Общие сведения об основаниях и фундаментах
Обновлено: 16.05.2024
Общие сведения об основаниях и фундаментах
СВОД ПРАВИЛ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И СТРОИТЕЛЬСТВУ
Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений
Design and construction of soil bases and foundations for buildings and structures
1 РАЗРАБОТАН Научно-исследовательским, проектно-изыскательским и конструкторско-технологическим институтом оснований и подземных сооружений им. Н.М.Герсеванова (НИИОСП) - филиалом ФГУП "НИЦ "Строительство"
ВНЕСЕН Управлением технического нормирования, стандартизации и сертификации в строительстве и ЖКХ Госстроя России
3 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
ВНЕСЕНЫ опечатка, опубликованная в Информационном Бюллетене о нормативной, методической и типовой проектной документации N 8, 2008 г. и опечатка, опубликованная в Информационном Бюллетене о нормативной, методической и типовой проектной документации N 8, 2010 г.
Опечатки внесены изготовителем базы данных.
Введение
Свод правил по проектированию и устройству оснований и фундаментов зданий и сооружений разработан в развитие обязательных положений и требований СНиП 2.02.01-83* и СНиП 3.02.01-87.
Свод правил содержит рекомендации по проектированию и устройству оснований и фундаментов зданий и сооружений, в том числе подземных и заглубленных, возводимых в различных инженерно-геологических условиях, для различных видов строительства.
Разработан НИИОСП им. Н.М.Герсеванова - филиалом ФГУП НИЦ "Строительство" (доктора техн. наук В.А.Ильичев и Е.А.Сорочан - руководители темы; доктора техн. наук: Б.В.Бахолдин, А.А.Григорян, П.А.Коновалов, В.И.Крутов, В.О.Орлов, В.П.Петрухин, Л.Р.Ставницер, В.И.Шейнин; кандидаты техн. наук: Ю.А.Багдасаров, Г.И.Бондаренко, В.Г.Буданов, Ю.А.Грачев, Ф.Ф.Зехниев, М.Н.Ибрагимов, О.И.Игнатова, И.В.Колыбин, Н.С.Никифорова, B.C.Поляков, В.Г.Федоровский, М.Л.Холмянский; инженеры: Я.М.Бобровский, Б.Ф.Кисин, А.Б.Мещанский); ГУП Мосгипронисельстрой (д-р техн. наук B.C.Сажин).
1 Область применения
Настоящий Свод правил (далее - СП) распространяется на основания и фундаменты вновь строящихся и реконструируемых зданий и сооружений*, возводимых в открытых котлованах.
* Далее вместо термина "здания и сооружения" используется термин "сооружения", в число которых входят также подземные сооружения.
Настоящий СП не распространяется на проектирование и устройство оснований и фундаментов гидротехнических сооружений, опор мостов и труб под насыпями дорог, аэродромных покрытий, сооружений, возводимых на вечномерзлых грунтах, свайных фундаментов, а также оснований глубоких опор и фундаментов машин с динамическими нагрузками.
2 Нормативные ссылки
В настоящем Своде правил приведены ссылки на следующие нормативные документы:
СНиП II-7-81* Строительство в сейсмических районах
СНиП II-22-81* Каменные и армокаменные конструкции
СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия
СНиП 2.01.09-91 Здания и сооружения на подрабатываемых территориях и просадочных грунтах
СНиП 2.02.01-83* Основания зданий и сооружений
СНиП 2.02.02-85* Основания гидротехнических сооружений
СНиП 2.02.04-88 Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах
СНиП 2.03.11-85 Защита строительных конструкций от коррозии
СНиП 2.04.02-84* Водоснабжение. Наружные сети и сооружения
СНиП 2.04.03-85 Канализация. Наружные сети и сооружения
СНиП 2.06.03-85 Мелиоративные системы и сооружения
СНиП 2.06.14-85 Защита горных выработок от подземных и поверхностных вод
СНиП 2.06.15-85 Инженерная защита территории от затопления и подтопления
СНиП 3.02.01-87 Земляные сооружения, основания и фундаменты
СНиП 3.03.01-87 Несущие и ограждающие конструкции
СНиП 3.04.01-87 Изоляционные и отделочные покрытия
СНиП 3.05.05-84 Технологическое оборудование и технологические трубопроводы
СНиП 3.07.03-85* Мелиоративные системы и сооружения
СНиП 11-02-96 Инженерные изыскания для строительства. Основные положения
СНиП 12-01-2004 Организация строительства
СНиП 23-01-99* Строительная климатология
СНиП 52-01-2003 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения
СП 11-102-97 Инженерно-экологические изыскания для строительства
СП 11-104-97 Инженерно-геодезические изыскания для строительства
СП 11-105-97 Инженерно-геологические изыскания для строительства (ч.I-III)
ГОСТ 5180-84 Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик
ГОСТ 12536-79 Грунты. Методы лабораторного определения гранулометрического (зернового) состава
ГОСТ 19912-2001 Грунты. Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием
ГОСТ 20276-99 Грунты. Методы полевого определения характеристик прочности и деформируемости
ГОСТ 20522-96 Грунты. Методы статистической обработки результатов испытаний
ГОСТ 22733-2002 Грунты. Метод лабораторного определения максимальной плотности
ГОСТ 23061-90 Грунты. Методы радиоизотопных измерений плотности и влажности
ГОСТ 23161-78 Грунты. Метод лабораторного определения характеристик просадочности
ГОСТ 24143-80 Грунты. Методы лабораторного определения характеристик набухания и усадки
ГОСТ 24846-81 Грунты. Методы измерения деформаций оснований зданий и сооружений
ГОСТ 25100-95 Грунты. Классификация
ГОСТ 25192-82 Бетоны. Классификация и общие технические требования
ГОСТ 27751-88 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения по расчету
ГОСТ 30416-96 Грунты. Лабораторные испытания. Общие положения
ГОСТ 30672-99 Грунты. Полевые испытания. Общие положения
3 Определения
Определения основных терминов приведены в приложении А.
