16.1.2. Естественные и искусственные основания

Естественным основанием называется залегающий под фундаментом грунт, имеющий в своём природном состоянии достаточную несущую способность для обеспечения прочности и устойчивости здания или сооружения, т. е. для обеспечения допустимых по величине и равномерности их осадок.

Искусственным основанием называется грунт, не обладающий в природном состоянии достаточный несущей способностью на глубине заложения фундамента и подвергнутый искусственному упрочнению.

Упрочнение грунтов оснований достигается путём их уплотнения или укрепления. Уплотнение грунтов производят поверхностным трамбованием, послойной укаткой, поверхностным или глубинным вибрированием, устройством грунтовых свай, заменой слабых грунтов основания песчаными либо гравийно-щебёночными подушками. При устройстве грунтовых свай в грунт вдавливается твёрдый пуансон конической или пирамидальной формы. В результате грунт возле пуансона уплотняется. После извлечения пуансона образовавшаяся скважина заполняется песком, гравием или щебнем.

Толщина песчаных или гравийно-щебёночных подушек при замене слабого грунта на более прочный должна быть такой, чтобы давление от здания, передаваемое подушками на нижележащий грунт, не превышало допустимой для него величины.

Укрепление грунтов оснований производят цементацией, силикатизацией, битумизацией, термическим способом. Цементацией укрепляют гравелистые, крупные или средние пески, в которые по стальным перфорированным трубам нагнетается до требуемой глубины цементная суспензия или цементно-глинистый раствор. Нагнетаемые растворы заполняют межзерновые поры и, затвердевая, повышают несущую способность грунтов оснований.

Силикатизацией укрепляют мелкие и пылеватые пески и просадочные грунты. Для этого в них нагнетают (в зависимости от вида грунтов) жидкое стекло, хлористый кальций или жидкое стекло и фосфорную кислоту на глубину 15–20 м. Раствор затвердевает и грунт каменеет.

Битумизацией укрепляют крупнообломочные грунты путём нагнетания в них битумной эмульсии. При этом достигается закрепление грунтов и защита от фильтрации грунтовых вод.

Термическим способом укрепляют просадочные грунты, имеющие глинистую основу и высокую пористость. Для этого в грунт на глубину 10–15 м нагнетается по трубам воздух, нагретый до 800ºС. В результате глинистый грунт получает термическую обработку (обжиг), т. е. приобретает свойства керамического тела.

16.2. Фундаменты

16.2.1. Общие сведения о фундаментах

Фундаментом называется подземная часть здания, воспринимающая всю нагрузку от здания и передающая эту нагрузку на основание. Фундаменты работают в сложных условиях, воспринимая большие нагрузки. Они должны быть прочными, устойчивыми, долговечными и экономичными, при этом экономичность является основным фактором при выборе конструктивного решения фундамента при выполнении остальных требований.

Кроме несущих функций фундаменты в зданиях с подвалами выполняют ограждающие функции, являясь стенами подвалов и ограждая подвальные помещения от наружного грунта и грунтовых вод. К материалам для устройства фундаментов предъявляются требования по прочности, долговечности, морозостойкости, стойкости против агрессивных воздействий грунтовых вод. В связи с этим для фундаментов пригодны следующие материалы: бут, бутовая кладка, бутобетон, бетон, железобетон и сильно обожжённый кирпич. При устройстве свайных и столбчатых фундаментов могут применяться деревянные сваи и столбы с соответствующей защитой от гниения. Как правило, фундамент состоит из подушки и стенки или столба. Стенка или столб должны быть прочными и устойчивыми, а подушка фундамента должна иметь такие размеры в плане, чтобы обеспечивалось допустимое давление на грунт основания, т. е. обеспечивались допустимые осадки зданий.

В зависимости от вида несущего остова здания, величины нагрузок, передаваемых на фундамент, характера грунта основания и его несущей способности фундаменты по конструктивному исполнению бывают ленточными, столбчатыми, сплошными или коробчатыми и свайными, а в зависимости от способа устройства они бывают сборными или монолитными (рис. 16.2).

Р ис. 16.2. Основные типы вари-антов конструктивных решений фундаментов и их конструктив-ные элементы: а – ленточные; б – столбчатые; в – свайные; г – сплошные; д – сплошные коробчатые; 1 – подушка; 2 – стенка; 3 – отмостка; 4 – про-дольные несущие стены здания; 5 – разбивочные оси; 6 – подушка столбчатого фундамента; 7 – под-колонник; 8 – столб; 9 – фунда-ментная балка; 10 – свая; 11 – рост-верк; 12 – сплошная плита; 13 – рёбра; 14 – коробчатый фун-дамент; 15 – продольный канал для прокладки коммуникаций; 16 – поперечные несущие стены; 17 – стоянки для автомашин