Характеристики оснований фундаментов
На выбор типа фундамента жилого здания и построек влияют в основном три фактора: грунты, как основания фундаментов сооружений, грунтовые воды (их уровень относительно поверхности грунта) и, конечно, конструкция здания.
Поскольку конструкцию здания вы уже заранее запланировали, прежде чем приобретать материал для фундамента, необходимо выяснить, что за грунты залегают на глубину 2— 3 м от поверхности и как глубоко расположен уровень грунтовых вод. Как правило, инженерно-геологические изыскания площадки отсутствуют, поэтому если нет поблизости вырытого котлована, следует пробурить ямобуром или вырыть шурф на глубину 2—2,5 м. По отобранным образцам определяется вид грунта, с использованием нижеприведенных рекомендаций.
Грунты оснований подразделяют на скальные и нескальные. Скальные грунты — грунты с жесткими связями между частицами. Прочность скальных грунтов сопоставима с прочностью материала здания, потому строительство фундамента на них не представляет сложности. Следует отметить, что скальное основание под здание — редчайший случай.
Нескальные грунты подразделяют на крупнообломочные песчаные, пылевато-глинистые биогенные и почвы.
К крупнообломочным относятся несцементированные грунты: валунный (обломки размером в поперечнике свыше 200 мм составляют более 50%), щебенистый или при преобладании скатанных частиц галечниковый (более 50% обломков имеют размер от 10 до 200 мм), дресвяной или, при преобладании частиц округлой формы, гравийный (более 50% частиц имеют размер от 2 до 10 мм).
Песчаные грунты содержат менее 50% частиц размером более 2 мм и не обладают пластичностью. Разновидность песчаного грунта можно определить визуально. Если преобладающий размер частиц в поперечнике от 0,25 до 5 мм — это гравелистый песок, а если форма частиц плохо различима, а размеры частиц 0,25—2 мм (до размера гречневой крупы) преобладают — это крупный песок. Если преобладают частицы размером 0,1—1 мм (частицы различимы через лупу) — это песок средней крупности. Остальные пески относятся, к мелким и пылеватым. Пылеватый песок оставляет на ладони ярко выраженный осадок пыли и глины. Крупнообломочные и песчаные грунты, за исключением последних двух видов, хорошо использовать для дренажа, так как они обладают высокими фильтрационными свойствами. Прочностные свойства этих грунтов независимо от водонасыщения практически не изменяются. Степень насыщения песчаных грунтов влагой можно определить, сжав образец грунта в ладони. Если после встряхивания песок рассыпается на ладони комками — он маловлажный, если после сжатия он сохраняет некоторое время форму, то влажный, а если расползается на ладони, образуя лепешку, то насыщенный водой.
Пылевато-глинистые грунты подразделяют по числу пластичности и консистенции, к ним относятся супеси, суглинки и глины.
Консистенцию пылевато-глинистого грунта можно определить и при разработке грунта лопатой. Если он при сбросе рассыпается на мелкие комки, то грунт твердой консистенции, если липнет к лопате, то мягко- или текучепластичной консистенции.
Существенное значение при определении типа и размеров фундамента имеет плотность грунта. Если вы встанете на вскрытый слой грунта и остается след от обуви глубиной в средней части 1—2 мм, то грунт следует отнести к рыхлому. Если для разработки грунта требуется кирка или лом, то пыле-вато-глинистый грунт может быть отнесен к категории плотного.
Среди пылевато-глинистых грунтов необходимо выделить грунты, проявляющие свои неблагоприятные свойства при замачивании: просадочные и набухающие.
Просадочные грунты характеризуются цветом от палево-желтого до светло-серого, наличием видимых макропор, большой пылеватостью, низкой влажностью, а иногда быстрым размоканием в воде. При замачивании водой эти грунты под воздействием нагрузки или собственной массы дают просадку.
Набухающие грунты характеризуются большим содержанием глинистых частиц, низкой влажностью и слоистым сложением. При увлажнении водой или химическими растворами они увеличиваются в объеме.
Нескальные грунты, содержащие значительное количество органических веществ, называются биогенными. К ним относятся заторфованные грунты, торфы и сапропели. К заторфованным грунтам следует отнести песчаные и пылевато-глинистые грунты, содержащие 10—50% (по массе) органических веществ. Если их больше 50%, то это торф. Сапропели — это пресноводные илы.
