16.1.2. Естественные и искусственные основания
Естественным основанием называется залегающий под фундаментом грунт, имеющий в своем природном состоянии достаточную несущую способность для обеспечения прочности и устойчивости здания или сооружения, т.е. для обеспечения допустимых по величине и равномерности их осадок.
Искусственным основанием называется грунт, не обладающий в природном состоянии достаточный несущей способностью на принятой глубине заложения фундамента и подвергнутый искусственному упрочнению.
Упрочнение грунтов оснований достигается путем их уплотнения или укрепления. Уплотнение грунтов производят или поверхностным трамбованием, или послойной укаткой, или поверхностным или глубинным вибрированием, или устройством грунтовых свай, или заменой слабых грунтов основания песчаными или гравийно- щебеночными подушками. При устройстве грунтовых свай в грунт вдавливается твердый пуансон конической или пирамидальной формы. В результате грунт возле пуансона уплотняется, а затем после извлечения пуансона образовавшаяся скважина заполняется песком, гравием или щебнем.
Толщина песчаных или гравийно-щебеночных подушек при замене слабого грунта на более прочный должна быть такой, чтобы давление от здания, передаваемое подушками на ниже находящийся грунт, не превышало допустимой величины.
Укрепление грунтов оснований производят или цементацией или силикатизацией или битумизацией или термическим способом. Цементацией укрепляют гравелистые, крупные или средние пески, в которые по стальным перфорированным трубам нагнетается до требуемой глубины цементная суспензия или цементно-глинистый раствор. Нагнетаемые растворы, проникая в межзерновые поры, затвердевают, повышая несущую способность грунтов оснований.
Силикатизацией укрепляют мелкие и пылеватые пески и просадочные грунты, для чего в них нагнетают в зависимости от вида грунтов жидкое стекло и хлористый кальций или жидкое стекло и фосфорную кислоту на глубину 15-20 м. После затвердения растворов в грунте происходит его окаменение.
Битумизацией укрепляют крупнообломочные грунты путем нагнетания в них битумной эмульсии. При этом достигается закрепление грунтов и защита от фильтрации грунтовых вод.
Термическим способом укрепляют просадочные грунты, имеющие глинистую основу и высокую пористость. Для этого в грунт на глубину 10-15 м нагнетается по трубам воздух, нагретый до 800°С. В результате грунт получает термическую обработку – обжиг, т.е. приобретает свойства керамического тела.
16.2. Фундаменты
16.2.1. Общие сведения о фундаментах
Фундаментом называется подземная часть здания, воспринимающая всю нагрузку от здания и передающая эту нагрузку на основание. Фундаменты работают в сложных условиях, воспринимая большие нагрузки. Они должны быть прочными, устойчивыми, долговечными и экономичными, при этом экономичность является основным фактором при выборе конструктивного решения фундамента.
Рис. 16.2. Основные типы вариантов конструктивных решений фундаментов и их конструктивные элементы:
а – ленточные; б – столбчатые; в – свайные; г – сплошные; д – сплошные коробчатые; 1 – подушка; 2 – стенка; 3 – отмостка; 4 – продольные несущие стены здания; 5 – разбивочные оси; 6 – подушка столбчатого фундамента; 7 - подколонник; 8 – столб; 9 – фундаментная балка; 10 – свая; 11 – ростверк; 12 – сплошная плита; 13 – ребра; 14 – коробчатый фундамент; 15 – продольный канал для прокладки коммуникаций; 16 – поперечные несущие стены; 17 – стоянки для автомашин
Кроме несущих функций фундаменты в зданиях с подвалами выполняют ограждающие функции, являясь стенами подвалов и ограждая подвальные помещения от наружного грунта и грунтовых вод. К материалам для устройства фундаментов предъявляются требования по прочности, долговечности, морозостойкости, стойкости против агрессивных воздействий грунтовых вод. В связи с этим для фундаментов пригодны следующие материалы: бут, бутовая кладка, бутобетон, бетон, железобетон и сильно обожженный кирпич. При устройстве свайных и столбчатых фундаментов могут применяться деревянные сваи и столбы с соответствующей защитой от гниения. Как правило, фундамент состоит из подушки и стенки или столба. Стенка или столб должны быть прочными и устойчивыми, а подушка фундамента должна иметь такие размеры в плане, чтобы обеспечивалось допустимое давление на грунт основания, т.е. обеспечивались допустимые осадки зданий.
В зависимости от вида несущего остова здания, величины нагрузок, передаваемых на фундамент, характера грунта основания и его несущей способности фундаменты по конструктивному исполнению бывают ленточными, столбчатыми, сплошными или коробчатыми и свайными, а в зависимости от способа устройства они бывают сборными или монолитными (рис. 16.2.).