О необходимости разработки территориальных строительных норм

Написал ЦОиМТС, 03 мая 2012

Существующие общегосударственные строительные нормы (СНиП, СП и другие), созданные на основе многолетних теоретических и экспериментальных исследований и проверенные на практике строительства, являются необходимым инструментом для обеспечения надежности и качества возводимых объектов. Однако они не могут учитывать всего разнообразия условий, присущих всем регионам РФ, учесть положительный опыт, накопленный в этих регионах. Кроме того, в нормативах встречаются отдельные положения, требующие уточнения и дальнейшего развития.

Это утверждение можно наглядно показать на примере проектирования свайных фундаментов, в частности, в просадочных грунтах.

В настоящее время несущая способность свай в просадочных грунтах определяется расчетом в зависимости от показателя текучести замоченного грунта, который в свою очередь рассчитывается по величине коэффициента пористости и показателей пластичности грунта. При этом если показатель текучести замоченного глинистого грунта, находящегося ниже просадочного, превышает 0,4 для грунтовых условий I типа по просадочности и 0,2 для II типа, то этот грунт нельзя использовать в качестве оснований свай.

В подавляющем большинстве случаев изыскательские организации дают значение показателя текучести замоченных непросадочных суглинков в пределах 0,4-0,8 и поэтому проектировщики вынуждены применять сваи длиной 20-24 м и более; при этом несущая способность свай даже такой длины оказывается в пределах 30-40 т, что явно недостаточно для проектирования зданий с этажностью более 6.

Погружать такие сваи на проектную отметку невозможно из-за малых отказов и разрушений свай, поэтому в ряде случаев приходится бурить лидерные скважины глубиной 12-15м и более.

В то же время построенные в 1970-1990 годах 9-этажные дома на сваях длиной 15-18м в просадочных грунтах (Зеленая Роща, пос. Иннокентьевский, Северный и Западный районы) не имеют деформаций, хотя показатель текучести замоченного грунта под нижним концом свай, согласно изысканий, превышает величину 0,4. При этом расчетная нагрузка на сваю в домах серии КЖ была принята 60т. Исключение составляют дома в Верхних Черемушках, где было допущено грубое нарушение – вместо проектных свай длиной 14-16 м сваи были забиты на 8-10 м.

Ранее, до введения СНиП II-17-77, указанной ранее методики расчета свай в просадочных грунтах, были иные требования, позволявшие применять более короткие сваи. Кроме того, в Красноярске при освоении новых районов проводились испытания свай с замачиванием грунтов на специально отведенных экспериментальных площадках, результаты которых распространялись на весь район. 4 таких площадки были в Зеленой Роще, 3 – в Западном районе, 3 – в Северном районе и другие. В последнее 20-летие такие испытания не проводились; только в 2011 году проведены испытания 4-х свай с замачиванием в VI микрорайоне жилого района «Покровский».

Эти испытания и испытания прошлых лет показывают, что сваи обладают в случае замачивания грунтов основания значительно большей несущей способностью, чем показывает расчет по нормам, а устойчивость свайных фундаментов подтверждается 30-40-летним опытом эксплуатации.

В чем же причина существенного расхождения результатов расчета и испытаний?

На наш взгляд, основных причин две.

Первая – несовершенство инженерно-геологических изысканий, дающих неточные характеристики грунта. Так коэффициенты пористости грунта всегда завышены, так как определяются на образцах, извлеченных с глубины 15-20 м и разуплотненных в результате снятия природного давления, составляющего 2,5-3,5 кг/см2. Крайне неточно определение пределов пластичности, особенно влажности на границе раскатывания. Помимо того, что сама методика определения этих показателей носит субъективный характер, результаты зависят во многом от опыта, квалификации исполнителя и точности выполнения испытаний, они искажаются в связи с попаданием в образцы для испытаний песчинок. В непросадочных суглинках в Красноярске, как правило, повсеместно встречаются многочисленные линзы и тонкие прослойки песков, так что попадания песчинок в образцы грунта избежать затруднительно, вследствие чего значения пределов пластичности существенно занижаются.

Об этом свидетельствует значительный разброс результатов – например, значение нижнего предела пластичности непросадочных суглинков, по данным различных изысканий, колеблется от 0,14 до 0,24. Естественно, занижение этих величин завышает величину показателя текучести замоченного грунта.

Вторая причина занижения несущей способности свай при расчете ее для замоченных просадочных грунтов та, что таблицы значений расчетных сопротивлений грунта под нижним концом и на боковой поверхности сваи составлены на основании статистической обработки результатов испытаний свай, погруженных в пластичные глинистые грунты. Несущая способность сваи, забитой в просадочные грунты (они при природной влажности находятся в твердом состоянии), а затем замоченные, будет в 1,5-2 раза и более выше, чем у сваи, забитой в предварительно замоченный грунт, так как вокруг сваи в твердом маловлажном грунте он уплотняется и, следовательно, упрочняется, а во влажном пластичном – выпирается в значительной мере на поверхность.

Значения же расчетных сопротивлений в нормах, полученные для пластичных грунтов еще 60 лет назад, после этого практически не корректировались.

В связи с изложенным считаем, что необходима другая методика расчета свай в просадочных грунтах. Ранее до выхода СНиП II-17-77, согласно «Руководства по проектированию свайных фундаментов зданий и сооружений, возводимых на просадочных грунтах». 1969, глубину погружения свай допускалось назначать из условия заглубления в грунт, имеющий относительную просадочность при 3 кг/см2 менее 0,02, а несущую способность в замоченном грунте определять в зависимости от коэффициента пористости. К несущей способности свай в грунтах природной влажности рекомендовалось переходить с помощью повышающих коэффициентов.

В Красноярске разработана методика расчета несущей способности в твердых глинистых грунтах, в том числе просадочных, в зависимости от коэффициента пористости. Значения расчетных сопротивлений грунта получены путем статистической обработки более чем 500 испытаний свай статической нагрузкой. Эта методика получена еще в 1987 году, с тех пор она проверена многочисленными испытаниями и показывает хорошую сходимость.

На основе сравнения результатов испытаний свай в грунтах природной влажности и замоченных получены коэффициенты снижения несущей способности свай при замачивании грунтов.

Поэтому предлагается для региональных условий определять несущую способность свай в грунтах природной влажности расчетом и подтверждать в необходимых случаях статическими испытаниями, а к несущей способности в замоченных грунтах переходить с помощью коэффициентов.

Подобная методика применяется уже в ряде регионов, например, в Нижнем Новгороде.

Нами разработан стандарт предприятия для саморегулирующей организации НПСРпроект, где регламентируется применение изложенной методики при проектировании свайных фундаментов в Красноярском крае, однако, чтобы придать документу более официальный статус, необходима разработка и утверждение территориальных строительных норм.

В данной статье изложена только одна из проблем, возникающих при проектировании и строительстве фундаментов, а таких проблем достаточно много и в других областях строительства, что еще раз подтверждает необходимость разработки Краевых ТСН. Во многих регионах, особенно в Москве, Московской области, Санкт-Петербурге, разработаны и действуют ТСН во многих областях строительства.

Козаков Ю.Н., Буланкин Н.Ф.

ЦОиМТС