Фундаменты глубокого заложения мосты

Обновлено: 08.05.2024

Для обеспечения нормальной эксплуатации тяжелых ответственных сооружений обычно проектируют фундаменты глубокого заложения. Областью их применения являются опоры мостов, портовые сооружения, индустриальные цехи, а также сооружения разных видов. Фундаменты глубокого заложения отличаются следующими особенностями: 1) при устройстве не требуется предварительное вскрытие котлована; 2) вертикальные усилия на сооружения воспринимаются не только плоскостью подошвы фундаментов, но и боковой поверхностью за счет сил трения; 3) с учетом заделки хорошо сопротивляются действию горизонтальных нагрузок; 4) исключается разрушение основания в виде выпирания грунта на земную поверхность.

В настоящее время применяется несколько видов фундаментов глубокого заложения: оболочки, опускные колодцы, кессоны. Близки к ним и фундаменты, устраиваемые способом «стена в грунте».

Фундаменты из оболочек

Фундаменты из оболочек устраиваются следующим образом. Оболочки в виде железобетонных труб диаметром 0,8–3,0 м с помощью мощных вибропогружателей опускаются в грунт на глубину 3–6 м. Для дальнейшего погружения оболочки из нее извлекают грунт и снова приводят в действие вибропогружатель. После погружения одного звена оболочку наращивают с помощью болтов. Таким образом оболочки погружаются на глубину 30 м и более. Извлечение грунта при погружении оболочки производят с помощью эрлифта или гидроэлеватора, трубы которых выводят через отверстие в наголовнике под вибропогружателем.

Железобетонные звенья оболочек устраивают длиной 6–10 м (в зависимости от диаметра оболочки). Армируются они продольными стержнями и по спирали. При погружении оболочки в агрессивную среду для повышения их трещиностойкости обязательно предварительное напряжение арматуры. Стенки оболочки бетонируются бетоном марки не ниже В25–В30, толщина стенок 12–20 см. При достижении проектной отметки (скальной породы и др) производят бурение породы диаметром, равным внутреннему диаметру оболочки и скважину заполняют бетоном. В нескальных грунтах при необходимости устраивают уширение оболочки с помощью камуфлетных взрывов или разбуриванием. Образовавшиеся полости заполняют бетонной смесью.

Процесс заполнения оболочки бетоном состоит из следующих этапов. На первом этапе после удаления шлама методом подводного бетонирования укладывают бетонную смесь толщиной 2–5 м. На втором (после набора бетоном требуемой прочности) из оболочки откачивают воду и укладку бетонной смеси выполняют насухо. Оболочки являются составной частью столбчатых фундаментов, опирающихся на прочный грунт (чаще всего на скалу). С ростверком они соединяются с помощью арматуры. Ростверки у фундаментов из оболочек могут быть низкими и высокими. При отсутствии горизонтальных сил или их незначительной величине устраивают низкий ростверк, при больших горизонтальных или наклонных силах – высокий.

В качестве основного недостатка устройства фундаментов из больших оболочек следует отметить возникновение значительных колебаний, которые при забивке распространяются в радиусе иногда сотен метров, поэтому их не рекомендуется устраивать в застроенной части города.

Опускные колодцы и кессоны

Опускные колодцы устраиваются при строительстве подземных сооружений: насосных станций, водозаборов, скиповых доменных печей, установок непрерывной разливки стали, подземных гаражей, фундаментов опор мостов и т. д.

Устройство опускного колодца заключается в следующем. На поверхности грунта вначале выполняют кладку колодца на определенную высоту, затем внутри его разрабатывают грунт под ножом. Утрачивая опору, колодец под влиянием собственного веса опускается до тех пор, пока не заглубится в незатронутый разработкой грунт. Далее наращивают кладку колодца, и эту работу повторяют вновь. Все это выполняется до тех пор, пока не будет пройдена толща слабых грунтов, и колодец не достигнет проектной отметки заложения опоры, после чего нижнюю часть вертикальной полости заполняют бетонной смесью (рис. 3.18).

Рис. 3.18. Этапы устройства фундаментов из опускных колодцев:

1. Устройство колодца непосредственно на поверхности грунта;

2. Разработка грунта (опускание колодца);

3. Наращивание колодца (опускание происходит под собственным весом);

4. Погружение колодца на проектную отметку и удаление из него грунта;

5. Заполнение колодца (бетонирование)

В настоящее время устраивают опускные колодцы диаметром 6–45 м и глубиной до 40–45 м. Применение метода устройства фундаментов в виде опускных колодцев является весьма целесообразным, так как не требуется крепление стенок котлована, уменьшается объем земляных работ, снижается расход материалов по сравнению с обычными фундаментами.

