ОБЗОР НОВЫХ РЕШЕНИЙ ПО УСТРОЙСТВУ ФУНДАМЕНТОВ

Традиционные типы фундаментов теснят новые способы устройства оснований зданий. В настоящее время используются четыре основных типа фундаментов: ленточные, сплошные, свайные, столбчатые. У каждого типа этих фундаментов есть достоинства и недостатки (представлены в табл. 1):

Таблица 1.

Достоинства и недостатки фундаментов по типу

Целью данной работы является ознакомление с новыми видами фундаментов, которые обладают качествами, которые превосходят традиционные виды.

1. Бурозавинчивающиеся сваи. (патент № 2073084)

В нескальных грунтах применяют бурозавинчивающиеся сваи. Они состоят из металлическая трубы наружным диаметром 100-800 мм, длиной до 12м (1), наконечника из двух заостренных пластин из металла толщиной 8 мм, которые сварены в виде креста (2), спиралевитой навивки выполненной из металла в виде стерженя, различного сечения (3). ( рис. 1.)

Рисунок 1. Общий вид бурозавинчивающейся сваи

Путем вращения в сочетании с вдавливанием свая погружается в грунт.

Бурозавинчивающиеся сваи применяются как при реконструкции, так и при новом строительстве. Они отличаются от вибропогружаемых и забивных свай тем, что не вызывают динамическое воздействие на близлежащие здания и их основания выше допустимой нормы, так же разгрузка и разрыхление грунтов при проходке скважин находится в допустимом диапазоне, в отличии от буронабивных свай.

 2.Фундаментные конструкции из щебеночных свай. (патент № 2026926) 

Этот вид свай можно применить в случае если необходимо усилить основание здания имеющееся или новое. Они изготавливаются только в тех, где устойчиво держатся стенки скважин.

Такую фундаментную конструкцию создают путем армирования грунтов основания. Это армирование осуществляется с помощью наклонных грунтощебеночных столбов, которые изготавливают в несколько этапов (рис. 2): проходится участок скважины (1) с помощью специального пневмопробойника (2), далее этот участок заполняют гравием или щебнем(3), втрамбовывая в стенки скважины с помощью пневмопробойника, формируя участок щебеночной сваи (4) нужным диаметром (5), в конце внутреннюю полость (6) сваи заполняюб щебнем.

Рисунок 2. Схема изготовления щебеночной сваи.

1-скважина, 2-пневмопробойник, 3-щебень (гравий), 4-участок щебеночной сваи, 5-готовая щебеночная свая, 6-внутренняя полость сваи.

Длина щебеночной сваи до 10 м, наружный диаметр до 300мм.

Данные фундаментные конструкции применяют как при реконструкции, так и при усилении зданий и сооружений.

3.Фундаментные конструкции из буросекущих свай

Данный тип фундамента представляет из себя новый подвид буронабивных свай. (Схема фундаментной конструкции из буросекущих свай представлена на рис.3) Этот тип фундамента используется, как ленточный фундамент несущий или комбинированных (несущий и ограждающий), при устройстве сооружений в подземном пространстве.

Рисунок 3. Схема фундамента из буросекущихся свай

1. Первоочередные бетонные сваи

2. Железобетонные сваи между бетонными сваями

3. Объединяющий ростверк

Диаметр буросекущихся свай  600- 800 мм, длина до 40 м. Расстояние между центрами свай составляет (0,8÷0,9) диаметра.

4. Плитно-свайные фундаменты

Представлены в виде монолитной плиты, которую подкрепляют сваи, которые могут располагаться различным образом: свайное поле, кусты, одиночные сваи, ленты (Общий вид плитно-свайного фундамента приведен на рис. 4). В данной фундаментной конструкции роль несущих элементов выполняют как плита, так и сваи.  Плита обеспечивает передачу нагрузки от надфундаментной части здания на грунт основания подошвой, сваи нижним концом и боковой поверхностью.

Рисунок 4. Плитно-свайный фундамент, общий вид

5. Фундаменты свайные козловые.

Представлены в виде железобетонных линейных элементов с сечением выполненным в виде швеллера. (Общий вид фундамента приведен на рис.5)

Данный тип фундамента может изготавливается, как на заводе, так и непосредственно на объекте. После погружения свай в грунт их оголовки объединяют монолитным ростверком.

Это тип фундамента применяется в слабых грунтах. Рамно-козловые фундаменты в отличие от фундаментов мелкого заложения дают меньшие осадки, а в отличие от свай средней длины обладают достаточной несущей способностью и экономически выгоднее.

Рисунок 5. Общий вид фундамента

6. Монолитный фундамент мелкого заложения (платформа на грунте с разрывами).

Данный тип фундамента относится к типу "плавающая плита". (Общий вид фундамента изображен на рис. 6). Такой тип фундаментов подходит для любых видов грунтов. Монолитная замкнутая железобетонная лента выполняет в нем роль "плавающего", а необходимую жесткость ему придает армирование и высокое ребро ленты. Такой тип фундамента отличается от столбчатого тем, что не приводит к перекосам углов здания и имеет относительно большую площадь опоры, вследствие чего оказывает меньшее давление на грунт, и является более устойчивым. В отличии от обычного ленточного фундамента из железобетона его не нужно укладывать на глубину промерзания грунта.

