9 Фундаменты и расчет закрепления опор в грунте

В понятие закрепления опор в грунте входит совокупность инженерных мероприятий по выбору конструкции подземной части опор, обеспечивающих требуемую надежность их работы в процессе эксплуатации ВЛ.

Фундаментом опоры называется конструкция, заделанная в грунт и передающая на него нагрузки от опоры, изоляторов, проводов и внешних воздействий. Конструкции фундаментов выбираются в соответствии с типом опоры, действующей на фундамент нагрузкой и характеристикой грунта. Одностоечные опоры, у которых нижний конец стойки на 2 - 3,5 м заделывается в грунт, устанавливаются без фундаментов: фундаментом является низ стойки. Металлические опоры и железобетонные опоры с оттяжками устанавливаются на фундаменты, которые бывают монолитные бетонные или железобетонные заводского изготовления или сборные. Первые применяются только в слабых обводненных грунтах.

Область грунта, воспринимающая давление от фундамента, называется основанием. Расстояние от подошвы фундамента до поверхности грунта в месте его установки называется глубиной заложения фундамента. Глубина заложения фундамента зависит от плотности грунта и глубины его промерзания. Кроме того, учитываются нарушения структуры грунта: так грунт при засыпке котлованов – грунт с нарушенной структурой – имеет гораздо меньшую прочность, чем грунт нетронутый разработками, т.е. грунт с ненарушенной структурой. Особенно тщательно анализируются характеристики грунтов основания фундаментов. Строительными нормами и правилами (СНиП) все грунты разделены на 39 групп, которые в зависимости от трудности разработки отнесены к той или иной категории. Самую высокую, XI категорию, имеют кремнистые сланцы, самую низкую, I категорию, грунт растительного слоя без корней. Грунт, служащий основанием для фундамента, представляет собой раздробленное тело и в общем случае состоит из трех элементов: минеральных частиц, воды и воздуха.

Основными физическими характеристиками грунта являются удельный вес - вес единицы объема минеральных частиц при отсутствии пор между ними; объемный вес - вес единицы объема грунта в условиях естественного природного залегания и весовая влажность – отношение веса воды, находящейся в порах грунта к весу грунта в абсолютно сухом состоянии.

Различают влажность на границе текучести W_L , при незначительном увеличении которой грунт переходит в текучее состояние, и влажность на границе раскатывания W_Р , при незначительном уменьшении которой грунт переходит в полутвердое состояние. Обозначим через W природную весовую влажность грунта. Соотношение , называемое показателем консистенции глинистых грунтов, является важнейшей характеристикой, позволяющей точно определить основные механические характеристики, необходимые для расчета оснований фундаментов. Так, грунты с являются достаточно хорошим естественным основанием для фундамента, а для грунтов с требуются специальные меры и средства для надежного закрепления в них опор.

Основной характеристикой песчаных грунтов является коэффициент пористости, определяемый как отношение

,

где V_пор – объем пор в грунте, V_скел – объем минеральных частиц грунта. Коэффициент пористости изменяется в пределах 0,45-0,75, и чем выше его значение, тем более слабым, рыхлым является грунт, что также требует специальных средств для надежного закрепления опор.

Важнейшими нормативными характеристиками грунтов являются: угол внутреннего трения , удельное сцепление С^Н и модуль деформации Е, характеризующие прочность грунта, или его деформативность под нагрузкой. Эти характеристики определены в лабораторных условиях для различных типов грунтов и приведены в приложении М.

Рассмотрим типовые методики расчета закрепления в грунте железобетонных и металлических опор.