Опускные колодцы подразделяются по: 1) форме колодца в плане – на круглые, прямоугольные, квадратные и с закругленными торцовыми стенками (рис. 3.19). Из приведенных вариантов предпочтение (по возможности) отдается круглой форме, так как в этом случае кладка колодца лучше воспринимает давление от грунта и, следовательно, обеспечивает возможность равномерной подработки под стенками при опускании; 2) материалу – на железобетонные, бетонные, металлические, каменные и кирпичные; 3) продольному сечению – чаще всего применяется ступенчатая форма колодца, позволяющая уменьшить силы трения при опускании колодца. В нижней части колодца устраивают нож. Его назначение – облегчить разработку грунта под стенками колодца путем выдавливания и защитить кладку при преодолении препятствий. Чаще всего нож опускного колодца выполняется железобетонным, усиленным специальным армированием.

Грунты в колодцах разрабатываются различными способами в зависимости от инженерно-геологических условий строительной площадки, размеров колодцев в плане. Обычно для этого применяют грейферы или экскаваторы с бульдозерами, эрлифты. При высоком стоянии грунтовых вод разработку грунта производят грейфером или эрлифтом, поддерживая уровень воды в опускном колодце несколько выше уровня грунтовых вод, поскольку это обеспечивает отвод наплывающего грунта.

Наиболее рациональным способом погружения опускного колодца является его опускание в тиксотропной рубашке. Этот способ основан на использовании свойств глинистого тиксотропного раствора удерживать в равновесии вертикальные грунтовые стенки траншей. Сущность этого способа заключается в том, что полость между грунтом и поверхностью колодца заполняется тиксотропным глинистым раствором, уровень которого все время поддерживается несколько выше поверхности земли (≈ 0,5 м). Для этого вокруг колодца устанавливается форшахта из обвалованных досок или металла высотой до 1 м. Полость для подачи тиксотропного раствора образуется за счет выступа ножевой части – его размер равен 100–150 мм.

Рис. 3.19. Форма опускных колодцев в плане:

а – круглые; б – квадратные; в – прямоугольные; г – с закругленными боковыми стенками; 1 – стенка; 2 – днище; 3 – поперечная стенка

За счет применения тиксотропной рубашки резко снижается сопротивление грунта по боковой поверхности колодца. Это позволяет значительно уменьшить толщину стенок опускного колодца, применять сборные и сборно-монолитные конструкции. Опускные колодцы в сборном варианте чаще всего выполняются цилиндрической формы. По конструкции сборных элементов все колодцы можно разделить на три группы: из тонкостенных криволинейных скорлуп-панелей применяют для устройства опускных колодцев диаметром 6–8 м. Опускные колодцы из плоских панелей устраивают диаметром Д = 7–37 м, глубиной до 30 м и толщиной 0,25–0,7 м. В колодцах с использованием пустотных блоков ножевую часть выполняют из монолитного железобетона, а стены - из тонкостенных блоков. Габаритные размеры таких колодцев: диаметр – 24–42 м, глубина погружения – до 40 м при толщине стен 0,9–2,1 м.

Проектирование опускных колодцев состоит из трех этапов: на первом – задаются геометрическими размерами конструктивных элементов на основании опыта проектирования и ориентировочных расчетов на прочность; на втором – назначают способ погружения колодца в зависимости от геологических и гидрологических условий строительной площадки (намечают способы разработки грунта, водослива в процессе эксплуатации, мероприятия, направленные на обеспечение устойчивости колодца против всплытия); на третьем этапе производится проверка принятых размеров расчетом опускного колодца на прочность. При этом учитываются следующие нагрузки – рис. 3.20.

Рис. 3.20. Схема нагрузок, действующих на колодец в последний момент погружения: Е_а – активное давление грунта на боковую стенку; t – силы трения;

Q – вес колодца; S – распорные силы ножа

Осадка – должна находиться в допустимых пределах, как для фундаментов на естественном основании.

Определение размеров подошвы самого колодца производится как для обычных фундаментов.

При повышенном уровне грунтовых вод в слабых грунтах, наличии валунов, в случае необходимости опирания фундамента на наклонную поверхность скалы и т. п. – возникает необходимость прибегать к кессонному способу устройства фундаментов (рис. 3.21).

Этот способ постройки фундаментов заключается в применении сжатого воздуха для осушения рабочего пространства. Такой способ впервые использовался еще в XVII веке, в Швеции, в водолазном колоколе для работы на дне водоемов.

Кессон – «перевернутый ящик» – используется при постройке на местности покрытой водой.

Кессоны также относятся к опускным сооружениям. В отличие от опускного колодца в кессоне отжатие грунтовой воды производится сжатым воздухом. Основной частью кессона является рабочая камера, в которую могут опускаться рабочие и инженерный персонал. Давление в рабочей камере повышают по мере погружения кессона в грунт и, таким образом, оно уравновешивает столб грунтовой воды и не пропускает ее в рабочую камеру. Над кессонной рабочей камерой монтируют шахту, сверху которой устанавливают шлюзовой аппарат, предназначенный для постепенного повышения давления до имеющегося в рабочей камере. По мере разработки грунта в рабочей камере устраивается надкессонная кладка.