4 Общие положения
4.1 Основания и фундаменты должны проектироваться на основе и с учетом:
а) результатов инженерных изысканий для строительства;
б) сведений о сейсмичности района строительства;
в) данных, характеризующих назначение, конструктивные и технологические особенности сооружения и условия его эксплуатации;
г) нагрузок, действующих на фундаменты;
д) окружающей застройки и влияния на нее вновь строящихся сооружений;
е) экологических требований (раздел 15);
ж) технико-экономического сравнения возможных вариантов проектных решений для выбора наиболее экономичного и надежного проектного решения, обеспечивающего наиболее полное использование прочностных и деформационных характеристик грунтов и физико-механических свойств материалов фундаментов и других подземных конструкций.
4.2 При проектировании должны быть предусмотрены решения, обеспечивающие надежность, долговечность и экономичность сооружений на всех стадиях строительства и эксплуатации.
При разработке проектов производства работ и организации строительства должны выполняться требования по обеспечению надежности конструкций на всех стадиях их возведения.
4.3 Работы по проектированию следует вести в соответствии с техническим заданием на проектирование и необходимыми исходными данными (4.1). Порядок разработки проектной документации изложен в приложении Б.
4.4 При проектировании следует учитывать уровень ответственности сооружения в соответствии с ГОСТ 27751: I - повышенный, II - нормальный, III - пониженный.
4.5 Инженерные изыскания для строительства, проектирование оснований и фундаментов и их устройство должны выполняться организациями, имеющими лицензии на эти виды работ.
4.6 Инженерные изыскания для строительства должны проводиться в соответствии с требованиями СНиП 11-02, СП 11-102, СП 11-104, СП 11-105, государственных стандартов и других нормативных документов по инженерным изысканиям и исследованиям грунтов для строительства.
Наименование грунтов оснований в описаниях результатов изысканий и в проектной документации следует принимать по ГОСТ 25100.
4.7 Результаты инженерных изысканий должны содержать данные, необходимые для выбора типа основания, фундаментов и подземных сооружений и проведения их расчетов по предельным состояниям с учетом прогноза возможных изменений (в процессе строительства и эксплуатации) инженерно-геологических условий площадки строительства и свойств грунтов, а также вида и объема инженерных мероприятий по ее освоению.
Проектирование без соответствующего инженерно-геологического, а также инженерно-экологического обоснований или при их недостаточности не допускается.
Примечание - При строительстве в условиях существующей застройки инженерные изыскания следует предусматривать не только для вновь строящихся сооружений, но и для окружающей застройки, попадающей в зону их влияния.
4.8 Конструктивное решение проектируемого сооружения и условия последующей его эксплуатации необходимы для выбора типа фундамента, учета влияния конструкций на работу основания, а также на окружающую застройку, для уточнения требований к допускаемым деформациям и т.д.
Основания и фундаменты. Основные понятия и определения.
Фундаментом называют подземную или подводную часть сооружения, которая передает нагрузку от сооружения грунту основания. Нижнюю плоскость, которой фундамент опирается на грунт называют подошвой.
Основание - грунт лежащий под подошвой и воспринимающий нагрузки от сооружения.
Основания могут быть естественными и искусственными. Если фундамент возводят на грунте с сохранением его природных качеств, то такое основание называют естественным. Если грунты перед возведением фундамента укрепляют тем или иным способом, то основание называют искусственным.
2.Предельные состояния оснований фундаментов, принципы их проектирования.
Основания рассчитываются по 2 группам пред состояний:1-по прочности, несущей способности грунтов основания и устойчивости фундамента; 2-по деформациям – осадки, крен фундамента, неравномерные осадки, перекос сооружения, выгиб и прогиб (главный расчет).
I фаза – зона упругой работы грунта;
II фаза – зона пластической работы грунта
III фаза – зона проектирования фундамента
Принципы проектирования:
1.О и Ф проектируют по пред состояниям независимо от типа ф-та.
2.О и Ф проектир с учетом совместной работы грунта, ф-та и надземных констр.
