02.07-87 Инженерные изыскания для строительства.

СНиП2.03.01-84* Бетонные и железобетонные конструкции.

СНиП2.03.11-85 Защита строительных конструкций от коррозии.

СНиП2.05.03-84* Мосты и трубы.

СНиП3.02.01-87 Земляные сооружения, основания и фундаменты.

СНиП3.03.01-87 Несущие и ограждающие конструкции. 

СНиП3.06.04-91 Мосты и трубы.

СНиП II-23-81*Стальные конструкции.

СНиП III-4-80*Техника безопасности в строительстве.

ГОСТ 14098-91Соединения сварные арматуры и закладных деталей.

ГОСТ 10178-85*Портландцемент и шлакопортландцемент. Технические условия.

ГОСТ 22266-76*Цементы сульфатостойкие. Технические условия.

ГОСТ 25100-95Грунты. Классификация.

ВСН 165-85Устройство свайных фундаментов мостов (из буровых свай).

ВСН 156-88Инженерно-геологические изыскания железнодорожных, автодорожных и городскихмостовых переходов.

ВСН 203-89Нормы и технические условия на проектирование и строительство железных дорог наполуострове Ямал.

ВСН 83-92Технические указания по проектированию бетонов и цементно-песчаных растворов,твердеющих на морозе, при устройстве искусственных сооружений.

 

3Определения

 

В настоящемсводе правил применены термины в соответствии со СНиП 2.05.03-84*, СНиП2.02.04-88, СНиП 2.02.03-85, СНиП 2.02.01-83, СНиП 3.06.04-91 и СНиП2.03.01-84*.

 

4 Общие положения

 

4.1 Указаниянастоящего свода правил предназначены для использования при проектировании иустройстве фундаментов опор мостов (путепроводов, эстакад), возводимых навечномерзлых грунтах, используемых по принципу I и II.

4.2 В сводеправил приведены только дополнительные к содержащимся в действующих нормативныхдокументах указания в объеме, необходимом для учета характерных особенностейпроектирования и сооружения на вечномерзлых грунтах безростверковых опор,свайных и мелкого заложения фундаментов с использованием типовых илиапробированных на практике и рекомендованных для широкого применения проектов,а также для разработки индивидуальных конструктивно-технологических решенийопор.

Общиеуказания, относящиеся к вопросам проектирования и устройства фундаментов опормостов как на используемых в мерзлом или талом состоянии вечномерзлых грунтов,так и на немерзлых грунтах в части проектирования и сооружения фундаментов инадфундаментной части опор, отсыпки и укрепления конусов, укрепления русел и т.п., следует принимать в соответствии с действующими нормативными документами.

4.3Проектирование и сооружение фундаментов опор мостов должно осуществляться сучетом требований к охране окружающей среды.

 

 

5Проектирование фундаментов опор мостов

 

5.1Основные положения

 

ОБЩИЕУКАЗАНИЯ

5.1.1 Привыборе оптимального конструктивно-технологического решения фундаментов опормостов, проектируемых на разных вечномерзлых грунтах, следует ориентироваться,как правило, на применение безростверковых конструкций устоев и промежуточныхопор или опор с ростверком, расположенным выше поверхности грунта, а в пределахводотоков - выше или ниже уровня первой подвижки льда. Опоры с фундаментамимелкого заложения допускается применять в тех случаях, когда оттаивание мерзлыхгрунтов не приведет к появлению недопустимых по условиям нормальнойэксплуатации мостов деформаций опор, нормированных СНиП 2.05.03-84.

5.1.2 Припроектировании фундаментов опор на мерзлых грунтах, используемых по принципу I,необходимо предусматривать мероприятия, направленные на поддержание в течениевсего периода эксплуатации мостового перехода расчетной отрицательнойтемпературы основания. С этой целью следует свести до минимума нарушениямохорастительного покрова, природного режима течения поверхностных и подземныхвод на переходе, а при недостаточности этих мер - предусмотреть мероприятия поискусственному поддержанию расчетных температур путем использования специальныхконструктивно-технологических решений опор и применения охлаждающих устройств.

Выборвышеуказанных мероприятий должен производиться на основании теплотехническогорасчета.

5.1.3 Длясохранения естественных водных режимов на мостовом переходе, грунты основанияфундаментов опор которого используются по принципу I, необходимо по возможностиисключить или свести к минимуму:

- пропуск водыпод один мост нескольких соседних постоянных или периодических водотоков (заисключением протоков одного водотока);

- застои водыв пересыпанных протоках;

- длительнуюаккумуляцию воды под мостами и на подходах;

- срезки днаводотоков без укрепления его против размыва;

- срезку русласо вскрытием сильнольдистых грунтов или подземных льдов;

- завалыгрунта, приводящие к застою воды под мостом;

- погружениесвай с использованием метода протаивания грунтов основания;

- применениефундаментов мелкого заложения или заглубление в грунт сооружаемых в котлованахростверков свайных фундаментов.

5.1.4 Научастках залегания большой толщи (свыше 15 м) сильнольдистых грунтов (сотносительной осадкой при оттаивании более 0,03) или подземных льдов, в местахналичия криопегов, в пределах водотоков с наледями, на неустойчивых косогорах ив других сложных условиях решение о месте расположения, типе и конструкции опорбезростверковых или с ростверком следует принимать индивидуально для каждогопроектируемого мостового перехода исходя из особенностей природных условий ирезультатов технико-экономического сравнения целесообразных вариантовконструкции моста в целом и подходов к нему, а также мер по предотвращениюпоявления недопустимых деформаций опор в течение всего периода эксплуатациидороги. При этом рекомендуется обследовать целесообразность переноса места расположениямостового перехода, увеличения глубины заложения фундаментов, обеспечениясохранности мерзлого состояния грунтов основания опор с помощью охлаждающихустройств или других мер.

 

ТРЕБОВАНИЯК МАТЕРИАЛАМ ИНЖЕНЕРНЫХ ИЗЫСКАНИЙ

5.1.5Основания и фундаменты опор следует проектировать с использованием материаловинженерных изысканий, включающих результаты инженерно-геологических,мерзлотных, гидрогеологических, гидрологических и геодезических изысканий,выполненных в соответствии с требованиями СНиП 1.02.07-87 и ВСН l56-88.

5.1.6Материалы инженерно-геокриологических изысканий должны содержать:

- данные охарактере мерзлотно-грунтовых условий строительной площадки, в том числе обособенностях распространения по площади и глубине залегания вечномерзлых грунтов,их генезиса, литологическом и гранулометрическом составах, криогенном строении,особенностях напластования, температуре, толщине слоя сезонного промерзания иоттаивания, средней годовой температуре, о мерзлотных процессах (наледях,буграх пучения, термокарсте, солифлюкционно-оползневых образованиях и др.),степени засоленности грунтов, наличии включений концентрированных солевыхрастворов (криопегов) и их напоре;

- результатыполевых и лабораторных исследований и испытаний грунтов, отражающие литологическиетипы, криогенное строение, физические и механические свойства в талом и мерзломсостояниях для нескальных грунтов - плотность, влажность, льдистость,просадочность при оттаивании, угол внутреннего трения, сцепление, теплоемкость,коэффициент теплопроводности; для скальных грунтов - степень выветрелости итрещиноватости, временное сопротивление на одноосное сжатие, коэффициентразмягчаемости в воде и др.;

-дополнительные данные, необходимые для прогнозирования возможных измененийгеокриологических условий строительной площадки, в том числе данные опродолжительности периодов и значениях положительных и отрицательных температурвоздуха, толщине снежного покрова, мохорастительном покрове, а также охарактерных особенностях проектируемого мостового перехода и производства работпо возведению опор моста и т. п.;

- исходныеданные и требования, необходимые для разработки мероприятий по охранеокружающей среды, подлежащие включению в проект опор моста, а также в проекторганизации и производства строительных работ (с целью обеспечения максимальнойсохранности мохорастительного покрова, минимальных нарушений естественныхусловий напластования грунтов и протекания водотоков).

5.1.7Материалы гидрогеологических и гидрологических изысканий должны содержатьданные: об уровнях появления и установления подземных вод; химическом составеподземных вод с целью определения основных показателей их агрессивности поотношению к бетону или стальным оболочкам фундаментов; характере гидравлическойсвязи подземных вод с водами открытых водоемов (рек, водохранилищ или озер).

Кроме сведенийо подземных водах должны быть получены:

характерныеданные о наземных (поверхностных) водах, включающие расчетные уровень и расходводы; рабочие уровни для каждого месяца в году; уровни высокой и низкой межени;графики среднемноголетней продолжительности стояния характерных уровней воды;сведения о датах начала и конца ледостава и ледохода, толщине льда, уровняхледостава и ледохода, возможных заторах льда; сведения о характере и степениагрессивности воды.

В дополнение кперечисленным сведениям необходимо собрать данные о специфических особенностяхводотоков, характеризующие:

- прохождениепаводков поверх ледяного покрова, обычно образующегося на перекатах припромерзании водотоков до дна, а также в местах появления наледей или ледяныхзаторов, возникающие при таких паводках подпоры воды и связанное с нимиповышение ее уровней;

- возможныедеформации русла в результате прохода паводков по ледяному покрову или поналедям (спрямления русла, глубинные, боковые размывы русла и т. п.).

5.1.8 Вкомплекс изысканий, выполняемых для разработки проекта опор мостов, необходимовключать обзор и систематизацию литературных данных по материалам ранеепроведенных изысканий, в том числе связанных с поиском полезных ископаемых,нефти и газа, обзор сведений по опыту строительства и эксплуатации ранеепостроенных мостов и других сооружений разного назначения в районахпроектируемых дорог, обращая особое внимание на характер и причины измененийтемпературы вечномерзлых грунтов, если такие изменения имели место.

5.1.9Номенклатуру грунтов оснований в описанных результатах изысканий и в проектахфундаментов следует принимать согласно ГОСТ 25100-82, а специфическиехарактеристики вечномерзлых грунтов - согласно СНиП 2.02.04-88.

5.1.10Количество и глубину разведочных скважин следует назначать исходя изнеобходимости получения достоверных данных, требуемых для обоснованногопринятия оптимальных конструктивно-технологических решений фундаментов опор сучетом сложности геокриологических и гидрологических условий в местепроектируемого мостового перехода, но не менее двух-трех скважин для малогомоста и глубиной не менее 15 м.

В зависимостиот принципа использования грунтов в качестве оснований глубина скважин должнане менее чем на 5 м превышать глубину заложения фундаментов при применениипринципа I и не менее чем на 5 м - подошву возможной чаши оттаивания грунтовпод фундаментом при применении принципа II.

В местахраспространения засоленных мерзлых грунтов с включением линз криопеговколичество скважин должно соответствовать как минимум количеству опор моста.При этом подлежат четкому определению абсолютные отметки залегания линзкриопегов и их мощность, а также наличие напора высокоминерализованных вод намомент проходки скважин.

 

ВЫБОРПРИНЦИПА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВЕЧНОМЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ В КАЧЕСТВЕ ОСНОВАНИЯ

5.1.11 Припроектировании фундаментов опор на вечномерзлых грунтах в зависимости от ихконструктивных и технологических особенностей, инженерно-геокриологическихусловий применяется один из следующих принципов использования этих грунтов вкачестве основания:

- принцип I - вечномерзлые грунты основания используются в мерзломсостоянии, сохраняемом в процессе строительства и в течение всего периодаэксплуатации сооружения;

- принцип II -вечномерзлые грунты основания используются в оттаянном или оттаивающемсостоянии.

5.1.12 Привыборе принципа использования вечномерзлых грунтов в качестве основанияфундаментов опор мостов следует исходить из условий обеспечения надежности идолговечности, а также минимальных затрат материалов, труда и времени на ихвозведение.

5.1.13Вечномерзлые грунты в основании фундаментов глубокого заложения опор сростверком или безростверковых рекомендуется использовать по принципу I присоблюдении следующих условий и требований:

- вечномерзлыегрунты должны быть преимущественно сливающегося типа, температура которых втечение всего периода эксплуатации моста не будет превышать значений, принятыхв расчетах несущей способности основания;

- в местахсильных снежных заносов продольный профиль дороги должен обеспечивать впределах перехода наличие просвета под мостом, как правило, не менее 3,5 м;

- русло вместе мостового перехода следует запроектировать таким образом, чтобы свести кминимуму возможность образования наледей и термокарста, для чего необходимообеспечить максимальную сохранность поверхностного слоя грунта в пределахмеженной части русла и сосредоточенный пропуск вод под мостом, используя дляэтой цели при необходимости лотки или другие устройства. При недостаточноститаких мер рекомендуется с верховой стороны моста на расстоянии 50-100 мосуществить перехват подруслового потока, например, с помощью мерзлотнойзавесы, устраиваемой с использованием охлаждающих устройств. Для предотвращенияпоявления термокарста следует предусмотреть меры по исключению возможностидлительного застоя воды вдоль насыпи и под мостом, а также существенногоповреждения мохорастительного покрова в зоне мостового перехода;

- дно русла вместах возможного его значительного размыва должно быть укреплено на длине неменее 15 м в верховую и низовую стороны от оси малого моста;

-промежуточные опоры рекомендуется по возможности размещать вне пределовмеженного русла;

- свайныеэлементы (сваи разных типов) фундаментов следует заделывать в мерзлые грунтыниже уровня максимально возможного их оттаивания на глубину, обеспечивающуювосприятие расчетных нагрузок, включая силы морозного выпучивания;

- низ свайныхэлементов необходимо располагать не менее чем на 4 м выше поверхностиподземного льда или сильнольдистых грунтов. Если это условие невыполнимо, такиегрунты должны быть прорезаны свайными элементами, а при невозможности этого -решение об использовании сильнольдистых грунтов в качестве оснований следуетпринимать индивидуально.

5.1.14 В качествеоснования фундаментов, используемого по принципу II, пригодны любыевечномерзлые крупнообломочные грунты, плотные и средней плотности пески,твердые, полутвердые и тугопластичные глинистые грунты, а также другиемалосжимаемые при оттаивании грунты (характеризуемые относительной осадкой приоттаивании не более 0,03) при условии обеспечения предусмотренной проектом опорнесущей способности оснований и перемещений верха опор в пределах допусков,нормированных СНиП 2.05.03-84.

5.1.15 Воснованиях фундаментов твердомерзлые грунты следует использоватьпреимущественно по принципу I. При этом для фундаментов железнодорожных мостовнеобходимо обеспечить на весь период эксплуатации температуры мерзлых грунтовоснования на 0,5 °С ниже расчетных температур для песков и супесей и на 1 °С -для суглинков и глин.

5.1.16Пластично-мерзлые грунты в основаниях фундаментов следует использовать, какправило, по принципу II. В случае технико-экономической нецелесообразноститакого решения допускается использовать эти грунты по принципу I (дляжелезнодорожных мостов в опытном порядке), если в течение всего периодаэксплуатации сооружения с помощью комплекса мер (например, охлаждающихустройств, каменных набросок, проветриваемых полостей и других мероприятий)будет сохранена температура грунтов не выше принятой в расчетах несущейспособности по прочности и деформативности основания.

При этомколичество охлаждающих установок следует назначать с учетом коэффициентанадежности, равного 2.

5.1.17Вечномерзлые грунты в основании фундаментов малого моста, как правило, следуетиспользовать по одному принципу, не допускается опирания их частично на мерзлыеи частично на немерзлые или оттаивающие грунты.

Призначительном количестве опор большого моста допускается применение двух принциповдля грунтов основания фундаментов соседних опор с учетом требований СНиП2.05.03-84.

Для грунтовоснования фундамента каждой отдельной опоры совместное использование двухпринципов не допускается.

 

5.2Особенности проектирования и расчета основание и фундаментов опор

 

5.2.1 Во всехрегионах распространения вечномерзлых грунтов, где по условиям надежности идолговечности допустимо, экономически оправдано и практически осуществимо,рекомендуется для автодорожных и железнодорожных мостов применять безростверковыеопоры с использованием буровых (буроопускных, бурообсадных) и забивных свай,расположенных преимущественно в один-два ряда по фасаду моста.

Безростверковыеопоры для железнодорожных мостов допускается применять в обсыпных устоях, а впромежуточных опорах - на суходолах для малых и средних мостов.

Опоры сфундаментом мелкого заложения (на естественном основании) допускается применятьдля мостов на вечномерзлых грунтах, используемых, как правило, по принципу II.

5.2.2 Врегионах распространения засоленных мерзлых грунтов разрешается применение вустоях фундаментов безростверкового типа с плитой, расположенной в уровнеподошвы конуса и опирающейся на грунты, поддерживаемые в твердомерзломсостоянии с помощью охлаждающих устройств и специальных конструктивно-технологическихмероприятий (по согласованию с заказчиком).

5.2.3 Подошвуростверка свайных фундаментов рекомендуется располагать, как правило, надповерхностью грунта или над уровнем первой подвижки льда. Фундаменты сзаглубленным ниже уровня первой подвижки льда ростверком допускается применятьв сложных ледовых или других условиях. Для железнодорожных мостов фундаментыпромежуточных опор следует проектировать с ростверком, расположенным нижеуровня первой подвижки льда или ледохода.

5.2.4 Дляавтодорожных мостов допускается применять устои диванного типа при условииосуществления мер по предотвращению появления недопустимых деформаций устоев, атакже обеспечению устойчивости их на плоский и глубокий сдвиги.

5.2.5 Вбезростверковых опорах и фундаментах опор с ростверком рекомендуется применятьв качестве стоек или элементов фундамента железобетонные столбы круглого ипрямоугольного сечения, буровые сваи и некондиционные газовые стальные трубыдиаметром 1 - 1,4 м.

5.2.6Фундаменты, устраиваемые на вечномерзлых грунтах, используемых по принципу II,следует проектировать на случай полного их оттаивания в пределах зоныоснования.

5.2.7 Припроектировании оснований и фундаментов опор мостов, возводимых на вечномерзлыхгрунтах, следует выполнять теплотехнические расчеты основания и расчетыоснования и фундаментов на силовые воздействия. При этом надлежит учитыватьпринцип использования вечномерзлых грунтов в качестве основания.

5.2.8 Прогнозмноголетних изменений температуры вечномерзлых грунтов, включая определениетемпературы используемых по принципу I вечномерзлых грунтов, для расчетанесущей способности оснований фундаментов автодорожных и железнодорожных мостовк концу установленного срока их эксплуатации допускается выполнять согласноприложению А.

5.2.9Рассчитанная по приложению А температура мерзлых грунтов должна соответствоватьусловию обеспечения необходимой несущей способности и устойчивости основанийфундаментов опор моста. В противном случае для использования таких грунтов попринципу I необходимо осуществить меры по глубинному или поверхностному ихохлаждению, предусмотренные приложениями А - Г.

5.2.10Основания и фундаменты опор следует рассчитывать по двум группам предельныхсостояний:

- по первой -по несущей способности оснований, устойчивости положения фундаментов опорпротив опрокидывания и сдвига (плоского или глубокого), устойчивости фундаментана действие сил морозного пучения грунта;

- по второй -по деформациям оснований и фундаментов (осадкам, кренам, горизонтальнымсмещениям).

5.2.11 Расчетыпо материалу конструкции железобетонных опор необходимо производить согласноСНиП 2.05.03-85. Расчеты по материалу полых и заполненных бетоном стальныхсвай-оболочек допускается производить, пользуясь приложением Д.

Элементыжелезобетонных конструкций фундаментов рассчитывают по трещиностойкости.

Предельнодопустимую ширину раскрытия трещин в железобетонных свайных элементах опор ифундаментов (на стадии эксплуатации) в неагрессивной среде от воздействияпостоянных и временных нагрузок принимают согласно СНиП 2.05.03-84.

Дляжелезобетонных элементов опор, расположенных в агрессивной среде, допустимуюширину раскрытия трещин принимают согласно СНиП 2.03.11-85.

5.2.12 Расчетоснований фундаментов опор мостов следует производить при использовании:

- твердомерзлыхгрунтов по принципу I - по несущей способности;

- вечномерзлыхгрунтов по принципу II, а пластично - мерзлых по принципу I- по несущей способности и деформациям.

5.2.13Расчетную поверхность вечномерзлых грунтов, используемых в качестве основанияпо принципу I, следует назначать, как правило, на расчетной глубине сезонногооттаивания.

5.2.14 Значения нормативных и расчетных глубин сезонногооттаивания и сезонного промерзания следует определять по СНиП 2.02.04-88, с -уточнением согласно приложению А.

Значениярасчетных глубин сезонного оттаивания или промерзания грунтов в основании опоррекомендуется принимать:

- дляпромежуточных опор, расположенных в пределах суши, пойменных участков и вруслах промерзающих до дна водотоков - соответственно от поверхности грунта,предварительной срезки (планировки) или от поверхности льда;

- для обсыпныхустоев - от поверхности конуса, считая по нормали к ней.

5.2.15 Расчетпо грунту свайных элементов безростверковых опор и фундаментов допускаетсяпроизводить, пользуясь приложением Е.