Способ погружения кессона аналогичен опускному колодцу.

Пребывание людей в рабочей камере по времени строго лимитировано требованиями техники безопасности, при этом выход из рабочей камеры производится также с постепенным снижением давления. Аварийная ситуация возможна в кессоне при утечке воздуха. Кроме того, длительное пребывание в кессоне способствует развитию так называемой кессонной болезни. Все это значительно усложняет процесс опускания кессона и удорожает работы по устройству кессонных фундаментов. Максимальная глубина погружения кессона равна 35–40 м в связи с ограничением давления в кессонной камере.

По порядку расчета кессоны в основном аналогичны опускным колодцам, дополнительно учитывается вес надкессонной кладки и давление сжатого воздуха.

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ - конструкции, предназначенные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

© cyberpedia.su 2017-2020 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!

Буровые (глубокие) опоры - это бетонные столбы, устраиваемые в пробуренных скважинах, то есть набивные сваи большого диаметра. Бетонирование ведется под защитой либо обсадных труб, либо глинистого раствора, удерживающего стенки скважин от обвала. Они работают как сваи-стойки, поскольку их доводят до плотных грунтов, на которые они опираются. В нижней части для уменьшения давления на грунты делается уширение. Тело опор армируется. Несущая способность до 10 МН и более. Диаметр 0,4-1,2 м. Глубина погружения до 30 м и более.

Способ предназначен для устройства фундаментов, а главное, заглубленных в грунт сооружений. По контуру сооружения отрывается узкая глубокая траншея, которая заполняется бетонной смесью или сборными железобетонными элементами. Стена в грунте применяется для устройства фундаментов тяжелых зданий, подземных этажей, гаражей, переходов, водопроводно-канализационных сооружений, противофильтрационных сооружений и др.

Эти конструкции особенно эффективны в грунтах с высоким стоянием уровня грунтовых вод, а также при возведении в условиях плотной городской застройки. Стена в грунте отделяет массив, находящийся непосредственно под зданием или сооружением, от окружающего пространства, что позволяет увеличить несущую способность основания и уменьшить осадки, более эффективно использовать подземное городское пространство. Эти конструкции справедливо получили свое развитие в последнее время.

Какая технология применяется при строительстве стены в грунте?

Можно подразделить на следующие этапы устройство стены в грунте. По контуру сооружения отрывается форшахта для землеройных машин, ширина которой немного больше ширины траншеи, глубина до 0,8 м; при высоком стоянии грунтовых вод для установки машин делается песчаная подсыпка; откапывается на полную глубину узкая траншея для сооружения секций стены захватками до 30-50 м каждая; по ее торцам устанавливаются ограничители, после чего в траншею закладывается арматура и она заполняется бетоном. Возможно также изготовление стены в грунте из сборных элементов. Для того, чтобы стенки траншеи не обваливались, в особенности при высоком стоянии грунтовой воды, ее заполняют глинистым раствором из бентонитовой глины, уровень которого должен быть выше уровня грунтовой воды.

Выемка грунта осуществляется грейфером двухчелюстного типа или многоковшовым экскаватором типа фрезы. Такими механизмами отрываются траншеи глубиной до 8 м. Зазоры между сборными элементами заполняются цементным раствором для придания стене монолитности. После возведения стены в грунте и твердения бетона из внутреннего замкнутого пространства удаляется грунт.

а - выемка грунта из скважины; б - заполнение бетоном; в - разработка новой скважины между двумя забетонированными; г - порядок бурения скважины для устройства сплошной стены

Если заделки в основании для устойчивости и обеспечения прочности стены оказывается недостаточно, то предусматриваются распорные или анкерные крепления. Распорные крепления применяются, если расстояние между параллельными стенами менее 15 м. Анкерные крепления предпочтительнее, причем инъекционного типа в одном или, при необходимости, в двух уровнях.

После определения сейсмичности района строительства по картам сейсмического районирования или списку населенных пунктов устанавливают на основе карт сейсмического микрорайонирования или по материалам общих инженерно-геологических изысканий уточненную сейсмичность площадки строительства. Сейсмичность площадки строительства моста принимают, как правило, единой на всем ее протяжении. Однако в некоторых случаях инженерно-геологические условия площадки могут резко различаться по длине сооружения. Например, условия в русле реки отличаются от условий на ее поймах. В таких случаях сооружение следует проектировать с учетом более сильного сейсмического воздействия.