3.Точная оценка грунтовых условий, прогноз их поведения в будущем и на основе этого выбор типа ф-та (ТЭО- технико-эк-ое обоснование).
Данные необход для проектиров Ф:
1.инженерно-геолог изыскания (разрез площадки по вертикали) с физ-мех св-ми грунтов.
2.выдается карта стр пл- топосъемка М1:500 и общего района стр-ва (сит план М1:2000)
3.данные о блуждающих токах
4.данные о подземных комуникациях
5.констр особенности зд-ия и хар-р передачи нагрузки.
3.Типы зданий по жесткости, виды их деформаций.
Все сооружения можно разбить на 3 типа: абсолютно гибкие; абсолютно жесткие; обладающие конечной жесткостью
Абсолютногибкие сооружения беспрепятственно следуют за перемещениями поверхности грунтов основания во всех точках контакта с ней. При развитии неравномерной осадки в конструкциях таких сооружений не возникает дополнительных напряжений. (Земляные насыпи).
Абсолютножесткие сооружения не могут искривляться. При симметричном загружении и симметричной податливости основания их осадка будет равномерной, при неравномерной деформации основания они получат крен без изгиба конструкции (дымовые трубы).
К сооружениям конечнойжесткости относятся большинство зданий и многие инженерные сооружения. При развитии неравномерных осадок они получат искривления. В то же время такие здания уменьшают неравномерности осадок, так как давление по подошве фундаментов частично перераспределяется.
В зависимости от характера развития неравномерных осадок и от жесткости сооружения возникают деформации и перемещения сооружений следующих простейших видов: прогиб, выгиб, перекос, крен, скручивание, горизонтальные перемещения фундаментов.
Прогиб и выгиб связаны с искривлением сооружения. Такие деформации могут возникать в зданиях и сооружениях, не обладающих очень большой жесткостью. Иногда на одних участках возникает прогиб, на других – выгиб.
Перекос возникает в конструкциях, когда резкая неравномерность осадок проявляется на участке небольшой протяженности при сохранении относительно вертикального положения конструкции.
Крен сооружения – поворот по отношению к горизонтальной оси, проходящей через центр тяжести площади подошвы фундамента – возможен, если основание сооружения загружено несимметрично или имеет несимметричное напластование грунтов относительно вертикальной оси сооружения.
Скручивание возникает при неодинаковом крене сооружения по его длине, особенно при развитии крена в двух сечениях сооружения в разные стороны.
Горизонтальные перемещения фундаментов возможны, если опирающиеся на них конструкции передают значительные горизонтальные усилия (распорные конструкции, подпорные стенки).
1.Осадки - из-за уплотнения грунта или от собств веса грунта под влиянием внешн нагрузок, при этом коренного изменения стр-ры не происходит.
2.Просадки-//-//, сопровождается коренным изменением. Чаще происходят под доп факторами (замачивание просадочного грунта, оттаивание мерзлого).
4.Нормативные и расчетные нагрузки, их сочетания.
В зависимости от продолжительности действия нагрузок следует различать постоянные и временные (длительные- вес временных перегородок, стационарного оборудования, нагрузки от людей, от мостовых и подвесных кранов), кратковременные - снеговые с полным нормотивн значением, ветровые, гололедные, от веса людей и ремонт мат-ов в зонах обслуживания и ремонта оборудования, особые- статические, взрывные возд-ия, нагрузки вызванные деформ-ми основания с коренными изменениями стр-ры грунта) нагрузки.
Нагрузки, возникающие при изготовлении, хранении и перевозке конструкций, а также при возведении сооружений, следует учитывать в расчетах как кратковременные нагрузки.
В зав-ти от учитываемого состава нагрузок различают сочетания:
1.основные сочетания нагрузок, состоящие из постоянных, длит(0,95) и кратковременных(0,9)
2. особые - пост, длит(0,95), кратковрем(0,8), и одна из особых.
Если учитываются сочетания, включ-щие пост и не менее 2 кратковрем нагрузок, расчетные значения временных нагрузок необход умножать на коэф-ты сочетаний:
в основных сочетаниях для длительных нагрузок y1 = 0,95; для кратковременных y2 = 0,9;
в особых сочетаниях для длительных нагрузок y1 = 0,95; для кратковременных y2 = 0,8, кроме случаев, оговоренных в нормах проектирования сооружений для сейсмических районов и в других нормах проектирования конструкций и оснований.
Общие требования к проектированию оснований и фундаментов.
Фундамент – подземная часть сооружения, назначением которой является передача нагрузки от здания и внешних воздействий грунтовому основанию.
Основание – совокупность напластования грунтов, на которые передается нагрузка от фундамента сооружения.
Основание делится на:
· естественное основание – основание, в котором грунт используется в его естественном состоянии при естественной влажности и ненарушенной структуре;
· искусственное основание – основание, которое усиливается путем искусственного улучшения свойств грунта (уплотнение, закрепление и т.д.);
Несущий слой – слой грунта, который воспринимает нагрузку непосредственно, то есть в пределах которого находится подошва фундамента.
