Основания фундаментов

основания фундаментов

На проектные решения и стоимость фундаментов гражданских и промышленных сооружений в значительной мере влияют геологические условия строительной площадки. Тесное сотрудничество инженера-геолога с инженером-проектировщиком (геотехником) становится все более необходимым. Сооружения и их основания представляют единый взаимодействующий комплекс, в связи с чем геотехник должен хорошо знать механические свойства грунтов основания. Инженер-геолог в свою очередь должен представлять себе зависимость состояния и поведения сооружения от характера грунтов в его основании, с тем чтобы обеспечить проектировщика исходными данными, необходимыми для статических расчетов. Однако в решении проблем, связанных с основаниями сооружений, нельзя ограничиваться только математическими расчетами, необходимо иметь достоверные сведения, например, о присутствии грунтовых вод или о способности грунтов к набуханию, которые должен предоставить инженер-геолог.

Все особенности геологического строения участка, которые влияют на проектируемое сооружение, должны быть выявлены и представлены инженеру-проектировщику для принятия наилучшего решения с технической и экономической точек зрения. На начальной стадии проектирования могут возникнуть противоречия с замыслами архитектора, и лучше, чтобы они выявлялись как можно раньше. Значительные трудности могут появиться, если архитектор, исходя только из топографии и плана застройки территории, указывает места расположения сооружений и не склонен далее обсуждать вопросы компоновки, предлагая инженеру-геологу найти приемлемые решения в части подготовки оснований отдельных сооружений.

Аспекты проектирования оснований фундаментов

К другой группе данных, предоставляемых инженером-геологом, относятся количественные характеристики свойств грунтов. Для этого инженер-геолог должен быть осведомлен о взаимосвязи физико-механических свойств грунтов основания с конструктивной системой сооружения, знать, какие другие факторы геологического характера могут повлиять на сооружение и какова приблизительная стоимость различных мероприятий по подготовке оснований.

Основания зданий и сооружений

Проектирование оснований, как область геотехнического проектирования, включает обоснованный расчетом выбор типа основания, например естественное или искусственное, выбор отметки заложения, вида конструкции фундаментов: ленточные, столбчатые, плитные, свайные, комбинированные. В инженерной практике расчет оснований и фундаментов выполняют по предельным состояниям - по несущей способности и по деформациям основания. Процесс подготовки проекта фундамента направлен на достижения цели - разработка оптимального конструкторского решения, которое обеспечивает работоспособность конструктивной системы здания на всем протяжении эксплуатации здания или сооружения, при минимальных экономических затратах.

Часто перед проектировщиком в процессе разработки проекта фундамента, стоит вопрос - какой фундамент выбрать: фундамент мелкого заложения, свайный фундамент, плитный, и пр. Эта задача решается при расчете оснований и фундаментов, когда выбирается тип фундамента, его материал, конфигурация, глубина заложения и пр..

При этом, проектирование фундамента здания или сооружения часто, подразумевает постоянное выполнение задач по технико-экономическому сравнению проектных решений и выполняется с учетом следующих принципов:

Максимальное обеспечение требований к проектированию (эксплуатационных, технических, технологических и пр.);
Максимальное использование прочностных и деформационных характеристик грунтов основания;
Достижение минимальной стоимости устройства конструкций (материалов и работ);

Всегда при расчете оснований и конструкций здания (сооружения), они должны рассматриваться как единая взаимозависимая система, для этого мы используем комплексный подход с применением методов математического моделирования (численных, аналитических). Процесс расчета и проектирования оснований и фундаментов является одним из самых сложных в строительстве т.к. приходиться учитывать целый ряд внешних и внутренних факторов, требований и условий:

Действующие и возможные нагрузки и воздействия, с учетом из вероятностной природы;
Влияние внешней среды на изменчивость свойств и характеристик грунтов основания;
Инженерно-геологического строения и свойств массива грунтов;
Конструктивную систему здания;
Пространственную работу конструкций;
Геометрическую и физическую нелинейность;
Анизотропные свойства грунтов;
Пластические и реологические свойства грунтов;
Технологию производства строительных работ;
И прочее.

