ОДМ 218.2.054-2015 Рекомендации по применению текстильно-песчаных свай при строительстве автомобильных дорог на слабых грунтах основания

     7.3 Комплексная технология (КТ) повышения несущей способности слабых грунтов и устойчивости насыпей текстильно-песчаными сваями

7.3.1 Необходимость повышения несущей способности слабых грунтов основания земляного полотна автомобильной дороги должна быть обоснована расчетами коэффициента безопасности К в активной зоне основания по п.7.1 и приложению А и коэффициента устойчивости откосов насыпи по п.7.2 и приложению Б с учетом эксплуатационной нагрузки и уровня ответственности автомобильной дороги.

7.3.2. Применение текстильно-песчаных свай рекомендуется выполнить, как правило, в составе комплексной технологии [15].

Комплексная технология (КТ) состоит в последовательном упрочнении слабых грунтов за счет интенсификации и регулирования технологических процессов с контролем несущей способности основания и устойчивости насыпи (рисунок 1). КТ включает выполнение взаимосвязанных процессов на трех стадиях:

Стадия 1. Формирование рабочей платформы для оборудования (буровой машины или вибропогружателя) при устройстве свай и уплотнение активной зоны слабого основания;

Стадия 2. Устройство текстильно-песчаных свай для глубинного упрочнения слабого основания;

Стадия 3. Устройство гибкого ростверка - для совместной работы свай и межсвайного пространства под эксплуатационной нагрузкой.

КТ должна обеспечить нормативные требования безопасности и устойчивости насыпей, интенсивности осадок слабых оснований на стадии строительства и эксплуатации в соответствии с действующими нормативными документами по проектированию и производству работ по возведению земляного полотна (СП 34.13330, СП 48.13330 [5, 7]).

7.3.3. Повышение несущей способности грунтов и формирование рабочей платформы на первой стадии рекомендуется выполнять с применением технологического режима уплотнения грунтов виброкатками, который включает воздействие максимальной вибронагрузки на основание с целью улучшения его прочностных и деформационных характеристик. В качестве управляемых параметров виброуплотнения приняты: амплитуда, скорость движения и число проходов катка. Для работы катка, отжатия и отвода воды необходимо предварительно выполнить устройство дренажных прорезей и защитного слоя из песка, укрепленного геополотном (приложение Г).

7.3.4. Контроль несущей способности основания на первой технологической стадии следует выполнять с учетом требований п.7.1 по допустимой вибронагрузке на слабые грунты. Допустимую технологическую нагрузку от грунтового катка P и защитного слоя следует проверить с помощью неравенства:

,                                 (7.5)

где P (M, V) - нагрузка от грунтового катка (кПа), зависящая от рабочей массы катка M, скорости его движения V и амплитуды вибрации A;

P - нагрузка, действующая от защитного слоя, кПа;

P - поровое давление, кПа.

При оценке результатов первой стадии следует учитывать, что уплотнение грунтов приводит к повышению прочностных характеристик и соответствующему увеличению безопасной нагрузки на основание. По итогам уплотнения полевая лаборатория определяет новые улучшенные значения характеристик слабого грунта: влажности и плотности в соответствии с ГОСТ 30672; сцепления и угла внутреннего трения в соответствии с ГОСТ 20276. Технологическую нагрузку катка рекомендуется ежедневно увеличивать и поддерживать в максимально допустимом по величине К размере. Процесс упрочнения верхней зоны слабого основания и формирование рабочей платформы может считаться завершенным при обеспечении несущей способности оборудования (буровой машины или вибропогружателя) при устройстве свай.

7.3.5 Повышение устойчивости основания насыпей на второй технологической стадии следует производить путем устройства текстильно-песчаных свай (рис.7.1), которые обеспечивают повышение прочностных характеристик грунтов за счет дренажа и уплотнения межсвайного пространства.

L - расстояние между осями свай; D - диаметр влияния одной текстильно-песчаной сваи; F - площадь влияния одной текстильно-песчаной сваи; F - площадь сечения текстильно-песчаной сваи

Рисунок 7.1 - Схема армирования слабого основания

Улучшение прочностных и деформационных характеристик грунта в зоне уплотнения приводит к увеличению несущей способности грунтов, что позволяет передать на модифицированные грунтовые основания большие нагрузки. Заполненные дренирующим грунтом сваи одновременно выполняют функцию вертикальных дрен по ускорению процесса консолидации водонасыщенных грунтов за счёт сокращения пути фильтрации воды, отжимаемой из слабой толщи [6, 16]. Для обеспечения прочности межсвайного пространства следует принять величину сближения свай m (определяется отношением диаметра свай d к расстоянию между ними l) по условию п.7.1 обеспечения несущей способности грунта межсвайного пространства (коэффициент безопасности 1,0), при котором вертикальные напряжения в межсвайном пространстве меньше безопасной допустимой нагрузки на слабые грунты в каждой точке основания. При размещении текстильно-песчаных свай необходимо исключить возможность воздействия на них боковой нагрузки.

Величина сближения свай m непосредственно определяет коэффициент армирования слабого основания и влияет на уплотнение грунтов межсвайного пространства. Плотность слабого грунта после устройства текстильно-песчаных свай методом вибропогружения:

 ,                                                 (7.6)

где - начальная плотность слабого грунта, г/см;

a - коэффициент армирования слабого основания текстильно-песчаными сваями, определяемый по формуле:

,                                          (7.7)