РД 34 15.073-91

МИНИСТЕРСТВО ЭНЕРГЕТИКИ И ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ СССР

ВСЕСОЮЗНЫЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ГИДРОТЕХНИКИ имени Б.Е. ВЕДЕНЕЕВА

УДК 624.131.1:626/627+624.15:626/627                                                                       Группа Ж 75

РУКОВОДСТВО

ПО ГЕОТЕХНИЧЕСКОМУ КОНТРОЛЮ ЗА ПОДГОТОВКОЙ ОСНОВАНИЙ И ВОЗВЕДЕНИЕМ ГРУНТОВЫХ СООРУЖЕНИЙ В ЭНЕРГЕТИЧЕСКОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ

РД 34 15.073-91

ОКСТУ 5020

Дата введения 1991-07-01

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

1. РАЗРАБОТАН Всесоюзным ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательским институтом гидротехники им. Б.Е. Веденеева, Всесоюзным ордена Ленина проектно-изыскательским и научно-исследовательским институтом "Гидропроект" им. С.Я. Жука, Всесоюзным проектным институтом "Атомэнергостройпроект", Всесоюзным ордена Трудового Красного Знамени трестом "Гидромеханизация" Министерства энергетики и электрификации СССР, Московским инженерно-строительным институтом им. В.В. Куйбышева.

ВНЕСЕН Всесоюзным ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательским институтом гидротехники им. Б.Е. Веденеева.

ИСПОЛНИТЕЛИ: М.П. Павчич; И.В. Корытова, канд. техн. наук; И.М. Митюшина; А.Н. Ермолаева, канд. техн. наук; Т.В. Матрошилина, канд. техн. наук; О.А. Пахомов, канд. техн. наук; Т.Ф. Липовецкая (ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева); А.Н. Котюжан, канд. геол.-минер. наук; П.Ф. Кочетков; В.П. Никитин; Б.А. Снежкин, канд. геол.-минер. наук; Н.Ф. Арипов, канд. техн. наук (Гидропроект им. С.Я. Жука); А.Г. Чернилов, канд. техн. наук (НИС Гидропроекта им. С.Я. Жука); И.С. Миц, канд. техн. наук; Э.Г. Федорчук (Атомэнергостройпроект); С.Т. Розиноер (трест "Гидромеханизация"); И.В. Дублер, канд. техн. наук; А.Н. Юлин (МИСИ им. В.В. Куйбышева).

ПОДГОТОВЛЕН К УТВЕРЖДЕНИЮ решением координационного совещания "Разработка и внедрение единой системы геотехнического контроля в энергетическом строительстве".

2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Главтехстроем Министерства энергетики и электрификации СССР от 09.02.1990 г.

3. ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ.

Руководство представляет собой единый нормативный документ по организации и проведению геотехнического контроля за подготовкой оснований и возведением грунтовых сооружений в энергетическом строительстве, а также в других отраслях народного хозяйства.

Руководство составлено с учетом пересмотренных руководящих нормативных документов, СНиПов и ГОСТов, а также с учетом развития науки в области механики грунтов.

Руководство содержит: общие положения геотехконтроля; характеристики грунтов как материала для строительства насыпных, намывных, каменно-земляных и каменнонабросных гидротехнических сооружений, а также возводимых способом отсыпки в воду; контроль за разработкой грунтов в карьере; указания по подготовке оснований сооружений; технологии возведения сооружений; рекомендации по отбору проб грунта из тела сооружения и определению его физико-механических характеристик в лабораторных и полевых условиях с использованием статистической обработки; материалы по ведению отчетной документации.

Руководство предназначено для работников служб геотехконтроля, широкого круга инженерно-технических работников, в том числе строителей, проектировщиков, научных работников и студентов соответствующих кафедр ВУЗов.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Строительство энергетических объектов - ГЭС, ТЭЦ, АЭС - и линий электропередач независимо от района размещения связано с выполнением большого объема земельно-скальных работ по созданию напорных высоких и сверхвысоких грунтовых гидротехнических сооружений, каналов, котлованов и т.п. Отказ в работе этих сооружений как в процессе строительства, так и особенно во время эксплуатации, может привести к катастрофе. В связи с этим к созданию грунтовых гидротехнических сооружений предъявляются особые требования в части надежности, прочности, водопроницаемости и долговечности.

Важнейшим условием обеспечения эксплуатационной надежности и долговечности энергетических объектов является строгое соблюдение всех требований проекта по их возведению, особенно в части подготовки оснований к строительству грунтовых гидротехнических сооружений. Необходимая оценка физических характеристик грунтов в основании сооружений, в карьерах добычи материалов, укладываемых в сооружения, возможна при условии создания на строительстве служб геотехконтроля.

Организация геотехконтроля на строительстве регламентируется "Типовым положением о службе геотехконтроля в энергетическом строительстве", выпущенным Минэнерго СССР в 1987 г. Это положение включает все вопросы, связанные со структурой служб геотехконтроля, правами и обязанностями работников, штатным расписанием, которое должно быть укомплектовано высококвалифицированными инженерно-техническими кадрами, прошедшими специальное обучение на курсах геотехконтроля и имеющими документ, дающий право выполнять эти работы. Кроме того, работники геотехконтроля должны быть обеспечены соответствующей нормативной и инструктивной литературой. Современный уровень развития строительства энергетических сооружений потребовал обновления существующих нормативных документов по геотехконтролю, поэтому Минэнерго СССР и Главтехстрой поручили ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева - головной организации по геотехконтролю в сотрудничестве с Гидропроектом им. С.Я. Жука, НИС Гидропроекта им. С.Я. Жука, МИСИ им. В.В. Куйбышева, трестом "Гидромеханизация" и Атомэнергопроектом создать обновленный нормативный документ для служб геотехконтроля.