Рисунок 6. Общий вид фундамента

Последовательность устройства данного фундамента: выкапывается траншея глубиной около 30см, укладывается песчаная подушка на глубину траншеи, далее песок уплотняется, устанавливается металлический каркас и опалубка до уровня 50см над землей, после этого бетоном заливается фундамент.

7. Утепленная шведская плита (УШП)

Этот тип фундамента представляет собой монолитную фундаментную плиту, со встроенными коммуникациями, также в неё можно включить систему водяного обогрева полов. (Общий вид фундамента с наличием теплого пола и без изображен на рис. 7). Такой тип фундаментов подходит для любых видов грунтов.  Достоинствами этого фундамента является теплосберегающая функция, отсутствие температурных швов, отсутствие сырости, плесени, экономия средств и времени.

Фундамент с наличием теплого пола               Фундамент без теплого пола

Рисунок 7. Общий вид фундамента с наличием теплого пола и без теплого пола

Благодаря данной технологии в короткий срок можно получить утепленное основание с интегрированными коммуникациями, а также ровный пол, готовый к укладке покрытия.

Последовательность работ при устройстве «утепленной шведской плиты: снять верхний слой грунта на площади большей, чем будущий фундамент, засыпать песком, увлажнить, утрамбовать слой песка, проложить дренаж по периметру, далее уложить трубы для инженерных коммуникаций, засыпать, выровнять утрамбовать гравий, уложить бортовые элементы по периметру, разложить в два слоя экструдированный пенополистирол для обеспечения теплоизоляционных свойств, смонтировать арматуру, уложить трубы для системы обогрева полов, подключить к коллектору и закачять в них воздух, в завершении бетоном залить плиту, выравнять и после застывания зашлифовать.

8. Пространственные фундаментные платформы и ленточный плитно-рамный фундамент.

Данный тип фундамента является экономичным и надежным. При его устройстве сохраняется и используется естественная структура и свойства грунта, обеспечивается природная экология. Применяются пространственные фундаментные платформы и ленточный плитно-рамный фундамент при различных сложных грунтовых условиях, они обладают малой чувствительностью к деформациям оснований. Под сложными грунтовыми условиями понимают слабые грунты; просадочные; пучинистые; насыпные; неоднородные по площади залегания; водонасыщенные грунты и пр.

В соответствии с традиционным нормативным подходом в сложных инженерно-геологических условиях фундаменты могут использоваться на уплотненных основаниях.

Согласно экологическому принципу сохраняется естественная структура грунта и используется естественная несущая способность слабых грунтов, без усиления. В соответствии с экологическим принципом разработаны были пространственные фундаментные системы. Пространственные фундаментные системы обладают большой пространственной жесткостью, распределительной способностью, теплоизоляционной, водоотводящей. Возможность использовать естественную несущую способность слабого грунта достигается за счет незначительного давления на грунт и малой чувствительности к неравномерным деформациям.

Пространственные фундаментные платформы (ПФП) (изображены на рис.8), состоят из верхних и нижних плит, скрепленных системой перекрестных ребер, пространство между ними заполняется утеплителем либо может использоваться для технологических нужд.

Ленточные плитно-рамные фундаменты (ЛПРФ) представляют собой плитно-рамную конструкцию из связанных между собой железобетонных элементов, между которыми уложена земляная масса с верхним слоем утеплителя, расположенных под несущими стенами здания (изображены на рис.9). Поперечное сечение этого фундамента имеет замкнутую коробчатую форму, которая состоит из верхних и нижних железобетонных плит, объединенных с ребрами, между которыми уложен плитный утеплитель. Ленточные плитно-рамные фундаменты устраиваются на выровненном основании, без его усиления и уплотнения, на гидроизоляционном слое в виде пленки под все здание, включая отмостку.

Рисунок 8. Виды пространственных фундаментных платформ (ПФП)

Рисунок 9. Общий вид и поперечное сечение ленточного плитно-рамного  фундамента

Этот тип фундамента применяется в малоэтажном строительстве, при плотной застройке на слабом грунте.

Список литературы:

1. Берлинов М.В. «Основания и фундаменты» - Учебники для вузов. Специальная литература. Издательство Лань, 2011
2. Пэскэлуцэ И.С. «Фундаменты нового поколения для малоэтажного строительства в сложных грунтовых условиях» // Молодёжь и наука: Сборник материалов VIII Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых учёныхх, посвященной 155-летию со дня рождения К. Э. Циолковского [Электронный ресурс]. — Красноярск: Сибирский федеральный ун-т, 2012. — Режим доступа: http://conf.sfu-kras.ru/sites/mn2012/section35.html
3. «Методические рекомендации» разработаны А.И. Егоровым при участии ведущих специалистов НПФ «Реставратор G3R» В.Я. Юдиной и Муштай И.А. Части 2.4-2.7 Главы 2 подготовлены д.т.н., проф. В.М. Улицким (С.Петербургский арх.-строительный университет).[Электронный ресурс]-http://www.znaytovar.ru/gost/2/Rekomendacii_po_raschetu_proek.html
4. Патент РФ № 2073084 27.11.2006. Козлович Аркадий Викторович (RU) Винтовая свая, способ установки винтовой сваи, приспособление для завинчивания сваи и способ прокладки тоннеля открытым способом с использованием винтовой сваи.
5. [Электронный ресурс]-http://www.svod.ru/articles/vidy-fundamentov/
6. [Электронный ресурс]-http://www.uralnias.ru/psf2.html