5.2.16Нагрузки и воздействия на фундаменты опор мостов принимают в соответствии стребованиями СНиП 2.05.03-84.

5.2.17 Несущую способность используемых по принципу Iвечномерзлых грунтов в основании сжатого (осевой нагрузкой) железобетонного,стального или сталебетонного свайного элемента необходимо проверять по условию

,                                                        (5.1)

где N_mах - наибольшеесжимающее продольное усилие в верхнем сечении элемента, кН (тc);

G - собственный вес элемента, кН (т);

m = 1 - коэффициент условий работы;

g_д - коэффициент надежности,принимаемый для используемых по принципу I вечномерзлых грунтов, равным 1,4независимо от количества свайных элементов в фундаменте и от положения подошвыростверка по отношению к поверхности грунта, а для грунтов, используемых попринципу II, согласно СНиП 2.02.03-85 (как для немерзлых грунтов);

F_u - несущая способность по грунту элемента,определяемая по указаниям СНиП 2.02.04-88 или СНиП 2.02.03-85, кН (т).

Приопределении несущей способности F_uдопускается учитывать влияние кратковременного характера действия подвижныхнагрузок (согласно СНиП 2.02.04-88), приняв следующие значения дополнительногоповышающего коэффициента для части F_u,относящейся к учету воздействия временных вертикальных и горизонтальныхнагрузок в расчетах несущей способности оснований свайных элементов опор:железнодорожных мостов при одновременном действии сжимающих вертикальныхпостоянных и временных вертикальных нагрузок - 1,35; то же, но совместно свременными горизонтальными нагрузками (включая сейсмические нагрузки) - 1,5;автодорожных мостов соответственно - 1,5 и 1,75. Для железнодорожных мостов настанционных и подъездных путях, а также других мостов, на которых возможнысистематические остановки на неопределенное время поездов или автомобилей, недопускается повышать значение F_u засчет учета временного характера действия подвижной нагрузки.

5.2.18 При работе свайного элемента на выдергивание из грунтов,используемых по принципу I, должно удовлетворяться условие

,                                                        (5.2)

где Р_du - наибольшее выдергивающее продольное усилие вверхнем сечении элемента, кН (т);

G, т, g_д - то же, что вформуле (5.1);

F_du - несущая способность элемента навыдергивание, кН (т).

Передачавыдергивающих усилий на основание свайных элементов от одних постоянныхнагрузок и воздействий не допускается.

Несущуюспособность по грунту одиночных элементов на выдергивание следует определять вмерзлых грунтах, используемых по принципам I и II, согласно приложению Е.

5.2.19 В расчетах несущей способности используемых по принципу Iили II вечномерзлых грунтов в основаниях буроопускных свайных элементов(столбов), воспринимающих сжимающие и выдергивающие усилия, в качестверасчетного размера диаметра элементов в грунте допускается принимать диаметрскважин (0,8 - 1 м) при условии, что свайные элементы с рифленой боковойповерхностью (согласно п. 5.3.15) омоноличены в скважинах цементно-песчаным,цементно-шламовым или другим раствором марки не ниже: 150 - на высоту не менее1 м от нижнего конца элемента в скальных и крупнообломочных грунтах; 100 - навысоту не менее 2 м в тех же грунтах; 50 - не менее 3 м в остальных грунтах.

5.2.20 При оттаиваниииспользуемых по принципу II мерзлых грунтов в период эксплуатации мостовнесущую способность по грунту свайных элементов, за исключением свай-стоек,опираемых на скальные, плотные после оттаивания крупнообломочные и твердыеглинистые грунты, определяют без учета отрицательного трения.

5.2.21Проверку условия прочности заделки свайных элементов в вечномерзлые грунты,используемые по принципу I, на действие поперечных сил и изгибающих моментов,возникающих от временных горизонтальных нагрузок (центробежной силы, поперечныхударов подвижной нагрузки, торможения или силы тяги и др.) допускаетсяпроизводить, пользуясь приложением Е при увеличенной несущей способностиоснований согласно п. 5.2.17.

5.2.22 Несущуюспособность оснований фундаментов мелкого заложения, а также устойчивость такихфундаментов против опрокидывания и плоского сдвига на вечномерзлых грунтах,используемых по принципу II, следует определять, как для немерзлых грунтов,пользуясь указаниями СНиП 2.05.03-84.

5.2.23Независимо от принятого принципа использования грунтов в качестве основания,фундаменты опор необходимо рассчитывать на действие сил морозного выпучиваниясогласно приложению Ж при глубине сезонного промерзания, принимаемой по п.5.2.14 за исключением фундаментов:

а) всех типовв местах, где слой сезонного промерзания-оттаивания состоит из крупного песка икрупнообломочных грунтов с содержанием глинистого заполнителя не более 10 %;

б) обсыпныхустоев в местах, где сезонное промерзание-оттаивание грунта конуса не достигаетего основания, сложенного с поверхности пучинистыми грунтами, или подошвынепучинистого грунта, уложенного в основании конуса взамен удаленногоестественного пучинистого грунта;

в)промежуточных опор, расположенных в пределах непромерзающих до дна водотоков.

5.2.24 Устои ипромежуточные опоры, проектируемые на крутых склонах, особенно когда поднесущим слоем основания расположены пласт немерзлого или оттаивающегоглинистого грунта или прослойка насыщенного водой песка, подстилаемогоглинистым грунтом, необходимо обязательно проверить на устойчивость противглубокого сдвига (смещения фундамента совместно с грунтом) покруглоцилиндрической или другой неблагоприятной поверхности скольжения.

Кроме того,для указанных условий надлежит проверить возможность появления локальных(местных) оползневых сдвигов на ранее устойчивых склонах вследствиедополнительного их нагружения весом насыпи и опоры, нарушения устойчивостипластов грунта в процессе производства работ или изменения режима (уровня искорости течения) подземных и поверхностных вод.

5.2.25 Осадкипроектируемых оснований фундаментов опор допускается не определять для мостов:

а) всех системи пролетов в случаях опирания фундаментов на используемые по принципу Iвечномерзлые грунты, за исключением пластичномерзлых глинистых;

б) внешнестатически определимых систем железнодорожных (пролетами до 55 м) иавтодорожных (пролетами до 105 м) при опирании на используемые по принципу IIмалосжимаемые при оттаивании скальные, плотные крупнообломочные и песчаныегрунты, твердые и полутвердые глинистые или суглинистые грунты.

Осадки опор наоснованиях из оттаивающих (в период эксплуатации мостов) остальных грунтов,используемых по принципу II, определяют согласно указаниям СНиП 2.02.04-88,рассматривая фундаменты из свайных элементов как условно массивные.

5.2.26Основания и фундаменты опор мостов на засоленных вечномерзлых грунтах прииспользовании их в качестве основания по принципу I следует проектироватьсогласно СНиП 2.02.04-88 с учетом следующих особенностей:

- засоленныемерзлые грунты отличаются пониженной прочностью и малыми значениямисопротивлений сдвигу по поверхности смерзания свай и столбов;

- температураначала замерзания засоленных грунтов ниже температуры аналогичных видовнезасоленных грунтов; при значительной степени засоленности грунты могутнаходиться при отрицательной температуре в «охлажденном» (немерзлом) состоянии;

- интервалнахождения в пластично-мерзлом состоянии сильно засоленных грунтов можетсоставлять несколько градусов, так как переход таких грунтов в твердомерзлоесостояние происходит при более низких температурах, чем аналогичныхнезаселенных грунтов;

- при вскрытиискважинами, пробуренными для устройства свай или столбов фундаментов, линзгрунтов, сильно насыщенных высокоминерализованными (в том числе напорными)водами, происходит смачивание стенок скважины таким раствором, что приводит крезкому снижению, а при определенных условиях почти к полной потере смерзанияпо боковой поверхности элемента фундамента.

5.2.27 Дляболее полного использования сопротивления засоленных мерзлых грунтовнормальному давлению при проектировании и устройстве фундаментов следуеториентироваться на применение столбчатых элементов, свай с уширенной пятой идр.

5.2.28Расчетные сопротивления засоленных мерзлых грунтов нормальному давлению исдвигу по поверхности смерзания надлежит принимать, как правило, по опытнымданным или ориентировочно по указаниям СНиП 2.02.04-88.

5.2.29Основания и фундаменты на засоленных вечномерзлых грунтах при использовании ихпо принципу II следует проектировать в соответствии с указаниями СНиП2.02.04-88 и требованиями СНиП 2.02.01-83, СНиП 2.02.03-85 и СНиП 2.03.11-85.

5.2.30 Всейсмических районах фундаменты опор мостов допускается проектировать на любыхгрунтах, используемых в качестве основания по принципу I.

Если грунтыиспользуются по принципу II, то следует предусматривать опирание подошвыфундаментов или нижних концов свай и столбов преимущественно на скальные илидругие малосжимаемые при оттаивании грунты.

При учетесейсмических нагрузок расчет свайных фундаментов следует производить с учетомуказаний и требований СНиП 2.02.04-88, СНиП II-7-81, СНиП 2.02.01-83, СНиП2.02.03-85 и СНиП 2.05.03-84.

5.2.31 Дляконтроля температурного режима грунтов основания фундамента, используемых попринципу I, в каждой опоре должны быть установлены согласно проектутермометрические трубки в количестве не менее двух на глубину, превышающую на2-5 м отметку заложения концов свай или столбов. В качестве термотрубокрекомендуется использовать стальные трубы диаметром, как правило, два дюйма,устанавливаемые как совместно с элементами фундамента (в сваи-стойки изстальных труб, в зазор между столбом и стенкой скважины и т. п.), так и вспециально пробуренные скважины, местоположение которых определяется проектом.

Для контролятемпературного режима грунтов в основании фундаментов мелкого заложения илиповерхностного типа глубину термометрических трубок следует назначать не менее10 - 15 м.

 

5.3.Конструирование фундаментов опор мостов

 

5.3.1 Приконструировании фундаментов глубокого заложения, в том числе безростверковыхопор, на вечномерзлых гранях, используемых по принципу I, следует применятьбуроопускные сваи (сваи-столбы), устраиваемые путем бурения скважин с уширениемили без него, опускания в скважину цилиндрических или призматическихжелезобетонных элементов сплошного сечения, стальных труб (оболочек) из стали,удовлетворяющей требованиям нормальной эксплуатации при низких отрицательныхтемпературах (минус 40 °С и ниже), полых, заполненных бетоном или песчано-цементнойсмесью, с омоноличиванием их в скважине цементно-песчаным (цементно-шламовым)раствором.

5.3.2 Свайныеэлементы фундаментов промежуточных опор, верх которых расположен не менее чемна диаметр элемента ниже расчетной глубины сезонного промерзания-оттаиваниягрунтов или нижней поверхности льда при низком ледоставе, а также элементыустоев в непромерзающем грунте конуса насыпи, допускается проектировать изстальных оболочек и буровых свай-столбов (буроопускных или комбинированныхжелезобетонных свайных элементов, заполненных бетоном, или полых железобетонныхоболочек) без осуществления дополнительных мер по обеспечению трещиностойкостибетона таких элементов от неблагоприятного воздействия отрицательных температурокружающей среды.

В пределахслоя сезонного промерзания-оттаивания, в зоне воздействия льда (его первойподвижки и ледохода) пли переменного уровня воды и выше этой зоны свайныеэлементы безростверковых опор и фундаментов промежуточных опор следуетпроектировать сплошного сечения из морозостойкого бетона. В этих случаяхразрешается применять элементы из железобетонных или стальных оболочек,заполненных бетоном, при условии осуществления мер (приложение И) попредотвращению появления трещин в железобетонных оболочках в периодотрицательных температур воздуха.

В автодорожныхмостах допускается в таких условиях применять для фундаментов полыежелезобетонные и стальные оболочки, если они удовлетворяют требованиямнадежности и долговечности в течение всего периода эксплуатации мостов.

Свайные элементыиз полых или заполненных бетоном стальных труб допускается проектировать,пользуясь приложением Д.

5.3.3 Глубинузаложения подошвы фундаментов или низа свайных элементов от уровня естественнойповерхности грунта, срезки или размыва дна водотока следует назначать порезультатам расчета несущей способности оснований, учитывающего влияниеследующих наиболее важных факторов:

-геокриологических, гидрогеологических и гидрологических условий в местахвозведения опор;

- принципаиспользования вечномерзлых грунтов в качестве оснований;

- глубинысезонного промерзания и оттаивания грунтов;

- возможностипучения грунтов при промерзании и осадке основания при оттаивании;

- наличияльдонасыщенных грунтов и подземных льдов;

- принятыхрасчетных нагрузок на фундаменты;

- характерныхособенностей конструкции и технологии постройки фундаментов.

5.3.4 Глубинузаложения свайных элементов, а также расстояния в плане между ними назначают внескальных вечномерзлых грунтах, используемых по принципу I, руководствуясьуказаниями СНиП 2.02.04-88, а в используемых по принципу II- СНиП 2.02.03-85.

Глубинузаделки низа свайных элементов в скальные грунты определяют на основаниирасчетов на сжатие или выдергивание согласно пп. 5.2.17 и 5.2.18 и принимают взависимости от предела прочности R_сна одноосное сжатие и степени выветрелости грунта: для свайных элементов,воспринимающих преимущественно сжимающие усилия, в слабовыветрелых грунтах с R_с свыше 15 МПа (1500 тс/м²) - неменее 0,5 м, а в остальных грунтах - не менее 1 м; для элементов,воспринимающих выдергивающие усилия, во всех грунтах - не менее 2 м, а вслабовыветрелых грунтах с R_с свыше 15МПа (1500 тс/м²) - не менее 1 м.

5.3.5 Дляуменьшения глубины заложения свайных элементов в необрушающиеся немерзлые или ввечномерзлые нескальные грунты, используемые по принципу II, рекомендуетсяустраивать уширенные пяты.

Расстояния всвету между уширенными пятами свайных элементов в уровне наибольшего диаметрапят должно быть не менее 0,5 м во всех вечномерзлых грунтах, за исключениемсыпучемерзлых, в которых уширения разбуриванием не устраивают.

В засоленныхнеобрушающихся мерзлых грунтах, используемых по принципу I, допускаетсяустраивать уширение в основании столбов при условии принятия мер по уменьшениювлияния экзотермии цемента на растепление окружающего грунта (температурабетонной смеси не выше плюс 5 °С, наличие встроенных в свайный элементохлаждающих устройств и т. п.).

5.3.6 Свайныеи мелкого заложения фундаменты допускается опирать на немерзлый грунт,расположенный между подошвой сезонно-промерзающего слоя и поверхностьювечномерзлого, используемого по принципу II малосжимаемого при оттаиваниигрунта, если толщина слоя померзлого грунта под подошвой свайных элементов илифундаментов будет не менее 1,5 м при обеспечении требуемой их несущейспособности на сжатие и на выдергивание.

5.3.7 Подошвуростверка свайных фундаментов на суше и в русле периодических водотоков следуетрасполагать вне слоя сезонного промерзания пучинистых грунтов (ниже уровняпромерзания не менее чем на 0,25 м или выше поверхности грунта на 1 м и болеедля промежуточных опор, на 0,5 м и более для устоев).

Заглублениеподошвы фундаментов мелкого заложения в используемые по принципу IIвечномерзлые грунты назначают по расчету несущей способности и устойчивостисогласно СНиП 2.05.03-84 с учетом указаний СНиП 2.02.01-83.

5.3.8 Подошвуростверка свайных фундаментов или фундаментов мелкого заложения вкрупнообломочных грунтах, гравелистых и крупных песках, содержащих до 10 %глинистого заполнителя, располагают, как правило (по отношению к поверхностигрунтов), независимо от глубины сезонного промерзания-оттаивания, если слойтаких грунтов простирается ниже этой глубины более чем на 1 м и отсутствуетвероятность образования линзового льда под ростверком или фундаментом, в томчисле и от напорных вод.

5.3.9 Подошвуфундаментов мелкого заложения необходимо заглубить в несущий пласт (из любогогрунта, кроме скального) не менее чем на 1 м от поверхности пласта, в скальныеслабовыветрелые грунты - не менее 0,1 м, а в выветрелые - не менее 0,25 м.

5.3.10Ростверк свайных фундаментов в русле постоянных водотоков, не промерзающих додна, допускается располагать на любом уровне по отношению к поверхности водыпри условии обеспечения надежности и долговечности фундаментов в соответствии стребованиями СНиП 2.05.03-84.

5.3.11Железобетонные свайные элементы устоев и промежуточных опор, постояннонаходящиеся в толще вечномерзлых или немерзлых грунтов (ниже половины глубиныпромерзания), допускается изготовлять из бетона класса не ниже В 25 при маркепо водонепроницаемости не ниже W4 и ненормируемойморозостойкости.

Для свайныхэлементов фундаментов и безростверковых опор в пределах зоны переменного уровняводы (согласно СНиП 2.05.03-84) рекомендуется использовать бетон класса не нижеВ 35 при марках по водонепроницаемости не ниже W6 и поморозостойкости не ниже F 300.

5.5.12 Толщиназащитного слоя бетона (в свету до продольной арматуры) должна быть в буровыхсваях не менее 10 см, а в остальных свайных элементах - не менее 5 см.

5.3.13 Соединенияверха железобетонных свайных элементов со сборной или монолитной подферменнойплитой (насадкой) безростверковых опор или с ростверком фундаментов, а такжеотдельных секций свайных элементов или стоек безростверковых опор между собойследует осуществлять с помощью выпусков арматуры, сварными, болтовыми,клеештыревыми или других конструкции стыками.

Дляомоноличивания стыков сборных элементов надлежит использовать бетон класса В 35с характеристикой по морозостойкости F300.

5.3.14Конструкция стыков должна обеспечивать возможность надежного и долговечногосоединения подферменной плиты или ростверка со свайными элементами. Отклоненияв уровне подошвы плиты от проектного положения в плане свайных элементов,погруженных в грунт, не должны превышать, см:

при монолитнойнасадке - 5;

при сборнойнасадке и омоноличиваемых стыках - 3.

Для тех жеконструкций отклонения по высоте не должны превышать, см:

при монолитнойнасадке - 10;

при сборнойнасадке и омоноличиваемых стыках - 3.

Допуски насварные, болтовые, клеештыревые и другие стыки должны назначаться в проектеопор в зависимости от особенностей конструкции стыков.

Предельнодопустимые отклонения свайных элементов от вертикали не должны превышать 1:200для однорядных по фасаду моста опор и 1:100 для двухрядных опор. Еслиотклонения превышают приведенные значения допусков, необходимо проверитьрасчетом несущую способность фундаментов, опор и их оснований.

5.3.15 Боковая поверхность нижнего конца буроопускныхстолбов диаметром 0,8 м на длине минимум 2 м от их подошвы должна иметьискусственные неровности (рифление), выпуски арматуры и т. п. для обеспечениядоброкачественного сцепления элементов с омоноличивающим раствором прочностьюне менее 5 МПа (50 кгс/см²).

5.3.16 Призаглублении нижних концов забивных свай в немерзлые грунты, прикрытые слоемсезонно-мерзлых или вечномерзлых песчаных грунтов, следует предусматриватьустановку этих свай в заранее пробуренные на всю глубину мерзлой толщискважины, засыпку зазоров между поверхностями скважины и сваи песком и последующуюдобивку до расчетного отказа свай в несущий слой немерзлого грунта. При этомрасчетное сопротивление грунта сдвигу в пределах скважины следует приниматьравным 10 кПа (1 тс/м²).

5.3.17 Диаметрскважин, предназначенных для свободного опускания и омоноличивания в нихцилиндрических свайных элементов должен на 20 см превышать их диаметр, апризматических - на 5 см диагональ поперечного сечения.

5.3.18 Дляомоноличивания буроопускных свайных элементов в скважинах ниже подошвы слоясезонного промерзания-оттаивания или в пределах высоты расчетной заделки вскальных и нескальных грунтах следует применять растворы марок по прочности насжатие согласно указаниям п. 5.2.19.

Зазор междубоковыми гранями свайного элемента и стенкой скважины от верха расчетной заделкисвайных элементов в разные грунты и до подошвы слоя сезонногопромерзания-оттаивания допускается заполнять сухой цементно-песчаной смесью впропорции 1:7, а также цементно-шламовым раствором марки 50 (в толще глинистыхгрунтов) и уплотняемым в процессе заполнения зазора песком (в песчаных игравийных грунтах), а у добиваемых свай - засыпанным сухим песком.

5.3.19 Впределах слоя сезонного промерзания-оттаивания зазор между опущенными свайнымиэлементами и боковой поверхностью скважин следует заполнять уплотняемым по мереукладки грунтом, извлеченным при разбуривании этого слоя. Для заполнения такогозазора в песчаных грунтах допускается использовать песок, а при глинистыхгрунтах того же слоя - уплотняемую по мере укладки сухую смесь цемента с пескомв пропорции 1:7.

