Выбор варианта фундамента по инженерно-геологическим условиям строительной площадки. Методические указания

могут быть вертикальными и наклонными, на них опирается плитная часть фундамента): ширина пластин = 10…20 см , расстояние между ними состав-

ляет (2…4) . При этом передача нагрузки на основание осуществляется через торец пластин и их боковые поверхности;

- фундаменты с жесткими анкерами, применяемые при действии неболь-

ших вертикальных нагрузок и больших моментов, работающие на выдергива-

ние (например, в нескальных грунтах), длина буронабивного анкера равна от 3 до 4 м, диаметр от 15 до 20 см, армированный каркас жестко соединяется с плитной частью фундамента;

- фундаменты с пустотообразователями (диаметр пустот от 100 до 300

мм);

- фундаменты с наклонной подошвой, применяемые под распорные кон-

струкции.

Таблица 2- Классификация фундаментов на естественном основании по применяемым материалам

П р и м е ч а н и е - Знаком «+» отмечены материалы, применяемые для перечисленных фун-

даментов.

5 Виды фундаментов глубокого заложения

Фундаменты глубокого заложения подразделяются на свайные и столбча-

тые, опускные колодцы и кессонные.

11

Свайные фундаменты сооружают в тех случаях, когда в верхних слоях грунтовой толщи залегают грунты, имеющие низкую прочность и высокую сжимаемость.

Свайный фундамент состоит из группы свай и объединяющей их поверху плиты (ростверка). Подошвой его является плоскость, в которой располагаются нижние концы свай. В этом уровне все нагрузки, действующие на фундамент,

передаются нижележащему грунту, а грунт, расположенный между сваями,

служит промежуточной средой, способствующей передаче нагрузок на грунт основания.

Несущая способность одиночной сваи в большинстве случаев во много раз меньше нагрузки, передаваемой надземной конструкцией, поэтому свайный фундамент выполняют из нескольких свай. В практике строительства в зависимости от характера расположения свай в плане различают следующие виды свайных фундаментов: одиночные сваи, ленточные свайные фундаменты с размещением свай рядами, свайные кусты, сплошное свайное поле.

Одиночные сваи применяют под сооружения, когда нагрузку от колонны здания или стыка панелей воспринимает одна свая.

Ленточные свайные фундаменты устраивают под стенами зданий и другими протяженными конструкциями. Различают однорядное и многорядное размещение свай.

Свайные кусты – эта группа свай, обычно расположенных под отдельными конструкциями. Минимальное число свай в одном кусте – три. Иногда допускается делать свайные кусты из двух свай.

Сплошное свайное поле устраивают под тяжелые сооружения, когда сваи располагаются по некоторой сетке под всем сооружением или частью его.

12

На сплошное поле опираются все конструкции сооружения (колонны, стены,

оборудование). Свайным полем называют также систему свай, размещенных под сооружением, состоящую из одиночных свай, лент и свайных кустов.

Сваи размещаются рядами или в шахматном порядке. Расстояние от крайних осей свай до кромки ростверка принимается равным диаметру сваи.

Расстояние между осями свай принимают не менее 3d (d -диаметр свай).

Выбор типа сопряжений свай с ростверком зависит от конструктивной схемы здания или сооружения, наличия горизонтальных нагрузок, а также со-

отношения между вертикальными и горизонтальными нагрузками.

Ростверк может быть расположен на разных уровнях по отношению к по-

верхности земли. Он может быть заглублен в грунт (рисунок 5а), может быть расположен и выше поверхности земли (рисунок 5б). На поверхности плиты

ростверка располагается надфундаментная часть сооружения. Есть также кон-

струкции, в которых сваи и ростверк выполняют функции фундамента, и над-

фундаментной части сооружения. Так в мостах свайно-эстакадного типа (рису-

нок 5в) опоры состоят из свай и плит-насадок, на которые опираются пролет-

ные строения.

Техника устройства свайных фундаментов настолько развилась и усо-

вершенствовалась, что этот тип фундаментов стал одним из основных.

а) б) в)

Рисунок 5 – Схемы опор свайных фундаментов

Классификация ростверков приведена на рисунке 6.

13

получается массивный фундамент глубокого заложения (рисунок 7). К тонко-

стенным колодцам относятся железобетонные оболочки диаметром свыше 3 м,

принудительно погружаемые в грунт. Глубина погружения колодцев может быть значительной (до 50 м).

Кессонные фундаменты, состоящие из кессона и надкессонной кладки возводят, если опусканию колодцев препятствуют твердые труднопроходимые прослойки скальных пород или отдельные включения в виде прослойки валу-

нов, погребенных стволов деревьев, заиленных частей разрушенных конструк-

ций и т.д.

