Когда допускается не выполнять расчет щелевых фундаментов по образованию и раскрытию трещин
Обновлено: 19.04.2024
Работы по устройству оснований и фундаментов следует выполнять в соответствии с требованиями СП 22.13330, СП 24.13330, СП 25.13330, указаниями настоящего раздела и проекта.
6.2.1.1 Сваи следует забивать молотом на проектную глубину заделки до получения расчетного отказа, но менее 0,2 см от удара, а сваи-оболочки - заглублять вибропогружателем с интенсивностью погружения на последнем этапе не менее 5 см/мин. Если эти требования не могут быть выполнены, необходимо применять подмыв или установку сваи в лидерные скважины с добивкой до расчетного отказа, а для оболочек - применять опережающую разработку грунта ниже ножа или более мощный погружатель.
Опережающую разработку песчаных грунтов следует выполнять на 1-2 м ниже ножа оболочки при условии наличия в ее полости избыточного давления воды, превышающего на 4-5 м уровень поверхностных или подземных вод.
6.2.1.2 Глубину лидерных скважин следует принимать равной 0,9 заглубления свай в грунт, а диаметр - 0,9 диаметра цилиндрической или 0,8 диагонали призматической сваи, и уточнять по результатам пробной забивки.
Непосредственная забивка свай допускается в пластичномерзлые глинистые или суглинистые грунты, не имеющие твердых включений.
Практическую возможность забивки имеющимся молотом свай и глубину их погружения в вечномерзлый грунт необходимо устанавливать по результатам пробной забивки в конкретных местных условиях.
Погружение свай в предварительно оттаянный грунт допускается при необходимости заглубления их низа в немерзлый грунт сквозь слой сезонного промерзания, а также в толщу твердомерзлого песка.
6.2.1.4 Сваи-оболочки в зоне положительных температур грунта и воды (по всей их высоте или только в нижней части) следует заполнять бетонной смесью после приемки работ по их погружению, извлечению из полости грунта, зачистки, приемки оснований (в том числе уширенной полости) и установки, в случае необходимости, арматурного каркаса.
После вынужденного перерыва укладку бетонной смеси можно возобновить, если длительность перерыва не привела к потере подвижности уложенной смеси. В противном случае работу допускается продолжить после осуществления мер, обеспечивающих качественное соединение укладываемой смеси с ранее уложенной.
6.2.1.5 Работы по заполнению бетонной смесью полости железобетонных свайных элементов в пределах зоны воздействия знакопеременных температур окружающей среды (воды, воздуха, грунта) с запасом вниз на диаметр элемента, но не менее 1 м, следует выполнять с соблюдением специальных требований, указанных в проекте и ППР (в отношении подбора состава смеси, ее укладки, очистки внутренней боковой поверхности и др.), направленных на предотвращение появления трещин в бетоне элементов.
6.2.1.6 Операционный и приемочный контроль качества погружения в разные грунты свай и свай-оболочек следует производить в соответствии с техническими требованиями, приведенными в таблице 6.2.
6.2.2.1 Избыточное давление воды или глинистый раствор допускается использовать для крепления поверхности скважин, разрабатываемых не ближе 40 м от существующих зданий и сооружений.
6.2.2.2 В скважинах, необсаженных инвентарными трубами или оболочками и разрабатываемых грейфером (особенно при наличии в скважинах воды), необходимо зачищать их боковые поверхности до проектного диаметра цилиндрическим устройством (калибровщиком).
6.2.2.3 В целях предотвращения подъема и смещения в скважине арматурного каркаса укладываемой бетонной смесью или в процессе извлечения бетонолитной инвентарной обсадной трубы, а также во всех случаях армирования не на полную глубину буровой сваи в конструкции каркаса необходимо предусмотреть фиксаторы для закрепления его в проектном положении.
6.2.2.4 Сухие скважины в песках, обсаженные стальными трубами или железобетонными оболочками, а также необсаженные скважины, пробуренные в пластах суглинков и глин, расположенных выше уровня подземных вод и не имеющих прослоек и линз песков и супесей, разрешается бетонировать без применения бетонолитных труб способом свободного сброса бетонной смеси с высоты до 6 м. Допускается укладывать бетонную смесь способом свободного сброса с высоты до 20 м при условии получения положительных результатов при опытной проверке этого способа с использованием смеси со специально подобранными составом и подвижностью.
В скважины, заполненные водой, бетонную смесь следует укладывать способом вертикально перемещаемой трубы (ВПТ).
6.2.2.5 Операционный и приемочный контроль качества устройства буровых свай следует осуществлять в соответствии с техническими требованиями, указанными в таблице 6.3.
6.2.3.1 Для обоснованного выбора в конкретных местных условиях лучшего решения следует обследовать техническую возможность и экономическую целесообразность осуществления (имеющимися средствами) разных способов изготовления колодцев: на месте сооружения фундаментов (на предварительно подготовленной площадке, на поверхности отсыпанного островка, на стационарных подмостях) и в стороне от места возведения фундаментов (на специальном полигоне, на плавучих или стационарных подмостях), а также способов погружения колодцев в грунт: под действием собственного веса (с дополнительной пригрузкой с помощью балласта, домкратов и без них; с применением подмыва; с использованием тиксотропной рубашки и др.) и с помощью вибропогружателей.
