Основания: естественные и искусственные « Строительное производство
Строительное производство

Строительное производство

Основы строительного производства

Строительное производство RSS Feed
 
 
 
 

Основания: естественные и искусственные

Естественные и искусственные основанияОснованием зданий служат грунты, непосредственно воспринимающие нагрузки, передаваемые фундаментами. Если грунт используется в природном состоянии, то основание называют естественным; грунт, предварительно уплотненный и укрепленный, называют искусственным основанием. Под действием нагрузки грунты сжимаются, вследствие чего здание несколько опускается. Это перемещение называется осадкой. Небольшая равномерная осадка здания после постройки опасности не представляет; большая и неравномерная осадка может повлечь опасные деформации здания. Грунт, выбранный в качестве естественного основания, должен отвечать следующим требованиям:

1) обладать достаточной несущей способностью;

2) не размываться и не растворяться грунтовыми водами;

3) не деформироваться при замерзании и оттаивании;

4) не подвергаться оползням и просадкам.

Несущая способность грунта определяется величиной нагрузки, при которой получается допустимая для данного случая осадка. Величина этой нагрузки, отнесенная на единицу площади основания, называется расчетным сопротивлением грунта и устанавливается в соответствии с указаниями Строительных норм и правил, в зависимости от вида и свойств грунта, глубины заложения и размеров подошвы фундамента.

Отрицательное влияние на большинство грунтов оказывают грунтовые воды, обычно понижая их прочность. Кроме того, вода может механически вымывать частицы грунта, а некоторые породы растворять. Грунты, способные удерживать в своих порах воду, при замерзании увеличиваются в объеме, а при оттаивании оседают; это явление, называемое пучением, может вызывать неравномерные осадки.

Оползни грунта могут иметь место на откосах при наклонном расположении пластов грунта вследствие скольжения одного пласта по-другому. Просадка (т, е. местная резкая осадка) может произойти при сильной сжимаемости грунтов основания, а также, если слой основания имеет недостаточную толщину и подстилается менее прочным грунтом. В таких условиях обязательна проверка расчетом давления, передающегося на подстилающий слой.

Грунты, используемые в качестве оснований, подразделяются на следующие.

Скальные — песчаники, известняки и другие горные породы. Эти грунты практически несжимаемы, обладают пределом прочности свыше 50 кГ/см2 и являются наиболее надежными основаниями.

Полускальные — такие же породы с пределом прочности менее 50 кГ/см2, например, мергели, окремненные глины и др.

Крупнообломочные, состоящие из каменистых обломков в виде щебня, дресвы, гальки или гравия.

Пески — сыпучие в сухом состоянии грунты, состоящие в основном из частиц размерами от 0,05 до 2 мм. В зависимости от преобладающих размеров зерен пески делятся на гравелистые, . крупные, средней крупности, мелкие и пылеватые. Гравелистые, крупные и средние пески при условии их неразмываемости являются хорошими основаниями. Менее надежны мелкие и пылеватые пески, особенно влажные.

Глинистые — связные грунты, содержащие минеральные частицы чешуйчатой формы размерами менее 0,005 мм. Такая структура обусловливает особые свойства глинистых грунтов — большую водопоглощаемость, пластичность, сжимаемость, изменение объема при изменении влажности (пучинистость). К глинистым грунтам относятся также суглинки и супеси, представляющие собой смесь песка, глины и пылеватых частиц. Суглинки содержат глинистых частиц от 10 до 30%, а супеси — от 3 до 10%. Сухие глинистые грунты являются хорошими основаниями; с повышением влажности прочность их снижается.

Супеси и пылеватые пески, насыщенные водой, ввиду их подвижности, называются плывунами и в качестве оснований малопригодны.

Глинистые грунты, обладающие в природном состоянии крупными порами, называются макропористыми или лёссовыми. Эти грунты в сухом состоянии обладают достаточной прочностью, но при смачивании легко сжимаются и могут давать значительные и неравномерные просадки.

Непригодными для естественных оснований являются грунты с органическими примесями: растительные, торфянистые, илистые, а также большинство насыпных грунтов.

Для выбора слоя грунта, способного служить основанием на участке строительства, проводят предварительные изыскания, цель которых выявить гидрогеологические условия площадки и физические и механические свойства грунтов. Разведка ведется бурением скважин на глубину 10—20 м с извлечением образцов грунта для лабораторных исследований. Количество скважин зависит от размеров участка, значимости здания и от характера напластования грунтов. На основании результатов бурения составляются чертежи скважин (так называемые «колонки»), вертикальные разрезы по участку с показанием грунтовых напластований и уровня грунтовых вод.

При строительстве небольших зданий иногда вместо бурения ограничиваются отрывкой сравнительно неглубоких колодцев (шурфов). Шурфование дает возможность непосредственно осмотреть грунт и взять для лабораторных исследований его образцы с ненарушенной структурой. Глубокое шурфование применяют редко, так как его стоимость значительно выше стоимости бурения.

Ориентировочные значения расчетных сопротивлений грунтов принимаются: для скальных и полускальных грунтов — ‘/6 предела

прочности на сжатие; для крупнообломочных — от 3 до 6 кГ/см2; для песчаных — от 1 до 4,5 кГ/см2; для глинистых грунтов от 1 до 6 кГ/см2.

Искусственные основания подразделяются на грунтовые и свайные.

Простейшим методом упрочнения грунта является уплотнение его механическими трамбовками или катками с вдавливанием в него щебня; однако слой уплотнения при этом не превышает 200 мм. Более глубокое уплотнение достигается вибрацией или же утрамбовкой тяжелыми плитами, сбрасываемыми при помощи копра с высоты нескольких метров.

Возможно устройство искусственного основания путем замены на некоторую глубину слабых грунтов крупным или средней крупности песком, с укладкой небольшими слоями, с увлажнением и утрамбовкой. Такое основание называют песчаной подушкой. Размеры ее определяются расчетом.

Крупные и средние пески можно укрепить цементированием, т. е. нагнетанием по трубам, предварительно забитым в грунт, жидкого цементного молока (цемент + вода), который, затвердевая, превращает грунт в камневидный массив.

Такой же эффект в отношении песков, плывунов и лёссовидных грунтов может быть достигнут при нагнетании в грунт растворов жидкого стекла и хлористого кальция, в результате чего происходит окременение (силикатизация) грунта.

Глинистые грунты могут укрепляться путем пропускания через них постоянного электрического тока.

Весьма распространенным видом искусственных оснований являются свайные, создаваемые в результате погружения в грунт свай, поверх которых устраивают бетонную или железобетонную плиту (ростверк).

Сваи представляют собой деревянные или железобетонные стержни соответственно квадратного или круглого сечения, располагаемые в плане рядами или в шахматном порядке, причем размеры их и расстояние между ними определяются расчетом. Погружение свай в грунт осуществляется забивкой или вибрацией. В случае недопустимости сотрясений применяют набивные сваи, изготовляемые путем заполнения бетоном пробуренных в грунте скважин или опущенных в него труб. По характеру работы различают сваи стойки, опирающиеся нижними концами на прочный грунт и висячие сваи, которые не доходят до прочного грунта, а, уплотняя слабый грунт, передают ему нагрузку в основном за счет сил трения.