Лекция 4: Надежность оснований и фундаментов

4.1 Виды фундаментов и оснований

Фундамент – подземная часть здания, передающая нагрузки от надземной части здания на грунт основания.

Основание – несущий слой грунта, воспринимающий нагрузки от здания. При оценке надежности оснований и фундаментов рассматривается

единая система «фундамент-основание» (Рисунок 4.1).

Рисунок 4.1 – Конструкция фундамента.

Варианты конструкций фундаментов представлены на рисунке 4.2.

33

Рисунок 4.2 – Конструкции фундаментов.

Виды грунтов основания:

1)Естественные основания:

•Песчаные грунты - состоят из частиц крупностью 1-2 мм, характеризуются высокой прочностью и малой деформативностью (осадки в таких грунтах проходят быстро, в течение двух лет). Недостатком песчаных грунтов является их подверженность суффозионному разрушению (вымыванию несвязных частиц грунта водой).

•Глинистые грунты – состоят из чешуйчатых частиц крупностью менее 0,005мм, характеризуются большой сжимаемостью и водоудерживающей способностью. Прочность таких грунтов сильно зависит от влажности: твердые глины обладают высокой прочностью, пластичные и текучепластичные – малопрочные. Осадки в глинистых грунтах протекают долго, стабилизируются до 8 лет. Также недостатком глинистых грунтов

34

является их подверженность морозному пучению в водонасыщенном состоянии.

•Супеси и суглинки – представляют собой смесь песка и глины, по своим качествам занимают промежуточное положение между песками и глинами.

•Лессовые грунты – по зерновому составу относятся к пылеватым суглинкам, являются макропористыми грунтами с вертикальными капиллярами. При увлажнении дают большую осадку, поэтому в качестве оснований используются только в крайнем случае.

2)Искусственные основания:

•Армированные основания – прочность основания повышается путем внедрения свай набивных или забивных. Тем самым прочность основания характеризуется приведенными характеристиками грунта и свай.

•Инъецированные основания – прочность грунта основания повышается одним из способов упрочнения (закрепления):

•силикатизации - для песчаных и лессовых грунтов, путем введения в грунт жидкого стекла и/ или хлористого кальция;

•цементации - для гравелистых, скальных и песчаных грунтов, заключается в нагнетании через инъекторы цементного раствора;

•смолизации - для песчаных грунтов, путем нагнетания через инъекторы водного раствора синтетической карбомидной смолы;

• электрохимическим закреплением - для водонасыщенных глинистых грунтов, заключается в подаче на анодных участках растворов солей и откачке из труб-катодов поступающей в них воды;

•термическим закреплением грунтов –для глинистых, лессовых грунтов и чернозема, заключается в обжиге грунта в скважинах с помощью жидкого топлива или нагнетанием газов

•Уплотненные основания – уплотнение достигается путем поверхностного трамбования, устройством грунтовых свай или глубинным виброуплотнением.

•Основания с полной или частичной заменой грунта.

•Искусственные насыпи.

4.2Требования к фундаментам и основаниям

yПрочность - относительно системы «фундамент-основание» прочность обеспечивается условием, когда нагрузка на фундамент не превышает расчетного сопротивления грунта основания.

yУстойчивость – требование предъявляется в фундаментам зданий, построенных на откосах или подверженных горизонтальным воздействиям, обеспечивается условием, когда силы скольжения от нагрузки здания и веса грунта не превышают силы внутреннего трения и сцепления грунтов основания.

35

yДеформации - характеризуются величинами, при которых обеспечивается целостность надземной части здания.

yПредельные деформации основания в соответствии со СНиП 2.02.01-83. Основания зданий и сооружений следующие:

y крен iu=0,005

y абсолютная осадка smax,u=8-12 см;

yсредняя осадка šu= Σsi/n=10 см;

yотносительная разность осадок ( s/L)u=0,002-0,004

4.3Классификация деформаций оснований

yОсадки - деформации, происходящие в результате уплотнения грунта под воздействием внешних нагрузок и в отдельных случаях собственного веса грунта, не сопровождающиеся коренным изменением его структуры.

yПросадки - деформации, происходящие в результате уплотнения грунта под воздействием как внешних нагрузок и собственного веса грунта, так и дополнительных факторов, таких, как, например, замачивание просадочного грунта, оттаивание ледовых прослоек в замерзшем грунте и т.п.

yПодъемы и осадки - деформации, связанные с изменением объема некоторых грунтов при изменении их влажности или воздействии химических веществ (набухание и усадка) и при замерзании воды и оттаивании льда в порах грунта (морозное пучение и оттаивание грунта).

yОседания - деформации земной поверхности, вызываемые разработкой полезных ископаемых, изменением гидрогеологических условий, понижением уровня подземных вод, карстово-суффозионными процессами и т.п.

yГоризонтальные перемещения - деформации, связанные с действием горизонтальных нагрузок на основание (фундаменты распорных систем, подпорные стены и т.д.) или со значительными вертикальными перемещениями поверхности при оседаниях, просадках грунтов от собственного веса и т.п.

yПровалы - деформации земной поверхности с нарушением сплошности грунтов, образующиеся вследствие обрушения толщи грунтов над карстовыми полостями или горными выработками.

36