Фундаменты глубокого заложения классификация
Обновлено: 17.05.2024
Вопрос 15. Классификация фундаментов.
Фундамент – это заглубленный ниже поверхности грунта конструктивный элемент, воспринимающий нагрузки на здание и передающий их от здания основанию, называют фундаментом. Фундаменты классифицируют по конструктивным схемам, материалу, характеру работы и глубине заложения.
По конструктивным схемам:
· ленточные, располагаемые непрерывной лентой под несущими стенами здания;
· столбчатые, в виде отдельных опор под колоннами каркасных зданий;
· сплошные, в форме массивной плиты под зданием;
· свайные, в виде железобетонных или других стержней, забитых в грунт.
По материалу:
· из природного камня;
По характеру работы:
· жесткие, работающие только на сжатие;
· гибкие, работающие на сжатие и изгиб.
По глубине заложения:
· фундаменты мелкого заложения (до 5м);
· фундаменты глубокого заложения (более 5м).
Ленточные фундаменты - возводят непосредственно под стены дома или под ряд отдельных опор. В первом случае они имеют форму непрерывных подземных стен, во втором - состоят из железобетонных перекрестных балок. Данный тип фундамента целесообразен для зданий с тяжелыми (каменными, бетонными, кирпичными) стенами, при устройстве подвалов и цокольных этажей, а также при неглубоком заложении на сухих непучинистых грунтах, даже если здание строят из легких конструкций и без цоколя и подвала. На пучинистых глубоко промерзающих грунтах устройство ленточных фундаментов технически трудно выполнимо и экономически не оправдано. Ленточные фундаменты бывают монолитными и сборными. Для сооружения ленточных монолитных фундаментов на дне котлована выставляется опалубка, вяжется арматурный каркас и между стенками опалубки заливается бетон. Для снижения потерь при обогреве дома в такие фундаменты закладывается утеплитель (керамзит, минераловатные плиты, пенопласт). Сборные ленточные фундаменты состоят из крупных бетонных или железобетонных блоков.
Сборные конструкции ленточного фундамента:
- железобетонные плиты ленточного фундамента ФЛ («подушки») (рис. 89, 90);
-бетонные блоки стен подвала – фундаментные блоки сплошные ФБС (рис. 89, 90).
Координационные размеры плит ФЛ
| Марка по ГОСТ (сокращенная) | Высота, мм | Длина, мм | Ширина, мм |
| Несущие стены | Самонесущие стены | ||
| ФЛ16.30, ФЛ14.30 | 1000…2400 1400, 1600 ( в курсовой работе) | 1000…2400 1200, 1400 (в курсовой работе) | |
| ФЛ16.24, ФЛ14.24 | |||
| ФЛ16.12, ФЛ14.12 | |||
| ФЛ16.8, ФЛ14.8 | |||
| Марка плит: ФЛ «координационная ширина в дм». «координационная длина в дм» |
Координационные размеры блоков ФБС
| Марка по ГОСТ (сокращенная) | Длина блока L, мм | Высота блока h, мм | Ширина блока b, мм | Соответствующая ширина несущего слоя стены, мм |
| Кирпич | Камни | Брус, стальной каркас | ||
| ФБС 24.3.6 ФБС 9.3.6 | 2400, 900 | 150…250 | ||
| ФБС 24.4.6 ФБС 12.4.6 ФБС 9.4.6 | 2400, 1200, 900 | |||
| ФБС 24.5.6 ФБС 12.5.6 ФБС 9.5.6 | ||||
| ФБС 24.6.6 ФБС 12.6.6 ФБС 9.6.6 | ||||
| ФБС 12.4.3 | 150…250 | |||
| ФБС 12.5.3 | ||||
| ФБС 12.6.3 |
Столбчатый фундамент
Рис. 91. Конструкция столбчатого фундамента и фундаментных балок из керамического кирпича
Конструкции столбчатого фундамента:
-фундаментная балка, воспринимающая нагрузку от стен и передающая ее на столбы.
Фундаментные столбы – отдельно стоящие элементы фундамента, размещаемые с определенным шагом под несущими надземными конструкциями здания и объединенные по верху фундаментной балкой.
Столбы выполняют сборными или монолитными из бетона, ступенчатыми или постоянного по высоте квадратного (прямоугольного) сечения. Столбы устанавливаются под несущими и самонесущими стенами, наружными и внутренними, на отметке, соответствующей глубине заложения фундамента. Обрез столба располагают на уровне планировочной отметки земли или заглубляют на глубину до 150 мм.
Столбы устанавливают в местах пересечения стен и под простенками, а под протяженными участками стен без проемов – с определенным шагом. Шаг столбов зависит от нагрузки, передаваемой на фундамент. Наиболее нагруженными являются внутренние несущие стены, воспринимающие нагрузку от двух рядов перекрытий.
