Проектирование фундаментов глубокого заложения для зданий и сооружений

Сфера применения фундаментов глубокого залегания

Нулевой цикл, включающий в себя возведение подземной части сооружения, является одним из самых затратных. Стоимость этой небольшой по объему части будущего здания может достигать 20%. При этом застройщик всегда стремится уменьшить стоимость работ и найти экономически целесообразное решение. В большинстве случаев при проектировании гражданских и промышленных зданий выбирают фундаменты мелкого заложения или свайные фундаменты. Но возникают ситуации, когда для возведения здания или сооружения требуется не просто фундамент, а фундамент глубокого заложения. В их числе:

• большие сосредоточенные нагрузки;
• тяжелые и чувствительные к неравномерным осадкам здания и сооружения (опоры мостов, промышленные объекты, насосные станции, водозаборы, подземные гаражи и склады);
• устройство фундаментов мелкого заложения невыполнимо или невыгодно.

Устройство фундаментов глубокого заложения стоит гораздо дороже, поскольку требуется разработка значительной толщи грунта, до нескольких десятков метров. Проектируемые фундаменты должны опираться на скальное или полускальное основание.

Виды фундаментов глубокого заложения

На сегодняшний день используют 5 видов фундаментов глубокого заложения:

1. Опускные колодцы – это полая конструкция из монолитного или сборного железобетона, которая погружается под собственным весом или дополнительного усилия по мере разработки грунта внутри колодца. Форма сечения может быть круглой, квадратной, овальной или прямоугольной, но наиболее целесообразной считается именно круглая. Стенка такого колодца работает только на сжатие. В ряде случаев для опускных колодцев применяют каменную или кирпичную кладку, металл, но при прочих равных условиях предпочтение отдается сборному железобетону. Марка бетона В 35, он должен иметь высокую водонепроницаемость;

2. Кессоны - этот метод применяется в сильно обводненных грунтах, в которых имеются включения и прослойки скального грунта, из-за которого невозможно выполнить опускной колодец. Этот способ предусматривает устройство рабочей камеры, в которую под давлением нагнетается сжатый воздух, не позволяющий грунтовой воде проникать в камеру. Работы в таких условиях могут вестись только посменно и непродолжительное время, не более 2 часов в смену из-за повышенного давления воздуха в камере. Шлюзовой аппарат используется для перемещения людей и грузов. Для адаптации к повышенному давлению используют прикамерок шлюза, в котором давление постепенно повышается (5-15 минут) и после этого рабочий спускается в камеру кессона. Обратный процесс занимает большее время, для адаптации к атмосферному давлению требуется от 15 до 45 минут, быстрый переход может стать причиной развития кессонной болезни.

   Определение 1

   Кессон – это герметичная конструкция, которая изготавливается из железобетона, металла или пластика. Глубина кессона 2-2,2 метра.

3. Тонкостенная оболочка представляет собой пустотелый цилиндр, погружаемый вибропогружателем. Наружный диаметр такой оболочки составляет 1- 3 метра, а длина варьируется от 6 до 12 метров. Стыки между секциями сваривают или до погружения или выполняют фланцевый стык на болтах в процессе погружения. Для облегчения погружения и уменьшения риска раскалывания при встрече с твердыми включениями грунта, нижний конец секции снабжают ножом;

4. Буровые опоры по принципу возведения похожи на буронабивные сваи, но они имеют большее сечение, диаметр начинается от 80 см. Для устройства буровой опоры предварительно подготавливают скважины, которые затем бетонируют под защитой глинистого раствора или обсадных труб;
5. Фундаменты по методу «стена в грунте» служат конструктивным элементом фундамента или ограждением котлована или стеной подземного помещения. Для возведения стены выполняют узкую и очень глубокую траншею по периметру здания или сооружения, затем эту полость бетонируют или заполняют сборными элементами из железобетона.

Рисунок 1. Схема устройства опускного колодца. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Устройство фундаментов глубокого заложения сопряжено не только с большим затратами, но и с необходимостью точного следования технологии производства работ, любые отклонения и нарушения могут сказать на эксплуатационных свойствах всего здания или сооружения.