Почва — это грунты, слагающие поверхностный слой и обладающие плодородием. Почвы и биогенные грунты служить основанием сооружения не могут. Первые — срезают и используют для огорода, вторые — требуют специальных мер подготовки основания. Нередки случаи, когда приходится строить на насыпных грунтах, которыми могут быть любые из вышеперечисленных. Характерная особенность этих грунтов — способность самоуплотняться во времени. Поэтому до начала строительства необходимо выяснить, когда была закончена засыпка и как она выполнялась. Если засыпка выполнена песчаным или крупнообломочным грунтами при условии планомерной послойной отсыпки, процесс самоуплотнения завершается в течение года, а при отсыпке в отвал — в течение 1—5 лет. Пылевато-глинистые грунты уплотняются в зависимости от условий отсыпки соответственно за 2—5 лет и 10—15 лет, при этом максимальные сроки характерны для глины. Если время после окончания отсыпки превышает названные сроки, то строительство осуществляют, как на естественном основании. При меньшем сроке после отсыпки требуется обязательное уплотнение грунтов в основании фундаментов.
О том, какие грунты залегают на вашем участке, можно судить и по внешним признакам, например, по видам растительности. Так, на заболоченных грунтах растет иван-чай, на сухих почвах — белые ромашки, на глинистой почве — лопухи. Желтые цветы болотной калужницы указывают на наличие текущих подземных вод.
Грунты как основания сооружений характеризуются так называемым расчетным сопротивлением R0. Если при назначении размеров подошвы фундамента не превышено значение расчетного сопротивления, то осадки постройки не превысят допускаемых для ее конструкции, и никаких сложностей при эксплуатации не возникнет. Значения расчетного сопротивления зависят от вида грунта, плотности его сложения, консистенции размеров и глубины заложения фундамента.
Примечание. ЗначенияR0 приведены для ширины фундамента 0,5—0,6 м. При ширине фундамента 0,3—0,4 м значения RQ для крупнообломочных и песчаных (до мелких маловлажных) грунтов могут быть повышены на 1 кгс/см2, для остальных грунтов сохраняются табличные значения.
Если размеры применяемого фундамента и глубина его заложения не соответствуют приведенным в данной таблице, то значения R0 можно вычислить по интерполяции. В табл. 2.2.3 приведены значения RQ для песчаных грунтов средней плотности, в случае залегания плотных песков, трудно поддающихся разработке, значения R0 следует повысить на 20%. Для пылева-то-глинистых грунтов значения RQ приведены для твердой консистенции и для текучепластичной (в скобках). Для плотных глинистых грунтов, которые разрабатывают ломом, значения следует увеличить в 1,5 раза. Если по каким-либо причинам на участке необходимо делать подсыпку или она была выполнена при подготовке территории и, как правило, без уплотнения или отсутствия контроля за ним, то при подсыпке из песка, кроме пы-леватого шлака, значения RQ составят 1,5 кгс/см2, при насыпных пылеватых песках, суглинках, супесях, глинах R0 = 1 кгс/см2.
Определив вид грунта и его состояние и зная RQ, можно вычислить необходимую площадь контакта фундамента постройки с грунтом основания. Для этого необходимо подсчитать массу здания и фундамента с коэффициентом перегрузки 1,1. Здесь надо помнить, что в нагрузку от конструкций (массу) здания входит и полезная нагрузка на полы, которая должна быть принята 100 кгс/см2. Массу материала определяете по справочнику, исходя из размера элементов постройки и плотности материалов. Поделив массу здания на расчетное сопротивление, получим необходимую площадь фундамента.
Если основание постройки окажется крупнообломочными грунтами с песчаным заполнителем или песчаными (кроме пылеватого) грунтами, а также пылевато-глинистыми твердыми и полутвердыми, то такие грунты считаются благоприятными. Здесь конструкции фундаментов могут быть как столбчатыми, так и ленточными. Глубина их заложения зависит от наличия подвала или подполья. При их отсутствии фундамент может быть расположен и на поверхности. Конечно, растительный слой или торф с поверхности надо удалить.
Остальные грунты также могут быть использованы в качестве естественного основания, но выбор конструкции фундамента (столбчатый или ленточный) будет зависеть от пучинистости грунта при промерзании.
Под морозным пучением понимают увеличение объема промерзающих влажных грунтов вследствие замерзания в них воды и образования ледяных включений в виде прослоек, линз, поликристаллов, что вызывает неравномерный подъем фундаментов. При последующем оттаивании в этих грунтах происходит разуплотнение основания, вызывающее из-за различных условий оттаивания, как правило, неравномерную осадку фундаментов. Степень пучинистости грунта зависит от дисперсности грунта, его плотности и влажности, глубины залегания подземных вод, условий промерзания. В зависимости от этих факторов грунты подразделяют на пучинистые и непучинистые.
К пучинистым грунтам относят все пылевато-глинистые грунты, мелкие и пылеватые пески, а также крупнообломочные грунты с глинистым заполнителем.
Крупнообломочные грунты с песчаным заполнителем, пески гравелистые, крупные и средние считаются непучинистыми при любом уровне подземных вод.
По степени пучинистости пылевато-глинистые грунты подразделяют на пять групп: практически непучинистые, слабо-пучинистые, средне-, сильно- и чрезвычайно пучинистые грунты, при которых подъем поверхности на 1 м промерзания составляет соответственно до 1,1—3,5; 3,5—7; 7—12 и более 12 см.
Степень пучинистости грунта определяют по специальной методике на основе лабораторных исследований грунтов и других данных, которые у индивидуального застройщика отсутствуют. Поэтому обратим внимание на существенное влияние на пу-чинистость консистенции грунта и положения уровня подземных вод.
В грунтах может быть свободная, капиллярная и подвешенная воды. Свободная вода заполняет поры грунта, перемещается по ним под действием силы тяжести или разности напоров. Капиллярная вода поднимается по капиллярам силами поверхностного натяжения из слоев, расположенных выше основного горизонта подземных вод; подвешенная вода расположена в капиллярах, не связанных с основным горизонтом.
Подземные воды разделяют на три типа: верховодка, основной горизонт, межпластовые воды.
Верховодка образуется в проницаемых грунтах вблизи от поверхности. Глубина залегания слоя верховодки не превышает 2 м. Уровень верховодки зависит от расположения водоупо-ра и весьма переменчив. В засушливые годы и зимой верховодка может полностью исчезнуть и появиться после выпадения осадков и таяния снега. Поверхностный дренаж в виде водоотводных канав должен забрать и отвести верховодку с участка. В некоторых случаях при незначительной толщине водо-упора и залегания под ним фильтрующих грунтов можно пробурить скважины через водоупор и засыпать их щебнем или гравием, для того чтобы сбросить верховую воду в нижележащие слои грунта.
Основной горизонт — это первый водоносный слой от поверхности почвы, имеющий большое распространение по площади. Уровень его более или менее постоянен, но зависит от выпадающих за год осадков. Понижение уровня основного горизонта вод выполняют только централизованно при подготовке территории.
Межпластовые воды — это подземные воды, расположенные между двумя непроницаемыми слоями. Если воды полностью заполняют пространство между пластами, они могут быть напорными. Об этом следует помнить, если вы задумаете бурить скважины под воду или для фундамента.
Положение уровня подземных вод и возможность изменения его в период строительства и эксплуатации существенно влияют на выбор способа производства работ, конструкцию фундамента, его размеры и глубину заложения. При повышении уровня повышается влажность грунта основания, ухудшаются характеристики грунта, развиваются явления просадочности или набухания, увеличивается степень морозной пучинистости. Это может привести также к подтоплению погребов и подвалов, если они построены без конструктивных водозащитных мероприятий. При понижении уровня возможна дополнительная осадка построек. Поэтому до начала строительства следует определить тип и уровень подземных вод. Если в пониженных местах участка (территории) имеются выходы ключей, то устойчивый уровень основного горизонта подземных вод расположен близко от поверхности. Об этом свидетельствуют и заросли камыша или осоки. Если же в пониженных местах вода застаивается, но камыш или осока не растут, то уровень подземных вод формирует верховодка при достаточно близком расположении водоупора. Установить уровень подземных вод можно, вырыв яму или пробурив ямобу-ром скважину на глубину 1,5—2 м. Когда в выработке установится вода надо замерить расстояние от ее поверхности до поверхности грунта. Выполнив такие замеры в разные времена года, можно определить сезонные колебания уровня, что может пригодиться при выборе времени производства работ и конструкции фундамента.
В пылевато-глинистых грунтах имеет место капиллярное поднятие воды, которое может достигать 4—5 м в глинах, 1,5—4 м — в суглинках, 1—1,5 м — в супесях и 0,5—1 м в пылеватых песках. При промерзании грунта к фронту промерзания подтягивается вода, увеличивая влажность грунта.
Относительно безопасными, т.е. грунт будет слабопучинистым, можно считать условия, когда подземная вода расположена ниже, чем на 0,5 м от подошвы фундамента в пылеватых песках, 1 м — в супесях, 1,5 м — в суглинках и 2 м — в глинах. При этом консистенция глинистых грунтов должна быть твердой или полутвердой. Если расстояние от уровня подземной воды до подошвы фундамента будет меньше указанного, то грунты относятся к категории среднепучинистых. При мягко-пластичной консистенции грунта и расстоянии до горизонта воды в супесях меньше 0,5 м, суглинках меньше 1м, в глинах меньше 15м — грунт сильнопучинистый. В этих случаях конструкцию фундамента назначают с учетом степени пучинистости грунта.
Фундамент - Характеристики оснований фундаментов
Остались вопросы по теме - "Характеристики оснований фундаментов", задайте их на