Фундаменты
Правильный выбор конструкции подземной части и фундаментов жилого дома зависит от несущей способности грунта и многих других факторов, в том числе от высоты здания, шагов колонн, массы надземной части здания, уровня грунтовых вод, наличия примыкающих конструкций и подземного хозяйства.
Грунтовые условия
На каждой территории, намеченной к застройке, проводят в полном объеме инженерно-геологические изыскания. Отчет, подготовленный специалистом по основаниям и фундаментам на основе проведенных им инженерно-геологических изысканий, должен содержать предложения по выбору типа фундамента с учетом всех факторов, в том числе и экономических. Архитектор и инженер-конструктор обычно подготавливают для специалиста по основаниям и фундаментам проектные данные, необходимые для его заключения: высота здания, размеры сетки колонн, нагрузка на них и др.
Количество и глубину буровых скважин определяет специалист по основаниям. Паспорта (журналы) буровых скважин содержат отметки грунтовых слоев, классификацию каждого слоя, отметки грунтовых вод, среднюю плотность, водосодержание и сопротивление на сжатие в свободном состоянии различных встретившихся грунтовых материалов. Инженерно-геологический отчет содержит паспорта (журналы) буровых скважин, рекомендации по выбору типа фундаментов, отметки их заложения, ожидаемые осадки фундамента и их влияние на конструкции здания.
Фундаменты в виде уширенных башмаков
Уширенные башмаки — наиболее экономичные фундаменты. Их применяют для зданий высотой до 20 этажей и более. Они могут быть, как бетонными, так и железобетонными. Нагрузка от колонн надземной части обычно передается бетонными столбами на башмаки, расположенные на грунтовом слое, который обладает достаточной несущей способностью. Непрерывные башмаки в виде ленты обычно устраивают для опирания стен, а отдельные башмаки — для опирания колонн.
Плитные фундаменты
Наличие слабых грунтов с малой несущей способностью и (или) ожидаемая неравномерность осадки основания обусловливают применение фундамента в виде обычной неразрезной железобетонной плиты, которая поддерживает колонны и стены. Такая плита проектируется как перевернутая плита перекрытия в безригельном каркасе, нагруженная отпором грунта, с колоннами, обеспечивающими реактивное восприятие этой нагрузки.
Фундаменты глубокого заложения
Если грунты основания с достаточной несущей способностью расположены значительно ниже отметки поверхности, применяют фундаменты глубокого заложения. Набивные сваи-стойки (иногда называемые кессонами) предусматриваются при возможности их опирания на глинистый конгломерат с песком и гравием (плотные глины) или скальное основание. Шахта выполняется, как правило, механическим способом, и, если основанием служит глинистый конгломерат, для увеличения площади опоры на этом уровне делают уширение в виде «колокола». Если же опорой служит скальное основание, шахту делают прямой. Чтобы обеспечить бурение шахт без обрушения, в верхних мягких грунтах прокладывают временные стальные обсадные трубы, закрепляемые в более плотных глинах. Их обычно извлекают после бетонирования. В зависимости от грунтовых условий или по требованию норм иногда устанавливают постоянные стальные гильзы, чтобы предотвратить сплывание грунта в скважину. Устройство их иногда учитывается при расчете несущей способности кессонной сваи.
а — свая-стойка с опорой, уширенной в виде колокола, в твердых глинах; б — прямая свая с опорой на скальное основание; 1 — пески; 2 — поверхность; 3 — обсадная труба; 4 — минимум 0,9 м для контроля; 5 — глины; 6 — глинистый конгломерат; 7 — «колокол»; 8 — скальное основание
Висячие сваи применяют в тех случаях, когда по грунтовым условиям и (или) по экономическим соображениям устройство кессонных свай не оправдано. Несущая способность свай такого типа, необходимая для опирания на них надземной части, обеспечивается за счет трения по боковым поверхностям и опирания на грунт торцов свай. Выбор типа висячих свай в значительной степени зависит от грунтовых слоев и нагрузок на сваи. Рекомендации по этому вопросу обычно содержатся в инженерно-геологическом отчете. В зависимости от требуемой несущей способности могут быть применены одиночные сваи или кусты свай. Нагрузка от колонн передается на кессонные сваи непосредственно, а висячие сваи требуют устройства железобетонных ростверков, которые значительно удорожают сооружение фундаментов этого типа.