6.2.3.2 На период опускания колодцев до проектного уровня необходимо принять меры по предотвращению возможности перекосов колодцев (применять направляющие устройства, равномерную разработку грунта по площади забоя, равномерную пригрузку колодца в случае использования балласта или гидравлических домкратов и др.) или затирания их грунтом (применять тиксотропную рубашку, гидравлический или гидропневматический подмыв, пригрузки и др.).
6.2.3.3 Для предотвращения возможности наплыва песчаных или гравийно-песчаных грунтов в полость опускаемого колодца необходимо, чтобы его нож был постоянно заглублен в грунт на 0,5-1 м, а уровень воды в колодце не опускался ниже уровня воды вне его. Если при зависании колодцев или при необходимости удаления валунов из-под их ножа требуется грунт выбирать ниже ножа, то это допускается производить только при наличии в полости колодца постоянного избыточного давления воды за счет ее долива до уровня, возвышающегося на 4-5 м над поверхностью воды вокруг колодца.
6.2.3.4 Приемочный контроль качества изготовления и опускания колодцев следует осуществлять в соответствии с техническими требованиями, приведенными в таблице 6.4.
РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И СТРОИТЕЛЬСТВУ ЩЕЛЕВЫХ ФУНДАМЕНТОВ
Рекомендации по проектированию и строительству щелевых фундаментов разработаны ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательским институтом оснований и подземных сооружений имени Н.М.Герсеванова Госстроя СССР.
Рекомендации содержат указания по проектированию, расчету и устройству щелевых фундаментов - столбчатых опор глубокого заложения, сооружаемых способом "стена в грунте".
Рекомендации предназначены для проектирования и строительства гражданских, промышленных и транспортных сооружений.
В разработке Рекомендаций принимали участие: д-р техн. наук М.И.Смородинов, кандидаты техн. наук В.Н.Корольков и Б.С.Федоров и инж. В.Д.Иванов.
В Рекомендациях использованы материалы института Фундаментпроект Минмонтажспецстроя СССР, Уральского политехнического института МинВУЗа РСФСР и Днепропетровского инженерно-строительного института МинВУЗа УССР.
Рекомендации одобрены секцией "Специальных работ" Ученого совета НИИОСП.
ВВЕДЕНИЕ
Разработка Рекомендаций вызвана началом широкого применения в отечественном строительстве щелевых фундаментов. Щелевые фундаменты представляют собой столбчатые опоры глубокого заложения, устраиваемые способом "стена в грунте", т.е. сооружаемые в узких траншеях, как правило, под защитой глинистого раствора (глинистой суспензии), удерживающего грунтовые стенки траншей от обрушения.
В литературе встречаются другие названия щелевых фундаментов: бареты, шлицевые фундаменты и др.
Щелевые фундаменты могут воспринимать значительные вертикальные и горизонтальные нагрузки в пределах допустимых деформаций. Поэтому они представляют собой наиболее рациональный вид опор для высотных зданий, заводских дымовых труб, транспортных эстакад и других сооружений, передающих значительные концентрированные нагрузки на основание.
Применение щелевых фундаментов наиболее эффективно в сложных геологических условиях, при высоком уровне грунтовых вод, а также на застроенных территориях.
Рекомендации разработаны на основе результатов лабораторных и натурных исследований с использованием следующих нормативных материалов: Рекомендаций по технологии устройства подземных сооружений методом "стена в грунте", главы СНиП II-17-77* "Свайные фундаменты" и главы СНиП II-15-74** "Основания зданий и сооружений".
* На территории Российской Федерации документ не действует. Действуют СНиП 2.02.03-85.
** На территории Российской Федерации документ не действует. Действуют СНиП 2.02.01-83. - Примечания изготовителя базы данных.
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Настоящие рекомендации распространяются на проектирование щелевых фундаментов под промышленные, общественные и жилые здания, транспортные сооружения, опоры линий электропередачи и промышленное оборудование.
1.2. Действие рекомендаций не распространяется на проектирование и устройство щелевых фундаментов в сейсмических районах и районах с вечномерзлыми, просадочными, набухающими и засоленными грунтами.
1.3. Щелевые фундаменты не допускается устраивать в грунтах, в которых для обеспечения устойчивости стенок траншей невозможно применение глинистого раствора (крупнообломочные грунты с незаполненными пустотами, грунты текучей консистенции), а также на закарстованных и подрабатываемых территориях.
1.4. При проектировании щелевых фундаментов, кроме настоящих рекомендаций, следует руководствоваться главой СНиП по проектированию оснований зданий и сооружений и главой СНиП по проектированию бетонных и железобетонных конструкций.
1.5. Щелевые фундаменты под промышленное оборудование с динамическими нагрузками следует проектировать с учетом дополнительных требований, содержащихся в главе СНиП по проектированию фундаментов машин с динамическими нагрузками.
1.6. Щелевые фундаменты, возводимые в среде, обладающей агрессивностью по отношению к бетону, следует проектировать с учетом дополнительных требований, предъявляемых главой СНиП по защите строительных конструкций от коррозии.
2. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
2.1. Инженерно-геологические изыскания, необходимые для проектирования щелевых фундаментов, должны производиться в соответствии с требованиями главы СНиП по инженерным изысканиям для строительства; при этом в отчетных материалах изысканий должны содержаться дополнительные данные, характеризующие вид и состояние фундаментов и их оснований расположенных вблизи зданий и сооружений, а также данные о нагрузках, передаваемых этими фундаментами на основание.
2.2. Инженерно-геологическое строение площадки должно быть изучено на глубину не менее 10 м ниже подошвы проектируемых щелевых фундаментов. При опирании на скальный грунт эта величина составляет 1,5 м.
2.3. Щелевые фундаменты выполняются в виде вертикальных несущих элементов ограниченной ширины в плане прямоугольного, крестообразного, таврового, коробчатого и др. поперечных сечений (рис.1), используемых отдельно или образующих фундаментные поля (рис.2).
Рис.1. Поперечные сечения щелевых фундаментов: а - прямоугольное; б - прямоугольное сдвоенное; д - корытообразное; е - двутавровое; ж - коробчатое; з - уголковое
Рис.2. Примеры устройства фундаментных полей с размещением щелевых фундаментов: а - линейное; б, г - радиальное; в - концентрическое
2.4. Конструкция щелевых фундаментов, их размеры и взаимное расположение выбираются в зависимости от размеров надфундаментного сооружения, его очертания в плане, характера и величины расчетных нагрузок, геологических и гидрогеологических условий и других факторов.
2.5. Размеры щелевых фундаментов в плане должны позволять вести их бетонирование по всему поперечному сечению.
2.6. В отдельных случаях щелевые фундаменты могут сооружаться в траншеях, отрываемых насухо без применения глинистого раствора. Это возможно в необводненных связных грунтах.
2.7. Толщина щелевых фундаментов соответствует ширине применяемых грейферов и обычно находится в пределах от 0,4 до 1 м. Длина щелевых фундаментов обычно равна величине максимального раскрытия челюстей грейфера или ее удвоенному значению плюс 40-80 см (перемычка между двумя захватками) и колеблется в пределах от 2 до 7 м.
2.8. Щелевые фундаменты обычно выполняются глубиной от 5 до 20-25 м. В отдельных случаях заложение щелевых фундаментов может достигать большей глубины (30-50 м).
2.9. Рациональность применения щелевых фундаментов определяется на основании технико-экономического сопоставления с другими вариантами. Целесообразно применять щелевые фундаменты в сложных геологических и гидрогеологических условиях, а также при строительстве вблизи существующих зданий и сооружений.
2.10. При проектировании следует стремиться к использованию на одной площадке минимального числа (1-3) типоразмеров поперечного сечения щелевых фундаментов.
2.11. При проектировании щелевых фундаментов должны быть определены и указаны в проекте основные данные по технологии производства работ (плотности глинистого раствора и бетона, тип и параметры землеройного механизма, продолжительность выполнения отдельных операций и др.).
2.12. Щелевые фундаменты следует проектировать монолитными с бетонированием, осуществляемым методом вертикально-перемещающейся трубы (ВПТ) или нагнетанием бетонной смеси насосом с вытеснением глинистого раствора. При технико-экономическом обосновании щелевые фундаменты можно устраивать сборными из цельных железобетонных элементов заводского изготовления или с горизонтальным членением. При устройстве щелевых фундаментов из сборных элементов пространство, остающееся между ними и грунтом, заполняют твердеющим тампонажным раствором. Щелевые фундаменты можно также устраивать сборно-монолитными (сборными в верхней части и монолитными в нижней).
2.13. Глинистый раствор должен обладать свойствами, обеспечивающими устойчивость грунтовых стенок траншеи в процессе ее разработки и бетонирования. Показатели качества глинистого раствора должны содержаться в проекте производства работ.
3. ОСНОВНЫЕ УКАЗАНИЯ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ
3.1. Щелевые фундаменты следует проектировать из тяжелого бетона марок не ниже М 200 для монолитных и М 300 - для сборных конструкций. Проектную марку бетона по морозостойкости и водонепроницаемости следует назначать в зависимости от температурно-климатических условий района строительства в соответствии с требованиями главы СНиП по проектированию бетонных и железобетонных конструкций.
3.2. Требования к бетону и арматуре устанавливаются в соответствии с главой СНиП по проектированию бетонных и железобетонных конструкций.
3.3. Щелевые фундаменты должны армироваться за исключением случаев, когда по всему поперечному сечению фундамента при неблагоприятных сочетаниях нагрузок возникают только напряжения сжатия, значение которых не превышает соответствующих расчетных сопротивлений бетона. Арматуру надлежит сваривать в каркасы. Расстояние между арматурными стержнями в каркасах должно быть не менее 150 мм и не более 20 диаметров продольной арматуры (но не более 300 мм). Каркасы должны иметь жесткость, обеспечивающую сохранение требуемых размеров при их транспортировке и монтаже.
3.4. В щелевых фундаментах из монолитного бетона в качестве рабочей арматуры должна применяться стержневая арматура периодического профиля. Применение гладкой арматуры для этой цели не допускается.