Принятая сейсмичность площадки строительства характеризует максимальную силу возможного землетрясения в ее пределах независимо от назначения и степени ответственности сооружения. Однако экономически неоправданно в условиях одинаковой сейсмичности проектировать разные здания и сооружения в расчете на землетрясения одной и той же силы. Очевидно, степень гарантии безопасности зданий и сооружений должна зависеть от их назначения, капитальности, срока надежной эксплуатации, опасности последствий разрушения и размера вызванных этим убытков. Для возможности учета этих требований в действующих нормах введено понятие расчетной сейсмичности сооружения, или, кратко, расчетной сейсмичности.

Поскольку размещение мостов предопределено местами пересечения трассы дороги с водотоками, логами, другими дорогами и не может быть существенно изменено, то практически отпадает возможность выбора более благоприятных по геологическим условиям площадок для возведения мостов, а необходимую сейсмостойкость мостов и в первую очередь опор приходится обеспечивать путем правильного выбора оснований, фундаментов и надфундаментной части опор, а также схемы и конструкции моста в целом.

В обеспечении сейсмостойкости фундаментов первостепенное значение имеет правильный выбор несущего пласта грунтов. Наилучшими грунтами несущего пласта считаются скальные, крупнообломочные и песчаные грунты, твердые и полутвердые глины, а также любые вечно-мерзлые грунты, используемые по принципу I. Такие грунты мало изменяют показатели своих механических свойств при сейсмическом воздействии как в условиях отсутствия воды, так и при ее наличии.

Водонасыщенные рыхлые, а также средней плотности сложения пески при совместном воздействии нагрузки от сооружения и землетрясения легко уплотняются из-за перехода их частиц из неустойчивого равновесия в более устойчивое. При этом, а также вследствие уменьшения трения между частицами они сближаются, вытесняя воду из пор. Отжимаемая из пор вода стремится уйти в сторону наименьшего сопротивления, увлекая за собой частицы грунта, в результате чего происходит разжижение песков, а иногда и их выпор с потерей устойчивости основания. Внезапное разжижение водонасыщенных песков бывает крайне редко. Однако известны случаи, приводившие к полному разрушению мостов, зданий и сооружений.

Разрушаются подтопленные песчаные насыпи, когда происходит внезапное разжижение грунта, например, под влиянием сотрясений от проходившего поезда, производства поблизости взрывных работ или других аналогичных причин.

Особенно неблагоприятны для оснований намытые под водой пески или насыпные грунты ввиду их высокой пористости.

Повышение плотности сложения песков при сейсмическом воздействии приводит к значительным не предусмотренным в проектах мостов осадкам основания фундамента, а иногда к появлению сил негативного трения по боковой поверхности фундаментов, создающих дополнительную, не учитываемую в расчетах, нагрузку на основание.

Глинистые грунты при сейсмическом воздействии уплотняются значительно меньше, чем песчаные, так как отжатие воды из пор между глинистыми частицами происходит медленнее, чем у песков.

С увеличением размера поперечного сечения свай затрудняется возможность вдавливания (внедрения) их низа в несущий пласт, особенно если он состоит из водонасыщенных средней плотности сложения песков или туго-пластичных глинистых грунтов, поэтому при равных условиях для фундаментов на таких грунтах предпочтительнее оболочки либо столбы с уширенной пятой или без нее.

Под воздействием сейсмической силы происходит отлипание (отслаивание) грунта от боковой поверхности фундаментов или элементов на некоторую глубину от поверхности грунта, причем тем большую, чем меньше их гибкость и выше сейсмичность. Вследствие отлипания грунта в пределах верхней части элементов или фундаментов исключаются силы трения грунта о их боковую поверхность.

С увеличением глубины повышается природная плотность сложения грунтов и существенно затухают силы сейсмического воздействия, поэтому при увеличении глубины заложения фундаментов при прочих равных условиях повышается их сейсмостойкость.

33. В последние годы особую актуальность приобретает проблема возведения фундаментов новых зданий вблизи существующих объектов, поскольку при этом возникают не только значительные технологические трудности, но и опасность повреждений расположенных в непосредственной близости ранее возведенных строений. Строительство зданий вблизи или вплотную к уже существующим является более сложной задачей, чем возведение отдельно стоящего здания. Опыт свидетельствует, что пренебрежение особыми условиями такого строительства может привести к появлению в стенах ранее построенных зданий трещин, к перекосам проемов и лестничных маршей, к сдвигу плит перекрытий и, в конечном итоге, к нарушению нормальных условий эксплуатации существующих зданий, а иногда даже к аварийным ситуациям. Особенно возрастает опасность подобных деформаций при строительстве на основаниях, сложенных слабыми грунтами, так как эти грунты сравнительно легко подвержены технологическому разрушению и характеризуются значительными и медленно затухающими осадками.

следующие причины, обусловливающие проявление дополнительных деформаций существующих зданий при возведении около них фундаментов:

-выпор грунта в сторону разрабатываемого котлована;

-суффозия грунта из-под подошвы фундамента при открытом водоотливе;

-динамическое воздействие на грунт при забивке шпунта свай;

-разработка мерзлого грунта и промораживание талого грунта;

-отклонение шпунта под воздействием нового фундамента.

