Фундамент глубокого заложения это массивный

Массивные фундаменты глубокого заложения из опускных колодцев и кессонов

Конструкции и область применения опускных колодцев и кессонов

Опускной колодец представляет собой открытую сверху и снизу железобетонную (реже стальную и бетонную) конструкцию (рис. 9.1), стены которой в нижней части имеют заострения (консоли), обычно усиленные металлом (ножи). Опускные колодцы погружаются в грунт под действием собственного веса по мере разработки и удаления грунта, расположенного в полости колодца и ниже его ножа.

Рис. 9.1. Опускной колодец а — погружение колодца.; б — фундамент в виде опускного колодца; 1 — консоли; 2 — стенки колодца; 3 — надфундаментная часть опоры; 4 — железобетонная плита; 5 — бетон, уложенный насухо; 6 — подводный бетон; 7 — прочный грунт; 8 — слабый грунт

Стены колодцев либо сооружают сразу на полную высоту, либо наращивают по мере погружения колодцев в грунт (рис. 9.1,а).

Погружение опускных колодцев в грунт производят с откачкой или без откачки воды из их полости.

После достижения опускным колодцем проектной глубины заложения фундамента полость колодца целиком (рис. 9.1,6) или частично заполняют бетонной смесью сначала подводным способом, а затем насухо. В верхней части колодца сооружают распределительную железобетонную плиту, на которой впоследствии ведут кладку надфундаментной части опоры; в некоторых случаях такую плиту не делают.

Опускные колодцы применяют в случаях расположения грунтов с достаточной несущей способностью на больших (более 5—8 м) глубинах, когда сооружение фундаментов в открытых котлованах из-за сложности крепления их стен экономически нецелесообразно или технически неосуществимо. Так как в подобных случаях кроме опускных колодцев можно применять фундаменты из свай или оболочек, выбор типа фундамента производят на основе технико-экономического сравнения вариантов. Достоинством фундаментов из опускных колодцев является возможность их погружения без использования сложного технологического оборудования. Недостатками их являются большой объем кладки и значительные трудности, возникающие при встрече колодцев в водонасыщенных грунтах с препятствиями в виде крупных валунов, скальных прослоек, топляков и т. п. Устранение таких препятствий возможно лишь после откачки воды из колодцев, что при водонасыщенных грунтах не всегда удается сделать. Трудности, связанные с необходимостью осушения колодца, возникают и при посадке его на скальный грунт, поверхность которого не бывает строго горизонтальной и нуждается в планировке для возможности опирания на него колодца по всему периметру.

Рис 9.2. Кессон а — погружение кессона; б — кессонный фундамент; 1 — консоль; 2 — надкессонная кладка; 3 — трубы для сжатого воздуха; 4 — компрессорная станция; 5 — центральная шлюзовая камера; 6 — прикамерки; 7 — шахтные трубы; 8 — потолок кессона; 9 — нож; 10 — рабочая камера кессона; 11 — кладка надфундаментной части опоры; 12—бетон заполнения шахты; 13 — бетон заполнения рабочей камеры; 14 — прочный грунт; 15 — слабый грунт

Указанные трудности преодолеваются, если фундамент сооружают с применением кессона (рис. 9.2). Кессон (рис. 9.2,а) представляет собой открытую снизу железобетонную или стальную конструкцию, состоящую из потолка и боковых стен. Толщина стен кессона книзу уменьшается и они заканчиваются консолью со стальным ножом. Полость в нижней части кессона называют рабочей камерой. В ней производят разработку грунта, по мере которой кессон опускается под действием собственного веса, а также веса надкессонной кладки, возводимой из бетона над потолком в процессе погружения кессона в грунт. Подачей в рабочую камеру сжатого воздуха обеспечивают отжатие из нее воды, что позволяет вести разработку грунта насухо.

Сжатый воздух вырабатывается компрессорной станцией и подается по трубам как в рабочую камеру кессона, так и в шлюзовой аппарат. Последний состоит из центральной шлюзовой камеры и двух прикамерков — один для рабочих, второй для материалов. Шлюзовой аппарат устанавливают на две шахтные трубы, которые собирают из отдельных металлических звеньев и используют для подъема и спуска рабочих, а также вертикального транспорта материалов и грунта.

