Свод правил СП 354.1325800.2017 Фундаменты опор мостов в районах распространения многолетнемерзлых грунтов. Правила проектирования и строительства.
СП 354.1325800.2017
СВОД ПРАВИЛ
ФУНДАМЕНТЫ ОПОР МОСТОВ В РАЙОНАХ РАСПРОСТРАНЕНИЯ МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ
Правила проектирования и строительства
Foundations of bridge supports in areas of permafrost soils. Design and construction rules
ОКС 93.040
Дата введения 2018-05-15
Предисловие
Сведения о своде правил
1 ИСПОЛНИТЕЛЬ - ООО "Лаборатория инженерной теплофизики" (ООО "ЦЛИТ")
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 "Строительство"
3 ПОДГОТОВЛЕН к утверждению Департаментом градостроительной деятельности и архитектуры Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации (Минстрой России)
4 УТВЕРЖДЕН приказом Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации от 14 ноября 2017 г. N 1543/пр и введен в действие с 15 мая 2018 г.
5 ЗАРЕГИСТРИРОВАН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт)
6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего свода правил соответствующее уведомление будет опубликовано в установленном порядке. Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте разработчика (Минстрой России) в сети Интернет
Введение
Настоящий свод правил разработан в соответствии с Федеральным законом от 30 декабря 2009 г. N 384-ФЗ "Технический регламент о безопасности зданий и сооружений", Федеральным законом от 22 июля 2008 г. N 123-ФЗ "Технический регламент о требованиях пожарной безопасности", Федеральным законом от 23 ноября 2009 г. N 261-ФЗ "Об энергосбережении и о повышении энергоэффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации", Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ "О техническом регулировании"
Настоящий свод правил подготовлен авторским коллективом АО ЦНИИС (руководитель - д-р техн. наук А.А.Цернант, канд. техн. наук В.П.Рыбчинский, канд. техн. наук И.А.Бегун), ООО "Лаборатория инженерной теплофизики" (ответственный исполнитель - д-р техн. наук В.В.Пассек, канд. техн. наук Н.А.Цуканов, канд. техн. наук В.П.Величко, канд. техн. наук Вяч.В.Пассек, канд. техн. наук В.Г.Дубинин).
1 Область применения
Настоящий свод правил распространяется на проектирование и устройство фундаментов опор постоянных мостов, путепроводов и эстакад на железных и автомобильных дорогах, сооружаемых в районах распространения многолетнемерзлых грунтов.
2 Нормативные ссылки
В настоящем своде правил использованы нормативные ссылки на следующие документы:
ГОСТ 5686-2012 Грунты. Методы полевых испытаний сваями
ГОСТ 14098-2014 Соединения сварные арматуры и закладных изделий железобетонных конструкций. Типы, конструкции и размеры
ГОСТ 25100-2011 Грунты. Классификация
СП 14.13330.2014 "СНиП II-7-81* Строительство в сейсмических районах" (с изменением N 1)
СП 22.13330.2016 "СНиП 2.02.01-83* Основания зданий и сооружений"
СП 24.13330.2011 "СНиП 2.02.03-85 Свайные фундаменты" (с изменением N 1)
СП 25.13330.2012 "СНиП 2.02.04-88 Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах" (с изменением N 1)
СП 28.13330.2017 "СНиП 2.03.11-85 Защита строительных конструкций от коррозии"
СП 35.13330.2011 "СНиП 2.05.03-84* Мосты и трубы" (с изменением N 1)
СП 45.13330.2017 "СНиП 3.02.01-87 Земляные сооружения, основания и фундаменты"
СП 46.13330.2012 "СНиП 3.06.04-91 Мосты и трубы" (с изменениями N 1, N 3)
СП 47.13330.2016 "СНиП 11-02-96 Инженерные изыскания для строительства. Основные положения"
СП 48.13330.2011 "СНиП 12-01-2004 Организация строительства" (с изменением N 1)
СП 63.13330.2012 "СНиП 52-01-2003 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения" (с изменениями N 1, N 2, N 3)
СП 70.13330.2012 "СНиП 3.03.01-87 Несущие и ограждающие конструкции" (с изменениями N 1, N 3)
СП 131.13330.2012 "СНиП 23-01-99* Строительная климатология" (с изменениями N 1, N 2)
Примечание - При пользовании настоящим сводом правил целесообразно проверить действие ссылочных документов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте федерального органа исполнительной власти в сфере стандартизации в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный документ, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого документа с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого документа с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего свода правил в ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку. Сведения о действии сводов правил целесообразно проверить в Федеральном информационном фонде стандартов.
3 Термины и определения
В настоящем своде правил применены следующие термины с соответствующими определениями:
3.1 глубина нулевых годовых амплитуд температур в грунте: Глубина, на которой температура грунта остается неизменной в течение всего годового периода независимо от сезонных колебаний температуры воздуха на поверхности.
3.2 грунт засоленный: Грунт, содержащий водорастворимые соли.
3.3
|
грунт мерзлый: Грунт, имеющий отрицательную или нулевую температуру, содержащий в своем составе видимые ледяные включения и (или) лед-цемент и характеризующийся криогенными структурными связями.
|
3.4
|
грунт многолетнемерзлый: Грунт, находящийся в мерзлом состоянии постоянно в течение трех и более лет.
|
3.5 грунт пластично-мерзлый: Грунт с большим содержанием незамерзшей воды, находящийся при температуре ниже 0°С, но выше температуры замерзания; обладает пластическими свойствами и может деформироваться под нагрузкой.