На координационном совещании, проходившем во ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева в сентябре 1988 г. под руководством зам. начальника Главтехстроя Воробьева И.Н. (Минэнерго СССР), при участии представителей вышеуказанных организаций было принято решение, что за основу вновь создаваемого нормативного документа по геотехконтролю следует взять "Руководство по контролю качества возведения плотин из грунтовых материалов" П 42-75/ВНИИГ.

Настоящее Руководство по геотехническому контролю за подготовкой оснований и возведением грунтовых сооружений в энергетическом строительстве составлено с учетом всех способов подготовки основания и возведения грунтовых гидротехнических сооружений. Подготовленная редакция Руководства отражает организацию и опыт проведения геотехконтроля, накопленный научно-исследовательскими учреждениями и участниками строительства энергетических объектов за последние 20 лет (Нурекская, Чарвакская, Колымская ГЭС, Загорская ГАЭС, Южно-Украинский энергокомплекс, Ровенская, Смоленская АЭС, Углегорская, Запорожская, Троицкая, Ермаковская ГРЭС и др.).

Руководство составлено с учетом пересмотренных руководящих нормативных документов, СНиПов, ГОСТов, а также с учетом развития науки в области механики грунтов, новых методов исследования физических характеристик грунтов. В Руководстве изложены результаты статистической обработки значений физических характеристик грунтов, полученных по данным геотехконтроля.

Кроме того, в 1988 г. ВНИИГ обратился в 30 научных, учебных, строительных организаций с просьбой сообщить свои замечания и предложения по производственным методам геотехконтроля в энергетическом строительстве. Замечания и предложения этих организаций учтены при составлении данного нормативного документа.

В соответствии с решением совещания в Главном Техническом управлении строительства от 15.11.89 г. вторая редакция настоящего Руководства считается основным руководящим документом по геотехконтролю РД 34 15.073-91. Учитывая, что действующий в настоящее время документ по геотехконтролю РД 34.15.009-88, выпущенный в 1989 г., содержит материалы в сокращенном объеме, им можно пользоваться в пределах его содержания.

Руководство по геотехническому контролю за подготовкой оснований и возведением грунтовых сооружений в энергетическом строительстве подготовлено во ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева в отделе оснований и грунтовых сооружений (руководитель докт. техн. наук А.Л. Гольдин), в лаборатории конструкций и технологии возведения грунтовых сооружений (руководитель канд. техн. наук В.Г. Радченко) и секторе геотехконтроля (руководитель А.А. Евневич).

Общее руководство по разработке данного нормативного документа осуществлялось заместителем начальника Главтехстроя Минэнерго СССР И.Н. Воробьевым.

Участники работы: от ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева - ст. научн. сотр. М.П. Павчич, канд. техн. наук И.В. Корытова, инженер 1 категории И.М. Митюшина, канд. техн. наук А.Н. Ермолаева, канд. техн. наук Т.В. Матрошилина, канд. техн. наук О.А. Пахомов, ст. научн. сотр. Т.Ф. Липовецкая; от Гидропроекта им. С.Я. Жука - главные специалисты - канд. геол.-мин. наук А.Н. Котюжан, П.Ф. Кочетков, В.П. Никитин и канд. геол.-мин. наук Б.А. Снежкин, канд. техн. наук Н.Ф. Арипов; от НИС Гидропроекта имени С.Я. Жука - канд. техн. наук А.Г. Чернилов; от Атомэнергостройпроекта - канд. техн. наук И.С. Миц и главный специалист Э.Г. Федорчук; от треста "Гидромеханизация" - главный технолог С.Т. Розиноер; от МИСИ им. В.В. Куйбышева - доцент, канд. техн. наук И.В. Дудлер и научный сотрудник А.Н. Юлин.

Авторы приносят большую благодарность ст. научн. сотр., канд. техн. наук С.С. Бушканец за внимательное прочтение Руководства, высказанные ценные замечания и предложения.

ОСНОВНЫЕ БУКВЕННЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Настоящее Руководство составлено применительно к подготовке оснований и возведению грунтовых сооружений в энергетическом строительстве, в том числе плотин из грунтовых материалов: насыпных, намывных, каменнонабросных - всех классов капитальности, а также при подготовке оснований различных других сооружений - промышленно-гражданских, линий электропередач.

Примечание. 1. При подготовке оснований и возведении грунтовых сооружений в сейсмических районах, а также в районах распространения просадочных грунтов, вечномерзлых грунтов, карста и грунтов, включающих воднорастворимые минералы и породы, необходимо выполнять дополнительные требования, указанные в специальных нормативных документах.

2. Классы грунтовых сооружений устанавливаются в соответствии с главой СНиП 2.06.01-86 по основным положениям проектирования речных гидротехнических сооружений.