3.5. Арматурные каркасы для щелевых фундаментов из монолитного бетона должны иметь длину, равную глубине траншеи, ширину и толщину на 10-15 см менее соответствующих размеров фундамента.
3.6. В арматурных каркасах должны быть предусмотрены проемы для пропуска бетонолитных труб. Проемы следует устраивать: один в середине каркаса при ширине щелевого фундамента до 4 м и два (при радиусе растекания бетонной смеси не менее 1,5 м) при ширине щелевого фундамента 46 м.
3.7. Арматурные каркасы должны иметь с наружный стороны направляющие салазки, фиксирующие их положение в траншее для создания требуемой толщины защитного бетонного слоя, а также петли для подъема краном и арматурные выпуски для подвешивания каркасов на воротнике после опускания в траншею.
3.8. Направляющие салазки изготовляют из полосовой стали и приваривают к арматурному каркасу с шагом 2 м по длине и ширине каркаса. Толщина каркаса по направлявшим салазкам должна быть на 10-15 мм меньше ширины грейфера, принятого для разработки траншеи.
3.9. Толщину щелевого фундамента назначают по расчету его прочности и несущей способности, но не менее 400 мм при глубине заложения до 6 м, 500 мм при глубине заложения 615 м и 600 мм при глубине заложения более 15 м.
3.10. Заглубление щелевого фундамента в слой грунта, на который опирается его подошва, должно быть не менее 0,5 м. Толщина этого слоя под подошвой щелевого фундамента должна быть не меньше пятикратной толщины последнего, а глубина заложения слоя не меньше глубины сжимаемой толщи (рис.3).
При сборно-монолитной конструкции щелевого фундамента сборная верхняя часть фундамента должна заглубляться в монолитную не менее чем на 50 см.
Рис.3. Расположение щелевого фундамента относительно слоев грунта: - толщина фундамента; - заглубление в несущий слой; - толщина слоя, на который опирается фундамент; - глубина заложения подошвы несущего слоя; - размер сжимаемой толщи
4. ОСНОВНЫЕ УКАЗАНИЯ ПО РАСЧЕТУ
4.1. При расчете щелевых фундаментов должны учитываться действующие на них нагрузки и воздействия, возникающие в условиях эксплуатации; для сборных элементов - также нагрузки, возникающие при их изготовлении, транспортировке и монтаже.
4.2. Нормативные нагрузки, коэффициенты перегрузки и сочетания нагрузок следует принимать в соответствии с требованиями главы СНиП "Нагрузки и воздействия". В необходимых случаях нагрузки и воздействия следует определять также по главам СНиП: "Проектирование мостов и труб", "Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов)", "Линии электропередачи напряжением выше 1 кВ".
4.3. Щелевые фундаменты и их основания следует рассчитывать по первому и второму предельным состояниям (по несущей способности и по деформациям). Щелевые фундаменты рассчитывают по прочности, перемещениям и образованию или раскрытию трещин, а их основания - по несущей способности, устойчивости и осадкам.
4.4. Основания рассчитывают по устойчивости только в случаях, если на них передаются горизонтальные нагрузки и они ограничены откосами или сложены крутопадающими слоями грунта. Расчет оснований по устойчивости можно производить методами круглоцилиндрических поверхностей скольжения в соответствии с требованиями главы СНиП по проектированию оснований зданий и сооружений. При этом коэффициент устойчивости , определяемый по формуле
где и - соответственно суммы моментов всех удерживающих и сдвигающих сил относительно предполагаемого центра вращения, должен быть не менее 1,2.
4.5. Расчет щелевых фундаментов по перемещениям и оснований по осадкам от действия вертикальных нагрузок не производится при опирании щелевых фундаментов на практически несжимаемое основание (скальные, крупнообломочные с песчаным заполнителем и глинистые грунты твердой консистенции).
4.6. Расчет щелевых фундаментов по образованию или раскрытию трещин производится при действии на эти фундаменты горизонтальных нагрузок в соответствии с требованиями главы СНиП по проектированию бетонных и железобетонных конструкций.
4.7. Расчет щелевых фундаментов и их оснований по несущей способности должен производиться на основное сочетание нагрузок с коэффициентами перегрузки, принимаемыми в соответствии с требованиями глав СНиП на нагрузки и воздействия, расчет до деформациям - на основное сочетание нагрузок с коэффициентами перегрузки, равными единице.
5. РАСЧЕТ ЩЕЛЕВЫХ ФУНДАМЕНТОВ ПО НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ
5.1. Щелевые фундаменты, рассчитываемые по несущей способности, должны удовлетворять условию:
где - расчетная нагрузка, передаваемая на щелевой фундамент и определяемая при проектировании здания или сооружения;
- расчетная нагрузка, допускаемая на щелевой фундамент, определяемая в соответствии с указаниями п.5.2.
