Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
M.L.Zocenko_-_Inzh_geol_Mehan_gruntiv_osnovy_i_fund.pdf
Скачиваний:
665
Добавлен:
05.02.2016
Размер:
6.57 Mб
Скачать

Частина третя

 

 

 

 

 

 

ОСНОВИ І ФУНДАМЕНТИ

 

 

 

 

12. ПРИНЦИПИ ПРОЕКТУВАННЯ ОСНОВ І ФУНДАМЕНТІВ

12.1. ЗАГАЛЬНА КЛАСИФІКАЦІЯ ФУНДАМЕНТІВ

 

 

 

І ШТУЧНИХ ОСНОВ

 

 

 

 

 

 

Фундаментом називається підземна частина споруди, яка сприймає на-

вантаження від наземної частини та передає його основі. Під поняттям основи

мається на увазі товща ґрунтів, яка сприймає навантаження від фундаменту і

розподіляє його в своєму обмеженому об’ємі. Якщо основою служать ґрунти

природного складу, то вони називаються природними основами. Ґрунти, власти-

вості яких поліпшені тим чи іншим способом, називаються штучними основа-

ми. Штучні основи займають проміжне положення між фундаментами і приро-

дними основами.

 

 

 

 

 

 

На рис. 12.1 показано фундамент під цегляну стіну із забивних блоків і

ростверку. При заглиблюванні забивного блока сформувалась зона ущільненого

ґрунту з підвищеними порівняно з природними механічними характеристиками.

Зону ущільнення оточує ґрунт природного складу.

 

 

 

Простежується така схема передачі навантаження від будови контактни-

ми напруженнями (σ та τ) на ущільнений ґрунт. У межах зони ущільнення на-

пруження розподіляються за законом дисперсних тіл, частково згасають і на

природну основу передаються менші напруження по всій поверхні ущільненої

зони. Характер цих напружень показано епюрою σr.

 

 

 

Основні геометричні параметри фундаментів: d – глибина закладання,

тобто відстань від підошви фундаменту до поверхні планування; b – ширина пі-

дошви фундаменту; α – кут між вертикальною площиною та гранню фундамен-

ту.

 

 

 

 

 

3

 

0,000

Фундаменти і штучні основи

DL

2

 

 

класифікують

за різними ознаками:

 

 

 

NL

 

 

 

глибиною

закладання,

жорсткістю

 

 

 

 

 

 

 

тіла фундаменту, видом застосованих

1

 

 

 

матеріалів, формою в плані, техноло-

 

 

 

d

σ

σ

 

гічними особливостями

виготовлен-

 

4

ня тощо. Досвід проектування та

 

τ

τ

FL

спорудження

різноманітних

видів

 

α

 

 

фундаментів і штучних основ пока-

σr

b

 

5

зує, що визначальну роль при оціню-

 

 

ванні експлуатаційних якостей відіг-

Рис. 12.1. Фундамент під цегляну стіну із за-

рає принцип

їх улаштування.

Так,

для фундаментів, які виготовляються

бивних порожнистих блоків:

 

 

1 – забивний блок; 2 – ростверк; 3 – стінка;

у відкритих котлованах, велике зна-

4 – ущільнений ґрунт; 5 – природний ґрунт

305

чення має спосіб ведення земляних робіт, існування водозниження, при занурюванні паль – вид навантажувача, наявність лідирування або підмивання, а при пробиванні свердловин – маса трамбівки, висота її падіння, спосіб закладання фундаменту у свердловині та ін. Указані особливості істотно впливають на реологічні властивості основ, визначаючи характер роботи системи “основа

– споруда” в часі.

Виходячи з наведених міркувань, фундаменти та штучні основи класифікують за принципом їх виготовлення, який визначає конструкцію, особливості взаємодії з оточуючим ґрунтом і як наслідок цього за їх міцністю й деформативністю. Класифікація має такі таксометричні одиниці, які виділяють за групами ознак: клас – за елементами частин будов і споруд; група – за принципом формування фундаменту в природному ґрунті; підгрупа – за способом подачі матеріалу фундаментів та штучних основ у ґрунт; тип – за особливостями застосованого обладнання для виготовлення фундаментів і основ; різновид – за конструктивними особливостями фундаментів та штучних основ.

У класі фундаментів і штучних основ виділено три групи, які відрізняються за принципом формування в ґрунті.