1.2. Контроль качества оснований и грунтовых сооружений должен вестись для:

а) проверки обеспечения значений физико-механических характеристик грунтов, принятых в расчетах при проектировании этих сооружений с учетом конструкций и технологий их возведения;

б) накопления и анализа данных о физико-механических характеристиках грунтов с целью выявления закономерностей их изменений, возникающих в процессе укладки, а также в случае необходимости внесения корректировки в ТУ на возведение земляных сооружений и оснований;

в) оценки принятой технологии возведения сооружений из грунтовых материалов;

г) оценки физико-механических характеристик грунтов в период их укладки в тело сооружения, а также изменения их во времени при вводе сооружения в эксплуатацию и в период его эксплуатации.

1.3. Обеспечение в процессе возведения грунтовых сооружений в энергетическом строительстве проектных физико-механических характеристик грунтов в основном определяет надежность и долговечность работы сооружений.

Такие оценки надежности выполняются как в рамках методологически предельных состояний, положенных в настоящее время в основу нормативных расчетов, так и при вероятностных методах решения задачи.

1.4. Достоверная оценка надежности и долговечности работы оснований и грунтовых сооружений может быть произведена только при правильном выборе:

- физико-механических характеристик грунта, подлежащих изучению в процессе возведения сооружения и его основания;

- количества проб грунта (точек контроля);

- места отбора проб грунта (мест контроля - контакт материала ядра со скалой, бетоном, фильтром и т.д.);

- высотных и плановых расположений точек контроля и мест отбора проб;

- объема пробы грунта, который устанавливается в соответствии с размерами его частиц;

- методов контроля, которые выбираются из рекомендуемых нормативных документов, а также могут разрабатываться в зависимости от технологии возведения сооружения.

1.5. Контроль качества грунта основания и грунта, уложенного в земляное сооружение, соответствие его требованиям проекта, техническим условиям, строительным нормам и правилам, а также соответствие технологии возведения сооружения проекту организации производства работ, строительным нормам и правилам осуществляется геотехнической службой строительства.

1.6. Виды контроля подразделяют на несколько групп.

В зависимости от места и времени проведения контроля в технологическом процессе (стадия контроля):

- входной контроль - контроль поступающих материалов, изделий, конструкций, грунта и т.п., а также технической документации. Контроль осуществляется преимущественно регистрационным методом (по сертификатам, накладным, паспортам и т.п.), а при необходимости - измерительным методом;

- операционный контроль - контроль, выполняемый в процессе производства работ или непосредственно после их завершения. Осуществляется преимущественно измерительным методом или техническим осмотром. Результаты операционного контроля фиксируются в общих или специальных журналах работ, журналах геотехнического контроля и других документах, предусмотренных действующей в данной организации системой управления качеством;

- приемочный контроль - контроль, выполняемый по завершении строительства объекта или его этапов, скрытых работ или других объектов контроля. По его результатам принимается документированное решение о пригодности объекта контроля к эксплуатации или выполнению последующих работ.

Приемочный контроль одного и того же показателя может осуществляться на нескольких уровнях и разными методами (например, плотность грунта отдельных слоев и насыпи в целом). При этом результаты контроля низшего уровня могут служить предметом контроля высшего уровня (например, акты освидетельствования скрытых работ по приемке основания насыпи представляются при приемке насыпи в целом). Результаты приемочного контроля фиксируются в актах освидетельствования скрытых работ, актах промежуточной приемки ответственных конструкций, актах испытания свай пробной нагрузкой и других документах, предусмотренных действующими нормативами по приемке строительных работ, зданий и сооружений.

В зависимости от охвата контролируемых параметров (объем контроля):

- сплошной контроль, при котором проверяется все количество контролируемой продукции (все стыки, все сваи, все конструкции, вся поверхность оснований и т.п.);

- выборочный контроль, при котором проверяется какая-то часть (выборка) контролируемой продукции. Объем выборки устанавливается строительными нормами и правилами, проектом или другим документом. Если строительные нормы требуют случайного размещения точек контроля, выборка устанавливается по ГОСТ 18321-73 как для продукции, представляемой на контроль способом "россыпь".

В зависимости от периодичности контроля (периодичность контроля):

- непрерывный контроль, когда информация о контролируемом параметре технологического процесса поступает непрерывно;

- периодический контроль, когда информация о контролируемом параметре поступает через определенные промежутки времени;

- летучий контроль, выполняемый в любое время (эпизодически), преимущественно при нецелесообразности применения сплошного, выборочного или периодического контроля (например, контроль плотности грунта при обратной засыпке траншей).

В зависимости от применения специальных средств контроля (метод контроля):

- измерительный контроль, выполняемый с применением средств измерений, в т.ч. лабораторного оборудования;

- визуальный контроль - по ГОСТ 16504-81;

- технический осмотр - по ГОСТ 16504-81;

- регистрационный контроль, выполняемый путем анализа данных, зафиксированных в документах (сертификатах, актах освидетельствования скрытых работ, общих или специальных журналах работ и т.п.). Применяется при недоступности объекта контроля (например, заделка анкера) или нецелесообразности выполнения измерительного или визуального контроля (например, определение вида грунта для насыпи при наличии материалов инженерно-геологических изысканий по карьеру) [55].