При расстановке столбов ось симметрии столбов совмещается с осью симметрии стены. Для многослойной стены, конструктивно состоящей из несущего и теплоизоляционного слоев (облегченная кладка из мелких камней с наружным утеплением из пенополистирольных плит), ось симметрии столба совмещается с осью симметрии несущего слоя стены. Соответствующая величина привязок столбов к координационным осям высчитывается и указывается на схеме.
По обрезу столбов устраиваются фундаментные балки, объединяющие столбы и воспринимающие нагрузку от стен. Ось симметрии балки совмещают с осью симметрии столбов и несущего слоя стен. Балки могут выполняться из сборных железобетонных элементов, монолитными железобетонными или кирпичными из керамического кирпича с армопоясом по низу. Кирпичная кладка выводится при этом выше уровня земли и выполняет функции цоколя стены. Минимальная высота сечения балки зависит от материала балки и шага столбов. В зависимости от ширины стены может приниматься различная ширина балки под отдельные стены здания, а высоту балок необходимо принимать постоянной при одинаковой глубине заложения столбов фундамента.
Фундамент под крыльца, веранды, террасы, санитарно-технические стенки с вентканалами отделяется от фундамента под стены здания деформационным осадочным швом. Площадку крыльца выполняют по бетонной подготовке по уплотненному слою грунта. Ступени крыльца могут выполняться сборными из железобетона по кирпичным стенкам из керамического кирпича. Глубина заложения кладки стенок крыльца относительно планировочной отметки земли принимается не менее 500 мм.
Размеры и размещение столбов фундамента
| Размещение столбов - в местах пересечения стен и под простенки, далее с шагом: | Шаг столбов = LБАЛКИ, мм (модуль 1/5М, 1/10М) | Ширина столба b, мм | Высота столба H, мм |
| - под несущие стены | до 2000 | ||
| -под самонесущие стены | 2000…4000 |
Свайные фундаменты - состоят из отдельных свай, перекрытых сверху железобетонной плитой или балкой (ростверком). Свайный фундамент используется в случаях, когда на слабый грунт необходимо передать большие нагрузки.
По типу материала сваи могут быть: деревянными, бетонными, железобетонными, стальными и комбинированными. Деревянные сваи наиболее экономичны, но подвержены гниению. Сваи из железобетона стоят дороже, но они более долговечны и способны выдерживать большие нагрузки. По методу изготовления и погружения в грунт сваи подразделяются на: забивные (опускаемые в грунт в готовом виде) и набивные (изготовляемые непосредственно в грунте, в пробуренных каналах). Для свайных фундаментов малоэтажных зданий применяют следующие виды свай [52]:
- забивные (вдавливаемые) призматические железобетонные сваи сечением 300×300 мм (рис. 92);
- короткие забивные (вдавливаемые) пирамидальные (с наклонными боковыми гранями) железобетонные сваи с предварительно-напряженной арматурой без поперечного армирования;
- буронабивные железобетонные сваи диаметром 300-600 мм длиной до 3 м
с уплотненным трамбованием забоем;
- набивные железобетонные сваи диаметром 300-600 мм длиной до 3 м, устраиваемые в пробитых скважинах;
- буроинъекционные сваи диаметром 150-250 мм;
- трубчатые металлобетонные сваи диаметром 159-325 мм;
Забивные (вдавливаемые) сваи – сваи, погружаемые в грунт с помощью молотов, вибропогружателей, вдавливающих или виброударных устройств без выемки грунта или в предварительно выполненные скважины (лидерные скважины).
Буронабивные сваи – сваи, устраиваемые в грунте путем заполнения пробуренных скважин бетонной смесью с предварительной установкой в скважину арматурного каркаса свай (рис. 93, 94). Уплотнение забоя производят путем втрамбовывания в грунт слоя щебня толщиной не менее 100 мм до образования уширенной части в основании сваи. Уширение нижнего конца сваи, показанной на рис. 94, выполнено камуфлетным взрывом заряда взрывчатого вещества, помещенного в забой пробуренной скважины до бетонирования.
Набивные виброштампованные сваи – сваи, устраиваемые в пробитых скважинах путем заполнения скважин бетонной смесью, уплотняемой виброштампом в виде трубы с заостренным нижним концом и закрепленным на ней вибропогружателем. Арматурный каркас сваи устанавливается также с помощью виброштампа. Пробитая скважина устраивается без выемки грунта путем многократного сбрасывания с высоты чугунного конуса. При устройстве таких свай вокруг ствола свай создается уплотненная зона, в пределах которой повышается прочность грунта и снижается его деформативность.
Буроинъекционные сваи – сваи, устраиваемые в пробуренных скважинах путем нагнетания (инъекции) в них мелкозернистой бетонной смеси или цементно- песчаного раствора.
Металлобетонные сваи – сваи с бетонным стволом в металлической оболочке в виде трубы, погружаемой в грунт вибропогружением, забивкой или вдавливанием. Такие сваи устраивают на местности, покрытой водой, или вблизи существующих зданий, когда в основании залегают неустойчивые грунты.
Сваи-колонны – забивные сборные железобетонные сваи квадратного сечения, нижняя часть которых погружена в грунт, а верхняя выполняет функции стоек каркаса надземной части здания. Выполняются со специальными консолями для опирания ригелей каркаса. Применяются для сельскохозяйственных одноэтажных зданий с типовым железобетонным каркасом.
Размеры и размещение свай
Сплошной фундамент устраивают под всей площадью здания в виде массивной монолитной железобетонной плиты, которая связывают между собой железобетонными балками, воспринимающими - нагрузку от стен.
Под фундаментными балками для предупреждения деформаций, связанных с пучением и осадкой основания, устраивают шлаковую или песчаную подсыпку, обеспечивает равномерную осадку всему зданию и может защищать подвальные этажи от подпора грунтовых вод. Такие фундаменты возводятся при больших нагрузках от здания и слабых или неоднородных грунтах.
20. Типы фундаментов глубокого заложения. Области и условия их применения.
При больших сосредоточенных нагрузках, когда устройство ФМЗ в котловане невыполнимо или невыгодно, а сваи не обеспечивают необходимой НС, а также при строительстве тяжелых и чувствительных к неравномерным осадкам сооружений (массивные кузнечные молоты, крупные прессы, зданий и насосных станций и водозаборов, опоры мостов, заглубленные и подземные сооружения – гаражи, склады, емкости, глубокие колодцы и т.п.) стремятся передавать нагрузки на скальные или полускальные основания, т.е. малосжимаемые грунты. В ряде случаев при этом приходится прорезать значительную (несколько десятков метров) толщу слабых водонасыщенных грунтов.
Для этого прибегают к устройству ФГЗ. Их разделяют на следующие виды:
- Буровые опоры и фундаменты, возводимые методом «Стена в грунте»
21. Устройство фундаментов и подземных сооружений методом опускного колодца. Основные понятия. Схемы нагрузок, порядок расчёта.
4.2 Опускные колодцы
Представляют собой замкнутую в плане и открытую сверху и снизу полую конструкцию, бетонируемую или собираемую из сборных элементов на поверхности грунта и погружаемую под действием собственного веса или дополнительной пригрузки по мере разработки грунта внутри нее (рис.13.1 и 13.2.).
Рис.13.1 Последовательность устройства опускного колодца:
а – изготовление первого яруса опускного колодца на поверхности грунта; б – погружение первого яруса опускного колодца в грунт; в – наращивание оболочки колодца; г – погружение колодца до проектной отметки; д – заполнение бетоном полости опускного колодца в случае использования его как фундамента глубокого заложения
Рис.13.2. Формы сечений опускных колодцев в плане:
а – круглая; б – квадратная; в – прямоугольная; г – прямоугольная с поперечными перегородками; д – с закругленными торцевыми стенками
Форма колодца в плане определяется конфигурацией проектируемого сооружения См. рис.13.2.
Наиболее рациональной является круглая форма, т.к. стенка круглого колодца работает только на сжатие, и при заданной площади основания
В любом случае очертание колодца должно быть в плане симметричным, т.к. всякая асимметрия осложняет его погружение (прекосы, отклонения).
Конструкционные материалы для опускных колодцев:
- каменная или кирпичная кладка;
- ж/б- наиболее распространен:
1.Монолитные (только когда форма колодца в плане имеет сложное очертание, нет возможности изготовления сборных элементов, при проходке скальных грунтов и грунтов с большим числом валунов).
2.Сборные (наибольшее предпочтение)
Погружению колодца в основание сопротивляются силы трения стен колодца о грунт. Для уменьшения трения колодцам придают коническую или цилиндрически уступчатую форму, с использованием тиксотропной суспензии. Оболочка опускного колодца из монолитного ж/б состоит из двух основных частей : 1 – ножевой; 2 – собственно оболочки. См. рис. 13.3.
Рис.13.3. Форма вертикальных сечений монолитных опускных колодцев:
а – цилиндрическая; б – коническая; в – цилиндрическая ступенчатая; 1 – ножевая часть опускного колодца; 2 – оболочка опускного колодца; 3 – арматура ножа колодца
Ножевая часть шире стены оболочки на 100…150мм со стороны грунта.
