Естественные и искусственные основания

Основанием называется массив грунта, испытывающий давление от здания. Важнейшее условие, обеспечивающее прочность и устойчивость здания или сооружения— надежность основания. Основания подразделяются на естественные и искусственные.
Естественными основаниями являются грунты.
Грунтами называют горные породы, прочность сцепления между минеральными частицами которых во много раз меньше прочности самих частиц.
Во многих случаях строить приходится на скальных породах, которые также являются естественными основаниями и представляют собой горные породы, состоящие из частиц, крепко связанных между собой и залегающих в виде сплошного массива.
Естественные основания под здания и сооружения должны удовлетворять ряду требований:
1) обладать достаточной несущей способностью1; (Грунты с малой несущей способностью, а также неравномерно сжимаемые грунты вызывают большие и неравномерные осадки здания, приводящие к повреждению и даже разрушению.)
2) иметь равномерную сжимаемость;
3) не подвергаться пучению;
4) не размываться и не растворяться грунтовыми водами;
5)      не допускать просадок и оползней. (Просадки   могут   произойти   при   недостаточной   мощности   слоя
грунта, принятого за основание, если под ним располагается слабый грунт. Оползни  могут  иметь   место  при  наклонном   расположении пластов грунта, ограниченных крутым откосом или косогором.)
Грунты различаются по составу, структуре и характеру напластования.
Несущая способность грунтов зависит от физических свойств (гранулометрического состава, плотности и влажности) и характеризуется величиной нормативного давления Кн в кг/см2.
СНиП предусматривает следующую классификацию грунтов.
Скальные грунты залегают сплошными массивами (при отсутствии трещин или пустот) и являются наиболее прочным естественным основанием. К скальным грунтам относят граниты, кварциты, песчаники, известняки и др.
Крупнообломочные грунты представляют собой несвязанные обломки скальных пород, содержащих свыше 50% обломков крупнее 2 мм, и подразделяются на щебень, дресву, гальку и гравий. Они не подвержены вспучиванию, малосжимаемы, не размываются водой. Так же как и скальные грунты, они являются надежным основанием.
Песчаные грунты состоят из частиц размером от 0,1 до 2 мм и подразделяются на гравелистые, крупные, средней крупности, мелкие и пылеватые, а по минеральному составу — на кварцевые, сланцевые и известковые. Наиболее прочны кварцевые пески. С увеличением содержания пылеватых и глинистых частиц прочность песчаного грунта уменьшается.
Вследствие значительной водопроницаемости увлажнение гравелистых, крупных и средней крупности песков почти не сказывается на их механических свойствах, а насыщенные водой мелкие и пылеватые пески становятся текучими (плывуны), приобретают подвижность. Это ведет к резкому снижению несущей способности.
Крупные и чистые пески при промерзании не вспучиваются, дают быструю (неизменяемую) осадку под нагрузкой и являются хорошим основанием.
Глинистые-грунты состоят из мельчайших частиц чешуйчатой формы. К глинистым грунтам относятся глина, супеси и суглинки.
Глиной называют глинистый грунт, содержащий более 30% глинистых частиц, суглинком — грунт, содержащий 10—30%, супесью —3—10%.
В зависимости от влажности глинистые грунты могут находиться в твердом, пластичном или текучем состоянии. Несущая способность твердых глин больше, чем у пластичных. При замерзании, а затем оттаивании глинистые грунты вспучиваются. Вследствие небольшой скорости уплотнения частиц грунты обладают длительной осадкой под нагрузкой.
Кроме перечисленных грунтов при возведении фундаментов часто встречаются растительные грунты (верхний гамусовый слой). Эти грунты не пригодны для оснований из-за неоднородности состава и сильной сжимаемости под нагрузкой. Встречаются насыпные грунты, также не представляющие собой надежного основания1.
Под действием нагрузки от здания грунты испытывают сжимающие напряжения и, уплотняясь, вызывают осадку здания. Величина возможной осадки зданий проверяется расчетом и не должна превышать допускаемой нормы (80—150 мм, что зависит от конструктивной жесткости здания).
СНиП установлено нормативное давление (/?„) на грунты:
для скальных — 0,5 кг/см2 временного сопротивления образцов грунта на сжатие в водонасыщенном состоянии;
для крупнообломочных — от 3 до 6 кг/см2;
для песчаных (в зависимости от их крупности и влажности) —от 1 до 4,5 кг/см2;
для глинистых (в зависимости от их плотности и влажности) — от 1 до 6 кг/м2.
В период изыскательских работ, на начальном этапе проектирования, грунты на участке строительства исследуют с целью определения характера напластований, толщины слоев, физико-механических свойств грунтов, вида грунтовой воды и уровня ее стояния. Геологические и гидрогеологические исследования осуществляют бурением скважин или рытьем шурфов (колодцев) и лабораторными анализами образцов грунта.
Буровой скважиной называется вертикальное отверстие диаметром 75—200 мм, устраиваемое в грунте при помощи специальных буровых инструментов. Для того чтобы стенки скважин не обсыпались, при ее устройстве опускают стальные, так называемые обсадные трубы, которые затем извлекают из грунта.
Шурфом называется выкапываемый в грунте колодец, обычно квадратной формы, стенки которого во избежание обрушения снабжают деревянными «крепями» (стойки, доски или пластины).
При наличии грунтовых вод на участке строительства здания производится их химический анализ. Особенно важен химический анализ в том случае, если грунтовые воды агрессивны и могут оказывать разрушающие действия на материал фундаментов. Данные исследования заносят в специальные журналы и на основании полученных результатов составляют чертежи вертикальных разрезов (колонок) буровых скважин или шурфов (рис. ИМ).
По полученным данным составляется геологический профиль грунтового массива с указанием положений пластов грунта и уровня грунтовых вод.
Все указанные характеристики грунтов и материалы их исследования позволяют правильно выбрать основание под здание.
Естественным основанием под фундамент сооружения может служить пласт грунта, который защищен от выветривания и обладает достаточной прочностью (малой и равномерной сжимаемостью), трудной размываемо-стью, достаточной мощностью и неподвижностью.
Мощность пласта под подошвой фундамента имеет особо важное значение и считается достаточной в том случае, когда толщина его не меньше ширины подошвы. При строительстве многоэтажных зданий и при малой несущей способности грунта приходится прибегать к конструкциям, предусматривающим распределение нагрузки от здания на возможно большую площадь с тем, чтобы уменьшить давление на грунт. Это достигается путем устройства под подошвой фундамента либо так называемой подушки из песка или бетона, либо железобетонной плиты. В песчаной или бетонной подушке давление распределяется под углом около 45°, поэтому такая подушка может быть эффективной только при малых размерах подошвы фундамента и при относительно большой толщине подушки. Более эффективной будет железобетонная плита, допускающая распределение нагрузки на более значительную площадь. В тех случаях, когда грунт по своим механическим свойствам непригоден для использования в качестве естественного основания, возникает необходимость устройства искусственного основания.
В простейшем случае устройство искусственного основания может быть достигнуто уплотнением поверхности грунта при помощи вибраторов и механических трамбовок. В некоторых случаях несущую способность грунта повышают путем втрамбовывания в него щебня на глубину 100—150 мм. Более эффективными средствами являются цементация —введение в грунт жидкого цементного раствора под давлением, силикатизация — нагнетание в грунт силикатных растворов (например, жидкое стекло и хлористый кальций), термическая обработка грунта — сжигание горючих продуктов (в скважинах при укреплении лессовых просадочных грунтов).

Sorry, comments for this entry are closed at this time.