3.6 грунт сухомерзлый: Песчаный грунт с суммарной влажностью до 6%, гравийно-песчаный грунт с влажностью заполнителя до 6%.
3.7 грунт сыпучемерзлый: Крупнообломочный и песчаный грунт, имеющий отрицательную температуру, но не сцементированный льдом и не обладающий силами сцепления.
3.8 грунт твердомерзлый: Прочно смерзшийся, практически несжимаемый грунт, находящийся при температуре ниже границы замерзания.
3.9 деградация мерзлоты: Многолетний процесс постепенного повышения среднегодовой температуры многолетнемерзлого грунта, приводящий со временем к понижению верхней поверхности мерзлоты, разобщению ее от слоя сезонного промерзания и росту зоны постоянно талого грунта между ними.
3.10
|
мостовое сооружение (мост): Искусственное сооружение над различными препятствиями для пропуска различных видов транспорта и пешеходов, а также водотоков, селей, скота, коммуникаций различного назначения - порознь или в различных комбинациях.
[СП 35.13330.2011, приложение Б] |
3.11
|
мостовой переход: Комплекс сооружений, включающий мост, участки подходов в пойме реки, регуляционные и другие укрепления.
[СП 35.13330.2011, приложение Б] |
3.12 приведенная температура воздуха: Температура наружного воздуха, полученная на метеостанции и откорректированная с учетом солнечной радиации и испарения с поверхности.
3.13 растепление мерзлоты: Повышение температуры многолетнемерзлого грунтового массива.
3.14 сезоннодействующие охлаждающие установки; СОУ: Замкнутые теплообменные устройства различного типа с газообразным, жидким или парожидкостным теплоносителем, применяемые для охлаждения и замораживания грунта за счет действия естественной разности температур грунта и окружающего воздуха.
3.15 слой сезонного оттаивания: Поверхностный слой грунта, оттаивающий в летний период.
3.16 среднегодовая температура многолетнемерзлых грунтов: Температура грунта на глубине нулевых годовых амплитуд (10-15 м).
3.17 талик: Толща талых и немерзлых пород в зоне вечной мерзлоты, распространенная с поверхности или ниже слоя сезонного промерзания и существующая более одного года.
3.18 температура замерзания: Температура, при которой в грунте замерзает более 90% воды.
3.19 температура начала замерзания (оттаивания): Температура, при которой в порах грунта появляется (исчезает) лед.
3.20 температурное поле: Совокупность температур в каждой точке расчетной области грунта на рассматриваемый момент времени.
3.21 термокарст: Образование просадочных и провальных форм рельефа и подземных пустот вследствие вытаивания подземного льда или оттаивания мерзлого грунта.
3.22 температурный режим грунтов; ТР: Изменение температурных полей во времени.
3.23 уширенная площадка: Насыпь с горизонтальной поверхностью, размеры которой в плане существенно превосходят ее высоту, устраиваемая около какого-либо сооружения (опора моста, насыпь железной или автомобильной дороги) с целью понижения температуры грунтового основания основного сооружения.
4 Общие положения
4.1 Настоящий свод правил предназначен для применения при проектировании, устройстве и контроле по сооружению фундаментов опор мостов (путепроводов, эстакад), возводимых на многолетнемерзлых грунтах.
4.2 При проектировании фундаментов опор на многолетнемерзлых грунтах в зависимости от их конструктивных и технологических особенностей и мерзлотно-грунтовых условий применяется один из следующих принципов использования грунтов в качестве основания:
- принцип I - грунты основания используют в мерзлом состоянии, сохраняемом в течение всего периода эксплуатации сооружения. При этом грунты могут быть мерзлыми до строительства или замораживаемыми в процессе строительства;
- принцип II - грунты основания используют в талом или оттаивающем состоянии.
Рекомендуется применять принцип I. Применение принципа II связано с более значительными неопределенностями с нарушением равновесия среды, в частности, с протаиванием смежных массивов, расположенных рядом или внизу, что может привести к линейной деформации или сдвигу больших массивов.
4.3 В своде правил приведены требования, необходимые для учета характерных особенностей проектирования и сооружения на многолетнемерзлых грунтах безростверковых опор, свайных и мелкого заложения фундаментов с использованием типовых или апробированных на практике и рекомендованных для широкого применения проектов, а также для разработки индивидуальных конструктивно-технологических решений опор.
Общие положения, относящиеся к вопросам проектирования и устройства фундаментов опор мостов как на используемых в мерзлом или талом состоянии многолетнемерзлых грунтах, так и на немерзлых грунтах в части проектирования и сооружения фундаментов и надфундаментной части опор, отсыпки и укрепления конусов, укрепления русел и т.п. следует принимать в соответствии с действующими нормативными документами.
4.4 Проектирование и сооружение фундаментов опор мостов должно осуществляться с учетом требований к охране окружающей среды и защиты от опасных природных процессов.
4.5 При прогнозировании температурного режима грунтов оснований следует учитывать, что зона теплового влияния на грунт, находящийся непосредственно у каждой опоры, распространяется на расстояние в плане радиусом 50 м и более, поэтому необходимо проводить расчеты для всего мостового перехода, включая участки подходного земляного полотна и формировать территорию всего мостового перехода с учетом ее теплового влияния на зону непосредственно у опор.
При проектировании конструкции и технологии возведения искусственного сооружения должны быть определены особенности не только самого сооружения, но и полосы отвода (характер растительности, возможность возведения других сооружений и т.п.). Эти особенности должны быть учтены при разработке проекта сооружения и схемы мониторинга. При этом должны быть учтены следующие главные факторы, влияющие на изменение температурного режима: снегоотложения, изменение уровня грунтовых или поверхностных вод, изменение растительного покрова (его ликвидация при строительстве или, наоборот, в локальных зонах таликов рост кустарника или деревьев, вызывающих повышенные снежные заносы).
На снегозаносимых участках граница полосы отвода устанавливается с учетом расположения снегозадерживающих сооружений.
5 Проектирование фундаментов опор мостов
5.1 Общие положения
5.1.1 При выборе конструктивно-технологического решения фундаментов опор мостов, проектируемых на многолетнемерзлых грунтах, следует ориентироваться на применение безростверковых конструкций устоев и промежуточных опор или опор с ростверком, расположенным выше поверхности грунта, а в пределах водотоков - выше или ниже уровня первой подвижки льда. Опоры с фундаментами мелкого заложения допускается применять в тех случаях, когда оттаивание мерзлых грунтов не приведет к появлению недопустимых по условиям нормальной эксплуатации мостов деформаций опор в соответствии с СП 35.13330.
5.1.2 При проектировании фундаментов опор на многолетнемерзлых грунтах, используемых по принципу I, необходимо предусматривать мероприятия, направленные на поддержание в течение всего периода эксплуатации мостового перехода расчетной отрицательной температуры грунтов основания. С этой целью следует свести до минимума нарушения мохорастительного покрова, природного режима течения поверхностных и подземных вод на мостовом переходе, предусмотреть мероприятия по искусственному поддержанию расчетных температур путем использования специальных конструктивно-технологических решений опор и применения охлаждающих устройств.
Выбор вышеуказанных мероприятий, а также самого конструктивного решения, следует проводить на основании теплофизического расчета и указаний раздела 7, а также приложения А.
5.1.3 Для сохранения естественного водного режима на мостовом переходе, грунты основания фундаментов опор которого используются по принципу I, необходимо исключить или свести к минимуму:
- пропуск воды под одним мостом от нескольких соседних постоянных или периодических водотоков (за исключением протоков одного водотока);
- застой воды в пересыпанных протоках;
- длительную аккумуляцию воды под мостами и на подходах;
- срезки дна водотоков без укрепления против размыва;
- срезку русла со вскрытием сильнольдистых грунтов или подземных льдов;
- отвалы грунта, приводящие к застою воды под мостом и увеличению снегозаносимости;
- погружение свай с использованием метода протаивания грунтов основания.
5.1.4 На участках залегания большой толщи (свыше 15 м) сильнольдистых грунтов (с относительной осадкой при оттаивании более 0,03) или подземных льдов, в местах наличия криопегов, в пределах водотоков с наледями, на неустойчивых косогорах и в других сложных условиях решение о месте расположения, типе и конструкции опор следует принимать индивидуально для каждого проектируемого мостового перехода. При этом рекомендуется обследовать целесообразность переноса места расположения мостового перехода, увеличения глубины заложения фундаментов, обеспечения мерзлого состояния грунтов в основаниях опор с помощью охлаждающих устройств или других мер.
5.1.5 Основания и фундаменты опор следует проектировать с использованием результатов инженерно-геологических, мерзлотных, гидрогеологических, гидрологических и геодезических изысканий, выполненных в соответствии с требованиями СП 47.13330. Требования к инженерно-геологическим изысканиям приведены в [5].
5.1.6 Материалы инженерно-мерзлотных изысканий должны содержать:
- данные о мерзлотно-грунтовых условиях на строительной площадке, в том числе об особенностях распространения по площади и глубине залегания многолетнемерзлых грунтов, их генезисе, литологическом и гранулометрическом составах, криогенном строении, особенностях напластования, температуре, максимальных толщинах слоев сезонного промерзания и оттаивания, средней годовой температуре грунта на глубине 10-15 м, мерзлотных процессах (наледях, буграх пучения, термокарсте, солифлюкционно-оползневых образованиях и др.), степени засоленности грунтов, наличии включений концентрированных солевых растворов (криопегов) и их напоре;
- результаты полевых и лабораторных исследований и испытаний грунтов, отражающие литологические типы, криогенное строение, физические, теплофизические и механические свойства в талом и мерзлом состояниях: для нескальных грунтов - плотность, влажность, льдистость, просадочность при оттаивании, угол внутреннего трения, сцепление, теплоемкость, коэффициент теплопроводности; для скальных грунтов - степень выветрелости и трещиноватости, временное сопротивление на одноосное сжатие, коэффициент размягчаемости в воде и др.;
- дополнительные данные, необходимые для прогнозирования возможных изменений мерзлотных условий на строительной площадке, в том числе данные о продолжительности периодов и среднемноголетних значениях положительных и отрицательных температур воздуха, толщине снежного покрова, мохорастительном и торфяном покровах, а также о характерных особенностях проектируемого мостового перехода и производства работ по возведению опор моста и т.п.;
- исходные данные и требования, необходимые для разработки мероприятий по охране окружающей среды и защите от опасных природных процессов, подлежащие включению в проект опор моста, а также в проект организации и производства строительных работ (с целью обеспечения максимальной сохранности мохорастительного покрова, минимальных нарушений естественных условий напластования грунтов и протекания водотоков).
5.1.7 Материалы гидрогеологических и гидрологических изысканий должны содержать данные о времени и уровнях появления и установления подземных вод; химическом составе подземных вод с целью определения основных показателей их агрессивности по отношению к бетону или стальным оболочкам фундаментов; характере гидравлической связи подземных вод с водами открытых водоемов (рек, водохранилищ или озер).
Кроме сведений о подземных водах должны быть получены данные о наземных (поверхностных) водах, включающие расчетные уровень и расход воды; в водотоке 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, уровнях ледостава и ледохода, возможных заторах льда; сведения о характере и степени агрессивности воды.
В дополнение к перечисленным сведениям необходимо учитывать специфические особенности водотоков, характеризующие:
- прохождение паводков поверх ледяного покрова, обычно образующегося на перекатах при промерзании водотоков до дна, а также в местах появления наледей или ледяных заторов, возникающие при таких паводках подпоры воды и связанное с ними повышение ее уровней;
- возможные деформации русла в результате прохода паводков по ледяному покрову или по наледям (спрямления русла, глубинные, боковые размывы русла и т.п.).
5.1.8 В комплекс изысканий, выполняемых для разработки проекта опор мостов, рекомендуется включать обзор и систематизацию данных по материалам ранее проведенных изысканий, в том числе связанных с поиском полезных ископаемых, нефти и газа, обзор сведений по опыту строительства и эксплуатации ранее построенных мостов и других сооружений разного назначения в районах проектируемых дорог, обращая особое внимание на характер и причины изменений температуры многолетнемерзлых грунтов, если такие изменения были выявлены.
5.1.9 Номенклатуру грунтов оснований в описанных результатах изысканий и проектах фундаментов следует принимать согласно ГОСТ 25100, а характеристики многолетнемерзлых грунтов - согласно СП 25.13330.
5.1.10 Количество и глубину разведочных скважин следует назначать, исходя из необходимости получения достоверных данных, требуемых для обоснованного принятия рациональных конструктивно-технологических решений фундаментов опор с учетом сложности мерзлотных и гидрологических условий в месте проектируемого мостового перехода.
В зависимости от принципа использования грунтов в качестве оснований глубина скважин должна не менее чем на 5 м превышать глубину заложения фундаментов при применении принципа I и не менее чем на 5 м - подошву возможной чаши оттаивания грунтов под фундаментом при применении принципа II.
В местах распространения засоленных мерзлых грунтов с включением линз криопегов количество скважин должно соответствовать, как минимум, количеству опор моста. При этом подлежат четкому определению абсолютные отметки залегания линз криопегов и их мощность, а также наличие напора высокоминерализованных вод на момент проходки скважин.
5.1.11 При выборе принципа использования многолетнемерзлых грунтов в качестве основания фундаментов опор мостов следует исходить из условий обеспечения надежности и долговечности, а также минимальных затрат материалов, труда и времени на их возведение.
5.1.12 Многолетнемерзлые грунты в основании фундаментов глубокого заложения опор с ростверком или безростверковых рекомендуется использовать по принципу I при соблюдении следующих условий и требований:
- мерзлые грунты должны быть преимущественно сливающегося типа, температура которых в течение всего периода эксплуатации моста не будет превышать значений, принятых в расчетах несущей способности основания;
- в местах сильных снежных заносов продольный профиль дороги должен обеспечивать в пределах перехода наличие просвета под мостом, с учетом требований приложения К;
- для предотвращения наледей рекомендуется с верховой стороны моста на расстоянии 50-100 м осуществлять перехват подруслового потока, например, с помощью мерзлотной завесы, устраиваемой с использованием охлаждающих устройств. Для предотвращения появления термокарста следует предусматривать меры по исключению возможности длительного застоя воды у подходной насыпи и под мостом, а также существенного повреждения мохорастительного покрова в зоне мостового перехода;
- дно русла в местах его возможного значительного размыва должно быть укреплено на длине не менее 15 м в верховую и низовую стороны от оси моста;
- промежуточные опоры рекомендуется размещать вне пределов меженного русла;
- свайные элементы (сваи разных типов) фундаментов следует погружать в мерзлые грунты ниже уровня максимально возможного их оттаивания на глубину, обеспечивающую восприятие расчетных нагрузок, включая силы морозного выпучивания;
- низ свайных элементов необходимо располагать не менее чем на 4 м выше поверхности подземного льда или сильнольдистых грунтов. Если это условие невыполнимо, такие грунты должны быть прорезаны свайными элементами, а при невозможности этого - решение об использовании сильнольдистых грунтов в качестве оснований следует принимать индивидуально.
5.1.13 В качестве оснований фундаментов, используемых по принципу II, пригодны любые крупнообломочные грунты, плотные и средней плотности пески, твердые, полутвердые и тугопластичные глинистые грунты, а также другие малосжимаемые при оттаивании грунты (характеризуемые относительной осадкой при оттаивании не более 0,03) при условии обеспечения предусмотренной проектом несущей способности оснований и перемещений верха опор в пределах допусков, установленных СП 35.13330.
5.1.14 Твердомерзлые грунты следует использовать преимущественно по принципу I. При этом для фундаментов железнодорожных мостов необходимо обеспечить на весь период эксплуатации температуры мерзлых грунтов основания на 0,5°С ниже расчетных температур для песков и супесей и на 1°С - для суглинков и глин.
5.1.15 Пластично-мерзлые грунты в основаниях фундаментов рекомендуется использовать по принципу I, если в течение всего периода эксплуатации сооружения с помощью комплекса мер (например, охлаждающих устройств, каменных набросок, проветриваемых полостей и других мероприятий) будет сохранена температура грунтов не выше принятой в расчетах несущей способности по прочности и деформативности основания.
5.1.16 Допускается применение различных принципов использования многолетнемерзлых грунтов для оснований фундаментов соседних опор с учетом требований СП 35.13330.
Для грунтов в основании фундамента отдельной опоры совместное использование двух принципов не допускается.
5.2 Особенности проектирования и расчета фундаментов опор и грунтовых оснований
5.2.1 Во всех регионах распространения многолетнемерзлых грунтов, где это по условиям надежности и долговечности допустимо, экономически оправдано и практически осуществимо, рекомендуется для автодорожных и железнодорожных мостов применять безростверковые опоры с использованием буровых (буроопускных, бурообсадных) и забивных свай, расположенных преимущественно в один-два ряда по фасаду моста.
Безростверковые опоры для железнодорожных мостов допускается применять в обсыпных устоях, а в промежуточных опорах - на суходолах для малых и средних мостов.
5.2.2 В регионах распространения засоленных мерзлых грунтов разрешается применение в устоях фундаментов безростверкового типа с плитой, расположенной в уровне подошвы конуса и опирающейся на грунты, поддерживаемые в твердомерзлом состоянии с помощью охлаждающих устройств и специальных конструктивно-технологических мероприятий.
5.2.3 Подошву ростверка свайных фундаментов рекомендуется располагать над поверхностью грунта или над уровнем первой подвижки льда. Фундаменты с заглубленным ниже уровня первой подвижки льда ростверком допускается применять в сложных ледовых условиях на незарегулированных реках с интенсивным русловым процессом. Для железнодорожных мостов фундаменты промежуточных опор рекомендуется проектировать с ростверком, расположенным ниже уровня первой подвижки льда или ледохода.
5.2.4 Для автодорожных мостов допускается применять устои диванного типа при условии осуществления мер по предотвращению появления недопустимых деформаций, а также обеспечению устойчивости на плоский и глубокий сдвиги.
5.2.5 В безростверковых опорах и фундаментах опор с ростверком рекомендуется применять в качестве стоек или элементов фундамента железобетонные столбы круглого и прямоугольного сечения, буровые сваи и стальные трубы диаметром 1-1,4 м и более.
5.2.6 При проектировании оснований и фундаментов опор мостов, возводимых на многолетнемерзлых грунтах, следует выполнять теплофизические расчеты основания и расчеты основания и фундаментов на силовые воздействия с учетом принятого принципа использования мерзлых грунтов в качестве основания.
5.2.7 Основания и фундаменты опор следует рассчитывать по двум группам предельных состояний:
- по несущей способности оснований, устойчивости положения фундаментов опор против опрокидывания и сдвига (плоского или глубокого), устойчивости фундамента на действие сил морозного пучения грунта;
- деформациям оснований и фундаментов (осадкам, кренам, горизонтальным смещениям).
5.2.8 Расчеты по материалу конструкций железобетонных опор необходимо проводить согласно СП 35.13330.
Элементы железобетонных конструкций фундаментов рассчитывают на трещиностойкость.
Предельно допустимую ширину раскрытия трещин в железобетонных свайных элементах опор и фундаментов на стадии эксплуатации в неагрессивной среде от воздействия постоянных и временных нагрузок принимают согласно СП 35.13330.
Для железобетонных элементов опор, расположенных в агрессивной среде, допустимую ширину раскрытия трещин принимают согласно СП 28.13330.
5.2.9 Расчет оснований фундаментов опор мостов следует проводить при использовании:
- твердомерзлых грунтов по принципу I - по несущей способности;
- многолетнемерзлых грунтов по принципу II, а пластично-мерзлых по принципу I - по несущей способности и деформациям.
5.2.10 Значения нормативных и расчетных глубин сезонного оттаивания и сезонного промерзания следует определять по СП 25.13330.
Значения расчетных глубин сезонного оттаивания или промерзания грунтов в основании опор рекомендуется принимать:
- для промежуточных опор, расположенных в пределах суши, пойменных участков и в руслах промерзающих до дна водотоков - соответственно от поверхности грунта, предварительной срезки (планировки) или от поверхности льда;
- обсыпных устоев - от поверхности конуса, считая по нормали к ней.
5.2.11 Нагрузки и воздействия на фундаменты опор мостов принимают в соответствии с требованиями СП 35.13330.
5.2.12 Несущую способность используемых по принципу I мерзлых грунтов в основании сжатого осевой нагрузкой железобетонного, стального или сталебетонного свайного элемента необходимо проверять по условию
5.2.13 При работе свайного элемента на выдергивание из грунтов, используемых по принципу I, должно удовлетворяться условие
Передача выдергивающих усилий на основание свайных элементов от одних постоянных нагрузок и воздействий не допускается.
5.2.14 В расчетах несущей способности буроопускных свайных элементов (столбов), воспринимающих сжимающие и выдергивающие усилия на основаниях, используемых по принципу I или II, в качестве расчетного размера диаметра элементов в грунте допускается принимать диаметр скважин (0,8-1 м) при условии, что свайные элементы с рифленой боковой поверхностью омоноличены в скважинах цементно-песчаным, цементно-шламовым или другим раствором марки не ниже: 150 - на высоту не менее 1 м от нижнего конца элемента в скальных и крупнообломочных грунтах; 100 - на высоту не менее 2 м в тех же грунтах; 50 - не менее 3 м в остальных грунтах.
5.2.15 При допущении оттаивания в период эксплуатации мостов, возводимых по принципу II, несущую способность свайных элементов по грунту, за исключением свай-стоек, опираемых на скальные, крупнообломочные и твердые глинистые грунты, определяют без учета отрицательного трения.
5.2.16 Несущую способность оснований фундаментов мелкого заложения, а также устойчивость таких фундаментов против опрокидывания и плоского сдвига на мерзлых грунтах, используемых по принципу II, следует определять как для талых грунтов, в соответствии с СП 35.13330.
5.2.17 Независимо от принятого принципа использования многолетнемерзлых грунтов в качестве основания, фундаменты опор необходимо рассчитывать на действие сил морозного выпучивания, за исключением фундаментов:
- всех типов в местах, где слой сезонного промерзания-оттаивания состоит из крупного песка и крупнообломочных грунтов с содержанием глинистого заполнителя не более 10%;
- обсыпных устоев в местах, где сезонное промерзание-оттаивание грунта конуса не достигает его основания, сложенного с поверхности пучинистыми грунтами, или подошвы непучинистого грунта, уложенного в основании конуса взамен удаленного естественного пучинистого грунта;
- промежуточных опор, расположенных в пределах непромерзающих до дна водотоков.
5.2.18 Устои и промежуточные опоры, проектируемые на крутых склонах, особенно когда под несущим слоем основания расположены пласт талого или оттаивающего глинистого грунта или прослойка насыщенного водой песка, подстилаемого глинистым грунтом, следует обязательно проверить на устойчивость против глубокого сдвига (смещения фундамента совместно с грунтом) по круглоцилиндрической или другой неблагоприятной поверхности скольжения.
Кроме того, для указанных условий следует проверить возможность появления локальных (местных) оползневых сдвигов на ранее устойчивых склонах вследствие дополнительного их нагружения весом насыпи и опоры, нарушения устойчивости пластов грунта в процессе производства работ или изменения режима (уровня и скорости течения) подземных и поверхностных вод, нарушения растительного покрова.
5.2.19 Осадки проектируемых оснований фундаментов опор допускается не определять для мостов:
- всех систем и пролетов в случаях опирания фундаментов на используемые по принципу I мерзлые грунты, за исключением пластично-мерзлых глинистых;
- внешне статически определимых систем железнодорожных (пролетами до 55 м) и автодорожных (пролетами до 105 м) мостов при опирании на используемые по принципу II малосжимаемые при оттаивании скальные, плотные крупнообломочные и песчаные грунты, твердые и полутвердые глинистые или суглинистые грунты.
Осадки опор на основаниях из оттаивающих (в период эксплуатации мостов) грунтов, используемых по принципу II, определяют согласно СП 25.13330, рассматривая фундаменты из свайных элементов как условно массивные.
5.2.20 Основания и фундаменты опор мостов на засоленных грунтах при использовании их в качестве основания по принципу I следует проектировать согласно СП 25.13330 с учетом следующих особенностей:
- засоленные мерзлые грунты отличаются пониженной прочностью и малыми значениями сопротивлений сдвигу по поверхности смерзания свай и столбов;
- температура начала замерзания засоленных грунтов ниже температуры аналогичных видов незасоленных грунтов; при значительной степени засоленности грунты могут находиться при отрицательной температуре в "охлажденном" (немерзлом) состоянии;
- температурный интервал нахождения в пластично-мерзлом состоянии сильно засоленных грунтов может составлять несколько градусов, так как переход таких грунтов в твердомерзлое состояние происходит при более низких температурах, чем аналогичных незасоленных грунтов;
- при вскрытии скважинами, пробуренными для устройства свай или столбов фундаментов, линз грунтов, сильно насыщенных высокоминерализованными (в том числе напорными) водами, происходит смачивание стенок скважины таким раствором, что приводит к резкому снижению, а при определенных условиях почти к полной потере смерзания по боковой поверхности элемента фундамента.
5.2.21 Для более полного использования сопротивления засоленных мерзлых грунтов нормальному давлению при проектировании и устройстве фундаментов следует ориентироваться на применение столбчатых элементов, свай с уширенной пятой и др., а также на способы понижения температуры грунта в зоне заделки опор.
5.2.22 Расчетные сопротивления засоленных мерзлых грунтов нормальному давлению и сдвигу по поверхности смерзания следует принимать по опытным данным или в соответствии с СП 25.13330.
5.2.23 Основания и фундаменты на засоленных многолетнемерзлых грунтах при использовании их по принципу II следует проектировать в соответствии с СП 25.13330, СП 22.13330, СП 24.13330, СП 28.13330.
5.2.24 В сейсмических районах фундаменты опор мостов допускается проектировать на любых грунтах, используемых в качестве основания по принципу I.
Если грунты используются по принципу II, то следует предусматривать опирание подошвы фундаментов или нижних концов свай и столбов преимущественно на скальные или другие малосжимаемые при оттаивании грунты.
При учете сейсмических нагрузок расчет свайных фундаментов следует проводить с учетом требований СП 25.13330, СП 14.13330, СП 22.13330, СП 24.13330, СП 35.13330.
5.2.25 Для контроля температурного режима грунтов основания фундамента, используемых по принципу I, в каждой опоре должны быть установлены согласно проекта термометрические трубки в количестве не менее двух на глубину, превышающую на 2-5 м отметку заложения концов свай или столбов. В качестве термотрубок рекомендуется использовать стальные трубы диаметром два дюйма, устанавливаемые как совместно с элементами фундамента (в сваи-стойки из стальных труб, в зазор между столбом и стенкой скважины и т.п.), так и в специально пробуренные скважины, местоположение которых определяется проектом.
Для контроля температурного режима грунтов в основании фундаментов мелкого заложения или поверхностного типа глубину термометрических трубок следует назначать не менее 10-15 м.
5.3 Конструирование фундаментов опор мостов
5.3.1 При конструировании фундаментов глубокого заложения, в том числе безростверковых опор, на мерзлых грунтах, используемых по принципу I, следует применять сваи (сваи-столбы), устраиваемые путем бурения скважин с уширением или без него, опускания в скважину цилиндрических или призматических железобетонных элементов сплошного сечения, стальных труб (оболочек) из стали, удовлетворяющей требованиям нормальной эксплуатации при низких отрицательных температурах (минус 40°С и ниже), полых, заполненных бетоном или песчано-цементной смесью, с омоноличиванием их в скважине цементно-песчаным (цементно-шламовым) раствором.
5.3.2 Свайные элементы фундаментов промежуточных опор, верх которых расположен не менее чем на диаметр элемента ниже расчетной глубины сезонного промерзания-оттаивания грунтов или нижней поверхности льда при низком ледоставе, а также элементы устоев в непромерзающем грунте конуса насыпи, допускается проектировать из стальных оболочек и буровых свай-столбов (буроопускных или комбинированных железобетонных свайных элементов, заполненных бетоном, или полых железобетонных оболочек) без осуществления дополнительных мер по обеспечению трещиностойкости бетона таких элементов от неблагоприятного воздействия отрицательных температур окружающей среды.
5.3.3 Глубину заложения подошвы фундаментов или низа свайных элементов от уровня естественной поверхности грунта, срезки или размыва дна водотока следует назначать по результатам расчета несущей способности оснований, учитывающего влияние следующих наиболее важных факторов:
- мерзлотно-грунтовых, гидрогеологических и гидрологических условий в местах возведения опор;
- прогнозируемого температурного режима грунтов оснований;
- принципа использования мерзлых грунтов в качестве оснований;
- глубин сезонного промерзания и оттаивания грунтов;
- возможности пучения грунтов при промерзании и осадки основания при оттаивании;
- наличия льдонасыщенных грунтов и подземных льдов;
- принятых расчетных нагрузок на фундаменты;
- характерных особенностей конструкции и технологии постройки фундаментов.
5.3.4 Глубину заложения свайных элементов, а также расстояние в плане между ними назначают в нескальных мерзлых грунтах, используемых по принципу I, руководствуясь требованиями СП 25.13330, а в грунтах, используемых по принципу II, - СП 24.13330.
5.3.5 Для уменьшения глубины заложения свайных элементов в необрушающиеся немерзлые или мерзлые нескальные грунты, используемые по принципу II, рекомендуется устраивать уширенные пяты.
Расстояния в свету между уширенными пятами свайных элементов в уровне наибольшего диаметра пят должно быть не менее 0,5 м во всех мерзлых грунтах, за исключением сыпучемерзлых, в которых уширения разбуриванием не устраивают.
В засоленных необрушающихся мерзлых грунтах, используемых по принципу I, допускается устраивать уширение в основании столбов при условии принятия мер по уменьшению влияния экзотермии цемента на растепление окружающего грунта (температура бетонной смеси не выше плюс 5°С, наличие встроенных в свайный элемент охлаждающих устройств и т.п.).
5.3.6 Фундаменты свайные и мелкого заложения допускается опирать на немерзлый грунт, расположенный между подошвой сезонно-промерзающего слоя и поверхностью многолетнемерзлого, используемого по принципу II малосжимаемого при оттаивании грунта, если толщина слоя немерзлого грунта под подошвой свайных элементов или фундаментов будет не менее 1,5 м при обеспечении требуемой их несущей способности на сжатие и на выдергивание.
5.3.7 Подошву ростверка свайных фундаментов на суше и в русле периодических водотоков следует располагать вне слоя сезонного промерзания пучинистых грунтов (ниже уровня промерзания не менее чем на 0,25 м или выше поверхности грунта на 1 м и более - для промежуточных опор, на 0,5 м и более - для устоев).
Заглубление подошвы фундаментов мелкого заложения в используемые по принципу II мерзлые грунты назначают по расчету несущей способности и устойчивости согласно СП 35.13330 с учетом СП 22.13330.
5.3.8 Подошву ростверка свайных фундаментов или фундаментов мелкого заложения в крупнообломочных грунтах, гравелистых и крупных песках, содержащих до 10% глинистого заполнителя, рекомендуется располагать (по отношению к поверхности грунтов) независимо от глубины сезонного промерзания-оттаивания, если слой таких грунтов простирается ниже этой глубины более чем на 1 м и отсутствует вероятность образования линзового льда под ростверком или фундаментом, в том числе и от напорных вод.
5.3.9 Подошву фундаментов мелкого заложения необходимо заглубить в несущий пласт (из любого грунта, кроме скального) не менее чем на 1 м от поверхности пласта, в скальные слабовыветрелые грунты - не менее 0,1 м, а в выветрелые - не менее 0,25 м.
5.3.10 Ростверк свайных фундаментов в русле постоянных водотоков, не промерзающих до дна, допускается располагать на любом уровне по отношению к поверхности воды при условии обеспечения надежности и долговечности фундаментов в соответствии с требованиями СП 35.13330.
5.3.11 Железобетонные свайные элементы устоев и промежуточных опор, постоянно находящиеся в толще многолетнемерзлых или немерзлых грунтов (ниже половины глубины промерзания), допускается изготавливать из бетона класса не ниже В25 при марке по водонепроницаемости не ниже W4 и ненормируемой морозостойкости.