Толщина стен монолитных колодцев определяется из условия создания веса, необходимого для преодоления сил трения.
Рис.13.5. Сборный опускной колодец из вертикальных панелей:
1 – панели; 2 – форшахта;
Каждая из плоских вертикальных панелей (клепок) представляет собой элемент стены колодца на всю его высоту (рис.13.5). Между собой панели соединяются с помощью петлевых стыков или накладками на сварке.
При необходимости возведения такого опускного колодца большей высоты стены его наращивают такими же панелями, но уже без ножевой части. При этом в горизонтальном стыке панели верхнего и нижнего яруса соединяют сваркой закладных деталей.
Рис.13.6. Разработка грунта в опускном колодце:
а – насухо с помощью экскаватора; б – под водой с помощью грейфера; 1 – колодец; 2 – башенный кран; 3 – экскаватор; 4 – кран-экскаватор; 5 – грейфер
Эти две схемы погружения колодцев называются:
1.Насухо (при отсутствии подземных вод или с применением открытого водоотлива или водопонижения).
2. С разработкой грунта под водой.
Выбор способа разработки грунта зависит от размеров колодца, геологических условий строительной площадки и местных условий строительства. Так, например, грейферы применяют для разработки рыхлых песков, легких супесей, галечников и т.д.
Глубина разработки грунта на одну «Посадку» колодца принимается равной 1,5…2,0м при использовании экскаваторов и бульдозеров и не более 0,5м при применении средств гидромеханизации.
Разработка грунта под водой осуществляется преимущественно экскаваторами, оборудованными грейфером (рис.13.6 б). В случае очень слабых грунтов (плывуны), чтобы предотвратить их наплыв из-под ножа, рекомендуется поднимать уровень воды в колодце на 1…3м выше УГВ, накачивая в него воду.
75. Классификация фундаментов глубокого заложения
При залегании прочных грунтов на значительной глубине, когда устройство фундаментов в открытых котлованах становится трудновыполнимым и экономически невыгодным, а применение свай не обеспечивает необходимой несущей способности, прибегают к устройству фундаментов глубокого заложения. Необходимость устройства фундаментов глубокого заложения может быть вызвана и особенностями самого сооружения, например когда оно должно быть опущено на большую глубину (заглубленные и подземные сооружения). К таким сооружениям относятся подземные гаражи и склады, емкости очистных, водопроводных и канализационных сооружений, здания насосных станций, водозаборы, глубокие колодцы для зданий дробления руды, непрерывной разливки стали и многие другие.
В настоящее время в строительной практике применяют следующие виды фундаментов глубокого заложения: опускные колодцы, кессоны, тонкостенные оболочки, буровые опоры и фундаменты, возводимые методом «стена в грунте».
Опускные колодцы
Опускной колодец представляет собой замкнутую в плане и отрытую сверху и снизу полую конструкцию, бетонируемую или собираемую из сборных элементов на поверхности грунта и погружаемую под действием собственного веса или дополнительной при- грузки по мере разработки грунта внутри ее (рис)
Рис. 13.1. Последовательность устройства опускного колодца:
а — изготовление первого яруса опускного колодца на поверхности грунта; б — погружение первого яруса опускного колодца в грунт; в — наращивание оболочки колодца; г — погружение колодца до проектной отметки; д — заполнение бетоном полости опускного колодца в случае использования его как фундамента глубокого заложения
После погружения до проектной отметки внутреннюю полость опускного колодца полностью или частично заполняют бетоном или используют для устройства заглубленного помещения.
Опускные колодцы могут быть выполнены из дерева, каменной или кирпичной кладки, бетона, железобетона, металла. Наибольшее распространение в современной практике строительства получили железобетонные колодцы.
По форме в плане опускные колодцы могут быть круглыми, квадратными, прямоугольной или смешанной формы с внутренними перегородками и без них (рис. 13.2). Форма колодца определяется конфигурацией проектируемого сооружения, выбираемой из условия обеспечения требований технологии. Наиболее рациональной является круглая форма. Такие колодцы лучше работают на сжатие и при заданной площади основания обладают наименьшим наружным периметром, что уменьшает силы трения по их боковой
Рис. 13.2. Формы сечений опускных колодцев в плане:
а — круглая; б — квадратная; в — прямоугольная; г — прямоугольная с поперечными перегородками; д — с закругленными торцевыми стенками
Рис. 13.3. Формы вертикальных сечений опускных колодцев:
а — цилиндрическая; б — коническая; в — цилиндрическая ступенчатая; 1 ножевая часть опускного колодца; 2 — оболочка опускного колодца; 3 — арматура ножа колодца
поверхности, возникающие при погружении. С другой стороны, прямоугольная и квадратная форма опускных колодцев позволяет более рационально использовать площадь внутреннего помещения для размещения оборудования. В любом случае очертание колодца в плане делают симметричным, поскольку всякая асимметрия осложняет его погружение, ведет к перекосам и отклонению от проектного положения.
По способу устройства стен опускные колодцы из железобетона подразделяют на монолитные и из сборных элементов.
Колодцы со стенами из монолитного железобетона рекомендуется применять, когда подземные помещения по технологическим требованиям имеют сложное очертание в плане, нет возможности изготовить сборные элементы, необходимо проходить скальные грунты или грунты с большим числом валунов и когда сборный опускной колодец конструктивно более сложно выполнить, чем монолитный. Во всех других случаях рекомендуется сооружать опускные колодцы из сборных железобетонных элементов.
Опускные колодцы бывают монолитные и сборные.
Классификация фундаментов глубокого заложения
Фундаменты глубокого заложения обычно проектируют под тяжелые сооружения, так как для обеспечения нормальной эксплуатации последних в качестве их основания приходится выбирать плотные малосжимаемые грунты.Фунд глубокого заложения отличаются следующими основными особенностями: сооружаются без вскрытия основания котлованами, при отрывке которых грунты ниже их дна разуплотняются с частичным нарушением природной структуры; обеспечивают работу грунтов в основании под нагрузкой без развития выпора их вверх; хорошо сопротивляются действию горизонтальной нагрузки; передают вертикальную нагрузку на грунты основания через подошву (давлением) и боковые поверхности (трением).
Применяются следующие виды фундаментов глубокого заложения:
1) опускные колодцы - колодцы оболочки из сборного железобетона и массивные опускные колодцы;
2) тонкостенные оболочки
3) кессонные фундаменты;
4) буровые опоры или столбы.
5)ф-ты возводимые способом стена в грунте
Массивные опускные колодцы погружаются под действием собственного веса по мере удаления грунта из внутренней полости. Кессонные фундаменты используются редко и в основном в водонасыщенных грунтах, когда имеются препятствия для опускных колодцев.
134.Тонкостенные и массивные опускные колодцы.
Опускной колодец представляет собой замкнутую в плане и открытую сверху и снизу полую кон-кцию, бетонируемую или собираемую из сборных элементов на поверхности грунта и погружаемую действием собственного веса или дополнительной пригрузки по мере разработки грунта внутри ее.Наибольш распростр в соврем практике стр-ва получили жб колодцы (сборн и монол (массивные)). Массивные колодцы погружаются поддейств собственного веса, их диаметр не менее 70м.
Изготовление массивн колодца: 1 на поверх-ти земли устр нож и первый ярус; 2наращив опалубка до требуемой глубины; 3 устраивается днище.
Расчет производится на нагрузки и воздействия, возникающие в условиях их строительства и эксплуатации. Основным является расчет на строительные нагрузки, так как в подавляющем большинстве случаев оболочки колодцев во время их изготовления и погружения оказываются в более напряженном состоянии, чем при эксплуатации.
Напряж, возник у внутренней боковой поверхности колодца:
(2) –для определ толщины стенки колодца.
Расчет опускных колодцев на разрыв выполняется, как правило, при глубине опускания Н>15 м. При эксплуатации также выполн расчет стенки при пустом и при загруженном колодце, расчет днища на реактивное давление грунта, гидростатич давление воды, расчет колодцев на всплытие.
Тонкостенная оболочка представляет собой пустотелый цилиндр из обычного или предварительно напряженного железобетона. Оболочки выпускаются секциями длиной от 6 до 12 м и наружным диаметром от 1 до 3 м. Длина секций кратна 1 м, толщина стенок составляет 12 см.Погружение оболочек в грунт осуществляется, как правило, вибропогружателями. Для повышения сопротивления оболочки действию значительных по величине внешних усилий обычно ее полость после погружения до заданной глубины заполняется бетоном. Разновидностью усиленных оболочек являются оболочки с несущей диафрагмой. Диафрагма устраивается в нижней секции оболочки на высоте одного-двух ее диаметров и имеет центральное отверстие для извлечения грунта из ее полости при погружении После посадки диафрагмы на грунт на последнем этапе погружения отверстие заливают бетоном. Такие оболочки предназначаются для фундаментов, устраиваемых в песчаных и песчано-гравийных грунтах без включения валунов.
В нескальных грунтах увеличение несущей способности оболочки по грунту достигается устройством внизу уширенной пяты. Если оболочка погружается до скальных грунтов, то ее нижний конец, как правило, заделывается в скалу. Для этого в скальной породе через оболочку бурят скважину диаметром, равным внутреннему диаметру оболочки, и после установки арматурного каркаса скважину и оболочку заливают бетоном
а – оболочка с уплотненным песчаным ядром; б– усиленная оболочка
с несущей диафрагмой; в –оболочка, заделанная в скалу; г – оболочка
с уширенной пятой; 1 – оболочка; 2 – бетонное заполнение; 3 – нож;
4 – несущая диафрагма; 5 – арматурный каркас; 6 – буровая скважина
Виды фундаментов глубокого заложения: особенности расчета
При возведении массивных зданий, с несколькими этажами, поверхностные фундаменты не могут обеспечить должной устойчивости. В таких случаях прибегают к возведению фундамента глубокого заложения. Такая конструкция отличается рытьем более глубокого котлована, как правило, ниже уровня промерзания грунта. Расчет такой конструкции следует производить только после геологической разведки участка застройки.
Условия для строительства глубокого фундамента
Основной классификацией фундаментов глубокого заложения является их тип – ленточные, столбчатые и плитные. Фундаменты глубокого заложения применяют при следующих условиях:
- Уровень грунтовых вод должен быть ниже предполагаемой отметки. Производя расчет такой конструкции, следует учитывать тот факт, что если грунт под фундаментом обладает высокой способностью пропускать влагу (пучинистый грунт), то глубина заложения должна превышать уровень промерзания, иначе в такой конструкции нет смысла.
- Основание, на которое будет опираться будущий фундамент должно состоять из плотных пород и быть достаточно плотным, чтобы выдержать расчетный вес здания. Если грунт рыхлый, то его необходимо заменить на речной песок. Укладку следует производить с соблюдением всех норм и требований технологии, увлажняя и уплотняя каждый слой.
Если данные условия не соблюдаются, то единственным выходом будет применение свайного фундамента, который также относится к глубинным основаниям.
Опускные и кессонные глубинные колодцы
По технологии строительства свайные основания подразделяются на виды, одними из которых являются опускные колодцы, они еще называются массивными.
Такой фундамент состоит из колец, которые заглубляются в грунт под силой собственной тяжести. Постепенно грунт в кольцах выбирают и наращивают сверху еще кольца. После того как вся конструкция будет опущена на расчетную отметку, полость бетонируют.
Если полость не будет заполняться бетоном, а будет использоваться в качестве резервуара или подвального помещения, то такую конструкцию называют «колодец-оболочка». Данные опоры могут быть выполнены не только в виде круглых колец, профиль погружаемой секции может иметь любую конфигурацию.
При устройстве такого фундамента важно правильно произвести расчет стенок конструкции, чтобы они выдержали вес бетонной смеси и не лопнули под ее давлением. Чтобы не делать стенки слишком толстыми, можно использовать сборную конструкцию из нескольких секций.
Особенности расчета параметров колодца опоры происходит в несколько этапов:
- сначала нужно рассчитать наружные размеры котлована и глубину закладки фундамента;
- после этого, расчетным путем выводят форму его сечения в поперечном профиле;
- на последнем этапе производят расчет толщины стен и материалов, из которых они будут изготавливаться, а также определяют состав смеси, которой будет заполняться колодец.
Еще одним видом свайных оснований являются кессонные колодцы. Работы по кессонному типу фундаментов одни из сложных и дорогостоящих. Поэтому его применяют только в случае крайней необходимости, к примеру, если нужно возвести массивное здание на рыхлом основании, а перенести его в другое место застраиваемого участка нет возможности. Также подобный метод применяют при высоком уровне расположения грунтовых вод.
Способ производства работ похож на погружение колодца с тем различием, что рабочая зона погружаемого фундамента накрыта кессонной прокладкой, через которую проходит шахта. Воздух поступает в рабочую область по шахте через верхний шлюз, давая рабочим необходимое количество кислорода. Максимальная глубина такого фундамента ограничивается 40 метрами, так как на большей глубине рабочие уже не смогут работать без специальных средств защиты. Строители в рабочей камере производят работу по удалению грунта небольшими группами, смена происходит каждые 3—6 часов.
Технология производства работ с буровыми опорами
Эти конструкции относятся к новым видам фундаментов. Главная особенность таких опор – большая глубина погружения (до 60 метров) при диаметре сечения до двух метров. Их применяют не только при рыхлых грунтах или высоком уровне грунтовых вод. Область применения ограничивается лишь скальными грунтами и грунтом с большим содержанием валунов.
Возможность регулировки шага опор и ширины их сечения позволяют возводить высотные конструкции практически на любых грунтах. Расчет такой опоры очень сложный, для получения всех необходимых исходных данных придется провести целый комплекс изыскательских работ.
На начальном этапе производят бурение скважины до расчетной отметки. Далее, специальной бурильной машиной эту скважину расширяют до необходимого диаметра, после чего укладывают арматурный каркас и производят бетонирование. Такой тип фундаментов применяют не только при строительстве зданий, но также при строительстве дорог в труднодоступных местах, например, в болотистой местности.
Технология строительства ленточного фундамента большой глубины
Самым распространенным видом фундамента глубокого заложения является ленточный фундамент. Он дает возможность строить многоэтажные здания на слабых грунтах, при этом основание и является стенами для подвала или цокольного этажа.
Расчет такого фундамента производить самому не рекомендуется, лучше воспользоваться услугами специалистов. Когда будут готовы чертежи или схемы, перед началом строительных работ следует произвести разбивку участка, наметив не только общие границы котлована, но и расположение траншей для заливки.
Первым делом следует подготовить участок застройки – убрать мусор, снять растительный слой чернозема на участке застройки и разметить местоположение траншей. Разбивку лучше всего производить при помощи колышков и строительной лески. Очень важно убедиться, что все углы и параллели размечены правильно, для чего можно воспользоваться геодезическими приборами.
Когда разметка готова, можно приступать к землеройным работам. Чтобы во время работ не отклониться от разметки, нужно пользоваться отвесом, а также постоянно измерять глубину и ширину траншеи. После того как траншея готова, можно устанавливать опалубку. Ее поверхность должна быть ровной и не иметь щелей, чтобы бетон не терял быстро влагу. Далее, в опалубку устанавливается арматурный каркас, как правило, для глубинных фундаментов применяют каркас минимум из двух поясов.
На последнем этапе происходит заливка фундамента. Бетонные работы лучше всего производить сразу, а если это сделать не удается – разбить опалубку на секции, отделив их между собой вертикальными перегородками.
Заливать бетон следует строго по технологии, используя глубинный вибратор для удаления излишков воздуха. После затвердевания бетона опалубку нужно снять, а наружную поверхность, после полного ее высыхания, обработать гидроизоляционными материалами, после чего засыпать грунт обратно и послойно утрамбовать его.
Фундаменты глубокого заложения. Условия применения и классификация фундаментов глубокого заложения: свай, свай-оболочек, опускных колодцев, кессонов, «стена в грунте».
Фундаменты глубокого заложения, как правило, применяются в случае необходимости прорезки слабых грунтов или для сооружений, передающих на основание значительные нагрузки. Такие фундаменты можно охарактеризовать следующими особенностями:
1) фундамент сооружается способами, исключающими необходимость предварительного вскрытия котлована;
2) работа основания, пригруженного значительной толщей вышележащих грунтов, под нагрузкой протекает иначе, чем при мелком заложении (разрушение основания в виде выпирания грунта на поверхность исключается);
3) при расчете фундамента на горизонтальные силы и моменты оказывается возможным учитывать заделку фундамента в окружающем его массиве грунта и передавать на этот массив значительные нагрузки;
4) вследствие того что способы производства работ обеспечивают плотное прилегание грунта к боковой поверхности фундамента, для восприятия вертикальных усилий наряду с реактивным давлением грунта по подошве фундамента могут быть введены в расчет силы трения, развивающиеся по боковой поверхности фундамента.
В качестве материала для фундаментов наиболее часто применяют железобетон, бетон, каменные материалы. В качестве рабочей арматуры, как правило, используют горячекатаную арматурную сталь класса А-III.
Фундаменты могут выполняться в монолитном варианте непосредственно на строительной площадке или в сборном варианте из заранее изготовленных на заводе элементов.
Фундаменты глубокого заложения применяют под здания и сооружения, чувствительные к неравномерным осадкам или передающие на фундамент значительные сосредоточенные нагрузки, необходимы надежные основания из скальных, полускальных пород или малосжимаемых грунтов. Такие основания обычно залегают на большой глубине, иногда в несколько десятков метров, и часто перекрыты водоносными пластами. В этих условиях применение открытого способа устройства фундаментов глубокого заложения технически сложно и экономически нецелесообразно. Их сооружают в виде глубоких буровых опор, опор из тонкостенных сборных оболочек, стен, сооружаемых методом «стена в грунте», отпускных колодцев, кессонов.
Свайные фундаменты Свайные фундаменты обычно включают сваи и соединяющий их ростверк, но в ряде случаев ростверк может отсутствовать. Сваи в фундаментах под стены зданий обычно располагаются параллельными рядами (обычно в 1…4 ряда в зависимости от погонной нагрузки и несущей способности принятых свай). При восприятии сосредоточенных нагрузок от отдельных опор сваи располагаются «кустами» (чаще всего по 4…12 свай). Если несущая способность свай достаточно высока или сосредоточенная нагрузка мала, можно ограничиваться одной сваей под опору («односвайный фундамент»). В частности, при нагрузках на опору менее 300кН очень эффективными могут быть сваи-колонны, выполняющие одновременно функции фундамента и колонны.
Ростверки выполняются из монолитного, реже сборного железобетона. Если ростверк опирается непосредственно на грунт, он называется низким если между ним и грунтом остается зазор – высоким. В ряде случаев могут быть наиболее эффективными безростверковые свайные фундаменты: на сваях монтируются железобетонные наголовники (на строго заданных отметках), и надземные конструкции опираются непосредственно на них.
Последние десятилетия разработано много новых конструкций свайных фундаментов, которые экономически более эффективны, чем традиционные типы, но чаще всего сложней их.
В настоящее время сваи изготовляются в основном из железобетона. В отдельных случаях могут использоваться другие материалы (дерево, сталь), но это бывает редко. В мировой практике известно около 500 видов свай, однако, широкое применение имеют лишь очень малая их часть. Существуют различные классификации свай, среди которых в первую очередь следует назвать разделение свай по месту их изготовления:
• сваи, изготовляемые на заводе, доставляемые в готовом виде на строительную площадку, и погружаемые в грунт забивкой, вибрированием или вдавливанием (такие сваи обычно называют «забивными» независимо от способа погружения)
• сваи, изготовляемые непосредственно на строительной площадке (с использованием специальных машин и монолитного бетона).
В нашей стране наибольшее распространение получили предварительно изготовленные (забивные) сваи, что в значительной мере связано с суровыми климатическими условиями нашей страны, а также с общей ориентацией строительной отрасли быв. СССР на сборный железобетон.
За рубежом сваи, изготовляемые на строительной площадке, используются шире, чем готовые сваи, погружаемые забивкой или другими способами.
Сваями, сваями-оболочками называются относительно длинные, различной конфигурации конструктивные элементы, погружаемые в грунт или формируемые в нем в вертикальном или наклонном положении. Эти элементы передают нагрузки от сооружения на основание за счет сопротивления грунта по торцу и по боковой поверхности конструкции.
Свайными конструкциями называют группу свай или свай-оболочек, объединенных поверху плитами или фундаментными балками-ростверками, которые обеспечивают передачу и относительно равномерное распределение нагрузки от сооружения на сваи и их совместную работу. На них возводят несущие конструкции или они сами служат несущими конструкциями.
В зависимости от условий работы конструкции и направления действующих на нее сил все сваи погружают вертикально, наклонно или часть свай — вертикально, а часть — наклонно, учитывая при этом, что сваи лучше всего работают на осевое сжатие.
рис. 8.1. Свайные конструкции а — с высоким ростверком; б — с низким ростверком; 1 — сваи; 2 – ростверк
Различают свайные конструкции с высоким ростверком, нижняя поверхность которого расположена выше отметки спланированной земли или размыва грунта около сооружения, и с низким ростверком, подошва которого расположена ниже этих отметок (рис. 8.1). Сваи с высокими ростверками являются своеобразными инженерными сооружениями (мосты и их опоры, причалы, пирсы и др.), в которых сваи могут работать на изгиб, центральное и внецентренное сжатие и растяжение. Эти конструкции рассчитываются как плоские или пространственные рамы, где ростверк принимают за жесткий или гибкий ригель, а сваи, заглубленная часть которых является фундаментом, — за вертикальные или наклонные гибкие стойки. Конструкция сваи с низким ростверком состоит из совместно работающих ростверка, свай и грунта в межсвайном пространстве и их рассматривают как свайный фундамент. В этих конструкциях сваи почти полностью погружены в грунт и работают преимущественно на сжатие.
В промышленных и гражданских зданиях, в которых преобладают вертикальные нагрузки, к свайным фундаментам относят сваи с ростверками, расположенными на поверхности или несколько возвышающимися над поверхностью земли или над отметкой подполья. Наземные конструкции зданий и сооружений возводят непосредственно на ростверках или между ростверком и конструкциями предусматривают дополнительные элементы — стеновые блоки или специальные конструкции нижних панелей стен зданий, которые непосредственно устанавливаются на сваи.
Широкое применение в промышленном и гражданском строительстве свай, свай-оболочек и свайных фундаментов обусловлено увеличением нагрузок на опоры, увеличением объема строительства на площадках с плохими грунтовыми условиями в связи с запрещением использования участков, занятых сельскохозяйственными угодьями, а в ряде случаев более простым и экономичным решением конструкций подземных частей зданий.
Сваи, сваи-оболочки и тонкостенные оболочки различают по ряду признаков: по материалу, по условиям изготовления и погружения, по передаче нагрузки на грунты основания, по размерам и формам поперечного и продольного сечения, по взаимодействию с грунтами.
Читайте также: