Тема3.2. Фундаменты мелкого заложения

Фундаменты мелкого заложения

Когда грунты, залегающие в основании, по своим физико-меха­ническим качествам и расчетным характеристикам позволяют дать фундамент сооружения на небольшой глубине, устраивают фундамент мелкого заложения обычно в открытых котлованах.

Так как фундамент служит для передачи давления от сооруже­ния на грунт, то подошва его должна иметь достаточную площадь, определяемую расчетом. Требующееся расширение фундамента книзу делают уступами (рис. 3.2, а) или в виде усеченной пира­миды (рис. 3.2, б).

При уступчатом фундаменте линия, характеризующая его рас­ширение, должна составлять с вертикалью угол не более 30° (см. рис. 3.2, а).

Верх фундамента опоры называют его обрезом. Обрез фун­дамента на реках располагают примерно на 0,5 м ниже уровня меженных вод, чтобы фундамент не обнажался при пониженных уровнях. На сухом месте обрез располагают на 0,1 — 0,2 м ниже поверхности грунта. В уровне обреза фундамент делают шире уста­новленного на него тела опоры для того, чтобы в случае неточнос­тей реального положения возведенных фундаментов установка на

них тела опор не вызывала трудностей. Ширину уступов прини­мают равной примерно 0,5—1 м. Фундаменты делают бетонны­ми или реже железобетонными. Фундаменты сооружают как монолитными, так и сборными из бетонных или железобетонных блоков, изготовленных на заводе или полигоне и устанавливаемых на место краном.

В тех случаях, когда грунт ос­нования имеет недостаточную не­сущую способность или дает большие осадки, может быть при­менено искусственное его упроч­нение.

Наиболее эффективно уплот­нение грунтов путем заполнения пор цементацией или силикатизацией. Цементация заключается в нагнетании под давлением в грунт цементного раствора, который после отвердения связывает частицы грунта. Цементацию применяют для укрепления крупнопористых пород (крупный пе­сок, гравий) или трещиноватых скальных пород. Силиктизация представляет собой химический способ закрепления, при ко­тором в грунт поочередно нагнетают растворы силиката натрия (жидкого стекла) и хлористого кальция. Образующееся при этом вещество обволакивает частицы грунта и прочно связывает их пос­ле отвердения. Силикатизированный грунт имеет хорошую водоне­проницаемость. Силикатизацией можно укреплять мелкозернистые пески, лёссовидные грунты и суглинки. Укрепляют грунт нагнета­нием в него нагретого битума или битумной эмульсии.

Вид котлована и способ его ограждения (рис. 3.3, а, б) при фундаментах мелкого заложения зависит от характера грунтов, наличия грунтовых (рис. 3.3, в, г) и поверхностных вод, а также от размеров и глубины заложения фундаментов. Фундаменты усто­ев возводят за земляными перемычками (рис. 3.3, д), а речных опор за шпунтовыми ограждениями (рис. 3.3, ж) и земляными перемычками (рис. 3.3, е).

Тема 3.3. Фундаменты глубокого заложения

Фундаменты глубокого заложения

В опорах мостов применяют фундаменты из свай и оболочек, когда давление надо передать на глубоко залегающие слон грунта.

Свая — это полностью или частично погруженный в грунт стер­жень, служащий для передачи давления от сооружения на нижеле­жащие слои грунта. Если сваи проходят через слабые грунты и опи­раются своими нижними концами на плотную породу, то их назы­вают сваями-стойками (рис. 4.1, а). Сваи, передающие давления главным образом за счет трения своих боковых поверхностей о грунт, называют висячими (рис. 4.1, б). По материалу различают сваи деревянные, бетонные, железобетонные и металлические, по способу погружения в грунт — забивные, буровые, винтовые.

Оболочка представляет собой сваю кольцевого поперечного сечения диаметром более 80 см. Оболочки делают железобетонны­ми и при больших диаметрах погружают вибропогружателями.

Конструкция, объединяющая головы свай или оболочек и рас­пределяющая на них давление от вышележащей части сооружения, представляет собой ростверк. В опорах современных мостов ро­стверк делают в виде бетонной или железобетонной плиты, в кото­рой надежно заделывают головы свай. В зависимости от уровня расположения ростверка по отношению к поверхности грунта раз­личают низкие и высокие свайные ростверки. Низкий ростверк рас­полагают на таком уровне, чтобы головы свай всегда были ниже поверхности грунта, даже в случае возможного его размыва (см. рис. 4.1, а, б). В низком ростверке горизонтальные силы передают­ся частично на сваю, но в большей степени на грунт боковой по­верхностью фундамента. В высоком ростверке верхнюю часть свай

располагают выше поверхности грунта (рис. 4.1, в). В таком ростверке горизонтальные силы полностью передаются сваям, вы­зывая в них большие изгибаю­щие моменты.

В плане сваи располагают ря­дами или в шахматном порядке Расстояния между центрами ниж­них концов свай принимают не менее трех ее диаметров (тол­щин), так как при забивке свая хорошо уплотняет примерно такую зону окружающего ее грунта.

Сваи значительно хуже сопротивляются действию горизонталь­ных сил, чем вертикальных, поэтому при передаче фундаменту боль­ших горизонтальных усилий часть свай нужно забивать наклонно с тем, чтобы их направление было ближе к направлению равнодей­ствующих усилий, передаваемых фундаменту (см. рис. 4.1, в).

Несущая способность сваи слагается из усилия, которое она мо­жет передавать грунту своим острием, и усилия, которое она мо­жет передать боковой поверхностью окружающему грунту через трение. Сваи-стойки передают преобладающую часть давления че­рез острие, поэтому их несущая способность зависит от прочности грунта под острием сваи, а также от несущей способности само'' сваи как сжатой стойки.

В висячих сваях давление передастся как острием, так и боко­вой их поверхностью, поэтому несущая способность висячих свай зависит от их диаметра и глубины забивки, степени уплотнения грунта, а иногда и от способа погружения. Наиболее надежный спо­соб определения несущей способности свай — это испытание их пробной нагрузкой. В тех случаях, когда нет возможности провести такие испытания, несущую способность свай определяют теорети­чески по формулам.

Сваи-столбы, пли просто столбы, отличаются от забивных свай или оболочек способом их возведения. Столбы сооружают без принудительного заглубления, устраивая в грунте скальпом ос­новании скважины, заполняемые затем бетонной смесью. Скважи­ны и, следовательно, бетонируемые в них столбы могут иметь уширения в нижней части для увеличения их несущей способности.

Дальнейшим развитием конструкций в виде столбов можно счи­тать фундаменты из стенок в грунте, сооружаемых в предваритель­но устроенных траншеях. Такие типы фундаментов удобны при большой длине возводимого сооружения. Для устройства этих фун­даментов в грунте выкапывают прямоугольные прорези, заполняе­мые по мере их разработки глинистым раствором (рис. 4.2, а). За­тем прорези-котлованы заполняют бетонной смесью (рис. 4.2, б), устанавливая в случае необходимости арматурные каркасы. Стенки могут непосредственно служить фундаментами, передающими дав­ление на нижележащие более прочные грунты (рис. 4.2, в). Иногда их используют как ограждение для последующей разработки окру­женной ими части грунта и устройства под их защитой тела фунда­мента (рис. 4.2, г). Этот вид фундаментов во многих случаях весь­ма экономичен и легко осуществим.