Висячие сваи могут быть забиты, погружены путем вибрации или устроены в заранее пробуренных скважинах. Сваи из древесины, обработанной специальным образом, используют преимущественно для легких сооружений; их несущая способность находится в пределах 25 тс.
Предварительно-напряженные железобетонные сваи заводского изготовления имеют различную форму: со сходящимися или параллельными гранями. Их несущая способность может достигать 200 тс. Стальные сваи двутаврового широкополочного сечения могут обладать такой же несущей способностью, как и бетонные сваи заводского производства. Комбинированные сваи выполняют из нескольких материалов, и зачастую они представляют наиболее экономичное решение. Они могут быть изготовлены в виде забитых стальных оболочек или труб, заполненных бетоном, предварительно обетоненных стальных профилей, из дерева с монолитным бетоном и из различных других материалов.
1 — ростверк; 2 — сваи; 3 — нет твердых глин; 4 — скальное основание
Гидростатическое давление
При размещении подвалов, гаражей и шахт ниже уровня грунтовых вод требуется учитывать воздействия гидростатического подпора. Чтобы обеспечить сухие условия работ при их устройстве, необходимо использовать насосы и колодцы для временного понижения уровня грунтовых вод. Нет необходимости доказывать, что устройство таких сооружений весьма дорого и их следует, насколько это возможно, избегать.
Точно определить отметку верхнего уровня грунтовых вод очень сложно, так как он изменяется в зависимости от сезона, кроме того, при замере трудно отличить действительный уровень грунтовых вод от уровня случайных пластовых вод (вод, задержанных между грунтовыми пластами). Ввиду этого наивысшую «проектную» отметку уровня грунтовых вод обычно устанавливают с запасом.
Конструкции жилых домов повышенной этажности, запроектированных на фундаменте в виде плиты, обеспечивают восприятие значительных усилий от гидростатического подпора за счет собственного веса. Например, несущие конструкции 30-этажного дома с плитами перекрытий из тяжелого бетона толщиной 12,7 см создают давление на основание от собственного веса около 9,5 тс на 1 м2. Для преодоления такого давления требуется гидравлический напор высотой около 9 м. Вертикальная нагрузка от одной бетонной плиты перекрытия толщиной 12,7см равна 30 см гидростатического напора. Если нагрузка от несущих колонн воспринимается свайными фундаментами, требуется, чтобы плита пола самого нижнего этажа воспринимала усилия подпора между колоннами. Это может быть достигнуто путем конструирования плиты пола подвала с расчетом на восприятие соответствующего давления или путем устройства массивной бетонной плиты. Свайные фундаменты удовлетворительно служат «анкерами», препятствующими всплытию. В гаражах и других малонагруженных сооружениях необходимо возводить свайные фундаменты, специально рассчитанные на восприятие усилий подпора.
Вместо конструкций, воспринимающих подпор, иногда используются механические средства снижения гидростатического давления.
Расположение под полом и по периметру дренажных труб в сочетании с насосами, обеспечивающими понижение уровня вод, может оказаться более экономичным решением, хотя и не гарантирующим полной безопасности.
Конструктивные или механические способы борьбы с подпором — это решение только части проблем, возникающих при строительстве сооружений ниже уровня грунтовых вод.
Водозащита — сложное и дорогостоящее мероприятие. Все стены и перекрытия, расположенные ниже уровня грунтовых вод, должны иметь водозащитное покрытие, а все стыки — водозащитный барьер. Чтобы обеспечить сохранность водозащитного покрытия, зачастую необходимо применять глиняную обмазку (слой) как основу для нанесения водозащиты перед бетонированием основной конструкции.
1 — гидроизоляционный слой; 2 — глиняный слой; 3 — водозащитный барьер и (или) не пропускающий воду стык; 4 — плотный бетон (В/Ц ≈ 0,45)
Добавить комментарий