При разработке котлована для строительства нового здания рядом с существующим необходимо соблюдать следующие правила:

не применять ударные и взрывные способы разработки грунта;

максимально сокращать строительные работы в котловане.

Если строительство ведется рядом с существующим зданием вплотную и отметки заложения подошв их фундаментов совпадают, то не рекомендуется разрабатывать весь котлован до стенки существующего фундамента без специальных мероприятий. Строительство в этом случае осуществляют захватками. При этом соседняя захватка делается только после возведения фундамента на предыдущем участке.

Если глубина заложения подошвы фундамента нового здания больше, чем глубина существующего, то применяется шпунтовое ограждение, или «стена в грунте». Водопонижение в этих случаях следует проводить с осторожностью, так как оно может вызвать дополнительные осадки.

Основная опасность для существующих зданий связана с развитием дополнительных осадок, вызванных передаваемым давлением на грунт основания новым зданием. При этом наибольшие повреждения возникают в пределах 2. 7 м от границы примыкания старых зданий. Следовательно, если между смежными зданиями обеспечен достаточный разрыв, то опасность дополнительной осадки резко снижается. На этом принципе было разработано предложение консольного примыкания к существующим фундаментам новых зданий (рис. 13.5.1).

Рис. 13.5.1. Применение фундамента с консолями с поперечными несущими стенами: 1 - существующий фундамент; 2 - ограждающая стена; 3 — зазор; 4 - монолитная часть стены фундамента с консолью; 5 - шпунт; 6 - поперечный ленточный фундамент.

Сущность этого решения заключается в том, что фундамент нового здания не доводится до его торца. Торцевая часть здания опирается на консоль, вылет которой определяется расчетом. Сама консоль рассчитывается и проектируется в соответствии с требованиями расчета железобетонных конструкций.

Другим способом является устройство между зданиями разделительной стенки в виде шпунтового ряда набивных свай, или «стена в грунте». Стенка заделывается на глубину h2 в более прочные подстилающие грунты ниже перекрывающих их слабых грунтов (рис. 13.5.2).

Рис. 13.5.2. Разделительная шпунтовая стенка 1 — фундамент существующего здания; 2 — фундамент строящегося здания; 3 — разделительный шпунт.

Разделительная стенка должна устраиваться по всей линии примыкания фундамента нового здания к существующему и с каждой стороны выходить за пределы существующего здания не менее чем на hi/4. Шпунтовая стенка в плане должна иметь шпоры, развитые в стороны примерно на 0,25h (h - мощность сжимаемой толщи или глубина развития зоны деформации).

Перспективным является способ погружения свай вблизи существующего здания статической нагрузкой. Применение этого метода позволяет полностью устранить шум, опасную вибрацию и загрязнение воздушной среды. Разработан ряд эффективных установок, позволяющих производить вдавливание свай.

Устройство буронабивных свай по технологическим особенностям вполне отвечает требованиям к возведению фундаментов вблизи зданий.

Известно много типов буронабивных свай, отличающихся, в основном, конструкцией оборудования, применяемого для проходки скважин, изготовления ствола и уширения сваи. Опыт строительства зданий на таких сваях свидетельствует о снижении в несколько раз осадок домов по отношению к фундаментам на естественном основании. Это позволяет использовать буронабивные сваи на участках примыкания к существующим зданиям, обеспечивая тем самым уменьшение влияния загружения соседних площадей до безопасных величин.

В перспективе при выборе типа фундаментов вблизи существующих зданий преимущество будет отдаваться буронабивным сваям, позволяющим достигать высокого уровня механизации процесса, иметь высокую несущую способность, проходить толщу слабых грунтов, опираться на прочные грунты и создавать необходимые условия для сохранения несущих конструкций зданий, вблизи которых выполняется строительство новых зданий.

На водотоке, при его глубине до трёх метров, проектируются, как правило, свайные фундаменты с забивными призматическими железобетонными сваями и низкими жёсткими ростверками из монолитного бетона класса не ниже В15.

В курсовой работе, в целях сокращения объёма, рассмотрен расчёт только по первой группе предельных состояний, а именно расчёт по несущей способности грунта основания свай.

Свайные фундаменты и сваи по несущей способности грунтов основания рассчитываются по формуле:

где N_св - расчетная нагрузка, передаваемая на сваю, кН;

F_d - несущая способность сваи (расчётная несущая способность грунта основания одиночной сваи), кН;

g_g - коэффициент надежности по грунту, принимаемый равным 1,4;

Р - расчетная нагрузка, допускаемая на сваю, кН.

