Основания и фундаменты

Основанием называется массив грунта, воспринима­ющий нагрузки от здания или сооружения. Основания зданий подразделяются на естественные и искус­ственные.

Естественными основаниями являются грун­ты. Грунтами называются горные породы, прочность сцепле­ния между минеральными частицами которых во много раз меньше прочности самих частиц. Скальные или горные породы также являются естественными основаниями состоящие из частиц, крепко связанных между собой и залегающих в виде сплошного массива.

Естественные основания под здания и сооружения должны обладать доста­точной несущей способностью; иметь равномерную сжимае­мость; не подвергаться пучению; не размываться и не растворяться грунтовыми водами; не допускать просадок и оползней. Грунты бывают нескольких видов:

Скальные грунты – граниты, кварциты, песчани­ки, известняки и др. Скальные грунты залегают сплошными массивами (при отсутствии трещин или пустот) и являются наиболее прочным естественным основанием.

Крупнообломочные грунты представляют со­бой не связанные обломки скальных пород, содержащие свыше 50 % обломков крупнее 2 мм (подразделяются на щебень, гальку и гравий). Они не подвержены вспу­чиванию, малосжимаемы, не размываются водой.

Так же как и скальные грунты, крупнообломочные являются надежным основанием.

Песчаные грунты состоят из частиц размером 0,1–2 мм и подразделяются на гравелистые, крупные, средней крупности, мелкие и пылеватые, а по минеральному составу – на кварцевые, сланцевые и известковые. Наиболее прочны кварцевые пески. С увеличением содержания пылеватых и гли­нистых частиц прочность песчаного грунта уменьшается.

Глинистые грунты состоят из мельчайших частиц чешуйчатой формы. В зависимости от влажности глинистые грунты могут находиться в твердом, пластичном и текучем состоянии. Несущая способность твердых глин больше, чем у пластичных. При замерзании, а затем оттаивании глинистые грунты вспучиваются. Вследствие небольшой скорости уплотнения частиц грунты обладают длительной осадкой под нагрузкой.

Растительные грунты (верхний гамусовый слой) непригодны для оснований из-за неоднородности состава и сильной сжимаемости под нагрузкой. Встречаются насыпные грунты, также не представляющие собой надеж­ного основания. Под действием нагрузки от здания грун­ты испытывают сжимающие напряжения и, уплотняясь, вызывают осадку здания. Величина возможной осадки зда­ний проверяется расчетом. В тех случаях, когда грунт по своим механическим свойствам непригоден для использования в качестве естественного основания, возникает необходи­мость устройства искусственного основания. В некото­рых случаях несущую способность грунта повышают путем втрамбовывания в него щебня на глубину 100–150 мм.

Более эффективными средствами являются: цементация – введение в грунт жидкого цементного раствора под давлением; сили­катизация – нагнетание в грунт силикатных растворов (на­пример жидкое стекло и хлористый кальций); термическая обработка грунта – сжигание горючих продуктов (в скважи­нах при укреплении лёссовых просадочных грунтов) и др.

Фундаменты относятся к несущим элементам зданий, они должны обладать достаточной прочностью, устойчивостью и быть максимально экономичными.

По разновидности материалов фундаменты могут быть бутовыми, бутобетонными, бетонными из пусто­телых или сплошных блоков и железобетонными. По конструктивному решению фундаменты делятся на ленточные, столбчатые, сплошные и свай­ные (рис. 5). Ленточные фундаменты устраивают под внутренние и наружные стены. Столбчатые фундаменты делают под от­дельные опоры или стены, но в последнем случае под стены здания между фундаментами укладывают балки. Сплошные фундаменты представляют собой сплошную ребристую плиту, которая укладывается под всей площадью здания. Свайные фундаменты состоят из отдельных свай, объеди­ненных сверху бетонной или железобетонной плитой или балкой (ростверком).

Глубина заложения фундаментов зависит от глубины промерзания и залегания того слоя грунта, который по своим качествам может быть принят для данного здания за естест­венное основание от наличия грунтовых вод и т. д.

Сваи располагают в один, два ряда или в шах­матном порядке. Пустотелые сваи кольцевого сечения реко­мендуется располагать только в один ряд.

Короткие сваи можно размещать в один ряд, для свай длиной более 6–7 м однорядное размещение не рекомендуется из-за возможных перекосов свай. Шаг свай под несущими стенами принимается, как правило, одинаковым. Каждая свая получает в проекте свой порядковый номер, а оси свай рядов привязываются к проектным осям стен. Расстояние между осями висячих свай должно быть не менее трех диаметров, т.е. не менее 70 см.

Минимальное число свай в фундаменте колонн – три, максимальное не ограничивается. В зависимости от конструкции подземной части здания свайные фундаменты могут быть с высоким и низким ростверком. Свайные фундаменты применяют не только при возве­дении зданий на слабых грунтах, но и на достаточно проч­ных грунтах. Фундаменты, находясь в грунте, подвергаются воздей­ствию грунтовой влаги, а иногда увлажняются грунтовы­ми водами. В силу капиллярности влага поднимается вверх и постепенно может увлажнить стены. Поэтому необходимо принимать меры для защиты грунта около фундаментов от просачивания в него атмосферных вод и меры для защиты стен от проникновения влаги из фундаментов.

Отвод атмосферных вод от фундаментов и предупрежде­ние проникания их в грунт достигаются устройством отмостки вдоль наружных стен зданий. Для защиты от грунтовой влаги устраивают горизонтальную и вертикальную гидроизоляции. Горизонтальная гид­роизоляция в стенах выполняется из двух слоев толя, пергамина или рубероида, склеенных соответственно дегтевым, битумным растворами. Вертикаль­ная гидроизоляция осу­ществляется тщательной окраской наружных поверхностей стен под­вала, соприкасающихся с грунтом, горячим битумом.

Рис. 5. Виды фундаментов: а - ленточный бутовый; б – столбчатый; в – свайный; г – сплошной в виде плоской плиты

Защита подвалов от напорной грунтовой воды осуществля­ется устройством непрерывного гидроизоляционного ковра из двух-трех слоев гидроизола, изола, стеклоткани и других гнилостойких рулон- ных материалов на мастике. Гидроизоля­ционный ковер располагают в толще пола на бетонной подготовке, пропускают через стены подвала и заводят на поверхность наружных стен до высоты более 0,5 м. На гидро­изоляционный ковер укладывают нагрузочный слой бетона, уравновешивающий давление воды.

В современных условиях для гидроизоляции широко ис­пользуют полимерные пленки.