Група фундаментів та штучних основ, які споруджуються з вийманням ґрунту, вирізняється тим, що в період їх зведення вплив цього процесу на оточуючий ґрунт незначний. У період зведення всієї будови та наступної її експлуатації зона впливу формується тільки нижче від підошви фундаменту. Існуючими розрахунками ці зміни не враховуються. Виняток становлять розрахунки при реконструкції фундаментів.

Група фундаментів і штучних основ, які виготовляють без виймання ґрунту, має спільну ознаку – формування у період їх виготовлення так званої зони впливу в оточуючому ґрунті. Ця зона при завантаженні конструкції працює з нею у взаємодії та визначає міцність і деформативність системи “основа– споруда”. Властивості зони впливу з часом змінюються.

Група штучних основ, які виготовляють за допомогою різних фізико-

хімічних процесів, характерна змінами у визначеному об’ємі ґрунту його фізи- ко-хімічних властивостей за рахунок уведення хімічних добавок, термічної обробки, дії електричного струму тощо. Цей об’єм можна назвати зоною впливу. Загальною її ознакою є зниження нових механічних властивостей масиву від центра (місця проведення закріплення) до периферії. Найважливішим завданням при виготовленні таких штучних основ є забезпечення в центральній частині зони впливу масиву закріпленого ґрунту визначених розмірів, що має достатні механічні якості.

Як показує проведений короткий аналіз, визначальними в спільній роботі системи “основа–споруда” є властивості зони впливу, тобто властивості частково або повністю зміненого ґрунту, що оточує фундамент.

Детальне вивчення всіх параметрів зони впливу, в тому числі її реологічних властивостей, дозволяє розв’язати задачу об’єктивної оцінки міцності і деформативності системи “основа – споруда”. Одночасно розв’язується задача рівноміцності цієї системи, яка безпосередньо пов’язана з матеріаломісткістю будівництва.

306

Таблиця 12.1. Класифікація фундаментів і штучних основ (клас – фундаменти та штучні

основи як елементи будов і споруд)

Підгрупа

 

Тип

 

 

 

Вид

 

 

Різновид

 

 

 

 

Група фундаментів і штучних основ, які виготовляють без виймання ґрунту

Фундаменти,

За способом

за-

За формою еле-

За формою поперечного перері-

влаштовані

глиблення

 

еле-

ментів:

пос-

зу:

 

заглибленням

ментів у ґрунт:

елементи

квадратні, прямокутні, трикутні,

у ґрунт

збір-

молотами

різних

тійного перерізу

призматичні палі, залізобетонні з

них елементів

конструкцій;

 

по довжині;

 

різним армуванням;

 

 

віброзаглиблюю-

елементи

змін-

суцільні і порожнисті циліндричні

 

 

чими

і

вібро-

ного перерізу по

палі з відкритим та закритим ниж-

 

 

вдавлюючими

аг-

довжині

 

 

нім кінцем;

 

 

 

регатами;

 

 

 

 

 

 

складного поперечного перерізу:

 

 

удавлюванням

 

 

 

 

таврові, двотаврові, хрестоподібні,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

трипромінні, з вертикальними діа-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

фрагмами, залізобетонні палі, ме-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

талевий шпунт тощо;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

мікропалі за формою поздовжньо-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

го профілю;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

пірамідальні палі і забивні блоки;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

клиноподібні палі;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

козлові (пакетні) палі;

Фундаменти,

За

способом

За способом ви-

плоскопрофільовані палі й ін.

За конструктивними особливос-

споруджені

утворення

поро-

готовлення

в

тями:

 

утворенням у

жнини:

 

ски-

фундаменту

фундаменти у витрамбуваних кот-

ґрунті

поро-

циклічним

 

порожнині:

 

лованах формою усіченої піраміди

жнини снаря-

данням

важкої

бетонуванням

з розширенням із жорсткого мате-

дом із

пода-

трамбівки;

 

сна-

урозпір;

 

 

ріалу в нижній частині, виготов-

льшим запов-

забиванням

установленням

ляються монолітними;

ненням

її

ряда

молотом з

збірного елемен-

фундаменти в пробитих свердло-

збірними або

подальшим

витя-

та

наявністю

винах циліндричної форми з роз-

монолітними

ганням;

 

і

За

ширенням у нижній частині із жо-

конструкція-

заглибленням

розширення

в

рсткого матеріалу, виготовляються

ми врозпір

витяганням

 

сна-

нижній частині:

монолітними;

 

 

 

ряда з віброзагли-

без розширення;

густотрамбовані палі;

 

 

блювачем;

 

і

з

формуванням

віброштамповані

палі циліндрич-

 

