Тема 12. Фундаменти глибокого закладення

Ф ундаменти глибокого закладення використовують в тих випадках, коли необхідно передати на грунт значні навантаження, причому споруда або частина будівлі розміщені під землею. До цих фундаментів відносяться опускні колодязі, кесони і фундаменти типу “стіна в грунті”.

1. Опускні колодязі. Опускний колодязь - це відкрита зверху і знизу порожниста конструкція будь-якої конфігурації в плані, яка занурюється в грунт, як правило, під дією власної ваги в процесі розробки грунту всередині колодязя.

Форма колодязя в плані визначається конфігурацією підземної частини будівлі. Використовуються бетонні та залізобетонні колодязі. Вони бувають монолітними, збірно-монолітними та збірними. Товщина стінок колодязя визначається з умови створення необхідної ваги для подолання сили тертя в процесі занурення і може перевищувати 2м. Нижня частина колодязя називається ножем (рис. 12.1). Для зменшення тертя поверхні стінок з оточуючим грунтом передбачають в ножовій частині виступ, який утворює пазуху в процесі занурення колодязя. Пазуху заповнюють розчином бентонітової глини, яка утримує стінки грунту в вертикальному положенні.

Частину колодязя, що зводять до його опускання, розміщують на тимчасовій основі, наприклад, на щебеневій призмі. В процесі опускання слідкують за вертикальністю колодязя, відповідно розробляючи грунт. При цьому періодично нарощують колодязь шляхом бетонування монолітних або монтажу збірних чи збірно-монолітних ярусів.

Вибір механізмів для розробки грунту залежить від розмірів колодязя та інженерно-геологічних умов. Можуть застосовуватись екскаватори, транспортери, грейфери, гідроелеватори. Після занурення колодязя на проектну відмітку бетонують днище. При необхідності виконують гідроізоляцію стін та днища.

2 . Кесони. Кесон - це залізобетонний ящик без дна із шлюзовим апаратом. Кесони застосовують нижче рівня грунтових вод і при наявності включень міцного грунту, для розробки якого потрібна присутність людей. Суть влаштування кесонних фундаментів полягає у відтисненні грунтової води з робочої камери в процесі його заглиблення, що дає можливість для роботи людей у цій камері (рис. 12.2).

Кесон складається з робочої камери 1, в якій у процесі занурення підвищується тиск повітря Цей тиск врівноважує тиск грунтової води на даній глибині і не дозволяє їй проникати в робочу камеру. Доступ у камеру людей та транспортування грунту проводяться через шахту 2, в якій розміщено шлюзовий апарат. По мірі заглиблення кесона зводять стіни 3 споруди, яка будується.

Робота людей в умовах підвищеного тиску шкідлива для здоров’я, тому максимальна величина заглиблення кесона складає 40м. Обмежується і час перебування людей в робочій камері. Кесони використовуються дуже рідко, у випадках, коли неможливо використати інші фундаменти.

3. Фундаменти, що виготовляють методом “стіна в грунті”. Суть способу “стіна в грунті” полягає в наступному. З допомогою землерийних машин під захистом глинистої суспензії відкопують траншеї. Потім їх бетонують або монтують в них збірні елементи, які утворюють у грунті конструкції будівель і споруд переважно у вигляді стін. Таким способом виготовляють фундаменти будівель, підземні споруди, підпірні стінки а також протифільтраційні завіси. При будівництві замкнутих в плані споруд після зведення стін грунт з внутрішньої частини споруди виймають, бетонують днище і виготовляють перекриття.

Спосіб широко використовують нижче і вище грунтових вод, він найбільш ефективний при тісній забудові території.

К онструкції з монолітного залізобетону зводять окремими ділянками довжиною 3-6м. Під захистом глинистої суспензії відкопують траншею (рис. 12.3), опускають арматурний каркас і виконують бетонування через бетонолітну рухому трубу. Потім цей процес повторюють на наступних ділянках. Глиниста суспензія, що витісняється бетоном, відводиться по лотку в запасну ємкість або в слідуючу ділянку траншеї.

Недоліком влаштування монолітних конструкцій є налипання глинистої суспензії на арматурний каркас (це суттєво ослаблює зчеплення арматури з бетоном). Цього недоліку позбавлені збірні конструкції.

Траншеї протифільтраційних завіс можуть заповнюватись твердіючими (бетон, глиноцементний розчин) і нетвердіючими (грудкова глина) матеріалами. Конкретний матеріал вибирають, виходячи з величини напору води, навантажень на завісу та терміну її роботи.