Устройство фундаментов. Поверхностные и глубинные

По форме фундаменты подразделяются на поверхностные (столбчатые фундаменты - 1, ленточные фундаменты - 2 и фундаменты из плит - 3) и глубинные (свайные фундаменты – 4).

Поверхностные фундаменты. Фундаменты кирпичной/каменной кладки технически возможны, но используются редко из-за их высокой стоимости. Фундаменты из неармированного бетона используются в постройках небольших размеров и небольшой высоты.

Рис. 1-2. А – Столбчатые фундаменты для легких зданий без подвала. Б – Ленточные фундаменты (возводятся чаще всего)

Рис. 3-4. А - Фундамент из плит, армированных строительной сталью. Б – Свайный ростверк и глубинный фундамент с опускным колодцем

Железобетонные фундаменты следует применять при повышенном давлении на грунт и наличии большого количества выступов - 7—8. (Армирование производится для принятия растягивающих сил — 12). Использование железобетона позволяет, в отличие от неармированного бетона, экономить при разработке и креплении котлована на высоте, массе и глубине. Формирование фундамента у деформационных швов и существующих строений или границ показано на рисунке — 9.

Рис. 7-8. А – Простой фундамент из тощего бетона, с приступком. Б – Развитой ступенчатый фундамент из неармированного бетона

Рис. 9. Формирование фундамента с разделительными или деформационными швами

Рис. 12. Более широкий фундамент из бетонной плиты, армированной сталью

Фундаментные плиты - 10 применяются при низкой несущей способности строительного грунта, если столбчатые и ленточные фундаменты недостаточны для принятия нагрузки.

Рис. 10. Поперечные разрезы плит фундамента

Подошва котлована должна залегать на глубине ниже уровня промерзания для того, чтобы лежащий под ней пласт почвы не приходил в движение вследствие попеременного промерзания и оттаивания. Согласно нормам DIN 1054, свободной от промерзания считается глубина 0, 80 м (для инженерных сооружений 1,0—1,5 м).

Улучшение несущей способности строительного грунта:
а) Виброуплотнение: уплотнение в зоне от 2,3 м до 3 м при помощи вибратора; удаленность вибросердечника примерно 1,5 м с пополнением грунта. Степень улучшения зависит от гранулометрического состава и первоначального залегания слоев.

б) Уплотняющие сваи: при выполнении используется заполнитель различного гранулометрического состава без использования растворов.

в) Укрепление и уплотнение почвы ее цементированием; не используется при вязких почвах и почвах, вызывающих разрушение цемента. Используется также впрыскивание химикатов (раствора кремневой кислоты, хлористого кальция). Незамедлительное и прочное окаменение используется только при подпочвах, содержащих кварц (гравий, рыхлые породы).

Глубинные фундаменты. Глубинные фундаменты используются, если слои почвы достаточной несущей способности можно найти под планируемым зданием только на большой глубине, и плоские фундаменты до них не доходят.

Как правило, они исполняются из железобетонных свай, переносящих нагрузки планируемого здания через слои почвы недостаточной несущей способности на подпочвы достаточной несущей способности.

Для определения размеров фундаментов на сваях необходимо установить допустимую нагрузку на строительный грунт, а также вид, свойства, расширение, залегание и мощность пластов почвы, проведя шурфование и зондирование (если опытные данные в этой местности не предоставляют достаточной информации).

Основные понятия. Давление свай может передаваться на способный нести нагрузку строительный грунт через поверхностное трение, давление на заостренных концах свай или же через поверхностное трение и давление на заостренных концах свай. (Вид передачи давления зависит от строительного грунта и характеристик свай).

Фундамент на вертикальных сваях: нагрузка передается на способный нести нагрузку строительный грунт через заостренные концы свай и дополнительно через поверхностное трение.

Фундаменты на плавающих сваях: заостренные концы свай не доходят до способного нести нагрузку строительного грунта. Пласты со слабой несущей способностью уплотняются за счет забивки свай.

В зависимости от вида передачи нагрузки различаются нижеследующие виды свай. Висячие сваи, в основном передающие свою нагрузку на способный нести нагрузку строительный грунт через трение поверхности свай и строительного грунта. Сваи с давлением на заостренных концах, в основном передающие нагрузку на способный нести нагрузку строительный грунт через давление на своих заостренных; концах.

Поверхностное трение при этом существенной роли не играет. Допустимое давление на заостренных концах свай существенно возрастает за счет расширения основания некоторых набивных бетонных свай.

Рис. Строения, размеры которых, как правило, устанавливаются с учетом активного давления земли согласно DIN 1055

Расположение свай в грунте. Грунтовые сваи, находящиеся в почве по всей длине. Длинные сваи — это свободно стоящие сваи, у которых в почве находится только их нижнее окончание, а верхняя часть стоит свободно и поэтому может подвергаться нагрузкам на излом.

По виду установки различаются сваи, уплотняющие почву, вытесняющие или разрыхляющие ее забивные сваи, забиваемые в почву, запрессовываемые сваи, вдавливаемые в почву, набивные сваи, устанавливаемые в готовый шпур, винтовые сваи, вкручиваемые в почву, намывные сваи, намываемые в почву.

В зависимости от вида напряжения различаются: сваи с осевым напряжением, растяжные сваи, подвергающиеся напряжению на растяжение и передающие свою нагрузку в землю через поверхностное трение; сваи давления, подвергающиеся давящим нагрузкам и передающие нагрузки в строительный грунт через Давление на заостренном Конце и поверхностное трение; сваи, подвергающиеся нагрузкам на изгиб, например, горизонтально нагружаемые буровые сваи большого диаметра.

В зависимости от изготовления и установки различаются нижеследующие сваи.

Рис. Набивная свая из прессованного бетона (система Брехтеля – Brechte)

Готовые сваи, изготавливаемые заранее в виде отрезков определенной длины или поставляемые на место использования в готовом состоянии, и вбиваемые, намываемые, устанавливаемые при помощи вибромеханизма, запрессовываемые, ввинчиваемые или вставляемые в подготовленные шпуры.

Набивные бетонные сваи, изготавливаемые в выработанной полости почвы, например, буровые сваи, набивные сваи, прессованные трубчатые сваи и сваи, опускаемые вибропогружением.

Комбинированные фундаментные сваи, собираемые из изготовленных на месте и заранее изготовленных элементов.

Набивные бетонные сваи имеют то преимущество, что их длина определяется только во время строительства по результатам забивки, при процессе бурения путем проверки пробуренных пластов почвы.