Основанием промышленного здания является толща грунтов со всеми особенностями их напластования, воспринимающая нагрузку от веса здания и сооружения и обладающая необходимой несущей способностью. Основания подразделяют на скальные и нескальные. Скальными являются массивные горные породы, имеющие жесткие связи между зернами, залегающие в виде сплошного или трещиноватого массива и характеризующиеся значительным пределом прочности на сжатие (5 МПа и более); нескальные (или грунтовые) представляют собой толщу либо несвязных горных пород, либо связных – при прочности связей во много раз меньшей прочности минеральных частиц – и характеризуются отсутствием жесткой связи между частицами грунта.
Нескальные основания подразделяют на естественные и искусственно улучшенные.
3.1.1. Естественные основания
Естественными основаниями являются грунты, обладающие необходимой несущей способностью. Естественные основания подразделяются на однородные, сложенные из грунта одного типа, и слоистые, которые в свою очередь подразделяются на имеющие согласное и несогласное залегание грунтов. Залегание считают согласным, если уклон отдельных слоев грунта не превышает 1 – 2 % и не имеется их выклинивания.
Грунты естественных оснований по их строительным свойствам подразделяют на крупнообломочные, песчаные и глинистые.
Крупнообломочные грунты состоят из напластованных несвязных скальных пород с преобладанием обломков различной формы и размеров с крупностью зерен более 2 мм (гравий, булыжник, галька и т.п.). Такие грунты при достаточной мощности залегающего слоя, подстилаемого плотным, не подверженным размыванию водой грунтом, могут служить надежными основаниями.
Песчаные грунты обладают свойством сыпучести из-за отсутствия сцепления между отдельными зернами, что обусловливает их хорошую водопроницаемость и отсутствие выпучивания при замерзании. Строительные свойства песчаных грунтов зависят как от крупности зерен, так и от плотности грунта и степени насыщения его водой. Чем чище и крупнее песок, тем большую нагрузку он может выдержать. К тому же плотный песок, обладая небольшой сжимаемостью и значительной скоростью уплотнения под нагрузкой, дает быстрое прекращение осадки сооружений, построенных на нем. Поэтому песчаные грунты, залегающие плотным слоем и не размываемые водой, являются устойчивыми основаниями. Основания на пылевидном песке, разжиженном водой (плывун), а также с примесями глины или ила, требуют искусственного укрепления.
Глинистые грунты представляют собой химически разложившиеся и механически разрушенные горные породы, состоящие из очень мелких (меньше. 0,005 мм) и крепко сцепленных между собой частиц. Глинистые грунты водонепроницаемые, и поэтому поры их всегда насыщены водой (до 20 %), которая при замерзании увеличивает объем грунта, вызывая его пучение. Глинистые основания, в отличие от песчаных, вызывают более продолжительную осадку зданий и сооружений, так как сжимаемость глины больше, чем песка, а скорость уплотнения ее под нагрузкой меньше. Основания в виде сухих глин могут нести значительные нагрузки от сооружений; расчетное же сопротивление оснований из пластичных и особенно разжиженных глин значительно уменьшается. Таким образом, несущая способность глинистых оснований зависит главным образом от их влажности.
3.1.2. Искусственные основания
При строительстве на слабых грунтах необходимо устраивать искусственные основания. Для этого различными способами уплотняют и закрепляют грунты, заменяют слабый грунт основания более прочным или делают свайные основания. Уплотняют грунт одним из следующих способов:
а) втрамбовыванием в него щебня, а также трамбовочными плитами массой 1 т и более, падающими с высоты 3 – 4 м; большие площадки слабых грунтов уплотняют катками;
б) вибрированием поверхностными вибраторами; этим способом хорошо и быстро уплотняются песчаные и пылеватые грунты, однако для глинистых грунтов вибрирование не дает эффекта;
в) силикатизацией – нагнетанием в основание по трубам, предварительно забитым в грунт, различных растворов. Для закрепления песчаных оснований и лессовых грунтов в них нагнетают раствор жидкого стекла, а затем хлористого кальция; для закрепления пылеватых грунтов используют раствор жидкого стекла с ортофосфорной кислотой;
г) цементацией – нагнетанием цементного раствора состава 1:1 (цемент М400: песок) или цементного молока, что повышает щелочестойкость основания;
д) битумизацией – нагнетанием в трещиноватые скальные породы и гравелистые грунты через скважины разогретого битума. Средние и мелкозернистые пески закрепляют холодной битумной мастикой.
3.1.3. Свайные основания
Свайные основания применяются в тех случаях, когда указанны мероприятий недостаточно для повышения несущей способности грунта, а также при глубоком залегании материка (несущего слоя грунта).
 |
Сваи представляют собой погружаемые или сформированные в грунте в вертикальном или наклонном положении относительно длинные стержни, передающие нагрузки на основание за счет лобового сопротивления и трения грунта по боковой поверхности. Свайным основанием считают группу свай, объединенных сверху специальной конструкцией в виде плит или балок – ростверком, который, являясь несущей конструкцией, служит для опирания каркаса здания и предназначен для передачи и равномерного распределения нагрузки на сваи (рис.3.1.).
По условиям изготовления и способам погружения сваи подразделяют на забивные и набивные. Забивные сваи (деревянные, железобетонные, металлические) погружают в грунт в готовом виде при помощи механических копров и вибропогружателей, вдавливанием при помощи статической нагрузки или завинчиванием. По способу изготовления различают набивные сваи без оболочек, с неизвлекаемой оболочкой, с извлекаемой оболочкой. Набивные сваи (бетонные, железобетонные, щебеночные, песчаные и грунтоцементные) изготавливают непосредственно в грунте основания.
По характеру работы в грунте различают два типа свай:
сваи-стойки, опирающиеся своими концами на прочный грунт и передающие на него нагрузку;
висячие сваи, передающие нагрузку на грунт посредством сил трения, которые возникают между боковой поверхностью сваи и окружающим ее грунтом.
Забивные железобетонные сваи чаще всего имеют квадратное сечение от 200x200 до 400x400 мм и длину от 3 до 20 м, круглые полые сваи-оболочки имеют длину от 6 до 12 м.