4. Общие положения
4.1. ТПС, применяемые для укрепления слабых оснований автомобильных дорог, состоят из геооболочки цилиндрической формы диаметром 0,4 – 1,5м, заполненной крупнозернистым материалом (песком или гравием). Геооболочка заправляется внутрь обсадной трубы, которая погружается в слабый грунт с помощью вибропогружателя или предварительного бурения, с обязательным заглублением в слой прочного грунта. Последующее заполнение геооболочки крупнозернистым материалом производится с виброуплотнением. Расстояние между сваями определяется расчетом и может составлять от 0,8 до 4,5м.
ТПС обеспечивают: восприятие основной части эксплуатационной нагрузки; уплотнение слабых грунтов межсвайного пространства при устройстве свай; вертикальный дренаж по глубине свай и ускорение процесса консолидации 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 и обеспечивают ускорение процесса консолидации водонасыщенных грунтов за счёт сокращения пути фильтрации воды, отжимаемой из слабой толщи. Параметры ТПС, свайного поля и технологических процессов по их устройству определяют расчетом.
5. Требования к инженерно-геологическим изысканиям на участках строительства автомобильных дорог с применением текстильно-песчаных свай
5.1. Укрепление слабых оснований с применением текстильно-песчаных свай следует проектировать на основе результатов инженерных изысканий и конструктивных решений рабочей документации, полученных в соответствии с требованиями [7,8,15], СНиП 11-02, СП 11-102, СП 11-104, СП 11-105 и настоящего ОДМ.
5.2. Результаты инженерных изысканий в соответствии с СП 22.13330 должны содержать данные, необходимые для оценки влияния технологических процессов на расчетные нагрузки, передаваемые на текстильно-песчаную сваю и грунты межсвайной зоны, с учетом прогноза возможных изменений (в процессе строительства) инженерно-геологических и гидрогеологических условий площадки строительства (в соответствии с ГОСТ 20276, ГОСТ Р 54476 и ГОСТ Р 54477). К ним относятся:
физико - механические характеристики грунтов;
5.3. Результаты изысканий для устройства текстильно-песчаных свай должны содержать физико-механические характеристики грунтов, представленные в табл.5.1.
5.4. Механические характеристики грунтов, непосредственно входящие в расчет, следует, как правило, определять путем прямых испытаний грунтов в условиях природного залегания в соответствии с ГОСТ 20276. При отсутствии или недостаточном количестве данных непосредственных испытаний, допускается, для предварительных расчетов, использовать значения нормативных и расчетных прочностных и деформационных характеристик по классификационным таблицам с учетом коэффициентов надежности по грунтам.
Таблица 5.1 - Физико-механические характеристики грунтов основания для устройства текстильно-песчаных сваи
| Условные обозначения | Наименование характеристики | Единицы измерения |
| h | Мощность слоя грунта основания | м |
| Е | Модуль деформации (при испытаниях штампом) | кПа |
 | Угол внутреннего трения (при консолидированном срезе) | град. |
| С | Сцепление (при неконсолидированном срезе) | кПа |
 | Плотность грунта | г/см3 |
| γ | Удельный вес грунта | кН/м3 |
| W | Влажность грунта | % |
| S | Коэффициент водонасыщенности (степень влажности) | |
| e | Коэффициент пористости | |
| Jp | Число пластичности | % |
| JL | Показатель текучести | |
| J0 | Начальный градиент напора | |
| Kф | Коэффициент фильтрации | м/сут |
| Сuв | Коэффициент консолидации при вертикальной фильтрации | см²/мин |
| Сuг | Коэффициент консолидации при горизонтальной фильтрации | см²/мин |
| Кбo | Коэффициент бокового давления заполнителя ТПС | |
| Кбгр | Коэффициент бокового расширения слабого грунта |
Примечание - а) в полевых условиях, в виду малости угла трения слабого грунта (менее 5 0), его прочность на сдвиг может быть определена крыльчаткой (см. «Пособие по сл. грунтам»);
б) Значения коэффициентов Кbo, Кbгр и λ-(относительной осадки) принимают по данным лабораторных испытаний грунтов ГОСТ Р 54476 и ГОСТ Р 54477. Коэффициент бокового давления Кбо для песка следует [6] принимать: для крупного песка - 0,33; песка средней крупности - 0,34; песка мелкого и пылеватого - 0,36. Коэффициент бокового расширения слабого грунта Кбгр для глинистых грунтов мягкопластичных и текучепластичных можно принять равным 0,3 - 0,4; текучих - 0,45.
6. Требования к материалам, заполняющим текстильно-песчаные сваи и к геополотнам для их изготовления
Материалами для устройства текстильно-песчаных свай являются геооболочка из геополотна и несвязный грунт в качестве минерального заполнителя.
К геополотнам предъявляются следующие требования:
1) по виду геосинтетического материала могут использоваться: геополотна тканые и геополотна вязаные;
2) по виду сырья могут использоваться: полиэфирные, полиамидные и поливинилспиртовые комплексные нити;
3) водопроницаемость геополотна должна быть больше или равна водопроницаемости грунта заполнителя свай;
4) максимальное относительное удлинение геополотна геооболочки в продольном и поперечном направлениях не должно превышать допустимую проектом, конструктивно обоснованную величину;
5) применение геополотен возможно при наличии:
документов, подтверждающих выполнение данных требований.
1) геополотно геооболочки не должно иметь разрывов и других нарушений сплошности;
2) прочностные и деформативные свойства геополотен для свай определяются в соответствии с ГОСТ Р 55030 и ОДМ [11];
3) учет коэффициентов долговечности геополотен определяется в соответствии с ОДМ [4].
Используемый для устройства ТПС грунт должен соответствовать следующим требованиям:
1) в качестве заполнителя ТПС следует использовать гравий, щебень и песок по ГОСТ 8267 и 8736;
2) модуль деформации заполнителя ТПС должен более, чем в 10 раз превосходить компрессионный модуль грунта слабого основания (Eс> 10·Eг);
3) угол внутреннего трения заполнителя ТПС φ ≥ 30°;
4) коэффициент фильтрации заполнителя ТПС должен быть не менее 10-5 м/с, но как минимум на два порядка выше, чем у окружающего слабого грунта.
По оголовкам текстильно-песчаных свай в качестве гибкого ростверка горизонтально укладывается геосинтетический материал с дополнительной функцией армирования и разделения. Прочностные и деформативные свойства геосинтетического материала гибкого ростверка следует определять в соответствии с ГОСТ Р 55030 и ОДМ [2, 11].
Выбранный геосинтетический материал текстильно-песчаных свай и гибкого ростверка необходимо оценить на долговечность [4] на основании его устойчивости к УФ-облучению, химическим, биологическим и другим воздействиям (Приложение Д).
7. Оценка повышения несущей способности слабого основания текстильно-песчаными сваями
7.1. Расчет несущей способности слабого основания земляного полотна под эксплуатационными нагрузками.
7.1.1. Расчет несущей способности основания земляного полотна под воздействием эксплуатационной нагрузки следует выполнять в соответствии с СП 34.13330, СП 22.13330, СП 24.13330, [5, 7, 15] в два этапа:
а) этап оценки состояния несущей способности основания до начала строительства;
б) этап прогноза повышения несущей способности слабого основания текстильно-песчаными сваями.
Расчет включает оценку прочности грунта основания на сдвиг с определением возможной степени развития в основании областей пластических деформаций и бокового выдавливания с учетом коэффициентов условий работы, надежности по назначению (ответственности) сооружения и надежности по грунту. Значения коэффициентов принимаются по СП 24.13330.
Оценка несущей способности слабого грунта выполняется по величине коэффициента безопасности Кб и условию:
(7.1)где Pб - безопасная нагрузка, соответствующая внешней нагрузке на основание, вызывающей появление предельного состояния грунта по сдвигу, кПа;
Pрасч - расчетная величина эксплуатационной нагрузки, определяемая для насыпи трапецеидальной формы, кПа.
7.1.2. Оценка несущей способности должна быть выполнена в пределах активной сжимаемой зоны основания. Если слои слабых грунтов располагаются на глубинах, больших ширины насыпи понизу, а также при насыпях высотой более 12 м, то мощность активной зоны устанавливают расчетом. При этом в качестве нижней границы активной зоны сжатия принимается горизонт, на котором вертикальные нормальные напряжения от внешней нагрузки не превышают 20 % напряжений от собственного веса грунта основания.
7.1.3. Расчетная величина эксплуатационной нагрузки на поверхности основания принимается равной весу насыпи и подвижной нагрузки от транспорта на основной площадке насыпи:
(7.2) где н и hн - удельный вес грунта, кН/м3 и высота насыпи с учетом осадки, м;
Pтр - подвижная нагрузка от транспорта, кПа.
В практических расчетах несущей способности автодорожной насыпи высотой более 3м подвижную нагрузку можно не учитывать.
7.1.4. Безопасная нагрузка на слабые грунты принимается с учетом наименьшего значения прочностных характеристик (сцепления и угла внутреннего трения грунта) в точках активной зоны основания земляного полотна в зависимости от формы нагрузки, глубины расположения рассматриваемого горизонта.