Подстилающий слой – слой грунта, который подстилает несущий слой, от которого зависит устойчивость сооружения.
В результате дополнительного давления на фундамент от сооружения, в грунте возникает «активная зона». «Активная зона» - область массива грунта, в котором возникают напряжения и деформации от дополнительных нагрузок. Грунт под сооружением испытывает напряжение от собственного веса и дополнительное давление от сооружения.
Основными частями фундамента являются: обрез; подошва, боковая поверхность и ступени (рис.Ф.9.2,а). Верхняя плоскость фундамента, на которую опираются надземные конструкции (2), называется обрезом (3) фундамента. Нижняя плоскость, через которую передается нагрузка на основание, называется подошвой (4). Вертикальные плоскости образуют боковую поверхность.
Расстояние от поверхности планировки DL до подошвы называется глубиной заложения d. Высота фундамента hf определяется расстоянием от подошвы фундамента до его обреза. За ширину подошвы фундамента принимается ее наименьший размер b, а за длину - ее больший размер l, то есть l³ b.
Фундаменты под колонны могут иметь одну или несколько ступеней. Верхняя часть такого сборного фундамента имеет подколонник. Место в подколоннике, в которое устанавливается колонна, называется стаканом.
Вертикальная часть наружного ленточного фундамента образует фундаментную стену.
Общие требования к проектированию оснований и фундаментов.
1. Анализ инженерно-геологических условий строительства.
Задачи и объем инженерно-геологических изысканий устанавливается проектной организацией в зависимости от специфики проектируемого здания и грунтовых условий. Результаты изысканий представляются фирмой в виде отчета или заключения. Главные разделы: план расположения скважин, геологические профили площадки, результаты испытаний грунтов, графики компрессионных и сдвиговых испытаний, сводные данные по характерным грунтам площадки, заключения, выводы. Это исходный документ для проектирования оснований и фундаментов.
2. Требования к грунтам естественных оснований:
- малая и равномерная сжимаемость грунтов: обеспечение равномерной деформации сооружения и его эксплуатационной надежности;
- устойчивость при взаимодействии с водой, при воздействии динамических нагрузок (взаимодействие с водой ухудшает строительные свойства грунта; динамические нагрузки – структурные изменения грунта, увеличение деформаций);
- несущий слой грунта должен иметь достаточную мощность и небольшие углы напластования; это позволяет воспринимать нагрузку от фундамента и распространять ее на нижележащие слои грунта.
3. Типичные грунты:
- глинистые (глины, супеси, суглинки), от твердой консистенции до текучей;
- песчаные (крупнозернистые, среднезернистые, мелкозернистые, пылеватые; по плотности: плотные, средней плотности, рыхлые).
Негативные грунты: насыпные, лессовые просадочные, вечномерзлые, набухающие, илы, торф.
! Строим на любых грунтах, при условии изучения их свойств и проектирования с учетом их специфики.
Особые грунтовые условия:
- наличие в основании структурно неустойчивых грунтов;
- наличие негативных инженерно геологических процессов: сейсмика, вечная мерзлота, оползни, карсты;
- наличие инженерных процессов (подработка);
- регулярные динамические воздействия.
В СНиП раздел «Основания зданий и сооружений» содержит рекомендации по проектированию обычных и особых условий.
4. Гидрогеологические условия строительства.
Залегание грунтовых вод
Суффозия – ухудшение свойств грунтов.
! Знать: уровень грунтовых вод, сезонные и многолетние колебания, агрессивность к строительным материалам и грунтам, прогноз изменения уровня под влиянием природных и техногенных факторов.
! Уметь: классифицировать воды по их происхождению (природные, атмосферные, техногенные).
! Иметь в виду: всякое строительство ухудшает режим грунтовых вод.
Инженерно-геологические изыскания: нарушение естественных стоков, пересечение потока грунтовых вод, нарушение зоны аэрации, утечки коммуникаций.
В результате совместного воздействия, нарушения уклонов, стесненной аэрации и утечек коммуникаций на всех застроенных территориях наблюдается подъем грунтовых вод – подтопление.
5. Мероприятия по ослаблению влияния подтопления застроенных территорий.
- Обеспечение отвода поверхностных вод (уклоны, ливневая канализация).
- Устройство ливневой канализации, устройство дренажных систем, попутные инженерные сооружения (подпорные стены).
- Временное понижение вод при строительстве: открытый или закрытый водоотлив.
Тема 3.1. Общие сведения об основаниях и фундаментах.
Всякое инженерное сооружение опирается на землю и передает ей давление от собственного своего веса и действующих на него нагрузок. Для передачи и распределения этого давления на грунт устраивают фундамент, служащий опорным элементом сооружения.
Основанием называют толщу грунта, воспринимающую давление от собственного веса, временной нагрузки и передаваемое фундаментом сооружения.
Основания могут быть естественными и искусственными. Если фундамент возводится на грунте с сохранением его природных качеств, то такое основание называется естественным. Если грунты перед возведением фундамента укрепляют тем или иным способом, то основание называется искусственным.