На чертежахфундаментов опор, свайные элементы которых подлежат заглублению в грунтбуроопускным способом, необходимо указать вид раствора, омоноличивающегоэлементы в скважинах до верха расчетной заделки, и требуемую его прочность кначалу безопасного пропуска нагрузок по мосту.

 

6Устройство фундаментов опор мостов

 

6.1Общие указания

 

6.1.1 Указаниянастоящего раздела предназначены для использования при составлении проектапроизводства работ (ППР) по устройству фундаментов мостов на вечномерзлыхгрунтах.

6.1.2 Работыпо устройству фундаментов следует выполнять в соответствии с требованиями СНиП3.06.04-91, СНиП 3.02.01-87, СНиП 3.03.01-87, СНиП III-4-80*, государственныхстандартов и указаниями настоящего раздела.

6.1.3 Выбороптимальных конструктивно-технологических решений фундаментов опор необходимоосуществлять с учетом местных условий перехода, в том числе:

-характеристик вечномерзлых грунтов (глубины сезонного оттаивания, состава,типа, особенностей залегания, температурного режима и т. п.);

- принципаиспользования вечномерзлых грунтов в качестве оснований;

- наличияподземных льдин и термокарста;

- наличияналедей, бугров пучения и их режима;

-климатических условий района;

- мощности ивремени установления покрова и характера снежных отложений;

- количества ипериода выпадения осадков;

-продолжительности летнего периода, а также светлого времени;

- уровней ипродолжительности прохода паводковых и ливневых вод, характерных особенностейледохода и карчехода;

- размеров иконструктивных особенностей элементов опор;

-необходимости выполнения специальных мероприятий, предусмотренных присоставлении проекта постройки опор (последовательности работ, поддержанияопределенного теплового режима твердеющего бетона и т. п.);

-необходимости сохранения растительного покрова на строительных площадках и вполосе отвода трассы при возведении опор моста за исключением кустарника,который необходимо удалять на длине до 20 м в низовую и верховую стороны от осимоста для уменьшения накопления под ним снега.

6.1.4 В местахналичия подземных льдов, наледей, бугров пучения, сильнольдистых грунтов,оттаивание которых может привести к появлению недопустимых деформаций,фундаменты следует устраивать в сроки, предусмотренные проектной документациейна производство работ.

6.1.5 Привыборе оптимальной технологии строительства безростверковых опор и свайныхфундаментов в используемых по принципам I и II вечномерзлых грунтах необходимоориентироваться на широкое применение способа опускания свайных элементов впредварительно пробуренные в мерзлых грунтах обсаженные или необсаженныескважины. Способ непосредственной забивки свай может быть использован в редкихслучаях только для заглубления свай в пластичномерзлые глинистые и суглинистыегрунты без твердых включений и больших прослоек песка при условии подтвержденияего эффективности положительными результатами пробной забивки свай в конкретныхместных условиях. Кроме этих способов допускается сооружать свайные элементы потехнологии устройства буровых или комбинированных (сочетающих сваи-оболочки вверхней части и буровые - в нижней части) свай при условии соблюдениятребований по обеспечению их надежности и экономичности.

6.1.6 Выборконструктивно-технологического решения фундаментов опор, сооружаемых назасоленных вечномерзлых грунтах, следует производить исходя из принятогопринципа использования грунтов в качестве основания.

6.1.7 Приосвоении строительных площадок для возведения опор мостов через постоянные илипериодические водотоки на вечномерзлых грунтах, используемых по принципу I,требуется:

- строительныеплощадки для постройки опор мостов располагать, как правило, с низовой стороныподходных насыпей;

- непересекать трассу построенными дорогами на расстояниях менее 50 м от устоевмоста;

- подъезды кстроительной площадке устраивать зимой на подсыпках толщиной не менее 1 м изпесчаных грунтов или крупнообломочного материала;

- использоватьдля установки бурового станка, крана и другого оборудования в пределахстроительной площадки устроенные зимой по ненарушенному мохорастительномупокрову подсыпки толщиной до 1 м из песка или крупнообломочного материала илиукладывать на песчаные подсыпки толщиной 0,5 м переносные железобетонные плиты,настилы из бревен;

- площадки,предназначенные для размещения складов, временных зданий и сооружений, зимойпокрыть по ненарушенному покрову подсыпкой толщиной до 1 м из песка иликрупнообломочного материала и спланировать с образованием уклонов для стокаповерхностных вод;

- водотоки впределах строительной площадки пропускать в трубах, деревянных лотках или вограждающих банкетках из глинистых грунтов.

Независимо оттемпературы воздуха грунты и шлам, удаляемый при устройстве скважин, необходимотранспортировать в низовую сторону на расстояние 10-20 м при минимальновозможных нарушениях естественных условий протекания водотока.

6.1.8 В местахзалегания вечномерзлых грунтов, используемых по принципу I, необходимо: опорыобустроить согласно проекту термометрическими трубками для отслеживаниятемпературного режима грунтов основания в эксплуатационный период моста; послезавершения постройки опор и отсыпки конусов очистить русло от завалов грунта сцелью исключения застоев воды под мостами и вблизи их.

6.1.9Проектную документацию по устройству фундаментов опор мостов следует разрабатыватьсогласно указаниям СНиП 3.01.01-85*.

В проектнойдокументации необходимо предусматривать осуществление мер по обеспечению:

- принятого вкачестве расчетного температурного режима вечномерзлых грунтов в периодыстроительства и эксплуатации сооружений;

- максимальнойсохранности мохорастительного покрова и нормального пропуска водотоков впределах строительной площадки;

- защитывозводимых конструкций опор, а также вспомогательных сооружений и устройств отнеблагоприятного воздействия паводковых и ливневых вод, ледохода, наледей,карчехода и др.;

- высокогокачества опор мостов;

- требованийтехники безопасности, производственной санитарии и пожарной безопасности.

6.1.10 Впроекте производства работ по устройству фундаментов глубокого заложения (в томчисле безростверковых опор) должны быть указаны способы:

- буренияскважин в вечномерзлых грунтах;

- очисткибоковой поверхности и дна скважин от наледей и шлама;

- установки вскважины столбов или других элементов фундамента, закрепления их в проектномположении (в плане и по высоте);

- заделкистолбов или свай в скважине;

- устройствасборной или монолитной плиты ростверка (насадки).

 

6.2Бурение скважин

 

6.2.1 Длябурения скважин проектных размеров в разных вечномерзлых и скальных грунтахследует использовать станки как вращательного, так и ударно-канатного действия,имеющиеся в строительной организации. Уширения в основании скважин, в случаенеобходимости их устройства, разбуривают специальным уширителем.

6.2.2 Внеустойчивых грунтах скважины необходимо бурить с применением извлекаемых илинеизвлекаемых (предусмотренных в ППР) обсадных труб. В устойчивых грунтахбурение скважин или разбуриваине уширений допускается с использованиеминвентарных патрубков или секций обсадной трубы, предназначенных для предотвращенияосыпания грунта только в пределах слоя сезонного оттаивания.

6.2.3 Диаметрскважин для свободного опускания в них свайных элементов следует приниматьсогласно проекту, фундаментов или опор. Для принудительного заглубленияэлементов диаметр скважин, в том числе и лидерных, рекомендуется назначать поопыту погружения свай ваналогичных геокриологических условиях.

Глубинаскважин для опускания или принудительно погружаемых элементов должна равнятьсядлине их заделки в грунте. Для добиваемых до расчетного отказа свай глубинаскважин подлежит уточнению по результатам забивки первых свай на стройплощадкев конкретных местных условиях.

6.2.4Увеличение диаметра разбуриваемых скважин и уширений более 20 см (по сравнениюс проектным размером) не рекомендуется, а уменьшение более 5 см не допускается.

Отклонение отпроектного положения продольной оси скважины в плане в уровне поверхностигрунта не должно превышать 10 см.

Недобурскважин по глубине (предусмотренной в проекте фундамента) запрещается, перебурв скальных и крупнообломочных грунтах допускается не более 0,1, а в остальныхгрунтах - не более 0,2 м.

6.2.5 Послепроверки соответствия фактических размеров скважины проектным и записиполученных результатов в журнале буровых работ каждая пробуренная скважина,независимо от принципа использования грунтов, до начала работ по установкесвайного элемента или заполнения ее бетонной смесью должна быть принята поакту, при этом в нем должны быть отражены требования, изложенные в п. 6.6.3.

6.2.6Технология бурения скважин в засоленных вечномерзлых грунтах с включением линзкриопегов и пластов охлажденных неустойчивых инженерно-геологических элементовзависит от принятого в проекте принципа использования грунтов в качествеоснования.

6.2.7 Приприменении принципа I бурение скважин под столбы должно осуществляться потехнологии, исключающей попадание высокоминерализованных вод за пределынапластований, в которых они разведаны.

Технологиябурения скважин принимается в зависимости от конкретных геокриологическихусловий.

В качествеспособов, с помощью которых можно осуществить перехват высокоминерализованныхвод (в том числе напорных), рекомендуется:

-предварительное замораживание линз криопегов жидким азотом путем его заливки вскважинные устройства, расположенные на небольшом расстоянии от внешней граниустраиваемого столба;

- затираниемнижней части обсадной трубы в расположенных ниже горизонта криопег связныхпластично-мерзлых или талых (тугопластичной - текучепластичной консистенции)грунтах с выбором технологии последующей проходки в зависимости отгеокриологических условий.

6.2.8Технология бурения скважин в засоленных вечномерзлых грунтах, используемых вкачестве основания по принципу II, с включением линз криопегов и охлажденныхнеустойчивых массивов должна обеспечить в последующем, после установки столба,качественную его заделку в грунте путем заполнения зазора цементно-песчанымраствором.

 

6.3Устройство свайных элементов

 

6.3.1 В разныевечномерзлые грунты свайные элементы сплошного сечения или полые с закрытым нижнимконцом следует заглублять путем опускания их в предварительно пробуренныескважины (диаметр которых превышает наибольший размер поперечного сеченияэлементов) с омоноличиванием в них раствором. Вид и требуемая прочностьраствора должны соответствовать требованиям п. 5.2.19 и быть указаны в проектеопор.

Впластичномерзлые глинистые и суглинистые грунты свайные элементы сплошногосечения допускается заглублять до проектного уровня путем забивки их впредварительно пробуренные скважины диаметром, меньшим на 5-10 см размеранаибольшего сечения элемента, а полые элементы с открытым нижним концом, в томчисле железобетонные и стальные сваи-оболочки - путем забивки иливибропогружения в скважины меньшего на 5 - 20 см диаметра, которые бурятпредварительно на требуемую глубину или циклами, чередуя бурение спринудительным осаживанием элементов и удалением грунта сквозь их полость.

6.3.2 Свайныеэлементы с закрытым концом рекомендуется устанавливать по возможности сразупосле окончания бурения скважин. В период положительных температур воздухаперерыв между окончанием бурения скважин и установкой в них элементов не долженпревышать суток. При этом перед установкой свайного элемента скважина должнабыть освидетельствована и принята в соответствии с п. 6.6.3.

6.3.3Обнаруженные в скважинах в результате визуального освидетельствования и замераих глубины намерзший на их боковой поверхности лед, обрушившийся грунт илизамерзший буровой шлам на забое должны быть удалены непосредственно передопусканием элементов в скважины.

Особоевнимание должно быть обращено на сопоставление замеров глубины скважин,выполненных сразу после окончания буровых работ и непосредственно передустановкой элементов, с целью исключения случаев оставления в забое скважинызамерзшего шлама или обрушившегося грунта.

6.3.4Независимо от принципа использования вечномерзлых грунтов частичноеомоноличивание свайных, в основном железобетонных элементов, следуетосуществлять путем вытеснения раствора, предварительно залитого в скважины, споследующей доливкой раствора до проектной отметки.

6.3.5 Вскальных породах для омоноличивания кроме цементно-песчаных растворов,приготавливаемых в растворомешалках или бетономешалках, допускаетсяиспользовать цементно-песчаношламовые и цементно-шламовые растворы, приготавливаемыепутем механического перемешивания составляющих компонентов непосредственно вскважинах, при условии обеспечения требуемой прочности и долговечностирастворов.

Температурабетонной смеси, применяемой для устройства буровых свай и заполнения свай-оболочек,или омоноличивающего раствора, находящегося в скважине, не должна превышать виспользуемых по принципу I вечномерзлых грунтах плюс 5 °С, а в используемых попринципу II - плюс 40 °С.

6.3.6 Дляускорения твердения бетонной смеси или омоноличивающего раствора при устройствесвайных элементов в используемых по принципу II вечномерзлых грунтахдопускается вводить в смесь или раствор противоморозные добавки.

Применениехимических добавок для ускорения твердения бетона (раствора), уложенного враспор с мерзлым грунтом, используемым по принципу I, без устройстваэкранирующего слоя, исключающего возможность миграций солей из бетона(раствора) в грунт, как правило, не допускается.

6.3.7Дозировку добавок, приготовление и укладку бетонкой смеси или раствора сдобавками следует производить, пользуясь СНиП 3.03.01-87, по указаниям бетоннойлаборатории строительной организации в зависимости от вида применяемых настройке добавок, цемента, а также температур воздуха, грунта, смеси илираствора в момент укладки и в период твердения.

6.3.8Устройство столбов опор, сооружаемых на засоленных вечномерзлых грунтах,используемых по принципу I, с включением линз криопегов и массивов охлажденныхнеустойчивых грунтов с применением способа замораживания линз криопегов жидкимазотом производится в следующей технологической последовательности:

- бурениескважин под замораживающие устройства и термометрические трубки;

- установкатермометрических трубок;

- установкажидкостных скважинных устройств;

-замораживание линз криопегов жидким азотом;

- контроль спомощью датчиков температуры замораживания и размеров замораживаемоголедогрунтового цилиндра;

- бурениескважины «насухо» с проходкой линз криопегов, разбуривание при необходимостиуширения;

- погружениестальной трубы с открытым нижним концом в скважину меньшего диаметра (на 2-3см) с одновременным небольшим растеплением стенок скважины и последующимзаполнением трубы бетонной или другой смесью.

Столбдопускается устраивать и заделывать в грунте традиционным способом, устанавливаяего в пробуренную по вышеуказанной технологии скважину большего диаметра споследующим заполнением зазора цементно-песчаным раствором.

6.3.9 Привполне конкретных геокриологических условиях и характере напластованияинженерно-геологических элементов основания, используемого по принципу I, когданиже линзы криопега залегают связные пластично-мерзлые или талые тугопластичной- текучепластичной консистенции грунты, устройство столбов, опирающихся напрочные грунты, осуществляется путем затирания в них нижнего конца обсаднойтрубы на глубину не менее ее диаметра с последующей проходкой скважины насухобез обсадки стенок скважины, установкой и заделкой в ней столба или жепогружением стальной трубы с открытым нижним концом с выборкой грунта допроектной отметки, устройством бетонной пробки и заполнением зазорацементно-песчаной смесью.

6.3.10Технология устройства столбов в засоленных вечномерзлых грунтах с включениемлинз криопегов и неустойчивых охлажденных массивов, используемых по принципуII, заключается в следующем:

- бурениескважины в обсадке с откачиванием при необходимости воды (рассола), удалениемгрунта и наплывающей пульпы;

- погружениеобсадной трубы до проектной отметки;

- разбуриваниев устойчивых грунтах уширения, если это предусмотрено проектом;

- укладкабетонной смеси в уширение насухо, если удалось перекрыть приток воды путемзатирания нижнего конца обсадной трубы в кровле связных грунтов и откачать ее,или же методом ВПТ - при наличии воды в уширении; бетонная смесь укладываетсядо отметки, превышающей на 1 м отметку кромки ножа обсадной трубы;

- откачиваниеволы из скважины и немедленная установка столба;

- заполнениезазора омоноличивающим цементно-песчаным раствором до уровня, на 2-3 мпревышающего отметку кромки ножа обсадной трубы;

- вытягиваниеобсадной трубы с одновременным заполнением зазора раствором, при сохранениизаданного перепада в уровнях поверхности раствора и кромки ножа обсадной трубы;

-предварительное частичное (для пригрузки) заполнение бетонной смесью полостистолба.

6.3.11Бетонные и сварочные работы по наращиванию элементов и стыкованию их сосборными или монолитными насадками выполняют в соответствии с указаниями СНиП3.06.04-91 и СНиП 3.03.01-87.

6.3.12 Выпускиарматуры и закладные детали стыков допускается спаривать при температуреокружающего воздуха не ниже минус 20 °С. При более низких температурахнаружного воздуха сварочные работы следует выполнять в соответствии суказаниями СНиП 3.03.01-87 и ГОСТ 14098-91.

 

6.4Устройство фундаментов мелкого заложения

 

6.4.1Технология устройства фундаментов мелкого заложения, поверхностного типа изаглубленных в грунт плит фундаментов из столбов или свай на вечномерзлыхгрунтах зависит от принципа использования грунтов в качестве основания, временигода выполнения работ, геокриологических условий площадки, физико-механическихсвойств грунтов, наличия и характера грунтовых вод и других факторов.

6.4.2 Котлованпод фундамент, запроектированный на сохранение грунтов основания в мерзломсостоянии, необходимо, как правило, разрабатывать с наступлением зимнегопериода, при устойчивых среднесуточных температурах воздуха ниже 0 °С.

6.4.3 Котловандолжен иметь надежное ограждение от возможного поступления грунтовой иповерхностной воды. В качестве ограждений котлованов используют стальной шпунт,деревянные закладные крепления, бездонные железобетонные и деревянные ящики.

В зимнийпериод при определенных условиях котлованы разрешается разрабатывать безкрепления, используя естественное промораживание грунтов.

6.4.4Технологический процесс разработки котлованов включает рыхление грунтов спомощью взрывчатых веществ или механических рыхлителей, удаление разрыхленныхгрунтов и подготовку основания.

К устройствуфундаментов разрешается приступать только после освидетельствования и приемкикотлована.

6.4.5 Блокисборных фундаментов следует укладывать на подготовленное основание (очищенноеот разрушенного грунта, выравненную поверхность дна, уплотненную выравнивающуюподсыпку).

6.4.6 Бетонныеповерхности сборных элементов фундамента в местах их омоноличивания должны бытьочищены от грунта, снега и льда, а подлежащие сварке выпуски арматуры и кромкизакладных деталей - от грунта и раствора.

6.4.7 Бетонныесмеси и цементно-песчаные растворы, используемые для омоноличивания швов междубетонными блоками и железобетонными элементами, рекомендуется приготавливать сиспользованием быстротвердеющих цементов марки не ниже 400 и мелких песков.

6.4.8 Длязаполнения вертикальных швов между блоками следует использовать растворы,имеющие осадку конуса 11-13 см, а для заполнения горизонтальных швов - 8-10 см.

6.4.9Особенности производства бетонных работ по устройству монолитных фундаментовмелкого заложения в зимних условиях отражены в разделе 6.5.

6.4.10 Пазухимежду стенками котлована и боковыми поверхностями фундамента, построенного нагрунтах, используемых по принципу I, необходимо засыпать связным грунтом.

Засыпкупроизводят талым маловлажным суглинком или глиной слоями толщинок не более 20см с трамбованием каждого слоя до обеспечения плотности не менее 0,95.Допускается при отрицательной температуре воздуха засыпать пазухи котлованасмесью 60 % по объему талого и 40 % мерзлого местного грунта с послойнымтрамбованием и промораживанием.

6.4.11Сооружение фундаментов поверхностного типа устоев в случае использования СОУ(типа системы Макарова) для поддержания основания в твердомерзлом состоянии(принцип I) включает следующий технологический цикл.

- устройствооснования фундаментной плиты методом втрамбовывания щебня в оттаявший споверхности грунт катком виброударного действия;

- отсыпкувыравнивающего слоя из щебня толщиной 0,3 м;

- установкуфундаментных блоков и объединение их в общую плиту.

В случаеиспользования в качестве охлаждающих устройств парожидкостных систем,устанавливаемых под плитой фундамента в виде змеевиков, технология устройствафундамента должна предусматривать:

- разработкукотлована под охлаждающую систему;

- отсыпкущебеночной подушки и ее уплотнение;

- укладку трубохлаждающей системы с одновременной присыпкой их песчаным грунтом и его уплотнением;

- досыпкукотлована с послойным уплотнением;

- установкуфундаментных блоков и их объединение.

Отсыпку конусаи участка подходной насыпи рекомендуется производить в холодный период года.

Поверхностнуютермоизоляцию откосов конуса и берм, устраиваемую в сочетании с охлаждающимиустройствами, рекомендуется осуществлять из слоя торфа толщиной 0,4-0,5 м,укрепленного на откосах каменной наброской мощностью до 1 м, на площадках -слоем камня толщиной 0,3 м.