5.2. Расчетную нагрузку , допускаемую на щелевой фундамент, следует определять как наименьшее из двух найденных значений расчетных сопротивлений щелевого фундамента: по материалу и по грунту , взятыми с соответствующими коэффициентами безопасности:
СВОД ПРАВИЛ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И СТРОИТЕЛЬСТВУ
Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений
Design and construction of soil bases and foundations for buildings and structures
1 РАЗРАБОТАН Научно-исследовательским, проектно-изыскательским и конструкторско-технологическим институтом оснований и подземных сооружений им. Н.М.Герсеванова (НИИОСП) - филиалом ФГУП "НИЦ "Строительство"
ВНЕСЕН Управлением технического нормирования, стандартизации и сертификации в строительстве и ЖКХ Госстроя России
3 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
ВНЕСЕНЫ: правки на основании информации об опечатках, опубликованной в Информационном Бюллетене о нормативной, методической и типовой проектной документации N 8, 2008 г.; информации об опечатках, опубликованной в Информационном Бюллетене о нормативной, методической и типовой проектной документации N 8, 2010 г.
Правки внесены изготовителем базы данных
Введение
Свод правил по проектированию и устройству оснований и фундаментов зданий и сооружений разработан в развитие обязательных положений и требований СНиП 2.02.01-83* и СНиП 3.02.01-87.
Свод правил содержит рекомендации по проектированию и устройству оснований и фундаментов зданий и сооружений, в том числе подземных и заглубленных, возводимых в различных инженерно-геологических условиях, для различных видов строительства.
Разработан НИИОСП им. Н.М.Герсеванова - филиалом ФГУП НИЦ "Строительство" (доктора техн. наук В.А.Ильичев и Е.А.Сорочан - руководители темы; доктора техн. наук: Б.В.Бахолдин, А.А.Григорян, П.А.Коновалов, В.И.Крутов, В.О.Орлов, В.П.Петрухин, Л.Р.Ставницер, В.И.Шейнин; кандидаты техн. наук: Ю.А.Багдасаров, Г.И.Бондаренко, В.Г.Буданов, Ю.А.Грачев, Ф.Ф.Зехниев, М.Н.Ибрагимов, О.И.Игнатова, И.В.Колыбин, Н.С.Никифорова, B.C.Поляков, В.Г.Федоровский, М.Л.Холмянский; инженеры: Я.М.Бобровский, Б.Ф.Кисин, А.Б.Мещанский); ГУП Мосгипронисельстрой (д-р техн. наук B.C.Сажин).
1 Область применения
Настоящий Свод правил (далее - СП) распространяется на основания и фундаменты вновь строящихся и реконструируемых зданий и сооружений*, возводимых в открытых котлованах.
* Далее вместо термина "здания и сооружения" используется термин "сооружения", в число которых входят также подземные сооружения.
Настоящий СП не распространяется на проектирование и устройство оснований и фундаментов гидротехнических сооружений, опор мостов и труб под насыпями дорог, аэродромных покрытий, сооружений, возводимых на вечномерзлых грунтах, свайных фундаментов, а также оснований глубоких опор и фундаментов машин с динамическими нагрузками.
2 Нормативные ссылки
В настоящем Своде правил приведены ссылки на следующие нормативные документы:
СНиП II-7-81* Строительство в сейсмических районах
СНиП II-22-81* Каменные и армокаменные конструкции
СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия
СНиП 2.01.09-91 Здания и сооружения на подрабатываемых территориях и просадочных грунтах
СНиП 2.02.01-83* Основания зданий и сооружений
СНиП 2.02.02-85* Основания гидротехнических сооружений
СНиП 2.02.04-88 Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах
СНиП 2.03.11-85 Защита строительных конструкций от коррозии
СНиП 2.04.02-84* Водоснабжение. Наружные сети и сооружения
СНиП 2.04.03-85 Канализация. Наружные сети и сооружения
СНиП 2.06.03-85 Мелиоративные системы и сооружения
СНиП 2.06.14-85 Защита горных выработок от подземных и поверхностных вод
СНиП 2.06.15-85 Инженерная защита территории от затопления и подтопления
СНиП 3.02.01-87 Земляные сооружения, основания и фундаменты
СНиП 3.03.01-87 Несущие и ограждающие конструкции
СНиП 3.04.01-87 Изоляционные и отделочные покрытия
СНиП 3.05.05-84 Технологическое оборудование и технологические трубопроводы
СНиП 3.07.03-85* Мелиоративные системы и сооружения
СНиП 11-02-96 Инженерные изыскания для строительства. Основные положения
СНиП 12-01-2004 Организация строительства
СНиП 23-01-99* Строительная климатология
СНиП 52-01-2003 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения
СП 11-102-97 Инженерно-экологические изыскания для строительства
СП 11-104-97 Инженерно-геодезические изыскания для строительства
СП 11-105-97 Инженерно-геологические изыскания для строительства (ч.I-III)
ГОСТ 5180-84 Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик
ГОСТ 12536-79 Грунты. Методы лабораторного определения гранулометрического (зернового) состава
ГОСТ 19912-2001 Грунты. Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием
ГОСТ 20276-99 Грунты. Методы полевого определения характеристик прочности и деформируемости
ГОСТ 20522-96 Грунты. Методы статистической обработки результатов испытаний
ГОСТ 22733-2002 Грунты. Метод лабораторного определения максимальной плотности
ГОСТ 23061-90 Грунты. Методы радиоизотопных измерений плотности и влажности
ГОСТ 23161-78 Грунты. Метод лабораторного определения характеристик просадочности
ГОСТ 24143-80 Грунты. Методы лабораторного определения характеристик набухания и усадки
ГОСТ 24846-81 Грунты. Методы измерения деформаций оснований зданий и сооружений
ГОСТ 25100-95 Грунты. Классификация
ГОСТ 25192-82 Бетоны. Классификация и общие технические требования
ГОСТ 27751-88 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения по расчету
ГОСТ 30416-96 Грунты. Лабораторные испытания. Общие положения
ГОСТ 30672-99 Грунты. Полевые испытания. Общие положения
3 Определения
Определения основных терминов приведены в приложении А.