 

заглибленням

розширення

із

ної, конічної та пірамідальної

 

 

витяганням

 

сна-

жорсткого

мате-

форми;

 

 

 

ряда

вдавлюван-

ріалу в процесі

мікропалі монолітні;

 

 

ням;

 

 

 

утворення

поро-

опори ЛЕП із подвійною конічніс-

 

 

вибухом;

 

 

жнини

 

 

тю стовбура,

встановлюються

 

 

пневмопробійни-

За формою поз-

збірними врозпір

у витрамбувані

 

 

ком

 

 

 

довжнього

поро-

порожнини;

 

 

 

 

 

 

 

профілю

фундаменти неглибокого закла-

 

 

 

 

 

 

жнини:

 

 

дання; встановлюються збірними у

 

 

 

 

 

 

постійного пере-

витрамбувані котловани;

 

 

 

 

 

 

різу по довжині;

палі з камуфлетним розширенням

 

 

 

 

 

 

змінного

пере-

 

 

Штучні осно-

За способом

за-

різу по довжині

За конструктивними особливос-

За

принципом

ви, влаштова-

глиблення

мате-

поширення

ро-

тями:

 

ні заглиблен-

ріалу в ґрунт:

здрібленого

ма-

штучні основи утворені:

ням у

ґрунт

циклічно

падаю-

теріалу:

пере-

поверхневим ущільненням падаю-

роздрібнено-

чою

важкою

тра-

важно по ширині

чою трамбівкою; ущільненням ви-

го матеріалу

мбівкою;

 

 

основи;

 

 

бухом; утрамбовуванням щебеню

307

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Продовження таблиці 12.1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Підгрупа

 

Тип

 

 

 

Вид

 

Різновид

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

інвентарним

сна-

переважно

по

в ґрунт із наступним заповненням

 

 

 

рядом

і

вібрато-

глибині основи

порожнини сумішшю щебеню та

 

 

 

ром;

 

 

 

 

 

 

 

 

глинистого ґрунту з ущільненням;

 

 

 

пневмопробійни-

 

 

 

 

утрамбовуванням жорсткого мате-

 

 

 

ками

 

 

 

 

 

 

 

 

ріалу в слабкий підстильний шар;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

підсиленням слабкого підстильно-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

го шару ґрунту глибинним вібра-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тором із переносом піску з намиву

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в слабкий шар;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ґрунтові палі;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

піщані палі

 

Група фундаментів і штучних основ, які виготовляють із вийманням ґрунту

Фундаменти,

За способом спо-

За матеріалом:

За конструктивними особливос-

що

спору-

рудження:

 

 

монолітні;

 

 

тями:

джуються

у

котлован

спору-

з бутової кладки,

Стрічкові суцільні та переривчас-

відкритих

ко-

джується вище від

бутобетону,

бе-

ті;

тлованах

із

рівня

підземних

тону,

залізобе-

Стовпчасті, що забезпечують жор-

подальшим

вод, роботи ве-

тону;

 

 

 

сткий або шарнірний стик із над-

засипанням

дуться насухо;

пі-

збірні з бетону і

фундаментною конструкцією;

 

 

 

при наявності

залізобетону

 

плитні, гладкі, ребристі, криволі-

 

 

 

дземних

вод

ро-

 

 

 

 

нійного окреслення;

 

 

 

боти

ведуться з

 

 

 

 

у вигляді окремих жорстких маси-

 

 

 

допомогою

водо-

 

 

 

 

вів під усю споруду

 

 

 

зниження;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

спорудження фун-

 

 

 

 

 

 

 

 

даментів

ведеться

 

 

 

 

 

 

 

 

в місцевості, пок-

 

 

 

 

 

Фундаменти,

ритій водою

 

ви-

За способом за-

За конструктивними особливос-

За способом

що

спору-

ймання ґрунту:

кріплення

сті-

тями:

джуються

з

шляхом

різних

нок виробки:

Буронабивні палі з розширенням і

вийманням

 

видів буріння;

 

без

кріплення,

без нього;

ґрунту

вибу-

під захистом стін

насухо;

 

 

бурові фундаменти;

рюванням або

фундаменту,

 

се-

за

допомогою

глибокі опори;

проходкою

 

ред них

методом

нагнітання

гли-

колодязі та палі-оболонки;

 

 

 

гідромеханізації;

нистого розчину;

масивні опускні колодязі й кесо-

 

 

 

за

допомогою

за

допомогою

ни;

 

 

 