Кессоны представляют собой перевернутый ящик, на потолке которого возводят кладку тела фундамента. Для разработки грунта при погружении кес-

сона в его рабочую камеру подают сжатый воздух, который отжимает воду и осушает камеру, обеспечивая возможность разработки. Работы под сжатым воздухом вредны для человеческого организма, поэтому при постройке мостов кессонные фундаменты разрешается применять в исключительных случаях

(рисунок 8). Наибольшая глубина опускания кессонов, считая от уровня воды,

составляет 35 м; при этой глубине избыточное давление в рабочей камере кес-

сона может достигать предельного значения 4 кгс/см2, при котором еще воз-

можно разрабатывать грунт.

16

Железобетонные сваи. Преимущество этих свай заключается в том, что их можно изготовить индустриальными способами на заводах сборного железо-

бетона. Железобетонные сваи применяют независимо от уровня грунтовых вод.

К недостаткам железобетонных свай следует отнести значительный рас-

ход металла и возможность разрушения бетона под влиянием химически агрес-

сивной, особенно соленой среды.

Применяются железобетонные сваи квадратного, многоугольного и коль-

цевого поперечного сечения. Изготовляются железобетонные сваи из бетона марки 200-300 с продольной арматурой и поперечной арматурой в виде хому-

тов и спирали.

Применяются также железобетонные сваи с предварительно напряженной арматурой призматической и пирамидальной формы. На такие сваи требуется меньше арматуры, они более трещиностойки.

В настоящее время разработаны сваи без поперечной арматуры, армиро-

ванные только по центру 2-мя или 4-мя предварительно напряженными стерж-

нями. Арматура железобетонных свай необходима для придания сваям прочно-

сти лишь в процессе их транспортировки и забивки.

В последние годы для гражданского строительства стали применять призматические и пирамидальные сваи квадратного сечения с полостью. Эти сваи изготавливаются на заводах, предназначенных для изготовления много-

пустотных перекрытий. Применение этих свай позволяет снизить расход бето-

на до 40 %.

Железобетонные сваи погружают в грунт забивкой, подмывом, вибриро-

ванием или завинчиванием.

При забивке железобетонной сваи верх ее защищается специальным на-

головником от повреждения бетона ударами молота. Размеры наголовника должны соответствовать поперечному сечению сваи с зазором не более 1см.

Для погружения завинчиванием сваи изготавливают с металлическими винтовыми лопастями внизу.

18

Бетонные сваи изготавливают различными методами, наиболее совер-

шенные описаны в железобетонных сваях

Деревянные сваи – это обычное бревно, чаще всего сосновое или еловое.

Длина свай бывает от 4 до 12 м, диаметр в тонком конце от 18 до 34 см (ГОСТ

9463-60). Бревно должно быть очищено от коры и сучьев и заострено. Заост-

ренная часть должна иметь три – четыре грани. При забивке в плотные грунты деревянных свай на заостренных концах их монтируют металлические башма-

ки.

Деревянные сваи необходимо защищать от гниения, особенно интенсив-

ного в пределах колебания уровня грунтовых вод, т.е. там где влажность древе-

сины свай может меняться. Поэтому головы свай необходимо располагать ни-

же самого низкого уровня грунтовой воды.

В тех случаях, когда в дальнейшем возможно понижение уровня грунто-

вой воды (устройство дренажа, канализации, местного осушения), применять деревянные сваи нельзя.

Недостатком деревянных свай являются: малый срок службы в зоне пе-

ременной влажности грунта из-за загнивания, ограниченность ходового сорта-

мента леса и недостаточная несущая способность при особо тяжелых нагрузках.

Для увеличения несущей способности деревянных свай можно соединить три-четыре бревна в пакеты.

Металлические сваи бывают открытого профиля в виде стального про-

ката или трубчатые. Стальные сваи погружают в грунт забивкой, вибрировани-

ем или завинчиванием. В последнем случае на нижнем конце сваи делается винтовая лопасть.

Грунт, находящийся внутри полости трубчатой сваи, можно оставить в ней или же удалить и заменить бетоном (трубобетонные сваи).

Применять металлические сваи из-за высокой стоимости и большого расхода стали разрешается лишь в исключительных случаях, например, в очень плотных грунтах, в которые невозможно забить железобетонные сваи.

19

Забивные сваи и сваи-оболочки

Общие требования на изготовление и применение наиболее распростра-

ненных конструкций свай изложены в ГОСТ 19804.0-78* «Сваи забивные же-

лезобетонные. Общие технические условия».

Забивные сваи и сваи-оболочки

предварительно напряженные со стержневой или проволочной арматурой и поперечным армированием или без него

Рисунок 10 - Классификация забивных свай

Набивные сваи

Набивные сваи изготавливают непосредственно на строительной площад-

ке размером поперечного сечения до 1,2 м включительно, длиной до 50 м.

Классификация набивных свай представлена на рисунке 11.

20