4 Общие положения
4.1 Основания и фундаменты должны проектироваться на основе и с учетом:
а) результатов инженерных изысканий для строительства;
б) сведений о сейсмичности района строительства;
в) данных, характеризующих назначение, конструктивные и технологические особенности сооружения и условия его эксплуатации;
г) нагрузок, действующих на фундаменты;
д) окружающей застройки и влияния на нее вновь строящихся сооружений;
е) экологических требований (раздел 15);
ж) технико-экономического сравнения возможных вариантов проектных решений для выбора наиболее экономичного и надежного проектного решения, обеспечивающего наиболее полное использование прочностных и деформационных характеристик грунтов и физико-механических свойств материалов фундаментов и других подземных конструкций.
4.2 При проектировании должны быть предусмотрены решения, обеспечивающие надежность, долговечность и экономичность сооружений на всех стадиях строительства и эксплуатации.
При разработке проектов производства работ и организации строительства должны выполняться требования по обеспечению надежности конструкций на всех стадиях их возведения.
4.3 Работы по проектированию следует вести в соответствии с техническим заданием на проектирование и необходимыми исходными данными (4.1). Порядок разработки проектной документации изложен в приложении Б.
4.4 При проектировании следует учитывать уровень ответственности сооружения в соответствии с ГОСТ 27751: I - повышенный, II - нормальный, III - пониженный.
4.5 Инженерные изыскания для строительства, проектирование оснований и фундаментов и их устройство должны выполняться организациями, имеющими лицензии на эти виды работ.
4.6 Инженерные изыскания для строительства должны проводиться в соответствии с требованиями СНиП 11-02, СП 11-102, СП 11-104, СП 11-105, государственных стандартов и других нормативных документов по инженерным изысканиям и исследованиям грунтов для строительства.
Наименование грунтов оснований в описаниях результатов изысканий и в проектной документации следует принимать по ГОСТ 25100.
4.7 Результаты инженерных изысканий должны содержать данные, необходимые для выбора типа основания, фундаментов и подземных сооружений и проведения их расчетов по предельным состояниям с учетом прогноза возможных изменений (в процессе строительства и эксплуатации) инженерно-геологических условий площадки строительства и свойств грунтов, а также вида и объема инженерных мероприятий по ее освоению.
Проектирование без соответствующего инженерно-геологического, а также инженерно-экологического обоснований или при их недостаточности не допускается.
Примечание - При строительстве в условиях существующей застройки инженерные изыскания следует предусматривать не только для вновь строящихся сооружений, но и для окружающей застройки, попадающей в зону их влияния.
4.8 Конструктивное решение проектируемого сооружения и условия последующей его эксплуатации необходимы для выбора типа фундамента, учета влияния конструкций на работу основания, а также на окружающую застройку, для уточнения требований к допускаемым деформациям и т.д.
Щелевые фундаменты и их основания рассчитываются по предельным состояниям 2 групп: по первой группе— по прочности конструкции фундамента и по несущей способности грунта основания и по второй группе— по осадкам оснований и по образованию и раскрытию трещин в элементах железобетонных конструкций.
Для нескальных оснований зданий и сооружений главным является расчет по второй группе предельных состояний, а для конструкций фундаментов — по первой группе. Это связано с тем, что грунты основания могут испытывать большие деформации без потери несущей способности, в то время как конструкции фундаментов разрушаются, как правило, при небольших деформациях.
При дополнительных требованиях или в особых случаях выполняют расчет оснований по первой, а фундаментов— по второй группе предельных состояний. Для оснований такие расчеты выполняют при слабых водонасыщенных или скальных грунтах: в случаях, если сооружение расположено вблизи откоса или на основание передаются значительные горизонтальные нагрузки. Несмотря на то, что основным расчетом оснований является расчет по деформациям, подбор размеров фундаментов глубокого заложения для удобства производят, начиная с расчета по несущей способности основания, а затем — по деформациям.
Расчет щелевых фундаментов и их оснований по несущей способности производится на основные сочетания нагрузок, а при наличии особых — на основные и особые сочетания. Расчет по деформациям производится на основные сочетания нагрузок. Основными характеристиками нагрузок являются их нормативные значения, т. е. установленные нормами наибольшие значения нагрузок, которые могут воздействовать на конструкции при их нормальной эксплуатации.
Фактическая нагрузка, в силу целого ряда причин, может отличаться от нормативной. Это отклонение учитывается коэффициентом надежности по нагрузке vr-Произведение нормативной нагрузки на коэффициент надежности по нагрузке представляет собой расчетное значение нагрузки. Все расчеты оснований и конструкций фундаментов должны производиться на расчетные значения нагрузок. Причем расчеты по первой группе предельных состояний r производятся на расчетные нагрузки при коэффициенте yr. принимаемом в соответствии с требованиями СНиП 1 на нагрузки и воздействия, а расчеты по второй группе предельных состояний на расчетные нагрузки при Vf = 1
По способу устройства щелевые фундаменты относятся к конструкциям, устраиваемым в грунте, что позволяет, в отличие от фундаментов, устраиваемых в открытом котловане, отнести их к конструкциям глубокого заложення, имеющим следующие особенности: 1) вертикальные усилия воспринимаются сопротивлением грунта по подошве и силами трения по боковой поверхности фундамента; 2) расчет на горизонтальные силы и моменты производится с учетом упругой заделки фундамента в грунт к ненарушенной структуры.
Таким образом, до разработки собственных методов для расчета щелевых фундаментов могут быть применены известные методы расчета свайных фундаментов и глубоких буровых опор. Наибольшее распространение в практике проектирования фундаментов глубокого заложения получили расчетные модели упругой среды, основанной на гипотезе Винклера и упругого линейно-деформируемого полупространства с распределением деформаций на его поверхности по гиперболическому закону Буссинеска. Возможности, модели упругого полупространства в отображении реальных свойств грунтов более благоприятны, но в настоящее время это приводит к значительному усложнению расчета. В результате этого для практических расчетов чаще используют первую расчетную модель.
Несмотря на большое разнообразие грунтовых условий, которое, казалось, должно было бы способствовать разнообразию конструктивных решений фундаментов, долгое время практика строительства использовала всего несколько типов фундаментов. Сложившуюся ситуацию нельзя объяснить только консерватизмом фундаментастроителей.
Конечно, здесь сказывались и многочисленные аварии сооружений, которые приучали строителей к осторожности, однако большое влияние оказывали и такие факторы, как практически неограниченные возможности выбора площадок строительства с требуемыми или привычными свойствами грунтов, небольшая интенсивность нагрузок и т. д.
Это позволило, не расширяя номенклатуры конструктивных решений, ограничить диапазон рекомендуемых грунтовых условий. Бытовавшее правило: «Если сомневаешься (в грунтах) — забивай сваи» — определяло область применения свайных фундаментов. В настоящее время такой подход хотя и встречается, но чаще всего неприемлем из-за целого ряда современных проблем, связанных со стремлением к рациональному использованию земель, интересами экологии, необходимостью освоения развивающихся районов.
Все острее проявляются также тенденции современного строительства, связанные с возрастанием нагрузок на фундаменты, усложнением подземного хозяйства, строительством в стесненных условиях и др. Эти проблемы не только усложняют проектирование и строительство, но и снижают технико-экономические показатели некоторых известных типов фундаментов, часто не приспособленных к новым условиям ни конструктивно, ни технологически. Такая ситуация, например, все чаще возникает при применении столбчатых фундаментов на естественном основании.
Развитое подземное хозяйство промышленных предприятий вынуждает устраивать фундаменты глубиной б—8 и более метров с разработкой глубоких котлованов. Огромный опыт применения традиционных типов фундаментов и простота технологии продолжают играть основную роль и определять область их применения.
Одновременно с этим усложняющиеся условия строительства активизировали в последнее время разработку новых конструктивных решений и технологий возведения фундаментов, что, в свою очередь, отражается на сложности выбора проектных решений. Вероятно, и этим в. том числе объясняется слабая изученность области применения различных видов фундаментов, которая в настоящее время базируется, главным образом, на опыте проектирования и интуитивных соображениях, что приводит к большим отклонениям от оптимального решения.
Практикуемое вариантное проектирование чаще всего также не решает проблемы, поскольку отсутствует комплексный анализ выбор лучшего из 2—3 принятых вариантов не означает присутствие среди них оптимального. Что касается новых конструктивных решений, то их использование в проектной практике проблематично даже на стадии сравнения вариантов, поскольку для них, в большинстве случаев отсутствуют нормативные документы. В связи с этим разработка проекта и оценка технико-экономической эффективности, например, щелевых фундаментов, может быть выполнена только после окончания разработки проекта, содержащего типовые решения, что, однако, нарушает принцип сопоставимости проектных проработок.
Кроме того, сравнение стоимости конструкций из типовых проектов с оптимизированными их вариантами показывают, что даже для обычных железобетонных конструкций с достаточно устойчивыми параметрами составляющих материала, отклонения от оптимального решения могут быть от 5—7 до 30—40%. Что касается фундаментов, то, учитывая многообразие и сложность грунтовых условий, эти отклонения должны быть значительно выше. Наиболее объективно область применения различных видов фундаментов и проектных решений может быть оценена в результате проведения специальных исследований с применением экспериментального проектирования.
Такой подход стал возможен благодаря разработке методики по выбору проектных решений фундаментов, приведенной в Руководстве. Комплексный анализ области использования различных видов фундаментов массового применения, даже для отдельных регионов страны, требует проведения крупных исследований. Существенную роль играет также то, что щелевые фундаменты находятся в начальной стадии отработки и совершенствования конструктивных решений, способов производства работ и методов расчета. На Среднем Урале проводятся комплексные исследования по оптимизации проектных решений фундаментов.
