GeoSol - геотехнические решенияОбязательной и наиболее ответственной частью любого сооружения и здания является его фундамент. Также по своей работе он отличается от остальных строительных конструкций, так как необходим учет совместной работы системы «основание-фундамент-сооружение».
Фундаментом называется заглубленная в грунт конструкция, передающая нагрузки и воздействия от сооружения на основание. Основанием же называется напластование грунтов, непосредственно воспринимающие давление от сооружения.
Грунт является слабым природным материалом и под действием нагрузок от сооружения работает на сжатие и на сдвиг, что может привести к деформациям, осадкам (в том числе их разности) и кренам здания. Поэтому необходим фундамент, который обеспечит передачу нагрузки от здания, и не приведет к сверхнормативным осадкам и кренам сооружения.
Ошибки, допущенные при проектировании фундаментов, могут привести к проведению дополнительных противоаварийных мероприятий, стоимость которых может быть выше стоимости фундамента.
Существуют следующие основные требования к фундаментам:
— не превышение нормативных осадок, как абсолютных, так и неравномерных;
— устойчивость к опрокидыванию и сдвигу;
— прочность конструкций, их долговечность и устойчивость;
— технико-экономические требования и способы производства работ.
Основные типы фундаментов:
I. Фундаменты мелкого заложения: ленточные (под несущие стены и ряды колонн), столбчатые (под пилоны и колонны), сплошные плиты (под всей площадью сооружения).
Устройство фундаментной плиты
II. Свайные фундаменты (обычно комбинируются с фундаментами мелкого заложения), посредством которых нагрузка от сооружения передается на слои относительно глубоко залегающий грунтов. Обычно сваи объединяют в группы посредством конструкции, называемой ростверком.
Сваей называется вертикальный или наклонный стержень различного сечения по размеру и форме, различной длины, выполняемый из дерева, бетона, железобетона, металла.
Если свая опирается на малодеформируемый грунт (например, скальный), то ее называют сваей-стойкой. Если свая может иметь вертикальные перемещения под действием нагрузки, то она называется висячей.
Если свая испытывает не сжимающие, а выдергивающие нагрузки, то в этом случае она называется анкерной сваей.
По способу заглубления в грунт различают следующие виды свай:
1. Забивные и вдавливаемые (далее – забивные) или опускаемые железобетонные, деревянные и стальные предварительно изготовленные, погружаемые в грунт за счет вытеснения, а также путем установки в лидерные скважины с помощью молотов, вибропогружателей, вибровдавливающих, виброударных и вдавливающих устройств, а также железобетонные круглые полые сваи диаметром до 0,8 м, заглубляемые вибропогружателями без выемки или с частичной выемкой грунта и не заполняемые бетонной смесью.
Свайное поле из забивных свай
2. Железобетонные сваи-оболочки диаметром более 0,8 м, погружаемые вибропогружателями с выемкой грунта из их полости и заполняемые частично или полностью бетонной смесью, полые сваи из металлических или композитных труб, погружаемые с открытым нижним концом без выемки грунта.
3. Набивные бетонные и железобетонные, устраиваемые в грунте путем укладки бетонной смеси в скважины, образованные в результате принудительного вытеснения – отжатия грунта;
4. Буровые железобетонные, устраиваемые в грунте путем заполнения пробуренных скважин бетонной смесью или установки в них предварительно изготовленных железобетонных элементов.
Устройство буровых свай
Буровые сваи по способу устройства подразделяют на:
а) буронабивные сплошного сечения с уширениями и без них, бетонируемые в скважинах, пробуренных в глинистых грунтах выше уровня подземных вод без крепления стенок скважин, а в любых грунтах ниже уровня подземных вод – с закреплением стенок скважин глинистым раствором, инвентарными извлекаемыми обсадными трубами или полым шнеком;
б) буронабивные с применением технологии непрерывного полого шнека – НПШ (CFA);
в) баретты – буровые сваи, изготавливаемые технологическим оборудованием типа плоский грейфер или гидрофреза;
г) буронабивные с камуфлетной пятой, устраиваемые бурением скважин с последующим образованием уширения взрывом (в том числе электрохимическим) и заполнением скважин бетонной смесью;
д) буроинъекционные диаметром Ø150-350 мм, устраиваемые в пробуренных скважинах путем нагнетания (инъекции) в них мелкозернистой бетонной смеси, а также устраиваемые полым шнеком или с использованием не извлекаемых буровых штанг;
е) буроинъекционные диаметром Ø150-350 мм, выполняемые с уплотнением окружающего грунта путем обработки скважины по разрядно-импульсной технологии (РИТ) серией разрядов импульсов тока высокого напряжения;
ж) сваи-столбы, устраиваемые путем бурения скважин с уширением или без него, укладки в них омоноличивающего цементно-песчаного раствора и опускания в скважины предварительно изготовленных цилиндрических или призматических элементов сплошного сечения со сторонами или диаметром 0,8 м и более;
и) буроопускные – сваи сплошные (железобетонные) и полые (стальные круглого сечения с закрытым нижним концом), свободно погружаемые в скважины, с заполнением свободного пространства бетонной смесью.
К буроинъекционным сваям можно также отнести грунтоцементные сваи, выполняемые по технологии струйной цементации грунтов (jet grouting), диаметром Ø300-1200 мм и более.
Оголовок грунтоцементной сваи
Также существуют буроинъекционные сваи «Титан» (Titan), которые состоят из арматурной полой тяги и монолитного бетонного ствола. Анкерная тяга в виде трубы с непрерывной резьбой одновременно служит буровой штангой и инъекционной трубкой. Диаметр сваи составляет Ø150-200 мм, при применении технологии струйной цементации грунтов (jet grouting), называемой MiniJet, диаметры составляют Ø300-450 мм. В настоящее время существует множество аналогов винтовых тяг «Титан» – ГеоСпецТехнология (ГСТ), Буран, GeoIzol-MP, Атлант, К2-GTB и другие.
5. Винтовые сваи, состоящие как минимум из одной металлической винтовой лопасти (спирали) и трубчатого металлического ствола со значительно меньшей по сравнению с лопастью площадью поперечного сечения, погружаемые в грунт путем ее завинчивания в сочетании с регулируемым вдавливанием с лидерными скважинами или без них.
III. Фундаменты глубокого заложения (столбы, плиты, опусные колодцы), позволяющие передавать нагрузки на плотные слои грунтов, скалу на глубине десятков метров.