Проектирование и строительство фундаментов

Практика проектирования и строительства фундаментов сооружений разного назначения, включая мосты, показывает, что наиболее распространенными недостатками и дефектами инженерно-геологических изысканий являются малая глубина исследованной толщи грунтов; ошибки в определении положения границ пластов в плане и по глубине толщи; отступления от общепринятой номенклатуры грунтов; ошибки в определении физико-механических характеристик грунтов; недостаточная полнота освещения особенностей напластования грунтов в пределах склонов и косогоров, а главное, отсутствие оценки их устойчивости.

В подавляющем большинстве случаев фундаменты зданий и сооружений приходится возводить на неоднородной грунтовой толще, в пределах которой возможно самое разнообразное залегание грунтовых пластов. Из-за этого при недостаточном объеме исследования переслаивающейся толщи грунтов с разными физико-механическими свойствами, а также при ошибках в определении положения пластов в плане и по глубине возможны существенные погрешности при выборе несущего пласта основания и связанные с этим ошибки в назначении оптимального типа фундаментов, а также глубины их заложения.

Иногда в отчетах об инженерно-геологических изысканиях глинистые грунты характеризуют степенью их плотности, а не показателем текучести, как это предусмотрено действующими нормативными документами по проектированию оснований и фундаментов. Допускают погрешности при характеристике песчаных грунтов, например, неправильно пишут «мелкие пылеватые пески», хотя известно, что несущая способность забивных свай в мелких песках примерно в 1,5 раза выше, чем в пылеватых. Подобные отступления от принятых в ГОСТ 25100—82 номенклатуры и характеристик грунтов иногда дезориентируют проектировщиков и являются причиной ошибочных решений в проектах фундаментов.

Из-за недостаточной полноты освещения характерных особенностей напластования грунтов в пределах склонов и их устойчивости проектировщики не уделяют должного внимания оценке надежности оснований фундаментов в таких условиях, что нередко приводит к непредвиденным значительным деформациям или авариям сооружений, например, мостов вследствие смещения их устоев.

Несмотря на имеющиеся в отечественной и зарубежной технической литературе описания аварий фундаментов зданий и сооружений разного назначения, к сожалению, еще приходится встречаться со случаями аварийных деформаций опор, особенно устоев мостов. Как показывают такие публикации, основной причиной аварий в большинстве случаев является недостаточно глубокий анализ исходных данных, предназначенных для проектирования фундаментов.

Для обоснованного выбора типа и конструкции фундаментов, назначения их размеров и глубины заложения кроме данных о местных условиях строительной площадки требуются данные проекта надфундаментной части сооружения, в том числе о ее размерах на уровне обреза фундамента и сведения о характере и значениях нагрузок, воспринимаемых фундаментом.

Нагрузки и воздействия, а также их сочетания в расчетах оснований и фундаментов мостов и труб под насыпями следует принимать в соответствии со СНиП 2.05.03—84.

Материалы для фундаментов необходимо выбирать, руководствуясь указаниями СНиП 2.05.03—84, исходя из условий обеспечения долговечности и нормальной эксплуатации сооружения. При выборе материалов учитывают конструктивные особенности фундамента, наличие (или отсутствие) вредного воздействия агрессивных вод, влияние промораживания верхней части фундамента, условия производства работ, технико-экономические показатели и т. д.

Для устройства фундаментов сооружений разного назначения применяют бетон, железобетон, сталь и лесоматериалы.

Бетон является наиболее распространенным материалом фундаментов капитальных сооружений, что объясняется его более высокой прочностью и однородностью по сравнению с ранее широко применявшейся бутовой и бутобетонной кладками, простотой осуществления фундаментов разного очертания в плане, а также возможностью механизировать все рабочие процессы, начиная от приготовления бетонной смеси и кончая укладкой ее в опалубку. Для фундаментов сооружений применяют бетон класса по прочности на сжатие не ниже В20. Бетон обладает большой прочностью на сжатие и значительно меньшей прочностью на растяжение, поэтому его применяют преимущественно для фундаментов массивной конструкции. При незначительном армировании бетона из него делают элементы фундаментов сборной конструкции.

Железобетон широко используют при устройстве фундаментов разнообразных конструктивных форм. Благодаря наличию арматуры, работающей совместно с бетоном, элементы железобетонных фундаментов могут хорошо сопротивляться изгибу. Из железобетона можно делать фундаменты значительно меньших размеров и массы по сравнению с бетонными, что особенно важно при индустриальных методах изготовления и монтажа полностью сборных конструкций. Применение сборных фундаментов способствует уменьшению расхода бетона и лесоматериалов, снижению стоимости и сокращению сроков строительства. При возведении фундаментов мостов применяют железобетон класса не ниже В25 для изготовления свай, оболочек и других элементов.

Сталь используют при строительстве фундаментов в основном для армирования свай, оболочек и плит. В исключительных случаях взамен железобетонных свай применяют стальные—из труб, двутавров, старогодных рельсов и т. п.

Лесоматериалы применяют, как правило, при возведении фундаментов временных сооружений. В фундаментах капитальных мостов иногда предусматривают деревянные сваи при условии, что их верх будет постоянно находиться на 0,5 м ниже самого низкого уровня подземных вод. Деревянные сваи также могут быть использованы в условиях агрессивных вод, если не представляется возможным осуществить эффективные меры по защите железобетонных свай от коррозии.

Среди исходных данных для проектирования фундаментов необходимо иметь сведения о наличии в строительной организации технологического оборудования, которое требуется для выполнения всего комплекса работ по возведению фундаментов. Кроме сведений об общестроительном оборудовании (кранах, транспортных средствах, бетонном хозяйстве) необходимы сведения о специализированном оборудовании для забивки свай, вибропогружения оболочек, извлечения грунта из оболочек, устройства скважин в скальных и нескальных грунтах.

Только при полноценности всех перечисленных сведений можно запроектировать экономичные, надежные и практически  осуществимые  конструкции  фундаментов.