Основания транспортных сооружений должны проектироваться на основе:
а) результатов инженерно-геодезических, инженерно-геологических и инженерно-гидрометеорологических изысканий для строительства;
б) данных, характеризующих назначение, конструктивные и технологические особенности сооружения, нагрузки, действующие на фундаменты, и условия его эксплуатации;
в) технико-экономического сравнения возможных вариантов проектных решений (с оценкой по приведенным затратам) для принятия варианта, обеспечивающего наиболее полное использование прочностных и деформационных характеристик грунтов и физико-механических свойств материалов фундаментов или других подземных конструкций.
При проектировании оснований и фундаментов следует учитывать местные условия строительства, а также имеющийся опыт проектирования, строительства и эксплуатации сооружений в аналогичных инженерно-геологических и гидрогеологических условиях.
Проектирование оснований включает обоснованный расчетом выбор:
типа основания (естественное или искусственное);
типа, конструкции, материала и размеров фундаментов (мелкого или глубокого заложения; ленточные, столбчатые, плитные и др.; железобетонные, бетонные, буробетонные и др.);
Основания должны рассчитываться по двум группам предельных состояний: первой - по несущей способности и второй - по деформациям.
3.1.2. Грунты как естественное основание.
Так как поверхностные слои грунтов обычно имеют небольшую несущую способность и периодически подвергаются промерзанию, оттаиванию и размыву протекающими водами, то фундамент, как правило, заглубляют до более прочных слоев грунта. Толщу грунта, воспринимающую давление, передаваемое фундаментом сооружения, называют основанием. Несущая способность грунтов основания зависит от их структуры и физических свойств. Большое влияние на качество грунтов как основания инженерных сооружений оказывают гидрологические условия в месте строительства, а также методы производства работ по устройству фундаментов сооружения.
Грунты, которые могут служить основанием инженерных сооружений, разделяются на: скальные, крупнообломочные, песчаные и глинистые.
Крупнообломочные грунты состоят из несвязанных между собой обломков горных пород угловатых неокатанных (щебень, дресва) или окатанных (галька, гравий). В щебне и гальке большую половину (по массе) составляют частицы размером более 10 мм; в дресве и гравии таких частиц менее половины. Крупнообломочные породы имеют большую несущую способность, водопроницаемы, малосжимаемы и обычно служат хорошим основанием сооружений.
Скальные грунты (граниты, песчаники, известняки и др.) в большинстве случаев имеют большую прочность и при достаточной мощности пластов обычно служат надежным основанием для сооружений. Некоторые скальные породы, как гипс и слабый известняк, могут растворяться проникающей к ним водой. В результате этого образуются пустоты, называемые карстами, которые опасны для строящихся сооружений.
Песчаные грунты состоят из зерен размером менее 2 мм. В зависимости от содержания зерен разной крупности различают: гравелистые, крупные, средние, мелкие и пылеватые пески. Гравелистые пески имеют (по массе) более 25% частиц крупнее 2 мм, крупные - более 50% частиц крупнее 0,5 мм, средние - более 50% частиц крупнее 0,25 мм, мелкие - более 75% частиц крупнее 0,1 мм и пылеватые - менее 75% частиц крупнее 0,1 мм. Несущая способность песчаного грунта тем больше, чем крупнее и шероховатее его зерна и чем он плотнее. Увлажнение уменьшает несущую способность песков. Насыщенные водой мелкие пески превращаются в плывуны. Песчаные грунты имеют хорошую несущую способность. Под нагрузкой они уплотняются за счет уменьшения объема пор и отжатия из них воды. Появившиеся осадки довольно быстро прекращаются.
Глинистые грунты содержат мельчайшие частицы (менее 0,005 мм), придающие глинам пластичность. В зависимости от содержания таких частиц различают супеси (3-10% по массе), суглинки (10-30%) и глины (более 30%). В глинистых грунтах наблюдается не только трение между их частицами, но и сцепление. В глинистых грунтах, кроме свободной воды, содержится также связанная вода в виде пленок, покрывающих частицы. Сухие плотные глинистые грунты имеют высокую несущую способность. С увеличением влажности грунт набухает, переходя из твердой консистенции в пластичную. При этом его несущая способность уменьшается. Под нагрузкой глинистые грунты дают длительные осадки тем большие, чем больше влажность грунта.
Основными параметрами механических свойств грунтов, определяющими несущую способность оснований и их деформации, являются прочностные и деформационные характеристики грунтов (угол внутреннего трения j, удельное сцепление с, модуль деформации грунтов Е, предел прочности на одноосное сжатие скальных грунтов Rc и т.п.).
Осадки основания безопасны для сооружений, если давление, передаваемое грунту, не превышает величин, называемых расчетным сопротивлением грунта.
Расчетное сопротивление грунта (кроме скальных), характеризующее их несущую способность, зависит от глубины залегания слоя грунта, размеров фундамента в плане. Чем глубже заложен данный слой грунта, тем он плотнее и несущая способность его больше.
