3. Выбор типа фундамента

Выбор типа фундамента для любого сооружения производится на основании технико-экономического сравнения различных вариантов фундаментов. При этом обязательно учитываются месторасположение строительства и особенности строительной площадки, механовооруженность и опыт фундаментных работ строительной организации, состояние базы строительства, транспортные условия и т.п. Каждый вариант из сравниваемых фундаментов должен обеспечивать надежное эксплуатационное состояние, как самого себя, так и всех надфундаментных конструкций, т.е. с точки зрения эксплуатационных качеств, сравниваемые фундаменты должны быть равноценны.

Варианты фундаментов разрабатываются исходя из инженерно-геологических и инженерно-гидрологических условий площадки строительства, конструктивных особенностей сооружения, характера и величины нагрузок, действующих на фундаменты.

Для грунтовых условий, показанных на рисунке 19, возможны следующие варианты фундаментов.

Схема I (рисунок 20) – наиболее предпочтительными являются фундаменты мелкого заложения (ФМЗ) и средней глубины заложения, устраиваемые в предварительно отрытых котлованах. Фундаменты глубокого заложения, в том числе и свайные фундаменты, по данной схеме могут быть применены в случае действия на них значительных сосредоточенных нагрузок, например, передаваемых опорами мостов больших пролетов, когда использование фундаментов мелкого заложения приведет к сильному разв итию размеров их подошвы.

Схема II (рисунок 21) – устройство фундамента мелкого заложения с расположением подошвы в верхнем слое является не рациональным, поскольку такие фундаменты получаются с большими размерами в плане, а в ряде случаев и вообще невозможным. Фундаменты мелкого заложения допускается устраивать только после улучшения свойств слабых верхних грунтов. Более выигрышными для таких грунтовых условий являются фундаменты глубокого заложения и средней глубины заложения, в том числе свайные, с доведением подошвы до прочного надежного грунта.

С хема III (рисунок 22) – самым надежным вариантом будут фундаменты глубокого заложения, в том числе свайные, с прорезкой слоя слабого грунта и доведением подошвы до нижнего прочного надежного слоя грунта. Возможен вариант фундаментов мелкого заложения с расположением подошвы в верхнем надежном грунте. В этом случае обязательна проверка прочности слабого подстилающего слоя грунта. Также фундаменты мелкого заложения и средней глубины заложения могут быть применены после улучшения свойств слабого слоя грунта.

5. Оценить свойства грунтового основания, инженерно-геологический разрез которого приведен на рисунке 23, и определить возможные варианты фундаментов.

Характеристики грунтов приведены в таблице 24.

№ инженерно-геологического элемента	1	2	3
Наименование грунта	Супесь	Песок пылеватый	Суглинок
Наименование характеристик
Влажность природная, w, д.е.	0,160	0,224	0,256
Влажность на границе текучести, wL, д.е.	0,192	-	0,370
Влажность на границе раскатывания, wP, д.е.	0,146	-	0,229
Удельный вес частиц грунта, s, кН/м3	26,9	26,6	27,1
Модуль деформации, Е, МПа	9,0	14,0	18,0
Коэффициент фильтрации, Кф, м/сут	0,01	0,7	0,0004
Относительная деформация набухания, sw, д.е.	0,01	-	0,02
Удельный вес, , кН/м3:
при доверительной вероятности  = 0,95 (1 гр. предельных состояний)	18,9	19,3	19,0
при доверительной вероятности  = 0,85 (2 гр. предельных состояний)	19,0	19,6	19,1
Удельное сцепление, с, кПа
при доверительной вероятности  = 0,95	13,2	0,1	31,0
при доверительной вероятности  = 0,85	13,8	0,2	33,0
Угол внутреннего трения, , градус
при доверительной вероятности  = 0,95	24,0	29,0	20,0
при доверительной вероятности  = 0,85	25,0	30,0	21,0

Решение.

Вычисляемые характеристики грунтов сведены в таблицу 25.

№ элемента	Наименование	e=s/II(1+w)-1
1	Супесь	0,642	0,67	0,30
2	Песок пылеватый	0,661	0,90	-
3	Суглинок	0,782	0,89	0,19

Инженерно-геологический элемент № 1 – супесь.

Мощность сложения 3 м (рисунок 23).

Модуль деформации Е = 9 МПа > 5 МПа, супесь не относится к сильно сжимаемым грунтам.

S_r = 0,67, е = 0,642.

По _sw = 0,01 – супесь не набухающая (п. 2.1).

По I_L = 0,3 супесь пластичная (таблица 10), слабо пучинистая (таблица 13).

Инженерно-геологический элемент № 1 не относится к категории слабых грунтов.

Вывод: супесь может служить естественным основанием для фундаментов мелкого заложения.

Инженерно-геологический элемент № 2 – песок пылеватый.

Мощность сложения 3 м (рисунок 23).

Модуль деформации Е = 14 МПа > 5 МПа, песок не относится к сильно сжимаемым грунтам.

S_r = 0,9 – песок насыщенный водой (таблица 11), средне пучинистый (таблица 13).

е = 0,661 – песок средней плотности (таблица 12).

Инженерно-геологический элемент № 2 не относится к категории слабых грунтов.

Вывод: песок пылеватый может служить естественным основанием для фундаментов средней глубины заложения, в том числе свайных.

Т.к. песок расположен ниже уровня грунтовых вод, является водоносным слоем, при разработке открытых котлованов в данном слое грунта их устройство необходимо производить под защитой шпунтового ограждения, либо требуется укрепление стенок котлована и водопонижение [10].

Инженерно-геологический элемент № 3 – суглинок.

Мощность сложения 6 м (рисунок 23).

Модуль деформации Е = 18 МПа > 5 МПа, суглинок не относится к сильно сжимаемым грунтам.

S_r = 0, 98, е = 0,782.

По _sw = 0,02 – суглинок не набухающий (п. 2.1).

По I_L = 0,19 суглинок полутвердый (таблица 10), слабо пучинистый (таблица 13).

Суглинок является водоупором К_ф = 410^-4 м/сут < 810^-4 м/сут.

Инженерно-геологический элемент № 3 не относится к категории слабых грунтов.

Вывод: суглинок может служить естественным основанием для фундаментов глубокого заложения, в том числе свайных.