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.