Расчетные сопротивления грунтов зависят от их вида и физико-механических качеств и выражаются в кг/см². Для скальных грунтов расчетное сопротивление зависит от предела прочности образцов на сжатие. Для крупнообломочных грунтов (каменистый, щебенистый, галечный, гравийный) от их породы. Для песчаных и глинистых от их плотности, влажности и пористости.
Характеристики грунтов природного сложения, а также искусственного происхождения, должны определяться, как правило, на основе их непосредственных испытаний в полевых или лабораторных условиях с учетом возможного изменения влажности грунтов в процессе строительства и эксплуатации сооружений.
3.1.3. Способы получения искусственных оснований.
Грунт, имеющий недостаточную прочность и высокую сжимаемость, в основании сооружения может быть заменен песчаной или гравийной подушкой. Есть еще способ поверхностного уплотнения грунтов. Уплотнение глинистых грунтов на глубину до 40-45см может быть произведено с помощью катков различных систем, виброплит или способом трамбования.
При силикатизации в качестве основного вяжущего используется натриевое жидкое стекло, которое затвердевая цементирует грунтовые частицы превращая закрепляемый грунт в прочный и водонепроницаемый массив.
Следующий способ – закрепление сухих и водонасыщенных песчаных грунтов с помощью карбамидной смолы. В результате взаимодействия раствора карбамидной смолы и соляной кислоты образуется гель, который связывает частицы песка в прочный монолит.
Цементацию применяют в скальных трещиноватых породах с целью уменьшения их водонепроницаемости и укрепления. Цементный раствор заполняет трещины и пустоты в скале, что придает монолитность породе.
Существуют также методы глинизации, битумизации грунтов, укрепление глинистых грунтов с помощью электротока (электроосушение), обжиг грунтов, искусственное замораживание грунтов.
Вопросы для самоконтроля:
1. Что такое основание, и какими они бывают?
2. Виды грунтов в основании транспортных сооружений.
3. Способы укрепления грунтов.
Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.
Папиллярные узоры пальцев рук - маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.
Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ - конструкции, предназначенные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.
Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.
Последовательность проектирования оснований и фундаментов
Проектирование оснований и фундаментов включает ряд операций, которые обычно выполняются в указанной ниже последовательности.
1. Оценка результатов инженерно-геологических, инженерно-геодезических и инженерно-гидрометеорологических изысканий для строительства. Состав этих данных определяется соответствующими нормами и инструкциями и рассматривается в курсе инженерной геологии. От качества и полноты материалов изысканий во многом зависят надежность и экономичность принимаемых в проекте решений оснований и фундаментов.
В общем случае результаты изысканий должны содержать сведения о местоположении территории строительства, ее климатических и сейсмических условиях, инженерно-геологическом строении и литологическом составе толщи грунтов, наблюдаемых неблагоприятных факторах (наличие просадочности грунтов, карста, оползневых процессов, горных выработок и т. п.). Особое внимание уделяется сведениям о наличии в горизонтах подземных вод, колебаниях их уровней, агрессивности по отношению к материалам фундаментов и подземных частей зданий.
Результаты детальных исследований, проводимых на площадке строительства, должны содержать сведения о стратиграфической последовательности напластования грунтов, формах залегания, размерах в плане и по глубине, происхождении, составе и состоянии всех инженерно-геологических элементов, о подземных водах. Данные представляются в виде инженерно-геологических колонок по отдельным выработкам (скважинам, шурфам и т. д.) и разрезов, построенных по этим выработкам, а также соответствующих текстовых материалов и таблиц. На инженерно-геологических документах обязательно приводятся места отбора проб для лабораторных определений характеристик физико-механических свойств грунтов, пункты проведения полевых опытов, включая статическое и динамическое зондирование.
Количество выработок, назначаемых для изысканий, определяется сложностью инженерно-геологических условий площадки и чувствительностью проектируемого сооружения к неравномерным осадкам. Так, для инженерно-геологических условий III категории сложности минимальное число выработок в пределах контура сооружения составляет 3. 5, а максимальное расстояние между ними – 20. 30 м. Глубина выработок должна не менее чем на 1. 2 м. превышать нижнюю границу сжимаемой толщи основания, а в случае слабых грунтов полностью прорезать их толщу.
Результаты изысканий должны содержать все необходимые данные о физико-механических свойствах грунтов основания, сведения о методах их определения, прогноз возможных изменений показателей этих свойств. В особо сложных инженерно-геологических условиях и для сооружений повышенной ответственности требуется проводить исследования грунтов по специальной программе.
2. Анализ проектируемого здания и сооружения. В соответствии с заданием на проектирование определяются плановые и высотные размеры сооружения, устанавливаются его конструктивная и расчетная схемы, материалы элементов конструкций, способы передачи нагрузок на основание. Исходя из конструктивных и эксплуатационно-технологических требований определяется чувствительность сооружения или отдельных его частей к неравномерным осадкам, назначаются предельные значения деформаций основания.
Важным этапом является определение нагрузок, действующих на сооружение (ветровых, снеговых, особых и т. п.), а также нагрузок от несущих конструкций сооружения, перекрытий, различного рода оборудования и эксплуатационных условий, передающихся на фундаменты. Равнодействующие всех нагрузок в зависимости от расчетной схемы сооружения прикладываются в уровне верхнего обреза или подошвы фундамента.
Следует обращать внимание на возможное влияние технологических процессов в проектируемых сооружениях на изменение физико-механических свойств грунтов основания. Необходимо, особенно при строительстве на слабых грунтах, принимать во внимание взаимодействие проектируемого сооружения с окружающей средой (соседние здания и сооружения, установки и оборудование в проектируемом сооружении, прокладка коммуникаций, сохранность прилегающей территории, дорог и т. п.).
3. Выбор типа основания и конструкций фундаментов. Имея приведенные выше данные, осуществляют привязку проектируемого сооружения к строительной площадке, т. е. совмещение осей сооружения с инженерно-геологическими разрезами и выбор глубины заложения подошвы фундаментов. С этого, собственно, и начинается проектирование оснований и фундаментов.
Уже на этой стадии проектирования следует стремиться так разместить сооружение на площади застройки, чтобы по возможности избежать влияния на сооружение источников вредных воздействий: линз слабых грунтов, карстовых полостей, старых горных выработок, посторонних коммуникаций и т. п.
Важно отметить, что при всем разнообразии природно-климатических и инженерно-геологических условий площадок строительства на территории нашей страны, многообразии конструкций различных зданий и сооружений в массовом строительстве обычно применяются два класса фундаментов: мелкого заложения и свайные фундаменты. Более сложные конструкции (сваи-оболочки, опускные колодцы, кессоны и т. д.) используются для специальных сооружений или в сложных инженерно-геологических условиях.
Конечно, и в массовом строительстве в каждом конкретном случае имеется большое количество различных вариантов решений, позволяющих проявить искусство проектировщика. Основные положения такого подхода будут рассмотрены в соответствующих главах учебного пособия. Здесь же ограничимся лишь общими соображениями.
Обычно уже сама схема сооружения (каркасное, бескаркасное, многоэтажное, одноэтажное, наличие или отсутствие подвальных помещений и т. д.), а также величина и характер нагрузок, передаваемых на основание (моментные, безмоментные и т. п.), в совокупности с данными об основании (характер залегания, несущая способность, деформируемость грунтов, наличие и уровень залегания подземных вод и т. д.) позволяют наметить несколько вариантов конструкций фундаментов, наиболее подходящих для конкретных условий строительства. В случае применения фундаментов мелкого заложения иногда рассматриваются альтернативные варианты использования основания без проведения дополнительных работ по его укреплению (естественное основание) или с проведением таких работ (искусственное основание). Следует также учитывать материально-технические возможности индустриальной базы района строительства (наличие и мощности заводов железобетонных изделий при проектировании сборных фундаментов и забивных свай; бесперебойная поставка бетона для монолитных фундаментов; обеспеченность транспортным, сваебойным оборудованием и т. п.), дальность перевозок строительных материалов, а также производственный опыт строящей организации.
Заканчивается этот этап выбором типа основания и нескольких (обычно не менее трех) конструктивных типов фундаментов проектируемого сооружения, намеченных для дальнейшего, более детального анализа. Поскольку в качестве проектного решения будет принят один из этих вариантов, значение рассматриваемого этапа в общей цепочке проектирования очень велико.
4. Расчеты оснований по предельным состояниям, технико-экономический анализ вариантов и принятие окончательного решения. Для одного или нескольких сечений сооружения в зависимости от его конфигурации, нагрузок, сложности напластования грунтов проводятся расчеты выбранных вариантов фундаментов по предельным состояниям. Определяются окончательные размеры фундаментов в плане, количество и расположение свай, проектируются фундаменты для каждого варианта. Оцениваются все виды работ по возведению фундаментов и, если нужно, по устройству искусственных оснований и других мероприятий, направленных на уменьшение неравномерных деформаций основания. Проводится технико-экономическое сравнение рассматриваемых вариантов и по минимуму приведенных затрат устанавливается оптимальное проектное решение.
В отдельных случаях, при соответствующем технико-экономическом обосновании, может быть принято и более дорогое решение, если это обеспечивает ускорение ввода объекта в действие и получение за счет этого дополнительных прибылей.
Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.
Основания и фундаменты
М.: Агропромиздат, 1987, - 284с., ил.; 2-е изд., перераб. и доп.
Изложены сведения о физических, физико-механических и физико-химических свойствах грунтов как оснований фундаментов и сооружений. Приведены основные положения и методы проектирования естественных и искусственных оснований, различного вида фундаментов и способы их устройства. Второе издание (1-е - в 1981 г.) доработано с учетом новых СНиП, ГОСТов, Стандартов СЭВ и других материалов. Для студентов высших сельскохозяйственных учебных заведений по специальности "Гидромелиорация".
