§ 44. Особенности возведения фундаментов мелкого заложения

Возведение фундаментов мелкого заложения на суше начинают с разметки (разбивки) на местности котлована. Затем производят крепление стен котлована, осушение его от подземной воды, разработку и удаление грунта, установку опалубки и бетонирование фундамента. После приобретения бетоном прочности, предусмотренной проектом, снимают опалубку, устраивают гидроизоляцию, удаляют крепление, засыпают грунтом пазухи между фундаментом и стенами котлована, планируют местность вокруг фундамента.


 
  Разработка котлована на суше а — без крепления; б —с закладным креплением; в — со шпунтовым креплением:1- контур котлована; 2— очертание фундамента; 3— удаленный из котлована грунт или механизм (кран, бетономешалка и т п.); 4 — стойки; 5 — распорки; 6— закладные доски; 7— шпунт

В зависимости от свойств грунтов, степени насыщения их водой и глубины заложения фундамента котлованы разрабатывают без крепления (рис. 7.13, а) или с креплением их стен (рис. 7.13, б, в). При разработке грунта необходимо иметь в виду, что от воздействия грунторазрабатывающих механизмов, а также вследствие снятия естественной пригрузки в виде удаляемого слоя  грунта  происходит  разуплотнение  верхней  зоны несущего пласта. На степень разуплотнения оказывают значительное влияние продолжительность выстойки отрытого до проектной отметки котлована от момента удаления грунта до начала бетонирования фундамента, изменение уровня подземных вод, замачивание грунта атмосферными осадками, промораживание основания в зимний период строительства и т. п.

С увеличением сроков выстойки отрытого котлована происходит набухание глинистых грунтов несущего пласта. В случае замачивания таких грунтов атмосферными осадками снижается их прочность, а при замерзании возможно пучение этих грунтов в результате подсоса влаги. Наличие избыточной влаги может вызвать недопустимые по условиям эксплуатации сооружения осадки и перекосы забетонированного в таком котловане фундамента.

Механические свойства песчаных грунтов в отрытых котлованах от воздействия тех же факторов меняются меньше, чем глинистых. Однако плотность сложения песков может значительно уменьшаться при их быстром подтоплении подземными водами, например, в случае прекращения водоотлива до завершения бетонирования фундамента или же при случайном прорыве водонасыщенного песка из-под низа ограждения котлована, если разработку грунта осуществляют без водоотлива. В связи с этим разработку котлована и бетонирование фундамента стараются выполнить по возможности в короткие сроки.

При возведении фундаментов в водоемах работы приходится выполнять в более сложных условиях. Их проводят в следующей очередности: устраивают ограждение котлована; осуществляют подводную разработку и удаление грунта; укладывают на дне котлована подводным способом подушку из бетонной смеси для предотвращения поступления воды через грунты основания; выдерживают бетон подушки; осушают котлован; устанавливают опалубку фундамента; бетонируют фундамент; разбирают опалубку и ограждение, если это предусмотрено проектом. В отличие от крепления котлованов, устраиваемого для предотвращения осыпания грунта и поступления подземных вод в выработку, ограждения предназначаются, кроме того, для изоляции котлованов от воды водоема. Вместе с тем понятия «крепление» и «ограждение» котлованов взаимосвязаны, так как крепление стен котлована от обрушения грунта может служить одновременно и его ограждением, а ограждение котлована от поступления поверхностных вод можно использовать и в качестве крепления от оползания грунта, находящегося ниже дна водотока.

Для ограждения котлованов в водоемах используют грунтовые и шпунтовые перемычки разных типов (рис. 7.14), бездонные ящики, понтоны (рис. 7.15) и т. п.

Схемы шпунтовых перемычек фундамента
Рис. 7.14. Схемы шпунтовых перемычек а однорядной из деревянного шпунта с грунтовой обсыпкой; б — двухрядной из деревянного шпунта с грунтовой засыпкой; в — из стального шпунта; 1 — шпунт: 2 —обвязка: 3 — распорное крепление
Схемы инвентарных перемычек фундамента
Рис. 7.15. Схемы инвентарных перемычек слева — из щитов и понтонов: справа — из понтонов КС: 1 — щиты: 2 — распорное крепление: 3 — болтовой стык; 4 — оставляемая в грунте часть ограждения. 5 — понтоны закрытой конструкции КС 6 — водозащитная подушка из бетона уложенного подводным способом. 7 — фундамент. 8 — тело опоры

Тип и конструкцию ограждения выбирают в зависимости от глубины воды в русле, глубины котлована, вида грунтов с учетом Обеспечения минимального поступления воды в котлован и устойчивости стен котлована против обрушения. Размеры ограждения назначают на основании расчетов их прочности, устойчивости и водонепроницаемости.

Подводную разработку грунтов и удаление их из заполненных водой котлованов производят грейферами, эрлифтами и гидроэлеваторами. При использовании грейферов необходимо применять такие распорные крепления котлованов, которые не препятствовали бы нормальному ведению работ и, кроме того, обладали достаточной прочностью, исключающей их поломку или смещение при случайном ударе грейферами.

Работы по бетонированию тела фундаментов производят, как правило, в предварительно осушенном котловане. На подготовленное основание устанавливают опалубку и укладывают бетонную смесь такими же приемами, как это делается при возведении фундаментов на суше. Если осушить котлован не удается вследствие большого поступления воды через грунты основания или при откачке воды возможен наплыв грунта и связанное с ним снижение несущей способности основания, то на дно котлована укладывают подводным способом водозащитную подушку из бетона. В отечественной практике строительства мостов и гидротехнических сооружений наиболее распространенным является метод ВПТ, обеспечивающий высокую производительность и хорошее качество бетона.

Поскольку фундаменты мелкого заложения сооружают в котловане, предварительно отрытом до проектной глубины, то их применение целесообразно и экономически выгодно, если не требуется крепления стен выработки и борьбы с большим притоком подземных или поверхностных вод. Практически это бывает обычно при глубине заложения до 5—б м.

Вопросы для повторения и самопроверки
1. Какие различают типы фундаментов мелкого заложения?
2. Какие виды фундаментов мелкого заложения применяют в мостостроении?
3. Как определить глубину заложения фундамента мелкого заложения и его размеры?
4. Каков принцип расчета фундаментов мелкого заложения по первому и второму предельным состояниям?
5. Как проверяется устойчивость фундамента против опрокидывания? и сдвига?
6. Как проверяется прочность подстилающего слоя при проектировании фундамента?
7. Как осуществить гидроизоляцию фундаментов?