|
Каждое здание и инженерное
сооружение необходимо основывать на таком грунте, прочность которого
обеспечивает их долговечность и устойчивость. Осадка грунта под фундаментами
неизбежна; однако она не должна приводить к деформациям зданий. Особенно
опасна неравномерная осадка, вызывающая появление трещин и отклонение стен
зданий.
Верхние слои грунта подвержены влиянию ряда физических факторов
(смачивание и высыхание, выветривание, замерзание и оттаивание), которые
изменяют состояние грунта, его строительные качества и уменьшают несущую
способность. Поэтому в зданиях и сооружениях неизбежно устройство подземных
конструктивных элементов — фундаментов, которые служат для передачи
действующих в сооружении нагрузок на слои грунта, расположенныена некоторой
глубине от поверхности земли, Слой грунта, воспринимающий вес сооружения со
всеми действующими на него внешними нагрузками, называется основанием
сооружения.
Основания различают: а) естественные, когда грунт под
фундаментом остается в естественном состоянии, и б) и с к у с с т- вмны е,
когда вследствие недостаточной прочности грунта принимаются меры, повышающие
его несущую способность.
Выдающиеся достижения отечественной науки в области
оснований и фундаментов дают возможность строить их с наименьшей затратой
средств и времени. В специальных научно-исследовательских институтах
проведены работы, имеющие большое значение для развития фундаментостроения.
Глубокие и всесторонне обоснованные исследования вопросов, связанных с
определением величины ожидаемой осадки основания, приведены в трудах проф. Н.
М. Герсеванова, лауреата Сталинской премии проф. Н. А. Цытовича и др.
Расчетам фундаментов под машины посвящены труды лауреата Сталинской премии
проф. Д. Д. Баркана, изучению механики грунтов—труды проф. В. К. Дмоховско-
го, лауреата Сталинской премии проф. Ю. М. Абелева и др.
Для того чтобы найти наиболее рациональные решения при
проектировании оснований и фундаментов зданий и сооружений, необходимо
подробное -изучение данных, характеризующих геологические и
гидрогеологические условия строительной площадки (свойства грунта, уровень и
характер грунтовых вод), а также капитальность зданий и их особенности.
По признаку строительных качеств грунты разделяют на
скальные, полускальные, крупнообломочные, песчаные и глинистые.
Скальные грунты представляют собой массивы природных
горных пород — гранита, известняка, песчаника — в виде сплошных,
невыветрившихея масс. При толщине слоя 3—4 м скальные грунты являются
надежным основанием при условии, что слой грунта, находящийся под скалой,
вполне устойчив и не вымывается водой.
Таким же надежным основанием являются полу скаль • ные
грунты — мергели и окремненные глины. Однако следует учитывать, что в
растворимых скальных и полускальных осадочных породах (известняки, гипсы)
возможны карстовые явления, т. е. пустоты, образовавшиеся в результате
выщелачивания породы грунтовыми водами.
Крупнообломочные грунты, образовавшиеся в результате
механического разрушения скальных грунтов, представляют собой напластования
камней различной формы и крупности (булыжника, гравия и т. п.), зачастую
слабо сцементированных. Крупнообломочные грунты при достаточной мощности
залегающего слоя также образуют надежное основание. Эти грунты
водопроницаемы, особенно если они не содержат землистых или глинистых
примесей и не размываются водой.
Песчаные грунты являются продуктом дальнейшего разрушения
горных пород. Пески обладают характерным для них свойством сыпучести
вследствие отсутствия сцепления между отдельными зернами. Результатом этого
являются хорошая водопроницаемость грунта и отсутствие выпучивания при
замерзании. Строительные свойства песчаных грунтов зависят от крупности
зерен, плотности грунта и степени насыщения пор водой. Чем чище и крупнее
песок, тем большую нагрузку он может нести. Сухой чистый (в особенности
крупный) кварцевый песок может выдержать большие нагрузки и является
прекрасным основанием для сооружений. Мелкий песок, разжиженный водой
(плывун), особенно с примесями глины и ила, представляет собой ненадежное
основание.
Глинистые грунты образуются в результате химического
разложения и механического разрушения горных пород. Характерным свойством их
является значительное сцепление мельчайших частиц грунта между собой.
Вследствие водонепроницаемости глинистые грунты всегда насыщены водой (от 3
до 60%, чаще 12—20%). При замерзании влага, увеличивая объем глинистого
грунта, обусловливает сильное его выпучивание.
Сухие, плотно слежавшиеся глинистые грунты с большой
мощностью слоя выдерживают значительные нагрузки от сооружений, если под ними
находятся устойчивые подстилающие слои.
Наиболее часто встречающиеся в практике строительства
промышленных и гражданских зданий песчаные, глинистые и песча- но-глинистые
грунты оснований отличаются значительным разнообразием в величине зерен.
В зависимости от зернового состава различают грунты гра-
велистые, песчаные, пылеватые и глинистые.
Грунты, в которых глинистые частицы размером менее 0,002 мм содержатся в пределах от 10 до 30%, называются суглинками; при содержании от 3 до 10%
глинистых частиц и 30% пылеватых (0,002—0,05 мм) грунты называются суп ее я-
~м и. Песок характеризуется крупностью частиц в пределах от 0,05 до 2 мм и гравелистые грунты — от 2 до 20 мм.
Специфическими свойствами обладают пористые лёссовидные
суглинки, содержащие глинистые частицы, пропитанные цементирующими их
карбонатами (известковыми и прочими соединениями С02). В сухом состоянии
такие грунты обладают значительной прочностью, но при увлажнении грунта
карбонаты растворяются, грунт размягчается и резко уплотняется. В результате
наблюдаются значительные осадки, сильные перекосы и даже разрушения
возведенных на нем сооружений. Таким образом, для того, чтобы лёссовидные
грунты служили надежным основанием для сооружения, должна быть полностью
устранена возможность их смачивания.
По степени насыщения пор водой различают грунты
маловлажные, очень влажные и насыщенные водой.
Геологическое обследование участка постройки. Для
получения данных, характеризующих состав и свойства грунтов, служащих
основанием, и подстилающих слоев, производятся геологическое и
гидрогеологическое исследования. Для этого на
участке, намеченном под застройку, в нескольких точках по
периметру фундамента закладывается система буровых скважин и шурфов ( 43,а),
из которых берутся пробы грунта. Шурф представляет собой круглый или
прямоугольный колодец, стенки которого в зависимости от характера грунта
оставляются неукрепленными или же укрепляются пластинами и досками в целях
защиты от обрушения (в песчаных и насыпных грунтах). Бурение скважин
производится при помощи бурового инструмента, погружаемого в грунт ударами
или вращением.
В процессе бурения скважины или вскрытия шурфа ведется
журнал, по записям в котором составляют геологические рпзре- зы грунта и
судят о напластовании залегающих слоев, об их мощности и об уровне грунтовых
вод ( 43,6). По этим данным и по образцам «ненарушенной» структуры, взятым в
шурфах, в специальных лабораториях определяют несущую способность основания и
гидрогеологический режим площадки.
|