 

6.5 Особенности производства бетонных работ

 

6.5.1 Бетонныеи железобетонные работы по возведению фундаментов в зимних условиях следуетпроизводить, руководствуясь указаниями СНиП 3.03.01-87, в соответствии с ППР, вкотором, кроме технологии приготовления и укладки бетонной смеси, должны бытьприведены:

- способ итемпературно-влажностный режим выдерживания бетона;

- данные оматериале опалубки с учетом требуемых теплоизоляционных показателей;

- данные отеплоизоляционном укрытии неопалубленных поверхностей;

- схемаразмещения точек, в которых следует измерять температуру бетона, и наименованияприборов для ее измерения;

- требуемаяпрочность бетона конструкций к началу их загружения;

- сроки ипорядок распалубливания и загружения конструкции.

В случаеприменения электротермообработки бетона в технологических картах дополнительноуказываются:

- схемыразмещения и подключения электродов или электронагревателей;

- требуемаяэлектрическая мощность, напряжение, сила тока;

- типпонижающего трансформатора, сечение и длина проводов.

6.5.2Прочность омоноличивающего раствора или бетона к началу возможного замерзаниядолжна указываться в проекте конструкции фундаментов или в ППР и составлять отпроектной прочности для бетонных и железобетонных свайных элементов фундаментовне менее 70 %, а для железобетонных ростверков и верхней части свайныхэлементов, расположенных над грунтом, - не менее 80 % при условии, что доначала пропуска эксплуатационных нагрузок раствор или бетон наберет проектнуюпрочность в результате последующего твердения.

В тех случаях,когда фундаменты или безростверковые опоры подлежат загружению до наступлениятеплого времени года, требуется обеспечить до замерзания бетона его прочность,предусмотренную ППР.

6.5.3 В зимнихусловиях допускается применять для устройства фундаментов мелкого заложения,ростверков и свайных элементов в вечномерзлых грунтах, используемых по принципуII, бетонные смеси (с добавками нитрита натрия и поташа), твердеющие при низкихотрицательных температурах воздуха. Для бетонирования буровых свай виспользуемых по принципу I вечномерзлых грунтах допускается применять смеси сдобавкой поташа до 3 % от массы цемента.

Бетоны спротивоморозными добавками разрешается применять при условии, что до моментаприобретения ими прочности не менее 5 МПа обеспечивается температура ихтвердения не ниже минус 15 °С.

6.5.4Применение бетонов с противоморозными добавками для элементов фундаментов иопор, расположенных вне зоны контакта с используемыми по принципу I вечномерзлыми грунтами, возможно при соблюдении следующихусловий:

- общееколичество добавок (не более 12 % от массы цемента) должно назначаться по СНиП3.03.01-87 в зависимости от температуры твердения бетона в период выдерживания;

- поверхностибетона, не защищенные опалубкой, должны быть укрыты во избежание вымораживаниявлаги на период до набора бетоном расчетной прочности.

6.5.5 Составбетонной смеси с добавками подбирают, руководствуясь указаниями СНиП3.03.01-87, СНиП 3.06.04-91, ВСН 83-92.

6.5.6Транспортирование бетонной смеси в зимнее время должно производиться только вутепленной закрытой таре. Бетонную смесь с противоморозными добавкамидопускается транспортировать в неутепленной таре.

Продолжительностьтранспортирования смеси устанавливается строительной лабораторией в зависимостиот допустимой потери ее подвижности по условиям укладки и уплотнения.

6.5.7 Передукладкой бетонной смеси необходимо проверить и принять:

- по актам наскрытые работы конструктивные элементы, которые закрываются укладываемой смесью(подготовленное основание в котлованах или в скважинах, выпуски арматурысвайных элементов, арматуру плиты, закладные детали и т. п.);

- правильностьустановки и надлежащее закрепление арматурных каркасов, опалубки иподдерживающих ее конструкций;

- готовность кработе всех средств приготовления, транспортирования и укладки смеси.

Опалубку иарматуру перед бетонированием очищают от снега и наледи (например, подачейструи горячего воздуха под брезентовое или полиэтиленовое укрытие до моментавысушивания поверхностей), арматуру - от ржавчины. Не допускается удалять наледьс помощью пара или горячей воды.

6.5.8Фундаменты и их элементы следует бетонировать послойно такими темпами, чтобыразность температур укладываемых друг на друга слоев бетонной смеси непревышала 10 °С при термосном выдерживании бетонов или применении бетонов спротивоморозными добавками и 20 °С при последующем обогреве бетона.

Бетонную смесьпри термосном выдерживании допускается укладывать на используемые по принципуII вечномерзлые грунты и скальные грунты, если по расчету в зоне контакта соснованием в период выдерживания бетона будет обеспечена температура выше 0 °С.

Требование оположительной температуре в зоне контакта с основанием является необязательным,если используют бетонную смесь с противоморозными добавками для всегофундамента или только для его нижнего слоя высотой до 0,5 м, уложенного напесчаную или щебеночную подготовку толщиной до 10 см.

6.5.9 Укладкабетонной смеси с последующим прогревом допускается на очищенные от снега иналеди вечномерзлые и скальные грунты, на бетон свайных элементов при условии,что к началу прогрева температура бетонной смеси в зоне контакта с грунтом илибетоном будет не ниже плюс 2 °С.

В периодотрицательных температур воздуха все открытые поверхности фундаментов или ихэлементов после окончания бетонирования, а также на время перерывов вбетонировании необходимо тщательно укрывать теплоизоляционным материалом(полимерной пленкой, толем, рубероидом и др.) и утеплять согласно ППР.

6.5.10Температурно-влажностное выдерживание твердеющего бетона при отрицательныхтемпературах среды допускается производить:

- способомтермоса;

- сприменением противоморозных добавок;

- сэлектротермообработкой бетона;

- с обогревомгорячим воздухом в тепляках.

При выбореоптимального способа выдерживания бетона рекомендуется в соответствии сприложением 8 СНиП 3.03.01-87, в первую очередь, исследовать возможностьиспользования способа термоса или термоса с добавками-ускорителями твердения. Вслучае невозможности получить с их помощью требуемую прочность бетона взаданные сроки необходимо рассмотреть целесообразность применения остальныхспособов.

6.5.11Выдерживание бетона монолитных элементов фундаментов способом термоса должнопроизводиться с соблюдением следующих требований:

- конструкциинеобходимо укрывать теплоизоляцией немедленно после окончания бетонирования;

- термическоесопротивление укрытия и опалубки должно обеспечить сохранение в бетонеположительной температуры до момента достижения им заданной прочности;

- дляобеспечения одинаковых условий остывания всей конструкции ростверков и насадоких ребра и углы следует дополнительно утеплить;

- опалубку, атакже укрытие с неопалубленных поверхностей конструкций необходимо удалять неранее, чем бетон приобретает заданную прочность.

6.5.12 Принедостаточной эффективности выдерживания бетона фундаментов в их элементовспособом термоса с ускорителем твердения следует применять электропрогрев.

Температурабетонной смеси без добавок к началу прогрева после ее укладки в фундамент илиростверк должна быть не ниже плюс 10 °С.

Температурабетонной смеси без добавок, подлежащей электропрогреву, при укладке в скважиныв грунтах, используемых по принципу I, должна быть не выше плюс 2 °С.

6.5.13Наиболее эффективным и экономичным способом электротермообработки элементовфундаментов является электродный прогрев. Электротермообработка бетонафундаментов и их элементов таким способом должна выполняться по специальноразработанному и утвержденному в установленном порядке ППР с обязательнымвключением раздела по технике безопасности.

При необходимостиполучения сразу после прогрева прочности бетона от 50 до 70 % его маркирекомендуется, как правило, приготовлять бетонные смеси на высокопрочных ибыстротвердеющих цементах, применять составы с минимально возможным В/Ц,вводить в смесь добавки-ускорители твердения.

Для полученияпосле прогрева прочности бетона свыше 70 % его марки следует подбирать составсмеси на марку выше указанной в проекте.

6.5.14 Притвердении бетона в шатрах или тепляках на уровне 0,5 м от низа ограждениянеобходимо поддерживать температуру не ниже плюс 5 °С. Продолжительностьвыдерживания бетона определяют в зависимости от его температуры в нижней частитепляка.

Конструкциюшатров или тепляков выбирают в зависимости от размеров в формы бетонируемыхфундаментов и ростверков, местных условии и возможностей строительнойорганизации.

 

6.6Обеспечение качества работ

 

6.6.1 Контролькачества работ по возведению опор должен осуществляться согласно требованиямСНиП 3.06.04-91, СНиП 3.02.01-87, СНиП 3.03.01-87 и приведенным ниже дополнительнымуказаниям.

6.6.2 Доприема скрытых работ запрещается производить последующие работы, в том числе доприемки пробуренных скважин не допускается устанавливать и омоноличивать илибетонировать в скважинах свайные элементы.

Максимальнодопустимые перерывы между окончанием скрытых работ, их приемкой и началомпоследующих работ должны назначаться исходя из условий недопущения взаконченных элементах фундаментов изменений, которые могли бы оказатьотрицательное воздействие на надежность и долговечность опор.

Если послеприемки скрытых работ последующие работы начаты после длительного перерыва,необходимо назначить повторную приемку, например, скважин, на боковойповерхности и на дне которых образовалась наледь или замерзший буровой шлам.

6.6.3 Для обеспечения доброкачественного устройства свайныхэлементов должны быть проконтролированы и документально оформлены:

- соответствиефактических размеров проектным значениям диаметра и глубины скважин и свайныхэлементов, подлежащих заглублению в грунт;

- качество очисткиэлементов от снега, грунта и масляных пятен;

- качествоочистки пробуренных скважин от бурового шлама и наледей;

- соответствиефактически пройденных слоев грунта слоям, указанным в проекте, с фиксациейотмеченных отклонений;

- состав,температура и консистенция омоноличивающего раствора, применяемого длязаполнения зазоров между элементами и поверхностью скважин или бетонной смеси,предназначенной для укладки в сваи-оболочки или в скважины;

- способ икачество заполнения раствором или бетонной смесью скважин до уровня,предусмотренного проектом фундамента;

- соответствиефактического положения свайных элементов или арматурных каркасов проектному;

- наличиетермометрических трубок с целью контроля за изменениями температурыиспользуемых по принципу I вечномерзлых грунтов основания;

-своевременность заполнения журналов работ и другой исполнительной документации.

6.6.4 Дляоценки продолжительности периода от окончания работ по установке свайныхэлементов в скважины или укладке бетонной смеси в сваи-оболочки или в скважиныи до начала загружения строительными или эксплуатационными нагрузками принятойпо акту опоры рекомендуется пользоваться значениями относительной прочностираствора или бетона (согласно приложению 16 СНиП 2.03.01-87), представляющей в процентахотношение прочности образцов, твердевших 7, 28 и 90 сут при разныхтемпературах, которые могут встретиться в практике строительства фундаментов, кмарке бетона.

Значенияотносительной прочности омоноличивающих растворов или бетонов должны уточнятьсяэкспериментально в зависимости от их состава, марки применяемого цемента ипродолжительности твердения образцов.

6.6.5 Сведенияо требуемой к началу загружения опор прочности омоноличивающего раствора имерзлого грунта в заделке элементов должны быть приведены на чертеже опор или впроекте производства работ по их возведению.

6.6.6 Припроизводстве работ по устройству фундаментов опор мостов следует соблюдатьправила техники безопасности и производственной санитарии, изложенные вдействующих нормативных документах и в ППР по сооружению конкретного объекта.

 

 

ПриложениеА

(рекомендуемое)

 

ПРОГНОЗ МНОГОЛЕТНИХИЗМЕНЕНИЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ВЕЧНОМЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ ВСЛЕДСТВИЕ НАРУШЕНИЯ, УСЛОВИЙТЕПЛООБМЕНА ПОСЛЕ ПОСТРОЙКИ МОСТОВ

 

A.1 Регионы сповышенным снегопереносом

A.1.1 В настоящем разделе приложения А содержатсярекомендации по расчету значений температур вечномерзлых грунтов, используемыхпо принципу I в качестве оснований фундаментов опор мостов в регионах, гдеобъем снегопереноса больше 200 м³/м.

А.1.2 Необходимую для расчетов несущей способности иустойчивости оснований температуру вечномерзлых грунтов следует определять,учитывая три характерных состояния их температурных полей: предельное,начальное и временное.

Предельномусостоянию соответствует температурное поле вечномерзлых грунтов в пределахперехода через водотоки, которое формируется в последний год расчетнойпродолжительности эксплуатации искусственного сооружения: к окончанию теплогопериода года, т. е. на 1 октября для определения расчетной температуры грунтовна различной глубине и глубины оттаивания; к окончанию холодного периода года,т. е. на 1 апреля - для определения глубины промерзания.

Начальномусостоянию соответствует температурное поле в первый год или в один изпоследующих 2 - 3 лет эксплуатации сооружения, в который поступает максимумтепла в грунты основания в результате летней отсыпки насыпи, нарушениямохорастительного покрова, тепловыделения твердеющего бетона и т. п.

Временномусостоянию соответствует температурное поле, формирующееся в различныехарактерные периоды строительства или эксплуатации сооружений, котороетребуется определить при решении практических задач, например, температурноеполе после искусственного охлаждения грунтов в технологических целях.

А.1.3 Расчетытемпературных полей для всех трех состояний, перечисленных в п. А.1.2, следуетпроизводить, исходя из трехмерного распределения температур в грунтахоснований, характеризуемого тремя эпюрами изменения температур по глубине(рисунок А.1).

Эпюра 1(сечения I-I)характеризует распределение температур в зоне большой площади с одинаковымиусловиями на поверхности. В этом случае к концу теплого периода года (на началооктября) образуется талая зона в пределах деятельного слоя с соответствующейглубиной оттаивания d_t, далее доглубины 10 м температура t плавно изменяется, аниже глубины 10 м остается постоянной;

эпюра 2(сечения II-II)характеризует распределение температур в грунте русловой части, где имеетсяталик. В этом случае к концу теплого периода года образуется сплошная талаязона до низа талика, далее температура грунта плавно изменяется на глубину до40 м, а глубже 40 м температуру можно считать постоянной. В отдельных случаяхглубина талой зоны может превышать 40 м, при этом зона постоянной температурысущественно понижается;

эпюра 3(сечения III-III)характеризует распределение температур в пределах береговой части рядом сруслом. В этом случае до глубины 40 м температура может изменяться по различнымзаконам: например, может образовываться мерзлая зона в верхней части, а ниже,до определенной глубины, образовываться талик.

 

 

РисунокA.1 - Характерное температурное поле и эпюры изменениятемпературы на конец теплого периода года (на 1 октября) по глубине залеганиягрунтов в естественных условиях вдоль оси мостового перехода

 

А.1.4 Расчет температурных полей в грунтах оснований мостаследует производить численными методами, используя, например, программы [А.3.1,А.3.2]. Допускается расчет производить приближенным методом, изложенным в п.А.1.5.

А.1.5 Для приближенного расчета температурных полей следует:

а) площадьперехода через водоток разделить на зоны, в пределах которых можно считатьпостоянными граничные условия, характеризуемые температурой среды (воздуха иливоды) с учетом солнечной радиации, испарений и условий теплообмена (при наличииили отсутствии растительного или снежного покрова и т. п.). Эта операцияодинакова как для приближенных расчетов, отражаемых в настоящем пункте, так идля точных методов, отражаемых в п. 4, что обеспечивает единство подхода и возможностьвзаимоконтроля;

б) для каждойзоны аналитическим или численным методом (например, с использованием программы[А.3.3] или же на основании натурных данных построить эпюру распределениятемпературы грунта по глубине (эпюра 1 на А.1) в условиях полнойизолированности данной зоны от соседних. Для каждого климатического районарекомендуется заранее подсчитать требуемое количество эпюр. Эпюры должныхарактеризовать распределение температуры по глубине в зависимости от видасостояния (см. п. А.1.2), для которого производят расчет;

в) определитьхарактер распределения температуры t по глубинеоснования в пределах любой зоны перехода через водоток, суммируя эпюрыотдельных зон. Для этого на плане перехода намечают точку О (одну илинесколько) (рисунок А.2), в которой (которых) вычисляют температуру на глубине d, используя формулу

,                                                         (А.1)

где t_i - температура грунта на глубине d, определяемая по одномерной эпюре для i-й зоны, построенной с учетом указаний п. А.1.2. Эпюрыследует получать аналитическим или численным методом в соответствии с п. А.1.5, б;

А_i - площадь i-йзоны;

n - число зон в участке радиусом 2d;

t_b - температурная добавка за счет влиянияэлементов поверхностей, расположенных в толще грунта (стенки воздушныхполостей, жидкостных, охлаждающих установок и др.)

t_j - температура грунта на глубине, численноравной расстоянию точки О до элемента охлаждающей поверхности (принимается всоответствии указаниями по определению t_j);

А_j - площадь охлаждающей поверхности;

т - числоохлаждающих поверхностей.

Дляповерхностей, расположенных в толще грунта, для которых учитываетсятемпературная добавка t_b в формуле(А.1), рекомендуется учитывать следующее.

Если точка вкоторой необходимо определить температуру, расположена ближе к одному изэлементов указанных поверхностей, чем к любой из внешних поверхностей,ограничивающих тело насыпи, и прилегающей поверхности грунта, но не болееминимального размера указанного элемента поверхности, то необходимо температурув ней определять с учетом местного влияния этот поверхности по формуле

,                                                     (А.2)

где t - температура в рассматриваемой точке,определяемая по формуле (А.1);

b - расстояние от рассматриваемой точки до элементаповерхности;

c - расстояние от элемента поверхности до точки, вкоторой местное влияние указанной поверхности не сказывается; значение спринимается равным d, но не более минимальногоразмера элемента поверхности;

t_с - ордината эпюры распределения температурдля соответствующей поверхности на глубине b.Определяется в соответствии с указаниями по определению t_i.

А.1.6 Вслучае, если температурное поле, рассчитанное по пп. А.1.4 и А.1.5, несоответствует требованиям прочности и устойчивости грунтов оснований,необходимо применять конструктивные мероприятия по охлаждению грунтов,направленные на обеспечение возможности повышения несущей способности мерзлыхгрунтов, используемых по I принципу, и в ряде случаев - на образование мерзлыхзон в талых грунтах.

По характерувлияния на температуру грунтов оснований конструктивно-технологическиемероприятия (КТМ) можно разделить на два вида. К первому виду относятсямероприятия, изменяющие величину тепловых потоков (потоков холода) со сторонывнешних поверхностей сооружений путем регулирования условий теплообмена наповерхности, температуры среды или теплофизических характеристик материалов.Этот вид учитывают введением новых зон на поверхности сооружения. Ко второмувиду относятся мероприятия, которые приводят к передаче тепловых потоков(потоков холода) непосредственно в толщу грунта. К ним относятся в основномразличные воздушные полости и жидкостные охлаждающие установки (СОУ) системыС.И. Гапеева или В.И. Макарова. Для их учета вводятся понятия: фоновое влияниеКТМ и местное влияние КТМ.

Фоновоевлияние КТМ сказывается за пределами расчетного массива, определяемогограницами полости или куста СОУ плюс минимальный расчетный размер их сечения вкаждую сторону. Местное влияние оказывается внутри указанного массива.

Дляопределения фонового и местного влияния куст СОУ заменяют линейным размещениемохлаждающих установок в виде пластины, площадь А_с которой(обеих поверхностей) равна произведению суммарного периметра всех СОУ в кустена длину СОУ, равную расстоянию от верхней границы расчетного массива до низаСОУ (верхнюю границу для СОУ считать по глубине 3 м при отсутствииповерхностной теплоизоляции или на уровне низа теплоизоляции при ее наличии). Минимальныйрасчетный размер сечения равен полупериметру воздушной полости или ширинеусловной пластины для СОУ.

Температуругрунта с учетом фонового влияния КТМ определяют по формуле (А.1).

Местноевлияние КТМ определяют по формуле (А.2), при этом под t_сследует понимать ординату эпюры распределения температур на глубине b для соответствующего КТМ.

 

 

РисунокА.2 - Схемы для приближенного расчета температуры грунта в точке 0:

1- опоры моста; 2 - русловая часть; 3 - основная площадка насыпи; 4,5, 6, 7 - границы зон разных граничных условий

 

А.1.7Начальное и временное состояния температурных полей определяют путемсуммирования эпюр, полученных при изысканиях, с тепловыми импульсами(мгновенными или распределенными во времени), возникающими в процессестроительства или эксплуатации моста. При этом ординаты эпюры находят поформуле

t_1i = t_иi + Dt_i,                                                             (A.3)

где t_1i,i_иi,Dt_i- ординаты эпюр распределения температур по глубинесоответственно при начальном или временном состоянии температурных полей, поданным изысканий, за счет добавки (приращений температуры от воздействиятепловых импульсов). Добавки от тепловых импульсов рекомендуется определятьаналитическим или численным методами с использованием, например, программы[А.3.3].

При определенииначального состояния температурных полей следует учитывать в основном тепловыеимпульсы, имеющие глубинный характер, т. е. когда воздействие тепловыхимпульсов проявляется непосредственно в толще грунтов. Такие воздействиянаблюдаются в результате экзотермии цемента и монолитных элементам фундаментов,заполнения котлованов водой, введения в грунт элементов с температурой,отличающейся от температуры грунтов, летней отсылки грунтов насыпи и др.

Добавку Dt_iза счет введения в грунт элементов с температурой, отличающейся оттемпературы грунтов, с учетом экзотермии цемента бетонной смеси рекомендуетсяопределять по приближенной формуле

,                                            (А.4)

где V₁ - объем массива, ограниченного размерами введенногоэлемента (например, массивного фундамента) плюс 2 м в каждую сторону, м³;

V₂ - объем введенного элемента, м³;

Dt₂- разность температур между внесенным в грунт элементом и самим грунтом вначальный момент, град.

При отсутствииэкзотермии цемента формула (А.4) существенно упрощается:

                                                         (А.4,а)

Начальноеизменение температуры Dt₁ от внесения в него тепловых импульсов стечением времени уменьшается, что допускается определять по формуле

,                                                         (A.5)

где k_t - коэффициент, учитывающий уменьшение начальнойтемпературы во времени и принимаемый равным в начальный момент, через полгода,два с половиной года, пять лет соответственно 1; 0,12; 0,012, 0;

k_V - коэффициент, зависящий от объемагрунта, V₁ и принимаемый равным

.                                                        (А.6)

Влияние летнейотсыпки грунта насыпи или других грунтовых площадок рекомендуется учитыватьследующим образом: при высоте отсыпки до 1 м тепловым влиянием отсыпкидопускается пренебрегать, при высоте отсыпки более 1 м среднюю температуругрунта в верхних 10 м, считая от естественной поверхности, допускается повышатьна 0,2 °С на каждый метр увеличения отсыпки свыше 1 м.

Воздействиеповерхностных факторов учитывают при сроке их проявления более года. Степеньвлияния этих факторов определяют по методике, изложенной в п. А.1.5 (т. е. какдля предельного состояния), при этом продолжительность установленияпрогнозируемой температуры на глубине 5, 10 и 20 м - соответственно 5, 10 и 20лет. Уменьшение разницы между значениями прогнозируемой температуры итемпературы, полученной при изысканиях, принимают по линейному закону.Продолжительность установления глубины протаивания принимают 2 года.

Временноесостояние температурных полей в различные характерные периоды эксплуатации илистроительства рекомендуется определять численными методами, например, с помощьюпрограмм (см. п. А.3).

А.1.8 Исходныеданные для районов с повышенным снегопереносом определяются следующим образом.

В зависимостиот характера снегозаносов мосты разделены на четыре группы: 1-я группа -отверстием до 18 м; 2-я группа - отверстием 19-30 м; 3-я группа - отверстиемболее 30 м с малым водотоком (условно при ширине водотока в уровне меженних водне более 5 м); 4-я группа - отверстием более 30 м с постоянным водотокомшириной в уровне меженных вод более 5 м.

На основанииданных проведенных натурных обследовании существующих мостовых переходов врассматриваемых природных условиях было предложено разделение мостовогоперехода на зоны (рисунки А.3-А.5). Характеристика этих зон приведена в таблицеА.1.

 

Таблица A.1 - Зоны граничных условий

 

 

А.1.9 Наосновании этих данных расчетом были получены эпюры одномерного распределениятемпературы по глубине (рисунки А.6-А.8).

Эпюрысоставлены для пункта со значением приведенной среднегодовой температурывоздуха минус 6,3 °С (представляющимсумму среднемесячных температур воздуха по СНиП 2.01.01-82, равную минус 7,8°С, за вычетом поправки на солнечную радиацию и испарения плюс 1,5 °С). Длядругих районов температуру грунта следует определять по упомянутым графикам(эпюрам) с корректировкой ее в сторону понижения на 0,75 °С и в сторонуповышения на 1,0 °С на каждый градус отклонения от значения приведеннойтемпературы, учтенной в графиках рисунков А.6 - А.8. По высоте эпюры указаннаяпоправка постоянна в пределах глубины нижних 5 м, а для верхних 5 м -изменяется по линейному закону, достигая нуля в уровне поверхности грунта.

Эпюрыраспределения температур по глубине для ненарушенных зон для всех климатическихрайонов принимают по данным изысканий.

А.1.10 Прирасчете эпюр распределения температур по глубине для индивидуальныхклиматических, грунтовых условий или при примененииконструктивно-технологических мероприятий принимают во внимание следующее.

Для граничныхусловий 13 СОУб (жидкостные двутрубные или коаксиальные установки) температурупо глубине принимают постоянной и равной

t = 0,1t₀,                                                                (А.7)

где t₀ - среднеянварская температура воздуха

 

 

Рисунок А.3 - Схема расположения зон граничныхусловий в пределах мостового перехода для мостов 1-й - 3-й групп:

1- основная площадка; 2 - откос насыпи; 3 - устой; 4 -промежуточная опора;

 5,6 - соответственно продольная и поперечная оси моста

 

 

РисунокА.4 - Схема расположения зон граничных условий в пределах мостового периодаперехода для 4-й группы мостов:

1,4 - соответственно продольная и поперечная оси моста; 2 - устой; 3- промежуточные опоры

 

 

РисунокА.5 - Схема расположения зон граничных условий на боковом откосе насыпи приналичии бермы для всех групп мостов

 

 

РисунокА.6 - Эпюры распределения расчетных температур грунта основания по глубине впределах следующих зон граничных условий:

а- 6БП, 7БП, 6В (3, 4), 6В (3), 7Б, 7В; б - 5БП, 4БП, 4Б (3, 4), 4БМ, 4В(3); в - 6БТ, 7БТ;

г- 4БТ, 5БТ, 5А, 5Б, 5В, 4Б (2), 4В (2), 4Б (1), 4В (1)

 

 

РисунокА.7 - Эпюры распределения расчетных температур грунта основания по глубине впределах следующих зон граничных условий:

а- 6М; б - 21; в - 6А(1), 6Б(1), 6В (1), 6А (2), 6Б (2), 6В(2); г - 6Р

 

 

РисунокА.8 - Эпюры распределения расчетных температур грунта основания по глубине впределах следующих зон граничных условий:

а- 1А, 2А (1:1,5), 2А (1:3), 8А (б); б - 2А (1:5), 3А (1:5), 3А(1:1,5), 3А (1:3), 3A (a);

в- 6A (3, 4); г - 5Г, 12П

 

Теплоизоляцию(искусственную или естественную) учитывают по формуле:

,                                                          (А.8)

где А -расчетный коэффициент теплопередачи (среднемесячное значение);

А₁- коэффициент теплопередачи, принимаемый для соответствующей зоны;

R - термическое сопротивление теплоизоляции.

При наличиитеплоизоляции на поверхности ординаты эпюры распределения температуры поглубине умножаются на коэффициент K_т,определяемый в зависимости от размера поверхности теплоизоляции:

,                                                  (А.9)

где r_т - средний радиус поверхноститеплоизоляции;

R₁ и R₂- соответственно термические сопротивления десятиметровой толщи грунта итеплоизоляции.

Каменнуюнаброску на откосах учитывают ликвидацией добавки к температуре воздуха за счетсолнечной радиации и испарения.

При расчетеэпюр распределения температур на рисунках А.6 - А.8 принимались усредненныезначения для широко встречающихся незасоленных грунтов, т. е. песка, супеси,суглинка и глины. Другие свойства грунтов целесообразно учитывать, если этисвойства отличаются существенно (например, при наличии торфа, засоленныхгрунтов и т. п.).

Для эпюрраспределения температур по глубине, приведенных на рисунках А.6, А.7, следуетучесть следующие примечания:

1) эпюрыраспределения температур для ненарушенной зоны принимать по данным изысканий;

2) эпюрыследует корректировать на - 0,5 °С, глубину протаивания уменьшать на 1 м приненарушенном торфяном слое, растительном покрове, каменной наброске(допускается эти добавки суммировать);

А.1.11Методика практических расчетов может быть реализована в три стадии:

-ориентировочная оценка расчетной температуры при выборе вариантов;

- приближенныйрасчет;

- расчетчисленными методами.

Первый этапможет быть осуществлен без проведения расчетов. Для этого по графикам рисунковА.6 - А.8 (совместно с рисунками А.3 - А.4) оценивается температура на глубине10 м для всех зон, попадающих в зону расчетного круга (см. рисунок А.2).Например, если откосы насыпи для круга, указанного на рисунке А.2, имеют откос1:1,5, то в зону круга попадет на площади примерно 20 % основная площадканасыпи, т. е. зона 1А, дающая вклад отрицательной температуры, но на 80 %площади попадают зоны 2А, 3А, 5Б, 4Б, которые дают вклад положительнойтемпературы. На основании только этого можно сделать вывод о том, что использованиегрунтов основания по принципу I маловероятно безспециальных охлаждающих мероприятий. Если же сделать откосы 1:5, то положениесразу меняется (см. рисунки А.6 - А.8).

На второйстадии расчет целесообразно вести в табличной форме. Рекомендуемые формырасчета будут изложены в методических рекомендациях, издаваемых в развитиеданных норм.

Третья стадия(при необходимости) предполагает использование ЭВМ с применением, например,программ (см. п. А.3).

Расчеты навторой и третьей стадиях в ряде случаев могут не производиться.

 

А.2 Регионы с умеренным снегоотложением

А.2.1Приведенные в настоящем разделе указания по приближенному методу оценкирасчетных значений температур вечномерзлых грунтов, используемых в качествеосновании по принципу I, предназначены для проектирования фундаментов и опормостов в районах, где за зиму высота снежного покрова не превышает 0,6 м, аобъем снегопереноса меньше 200 м³/м. Указания предназначены дляпользования на период до разработки исходных данных, необходимых для обеспечениявозможности применения уточненного метода, изложенного в разделе А.2 настоящегоприложения для районов малоснежных и с умеренным снегоотложением.

А.2.2Расчетные значения температур t₀вечномерзлых грунтов, используемых по принципу I в основаниях фундаментов опор(без применения охлаждающих устройств разных типов), определяют на глубине 10 мпо формулам:

а) присреднегодовой температуре воздуха t_аот минус 6 °С до минус 8 °С

t₀ = k_tt;                                                                (А.10)

б) присреднегодовой температуре воздуха t_аниже минус 8 °С

t₀ = t.                                                                 (A.11)

Здесь k_t - коэффициент влияния на t₀ вида опоры, ширины и высоты подходнойнасыпи, принимается по таблице А.2;

t - нормативное значение среднегодовой температурывечномерзлых грунтов, принимается по данным изысканий на глубине не менее 10 м,но не ниже значения 0,3t_а.

 

Таблица А.2 -Значения коэффициента k_t

 

Высота подходной насыпи, м	Коэффициент kt для опоры
	устоя	промежуточной
3 и менее	0,5	0,6
5	0,45	0,55
7	0,4	0,5
Примечания. 1. В таблице приведены значения kt для двухпутных насыпей с бермами и автодорожных насыпей. Для однопутных и двухпутных насыпей без берм значение коэффициента увеличивают на 10 %. 2. Для промежуточных опор, расположенных вне пределов влияния насыпи (от подошвы конуса или бермы на расстоянии более половины высоты насыпи, но не ближе 3 м), значение kt принимают равным 0,6. Для промежуточных высот насыпи значения kt принимают по интерполяции.

 

А.2.3Распределение расчетных значений максимальных температур вечномерзлого грунтана глубине заделки z в него свайных элементовпринимают к началу холодного периода по формуле

,                                                        (А.12)

но не ниже t₀.

А.2.4Нормативные глубины сезонного оттаивания d_thи промерзания d_fh грунтов в пределахплощадки мостового перехода определяют согласно СНиП 2.02.04-88 сучетом изменений состояния поверхностного слоя грунта и период строительствамоста. При отсутствии таких данных значение d_thдопускается определять по графику (рисунок А.9) в зависимости от положительныхградусо-часов воздуха W = t_SТ_S(здесь t_S - среднелетняятемпература, °С; Т_S - продолжительность периода сположительными среднесуточными температурами воздуха, ч, определяемая по даннымметеостанции или по климатологическим справочникам).

 

 

РисунокА.9 - Зависимость нормативной глубины протаивания d_thу опор мостов от суммы летних градусо-часов W

 

А.2.5Расчетные глубины сезонного оттаивания d_hи промерзания d_f следуетпринимать для промежуточных опор мостов, расположенных в пределах суши,пойменных участков и в руслах промерзающих до дна водотоков, от планировочнойповерхности грунта, а для обсыпных устоев у передней их грани - от поверхностиконуса по нормали к ней.

Значения d_t и d_fрекомендуется определять соответственно по формулам:

d_t = m_tm_Fm_hd_th_th,

d_f = m_fm_hd_fh.

где m_t и m_f -коэффициенты теплового влияния фундаментов, принимаемые по таблице А.3;

m_F - коэффициент, учитывающий влияниеинфильтрации атмосферных осадков в грунт насыпи и принимаемый по таблице А.4;

m_h - коэффициент, учитывающий высоту подходнойнасыпи и принимаемый по таблице А.5.

А.2.6 В случаеприменения в качестве покрытия местного грунта в мешках из геотекстиля присодержании в этом грунте органических включений не менее 30 % и толщине слоя неменее 0,7 м значения d_t и d_f принимают с коэффициентом 0,5.

 

Таблица А.3 - Значениякоэффициентов m_t и m_f

 

 

Таблица А.4 -Значения коэффициента m_F

 

 

Таблица А.5 -Значения коэффициента m_h

 

 

А.3Программы

А.3.1 Пассек В.В. Расчет температурного режимаоснований и тела транспортных сооружений. Госфонд алгоритмов и программ.ПОО5248. 1982. Бюлл. № 3 (47).

А.3.2 Пассек В.В., Слоев Л.Н. Расчет трехмерныхтемпературных полей в теле транспортных сооружений с учетом автоматическихзамораживающих установок (термосифонов). Госфонд алгоритмов и программ.ПОО6907. 1984 Бюлл. № 1 (58).

А.3.3 Пассек В.В., Бродский A.M. Расчет одномерного распределения температуры. Госфондалгоритмов и программ. ПОО4939. 1981. Бюлл. № 6 (44).

Приложение Б

(рекомендуемое)

 

ПРИМЕНЕНИЕСЕЗОННОДЕЙСТВУЮЩИХ ОХЛАЖДАЮЩИХ УСТРОЙСТВ (СОУ) ДЛЯ ОПОР МОСТОВ НА ВЕЧНОМЕРЗЛЫХГРУНТАХ

 

Б.1. Настоящиерекомендации распространяются на применение СОУ для обеспечения принятой врасчетах несущей способности оснований температуры используемых по принципу I вечномерзлых грунтов в течение всего периода эксплуатациимостов в разных районах страны, включая Западную Сибирь и п-ов Ямал.

Б.2. СОУ уопор мостов, расположенных на суше, в пределах периодических и промерзающих додна водотоков следует проектировать для условий:

а) малоснежныхрайонов со среднегодовой температурой воздуха t_а£-4 °С;севера Западной Сибири и других районов с повышенным снегоотложением (примаксимальной высоте слоя снега за зиму более 60 см и объеме снегопереноса свыше200 м³/м) и t_а£-7 °С.

б) температурывечномерзлых грунтов на глубине 10 м до начала строительства мостов t£-0,5°С,

в) устройстваподходной насыпи высотой до 10 м;

г) отсутствияв основании опор таликов.

Дляпромежуточных опор, расположенных в пределах постоянных непромерзающих до днаводотоков, СОУ в случае необходимости, следует применять по индивидуальномупроекту.

Б.3 СОУсистему Макарова (рисунок Б.1, а), в котором теплоносителем служиткеросин, состоит из подземной части d_ди надземной (теплообменника) h. Подземная частьСОУ имеет конструкцию в виде наружной трубы диаметром d,внутри которой размещена труба меньшего диаметра d₀.В зимний период за счет изменения плотности керосина, охлаждаемого втеплообменнике, происходит его циркуляция и охлаждение глубинных слоев грунта.В летний период циркуляция теплоносителя прекращается вследствие понижения плотностикеросина по мере нагрева его в теплообменнике и наличия диафрагмы.

Двухтрубныеохлаждающие установки системы Гапеева (рисунок Б.1, б) состоят из двухпараллельных закольцованных трубок, имеющих различные диаметры в верхнейтеплообменной части h_t. Принцип ихдействия аналогичен действию охлаждающей установки СОУ система Макарова.

Для опормостов рекомендуется применять СОУ Макарова.

Б.4 СОУзаделывают преимущественно в свайные элементы безростверковых промежуточныхопор. В случаях невозможности выполнения этого условия, а также для элементовобсыпных СОУ необходимо заглублять в скважины, пробуренные вблизи опор не менеечем в два ряда с расстоянием между установками 1,6-2,2. При размещении двух СОУв одном свайном элементе расстояние между ними в свету должно быть не менее 0,8м.

В сложныхслучаях (наличии пластичномерзлых грунтов, глубины заложения элементов более 10м и т.п.) рекомендуется устанавливать резервные дополнительные СОУ в количестведо 100 %, но не менее 40 % от принятых по расчету. В этом случае у каждогосвайного элемента надо заделывать не менее двух СОУ.

Б.5Теплообменник вертикального и горизонтального типа должен располагаться вышеповерхности возможного максимального заноса снегом. С этой целью егорасполагают выше насадки опор. Площадь поверхности теплообменника с учетомплощади ребер (оребрения) принимают равной не менее 30 % от площади поверхностиподземной части СОУ. Для повышения эффективности охлаждения теплообменникнеобходимо располагать так чтобы он обдувался ветром.

Б.6 При проектировании однопутного железнодорожного илиавтодорожного моста на вечномерзлых грунтах через периодический водоток, вслучае отсутствия талика в основании и при температуре вечномерзлых грунтов достроительства моста t£-0,5 °С для каждой опоры рекомендуется приниматьследующие параметры СОУ системы Макарова: диаметр наружной трубы d₀ = 159 мм, внутренней d₀= 86 мм; количество труб 8 шт.; глубина подземной части d_д= 10¸15 м; коэффициенттепловой эффективности j = 0,3определяемый приближенно как отношение температуры теплоносителя к температуреатмосферного воздуха.

 

 

РисунокБ.1 - Трубчатые сезоннодействующие охлаждающие устройства (СОУ).

а- коаксиальные (системы Макарова); б - двухтрубные (системы Гапеева)

 

Б.7 Значение j определяют в зависимости от конструкции СОУпо формуле

,                                                          (Б.1)

где a - коэффициент активности СОУ;

А_е,А_и - площадивнутренних теплопередающих поверхностей соответственно в надземной(теплообменнике) и подземной части СОУ.

Коэффициент a принимается в зависимости от конструкциитеплообменника: для гладких труб a =1,1; для оребренного теплообменника a =0,9 + 0,2k_r, где k_r-коэффициент оребрения; ; А_r - площадьребер с двух сторон и наружной поверхности трубы теплообменника.

Длятеплообменника, обдуваемого ветром, a =1,525v^0,28, где v- скорость ветра, м/с. При учете влияния ветра следуетпринимать v£3м/с, имея в виду, что теплообменники обычно закрываются пролетным строениеммоста.

Б.8 Расчетныетемпературы вечномерзлого грунта t_z(у опор на разных глубинах z) для условий,приведенных в п. Б.6, для районов Западной Сибири принимают по таблицам Б.1,Б.2, а для континентальных районов - по таблицам Б.3 и Б.4.

Значения t_а для промежуточных значений d_д в диапазоне 10-15 м допускается определятьпо интерполяции.

Значение zотсчитывают: для устоев - от верха отсыпки под насадкой, для промежуточных опор- от принятой в проекте поверхности грунта.

Для опор изстальных труб (при установке 2 шт. СОУ в одной трубе) следует вводитьпоправочный коэффициент 0,8.

 

Таблица Б.1 - Расчетныетемпературы t_z для устоев врайонах Западной Сибири

 

 

Таблица Б.2 - Расчетныетемпературы t_z дляпромежуточных опор в районах Западной Сибири

 

 

Таблица Б.3 - Расчетныетемпературы t_z для устоев вмалоснежных районах

 

Температура грунта до строительства, °С	Значения tz, °С, при различных значениях ta и dд
	ta = -4°С						ta = -7°С						ta = -10°С
	dд = 10 м			dд = 15 м			dд = 10 м			dд = 15 м			dд = 10 м			dд = 15 м
	z = 5 м	z = 10 м	z = 15 м	z = 5 м	z = 10 м	z = 15 м	z = 5 м	z = 10 м	z = 15 м	z = 5 м	z = 10 м	z = 15 м	z = 5 м	z = 10 м	z = 15 м	z = 5 м	z = 10 м	z = 15 м
-0,5	-0,3	-0,5	-0,6	-0,6	-1,1	-1,1	-0,4	-0,7	-0,7	-0,8	-1,5	-1,6	-0,5	-0,7	-0,7	-0,9	-1,7	-1,7
-1,0	-0,4	-0,7	-0,8	-0,8	-1,3	-1,5	-0,5	-0,9	-1,0	-0,9	-2,2	-0,5	-0,9	-1,0	-1,0	-1,0	-2,1	-2,4
-2,0	-0,5	-0,9	-1,0	-0,9	-1,8	-2,0	-0,6	-1,2	-1,4	-1,1	-2,5	-3,0	-0,6	-1,2	-1,4	-1,2	-2,8	-3,2

 

Таблица Б.4 - Расчетныетемпературы t_z для промежуточныхопор в малоснежных районах

 

 

К значениям t_z по таблицеБ.3 для случая d_д = 15 м при высотенасыпи более 5 м необходимо вводить поправочный коэффициент 0,85.

Глубину СОУ d_д рекомендуется назначать такой, чтобы t_z на глубине z= 10 м была не выше минус 1 °С.

Для значенийкоэффициента тепловой эффективности, отличающихся от 0,3, необходимо вводитьпоправочный коэффициент k_j, который определяют поинтерполяции, принимая его значения равными 0,6 при j = 0,12 и 1,8 при j =0,6.

Б.9 Расчетнуюглубину многолетнего оттаивания грунтов у опор d_t,имеющих СОУ, рекомендуется принимать согласно таблице Б.5 от верха отсыпки поднасадкой для обсыпных устоев и от предусмотренной в проекте поверхности грунта- у промежуточных опор.

 

 

 

 

 

Таблица Б.5 - Расчетнаяглубина оттаивания грунтов у опор d_t

 

Опоры	Значения глубины оттаивания dt, м
	Малоснежные районы			Районы Западной Сибири
	tа = -4°C	tа = -7°C	tа = -10°C
Безростверковые устои
Н£9 м	4,2	4,0	3,2	4,3
Промежуточные опоры	3,1	2,8	2,6	4,0

 

Б.10 Длянаблюдения за температурным режимом грунтов основания каждую опору с СОУ вобязательном порядке оборудуют термометрическими трубками.

Б.11 Воизбежание образования ледяных пробок и прочих дефектов СОУ и измерительныетермометрические трубки должны иметь надежную герметизацию согласно техническимусловиям на эти изделия.

Б.12 В сложныхгеокриологических и гидрологических условиях конкретных мостовых переходовнеобходимое количество СОУ, их конструкцию, схему размещения у опор и другиепараметры следует определять по результатам индивидуальных теплотехнических расчетов.

 

 

Приложение В

(рекомендуемое)

 

ИСПОЛЬЗОВАНИЕПОВЕРХНОСТНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ ГРУНТОВ ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ ВЕЧНОМЕРЗЛОГО СОСТОЯНИЯОСНОВАНИЙ ОПОР МОСТОВ

 

B.1 В настоящем приложении содержатся рекомендации поподдержанию отрицательной температуры грунтов основания не выше принятой врасчетах его несущей способности в течение всего периода эксплуатациижелезнодорожных и автодорожных мостов в результате использования следующих трехспособов поверхностного охлаждения грунтов (по отдельности или в разных сочетаниях)путем устройства:

а) местногоуширения насыпей вблизи примыкания к устоям - согласно п. В.2;

б) полостей вконструкции устоев для обеспечения доступа к ним холодного воздуха - всоответствии с п. В.3;

в) покрытияконусов и подходных участков насыпи наброской из камня или пустотелых блоков -согласно п. В.4.

В.2 В районах с умеренным отложением снега и в малоснежныхподходные насыпи вблизи устоев рекомендуется отсыпать с минимально допустимойшириной основной площадки (верха насыпи) при возможно большей крутизне откосов,берм, особенно со стороны русла.

В районах сповышенным снегопереносом подходные насыпи высотой до 6 м отсыпают с откосамидо 1:3 при нормальной ширине основной площадки (рисунок В.1, а) или соткосами 1:2 и уширенной площадкой на длине 25 м (рисунок В.1, б).Насыпи высотой более 6 м рекомендуется отсыпать с откосами 1:3 на высоту 3 м, авыше - с откосами 1:2 (рисунок В.1, в).

Для всех трехсхем насыпи конуса со стороны русла рекомендуется отсыпать с откосами 1:2, апри использовании крупнообломочных грунтов - с откосами 1:1,5.

В.3 Во всех районах, независимо от интенсивности снегоотложения,рекомендуется применять безростверковые устои с полостью, создаваемойограждающими железобетонными плитами по периметру насадки (рисунок В.2, аи б). Взамен плит допускается использование грунтовых блоков в обоймах(мешках) из геотекстиля. Высота полости должна быть не менее 1 м, а площадь вплане - не менее 10 м². Для доступа холодного воздуха в полость внасадках устраивают отверстия.

Кромезамкнутых полостей рекомендуется устраивать увеличенные по высоте до 0,5 м и поплощади в плане до 15 м² полости под насадкой безростверковыхустоев, открытые со стороны русла для доступа холодного воздуха. С цельюпредотвращения засыпки грунтом полости со стороны насыпи ограждают плитой,жестко связанной с насадкой (рисунок В.2, в, г), или шарнирносоединенным с ней экраном (рисунок В.2, д).

В районах сповышенным снегопереносом при возвышении низа пролетных строений надповерхностью грунта менее 3,5 м рекомендуется в устоях предусматриватьустройство вентиляционно-ограждающих конструкций для обеспечения доступахолодного воздуха под пролетные строения (рисунок В.3, а, б) илив полость под насадкой (рисунок В.3, в).

В.4 Покрытия ввиде наброски из камня или пустотелых блоков, как один из способов стабилизациивечномерзлого состояния оснований опор, рекомендуется применять в разныхрайонах. Наиболее эффективным этот способ является в малоснежных районах и врайонах с умеренным режимом снегоотложений.

Наброска изкамня должна удовлетворять следующим требованиям:

- состоять изскального грунта, полученного из магматических или метаморфических пород всоответствии с требованиями СН 449-72 и типового проекта № 823 (по укреплениюрусел, конусов и откосов насыпей малых и средних мостов для районов с расчетнойтемпературой воздуха минус 40 °С и ниже);

- толщинапокрытия должна быть равной минимум трехкратному среднему размеру используемыхкамней, но не менее 0,8 м при их среднем размере 20 - 25 см в районах сповышенной снегозаносимостью и не менее 0,6 м при среднем размере 15-20 см - востальных районах;

- устройствонаброски должно производиться не позднее, чем через один год после постройкимоста.

Во всехрайонах, за исключением районов со среднегодовой температурой воздуха вышеминус 6 °С, покрытия из каменной наброски или из пустотелых блоковрекомендуется, как правило, устраивать в пределах размеров укрепления конусов,предусматриваемых проектами, с учетом данных рисунка В.4.

В районах сосреднегодовой температурой воздуха выше минус 6 °С покрытие устраивают также нетолько на конусах, но и на откосах подходной насыпи на длине, равной высотеэтой насыпи, считая от задней грани устоя.

 

 

РисунокB.1 - Схемы подходных насыпей при их высоте:

a и б - до 6 м; в - более 6 м

 

 

РисунокВ.2 - Схемы устройства полостей в конструкции устоев:

аи б - с применением ограждающих элементов; в, г и д -увеличением зазора под насадкой

 

 

РисунокВ.3 - Схемы устройства вентиляционно-ограждающих конструкций, обеспечивающихпоступление холодного воздуха:

аи б - под пролетные строения; в - в полость под насадку; А- уровень снега

 

 

РисунокВ.4 - Схема покрытия конусов устоев наброской из камня:

1- устой; 2 - наброска из камня; 3 - мощение русла; 4 -уровень сезонного протаивания грунтов

 

В.5 В случаяхприменения конструктивных решений в соответствии с пп. В.2 - В.4 расчетныетемпературы t₀ вечномерзлых грунтовна глубине 10 м допускается принимать равными их начальным значениям t, полученным по данным изысканий для естественногосостояния этих грунтов, но не ниже следующих значений t_0min:

- длямалоснежных районов и районов с умеренным режимом снегоотложений примаксимальной высоте слоя снега за зиму не более 60 см t_0min = 0,3t_a, где t_a - среднегодовая температура воздуха, определяемая поСНиП 2.01.01-82;

- для районовс повышенной снегозаносимостью (при максимальной высоте слоя снега более 60 смили объеме снегопереноса более 200 м³/м) значение t_0minпринимается по таблице В.1.

 

Таблица В.1 - Рекомендуемыерасчетные значения температур вечномерзлых грунтов на глубине 10 м взависимости от среднегодовых температур воздуха

 

 

Приведенныерекомендации предназначены для использования при проектировании опор мостовчерез периодические и промерзающие до дна водотоки в случаях наличия в местахвозведения опор вечномерзлых грунтов сливающегося типа с температурой минус 0,5°С и ниже. Во всех остальных случаях расчетную температуру оснований t₀ рекомендуется определять, пользуясьприложением А.1.

В.6 Расчетныеглубины сезонного протаивания d_t ипромерзания d_f определяют всоответствии с приложением А.2. Применительно к рассматриваемым в данномприложении способам стабилизации температуры грунтов рекомендуется для устоев сполостью под насадкой (рисунок В 1, а, б) значения d_tи d_f увеличивать на 20 %,для районов с повышенным снегопереносом (при максимальной высоте слоя снега зазиму более 60 см или объеме снегопереноса свыше 200 м³/м) - значениеd_t увеличивать на 10 %, а значение d_f уменьшать на 20 %.

 

 

Приложение Г

(рекомендуемое)

 

ИСПОЛЬЗОВАНИЕСТОЕК БЕЗРОСТВЕРКОВЫХ ОПОР МОСТОВ ИЗ ПОЛЫХ СВАЙ-ОБОЛОЧЕК В КАЧЕСТВЕ ОХЛАЖДАЮЩИХУСТРОЙСТВ

 

Г.1Рекомендации настоящего приложения распространяются на проектирование иустройство безростверковых опор мостов со стойками из полых железобетонных илистальных свай-оболочек (оболочек) диаметром более 1 м, используемых кромесвоего основного назначения как несущей конструкции, еще и в качествеохлаждающих устройств для поддержания в течение всего периода эксплуатациимостов отрицательной температуры грунтов основания не выше принятой в расчетахего несущей способности.

В дальнейшемтакие полые стойки опор мостов для краткости называют термоэлементами.

Г.2Безростверковые опоры с термоэлементами на вечномерзлых грунтах, используемыхпо принципу I, следует проектировать, руководствуясь указаниями СНиП 2.05.03-84,СНиП 2.02.04-88 и приведенными ниже рекомендациями.

Термоэлементпредставляет собой полую железобетонную или стальную оболочку-стойку, частичнозаглубленную в грунт. Верхнюю часть стойки заделывают в насадку, а в нижнейустраивают бетонную пробку или стальное днище для передачи нагрузки наоснование и предотвращения попадания воды в ее внутреннюю полость (рисунок Г.1)

Охлаждающийэффект термоэлементов в холодный период года создается за счет разницы междутемпературами грунта и атмосферного воздуха. В результате в замкнутом объемевнутренней полости термоэлемента возникает тепловая конвекция воздуха(хладоносителя) и отвод тепла из грунта, примыкающего к термоэлементу. В теплоевремя года в полости термоэлементов конвекция хладоносителя практическипрекращается.

Дляинтенсификации конвективного теплообмена в полости за счет устранения местныхзавихрений, образующихся при смешивании встречных теплопотоков в верхней частитермоэлемента, в зоне сезонного оттаивания грунта, необходимо встраиватьразделительную диафрагму.

Г.3 Наибольшим эффект от применения термоэлементов в опорахмостов может быть получен при соблюдении следующих условий в зонестроительства:

-конструктивные решения устоев и промежуточных опор для малых и средних мостовсоответствуют рекомендуемым схемам - согласно рисунку Г.1;

-среднегодовая температура наружного воздуха не выше минус 6 °С;

- температурагрунта на глубине годовых нулевых амплитуд не выше минус 1,5 °С;

- высотаснежного покрова не превышает 0,6 м при объеме снегопереноса до 200 мм;

- высотаподходной насыпи не более 8 м;

- характерводотока - периодически действующий при отсутствии в основании опор таликов ифильтрации воды в пределах зоны теплового влияния опоры (пять диаметровтеплоэлемента).

Г.4 Дляпроектирования термоэлементов опор по п. Г.3 необходимые расчетные значениятемпературы грунта на глубине 10 м t₀и глубины его сезонного оттаивания у опоры d_t,соответствующие концу теплового периода года, могут быть приняты:

t₀ = t;                                                                    (Г.1)

где t - температура грунта на глубине нулевых амплитуд вместе расположения опоры по данным инженерных изысканий;

d_t = 1,1d,                                                                 (Г2)

d - глубина сезонного оттаивания вечномерзлого грунта взоне сооружения опоры по данным инженерных изысканий, а если они отсутствуют топринимают

d_t = 4,5¸5 м;                                                             (Г.3)

для п-оваЯмал:

d_t = 4,0¸4,5 м.                                                          (Г.4)

Меньшиезначения глубин оттаивания принимают при температурах вечномерзлого грунта взоне мостового перехода ниже минус 2 °С.

Распределениерасчетных значений температуры грунта t_zпо глубине z заделки фундаментной части опоры,считая от верхней границы мерзлых грунтов, допускается определять по формуле

,                                                           (Г.5)

За расчетноеположение верхней границы вечномерзлых грунтов у термоэлементов принимаетсяуказанный в формулах (Г.2)-(Г.4) уровень глубины сезонного оттаивания d_t.

Г.5 В техслучаях, когда конструкция опор моста с термоэлементами, а такжеприродно-климатические условия в зоне мостового перехода отличаются отперечисленных в п. Г.3, возможность применения термоэлементов должна бытьобоснована теплотехническими расчетами по изложенной ниже методике.

 

 

РисунокГ.1 - Опора со стойками из термоэлементов

а- устой; б - промежуточная опора; 1 - полая железобетоннаяили стальная свая-оболочка;

2- диафрагма; 3 - ограждающая стенка; 4 - пролетное строение; 5- насадка; 6 - раствор омоноличивания оболочки в скважине; 7 -диванный устой; УС - уровень снега

 

Г.6 Теплотехническийрасчет нестационарного температурного поля вечномерзлого грунта основаниятермоэлементов следует производить с учетом конвективного теплообмена воздуха,заключенного в их полостях. Такой расчет рекомендуется выполнять поразработанной в ЦНИИС программе PQ021. По егорезультатам назначают расчетные значения температуры грунта основания t₀ и глубину сезонного оттаивания грунта уопоры d_t, получают распределениетемпературы грунта t_z по глубинезаделки фундамента. Таким образом, получают данные для определения несущейспособности и устойчивости опор (термоэлементов).

В качествеисходных данных для теплотехнических расчетов термоэлементов следуетиспользовать материалы инженерно-геокриологических изысканий. Основнымиисходными данными являются:

- среднемесячныетемпературы наружного воздуха t_а;

-среднегодовая температура вечномерзлого грунта у опоры t_д;

- толщина ихарактер снежного покрова в зоне строительства опор h_S;

- температурывоздуха-теплоносителя в полости термоэлементов в холодный и теплый периоды годаt_c, t_W;

- коэффициенттеплоотдачи в полости от воздуха-теплоносителя к ее стенке a.

Температуравоздуха теплоносителя в холодный период года определяется из условия

                                                                (Г.6)

где  -приведенная (с учетом поправки на радиацию) среднемесячная температуранаружного воздуха;

j - коэффициент эффективноститермоэлемента; назначается равным 0,35-0,25 в зависимости от заглубления стойкисоответственно на 5-10 м.

Температуравоздуха теплоносителя в теплый период года определяется из условия.

t_W = t_г,                                                                  (Г.7)

где t_г - температура грунта, примыкающего кстенкам термоэлемента, °С (условиеотсутствия конвективного теплообмена между грунтом основания и воздухом вполости в теплый период года).

Коэффициенттеплоотдачи a от воздуха-теплоносителяк внутренней поверхности термоэлемента может быть принят постоянным по высотеполости. Его значения принимают по таблице Г.1 в зависимости от физическогосостояния соответственно бетонной или стальной поверхности полости, возможностиее смачивания конденсатом (водой). Указанное в таблице Г.1 состояниеповерхности полости термоэлементов должно быть зафиксировано актом на скрытыеработы.

 

Таблица Г.1 -Значения коэффициента a

 

 

Г.7 Используяполученные расчетные данные, можно определить тепловую эффективностьтермоэлементов по изменению:

температуры грунта ;                                                    (Г.8)

глубины оттаивания ,                                                 (Г.9)

где t₀ - температура грунта на отметке нулевыхамплитуд у термоэлемента, °С;

 -температурагрунта вне зоны влияния термоэлемента, °С;

d_t - глубина оттаивания у термоэлемента, м;

-глубинаоттаивания вне зоны влияния термоэлемента, м.

Г.8 Приокончательном назначении указанных расчетных характеристик необходиморуководствоваться двумя расчетными случаями:

1) вычисленныепо формулам (Г.8), (Г.9) значения тепловой эффективности термоэлемента равныили превышают единицу. В этом случае их значения ограничиваем единицей,принимая расчетные значения t₀ и d_t по данным инженерно-геокриологическихизысканий на мостовом переходе.

При этомраспределение расчетных температур грунта основания по глубине заделкифундамента z в вечномерзлые грунты, считая отверхней границы, допускается принимать по формуле (Г.5);

2) значениятепловой эффективности термоэлемента превышают единицу. В этом случае зарасчетные следует принимать значения t₀и d_t, полученные из теплотехническогорасчета температурного поля и отличающиеся от данных изысканий.

Г.9 В качестветермоэлементов рекомендуется использовать полые железобетонные оболочкидиаметром 1,6 м со стенкой толщиной 20 см по проекту Ленгипротрансмоста,стальные трубы диаметром 1,0-1,4 м со стенкой толщиной не менее 16 мм.

Бетоннуюпробку следует устраивать высотой не менее полутора диаметров полости. Стальноеднище из листа с ребрами необходимо закреплять к фланцу или трубеэлектросваркой.

Г.10 Оболочкиследует изготавливать из бетона класса не менее В35, морозостойкости не ниже F300 и водонепроницаемости W8 Дляпробки используют бетон класса не ниже В20, морозостойкости F100и водонепроницаемости W4

Стальиспользуемых труб должна допускать возможность ручной сварки их стыков принизких отрицательных температурах наружного воздуха.

Г.11 Глубиназаложения d_д, м, в грунте стойки(термоэлемента) должна удовлетворять условию

d_t + 3 £ d_д £15d₀ + h,                                                    (Г.10)

где d_t - расчетная толщина слоя сезонногооттаивания у опоры, м;

d₀ - диаметр полости стойки, м;

h - высота бетонной пробки полости стойки, м.

Г.12Возвышение верха стоек над поверхностью снега должно быть не менее 1,5 м. Вустоях для улучшения теплообмена воздуха в пределах верхней части стоек снаружным воздухом следует предусмотреть устройство специального ограждения состороны насыпи (см. рисунок Г.1).

Г.13Разделительную диафрагму в полости термоэлементов следует устраивать степлоизоляционным покрытием (из дерева или пенопласта). Диафрагму необходиморасполагать по оси термоэлемента.

Кольцевойзазор между боковой поверхностью диафрагмы и стенкой полости рекомендуетсяпринимать равным (в м):

b = 0,04d₀,                                                             (Г.11)

а центральноеотверстие диафрагмы

d_d = 0,34 d₀.                                                            (Г.12)

Г.14Конструкция стыков секций термоэлементов, их соединения с бетонной пробкой,стальным днищем и насадкой должны обеспечить водонепроницаемостьтермоэлементов. Необходимо также исключить доступ в полость термоэлементовнаружного воздуха, источника образования дополнительного конденсата.

Г.15 Дляконтроля за изменением температурного режима вечномерзлых грунтов основания впериод эксплуатации мостов необходимо вблизи опор установить 1-2термометрических трубки.

Г.16Железобетонные оболочки и стальные трубы с днищем рекомендуется опускать впредварительно пробуренные в вечномерзлых грунтах скважины большего диаметра споследующим омоноличиванием зазора цементно-песчаным раствором.

 

 

Приложение Д

(рекомендуемое)

 

ПРОЕКТИРОВАНИЕСВАЙНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ОПОР ИЗ СТАЛЬНЫХ СВАЙ-ОБОЛОЧЕК (СТАЛЬНЫХ ТРУБ)

 

Д.1 Свайныеэлементы опор с применением стальных свай-оболочек (стальных труб) следуетпроектировать, руководствуясь указаниями СНиП 2.05.03-84 с учетом рекомендацийнастоящего приложения.

Д.2 Стальныетрубы используют, как правило, в качестве расчетного элемента. Целесообразноприменять трубы диаметром до 3 м включительно, изготовленные (свальцованные) излистовой стали толщиной не менее 12 мм.

Д.3 Применяемыедля свайных элементов материалы, значение их нормативных и расчетныхмеханических характеристик должны соответствовать требованиям СНиП 2.05.03-84(раздел 4) и обеспечить возможность их сварки при низких отрицательныхтемпературах воздуха.