Спуск рабочих в камеру кессона производят в следующем порядке. Из пассажирского прикамерка выпускают сжатый воздух, что позволяет открыть вовнутрь наружную дверь прикамерка, в которую входят рабочие. Дверь закрывают и в прикамерок из центральной шлюзовой камеры подают сжатый воздух. Когда давление воздуха в прикамерке станет равным давлению воздуха в центральной шлюзовой камере, открывают дверь между ними и рабочие переходят в эту камеру, а потом по металлической лестнице, установленной в шахтной трубе, спускаются в камеру кессона. Подъем рабочих в центральную шлюзовую камеру и выход их наружу осуществляют в обратном порядке.

Изменение давления от нормального к повышенному (процесс шлюзования) и от повышенного к нормальному (процесс вышлюзовывания) в пассажирском прикамерке необходимо производить так, чтобы рабочие могли постепенно приспособиться к новым условиям. Время, потребное для шлюзования и вышлюзовывания, тем больше, чем выше давление воздуха в кессоне.

Для возможности отжатия воды из рабочей камеры кессона избыточное (сверх нормального) давление воздуха в ней должно несколько превышать гидростатическое давление на уровне низа ножа кессона.

Наибольшее избыточное давление, при котором разрешается работать людям в кессоне, равно 400 кПа. Это определяет максимальную глубину погружения кессона от уровня воды в 40 м.

После достижения проектной глубины заложения фундамента камеру кессона заполняют бетонной смесью (рис. 9.2,6). Затем демонтируют шлюзовой аппарат и шахтные трубы; вертикальную шахту заполняют бетонной смесью. В результате получается массивный фундамент глубокого заложения, на котором возводят кладку надфундаментной части опоры.

Преимущество кессонов по сравнению с другими типами фундаментов заключается в том, что они позволяют возводить фундамент глубокого заложения в любых гидрогеологических условиях. В рабочей камере кессона возможно освидетельствование и даже испытание грунта основания, что весьма ценно.

Кессоны имеют и существенные недостатки, к которым в первую очередь следует отнести вредное воздействие сжатого воздуха на организм рабочих, большой объем бетонной кладки в массивной конструкции фундамента, неиндустриальность конструкции и высокую стоимость кессонных работ. Если под избыточным давлением до 175 кПа разрешается находиться не свыше 7 ч в сутки, то под давлением в 350—400 кПа максимальное время пребывания составляет только 2 ч, из которых 1 ч затрачивается на процессы шлюзования и вышлюзовывания и только 1 ч используется на полезную работу. В связи с этим стоимость кессонных работ резко возрастает с увеличением глубины погружения кессона в грунт.

Источник

Фундаменты глубокого заложения

Современное строительство уже давно подразумевает возведение высотных домов, имеющих значительную массу. Их конструкции оказывают ощутимую нагрузку на грунт, что неизбежно привело к практике применения фундаментов глубокого заложения.

Следует напомнить, ведь и раньше повсеместно использовались фундаменты разных типов. Но отличие этой технологии от иных, заключается в том, что глубина заложения, всегда зависит в первую очередь от точки промерзания грунта.

Классифицируют фундамент глубокого заложения

• По типам: монолитные или сборные;
• По форме;
• По глубине заложения фундамента.
• По используемому материалу;
• По конструкции фундамента: ленточные, сплошные, свайные, столбчатые.

Рис.: Схема фундамента

Когда необходима закладка фундамента на большую глубину

Необходимость обустройства оснований глубокого заложения возникает в следующих случаях:

• При проведении строительных работ в сложных грунтовых условиях;

Если на месте строительства преобладают несвязные, низкоплотные грунты, возводить дом на такой почве, особенно если это тяжелое кирпичное строение, категорически противопоказано. Вес здания, оказывающий на фундамент вертикальную вдавливающую нагрузку, станет причиной его усадки.

Рис.: Результат неравномерной усадки фундамента

Усадка может быть равномерной либо неравномерной. При равномерной усадке здания дом может просесть на 10-20 сантиметров вглубь почвы, при неравномерной — просядет только одна из его сторон, но в результате такой деформации произойдет растрескивание стен, цоколя и фундаментной ленты, искривление дверных и оконных проемов, что приведет к аварийному состоянию дома.

Совет эксперта! При обустройстве фундаментов глубокого заложения на проблемных грунтах верхний низкоплотный слой почвы вскрывается, и основание опирается на глубинный пласт почвы, обладающий гораздо большей плотностью и несущей способностью, что позволяет свести риск усадки фундамента к минимуму.

Пучинистость грунта — склонность почвы к изменению своих объемов в результате замерзания грунтовых вод. Силы пучения начинают воздействовать на основание дома в холодное время года, когда грунт промерзает и влага, которой он пропитан, превращается в лед.

При переходе влаги из жидкого в твердое состояние происходит увеличение ее объема на 5-10% от первоначального, что связано с разной номинальной массой одного кубометра воды и льда.

Увеличившийся в объеме грунт начинает расширяться во все стороны. Поскольку нижние пласты почвы обладают высокой плотностью и механическая нагрузка не оказывает на них никакого влияния, у пучинистой почвы остается только одно направление движения — вверх. Она давит на расположенный в грунте фундамент, в результате чего происходит его выталкивание и деформация.

Рис. : Воздействие вертикальных и касательных силу пучения на фундамент

Совет эксперта! При проектировании фундаментов глубокого заложения основным фактором их расчета выступает глубина промерзания почвы — если основание заложено ниже этой глубины, оно не подвергается воздействию вертикальных сил пучения (давящих на опорную подошву фундамента), а оставшееся касательное воздействие эффективно нивелируется с помощью обсыпки стенок фундамента непучинистыми материалами (песком и гравием).

Рис.: Виды обратной засыпки ленточных фундаментов разных типов

• При строительстве зданий с подвальным этажом.

Глубоко заложенные фундаментные ленты являются не только опорой дома, но и могут эксплуатироваться в качестве стен для цокольного этажа или подвала.
Возведение подавала, при обустройстве фундамента глубокого заложения, не сильно увеличивает расходную смету проекта, поскольку дополнительные затраты связаны лишь с откопкой котлована под подвальное помещение и бетонированием его пола.

Где применяется фундамент глубокого заложения

Отличные несущие характеристики фундамента сделали его де факто основным типом для высотных зданий из кирпича и сборного железобетона. Вместе с тем, при осуществлении изыскательных работ нецелесообразно ориентироваться на глубокое заложение в местах с повышенным уровнем грунтовой воды. В таких случаях, все старания могут свестись к нулю, твердой опоры на грунт не будет.

Железобетонные фундаменты глубокого заложения являются дорогостоящими конструкциями, возведение которых требует достаточно больших финансовых и временных затрат.

Основания глубокого заложения рационально возводить в грунтовых условиях, в которых глубина промерзания почвы не превышает 2.5 метра, а уровень грунтовых вод меньше ГПГ.

Совет эксперта! При закладывании фундаментов на глубину более 2-2.5 метров резко возрастает трудоемкость и стоимость земляных работ, связанных с рытьем траншей и котлованов, и количество требуемых расходных материалов.

В таких случая более рациональным будет использование свайных фундаментов на основе буронабивных либо забивных железобетонных свай, несущая способность которых будет не меньшей, а итоговая стоимость — на порядок ниже.

Технологический процесс

Усвоить основной смысл технологического процесса не сложно, достаточно иметь представление о простом физическом понятии плотности материи. Опора на грунт будет устойчивой там, где его плотность имеет наивысший показатель. Обычно верхние его слои с учетом массы строения, не соответствуют нужным показателям, и тогда проверятся нижележащий слой грунта, до тех пор, пока не будет найдена оптимальная степень плотности.

Как происходит закладка фундамента на большие глубины

Закладка фундамента на большие глубины, является делом трудоемким и подразумевает целый цикл производственных процессов. Рытье траншей предполагает многократный проход строительной техники, а бетонирование всегда означает большие трудозатраты и материальные расходы на сырье. Для производства земельных работ привлекается экскаваторы и бульдозеры с дополнительным навесным оборудованием. Ни одно бетонирование даже фундаментов на основе блоков, не обходится без грузоподъемной техники, такой как башенный или автокран. В условиях непрерывного цикла строительства требования к замесам и укладке бетона возрастают в несколько раз.

Рис.: Заглубленный фундамент

Популярные виды фундаментов глубокой закладки

Практика строительства показала, что наиболее оптимальным видом, с точки зрения соотношения сложности работ и их стоимости, нужно считать ленточные фундаменты углубленной закладки.

Количество процессов при производстве значительно сокращается.

К фундаментам глубокого заложения могут относится следующие виды оснований:

Рассмотрим каждый из них подробнее.

1. Ленточные фундаменты.

Наиболее востребованным видом фундамента глубокого заложения является ленточное основание. Его популярность обусловлена на порядок меньшими затратами времени и финансов на обустройство такого фундамента, в сравнении с плитным, и высокими несущими способностями.

Во-первых, при строительстве ленточного фундамента значительно уменьшаются земляные работы — рытье траншей под фундаментную ленту происходит на порядок быстрее, чем рытье полноразмерного котлована. Во-вторых, сильно сокращается количество расходных материалов — бетона и арматуры.

Рис.: Схема ленточного фундамента глубокого заложения

Совет эксперта! Несущих характеристик ленточных фундаментов с запасом хватает для любых малоэтажных зданий — из кирпича, каркасных панелей, сруба, пенобетона либо газобетона.

Ленточные фундаменты глубокого заложения демонстрируют хорошую устойчивость к силам пучения и горизонтальным сдвигам грунта.

2. Плитные фундаменты.

Такие фундаменты представляют собою монолитную железобетонную плиту, толщиною минимум в 50 сантиметров, заглубленную в почву ниже глубины ее промерзания.

Строительство плитных оснований глубокого заложения рационально в следующих ситуациях:

• при возведении тяжелых зданий на слабой низкоплотной и насыпной почве;
• при смешанных грунтах, обладающих разными степенью сжимаемости и несущими характеристиками;
• при высоком уровне грунтовых вод.

Рис.: Схема плитного фундамента глубокого заложения с цокольным этажом

В плане несущих характеристик плитные фундаменты превосходят все остальные виды оснований, на них могут возводиться даже многоэтажные дома, однако в частном строительстве монолитные фундаменты не получили особой популярности из-за трудоемкости обустройства и больших финансовых затрат на реализацию проекта.

3. Столбчатые фундаменты.

Столбчатое основание состоит из системы опорных столбов, равномерно распределенных по контуру наружных и внутренних стен здания с шагом в полтора-два метра.

Столбчатые опоры могут изготавливаться как монолитные конструкции — посредством заливки опалубки бетоном, либо создаваться из сборных материалов — фундаментных блоков, кирпича либо пенобетона.

Рис.: Схема столбчатого фундамента глубокого заложения

Совет эксперта! Несущих характеристик столбчатых фундаментов недостаточно для возведения тяжелых зданий из кирпича, такие основания применяются в качестве опоры под легкие одноэтажные жилые и подсобные дома из каркасных панелей и дерева.

Столбчатое основание не предполагает возможности обустройства подвала или цокольного этажа. Таким фундаментам необходима обязательная обвязка металлическим или деревянным ростверком, поскольку несвязанные столбы сильно подвергаются деформациям из-за горизонтальных сдвигов почвы.

Закладка ленточного фундамента

Для закладки ленточного фундамента вовсе не нужно рыть целиком котлован, достаточно лишь ограничиться траншеями под фундаментные блоки. При этом качество фундамента никак не зависит от выбранного подхода. Основную нагрузку от здания берет на себя грунт, и чем плотнее он будет, тем лучше для строения в целом.

Рис.: Ленточный фундамент глубокого заложения

Практическим работам по закладке ленточного фундамента должен предшествовать этап проектирования основания. Расчет фундамента предполагает выявления требуемой глубины его заложения, которая определяется на основании глубины промерзания почвы, уровня грунтовых вод, геодезии строительной площадки и технических характеристик возводимого здания.

Работы по закладке ленточного фундамента на большую глубину выполняются в следующей последовательности:

• Подготовка строительной площадки;

Место строительства очищается от поверхностной растительности, снимается плодородный слой почвы на глубину 10-20 см (одного штыка лопаты). При необходимости производится выравнивание участка.

Разметка будущего ленточного фундамента начинается с отметки несущей стены здания, затем отмечаются перпендикулярные стены и проверяется правильность прямых углов по методу Египетского треугольника. Фундаментная лента отмечается как по внешнему, так и по внутреннему контуру.

Рис.: Схема проверки углов фундаментной разметки

Ручным либо механизированным методом выполняется рытье траншеи под фундамент. Поскольку глубина траншеи достаточно большая, рытье может сопровождаться осыпанием ее стенок.

Рис.: Схема укрепления стенок траншеи

Совет эксперта! Чтобы избежать осыпания грунта стенки траншеи укрепляются щитами из фанеры либо ДВП, которые устанавливаются с помощью горизонтальных распорок.

Для создания уплотняющей подушки используется песок и мелкофракционный гравий либо щебень. Толщина слоев одинаковая, как правило, она составляет 10-15 сантиметров. Песок идет первым слоем, после засыпки он поливается водой и тщательно утрамбовывается.

Опалубка под заливку бетоном выполняется из струганных досок толщиною 2-3 сантиметров. Доски соединяются посредством вертикальных планок и скрепляются гвоздями либо саморезами.

Важно! Высота опалубки должна быть больше глубины траншеи, поскольку фундаментная лента также будет формировать цоколь дома.

Рис.: Схема опалубки для ленточного фундамента

После монтажа опалубка изнутри застилается гидроизоляционным материалом, который нужен для предотвращения вытекания бетона в щели между досками.

Для армирования ленточного фундамента используется двухконтурный армокаркас, состоящий из вертикальных прутьев и горизонтальных перемычек.

Совет эксперта! Толщина стержней арматуры для вертикального контура должна составлять 12-14 мм, для вертикальных соединительных элементов может использоваться гладкая арматура диаметром 8-10 мм.

Рис.: Схема армокаркаса для ленточного фундамента

Соединяется армокаркас с помощью вязальной проволоки либо сварки. Более предпочтительным является первый вариант, поскольку при сварном соединении конструкция теряет эластичность и бетонная лента хуже сопротивляется изгибающим нагрузкам.

Заливка ленточного фундамента выполняется одномоментно либо послойно (при условии, что новая порция бетона будет выливаться до схватывания предыдущего слоя). Для заливки используется тяжелый бетон из цемента М300-М400.

Рис.: Бетонирование ленточного фундамента глубокого заложения

Обязательным является уплотнение бетона с помощью виброуплотнителей либо штыковки арматурными прутьями.

Совет эксперта! Если строительство ведется в теплое время года, созревающий бетон необходимо укрыть клеенкой и регулярно увлажнять, поскольку при пересыхании бетона поверхность фундаментной ленты может покрыться микротрещинами.

Устойчивость фундамента к морозам

Известно, хорошим показателем для фундаментов глубокой закладки, является устойчивость к морозному пучению. Так называют процесс давления грунтовых вод на материал фундамента. Замерший грунт уже при нулевой температуре начинает расширяться и воздействовать на стенки фундамента, создавая в них трещины.

Рис.: Устойчивость фундамента к морозам

При повторном цикле оттаивания и замерзания, вода попадает через них в фундаментные блоки, вызывая так называемое морозное пучение фундамента. Подобные процессы исключены в фундаментах с глубоким уровнем закладки, поскольку они рассчитываются на уровень находящийся ниже отметки промерзания грунта.

Использование фундамента глубокого заложения для малых строений

Так сложилось, фундаменты глубокой закладки практически не используются при строительстве малоэтажных домов и строений из облегченных материалов. В них существует риск образования строительного брака по причине недостаточной усадочной твердости грунта. Конструкции зданий такого типа имеют небольшой вес. Поэтому, для возведения столь популярных сегодня деревянных коттеджей, неразумно применять технологию глубокой закладки фундамента.

Рис.: Малоэтажные строения с фундаментом глубокого заложения

В целях рационального использования строительных материалов, прибегают к методу выкладке фундамента по песчаному основанию. Для обустройства последнего прибегают к многослойному покрытию, где каждый из них подвергается смачиванию водой. При таком подходе фундамент способен иметь повышенную прочность.

Услуги компании «Богатырь»

Наша основная деятельность это забивка свай для строительства фундамента, мы готовы провести работы по их погружению, оставьте нам заявку.

Источник