§ 60. Фундаменты на сильносжимаемых грунтах

В толще сильносжимаемых грунтов проектируют, как правило, свайные фундаменты таких же конструкций, какие применяют в обычных грунтах, но с учетом большой сжимаемости основания, медленного протекания осадок во времени, существенной изменчивости прочностных, деформационных и фильтрационных характеристик грунтов под воздействием нагрузок. В местах залегания заторфованных грунтов находящиеся в их толще воды, как правило, являются сильно агрессивными по отношению к материалам фундаментов, что приходится принимать во внимание при выборе материалов и методов их защиты от агрессивного воздействия среды. В илах требуется учитывать влияние тиксотропных изменений, вызывающих временное разжижение грунтов от динамического воздействия на них забивки свай, и влияние последующего засасывания их спустя некоторое время после прекращения воздействия.

В местах залегания большой толщи (40—50 м и более) сильносжимаемых грунтов, когда забивка через нее свай до опирания их низа на малосжимаемые грунты является практически невозможной или экономически нецелесообразной, применяют фундаменты из сплошных или полых висячих вертикальных и наклонных свай с размером поперечного сечения 0,4—0,8 м. Независимо от того, расположен ростверк над поверхностью сильносжимаемого грунта или в его толще, расчеты фундаментов производят по схеме высокого ростверка.

Фундаменты на сильносжимаемых грунтах проектируют, учитывая следующие обстоятельства: в процессе забивки свай сильносжимаемые грунты почти не уплотняются вокруг свай и под их нижним концом; в илах и ленточных глинах с течением времени происходит засасывание погруженных свай; несущая способность свай определяется главным образом сопротивлением грунта по их боковой поверхности; осадки свайных фундаментов существенно увеличиваются с течением времени.

Вследствие засасывания несущая способность свай в сильносжимаемых грунтах может увеличиваться в 6— 10 раз по сравнению с начальной в момент окончания погружения свай, что объясняется увеличением сил трения грунта о их боковую поверхность спустя 1—2 месяца по окончании свайных работ. После завершения процесса засасывания сваи в зависимости от ее относительного заглубления (отношения глубины погружения к размеру поперечного сечения) до 95% нагрузки воспринимается силами трения грунта о ее боковую поверхность, а остальная часть нагрузки воспринимается грунтом под нижним концом сваи.

Если в минеральных сильносжимаемых грунтах применяют висячие сваи, не доводя их нижний конец до более плотных грунтов, то в торфах и заторфованных грунтах этого не делают. Объясняется это тем, что в пределах торфов не происходит засасывания свай, а, главное, торфы под действием силы тяжести с течением времени значительно больше уплотняются по сравнению с минеральными грунтами, особенно в случаях осушения местности или пригрузки поверхности торфов. В связи с этим во всех случаях применения свайных фундаментов в торфах и заторфованных грунтах низ свай всегда заглубляют в минеральный грунт с достаточно высокой несущей способностью даже в тех случаях, когда для этого требуется применить сваи большой длины.

Отечественный и зарубежный опыт фундаментостроения подтверждает экономическую целесообразность прорезки однородной или переслаивающейся толщи (с включением тонких прослоек плотных грунтов) сильносжимаемых грунтов. Если такие грунты подстилаются грунтами средней прочности, залегающими на значительную глубину, то для уменьшения длины свай на их нижнем конце устраивают уширение разного конструктивного оформления в зависимости от материала свай.

При наличии в массиве грунта, прорезаемого сваями, прослоек погребенного торфа или других грунтов с повышенной степенью сжимаемости будет происходить их уплотнение и как следствие этого такие грунты и покровные слои грунтов, расположенные выше прослоек (вследствие проявления сил негативного трения о боковую поверхность сваи), будут зависать на сваях, низ которых заглублен в подстилающие грунты средней или высокой прочности. Аналогичное явление будет наблюдаться также в однородной толще сильносжимаемых грунтов вследствие их естественного уплотнения под воздействием силы тяжести. Торфы и заторфованные грунты уплотняются быстрее и больше,  минеральные грунты — медленнее.

Чтобы проявились силы негативного трения, окружающему массиву грунта достаточно сместиться на 0,5—1 см относительно боковой поверхности свай. Из-за этого в расчетах несущей способности свай по грунту следует учитывать дополнительную нагрузку от веса зависающего грунта согласно указаниям СНиП 2.02.03—85.

Вследствие низкой сопротивляемости сильносжимаемых грунтов боковым перемещениям нагруженных свай в фундаментах мостов применяют наклонные сваи. В грунтах, имеющих прослойки с повышенной сжимаемостью, вышерасположенные зависающие слои грунтов кроме создания дополнительной осевой нагрузки на наклонные сваи будут изгибать их, поэтому в расчетах фундаментов, особенно при большой длине и большом наклоне свай малого поперечного сечения, приходится учитывать дополнительные усилия от изгиба.

Несущую способность висячих свай определяют по результатам испытаний их статической нагрузкой спустя некоторое время после окончания забивки.

Несущую способность свай, прорезающих сильносжимаемые грунты и опирающихся на более прочные пласты, определяют по расчетному отказу с уточнением при необходимости по результатам статических испытаний.