Основания и фундаменты опор

Наиболее надежно и экономично заложение опор на скальных породах у поверхности земли. Такие породы, как песчаник, известняк, а тем более гранит, базальт и т. п., имеют высокую прочность и не размываются.

Но чаще всего сверху на различную глубину залегают пески, супеси, суглинки и другие рыхлые грунты меньшей прочности и размываемые проточной водой. Из них более прочны крупные пески, а тем: более гравий и галька. Значительно слабее мелкие пески и супеси, особенно при насыщении их водой. К гравелистым и крупнопесчаным грунтам приближаются по прочности твердые глины. Но при намокании, т. е. в пластичном состоянии, глины как и суглинки, резко снижают прочность, становятся податливыми под нагрузкой и уже оказываются плохим основанием для опор. Еще в большей степени утрачивают и без того малую прочность лёссовидные грунты при смачивании водой.

Следовательно, не только грунт, но и условия его водонасыщения, промерзания, а также размыва влияют на тип и размер фундамента опор.

Чтобы опорное давление не вызывало опасной осадки грунта, фундаменту опоры придают достаточную площадь опирания. Поперечное сечение опоры, определяемое вверху размещением на ней опорных частей, избыточно по прочности кладки, но недостаточно но давлению на грунт, так как прочность грунта намного ниже, чем материала опоры.

В таком случае фундамент опоры развивают (расширяют) книзу (см. рис. 121, г). Понятно, что чем больше площадь опирания, тем меньшему сжатию и меньшей осадке подвергается грунт под опорой.

Кроме развития, практично и понижение подошвы фундамента. С углублением прочность грунтов, благодаря 'большему их уплотнению под массой вышележащих слоев, повышается. Наибольшая глубина возможного размыва, низкое залегание надежного грунта определяют соответственное заглубление фундамента.

Кессоны, опускные колодцы, столбы-оболочки(см. рис. 121 и 130), прорезая верхние слои грунтов, передают опорное давление более плотным и прочным нижележащим грунтам.

Сваи(см. рис. 121,в), забитые до прочного грунта, тоже передают ему нижними концами определенную часть опорного давления. Вместе с тем опорное давление передается также боковой поверхностью свай, как и других типов фундаментов, благодаря силам трения о грунт. При глубокой забивке свай сил трения иногда бывает достаточно для передачи всего опорного давления без доведения свай до упора в плотные грунты. Такие сваи называют висячими в отличие от свай-стоек (или свай-столбов), опертых на прочный грунт.

Верхние концы (головы) забитых свай заделывают чаще всего в железобетонную плиту-ростверк (рис. 130). Он объединяет все сваи. На таком ростверке возводят кладку опоры. По высоте ростверк располагают с некоторым заглублением в грунт (рис. 130, а) во избежание подмыва и обнажения свай. Применяют и высокие ростверки, размещаемые над грунтом, но ниже уровня меженной воды (рис. 130, б), а в устоях — в пределах насыпи (рис. 130, в). Высокие ростверки экономичнее по расходу кладки и дешевле, ню мене защищены от разрушения материала свай.

Сваи разнообразны по материалу, конструкции и устройствуОсобенно усовершенствованы сваи в последние десятилетия. Развитие железобетона, а также создание новых типов оборудования для погружения тяжелых свай, притом на большую глубину (до 35—40 м и более), позволили резко увеличить размеры и несущую способность свай.

Среди деревянных сваи, кроме одиночных (из круглых бревен), применяют пакетные (составные) из трех и четырех брусьев или бревен, стянутых болтами (рис. 131, б). Благодаря большей площади поперечного сечения и наружной боковой поверхности пакетные свая допускают и большую нагрузку Для свай используют также стальные двутавровые балки, но чаще — трубы. Трубу после забивки обычно заполняют бетоном, предварительно удалив из нее грунт. Подобно рассмотренным устраивают железобетонные сваи: сплошного сечения (обычно квадратного, размером до 40X40 см) и трубчатые (называемые сваямиоболочками при диаметре от 0,81 до 2 м).

Трубчатые сваи предпочтительнее сплошных. Они легче (что важно при монтаже), и при одинаковой со сплошными сваями массе имеют в несколько раз больший диаметр, а значит, и большую боковую поверхность и несущую способность.

Для увеличения площади опирания на грунт практичны уширения в основании свай.

Уширения создают различно. ;Эффективен взрывной способ. После забивки трубы и удаления из нее грунта в основание сваи помещают заряд, который подрывают сразу же после заполнения сваи бетоном. При взрыве в грунте образуется полость, в которую я перемещается из трубы несхватившийся бетон. Сваи с уширенной пятой, получаемой при взрывании наряда, по аналогии с подземным нарывом снаряда называют камуфлетными. Полость или воронку иногда разрабатывают механизмом с раскрывающимися под углом в стороны ножами. На рис. 131, з, этот механизм в закрытом положении I и в рабочем положении II показан пунктиром.

Наряду со сваями, уширенными в грунте при устройстве свайных фундаментов, применяют и винтовые сваи с лопастями на конце.

С уширением подошвы несущая способность свай намного увеличивается. Так, на сваю-оболочку диаметром 0,9 м при уширении ее пяты до 1,3 м предельная нагрузка практически удваивалась, достигая 425 тс (против 200 тс без уширения). Для винтовой сваи диаметром 1 м с лопастями 2,2 м в диаметре, погруженной в грунт на глубину 35 м, получали предельную нагрузку 1100 тс.

Наряду с железобетонными сваями и сваями-оболочками, широко применяют железобетонные колодцы-оболочки диаметром до 5—6 м, погружаемые в несвязные (сыпучие) грунты, как и другие виды свай, с помощью вибропогружателей.

Применение колодцев и свай - оболочек намного сократило использование кессонов, трудоемких и сложных по условиям работы в них при сжатом воздухе.