Для свайных элементов фундаментов и безростверковых опор в пределах зоны переменного уровня воды согласно СП 35.13330 рекомендуется использовать бетон класса не ниже В35 при марках по водонепроницаемости не ниже W6 и по морозостойкости не ниже F300.
5.3.12 Толщина защитного слоя бетона (в свету до продольной арматуры) должна составлять в буровых сваях не менее 10 см, а в остальных свайных элементах - не менее 5 см.
5.3.13 Соединения верха железобетонных свайных элементов со сборной или монолитной подферменной плитой (насадкой) безростверковых опор или с ростверком фундаментов, а также отдельных секций свайных элементов или стоек безростверковых опор между собой следует осуществлять с помощью выпусков арматуры, сварными, болтовыми, клеештыревыми или других конструкций стыками.
Для омоноличивания стыков сборных элементов следует использовать бетон класса В35 с характеристикой по морозостойкости F300.
5.3.14 Конструкция стыков должна обеспечивать возможность надежного и долговечного соединения подферменной плиты или ростверка со свайными элементами. Отклонения свайных элементов в плане на уровне подошвы плиты от проектного положения не должны превышать:
при монолитной насадке - 5 см;
при сборной насадке и омоноличиваемых стыках - 3 см.
Для тех же конструкций отклонения по высоте не должны превышать:
при монолитной насадке - 10 см;
при сборной насадке и омоноличиваемых стыках - 3 см.
Допуски на сварные, болтовые, клеештыревые и другие стыки следует назначать в проекте опор в зависимости от особенностей конструкции стыков.
Предельно допустимые отклонения свайных элементов от вертикали не должны превышать 1:200 для однорядных по фасаду моста опор и 1:100 для двухрядных опор. Если отклонения превышают приведенные значения допусков, следует проверить расчетом несущую способность фундаментов, опор и их оснований.
5.3.15 На боковой поверхности нижнего конца буроопускных столбов на длине минимум 2 м от их подошвы рекомендуется делать искусственные неровности (рифление), выпуски арматуры и т.п. для обеспечения качественного сцепления элементов с омоноличивающим раствором прочностью не менее 5 МПа.
5.3.16 При заглублении нижних концов забивных свай в немерзлые грунты, прикрытые слоем сезонно-мерзлых или многолетнемерзлых песчаных грунтов, следует предусматривать установку этих свай в заранее пробуренные на всю глубину мерзлой толщи скважины, засыпку зазоров между поверхностями скважины и сваи песком и последующую добивку до расчетного отказа свай в несущий слой немерзлого грунта. При этом расчетное сопротивление грунта сдвигу в пределах скважины следует принимать не менее 10 кПа (1 тс/м).
5.3.17 Диаметр скважин, предназначенных для свободного опускания и омоноличивания в них цилиндрических свайных элементов, должен на 20 см превышать их диаметр, а призматических - на 5 см диагональ поперечного сечения.
5.3.18 Для омоноличивания буроопускных свайных элементов в скважинах ниже подошвы слоя сезонного промерзания-оттаивания или в пределах высоты расчетной заделки в скальных и нескальных грунтах следует применять растворы марок по прочности на сжатие согласно 5.2.14.
Зазор между свайным элементом и стенкой скважины от верха расчетной заделки свайных элементов в разные грунты и до подошвы слоя сезонного промерзания-оттаивания допускается заполнять сухой цементно-песчаной смесью в пропорции 1:7, а также цементно-шламовым раствором марки 50 (в толще глинистых грунтов) и уплотняемым в процессе заполнения зазора песком (в песчаных и гравийных грунтах), а у добиваемых свай - засыпанным сухим песком.
5.3.19 В пределах слоя сезонного промерзания-оттаивания зазор между свайными элементами и боковой поверхностью скважин следует заполнять уплотняемым по мере укладки грунтом, извлеченным при разбуривании этого слоя. Для заполнения такого зазора в песчаных грунтах допускается использовать песок, а при глинистых грунтах того же слоя - уплотняемую по мере укладки сухую смесь цемента с песком в пропорции 1:7.
На чертежах фундаментов опор, свайные элементы которых подлежат заглублению в грунт буроопускным способом, необходимо указать вид раствора, омоноличивающего элементы в скважинах до верха расчетной заделки, и требуемую его прочность к началу безопасного пропуска нагрузок по мосту.
6 Устройство фундаментов опор мостов
6.1 Общие положения
6.1.1 Работы по устройству фундаментов следует выполнять в соответствии с СП 46.13330, СП 45.13330, СП 48.13330, СП 70.13330, [7], [8], национальных стандартов и требованиями настоящего раздела. Требования к работам по устройству фундаментов приведены в [2]-[6]. Кроме того должны быть учтены требования раздела 7, а также приложений Б, В и Г.
6.1.2 Выбор рациональных конструктивно-технологических решений фундаментов опор следует осуществлять с учетом местных условий перехода, в том числе:
- характеристик многолетнемерзлых грунтов (глубины сезонного оттаивания, состава, типа, особенностей залегания, температурного режима и т.п.);
- принципа использования мерзлых грунтов в качестве оснований;
- наличия подземных льдов и термокарста;
- наличия наледей, бугров пучения и их режима;
- климатических условий района: температуры воздуха, радиационного режима, мощности и времени установления снежного покрова и характера снежных отложений, количества и периода выпадения осадков, продолжительности зимнего и летнего периодов, а также светлого времени суток;
- уровней и продолжительности прохода паводковых и ливневых вод, характерных особенностей ледохода и корчехода;
Для получения доступа к полной версии без ограничений вы можете выбрать подходящий тариф или активировать демо-доступ.