1.7. Служба геотехнического контроля организуется строительной организацией к началу земляных работ и действует на протяжении всего периода строительства до полного окончания работ. Расходы по содержанию геотехнического контроля должны быть предусмотрены сводным сметным расчетом стоимости строительства в главе 3. "Прочие работы и затраты" [СНиП 1.02.01-85].

Примечания. 1. Объем расходов на содержание службы геотехнического контроля, глава сводного сметного расчета должны быть согласованы с ГУПИКСом Минэнерго СССР и соответствовать требованиям "Типового положения о службе геотехконтроля в энергетическом строительстве" [95].

2. В отдельных случаях геотехническая служба создается с привлечением сторонних специализированных организаций на договорных началах.

1.8. Геотехнический контроль качества грунта в основании и грунта, уложенного в земляное сооружение, осуществляется путем визуальных наблюдений за строительством, отбора проб грунта из основания или из сооружения и исследования физических, механических и химических характеристик этого грунта и грунтовой воды в соответствии с действующими государственными стандартами, отраслевыми стандартами, стандартами предприятий, техническими условиями и инструкциями по определению свойств и характеристик грунтов. Перечень действующих нормативных документов приведен в конце Руководства (п.А).

1.9. Примерный перечень скрытых работ, когда геотехконтроль должен вестись тщательно с соблюдением требований проекта.

- 3емляные работы:

а) устройство естественных оснований под земляные сооружения, фундаменты, трубопроводы в котлованах и траншеях или на поверхности земли;

б) выполнение предусмотренных проектом или назначенных по результатам осмотра вскрытых оснований инженерных мероприятий по закреплению грунтов и подготовке оснований (цементация и т.п., замачивание, дренирование оснований, устройство термических или грунтовых свай, заглушение ключей, заделка трещин, устройство грунтовых подушек и др.);

в) создание конструкций, входящих в тело земляного сооружения; слоев переходных зон и обратных фильтров плотин, дамб; установление предусмотренной проектом границы зон раскладки грунтов с отличающимися физико-механическими характеристиками; устройство элементов дренажей (дренажные слои и их основания, колодцы, трубопроводы и их обсыпка); диафрагмы; экраны; ядра; создание подстилающих слоев при установке контрольно-измерительной аппаратуры;

г) обратные засыпки выемок в местах пересечения с дорогами, тротуарами и иными территориями с дорожным покрытием;

д) насыпные основания под полы, грунтовые подушки;

е) обратные засыпки в просадочных грунтах (при наличии указаний в проекте);

ж) мероприятия, необходимые для возобновления работ, при перерывах в их ведении более месяца, при консервации и расконсервации работ;

з) подготовка к намыву карты и тампонирование водосбросных устройств после окончания намыва.

Устройство оснований и фундаментов:

а) устройство искусственных оснований под фундаменты, включая дно котлована (в том числе после предварительного замачивания);

б) втрамбовывание в дно котлованов жесткого материала (щебень, гравий);

в) заполнение скважин при устройстве грунтовых и песчаных свай;

г) устройство вертикальных дрен и всех видов дренажей и дренажных завес [55].

1.10. Результаты геотехнического контроля качества возведения земляного сооружения заносят в журналы (приложение 1) и ведомости, суточные рапорты и изображают в виде графиков. Эти материалы составляют отчетную техническую документацию геотехнической службы.

Кроме операционного геотехнического контроля, осуществляемого геотехнической службой, необходимо с помощью приемочной комиссии производить освидетельствование скрытых работ и промежуточную приемку законченных конструктивных элементов и частей земляного сооружения.

1.11. Материалы, полученные при геотехническом контроле, служат для оценки качества основания и возведенного сооружения, его соответствия проекту. Если в процессе эксплуатации плотины будут обнаружены явления, не отвечающие установленным требованиям, результаты геотехнического контроля должны использоваться для оценки степени опасности этих явлений и для разработки мероприятий, обеспечивающих надежность и долговечность сооружения.

1.12. При геотехническом контроле фиксируются размеры и расположение в пространстве отдельных конструктивных элементов профиля плотины - ядра, диафрагмы или экрана, упорных призм, дренажных устройств, обратных фильтров и т.п., а также толщина укладываемых слоев грунта.

1.13. При возведении грунтового сооружения в зимний период геотехнический контроль за его возведением должен осуществляться по техническим условиям, учитывающим температурно-влажностный режим места строительства.

1.14. В зимний период геотехническая лаборатория помимо гранулометрического состава и плотности сухого грунта, укладываемого в сооружение, ведет наблюдения за состоянием грунта в процессе работ, за температурой воздуха, скоростью ветра, атмосферными осадками, температурой грунта, укладываемого в основание и сооружение как в процессе работ, так и после их окончания, за содержанием мерзлых комьев в слое, за толщиной слоя промороженного грунта.

При возведении сооружений способом гидромеханизации и методом отсыпки грунта в воду производится измерение температуры воды в прудке.

1.15. При возведении намывных сооружений геотехническая служба также проводит наблюдения за состоянием намываемого сооружения и технологией его возведения.

1.16. Геотехконтроль должен осуществляться при возведении любых земляных сооружений, но с разными требованиями к элементам, контролируемым показателям и т.д. Нельзя допускать ввода в эксплуатацию ни одного сооружения без данных геотехконтроля по качеству грунтов основания и сооружения.