Д.4 Вконструкции свайных элементов стальные трубы могут быть использованы на полнуюдлину или в пределах их части, расположенной в зоне переменного уровня воды иливоздействия перемещающихся донных отложений.

Наружнаяповерхность полых труб, используемых в опорах мостов в пределах суши илипериодических водотоков, в зоне от низа насадки или ростверка до уровня минимумна 1 м ниже поверхности грунта, должна быть покрыта гидроизоляцией согласноуказаниям СНиП 2.03.11-85.

Д.5 Длязаполнения стальных труб в пределах всей длины элементов следует использоватьбетон класса В25 с расчетным сопротивлением на осевое сжатие по первой группепредельных состояний (призменная прочность) не ниже 13,5 МПа (135 кгс/см²)при морозостойкости F300 только для верхней частиэлементов, находящейся в зоне воздействия знакопеременных температур среды. Длябетона, укладываемого в трубы в зоне постоянного воздействия отрицательных илиположительных температур среды, морозостойкость бетона не нормируется.

Д.6 Расчеты напрочность и устойчивость трубобетонных элементов или стальных полых трубрекомендуется производить по методике приведенной в пп. Д.8-Д.17.

Д.7 В расчетахпрочности и устойчивости элементов необходимо учитывать уменьшение толщины стенстальных труб вследствие коррозии стали, если в период строительства опор небудут осуществлены эффективные меры по защите труб от коррозии согласно п. Д.25настоящего приложения. Значения односторонней интенсивности коррозииуглеродистых сталей (в неагрессивных по отношению к стальным трубам средах), ммв год, допускается принимать:

В воздушно-сухой среде	от 0,02 до 0,1
В зоне постоянного увлажнения (воздух-вода или воздух - влажный грунт)	от 0,05 до 0,2
В воде, вблизи размываемого дна:
непромерзающих водотоков	от 0,05 до 0,75
промерзающих до дна водотоков	0,03-0,1
с внутренней стороны полых труб	0,02-0,06
В толще песчаных и крупнообломочных грунтов в зависимости от скорости фильтрации подземных вод	от 0,01 до 0,02

В герметичнозакрытой полости труб при покрытии наружной поверхности слоем (толщиной неменее 5 см) цементно-песчаного раствора (при омоноличивании труб в скважинах),в толще тугопластичных, твердых и полутвердых глинистых грунтов, а также ввечномерзлых не оттаивающих грунтах влияние коррозии не учитывают.

Интенсивностькоррозии допускается принимать ниже приведенных значений для низколегированныхсталей в 1,5-2 раза; для разных сталей в районах со среднемесячной температуройнаиболее холодного месяца ниже минус 20 °С в 2- 3 раза.

Д.8 В расчетах несущей способности используемых по принципу I грунтов в основании свайных элементов из стальных трубследует вводить понижающий коэффициент в значение сил трения грунтов о боковуюповерхность элементов.

Д.9 Взависимости от технологии строительства выделяют два этапа работытрубобетонного элемента: до заполнения трубы (оболочки) бетоном; послезаполнения трубы бетоном.

Д.10 Прочностьвнецентренно сжатой полой стальной трубы проверяют по формуле

N £ N_т,                                                                 (Д.1)

где N - действующая внешняя расчетная продольная сила, кН (тc);

N_т - несущая способность трубы,кН (тс).

Значение N_т определяют из уравнения

                                                   (Д.2)

при  = 1,15W_тR_т; =A_тR_т,

где e₀ - расчетный эксцентриситет продольной силы,м;

W_т- момент сопротивления кольцевого сечения трубы, м³;

e₀ - эксцентриситет продольной силы N, определяемый в соответствии с указаниями п. 1.21 СНиП2.03.01-84 (на бетонные и железобетонные конструкции), м;

- несущаяспособность трубобетонного элемента при центральном сжатии, кН (тс);

- несущаяспособность трубобетонного элемента при изгибе, кН×м (тс×м).

Несущуюспособность трубобетонного элемента  при центральном сжатииопределяют по формуле

,                                   (Д.3)

где s_т - нормальное напряжение впоперечном сечении трубы в предельном состоянии, кПа (тс/м²);

А_т-расчетная площадь поперечного сечения трубы, м²;

R_пр - расчетное сопротивление бетона дляпредельных состояний первой группы, кПа (тс/м²);

s₀ - боковое давление трубы набетон в предельном состоянии, кПа (тс/м²);

K_э = 4 - коэффициент эффективности боковогодавления, рекомендуемый для нормативных расчетов. В общем случае зависит откомпонентов объемного напряженного состояния и пластических свойств материала;

А_б- площадь поперечного сечения бетона в трубе, м²;

R_a - расчетное сопротивление ненапрягаемойарматуры (каркаса) кПа (тс/м²);

А_а- суммарная площадь поперечного сечения ненапрягаемой арматуры, м².

Напряжение s₀ определяют по формуле

,                               (Д.4)

где R_т - расчетное сопротивление материала трубыпо пределу текучести, кПа (тс/м²);

-отношение модулей упругости материала трубы и бетона (начальный модуль);

m_б = 0,5 - коэффициент Пуассонабетона в трубе;

m_т = 0,5 - коэффициент Пуассонатрубы в предельном состоянии;

b_т = D/d -отношение внешнего диаметра трубы к внутреннему.

Осевоепродольное напряжение в трубе определяют по формуле

.                                                   (Д.5)

Если s_т<0, принимают s_т = 0.

При нагружениитолько ядра

.

Несущуюспособность трубобетонного элемента  при изгибе определяет поформуле

,                                                     (Д.6)

где R_i - расчетное сопротивление материала трубыили бетона, кПа (тс/м²);

W_тбi- соответствующий момент сопротивления трубобетонного сечения по растянутойзоне трубы или по сжатой зоне бетона, м³.

Ненапрягаемуюарматуру, распределенную равномерно по периметру бетонного ядра, допускаетсяпри определении W_тбi учитывать условно путем увеличения толщины стенкитрубы.

Моментсопротивления трубобетонного сечения определяют по формулам (с учетомкоэффициентов условий работы трубы и бетона):

- длярастянутой зоны трубы

,                                                      (Д.7)

где  -приведенный к стали момент инерции сечения, м⁴;

r₀ - радиус срединной поверхности трубы, м;

D - расстояние от центра трубы до оси x₀, м;

- для сжатойзоны .

В этом случаемомент инерции  находят по формуле

,(Д.8)

где А_т= pdd₀; ;

A_т- площадь кольцевого сечения трубы, м²;

d - толщина стенки трубы, м;

d₀- средний диаметр трубы, м.

Величинасмещения оси D относительно центратяжести трубы равна D = r₀cosa, где угол aопределяют из выражения

.            (Д.9)

Д.11 Длястенки трубы, подверженной напряжениям в продольном и поперечном (кольцевом)направлениях, должно выполняться условие

,                                                (Д.10)

где s_х - нормальные(положительные при сжатии) напряжения вдоль трубы в проверяемой точке, кПа(тс/м²);

s_у - то же, в кольцевомнаправлении, кПа (тс/м²).

Д.12 Общаяустойчивость сжатых стальных труб должна быть проверена по СНиП 2.05.03-84.

Д.13 Расчетместной устойчивости стенок труб рекомендуется производить по СНиП II-23-81,при этом должны быть выполнены требования его пп. 8.5, 8.6, 8.8 и 8.9.

Д.14 Прочностьвнецентренно сжатых трубобетонных элементов определяют по приведенной методике.

Прочностьтрубобетонного элемента по нормальной силе Nпроверяют, исходя из условия

N £ N_тб,                                                              (Д.11)

где N_тб - несущая способность трубобетонногоэлемента, кН (тс).

Значение N_тб определяют по формуле

                                                          (Д.12)

при , (рисунокД.1),

где ;

m_i -коэффициент армирования сечения, определяемый по приведенной (по пределутекучести) к материалу трубы площади металла.

Д.15 Общуюустойчивость центрально сжатого трубобетонного элемента (при е₀по п. 1.21 СНиП 2.03.01-84) проверяют по формуле

,                                                         (Д.13)

приэтом ,

где N_дл- продольная сила от действия постоянных и длительных нагрузок, кН(тс);

N -суммарная продольная сила, кН (тс);

N_кр- продольная сила от действия кратковременных нагрузок, кН (тс);

j_кр, j_дл - частные коэффициенты продольного изгиба,определяемые по таблице Д.1.

 

 

РисунокД.1 - Кривые взаимодействия нормальной силы  и момента  длятрубобетонных элементов при разных коэффициентах армирования сечения m

 

Таблица Д.1 - Значениячастных коэффициентов j_кри j_дл

 

Отношение расчетной длины элемента к среднему диаметру трубы l/d0	Частные коэффициенты продольного изгиба
	jкр	jдл
15	1	0,99
16	0,99	0,98
17	0,96	0,95
18	0,93	0,92
20	0,90	0,87
22	0,84	0,82
24	0,78	0,76
26	0,73	0,70
28	0,68	0,63
30	0,63	0,57
32	0,58	0,51
34	0,54	0,45
36	0,50	0,38
38	0,47	0,34
40	0,44	0,25
Примечание. l - расчетная (приведенная) длина элемента, м.

 

Д.16 Общуюустойчивость внецентренно сжатых трубобетонных элементов проверяют в соответствиис указаниями СНиП 203.01-84 (п. 3.2.4), причем коэффициент b в формуле (21) следует принимать равным0,3.

Д.17 Оптимальная конструкция трубобетонного сжатого элемента попрочности может быть обеспечена при удовлетворении условия

.                                                    (Д.14)

Д.18Трубобетонные элементы рекомендуется конструировать с арматурным каркасом илибез него.

Арматурныйкаркас в бетонном заполнителе следует применять в случаях использованиястальной трубы в качестве конструктивного элемента, а при использовании труб вкачестве расчетного элемента при работе на изгиб - в случае недостаточнойтолщины ее стенки, в том числе вследствие воздействия.

Д.19Внутреннюю поверхность труб трубобетонных элементов необходимо очищать отслучайно попавших машинного масла, нефти, грунта и ржавчины.

Д.20 Еслиподошва трубобетонных элементов в период возведения опор будет опираться навечномерзлые грунты, то низ бетонного заполнителя должен располагаться в уровнеконца труб или на 0,1-0,2 м выше. Аналогичное условие должно соблюдаться приустройстве бетонных пробок в полых трубах.

Д.21 В полыхтрубах следует устраивать бетонную пробку на высоту двух диаметров трубы, но неменее 3 м, если не применяются дополнительные меры по обеспечению сцеплениябетона с внутренней поверхностью труб.

Д.22 Взаменбетонной пробки к нижнему концу полых труб допускается приваривать уширеннуюпяту, усиленную ребрами. В этом случае трубу опускают до проектного уровня впредварительно пробуренную скважину, заполненную в нижней частипесчано-цементным или цементно-шламовым раствором прочностью 5 МПа (50 кгс/см²)на высоту не менее двух диаметров скважины.

Д.23 Свнутренней стороны нижнего конца подлежащих погружению труб со стенкамитолщиной до 16 мм рекомендуется приварить бандажи высотой 0,2-0,3 м из отрезковтех же труб.

Д.24 Дляслучаев когда бетон трубобетонных элементов или пробок в полых трубах будеттвердеть при отрицательной температуре окружающей среды (воздуха льда грунта),в бетонную смесь следует вводить противоморозные добавки не оказывающиеотрицательного влияния на сталь труб, а смесь укладывать как правило, насухо. Взоне низких отрицательных температур, кроме противоморозных, следует вводитьвоздухововлекающие и пластифицирующие добавки. Вид добавок, их дозировку испособ приготовления бетонной смеси должна устанавливать по указаниям проектапроизводства работ бетонная лаборатория строительной организации.

Есливечномерзлые грунты используют по принципу I, то бетонную смесь с противоморознымидобавками в нижней части труб следует укладывать без добавок на высоту не менее0,5 м.

Д.25 Для эффективной защиты труб от коррозии в зоне контактавоздуха с водой (влагой) их рекомендуется закрывать стальными патрубками наглубину не менее 1 м ниже поверхности грунта (для периодических водотоков) илиуровня низкой воды постоянных водотоков и не менее чем на 0,5 м выше этогоуровня. Кольцевой зазор не более 3 см между патрубками и трубой следуетзаполнять полимерной композицией на основе эпоксидной смолы.

Патрубки натрубы рекомендуется устанавливать, как правило, в заводских условиях, еслитрубы готовят для опор конкретных мостов. Патрубки к трубе допускаетсяприваривать только продольными швами (в прорезях).

Решения онеобходимости и способах защиты труб вне пределов зоны воздух-вода (грунт)следует принимать согласно указаниям СНиП 2.03.11-85.

Д.26Трубобетонные элементы с насадками (ростверками) в зависимости от ихконструктивных особенностей рекомендуется соединить сварными стыками или спомощью выпусков арматуры, приваренных к трубе или же являющихся частьюарматурного каркаса, установленного по всей длине или только в пределах верхнейчасти элементов.

 

 

Приложение Е

(рекомендуемое)

 

РАСЧЕТСВАЙНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ОПОР

 

E.1 Рекомендации настоящего раздела содержат методику расчетасвайных элементов опор мостов на действие сжимающей и поперечной сил иизгибающего момента, отражающую особенности взаимодействия элементов свечномерзлыми и немерзлыми грунтами.

Е.2 В расчетесвайных элементов (свай, свай-оболочек, свай-столбов) опор (за исключениемрасчета осадки от постоянных нагрузок) за расчетную поверхность грунтапринимают:

- дляэлементов промежуточных опор - естественную поверхность грунта, а при срезкегрунта или возможности размыва - поверхность грунта соответственно после срезкиили местного размыва при расчетном расходе;

- дляэлементов устоев - естественную поверхность грунта, а при наличии ранееотсыпанной или намытой насыпи, сквозь которую они были погружены, - ееповерхность;

- дляэлементов устоев - естественную поверхность грунта, а при наличии насыпи илинасыпи, возведенной намывом, - ее поверхность.

В случае оченьслабого верхнего слоя грунта (илы, текучие или текучепластичные глины, суглинкиили супеси) за расчетную поверхность грунта у устоя принимается подошва этогослоя.

При расчетесвайных элементов (за исключением расчета осадки от постоянных нагрузок)немерзлые (в том числе оттаявшие), а также и пластичномерзлые грунты,окружающие элементы рассматриваются условно как упругая линейно-деформируемаясреда, характеризуемая коэффициентом постели, нарастающим пропорциональноглубине.

Коэффициентпостели С_z, кН/м³(тс/м³), грунта по боковой поверхности элемента определяют поформуле

C_z = kz,                                                                 (E.1)

где k - коэффициент пропорциональности,характеризующий изменение с глубиной коэффициента постели грунта, окружающегоэлемент, кН/м⁴ (тс/м⁴);

z - глубина расположения сечения сваи, для которойопределяется коэффициент постели, м, по отношению к расчетной поверхностигрунта, при высоком ростверке или к подошве низкого ростверка.

Значениекоэффициента постели С_п, кН/м³ (тс/м³),нескального грунта под подошвой элемента, погружаемого любым способом (кромезабивного или бурозабивного), принимается равным

,                                                            (Е.2)

но не менее

,                                                            (Е.2)

где k_п - коэффициент пропорциональности,характеризующий изменение с глубиной коэффициента постели грунта,расположенного под подошвой элемента, кН/м⁴ (тс/м⁴);

d₁ - глубина расположения подошвы элемента поотношению к расчетной поверхности грунта, м;

b_п - размер подошвы элемента, принимаемыйравным при наличии уширения в нижней части наибольшему поперечному размерууширения, а при отсутствии уширения - толщине (диаметру) элемента, м.

Е.3 Значениякоэффициентов пропорциональности k и k_п для немерзлых и пластичномерзлых грунтовпринимают по таблице Е.1 в зависимости соответственно от вида грунтаокружающего элементы, или от вида грунта, расположенного под их подошвой.

 

Таблица Е.1 - Значениякоэффициентов пропорциональности k и k_п

 

Грунты и их характеристики в оттаявшем состоянии	Значении k для забивных и бурозабивных свай кН/м4 (тс/м4)	Значения k для свай погружаемых остальными способами, и свай-столбов, а также значение kп кН/м4 (тс/м4)
Глины и суглинки текуче пластичные (0,75£IL£1)	640-2450 (65-250)	440-1960 (50-200)
Глины и суглинки мягкопластичные (0,5£IL£0,75),	2451-4900 (250-500)	1961-3920 (200-400)
супеси пластичные (0£IL£1),
пески пылеватые (0,6£e£0,8)
Глины и суглинки тугопластичные и полутвердые (0£IL£0,5),	4901-7840 (500-800)	3921-5880 (400-600)
супеси твердые (IL£0),
пески мелкие (0,6£е£075) и
средней крупности (0,55£e£0,7)
Глины и суглинки твердые	7841-12740 (800-1300)	5831-9800 (600-1000)
(IL<0), пески крупные (055£e£0,7)
Пески гравелистые (0,55£e£0,7), гравий и галька с песчаным заполнением		4901-7840 (500-800) (1000-2000)

 

Меньшиезначении коэффициентов k и k_пв таблице Е.1 соответствуют наибольшим значениям показателя текучести I_L глинистых грунтов к коэффициентампористости е песчаных грунтов, указанным в скобках после наименованиягрунта, а большие значения k и k_п -соответственно более низким значениям I_Lи е. Для грунтов, имеющих промежуточные значения I_Lи е, значения коэффициентов k и k_ппринимают по интерполяции Если степень текучести глинистых грунтовхарактеризуют не численно, а по наименованию, и пески считают как среднейплотности, то коэффициенты k и k_ппринимают равными средним арифметическим из указанных в таблице Е.1 пределовсоответствующих значений для данного вида грунта.

Коэффициенты kи k_п для плотных песков принимают на20 % выше, чем наибольшие табличные значения для данного вида грунта.

Е.4 Приналичии в пределах глубины погружения элемента нескольких слоев немерзлого илипластичномерзлого грунта допускается при определении сопротивления грунта побоковой поверхности элемента пользоваться одним приведенным значениемкоэффициента k. Если в пределах глубины погружения d_k,м, отсчитываемой от расчетной поверхности грунта, расположен один слой грунта,то приведенное значение k принимают равным значению, соответствующемуэтому грунту.

Здесьd_k = 3,5b+ 1,5,                                                      (E4)

где b - толщина (диаметр) свайного элемента, м.

Если впределах глубины d_k расположено дваслоя грунта, то приведенное значение k надлежит определять по формуле

,                                       (Е.5)

а если трислоя, то по формуле

,                     (Е.6)

где d_I - толщина I-го (верхнего) слоя грунта, м;

d_II и d_III -толщины II-го и III-гoслоев грунта (в пределах d_k), м;

k_I, k_II и k_III - значения коэффициентовпропорциональности k для грунтов I, II и III слоев.

Е.5 В расчетепринимают, что давления от боковой поверхности элемента на немерзлый илипластичномерзлый грунт передаются по плоской грани шириной b_р(расчетной ширине элемента), давления от нижнего конца элемента - по плоскойподошве с размером, равным толщине (диаметру) поперечного сечения элемента, апри наличии уширения в нижней его части - наибольшему диаметру уширения.

Расчетнуюширину b_р, м, принимают

а) для свай

b_р = к_ф(1,5b + 0,5),                                                      (Е.7)

б) длясвай-столбов

b_р = (b + 1)к,                                                          (Е.8)

где b - толщина (диаметр) элемента, м,

к_ф - коэффициент, при круглой формепоперечного сечения элемента к_ф = 0,9, а при квадратной к_ф= 1;

к -коэффициент, принимаемый

,                                                      (Е.9)

при к£1.

Здесь к₁- коэффициент, зависящий от количества элементов п_pв одной вертикальной плоскости действия нагрузки;

а_р- среднее расстояние в свету (на уровне расчетной поверхности грунта) междуэлементами, расположенными в рассматриваемой плоскости, м.

Значения к₁принимают равными 1; 0,6; 0,5 при п_pсоответственно 1; 2; 3.

Если в разныхвертикальных плоскостях, параллельных плоскости действия нагрузки (разныхрядах), расположено разное количество столбов, коэффициент к принимаютодинаковым для всех столбов и равным меньшему из значений, полученных дляразных рядов. При расположении столбов в шахматном порядке и при расстоянияхмежду осями соседних рядов, параллельных плоскости действия нагрузки, меньших (b + 1), м, значение к устанавливают как дляприведенного ряда, полученного проектированием столбов на плоскость действиянагрузки (рисунок Е.1).

 

 

РисунокE.1 - Схема к определению коэффициента к пришахматном расположении столбов:

1- плоскость действия нагрузки; 2 - приведенный ряд; 3 - планрасположения столбов или свай

 

E.6 При немерзлых грунтах основания или мерзлых грунтах,используемых по принципу II (за исключением случаев, когда элементы,погруженные через толщу померзлого грунта, заделаны в используемый по принципуI грунт), следует принимать глубину заложения d_д,м, элемента в грунте, считая от расчетной поверхности грунта.