В дальнейшем, по мере уточнения приведенных затрат, щелевые фундаменты могут быть включены в анализ с использованием разработанных в предыдущих работах типизированных грунтовых условий региона, нагрузок, зданий-представителей н т. д. Имеющийся в настоящее время опыт проектирования и строительства щелевых фундаментов позволяет сделать лишь некоторые предварительные обобщения и выводы, характеризующие их область применения.
Щелевые фундаменты следует отнести к новому конструктивному решению, несмотря на то, что они имеют много общего с исходной технологией способа «стена в грунте», применяемой традиционно для устройства подземных ограждающих конструкций. Причем новизна щелевых фундаментов заключается не только в отличии функционального назначения, но и в конструктивном и технологическом их оформлении.
Это предполагает и самостоятельную область применения таких конструкций. Наиболее важный и ответственный вопрос при оценке области применения фундаментов — диапазон рекомендуемых грунтовых условий. Наиболее эффективно применение щелевых фундаментов в необводненных пылевато-глинистых грунтах с показателем текучести от твердого до тугопластичного включительно. Это объясняется высокой структурной прочностью таких грунтов, что позволяет применять фундаменты глубиной не более 6—8 м для широкого диапазона внешних нагрузок.
Эффективность таких решений возрастает в результате применения общестроительных механизмов и методов производства работ. Область применения щелевых фундаментов в этих условиях достаточно подробно отражена в предыдущих разделах. В промышленном и гражданском строительстве щелевые фундаменты могут также найти применение в любых сжимаемых грунтах, кроме илов, рыхлых насыпных грунтов, грунтов с крупными включениями твердых глыб и обломков, затрудняющих разработку траншеи и т. д.
Опирание подошвы фундаментов также допускается на все виды грунтов, за исключением заторфованных и слабых пылевато-глинистых грунтов, находящихся в текуче-пластичном и текучем состоянии. Как и при применении свайных фундаментов, щелевые фундаменты наиболее эффективны в случае опирания подошвы на скальные и плотные малосжимаемые грунты. При расположении несущего слоя на глубине 3—6 м, характерном для Среднего Урала, щелевые фундаменты, не имеющие плитной части, оказываются экономичнее по сравнению с традиционными конструкциями.
В случае неравномерного залегания кровли несущего слоя, щелевые фундаменты имеют преимущества как перед фундаментами, устраиваемыми в котловане, так и перед свайными, поскольку позволяют заглублять подошву в несущий слой разной глубины, не требуют срубки голов забивных свай и устройства ростверка. Отсутствие общего котлована до отметки подошвы фундаментов способствует сохранению природной структуры грунта.
В сжимаемых грунтах большой мощности экономически целесообразно применение щелевых столбчатых фундаментов взамен фундаментов на естественном основании глубиной более 3 м. Ленточные фундаменты из монолитного бетона более экономичны аналогичных сборных фундаментов на естественном основании при глубине заложения последних ниже уровня пола подвала или техподполья, не менее 1 м.
К недостаткам щелевых фундаментов в настоящее время следует отнести сравнительно большой расход бетона. Это часто снижает их эффективность по сравнению с известными решениями, несмотря на то, что по трудоемкости, объему земляных работ, расходу стали и срокам строительства щелевые фундаменты в большинстве случаев имеют существенные преимущества. Большой расход бетона объясняется, главным образом, низкой несущей способностью грунта основания из-за разуплотнения стенок и дна траншеи при ее разработке.
В предыдущих разделах описаны различные способы повышения эффективности работы щелевых фундаментов. Одним из наиболее перспективных, на наш взгляд, является комбинированный способ устройства щелевых фундаментов с доуплотнением стенок и дна траншеи плоскими трамбовками с одновременным формированием в грунте котлована для встроенного подколонника. Этот способ позволяет, сохраняя преимущества щелевых фундаментов, в значительной степени исключить их недостатки.
В грунтовых условиях Среднего Урала такой способ может получить широкое распространение не только в промышленном, но и, с некоторыми изменениями, в жилищном и гражданском строительстве. Существенно отражается на эффективности щелевых фундаментов отсутствие собственных методов расчета. Временно применяемые известные методы расчета глубоких опор и набивных свай неполно отражают характер работы щелевых фундаментов, о чем свидетельствуют результаты имеющихся экспериментальных исследований.
Кроме того, действующие нормы проектирования, в частности СНиП 2.02.01—83 и СНиП 2.02.03—85, ставят в неравные условия применения фундаменты мелкого и глубокого заложения. Несмотря на то. что, как показывает опыт строительства и эксплуатации, надежность фундаментов глубокого заложения выше, расчетная несущая способность свайных фундаментов фактически оказывается заниженной в 1,68 раза в результате одностороннего применения коэффициентов условий работы и надежности
Этим не преследуется цель подвергать критике существующие методы расчета, тем более, что их недостатки известны и, кроме того, можно найти много объяснений такому осторожному подходу при проектировании свайных фундаментов. Речь идет только о возможности повышения эффективности применения щелевых фундаментов в результате разработки инженерных методов расчета.
Читайте также: