ОСОБЕННОСТИ ФУНДАМЕНТОВ ГЛУБОКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ

Для сохранения целостности структуры грунта применяют фундаменты глубокого заложения. В случаях залегания на значительной глубине прочного грунта, когда нецелесообразна отрывка котлована, это является единственной возможностью устройства подземной части здания или сооружения. Фундаменты глубокого заложения обычно устраиваются на глубине 30-40 метров и имеют внутреннее эксплуатируемое пространство (под оборудование и т. д.). Если сравнивать эти фундаменты с фундаментами котлованного типа, то можно выделить ряд особенностей:

• отрывка котлована не требуется, соответственно не требуется и проведение сопутствующих работ;
• грунт под нагрузками работает иначе, нежели под фундаментами, устроенными открытым способом, отсутствует вероятность выпучивания и выпирания части грунта;
• можно оказывать воздействие на фундамент глубокого заложения большими по величине нагрузками, за счет своей формы и положения фундамент беспрепятственно передает их на толщу грунта, не деформируясь;
• за счет трения по боковой поверхности фундамента глубокого заложения возрастает его несущая способность на восприятие вертикальных нагрузок.

На сегодняшний день в строительстве используются следующие типы фундаментов глубокого заложения: опускные колодцы и кессоны, тонкостенные оболочки, буровые опоры и фундаменты, возводимые методом стена в грунте.

Опускной колодец – это строительная конструкция, имеющая в плане замкнутую форму, сверху и снизу открыта, которая может быть собрана из отдельных элементов (заводского типа), либо заливаемая непосредственно на площадке и затем погружаемая под собственным весом и дополнительным грузом на необходимую глубину (рисунок 1).

Рисунок 1. Схема погружения опускного колодца

Могут иметь различную форму не только по сечению в плане (рисунок 2), но и в вертикальном разрезе (рисунок 3).

Рисунок 2. Варианты различных форм опускных колодцев в плане

Рисунок 3. Вертикальные сечения опускных колодцев

Кессон – это, говоря условно, ящик, перевернутый дном вверх, который является рабочей камерой, в которую поступает сжатый воздух, компенсирующий давление грунтовых вод на этой глубине (рисунок 4). Впервые кессонный способ устройства фундамента был применен в 19 веке во Франции, когда условия строительной площадки были не очень благополучными, в пересыщенных водой грунтах.

Рисунок 4. Схема погружения кессона в грунт

Метод кессонного устройства фундаментов является более дорогостоящиим, чем метод опускных колодцев, что обусловлено необходимостью применения специального оборудования. Помимо этого, в связи с повышенным давлением в зоне работы людей, скорость работ заметно снижается. Основные структурные части кессона – рабочая камера и надкессонное строение. В соответствии с нормами высота рабочей кесонной камеры должна составлять не менее 2.2 метров. Материал камеры – железобетон, класс применяемого бетона – не ниже В35.

 Тонкостенные оболочки – это железобетонные (часто предварительно напряженные) пустотные цилиндры (рисунок 5). Выпускают их секциями с наружным диаметром до 3 метров. Непосредственно на месте выполнения работ выполняют укрупнение секций оболочки посредством наращивания в процессе погружения.

Рисунок 5. Конструкция типовой оболочки

Для обеспечения легкости погружения нижний конец оболочки снабжается ножом, также это позволяет предотвратить разрушение конструкции в момент столкновения с твердыми включениями пород. Заполнение оболочки бетоном обеспечивает ее большую прочность. Для того, чтобы не использовать бетон, но при этом применять оболочку не меньшей прочности, применяют утолщенные конструкции, стенки которых имеют толщину до 20 см. Такие усиленные оболочки легко можно опустить на необходимую глубину, даже в сусловиях труднопроходимых грунтов с твердыми включениями.

Метод "стена в грунте". Технология возведения работ состоит в том, что по периметру будущего здания отрывают глубокую траншею маленькой ширины (не более 1 метра), которая впоследствии заполняется бетоном или сборным железобетоном. Такая стена одновременно может выступать в роли конструктивной детали фундамента, ограждения котлована, или стеной подвала. Этот способ чаще всего применяют в грунтах с большим процентом водонасыщенности, а также при существенном уровне грунтовых вод. Такие конструкции никак не влияют на рядом стоящие здания и их можно применять при точечной застройке.

Рассмотрим более подробно последовательность выполнения строительных работ при возведении "стены в грунте". Сначала необходимо осуществить устройство форшахты, являющейся технически необходимой для проходки землеройных машин, служит опорой для армокаркасов, труб, панелей и т. д.

Отрывку котлована производят при помощи отдельных последовательных захваток. На всю глубину отрытой стены по окончании первой захватки по торцам устанавливают ограничители, арматурный каркас и укладывают бетонную смесь. После выполняют захватку «через одну», а затем промежуточную, в итоге получается сплошная стена (рисунок 6).

Рисунок 6. Последовательность выполнения работ при возведении "стены в грунте"

Применение фундаментов глубокого заложения позволяет возводить здания на пучинистых грунтах с высоким уровнем подземных вод.

Список литературы:

1. Мангушев Р.А. и др. Основания и фундаменты: Учебник для бакалавров строительства /Р.А. Мангушев (ответственный за издание), В.Д. Карлов, И.И. Сахаров, А.И. Осокин. – М.: Изд-во АСВ;СПб.: СПбГАСУ, 2011. – 392 с.
2. Далматов Б.И. Механика грунтов основания и фундаменты. - М.: Высшая школа, 1988.