Лекция №2. Фундаменты зданий из мелкоразмерных элементов

Рис. 2.1: Схема воздействий на фундаменты

 

Определение глубины заложения фундамента

Глубина заложения фундамента - это расстояние от спланированной поверхности грунта до уровня подошвы фундамента.

Глубина заложения фундамента принимается с учетом:

· Назначения и конструктивных особенностей проектируемого здания

· Нагрузок и воздействия на фундаменты

· Глубины прокладки инженерных коммуникаций

· Существующего и проектируемого рельефа застраиваемой территории

· Инженерно-геологических условий площадки стр. (физико-механических свойств грунтов, характера напластований, наличия склонных к скольжению слоев и пр.)

· Гидрологических условий площадки и возможных их изменений

Нормативная глубина сезонного промерзания грунта принимается средней из ежегодных максимальных глубин сезонного промерзания (за 10 лет).

 

Требования к грунтам оснований

Естественные основания должны удовлетворять следующим основным требованиям:

· иметь достаточную несущую способность (прочность на одноосное сжатие);

· обладать небольшой и равномерной сжимаемостью, обеспечивающей равномерную осадку здания; большие и неравномерные осадки могут привести к повреждениям и даже разрушению здания;

· не подвергаться пучению (увеличению в объеме) при промерзании; в соответствии с этим фактором выбирают глубину заложения фундамента и его конструкцию;

· обладать неподвижностью (не допускать просадок и оползней); просадки могут произойти при недостаточной мощности слоя грунта, принятого за основание, если под ним располагается грунт, имеющий меньшую прочность (более слабый грунт); оползни могут

иметь место при наклонном расположении пластов грунта, ограниченных крутым откосом или косогором;

· не обладать свойством ползучести, т.е. способностью к длительной незатухающей деформации под нагрузкой;

· не размываться и не растворяться грунтовыми водами, что приводит к снижению прочности основания и появлению непредусмотренных осадок.

Таким образом, основным качеством, которым должно обладать грунтовое основание, является надежность. Под надежностью основания понимают его способность воспринимать все внешние воздействия в течение заданного срока с обеспечением нормальной эксплуатации здания.

Факторы, определяющие надежность оснований:

· соответствие принятой схемы и метода расчета основания действительным условиям его работы;

· достоверность списания ин›кенерно-геологических условий строительства, составляемого в процессе полевых изысканий и обследований;

· достоверность исходных данных о физико-механических характеристиках грунтов оснований;

· достоверность сведений о нагрузках и воздействиях, которым подвергаются основания сооружений при эксплуатации;

· правильность реализации проектных решений в ходе строительства, обеспечиваемая контролем за качеством и соблюдением предусмотренной технологии производства работ.

 

Методы искусственного закрепления

Искусственные основания

В случаях, когда грунт на участке строительства не удовлетворяет предъявляемым требованиям, а здание необходимо возводить именно на этом участке, устраивают искусственное основание. Такие основания устраивают путем их искусственного упрочнения или заменой слабого грунта более прочным. Упрочнение грунта может осуществляться различными способами.

Поверхностное уплотнение грунта достигается трамбованием пневматическими трамбовками (иногда с втрамбованием щебня) или трамбовочными плитами массой более 2 т, падающими с высоты 3-4 м. Для уплотнения больших площадей грунт укатывают катками массой 10-15 т Для уплотнения песчаных и пылеватых грунтов используют поверхностные вибраторы.

Силикатизация применяется для закрепления (упрочнения) мелких и пылеватых песков (плывунов). Для этого в песчаный грунт с помощью инъектора поочередно нагнетают растворы жидкого стекла и хлористого кальция, а для закрепления пылеватых песков - раствор жидкого стекла‚ смешанного с раствором фосфорной кислоты. В результате нагнетания указанных растворов грунт с течением времени каменеет и приобретает большую несущую способность.

Цементизация — нагнетание в грунт по трубам жидкого цементного раствора или цементного молока. По мере нагнетания раствора трубы извлекаются из грунта. После затвердевания раствора в порах грунта последний приобретает камневидную структуру и большую прочность. Цементизация применяется для укрепления гравелистых, крупных и средней крупности песков.

Метод армирования грунтового массива основан на управляемом инъектировании под давлением расчетных объемов твердеющих растворов по специально рассчитанной объемно-планировочной схеме. Образовавшиеся при этом включения в радиусе 1,5—3 м от инъектора в процессе нагнетания расширяются за счет увеличения объема твердеющего раствора и формируют при твердении жесткий армирующий каркас.

Грунт, находящийся между включениями, уплотняется давлением раствора, приобретая улучшенные механические характеристики. Жесткий каркас из затвердевшего раствора дополнительно упрочняет уплотненный грунтовый массив. Усиленный таким образом грунт является принципиально новым природно-техногенным образованием – геотехногенным композитом, или «геокомпозитом», обладающим высокой степенью жесткости и неупорядоченной структурой (напоминающей корни дерева), в котором «матрицей» является уплотненный грунт, а армирующим скелетом — затвердевший раствор.

Метод «геокомпозит» можно использовать для любых сжимаемых дисперсных грунтов как естественного происхождения — пески, суглинки, супеси и глины, так и техногенного характера — насыпные грунты, строительный мусор и производственные отложения.

Если уплотнение и закрепление грунта затруднено, то слой слабого грунта заменяют более прочным. Замененный слой грунта называют подушкой. При небольшой этажности зданий (небольшой нагрузке) применяют подушки из крупного или средней крупности песка. Толщина подушки должна быть такой, чтобы давление под ней не превышало несущей способности нижележащего грунта.