Примечания. 1. Для плотин I и II классов капитальности целесообразно предусматривать составление Технического задания на геотехконтроль и разработку программы. Служба геотехконтроля должна участвовать в разработке и корректировке технических условий по возведению сооружения.

2. Служба геотехконтроля должна строго контролировать соблюдение требований проекта возведения сооружений. Нарушение требований проекта может повлиять на экологическую обстановку района строительства, например, при возведении шламохранилищ, золошлакоотвалов, емкостей для хранения вредных веществ и др.

1.17. Технические условия на возведение намывного сооружения должны содержать данные об основных, принятых в проекте (в соответствии с фракционированием грунта) показателях состава и физико-механических свойств намывного грунта для отдельных зон поперечного сечения сооружения (табл. 1).

Таблица 1

Примечания. 1. При однородном сооружении деление на зоны не производится.

2. Кривая среднего гранулометрического состава по контролируемому поперечнику должна находиться в пределах граничных кривых, установленных в проекте или технических условиях (рис. 1).

3. Предельные отклонения фактического процентного содержания отдельных фракций грунта от принятого в проекте в каждом отдельном случае устанавливаются проектом или техническими условиями.

4. Средние по контролируемому поперечнику значения плотности сухого грунта и коэффициента фильтрации должны соответствовать (быть равными или выше) установленным в проекте или техническим условиям.

Рис. 1. Граничные и осредненные кривые гранулометрического состава грунта по зонам намывной плотины

1 - центральная часть (граничные кривые по проекту); 2 - боковые зоны (граничные кривые по проекту); 3 - средняя кривая гранулометрического состава по контролируемому поперечнику.

1.18. В своей деятельности работники геотехнической службы должны руководствоваться следующими документами:

1. "Типовым положением о службе геотехнического контроля в энергетическом строительстве", утвержденным Министром энергетики и электрификации СССР 29 февраля 1987 г.;

2. Настоящим документом "Руководство по геотехническому контролю за подготовкой оснований и возведением грунтовых сооружений в энергетическом строительстве" РД 34 15.073-91.

Инструкцией РД 34.15.009-88 допускается пользоваться в пределах ее содержания.

1.19. Организация, структура, обязанности и состав работ геотехнической службы по контролю качества возведения земляных сооружений устанавливаются в соответствии с "Типовым положением о службе геотехнического контроля в энергетическом строительстве" [95].

Примерный перечень оборудования, используемого при проведении геотехконтроля, приведен в приложении 14 настоящего Руководства.

Права и обязанности геотехнической службы по контролю качества возведения земляных сооружений изложены в "Типовом положении о службе геотехнического контроля в энергетическом строительстве" [95].

2. МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ГРУНТОВЫХ СООРУЖЕНИЙ

Материалы для грунтовых сооружений представляют собой продукты естественного разрушения или искусственного раздробления пород и подразделяются по ГОСТ 25100-82 на два класса:

- класс грунтов с жесткими структурными связями - класс скальных грунтов;

- класс грунтов без жестких структурных связей - класс нескальных грунтов.

2.1. Скальные грунты по пределу прочности на одноосное сжатие в водонасыщенном состоянии Rc, МПа, подразделяются на:

- очень прочные (Rc > 120);

- прочные (120 ≥ Rc >50);

- средней прочности (50 ≥ Rc >15);

- малопрочные (15 ≥ Rc ≥ 5);

полускальные грунты:

- пониженной прочности (5 > Rc ≥ 3);

- низкой прочности (3 ≥ Rc ≥ 1);

- весьма низкой прочности (Rc < 1).

По коэффициенту размягчаемости в воде, Ksaf:

- неразмягчаемые (Ksaf ≥ 0,75);

- размягчаемые (Ksaf < 0,75).

К скальным грунтам относятся породы: магматические (граниты, диориты, порфиры, долериты, базальты), метаморфические (гнейсы, кварциты, кристаллические сланцы, мраморы), осадочные (крепкие известняки, доломиты и песчаники с кремнистым цементом). В куске они характеризуются следующими значениями физико-механических характеристик: плотность грунта 2,50-3,10 т/м3; пористость < 0,01; сопротивление разрыву ≥ 1 МПа; модуль деформации >5000 МПа, коэффициент крепости по Протодьяконову fcr > 5.

Полускальные грунты обладают жесткими кристаллическими связями и пластичными коллоидными связями. Это раздробленные выветрелые скальные магматические и метаморфические породы, а также осадочные: глинистые сланцы, аргиллиты, алевролиты, песчаники, конгломераты на глинистом цементе, мелы, мергели, некоторые виды известняков и доломитов, туфы, гипсы и др. В куске они характеризуются следующими значениями физико-механических характеристик: плотность грунта 2,20-2,65 т/м3; пористость до 0,15; сопротивление разрыву 0,1-1 МПа; модуль деформации 1000-5000 МПа; коэффициент крепости по Протодьяконову fcr = 2÷4.

2.2. Нескальные грунты в природных условиях залегают в виде несцементированных между собой частиц различной крупности. Нескальные грунты подразделяются на крупнообломочные, песчаные и глинистые грунты. Номенклатура крупнообломочных и песчаных грунтов приведена в табл. 2.

Таблица 2

Примечания. 1. Для установления наименования грунта по табл. 2 последовательно суммируются проценты содержания частиц исследуемого грунта: сначала крупнее 200 мм, затем крупнее 10 мм, далее - крупнее 2 мм и т.д. Наименование грунта принимается по первому удовлетворяющему показателю в порядке расположения наименований в таблице.