Определение глубины заложения ростверка и его размеров

Минимальная глубина заложения низкого ростверка на водотоке должна быть такой, чтобы его подошва располагалась ниже линии местного размыва грунта. Обрез низкого ростверка располагается так же, как обрез фундамента мелкого заложения (см. п. 3.1.3). Минимальная высота низкого ростверка должна быть не менее 1,5 м (h_р ³ 1,5 м), при этом связь между размерами подошвы ростверка и его высотой такая же, как для фундаментов мелкого заложения и определяется соотношениями (2.5) при замене h_f на h_p.

За окончательные размеры ростверка принимаются минимальные, для которых удовлетворяются перечисленные выше условия.

3.2 Выбор длины и размеров поперечного сечения свай

Минимальная длина сваи определяется положением подошвы ростверка и кровли прочного грунта. Нижний конец свай следует заглублять в прочные грунты, прорезая более слабые. При этом заглубление забивных свай в грунты, принятые за основание под их нижние концы, должно быть средней крупности песчаные, пылевато-глинистые грунты с показателем текучести I_L £ 0,1 - не менее 0,5 м, а в прочие нескальные грунты — не менее 1,0 м. Заглубление свай в неразмываемый и несрезаемый грунт должно быть не менее 4 м.

В курсовой работе рекомендуется принять сваи сплошного сечения с размерами 35´35 см.

3.3 Определение несущей способности сваи

Несущую способность F_d висячей забивной сваи сплошного квадратного сечения, работающей на вертикальную нагрузку, следует определять как сумму расчетных сопротивлений грунтов оснований под нижним концом сваи и на ее боковой поверхности по формуле:

где R -расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа, определяемое; R=1930 кПа

F - площадь опирания на грунт сваи, принимаемая по площади её поперечного сечения, м 2 ;

u -наружный периметр поперечного сечения сваи, м;

f_i -расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПа, f₁₌23;

l_i - толщина i-го слоя грунта (Рис.4.1а), соприкасающегося с боковой поверхностью, м;

Расчетная нагрузка Р, допускаемая на сваю, определяется по формуле (4.1).

Размещение свай под подошвой ростверка

Сваи размещаются под подошвой ростверка не менее чем в три ряда, парал-лельных большей стороне фундамента. При этом как количество свай, так и расстояние между осями их крайних рядов должно быть наибольшими, при соблюдении конструктивных требований.

3.5 Определение расчётной нагрузки на сваю

Максимальная расчетная нагрузка на сваю (максимально нагруженными, с учётом действия момента, вызываемого горизонтальной продольной нагрузкой от торможения или силы тяги, являются сваи крайних рядов) определяется по формуле:

где N, Т -соответственно суммарная вертикальная расчётная нагрузка на фундамент уровне подошвы ростверка и горизонтальная продольная расчётная на грузка от торможения или силы тяги, кН;

n -число свай в фундаменте;

у_i - расстояния от главных осей х и у (рис. 4.1б) до оси каждой сваи, м;

у - расстояние от главных осей до оси сваи, для которой вычисляется нагрузка, м.

Суммарная вертикальная расчётная нагрузка на фундамент в уровне подошвы ростверка N определяется по формуле (2.18) с использованием ранее найденных значений G_пр.с., Р и G_оп. Расчётная нагрузка от веса ростверка и грунта на его уступах G_р.гр. определяется по формуле (2.16) или (2.17) с заменой d на d_p (рис.1.2 и рис.1.3). Расчётная нагрузка Т принимается равной её ранее найденному значению по формуле (2.13).

N_св=21750.18/66+215.13(6.4+1.7)*1.0/16=129 ,5 кН ;

Условие (4.1) выполняется и разность между его левой и правой частями не превышает 20%, расчёт свайного фундамента заканчивается.

После завершения расчётов и окончательного определения числа свай, их длины и размещения под подошвой ростверка, подбирается (из конструктивных соображений в соответствии с п.7.23 [2]) арматура, располагаемая в его нижней части в промежутках между сваями. Площадь поперечного сечения стержней арматуры вдоль и поперёк оси моста необходимо принимать не менее 10 см 2 на 1 пог. м ростверка.

Технико-экономическое сравнение вариантов фундамента

Технико-экономическое сравнение вариантов фундамента в курсовой работе допускается проводить только по показателю стоимости строительства.

Данные для подсчёта объёмов работ принимают по чертежам вариантов фундамента. Единичные стоимости работ можно принимать по действующим нормативам.

Наименование работ	Стоимость единицы, руб
Механизированная разработка грунта с водоотливом	31068,704
Сваи железобетонные с забивкой с земли или подмостей	9653,36

Вывод: Сравнивая два варианта проектирования фундаментов мелкого и глубокого заложения под промежуточные опоры мостов и учитывая их стоимость и геологические условия, мы пришли к выводу, что более экономичным будет проектирование свайного фундамента.