Методы преобразования грунтов

Наиболее часто методы преобразования грунтов находят применение при строительстве зданий и сооружений, в том числе, сооружений транспортной инфраструктуры. В строительной практике мероприятия по проектированию и преобразованию грунтов еще называют технической мелиорацией. Также, эти методы находят свое применение при реконструкции существующих объектов, при увеличении нагрузок на фундаменты.

Методы преобразования грунтов (техническая мелиорация грунтов), проводится с целью искусственного изменения свойств грунтов: прочности, фильтрации, водоустойчивости, реологии и пр.

Существует общепринятая классификация мероприятий по преобразованию строительных свойств грунтов:

Конструктивные мероприятия - армирование грунтов, устройство ограждающих подземных конструкций, грунтовые и песчаные подушки, пригрузки и пр..
Закрепление грунтов физико-механическими методами: механические методы, физические методы;
Физико-химические методы;

В отечественной строительной практике часто используется упрощенная классификация:

Уплотнение грунтов – под которым понимается механическое упрочнение грунтов;
Закрепление грунтов – физические, физико-химические и химические способы усиления грунтов.

Здесь надо понимать, что некоторые методы по содержанию плохо вписываются в ту, или другую группу, поэтому деления по группам и методам являются несколько условными. Грунты (грунтовые или скальные массивы) и основания фундаментов полученные такими методами в строительной практике называют искусственными основаниями.

Упрочнение скальных грунтов

Для усиления (упрочнения) скальных (полускальных) трещиноватых грунтов, как правило применяют закрепляющие методы повышающие монолитность основания:

Цементацию;
Силикатизацию;
Битумизацию;
Глинизацию;
И прочее

В качестве механических методов, также, используют металлические скобы, которыми скрепляют отдельные скальные блоки.

Для снижения фильтрации скального массива прибегают к тампонажному закреплению – иньецирование битумом, забивка глиной и пр.

Расчет оснований

Расчеты оснований явлются неотъемлемой частью процесса - Проектирование оснований зданий и сооружений. Основная цель таких расчетов - выбор оптимального технического решения фундаментов. Расчеты оснований зданий и сооружений выполняют по двум группам предельных состояний:

1-я группа - состояния зданий и оснований которые приводят к полной непригодности к эксплуатации (потеря устойчивости формы и положения, различные формы разрушений, чрезмерные деформации оснований и пр.);
2-я группа - состояния зданий и оснований которые затрудняют нормальную эксплуатацию или снижающие его долговечность как результат больших перемещений (осадок, прогибов, кренов и пр.). Эта группа является основной для расчета и проектирования оснований, т.к. расчет по деформациям должен выполняться во всех случаях проектирования и строительства.

Основания рассчитываются по несущей способности в следующих случаях:

при передаче значительных горизонтальных нагрузок и воздействий, в т.ч. сейсмических (подпорные стены, подземные сооружения и пр.);
сооружение расположено вблизи откоса, котлована или подземной выработке;
основание сложено скальными грунтами;
здание или сооружение относится к I-му уровню ответственности;
увеличивается нагрузка на основание при реконструкции;

В рамках проектирования оснований зданий и сооружений, геотехнических объектов, мы предлагаем следующие работы:

Расчет и анализ нагрузок и воздействий на основания;
Изучение и анализ инженерно-геологических условий площадки строительства;
Оценка гидрогеологических условий;
Разработка мероприятий по усилению оснований;
Разработка мероприятий по уменьшению деформаций оснований и влияния их на сооружения;
Проектирование оснований со специфическими грунтами;
Проектирование оснований малоэтажных зданий;
Проектирование оснований подземных сооружений;
Оценка взаимного влияния;
Проектирование сооружений инженерной защиты.

Проектирование оснований относится к геотехническому проектированию, т.к. данный вид деятельности связан не только с проектированием и строительством гражданских зданий и сооружений.

Наша организация специализируется на задачах геотехнического проектирования. Если у вас возникли вопросы по данной проблеме, то свяжитесь с нами любым удобным для вас способом.

< Назад