2. Наименование песчаных грунтов, установленное по табл. 2, необходимо дополнять указанием о неоднородности гранулометрического состава, характеризуемого отношением K60,10= d60 / d10, где: d60 - диаметр частиц, меньше которого в данном грунте содержится (по массе) 60% частиц; d10 - диаметр частиц, меньше которого в данном грунте содержится 10% частиц.

3. При наличии в крупнообломочных грунтах песчаного заполнителя более 40% от массы сухого грунта или более 30% глинистого заполнителя в наименовании крупнообломочного грунта следует приводить наименование вида заполнителя и указывать характеристику его состояния, при этом под заполнителем понимается грунт с диаметром зерен менее 2 мм.

4. При наличии в составе песка от 3 до 5% глинистых частиц он называется глинистым.

2.3. К крупнообломочным и песчаным грунтам относятся грунты с числом пластичности Ip < 1, а именно: пески, гравий, галечник, т.е. грунты, не обладающие или обладающие очень слабыми связями между зернами, их плотность 1,40-1,90 т/м3; пористость 0,25-0,40; модуль деформации 5-100 МПа; коэффициент крепости fcr < 2.

2.4. Крупнообломочные и песчаные грунты рекомендуется разделять на группы по степени влажности Sr (доле заполнения пор грунта водой) согласно табл. 3.

Таблица 3

Степень влажности определяется по формуле

Sr = (W · ρS) / (e0 · ρW),                                                         (1)

где W - природная влажность грунта, доли единицы; ρS - плотность частиц грунта, т/м3; ρW - плотность воды, принимаемая равной 1 т/м3; e0 - коэффициент пористости грунта природного сложения и влажности.

2.5. Для песков разработана, согласно табл. 4, классификация, учитывающая зависимость плотности их сложения от величины коэффициента пористости e, определенного в лабораторных условиях по образцам, отобранным без нарушения природного сложения грунта, или ее зависимость от результатов зондирования грунтов.

Таблица 4

Примечания. 1. Для определения плотности пылеватых водонасыщенных песков динамическое зондирование недопустимо.

2. При зондировании грунтов используется конус с углом при вершине 60° и диаметром 36 мм при статическом и 74 мм при динамическом зондировании.

Рекомендуется проводить подразделение песков в зависимости от степени плотности Id:

Id = (emax - e) / (emax - emin),                                                      (2)

где emax - коэффициент пористости песка при рыхлом сложении; emin - коэффициент пористости песка при плотном сложении; e - коэффициент пористости песка природного сложения.

При этом пески считаются рыхлыми, если Id = 0-0,33; средней плотности, если Id = 0,33-0,67; плотными, если Id = 0,67-1,0.

2.6. К глинистым и пылеватым грунтам следует относить грунты, для которых число пластичности

Ip = (WL - Wp) ≥ 1,                                                           (3)

где WL - влажность на границе текучести, %; Wp - влажность на границе раскатывания, %.

Глинистые грунты обладают водоколлоидными структурными связями. В увлажненном состоянии они становятся пластичными. Такие грунты большей частью размокают, некоторые из них разбухают. Их плотность 1,10-2,10 т/м3; пористость от 0,25 до 0,80; модуль деформации от 3 до 100 МПа; коэффициент крепости fcr ≤ 2.

К таким грунтам следует относить глины, глинистые мергели, суглинки, супеси, лессы, в том числе просадочные.

Глинистые грунты в зависимости от числа пластичности следует подразделять на виды согласно табл. 5.

Таблица 5

В табл. 6 приведена характеристика глинистых грунтов по наличию включений.

Таблица 6

2.7. Среди глинистых грунтов необходимо выделять илы. К ним относят грунты в начальной стадии своего формирования, образовавшиеся как структурный осадок в воде при наличии микробиологических процессов и имеющие в природном сложении влажность, превышающую влажность на границе текучести WL, и коэффициент пористости, превышающий значения, указанные в табл. 7, зависящий от вида ила; устанавливаемого по его числу пластичности (см. п.2.6).

Таблица 7

2.8. Из глинистых грунтов необходимо выделить набухающие грунты. Набухающими являются глинистые грунты, которые при замачивании увеличиваются в объеме, и при этом величина относительного набухания в условиях свободного набухания (без нагрузки)

,                                                         (4)

где h0 - начальная высота образца грунта природной влажности; hn - высота образца после его свободного набухания (при невозможности бокового расширения из-за замачивания до полного водонасыщения).

2.9. Набухающие грунты в зависимости от величины относительного набухания без нагрузки подразделяются на:

слабонабухающие, если εSW = 0,04÷0,08;

средненабухающие, если εSW = 0,08÷0,12;

сильнонабухающие, если εSW более 0,12.

2.10. Глинистые (непросадочные) грунты в соответствии с табл. 8 подразделяют по показателю текучести IL на:

Таблица 8

Показатель текучести определяется по формуле

IL = (W - Wp) / (WL - Wp),                                                      (5)

где W, Wp и WL - те же обозначения, что и в пп.2.4 и 2.6.

2.11. Глинистые грунты по удельному сопротивлению пенетрации pp, МПа, подразделяются согласно табл. 9.

Таблица 9

Удельное сопротивление пенетрации pp определяется при погружении в образец грунта конуса с углом при вершине 30° и вычисляется по формуле

,                                                                (6)

где p - вертикальное усилие, передаваемое на конус, кг; hк - глубина погружения конуса, см.

2.12. Среди глинистых грунтов следует выделять просадочные грунты. Просадочными являются макропористые (пористость до 50%) глинистые грунты, которые при замачивании дают дополнительную осадку (просадку) под действием внешней нагрузки или от собственной массы грунта и при этом величина относительной просадочности

εs,l = [(hs,p - hW) / hs] ≥ 0,01,                                                    (7)

где hs,p - высота образца грунта природной влажности, обжатого без возможности бокового расширения давлением p, равным давлению собственной массы грунта или сумме давлений от нагрузки на фундамент и собственной массы грунта на рассматриваемой глубине; hW - высота того же образца после замачивания его до полного водонасыщения при сохранении давления; hs - высота того же образца грунта природной влажности, обжатого без возможности бокового расширения давлением, равным давлению собственной массы грунта.

При предварительной оценке к просадочным рекомендуется относить лессы и лессовидные грунты (а также некоторые виды покровных глинистых грунтов) со степенью влажности Sr < 0,8, для которых величина показателя просадочности Пr, определяемого по формуле (8), меньше значений, приведенных в табл. 10.

Таблица 10

Пr = (eL - e) / (1 + e),                                                         (8)

где e - коэффициент пористости грунта природного сложения и влажности; eL - коэффициент пористости, соответствующий влажности на границе текучести и определяемый по формуле

eL = WL (ρs / ρW).                                                            (9)

Предварительную оценку грунтов с целью отнесения их к просадочным допускается также производить в полевых условиях по результатам статического зондирования грунта природной влажности и после его замачивания. При этом коэффициент снижения прочности просадочных грунтов определяется по формуле

Kp = pW / pm,                                                                (10)

где pW - удельное сопротивление погружению конуса при статическом зондировании грунта природной влажности, МПа; pm - то же для грунта в водонасыщенном состоянии.

В этом случае к просадочным относятся грунты, коэффициент снижения прочности которых при замачивании больше значений, приводимых ниже.

2.13. Среди полускальных и всех видов нескальных грунтов необходимо выделить засоленные грунты. К ним относятся грунты, в которых суммарное содержание легкорастворимых и среднерастворимых солей не менее величин, указанных в табл. 11.

Таблица 11

Примечание. К легкорастворимым солям относятся: хлориды NaCl, KCl, CaCl2, MgCl2; бикарбонаты NaHCO3, Ca(HCO3)2, Mg(HCO3)2, карбонат натрия Na2CO3, сульфаты магния и натрия MgSO4, Na2SO4. К среднерастворимым солям относится гипс CaSO4·2H2O.

2.14. Данные исследования песчаных и глинистых грунтов должны содержать сведения о наличии растительных остатков, если относительное их содержание по массе в песчаном грунте qr > 0,03 и в глинистом qr > 0,05.

Относительное содержание qr растительных остатков в грунте (степень заторфованности) определяется как отношение их массы в образце грунта, высушенного при температуре 100-105 °С, к массе его минеральной части.

В зависимости от величины qr грунтам присваиваются дополнительные наименования согласно табл. 12.

Таблица 12

Примечание. Наименование вида песчаного и глинистого грунта, содержащего растительные остатки, устанавливается указаниями пп.2.2 и 2.6 по минеральной части грунта после удаления растительных остатков.

Заторфованные грунты характеризуются также степенью разложения, которая показывает содержание в общем объеме пробы заторфованного грунта продуктов распада растительных тканей.

2.15. Все виды грунтов, имеющих отрицательную температуру и содержащих в своем составе лед, относятся к мерзлым грунтам, и если они находятся в мерзлом состоянии в течение многих лет (от трех и более), то - к вечномерзлым.

Наименование видов мерзлых и вечномерзлых грунтов определяют после их оттаивания. Классификация грунтов по степени цементации их льдом приведена в ГОСТ 25100-82.

Грунты для строительства сооружений насыпным способом

2.16. Для образования основной части тела земляной насыпной плотины пригодны все виды грунтов, за исключением:

а) содержащих водорастворимые включения в виде солей хлоридных в количестве более 5% по массе или солей сульфатных и хлоридно-сульфатных в количестве более 10% по массе;

б) содержащих неполностью разложившиеся вещества (остатки растений) в количестве более 5% по массе или полностью разложившиеся органические вещества, находящиеся в аморфном состоянии, в количестве более 8% по массе.

Примечания. 1. Указанные в пп.а) и б) грунты могут применяться только в исключительных случаях при наличии соответствующего обоснования в проекте.

2. Грунты, содержащие водорастворимые включения, допускается применять для создания тела плотины при наличии соответствующего обоснования и при условии проведения инженерных мероприятий.

3. При возведении тела плотины: из суффозионных грунтов - следует предусматривать создание соответствующих противофильтрационных устройств, снижающих скорости фильтрации; из грунтов, склонных к морозному пучению - защитных слоев из песка (средней крупности, крупного и гравелистого), крупнообломочных грунтов и мелкого камня.

2.17. Наилучшими грунтами для образования основной части тела плотины являются:

а) грунт достаточно водонепроницаемый (например, имеющий коэффициент фильтрации 10-4 ≤ K ≤ 10-2 см/с);

б) грунт легко приспосабливающийся к деформациям тела плотины (деформирующийся без образования "трещин" и зон разрыхления);

в) грунт достаточно прочный, т.е. характеризующийся большими углами внутреннего трения и удельной силой сцепления;

г) грунт удобообрабатываемый, т.е. легко уплотняемый (с небольшой затратой работы грунтоуплотняющих механизмов).

Указанным требованиям удовлетворяют супесчаные и суглинистые грунты, а также песок мелкий и средней крупности.

2.18. Для образования грунтовых противофильтрационных устройств (экранов, понуров, ядер, зубьев) должны применяться маловодопроницаемые грунты - преимущественно суглинистые (естественные или в виде искусственной смеси) с коэффициентом фильтрации не выше 10-4 см/с.

При выборе этих грунтов надлежит руководствоваться соответствующими указаниями, приведенными в пп.2.16 и 2.17, а также дополнительно учитывать следующее:

1) для устройства ядра и экрана может быть также использована после соответствующей подготовки глина твердой, полутвердой и тугопластичной консистенции;

2) глины, обладающие относительно небольшим сопротивлением сдвигу, допустимо применять для устройства центрального ядра и понура; для устройства экрана такие грунты не рекомендуются;

3) как правило, наиболее пригодными грунтами для образования противофильтрационных устройств следует считать глинистые грунты, имеющие естественную влажность, равную или большую влажности на границе раскатывания, но меньшую, чем на границе текучести;

4) менее благоприятными следует считать грунты, содержащие большое количество минералов монтмориллонита;

5) для экранов и понуров плотины III-IV классов капитальности высотой до 20 м допустимо использование торфа, имеющего степень разложения не менее 50%;

6) при соответствующем технико-экономическом обосновании для образования противофильтрационных устройств может использоваться искусственная грунтовая смесь, содержащая глинистые частицы, песчаный и крупнообломочный грунт (различной крупности). О проектировании и подборе грунтовых смесей см. приложение 5.

Примечание. При изготовлении указанной смеси надлежит стремиться к тому, чтобы пористость ее была возможно меньшей. Состав этой смеси должен определяться в проекте на основе соответствующих исследований и проверки на опытной насыпи.

2.19. Для образования дренажей и покрытия откосов могут применяться крупный и гравелистый песок, а также крупнообломочные грунты (получаемые иногда дроблением камня) и камень. Этот материал не должен содержать водорастворимых включений. При возведении плотин I и II классов капитальности камень должен иметь требуемую прочность. Используемые крупнообломочные грунты и камень должны обладать морозостойкостью и не размокать в воде.

2.20. Для удобства грунтовых обратных фильтров должны применяться несвязные грунты (песчаные и крупнообломочные) естественные или искусственные, приготовленные путем отсева или обогащения имеющихся грунтов; также могут использоваться щебенистые отходы каменнодробильных заводов, гранулированные металлургические шлаки и т.п. При отсутствии на месте материала надлежащего гранулометрического состава, он может изготовляться путем дробления камня. Материал обратного фильтра должен удовлетворять соответствующим условиям пп.2.16 и 2.19.

Грунты для возведения сооружений способом отсыпки грунтов в воду

2.21. Для возведения однородных земляных плотин и дамб могут применяться следующие грунты: пески, супеси, суглинки и глины, с примесями в них гальки и валунов.

2.22. Грунты, предназначенные для возведения противофильтрационных устройств в виде экранов, ядер и понуров, должны удовлетворять в первую очередь требованиям водонепроницаемости. В основном это грунты с большим содержанием глинистых частиц.

2.23. Состав грунтов, предназначенных для возведения сооружения, должен устанавливаться проектом. Характеристики грунтов ρ, φ, c, K и др., а также количество органических примесей и водорастворимых солей во всех типах сооружений должны удовлетворять СНиП 2.06.05-84 и пп.2.16, 2.17 настоящего Руководства.

2.24. Лабораторные исследования физико-механических характеристик грунтов должны проводиться в объеме и по методике, установленным в соответствии с действующими государственными и отраслевыми стандартами, а также Техническими условиями, составленными применительно к строящемуся сооружению. Перечень действующих нормативных документов приведен в конце Руководства.

2.25. Для возведения сооружений способом отсыпки грунтов в воду пригодны грунты любой степени комковатости: от однородного по зерновому составу порошкообразного состояния до крупных комьев, трудно поддающихся механическому раздроблению. При механизированной разработке плотных глин, медленно размокаемых в воде, следует обеспечивать наличие 20-30% мелочи с крупностью комьев не более 10 см, которая при отсыпке в воду будет размокать и служить материалом для омоноличивания больших комьев, т.е. превращения в монолит всей массы отсыпаемого грунта.

2.26. При определении пригодности грунтов по гранулометрическому составу и другим физико-механическим характеристикам рекомендуется пользоваться данными табл. 13, составленной по материалам исследований грунтов в некоторых сооружениях, построенных способом отсыпки грунтов в воду.

Окончательно вопрос отработки технологии отсыпки грунта в воду должен решаться на основе проведения опытных работ в производственных условиях и, как правило, в профильных объемах сооружения.

Таблица 13