Всякое сооружение опирается на грунт и передает ему давление от собственного веса и действующих на сооружение нагрузок. Для восприятия этих нагрузок и передачи их на грунт (основание) устраивается фундамент. Наиболее надежным и экономичным является устройство опор на скальных грунтах.

В мостах фундаменты опор и их основания — ответственные элементы сооружения, от качества и надежности которых зависит долговечность моста и безопасность его эксплуатации. Основания подразделяются на естественные и искусственные. Естественным основанием является грунт, залегающий под фундаментом и способный воспринять все нагрузки, передаваемые через фундамент. Если грунт, залегающий под фундаментом, не может выдержать передаваемых на него нагрузок, устраиваются искусственные основания. Фундаменты на естественным основании могут быть мелкого заложения (до 6 м в отрытых котлованах) и глубокого.

Фундаменты мелкого заложения.Когда грунты, залегающие в основании, по своим физико-техническим свойствам и расчетным характеристикам позволяют устроить фундамент сооружения на небольшой глубине, сооружаются фундаменты мелкого заложения, обычно в открытых котлованах (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Фундаменты мелкого заложения:

1 — фундамент опоры в русле реки; 2 — фундамент опоры на сухом месте;h₀ — глубина заложения фундамента от подошвы до поверхности грунта;

а — ширина подошвы фундамента по фасаду; b — ширина подошвы фундамента в направлении, перпендикулярном оси моста.

Так как фундамент служит для передачи давления от сооружения на грунт, подошва его должна иметь достаточную площадь, определяемую расчетом. Требующееся расширение фундамента книзу делается уступами или в виде усеченной пирамиды. При ступенчатом фундаменте линия его расширения не должна составлять с вертикалью угол более 30°. Верх фундамента опоры, называемый обрезом, должен располагаться на 0,5 м ниже уровня меженных вод для того, чтобы фундамент не обнажался при пониженных уровнях. На сухом месте обрез располагается на 0,1—0,2 м ниже поверхности грунта. В уровне обреза фундамент делается шире устанавливаемого на него тела опоры для того, чтобы в случае неточности реального положения возведенных фундаментов установка на них тела опоры не вызывала трудностей. Ширина уступов ступенчатого фундамента принимается 0,5—1,0 м. Фундаменты устраивают из бетона, реже из железобетона. Они могут быть монолитными и сборными из бетонных или железобетонных блоков, изготовленных на заводе или полигоне и устанавливаемых на место краном.

Подошва фундамента располагается в зависимости от характера грунтов, но, как правило, не менее чем на 1 м ниже поверхности грунта или дна реки, а для грунтов, увеличивающихся в объеме при намокании, на глубину не менее 0,25 м ниже уровня промерзания.

Фундаменты мелкого заложения, как правило, имеют прямоугольные очертания в плане. В слабых грунтах фундаментам придается ступенчатая форма для получения наибольшей площади подошвы фундамента.

Грунты по прочности, устойчивости и размываемости делятся на 2группы: сцементированные (скальные) и несцементированные (рыхлые).

Несцементированные грунты делятся на связные (глинистые) и сыпучие (песок, гравий, галька).

Глина в сухом состоянии представляет собой плотную породу, способную выдержать большие нагрузки, но при насыщении водой является слабым грунтом, становится пластичной, изменяет свою форму.

Песок в естественных условиях находится как в рыхлом, так и в плотном состоянии. В сухом состоянии песок сыпуч, а при насыщении водой при-обретает текучесть (плывун). Плотный песок без примеси глины, пылии ила является надежным основанием. Слабые грунты в основаниях могут быть упрочнены (искусственные основания).

Применяются следующие способы упрочнения грунтов:

• уплотнение грунта путем укатки, трамбования;

• цементация грунтов (нагнетание в грунт цементного молока);

• силикатизация (пропитка грунта жидким стеклом);

• битумизация (нагнетание в грунт битумных эмульсий).

Свайные фундаменты.Свайные фундаменты применяют при слабых грунтах основания, при достаточно глубоком залегании прочных грунтов, а также на местности, покрытой водой. По характеру работы сваи делятся на два вида: сваи-стойки, работающие на сжатие, и висячие сваи (сваи трения), передающие нагрузку за счет трения боковых поверхностей свай о грунт (рис. 2.2).

Рис. 2.2. Виды сваи по характеру работы:

а — сваи-стойки; б — висячие сваи; 1 — тело опоры; 2 — ростверк; 3-сваи; 4 — слабые грунты; 5 — прочные грунты.

По виду материала сваи бывают: деревянные, железобетонные, стальные, фунтовые, комбинированные и др. По способу погружения различают сваи: забивные, камуфлетные, буровые, винтовые, набивные. По расположению относительно горизонта сваи подразделяются на вертикальные и наклонные.

Свайный фундамент состоит из отдельных свай и объединяющей их поверху монолитной бетонной или железобетонной плиты — ростверка. Ростверком называется плита, служащая для равномерного распределения давления на сваи. По расположению относительно поверхности грунта свайные ростверки бывают низкие и высокие (рис. 2.3).

