Підстави і фундаменти
Геологічні породи, що залягають у верхніх шарах земної кори і викорис-зуемое в будівельних цілях, називають грунтами. Грунти предстаіляют собою скупчення частинок різної величини, між якими знаходяться пори (пу-простоти). Міцність зчеплення між ча-стіцамі грунту в багато разів менше міцності самих частинок. Ці частинки утворюють скелет грунту,
Підставою називають масив грунту, розташований під фундаментом і сприймає навантаження від будівлі. Підстави бувають двох видів: есте недержавні і штучні,
Природним підставою називаються вають грунт, що залягає під фундамен-том і здатний в своєму природному стані витримати навантаження від зведений-ного будівлі.
Штучним підставою на-викликають штучно ущільнений або зміцнений грунт, який в природ-ном стані не володіє достатньою несучою здатністю по глибині застави-вання фундаменту.
Навантаження, що передається фундаментом, викликає в грунті основи напружений-ве стан і деформує його.
На рис, 4.1 показана, зразок форми на-напруженого обсягу грунту. Як видно з малюнка, глибина і ширина напруженої зони значно перевищують ширину фундаменту.
У міру поглиблення нижче фундаменту область поширення напруг збільшується до певного зна-ня, а їх абсолютна величина знижує-ся, і поступово область поширення напруг зменшується. На глибині-не більше 6b грунт практично не випробувальний-кість напружень.
Діючі навантаження деформують підстави, викликаючи осідання будівлі.
Мал. 4.1. Напружена дона грунту основи під підошвою фундаменту:
b - ширина фундаменту, Р - навантаження від будівлі, що передається фундаментом на підставу
У со-ності з викладеним грунти, сост-вляющіе підставу, повинні відповідати наступним вимогам: мати до-тнього несучою здатністю, а так-же малої і рівномірної сжимаемостью (великі і нерівномірні осідання будинку можуть привести до його пошкодження і так-же руйнування) ; же не бути здимистими, т. е. мати властивість збільшення обсягу при замерзанні вологи в лорах грунту (в Відповідно до цієї вимоги вибі-рают глибину закладення фундаменту, ко-торая повинна бути узгоджена з глиби-ної промерзання грунту в районі будів-ництва); НЕ розмиватися і не раство-ряться фунтові водами, що також призводить до зниження міцності основа-ня і появи непередбачених оса-док будівлі; не допускати просадок і зсувів.
Осідання можуть статися при недо-тнього потужності шару фунта, прий-того за основу, якщо під ним распола-гается грунт, що має меншу міцність (слабший грунт). Зсуви фунта можуть виникнути при похилому розташуванні шарів грунту, обмежених крутим рельєфом місцевості.
Головна ж увага при Проектуванн-ванні приділяється питанню забезпечення рав-номерного осад. При цьому необхід-мо насамперед враховувати, що навантаження від будівлі може дізнатись рам рушення ос-вання при його недостатній несучій здатності. З іншого боку, основа-ня може і не руйнуватися, але осаду будівлі виявиться настільки нерівномірною, що в стінах будівлі з'являться тріщини, а в конструкціях виникнуть зусилля, можу-щие привести до аварійного стану всього будинку або його частини.
Грунти підстав будівель і споруд-ний не повинні мати властивість пів-зучесті, т. Е. Здатністю до тривалої незгасаючої деформації під навантаженням. Класичним прикладом цього є майже 800-річна осаду Пізанської вежі, що будувалася більше 200 років (рис. 4,2). Грунтові води надають значитель-ве вплив на структуру, фізичне со-стояння і механічні властивості ґрунтів, знижуючи несучу здатність основа-ня.
Рис 4.2 Розріз Пізанської вежі
Якщо ж в грунті містяться легко рас-творені в воді речовини (наприклад, гіпс), можливо вилуговування його, що тягне за собою збільшення пористості підстави і зниження його несучої спо-можності. Для цього в необхідних слу-чаях знижують рівень грунтових вод, Коли швидкість руху ґрунтових вод така, що можливо вимивання частинок дрібнозернистих грунтів, необхідно застосовувати заходи щодо захисту підстави. Для цього влаштовують навколо будівлі спе-ціальне шпунтове огорожу або дере-наж,
Які ж основні види грунтів і їх властивості?
Рис, 4.3. Приклад геологічного розрізу ділянки будівництва будівлі: а - план розташування свердловин, б-колонка свердловини; в - геологічний профіль грунтового масиву, УВГВ - рівень верхніх грунтових вод, УІГВ - рівень низьких грунтових вод
Результати геологічних і гідрогео-логічних досліджень заносять в спе-ціальні журнали, після чого соста-вляют креслення вертикальних розрізів (колонок) бурових свердловин або шурфів і по ним - геологічного профілю грун-тового масиву із зазначенням повних ха-рактерістік шарів грунту і положення рівня грунтових вод, що дає основа-ня для прийняття необхідних рішень (рис. 4.3, б, г).
Якщо грунт на ділянці будівництва не задовольняє пропонованим требова-вам, а будівля необхідно зводити саме в цьому місці, то влаштовують ис-кусственние підстави. Такі підстави при зведенні будинків на слабких фунтах влаштовують шляхом їх штучного зміцнення або заміною слабкого грунту міцнішим. Зміцнення грунту мо-же бути здійснено наступними спо-собами:
1. Ущільненням - пневматичними трамбівками (іноді з втрамбовагжем щебеню або гравію) або трамбувальними плитами масою від 2 до 4 т, які мають вигляд усіченого конуса з діаме-тром підстави не менше I м (з залізо-бетону, сталі або чавуну). Цей спосіб застосовують у разі, якщо грунти недо-статочно щільні, а також при насипних грунтах. Для ущільнення великих пло-Щадей використовують катки масою 10. 15 т. Якщо грунти піщані або пилуваті, то для їх ущільнення застосовують також як і поверхневі вібратори. Необхідно від-мітити, що цей метод Ниля більш ефективним, так як грунт ущільнюється швидше.
2. силікатизація - для закріплення пісків, пилуватих пісків (пливуіов) і лесових грунтів. Для цього в піщаний грунт по черзі нагнітають розчини рідкого скла і хлористого кальцію, для закріплення пилуватих пісків - розчин рідкого скла, змішаного з розчином фосфорної кислоти, а для закріплення лесів - тільки розчин рідкого скла. В результаті нагнітання зазначених розчинів грунт після закінчення певного часу кам'яніє і має значно більшу несучу здатність.
3. Цементацією - шляхом нагнітання в грунт по трубах рідкого цементного розчину або цементного молока, ко-торие, затвердевая в порах грунту, при-дають йому камневидное структуру. Це-тації застосовують для зміцнення гравелистих, великих і середньозернистих пісків.
4. випалу (термічним способом) - шляхом спалювання горючих продуктів, по-даються в спеціально влаштовані свердловини під тиском. Цей спосіб використовують для зміцнення лесових просідаючих грунтів,
Якщо ущільнити або закріпити грунт важко, шар слабкого грунту за-міняють міцнішим. Замінений шар грунту називають подушкою. При невеликих шой навантаженні на підставу застосовують піщані подушки з великого або середовищ-ній крупності піску. Товщина шеляга повинна бути такою, щоб тиск на нижній слабкий шар фунта без пе-вишу його нормативного опираючись-ня.