Оглавление
Часть I. ОСНОВЫ ГРУНТОВЕДЕНИЯ И МЕХАНИКИ ГРУНТОВ
Глава 1. Состав и строение грунтов . 7
1. Природа и составные компоненты грунтов . 7
2. Твердые частицы грунтов . 8
3. Вода в грунтах, ее виды и свойства . 13
4. Газы в грунтах . 16
5. Структура и текстура грунтов . 17
Глава 2. Физические свойства грунтов и их показатели . 23
6. Основные показатели физических свойств грунтов . 24
7. Производные показатели физических свойств грунтов . 26
Глава 3. Физико-химические свойства грунтов и их показатели . 29
8. Консистентностъ грунтов . 29
9. Просадочность грунтов . 30
10. Набухаемость и усадочность грунтов . 33
11. Плывунность и тиксотропность грунтов . 36
12. Размягчаемость, размокаемость и растворимость грунтов . 37
13. Пучинистость грунтов . 38
Глава 4. Физико-механические свойства грунтов и их показатели . 39
14. Водопроницаемость грунтов . 40
15. Деформируемость грунтов . 43
16. Прочность грунтов . 68
17. Классификационные показатели и классификация грунтов . 80
Глава 5. Характеристика различных видов грунтов . 84
18. Скальные грунты . 85
19. Нескальные грунты . 87
Глава 6. Напряжения в грунтовом массиве . 108
20. Природные напряжения . 109
21. Напряжения от внешних нагрузок в однородном полупространстве . 111
22. Напряжения от внешних нагрузок в неоднородном полупространстве . 128
23. Напряжения в грунте по подошве нагруженных площадок — контактные напряжения . 131
24. Критические нагрузки на грунт основания . 134
Часть II. ОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ
Глава 7. Основные положения проектирования оснований и фундаментов . 139
25. Виды оснований и фундаментов . 139
26. Совместные деформации сооружений и оснований . 142
27. Выбор основания, фундаментов и методов их устройства . 143
28. Основные положения проектирования оснований и фундаментов по предельным состояниям . 149
Глава 8. Фундаменты неглубокого наложения . 16З
29. Конструкции фундаментов неглубокого наложения . 163
30. Проектирование фундаментов . 167
31. Проектирование гибких железобетонных фундаментов . 165
Глава 9. Расчет естественных оснований . 166
32. Определение конечных осадок . 166
33. Расчет осадок во времени . 173
34. Определение неравномерных осадок . 175
35. Проектирование оснований по первой группе предельных состояний . 177
36. Расчет нескальных оснований гидротехнических сооружений . 183
Глава 10. Искусственные основания . 188
37. Принципы расчета искусственных оснований . 188
38. Поверхностное к глубинное уплотнение грунтов механическими способами . 190
39. Замена слабых грунтов (грунтовые подушки) . 196
40. Физико-химические методы укрепления и улучшения грунтов . 197
41. Улучшение свойств лёссовых просадочных грунтов . 202
42. Искусственные основания при строительстве на заторфованных грунтах и торфах . 207
Глава 11. Свайные фундаменты . 209
43. Виды свайных фундаментов, типы и конструкции свай . 209
44. Принципы проектирования свайных фундаментов . 216
45. Расчет свай и ростверков по первому предельному состоянию . 220
46. Определение несущей способности свай испытанием статической и динамической нагрузками . 222
47. Расчет свайных фундаментов и их оснований по второму предельному состоянию . 224
48. Особенности расчета свайных фундаментов в просадочных лёссовых грунтах . 226
Глава 12. Фундаменты глубокого заложения . 228
49. Принципы проектирования фундаментов глубокого заложения . 228
50. Опускные колодцы . 229
51. Колодцы-оболочки и буровые опоры-столбы . 232
52. Кессонные фундаменты . 236
Глава 13. Устройство котлованов под фундаменты и сооружения . 238
53. Назначение размеров котлованов и разбивка их на местности . 238
54. Крепление стенок траншей и котлованов . 240
55. Осушение котлованов . 247
56. Устройство котлованов и фундаментов на местности, покрытой водой . 249
Глава 14. Проектирование и устройство оснований и фундаментов на лёссовых просадочных грунтах . 250
57. Проектирование оснований в фундаментов зданий в промышленных сооружений на просадочных грунтах . 251
58. Методы устройства оснований в гидросооружений оросительных систем на просадочных грунтах . 257
59. Проектирование оснований гидросооружений на лёссовых просадочных грунтах . 260
Глава 15. Устройство фундаментов в особых условиях . 263
60. Основные принципы устройства фундаментов и сооружений в особых грунтовых условиях . 263
61. Устройство фундаментов зданий и гидромелиоративных сооружений на водонасыщенных биогенных грунтах . 264
62. Устройство фундаментов на вечномерзлых и набухающих грунтах . 265
63. Устройство фундаментов в других сложных грунтовых условиях . 270
64. Фундаменты при динамических нагрузках . 273
Приложение . 278
Указатель литературы . 280
Предметный указатель . 281
Читайте также: