9.5.1. Общие положения

Часто наиболее рациональными являются фундаменты на естественном основании. Когда передать давление от соору-

212

жения на естественное основание не представляется возмож- ным, делают свайные фундаменты, глубокие опоры или устраи­вают искусственно улучшенное основание.

Проектирование оснований и фундаментов состоит из двух частей: 1) выбора типа фундаментов и основных размеров (глу­бины заложения, размеров подошвы фундаментов), 2) проек­тирования детальных размеров тела и арматуры фундаментов (толщины плиты или плитной части фундамента, размеров уступов, ребер плиты и др.)- Последние вопросы рассматри­ваются в курсе железобетонных конструкций.

Выбор основных размеров фундаментов фактически яв­ляется проектированием основания, так как при этом пред­определяется объем зоны деформации залегающих грунтов, испытывающих дополнительные напряжения и возможный ха» рактер деформаций основания.

9.5.2. Основные факторы,

влияющие на тип и глубину заложения подошвы фундаментов

Выбор типа и глубины заложения подошвы фундамен­тов — один из главных этапов их проектирования. Обычно чем выше располагается подошва фундамента, тем меньше стоимость работ по его устройству, поэтому стремятся принимать воз­можно меньшую глубину заложения подошвы фундаментов. Однако часто самые верхние слои грунта не соответствуют тре­бованиям, предъявляемым к грунтам основания, так как, во-первых, они обладают большой сжимаемостью и малой несу­щей способностью, а во-вторых, периодически изменяют объем и прочность под влиянием метеорологических факторов, а так­же в результате деятельности растительного и животного мира. В связи с этим основная задача при выборе типа и глубины заложения подошвы фундаментов состоит в решении вопроса о несущем слое грунта, который совместно с подстилающими слоями обеспечивал бы при деформации грунтов развитие не­равномерности осадки в пределах допустимых значений. Решая эти вопросы, учитывают три основных фактора:

1. инженерно-геологические условия площадки строитель­ ства;

1. климатические воздействия на верхние слои грунта;

2. особенности возводимых и соседних сооружений.

Обычно намечают несколько вариантов решения поставлен­ной задачи и на основе технико-экономического их сравнения окончательно выбирают тип и глубину заложения подошвы фундамента. При этом отбрасывают варианты, при которых неравномерности осадки превышают предельные значения или не обеспечивается долговечное существование сооружения.

213

Для всех вариантов, кроме отброшенных, определяют при­веденные затраты на устройство фундаментов, в которые вклю­чают также расходы, обусловленные различием в стоимости возведения надземных конструкций (например, на армирова­ние кладки или на устройство осадочных швов). В некоторых случаях приходится учитывать стоимость послеосадочного ре­монта, а также расходы, связанные с остановкой производства. Иногда дополнительно учитывают выполнимость работ в зим­нее время, возможность возведения фундаментов в сжатые сроки и т. п.

Итак, при выборе типа и глубины заложения подошвы фун­даментов задачу рассматривают комплексно (что, на чем и как строится).

9.5.3. Инженерно-геологические условия площадки строительства

Каждая площадка строительства обладает специфиче­скими особенностями, прежде всего сугубо индивидуальным на­пластованием грунтов. Это обстоятельство затрудняет оценку их влияния на выбор глубины заложения подошвы фундамен­тов. В связи с этим рассмотрим типовые схемы напластования, в которые можно сгруппировать все инженерно-геологические условия. Для схематизации все грунты делят на две условные категории: слабые и надежные (хорошие).

Слабыми называют грунты, если использование их в ка­честве основания при устройстве фундаментов в открытых кот­лованах не может обеспечить надежного существования проек­тируемого сооружения.

Надежными называют грунты, которые обеспечивают требуемое существование проектируемого сооружения.

Следует обратить внимание на относительность понятий «слабый» и «надежный» грунт. Эти понятия, как отмечено выше, связываются с проектируемым сооружением. Если соору­жение легкое или несущие конструкции его допускают разви­тие больших и неравномерных осадок, то даже сильно сжимае­мые грунты будут относиться к категории надежных. Наоборот, при возведении конструкций, не допускающих неравномерные осадки, а также тяжелых сооружений приходится считать сла­быми даже грунты, обладающие средней сжимаемостью и с успехом используемые в основании обычных сооружений.

214

Рис. 9.13. Схемы I—III напла-

стования грунтов

I — надежный грунт; 2 — слабый I грунт

Рис. 9.14. Варианты устройства фундаментов при наличии более плотных грунтов под «надежным»

грунтом

/—«надежный» грунт среднего качества; 2 г- более плотный грунт

При указанном делении грунтов все многообразие их напла­стований можно представить в виде трех схем (рис. 9.13).

Схема 1. С поверхности на большую глубину залегают на­дежные грунты. Толща их может состоять из нескольких слоев. Строительные качества грунтов всех подстилающих слоев не ниже качества грунтов верхнего слоя толщи. Решением для та­кой схемы напластования грунтов является принятие мини­мальной глубины заложения подошв фундаментов, допускае­мой при учете климатических воздействий и особенностей со­оружения. Иногда за несущий принимают слой более плотного грунта, залегающий на некоторой глубине (рис. 9.14), если это решение экономичнее.

Схема П. С поверхности на некоторую глубину залегают один или несколько пластов слабых грунтов, ниже которых рас­полагается толща надежных грунтов. При таком напластова­нии можно наметить ряд решений.

Простейшим решением является прорезка слабых грунтов и передача нагрузки на слои надежных грунтов (рис. 9.15,а). При высоких качествах надежного грунта сооружение можно опереть на столбы (рис. 9.15,6) или сваи (рис. 9.15, е). Сваи при этом могут иметь различную длину в зависимости от каче­ства надежных грунтов. Легкие сооружения можно возводить на сваях, передающих нагрузку на слабые грунты (рис. 9,15,г). Слабые грунты могут быть уплотнены, заменены или закреп­лены (рис. 9.15,5), как это изложено в п. 12.' Иногда целесо­образно использовать слабые грунты в основании, понизив чув­ствительность несущих конструкций к неравномерным осадкам или уменьшив неравномерности осадок путем устройства сплош­ных фундаментных плит или ленточных фундаментов под ко­лонны.

о.)

Схема III. На некоторой глубине слоистой толщи залегает один или несколько пластов слабых грунтов. В этом случае при- _{в в}. _д емлемы решения, рас-

смотренные при напла­стовании грунтов по схеме II, однако при-

Рис. 9.15. Варианты уст­ройства фундаментов при напластовании грунтов по схеме II

215

Рис. 9.16. Варианты устройства фун­даментов при напластовании грунтов по схеме III

/ — «надежный» грунт; S — слабый грунт; 3 —зона закрепления; 4 — эпюра напря­жений

ходится прорезать и верхний слой надежного грунта. При напластовании грунтов по схе­ме III верхний слой надеж­ного грунта можно использовать в качестве распределительной подушки (рис. 9.16, а) или закрепить только слой слабого грун­та (рис. 9.16,6).

Таким образом, тип и глубина заложения фундаментов су­щественно зависят от инженерно-геологических условий пло­щадки строительства.