Рис. 2.3. Свайный ростверк:

а —низкий; б — высокий в воде; в — высокий в насыпи

Если подошва плиты заглублена в грунт, свайный ростверк называется низким. Если подошва плиты расположена выше поверхности грунта, ростверк называется высоким. Размеры плиты (ростверка) определяются условиями размещения необходимого числа свай, способных воспринять нагрузку на опоры. Сваи размещаются в ряд или в шахматном порядке. Наибольшее распространение получили бетонные ростверки, вкоторые заделываются головы свай (железобетонные или деревянные).

Толщина плиты ростверка определяется расчетом, но не менее 0,5м. Высокие свайные ростверки применяются при глубине воды в реке не менее 3 м, когда работы по устройству открытого котлована осложнены условиями водоотлива или когда вес кладки фундамента, приходящийся на

единицу площади основания, превосходит допускаемое напряжение на грунт. Бетонирование ростверка осуществляется в опалубке, подвешенной в насыпи к головкам свай.

Фундаменты глубокого заложения.Если плотные слои грунта, годные для надежного опирания фундамента, залегают глубоко, устраиваются фундаменты глубокого заложения. К ним относятся сборные железобетонные оболочки, опускные колодцы, кессоны.

Сборные железобетонные оболочки представляют собой тонкостенный железобетонный цилиндр, погружаемый в грунт вибропогружателем на глубину 30—50 м и более.

Рис. 2.4. Погружение оболочки:

1 — вибропогружатель;2 — наголовник; 3 — оболочка

Применение сборных оболочек позволяет полностью механизировать работы, сократить сроки постройки фундаментов, снизить расход бетона по сравнению с кессонными фундаментами. Оболочки диаметром до 2 м полностью заполняются бетоном. В оболочках большого диаметра стенки делаются утолщенными до 0,8—0,9 м. Как правило, толщина стенок оболочек составляет12—16 см, длина звеньев 6—10 м. Стенки оболочек армируются продольной и поперечной арматурой. В качестве продольной арматуры используются стержни гладкого или периодического профиля. Секции оболочек стыкуются фланцевыми болтами или сваркой соответствующих выпусков продольной арматуры. При опирании оболочки на скальный грунт в основании оболочки пробуривается скважина, в которую вставляется арматурный каркас, после чегополость скважины и оболочки заполняется бетоном.

Опускной колодец (рис. 2.5) представляет собой полый бетонный ящик, имеющий только ограждающие стенки.

Рис. 2.5. Опускной колодец:

а — конструкция; б — разработка грунта грейфером; в — разработка грунта гидроэлеватором; 1 — стенка; 2 — нож; 3 — заполнение; 4 — железобетонная плита; 5 — грейфер; 6 — гидроэлеватор; 7 — подмывная труба; 8 — труба дляпульпы.

Он устанавливается на грунт с таким расчетом, чтобы верхний обрез его возвышался над уровнем воды. Внутри колодца производится разработка грунта либо грейфером, либо гидромеханизированным способом. По мере удаления грунта из колодца он под действием собственного веса опускается, а стенки его наращиваются. Опускные колодцы бывают бетонные или железобетонные прямоугольного или кольцевого очертания в плане. При значительных размерах в плане колодцы разделяются внутренними перегородками на отдельные шахты, что уменьшает свободный пролет наружной стенки, работающей на изгиб. Для лучшего проникновения в грунт нижняя часть стенок колодца выполняется вформе ножа и армируется. Глубина заложения колодцев весьма значительна — до 70 м.

После опускания колодца на требуемуюглубину производится подводное бетонирование нижней части, после чего производитсяоткачка воды и заполнение шахт на всю высоту бетонной или каменной кладкой. Сверхушахты колодца перекрываются мощной железобетонной плитой, на которой возводится опора.

Кессоны представляют собой прочную водонепроницаемую камеру, образованную боковыми стенками и потолком.

Рис. 2.6. Кессонная установка: 1-кессон; 2-рабочая камера; 3-шахта; 4-надкессонная кладка; 5-шлюзовой аппарат; 6-воздухопровод.

Кессонные работы вредны для здоровья людей, так как они вызывают кессонную болезнь. Применение гидромеханизации для разработки грунта в кессонах гидромониторами и удаление пульпы землесосами или гидроэлеваторами, минуя шлюзовые аппараты, позволяет обходиться без людей в кессоне. Кессоны и опускные колодцы до недавнего времени применяли при необходимости заложения глубокого фундамента, в сложных геологических условиях, загрязняющих устройство открытого котлована, или при нецелесообразности применения свайного основания или оболочек. На сухих местах колодцы опускали непосредственно с поверхности грунта, а в речной части — со специальных отсыпанных островков.

Виды опор.

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Читайте также: