Фундаменты глубокого заложения
Необходимость в таких фундаментах возникает тогда, когда несущие слои залегают настолько глубоко, что традиционные конструкции фундаментов (неглубокого заложения) становятся экономически не оправданными. Кроме того, мы прибегаем к устройству фундаментов глубокого заложения в тех случаях, когда в пределах одной и той же площадки имеются разнородные грунты, включения грунтовых слоев малой несущей способности (линзы глинистого грунта и торфяника), вызывающие опасность осадки фундаментов, особенно неравномерной осадки.
В многоэтажном строительстве конструкции фундаментов глубокого заложения в основном сводятся к свайным конструкциям. Свайные фундаменты представляют собой специфическую область строительного дела, а потому в настоящей книге мы ограничимся лишь кратким описанием их конструкций.
Если в подземных (инженерных) сооружениях сваи работают на растяжение и изгиб, то в многоэтажном строительстве применяют в основном сваи, работающие на сжатие. Эти виды свай можно подразделить на готовые сваи (железобетонные с обычным армированием и предварительно напряженные, стальные и деревянные) и набивные сваи (из бетона или железобетона).
Сваи, острия которых при погружении проходят через мягкие слои грунта достаточно глубоко, достигая слоев несущего грунта, называются материковыми, или сваями-стойками. Нагрузка в таких сваях частично передается также и посредством трения боковых поверхностей свай о грунт в верхних слоях основания.
Если сваи не достигнут глубоко расположенного несущего слоя грунта и нагрузка передается на грунт только лишь через боковые поверхности свай, то мы говорим о фундаментах из висячих свай. В этих случаях для того чтобы избежать опасности осадок, поверхность свай делают неровной и шероховатой, что увеличивает силу трения по поверхностям соприкосновения свай с грунтом.
Готовые сваи из обыкновенного или предварительно напряженного железобетона применяют только для ограниченной глубины заложения свайных фундаментов, так как длина свай зависит от наличия транспортных и сваебойных средств, которые могут быть применены на данной стройплощадке. Кроме того, такого рода конструкции следует применять лишь там, где вибрации и шум от сваебойных работ не могут причинить существенного вреда окружающей застройке и проживающему в районе строительства населению.
Грунтовые воды в обычных условиях не представляют собой опасности для железобетонных свай. Если же существует какое- либо опасение по поводу химической агрессивности грунтовой воды, то следует применять хорошо уплотненные бетоны на бедных известью цементах; кроме того, необходимо учитывать требования норм DIN 4030 «Бетоны для работы в агрессивных средах».
Стальные сваи можно изготовлять из прокатных стальных профилей, а также в виде трубчатых свай и свай коробчатого сечения с открытым или замкнутым концом. Сваи из прокатных профилей передают нагрузку на грунт в основном за счет трения поверхности сваи о грунт, а сваи трубчатого и коробчатого сечения — также и за счет трения своих внутренних поверхностей и благодаря тому, что на конце сваи образуется плотная грунтовая пробка. Таким образом, сваи из прокатных профилей работают как висячие сваи, а сваи коробчатого и трубчатого сечения практически работают сваи-стойки. Из-за малого сопротивления погружению таких свай вибрация при их забивании в грунт значительно меньше, чем при забивании железобетонных свай.
Для защиты от воздействия агрессивных сред металлические сваи снабжаются обсадными трубами из асбестоцемента или керамики, причем полость между сваей и обсадной трубой заполняется бетоном; пустоты полых свай после нанесения защитной окрзски также бетонируются.
Деревянные сваи в наше время применяют только для сооружений временного характера. Однако вплоть до начала XX в. для устройства свайных фундаментов использовались исключительно деревянные сваи, хорошо зарекомендовавшие себя как надежные и стойкие к гниению конструкции, особенно в условиях работы в водонасыщенном грунте или под водой (например, старинные здания в Амстердаме). Для деревянных свай использовалась древесина твердых пород (дуб), богатая смолами хвойная древесина (сосна, лиственница) или привозные тропические породы деревьев.
Так как в последнее время наблюдается понижение уровня грунтовых вод в городах, старые свайные фундаменты оказываются под угрозой и должны находиться под постоянным контролем и наблюдением специалистов. Ценные в историческом отношении объекты в таких случаях следует реставрировать, проводя специальные дорогостоящие восстановительные мероприятия (инъектирование бетона).
При устройстве набивных свай в грунт сначала забивается (или ввинчивается) обсадная труба, которая при последующем заполнении ее полости бетоном остается в грунте или выдергивается из него в процессе бетонирования. Существует множество систем набивных свай, применяемых в зависимости от вида грунтов или типа воздвигаемых сооружений.
Буровые конструкции набивных свай ввинчивают в грунт с помощью специальных устройств; для них не нужны тяжелые сваебойные копры, и поэтому их можно применять в неблагоприятных, стесненных условиях строительства. Так как погружение в грунт буровых свай не сопровождается вибрациями, целесообразно использовать эту технологию при устройстве свайных оснований в непосредственной близости от существующих зданий. При забивке свай, напротив, сотрясения грунта и сопутствующий шум неизбежны. Однако неоспоримое преимущество забивки свай заключается в лучшем уплотнении несвязных грунтов (см. примеры расчета свайных фундаментов).
А.Грассник, В.Хольцапфель, Бездефектное строительство многоэтажных зданий. — М.: Стройиздат, 1980