В расчетедопускается не учитывать сопротивление грунта основания повороту и поперечномусмещению подошвы элемента.

Е.7 Если нижние концы элементов заделаны в грунты основания,используемые по принципу I, глубину заложения d,м, элементов в немерзлом или пластичномерзлом грунте, считая отрасчетной поверхности грунта, следует принимать:

d= d + Dd,                                                            (Е.10)

где d - глубина, считая от расчетной поверхностигрунта, расположения верхней границы вечной мерзлоты (ВГВМ)*, м;

Dd- дополнительная глубина, определяемая соответственно по п. Е.8, м.

________________

*Здесь и далее верхняя граница вечной мерзлоты (ВГВМ)принимается в уровне расчетной глубины сезонного оттаивания.

 

Элементы всечении на глубине d рассматриваются жестко защемленными противпродольного и поперечного смещения и поворота.

Е.8 При использовании грунтов основания по принципу Iдополнительную глубину Dd (см. п. Е.7) определяют по формуле

Dd = Dd_t + к_рb,                                                          (Е.11)

где Dd_t- толщина слоя пластичномерзлого грунта, равная расстоянию от ВГВМ до наивысшейотметки, ниже которой грунт при расчетной (максимальной) температуре находитсяв твердомерзлом состоянии, м;

к_р- безразмерный коэффициент;

b - толщина (диаметр) элемента, м.

Значения Dd_tи к_р определяют в соответствии с мерзлотно-грунтовымиусловиями участка с использованием графика (рисунок Е.2) изменения расчетныхтемператур t_maxпо глубине 2 м, отсчитываемой от ВГВМ, и таблицы Е.2, в которой для грунтов состепенью заполнения пор льдом и незамерзающей водой S_r£0,8 и с засоленностью, непревышающей 0,1 % для песков и 0,25 % для глин, приведены значения температуры t, при которых грунты переходят в твердомерзлоесостояние.

 

 

РисунокЕ.2 - График изменения расчетных температур t_max по z_м(для случая расположения плиты фундамента над расчетной поверхностью грунта):

ВМГ- кровля вечномерзлых грунтов; УЖЗ - уровень жесткой заделки

 

Если внеоднородной вечномерзлой толще расчетные температуры верхних слоев грунтавыше, а нижних слоев ниже, чем значения температур, приведенных для этихгрунтов в таблице Е.2, то Dd_t определяют как расстояние от ВГВМ до кровлипервого по глубине слоя, расчетная температура в котором ниже табличногозначения t для грунта этого слоя (см. рисунокЕ.2, левый). При этом принимают в зависимости от разности Dt абсолютныхзначений расчетной температуры на уровне кровли слоя грунта, удовлетворяющегоуказанному условию, и температуры, приведенной в таблице Е.2 для грунта этогослоя:

K_р = 1 при Dt<0,2 °С;

K_р = 0,5 при 0,2£Dt£0,5 °С;

K_р = 0 при Dt³0,5 °С.

В остальныхслучаях значение Dd_t определяют по графику t_max = f(z_м) как глубину z_м,на которой расчетная температура равна табличному значению температуры t для данного вида грунта (см. рисунок Е.2, правый). Приэтом следует принимать К_р = 1.

 

Таблица Е.2 - Значениетемпературы t

 

 

Прикрупнообломочных грунтах значение t принимают по таблице Е.2 взависимости от вида грунта заполнителя.

Е.9 Давления s_zна немерзлый грунт боковой поверхности элементов на указанных далее глубинахдолжны удовлетворять условию

,                                              (Е.12)

где z - глубина от расчетной поверхности грунта, м;

j, с и g - расчетные характеристики (уголвнутреннего трения, сцепления и удельный пес) грунта, принимаемые согласно п.Е.11;

h - коэффициент, учитывающий долю постояннойнагрузки в суммарной; принимается согласно п. Е.12.

Выполнениеусловия (Е.12) можно не проверять для свай, погруженных в грунт на глубинуболее 10b (за исключением случаев погружения втекучие и текучепластичные глины, суглинки и супеси).

E.10 Глубины, на которых проверяется выполнение условия(Е.12), зависят от приведенной глубины d заложенияв грунте элемента, определяемой по формуле

,                                                            (Е.13)

где d -глубина заложения элемента в грунте, м (см. п. Е.8);

а_с- коэффициент деформации элемента, определяемый по формуле

;                                                          (Е.14)

EI - жесткость поперечного сечения ствола сваи приизгибе, кН×м² (тс×м²).

Если ,выполнение условия (Е.12) необходимо проверить для z= d/3 и z= d, а если d>2,5- для глубины

z = 0,85/a_c.                                                           (E.15)

Е.11 При проверке условия (Е.12) следует принимать расчетныезначения угла внутреннего трения и сцепления немерзлого грунта равными: j = 0,9j_n, но не более j= j_n-2°;c = 0,4c_nдля забивных и бурозабивных свай и с = 0,2с_n для остальных свай и свай-столбов. Здесь j_п и с_n - нормативные значения угла внутреннего трения исцепления грунта.

Расчетныйудельный вес грунта принимают равным нормативному, определенному для грунтоввсех видов с учетом гидростатического взвешивания.

При несколькихслоях грунта значения j, с и g допускается принимать средневзвешенными длягрунтовой толщи в пределах участка эпюры давлений s_z, на котором этидавления (полученные по расчетным формулам) имеют один знак.

Е.12 Коэффициент hопределяют по формуле

,                                                       (E.16)

где M_g - момент от внешних постоянных нагрузок всечении элементов на уровне их нижних концов, кН×м(тс×м);

M_v - то же, от внешних временных нагрузок, кН×м (тс×м);

п -коэффициент, зависящий от приведенной глубины  заложения элемента в грунте:при £2,5, n= 4,0; при ³5,0n = 2,5; в интервале 2,5<<5,0 значение попределяют линейной интерполяцией.

Моменты M_gи M_v при расчете однорядныхфундаментов на нагрузки, действующие в вертикальной плоскости, перпендикулярнойряду, определяют от горизонтальных и вертикальных нагрузок, а в остальныхслучаях только от горизонтальных нагрузок.

При расчетеоднорядных фундаментов на внецентренно приложенную вертикальную нагрузкуследует принимать n = 4 независимо от значения .

Е.13 Еслигоризонтальные давления s_z грунт не удовлетворяютусловию (Е.12) и приведенная глубина заложения элемента >2,5, допускаетсяпроизводить повторный расчет фундамента при уменьшенном значении коэффициентапропорциональности К, включающий все необходимые проверки, в том числе ипроверки выполнения условия (Е.12).

При слабомверхнем слое грунта допускается не учитывать его сопротивление, т. е. вкачестве расчетной поверхности грунта рассматривать нижнюю границу этого слоя.

Е.14 Прииспользовании грунтов основания по принципу I следует проверить прочностьзаделки элемента в твердомерзлом грунте по формуле

,                                              (E.16)

где M_d и Q_d -изгибающий момент, кН×м (тс×м), и поперечная сила, кН (тc), определенные расчетом для глубины z= d, м (см. п. Е.7 и Е.8);

d_з - глубина заложения элемента втвердомерзлом грунте, м, считая от уровня расположения сечения, в которомэлемент рассматривается жестко защемленным (см. рисунок Е.2);

R_n - нормативное сопротивление твердомерзлогогрунта нормальному давлению, кН/м² (тс/м²), принимают поСНиП 20204-88 в зависимости от расчетной температуры грунта в указанном уровне;

т и к₀- коэффициенты условий работы и однородности грунта; допускается принимать тк₀=1.

Прочность заделкиэлементов и вечномерзлые грунты, используемые по принципу I, на действиеизгибающих моментов и поперечных сил возникающих от временных горизонтальныхнагрузок (по формуле Е.17) следует проверить при увеличенных согласно п. 5.2.17значениях R_n, как для кратковременныхнагрузок.

 

 

Приложение Ж

(обязательное)

 

РАСЧЕТФУНДАМЕНТОВ НА ДЕЙСТВИЕ СИЛ МОРОЗНОГО ПУЧЕНИЯ ГРУНТОВ

 

Ж.1 Настоящийрасчет является дополнительным к указаниям СНиП 202.04-88 в части учетаспецифических особенностей проектирования фундаментов мостов.

Ж.2 Для учетавлияния снежного покрова на снижение сил пучения на фундаменты опор мостовнеобходимо умножить первый член формулы (34) СНиП 2.02.04-88 на коэффициентусловий работы т_S, значениякоторого принимают* в зависимости от расчетной высоты снежного покрова h_S:

h_S, м£10,20,4³0,6

т_S,1,000,950,750,50

_________________

*Для промежуточных значений h_Sкоэффициент т_S определяют интерполяцией.

 

Ж.3 Значение h_S следует определять как среднее изнаибольших высот снежного покрова  принимая егорасчетное значение равным среднему из многолетних (за 10 лет и более)максимальных значений за первые 4 месяца сезона с отрицательными температурамивоздуха.

При отсутствиитаких данных значение h_S допускаетсяопределять по формуле , где  принимаютпо климатологическим справочникам гидрометслужбы.

Ж.4 Расчетноезначение удельной касательной силы пучения t_fh, кПа (тс/м²), принимают скоэффициентом 1,3 по СНиП 2.02.04-88 для грунтов у основания конуса (и врасчетах промежуточных опор) при полном их водонасыщении, а для грунтов конусапри степени влажности S_r в пределах0,6<S_r£0,8 - с коэффициентом 1.

Если слойсезонного промерзания-оттаивания сложен по глубине разнородными грунтами, тозначение t_fhпринимают средневзвешенным.

При заполнениизазора между поверхностью скважины и элементом в пределах слоя сезонногопромерзания песком значение t_fh увеличивают на 20 %.

В случаевозможности образования в слое промерзания-оттаивания линзового льда (за счетнапорных вод, усиленного притока воды к грунту промерзания и т. п.) значение t_fhувеличивают на 20 %.

Ж.5 Расчетноезначение силы F_r, кН (тс),удерживающей фундамент или свайный элемент от выпучивания за счет смерзания егобоковой поверхности с вечномерзлыми грунтами, используемыми по принципу I, илитрения боковой поверхности об оттаявшие или немерзлые грунты, кН (тс), а такжедля фундамента с анкерной плитой или свайного элемента с уширенной (анкерной)пятой (с учетом отпора грунта поднятию анкерной конструкции), следуетопределять по формуле:

,                                            (Ж.1)

где п -количество слоев грунта в пределах глубины заделки фундамента или свайногоэлемента ниже слоя сезонного промерзания-оттаивания;

g_сf- коэффициент, учитывающий влияние технологии производстваработ на величину R_af,i, принимается равным 1 для грунтов всех видов,используемых по принципу I, а для крупнооболомочных грунтов - независимо отпринципа их использования; в остальных случаях - согласно СНиП 2.02.03-85(табл. 5);

R_af,i- расчетное сопротивление в пределах i-го слоявечномерзлых грунтов сдвигу по поверхности смерзания, принимаемое согласно СНиП2.02.04-88, или расчетное сопротивление трению оттаявших и немерзлых грунтов обоковую поверхность свайного элемента в соответствии со СНиП 2.02.03-85, кПа(кгс/см²);

R_a - расчетное сопротивление грунта наданкерной плитой или пятой, определяемое согласно п. Ж.6, а для используемых попринципу I вечномерзлых грунтов - согласно СНиП 2.02.04-88, кПа (тс/м²);

A_fh,i - площадь поверхности сдвига i-гослоя вечномерзлого, оттаивающего или немерзлого грунта на контакте с боковойповерхностью свайного элемента ниже уровня сезонного промерзания, м²;

A_a - расчетная площадь анкернойплиты или пяты, оказывающая давление на грунт при выдергивании фундамента илисвайного элемента, м².

Ж.6 Расчетное сопротивление R_a немерзлых иоттаявших грунтов определяют по формуле

R_a = Bgd + Dc_a                                                         (Ж.2)

где g - удельный вес грунта над плитой или пятой,кН/м³ (тс/м);

d - глубина от поверхности грунта до верха плиты илипяты, м;

c_a - удельное сцепление грунта над плитой илипятой, кПа (тс/м²);

В и D- коэффициенты, зависящие от угла внутреннего трения того же грунта j_aи принимаемые по таблице Ж.1.

 

Таблица Ж.1 - Значениякоэффициентов В и D

 

 

Значения c_a и j_a для фундаментов с анкерной плитой и свайныхэлементов с пятой определяют умножением на 0,8 расчетных значений с и j тех же грунтов в их естественном сложенииили в стабилизированном состоянии после оттаивания.

 

 

Приложение И

(обязательное)

 

БЕТОНИРОВАНИЕСВАЙНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ОПОР

 

И.1 Внастоящем приложении приведены требования, подлежащие соблюдению при подборе,приготовлении и укладке бетонных смесей, используемых для изготовления свайныхэлементов (свай-столбов, свай-оболочек) и для укладки в полость скважин,железобетонных и стальных свай-оболочек, применяемых в фундаментах ибезростверковых опорах, подлежащих возведению на разных вечномерзлых грунтах.

И.2Используемые для бетонирования свайных элементов материалы должнысоответствовать требованиям действующих нормативных документов и настоящегоприложения.

И.3 В качествевяжущего для бетона элементов надлежит применять портландцемент по ГОСТ10178-85* с учетом ограничений по минералогическому составу клинкера согласноСНиП 3.06.04-91.

Для элементов,расположенных в среде, характеризуемой сульфатной агрессивностью, необходимоприменять сульфатостойкий портландцемент по ГОСТ 22266-76*.

И.4 Для бетонаэлементов следует применять, как правило, цементы марок не ниже 500, а длябетона заполнителя полости элементов - не ниже 400.

И.5 В качествекрупного заполнителя для бетона свайных элементов опор надлежит применятьщебень, получаемый дроблением невыветрелых пород.

И.6 Прочностьв водонасыщенном состоянии породы, используемой на щебень для свайныхэлементов, подвергающихся истирающему воздействию перемещающихся донныхотложений, должна быть не ниже 110 МПа (11000 т/м²), аводопоглощение не более 0,5 %.

Содержание вщебне глины, ила и мелких пылевидных фракций допускается не более 0,5 % помассе.

И.7 Для бетонаэлементов следует использовать естественный кварцевый или дробленый извысокопрочных магматических пород песок с модулем крупности не менее 2,5.Содержание в песке глины, ила и мелких пылевидных фракций не должно превышать 1% по массе.

И.8Суперпластификатор марки С-3, используемый в качестве добавки, долженсоответствовать требованиям Технических условий ТУ 6-14-625-80**. Содержащуюсяв растворе суперпластификатора воду следует учитывать в составе бетонной смеси.

И.9Кремнийорганическая 50 %-ная эмульсия КЭ-30-04, применяемая в качестве добавкив комплексе с суперпластификатором марки С-3, должна удовлетворять требованиямТехнических условий ТУ 6-02-816-78.

И.10 Требуемые прочность, морозостойкость, износостойкостьбетона, а также подвижность бетонной смеси следует подбирать путем проб, исходяиз физико-механических свойств используемых конкретных каменных материалов,цемента и добавок.

В качестверабочего следует принимать состав, при котором обеспечиваются требуемыепоказатели бетона при наименьшем расходе крупного заполнителя.

И.11Водоцементное отношение бетонной смеси для элементов и их заполнителя,подвергающихся воздействию знакопеременных температур среды, не должнопревышать 0,42.

И.12 Цемент изаполнители необходимо дозировать по массе, а водные растворы пластифицирующихи воздухововлекающих добавок по объему.

И.13 Бетоннуюсмесь следует приготовлять в смесителях циклического действия. При этомпродолжительность перемешивания бетонной смеси должна определяться строительнойлабораторией и быть не менее 3 мин.

И.14 Бетоннаясмесь должна обладать подвижностью, характеризуемой осадкой конуса в пределах3-4 см. Допускается отклонение подвижности бетонной смеси от заданной ипределах ±1 см.

И.15 К моментуукладки бетонной смеси и опалубочные формы ее температура должна быть не нижеплюс 10 °С.

И.16Установленные опытным путем длительность и интенсивность уплотнения(вибрирования) бетонной смеси с воздухововлекающими добавками следует строговыдерживать с целью сохранения в бетоне заданного воздухосодержания. Сувеличением длительности вибрации воздухосодержание бетонной смеси уменьшаетсяи тем сильнее, чем выше ее подвижность. Переуплотнение смеси из-за уменьшениявоздухосодержания приводит к снижению морозостойкости бетона, несмотря наувеличение его прочности.

И.17 Перерывыв бетонировании свайных элементов и их заполнителя не должны превышать сроковначала схватывания уложенной смеси.

И.18 В зонеотрицательных температур воздуха необходимо обеспечить твердение бетонаэлементов и их заполнителя в условиях положительных температур (применениеэлектрообогрева, устройство теплоизоляции) до набора ими прочности 100 % отпроектной.

И.19 Укладку бетонной смеси в полость элементов и в скважинырекомендуется выполнять: широко применяемым методом ВПТ; методом ВПТ всочетании с виброуплотнением укладываемой смеси; с помощью бетононасоса, а всухие или осушенные скважины и элементы - путем свободного сброса смеси.

И.20 Метод ВПТрекомендуется использовать для подводной укладки смеси с осадкой конуса 16-18см и более для участков свайных элементов, расположенных ниже зоны сезонногопромерзания воды, грунта с запасом на 2 м (ниже этой зоны). Допускаетсяиспользовать этот метод для укладки смеси в зоне знакопеременных температур приусловии обеспечения необходимой подвижности смеси с водоцементным отношением0,42 за счет введения пластифицирующих и воздухововлекающих добавок согласнотребованиям п. И.10.

И.21 Метод ВПТс виброуплотнением смеси (с помощью вибраторов, закрепленных на нижнем концебетонолитной трубы, обеспечивает укладку смеси с осадкой конуса 4-6 см) можетприменяться при условии наличия у строительной организации необходимогооборудования (вибраторов, преобразователей тока, кабеля).

И.22 Укладкасмеси бетононасосом практически осуществима при условии обеспечения доставкибетонной смеси с минимально требуемой для этого интенсивностью.

И.23 Методомсвободного сброса в сухие скважины в мерзлых грунтах или в элементы допускаетсяукладывать бетонные смеси с осадкой конуса 12-18 см.

И.24 Укладкубетонной смеси допускается производить любым из перечисленных в п. И.19 методовпри условии выполнения требований СНиП 10301-87.

И.25 Чтобысвести к минимуму объем срубаемой верхней части затвердевшего бетоназаполнителя свайных элементов, рекомендуется, где практически возможно ицелесообразно, производить перебетонировку, т. е. смесь укладывать подводнымспособом до уровня, превышающего на 2 % проектный верх элемента.

И.26 Если длязаполнения верхней части полости элементов используют бетонную смесь сводоцементным отношением до 0,42 без введения пластифицирующих добавок, то впределах зоны воздействия знакопеременных температур с запасом на 2 м вниз,необходимо такую смесь укладывать обязательно насухо с виброуплотнением,предварительно удалив слой слабого подводного бетона с забетонированнойподводным способом части заполнителя свайных элементов.

И.27 Контролькачества укладываемой смеси и затвердевшего бетона свайных элементов следуетпроизводить, руководствуясь указанием СНиП 3.03.01-87.

Ключевыеслова: вечномерзлые грунты, температура грунта, принцип I, принцип II, буровойстолб, основания фундаментов, бетонирование, заделка столбов

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение

1 Область применения

2 Нормативные ссылки

3 Определения

4 Общие положения

5 Проектирование фундаментов опор мостов

5.1 Основные положения

5.2 Особенности проектирования и расчета основание и фундаментов опор

5.3. Конструирование фундаментов опор мостов

6 Устройство фундаментов опор мостов

6.1 Общие указания

6.2 Бурение скважин

6.3 Устройство свайных элементов

6.4 Устройство фундаментов мелкого заложения

6.5 Особенности производства бетонных работ

6.6 Обеспечение качества работ

Приложение А Прогноз многолетних изменений температурывечномерзлых грунтов вследствие нарушения, условий теплообмена после постройкимостов

Приложение Б Применение сезоннодействующих охлаждающих устройств(СОУ) для опор мостов на вечномерзлых грунтах

Приложение В Использование поверхностного охлаждения грунтов длястабилизации вечномерзлого состояния оснований опор мостов

Приложение Г Использование стоек безростверковых опор мостов изполых свай-оболочек в качестве охлаждающих устройств

Приложение Д Проектирование свайных элементов опор из стальныхсвай-оболочек (стальных труб)

Приложение Е Расчет свайных элементов опор

Приложение Ж Расчет фундаментов на действие сил морозного пучениягрунтов

ПриложениеИ Бетонирование свайных элементов опор