грейфер-екскава-

обсадних

труб і

фундаменти, що влаштовуються

 

 

 

торів

 

 

 

 

інших кріплень

методом “стіна в ґрунті”;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

палі і колодязі-оболонки, які зану-

Штучні осно-

За способом

за-

За способом ук-

рюються з вийманням ґрунту

За конструктивними особливос-

ви, що влаш-

кріплення:

 

 

ладання ґрунту:

тями:

товуються

 

шаровим

механі-

за

допомогою

ґрунтові подушки;

шляхом пере-

чним

ущільнен-

котків

різних

протифільтраційні завіси та екра-

укладання

 

ням;

 

 

 

 

конструкцій;

 

ни;

ґрунту

 

 

переукладенням із

за

допомогою

піщані подушки;

 

 

 

уведенням

 

 

скидання

плит і

основи і покриття доріг, аеродро-

 

 

 

в’яжучих добавок

трамбівок;

 

мів, стоянок

 

 

 

 

 

 

 

 

віброметодом

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(віброплощадка-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ми,

віброплит-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ками,

віброкот-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ками)

 

 

 

 

Продовження таблиці 12.1

308

Підгрупа

 

Тип

 

 

Вид

 

 

Різновид

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

За

різновидами

 

 

 

 

 

 

добавок:

 

 

 

 

 

 

 

 

цемент;

 

 

 

 

 

 

 

 

вапно;

 

 

 

 

 

 

 

 

глина;

 

 

 

 

 

 

 

 

мелені шлаки

 

 

Група штучних основ, які виготовляють за допомогою фізико-хімічних процесів

Закріплення

За видом в’я-

За

складом

і

За конструкціями закріплення

здійснюється

жучого, що на-

станом

 

 

основ:

нагнітанням у

гнітається

в

в’яжучих:

 

 

масиви закріпленого ґрунту;

ґрунт в’яжу-

ґрунт:

 

силікатизація

 

стрічки закріпленого ґрунту;

чих речовин

силікатизація;

 

(однорозчинна,

 

окремі стовпи закріпленого ґрун-

 

 

бітумізація;

 

дворозчинна,

 

 

ту;

 

 

смоління;

 

глинисто-силі-

 

окремі об’єми закріпленого ґрунту

 

 

цементація;

 

катна, газова);

 

у вигляді розширення для забив-

 

 

глинізація

 

бітумізація

(хо-

них і набивних паль

Закріплення

За видом енергії

лодна, гаряча)

 

 

За способом те-

 

здійснюється

для

одержання

плообміну:

 

 

 

термічною

тепла:

па-

нагріванням газу

 

обробкою

спалюванням

на

поверхні

з

 

ґрунту

 

лива;

 

подальшим

на-

 

 

 

електронагріван-

гнітанням

 

у

 

 

 

ням

 

 

свердловину;

те-

 

 

 

 

 

 

нагріванням

 

 

 

 

 

 

нів у свердлови-

 

 

 

 

 

 

ні;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

спалюванням га-

 

 

 

 

 

 

зу безпосередньо

 

Електрохімі-

За наявністю

хі-

в свердловині

 

 

 

 

 

 

 

чне

закріп-

мічних добавок:

 

 

 

 

 

лення ґрунту

без

хімічних

до-

 

 

 

 

 

 

 

бавок;

 

 

 

 

 

 

 

 

з уведенням хімі-

 

 

 

 

 

Закріплення

чних добавок

 

За

наявністю

 

За

принципом

 

ґрунту

здійс-

відбирання води:

привантажува-

 

нюється шля-

дренуванням ґру-

ча:

відсипанням

 

хом його зне-

нту;

 

 

з

 

зводнювання

 

 

 

привантажувача;

 

 

 

 

 

 

без

відсипання

 

 

 

водозниженням

привантажувача

 

 

 

За

конструкці-

 

 

 

 

 

 

єю водозабору:

 

 

 

 

 

 

 

відкритий;

 

 

 

 

 

 

 

 

глибинний

 

 

 

Фундаменти, що споруджуються без виймання ґрунту, вирізняються перевагою висоти над шириною. При дії вертикальних навантажень переважаючі напруження – стискуючі. Отже, такі конструкції менш матеріаломісткі. Фундаменти, що споруджуються у відкритих котлованах, характерні розвиненою опорною частиною, яка працює на вигин під опором ґрунту. Для їх виготовлення потрібен досить високий клас бетону і визначена кількість арматури. Фундаменти третьої групи мають безперечні переваги з точки зору конструктивних

309

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]