5 Виды фундаментов глубокого заложения

Фундаменты глубокого заложения подразделяются на свайные и столбчатые, опускные колодцы и кессонные.

Свайные фундаменты сооружают в тех случаях, когда в верхних слоях грунтовой толщи залегают грунты, имеющие низкую прочность и высокую сжимаемость.

Свайный фундамент состоит из группы свай и объединяющей их поверху плиты (ростверка). Подошвой его является поверхность, по которой располагаются нижние концы свай. В этом уровне все нагрузки, действующие на фундамент передаются нижележащему грунту, а грунт, расположенный между сваями, служит промежуточной средой, способствующей передаче нагрузок на грунт основания.

Несущая способность одиночной сваи в большинстве случаев во много раз меньше нагрузки, передаваемой надземной конструкцией, поэтому свайный фундамент выполняют из нескольких свай. В практике строительства в зависимости от характера расположения свай в плане различают следующие виды свайных фундаментов: одиночные сваи, ленточные свайные фундаменты с размещением свай рядами, свайные кусты, сплошное свайное поле.

а, б – в кусте; в, г- свайное поле, д, е – ленточное Рисунок 4 – Схемы расположения свай в фундаментах

Одиночные сваи применяют под сооружения, когда нагрузку от колонны здания или стыка панелей воспринимается одна свая. Ленточные свайные фундаменты устраивают под стенами зданий и другими протяженными конструкциями. Различают однорядное и многорядное размещение свай. Свайные кусты – эта группа свай, обычно расположенные под отдельными конструкциями. Минимальное число свай в одном кусте – три. Иногда до пускается делать свайные кусты из двух свай.

Сплошное свайное поле устраивают под тяжелые сооружения, когда сваи располагаются по некоторой сетке под всем сооружением или частью его. На сплошное поле опираются все конструкции сооружения (колонны, стены, оборудование).Свайным полем называют также систему свай, размещенных под сооружением, состоящую из одиночных свай, лент и свайных кустов.

Сваи размещаются рядами или в шахматном порядке. Расстояние от крайних осей свай до кромки ростверка принимается равным диаметру сваи. Расстояние между осями свай принимают не менее 3d (d -диаметр свай).

Выбор типа сопряжений свай с ростверком зависит от конструктивной схемы здания или сооружения, наличия горизонтальных нагрузок, а также соотношения между вертикальными и горизонтальными нагрузками.

Плита свайного фундамента может быть расположена на разных уровнях по отношению к поверхности земли. Она может быть заглублена в грунт (рис. 3а), может быть расположена и выше поверхности земли (рис. 3б).На поверхности плиты свайного фундамента располагается надфундаментная часть сооружения. Есть также конструкции, в которых сваи и объединяющая их плита выполняют функции и фундамента и надфундаментной части сооружения. Так в мостах свайно-эстакадного типа (рис. 3в)опоры состоят из свай и плит-насадок, на которые опираются пролетные строения.

Техника устройства свайных фундаментов настолько развилась и усовершенствовалась, что этот тип фундаментов стал одним из основных.

а)

б)

в)

Рисунок 3 – Схемы опор свайных фундаментов

Классификация ростверков приведена на рисунке 5.

Свайные ростверки

по роду материала

по форме в плане

по форме свайного фундамента

по технологии изготовления

по заделке головы сваи в ростверк

по расположению относительно поверхности основания

бетонные

ростверк в основном повторяет план опорных частей сооружения

одиночные сваи

монолитные ростверки из бетона класса не ниже 12.5

жесткая – при заделке головы сваи в ростверк не менее чем на 0,3 м

низкий ростверк - подошва роствер-ка располагается ниже отметки спланированного грунта

свайный куст

железо бетонные

свайная полоса

сборные ростверки из бетона класса не ниже В15

шарнирная – при заделке головы сваи в ростверк от 0,05м до 0,1м

высокий ростверк - подошва ростверка располагается выше поверхности грунта

свайное поле

Рисунок 5 – Классификация ростверков

На свайные фундаменты по сравнению с массивными, глубокого заложения расходуется, как правило, меньше материалов, они имеют более низкую стоимость и большую степень использования прочности материала. Такие фундаменты более индустриальны благодаря меньшему весу и меньшим размерам несущих элементов. Их можно частично или полностью изготовлять сборными, в то время как массивные фундаменты глубокого заложения делают преимущественно монолитными. На устройство свайных фундаментов тратиться меньше времени, чем на устройство массивных фундаментов. Производство работ по устройству свайных фундаментов не вредно для рабочих, что также является преимуществом по сравнению с кессонными фундаментами.

Свайный фундамент следует проектировать:

- исходя из конкретных условий строительной площадки на основе данных инженерно-геологических, геодезических и гидрометерологических изысканий;

- расчетных нагрузок действующих на фундамент;

- на основе данных, характеризующих конструктивные и технологические особенности проектируемого здания или сооружения, назначения и условий эксплуатации;

- на основе результатов технико-экономического сравнения возможных вариантов проектных решений фундаментов;

-с учетом местных условий строительства.

Без соответствующего и достаточного инженерно-геологического и технико-экономического обоснования проектирование свайных фундаментов не допускается. Свайные фундаменты проектируют в соответствии с указаниями СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты».

Опускные колодцы бывают массивными и тонкостенными.

Массивные колодцы представляют собой бетонную или железобетонную толстостенную конструкцию, которую погружают под действием собственного веса до прочных слоев грунта. Грунт из внутренних полостей колодца извлекают и полости частично или полностью заполняют кладкой. В результате получается массивный фундамент глубокого заложения (рис. 6). К тонкостенным колодцам относятся железобетонные оболочки диаметром свыше 3 м, принудительно погружаемые в грунт. Глубина погружения колодцев может быть значительной (до 50 м).

Кессонные фундаменты, состоящие из кессона и надкессонной кладки возводят если опусканию колодцев препятствуют твердые труднопроходимые прослойки скальных пород или отдельные включения в виде прослойки валунов, погребенных стволов деревьев, заиленных частей разрушенных конструкций и т.д.

Кессоны представляют собой перевернутый ящик, на потолке которого возводят кладку тела фундамента. Для разработки грунта при погружении кессона в его рабочую камеру подают сжатый воздух, который отжимает воду и осушает камеру, обеспечивая возможность разработки. Работы под сжатым воздухом вредны для человеческого организма, поэтому при постройке мостов кессонные фундаменты разрешается применять в исключительных случаях (рис.7). Наибольшая глубина опускания кессонов, считая от уровня воды, составляет 35 м; при этой глубине избыточное давление в рабочей камере кессона может достигать предельного значения 4 кгс/см2, при котором еще возможно разрабатывать грунт.

Рисунок 6 – Опора с фундаментом из массивного спускного колодца	1- рабочая камера, 2- кессон, 3-надкессонная кладка Рисунок 7 – Кессонный фундамент