Выбор глубины заложения фундамента

Выбор глубины заложения подошвы фундаментов является одним из главных этапов их проектирования.

Основные факторы влияющие на глубину заложения подошвы фундаментов.

При этом решаются вопросы о несущем слое грунта и принимаемом типе основания.Обычно стремятся принимать минимальную глубину заложения подошвы фундаментов, так как этим можно добиться наименьшей, как правило, стоимости устройства фундаментов.Однако самые верхние слои грунта часто обладают большой сжимаемостью, малой несущей способностью и могут периодически изменять свой объем и прочность под действием метеорологических факторов и деятельности растительного и животного мира.При выборе глубины заложения фундаментов приходится учитывать следующие факторы:

1) инженерно-геологические и гидрогеологические условия площадки строительства.;
2) климатические особенности района строительства( промерзание-оттаивание, высыхание -увлажнение);
3)особенности возводимого и соседних сооружений;
4) способ производства работ по отрывке котлованов и возведению фундаментов.

Выбирая глубину заложения фундамента, тем самым выбирают несущий слой основания, поэтому исходят из основных требований, предъявляемых к основаниям, учитывая прочность, устойчивость, допустимость деформаций грунтов основания, долговечность основания и экономичность решения( по стоимости, расходу материалов, трудозатратам).

Заглубление фундамента в грунт ниже поверхности земли или пола подвала ( подполья) принимают не менее 0,5 м.исключение составляют скальные породы, при наличии которых обычно снимают только верхний, сильно разрушенный ее слой.

Влияние инженерно-геологических и гидрогеологических факторов на глубину заложения фундамента.

К инженерно-геологическим и гидрогеологическим условиям площадки строительства относят характер напластования грунтов, их физико-механические свойства , положение и колебания уровня подземных вод с учетом изменений, которые возникают после застройки территории, а также степени агрессивности среды.

Инженерно-геологическое строение на каждой площадке строительства имеет свои особенности.Инженерно-геологические условия различаются как напластованием грунтов , так и прочностными и деформационными характеристиками грунта φ,с и Е0( угол внутреннего трения, удельное сцепление, модуль деформации).В зависимости от этих характеристик все грунты можно разбить на две категории -слабые и надежные.

Слабыми называют грунты , использование которых в качестве основания не может гарантировать надежное существование проектируемого сооружения.Надежными являются грунты, обеспечивающие требуемое существование проектируемого сооружения.Поскольку грунты относят к той или иной категории, в том числе в зависимости от сооружения,такая оценка грунта является относительной.Указанное деление всех грунтов на две категории позволяет все многообразие напластований грунтов представить в виде трех схем( рис-1).

Рисунок-1. Схемы напластования грунтов.

а-схема-I; б-схема- II ; в-схема-III; 1-надежный грунт; 2-слабый грунт;

При схеме I, когда с поверхности на большую глубину залегают надежные грунты, глубина заложения подошвы фундаментов фактически не зависит от напластования грунтов.Однако при наличии на некоторой глубине более более прочных и менее сжимаемых грунтов можно рассматривать два варианта устройства фундаментов с минимальной глубиной заложения сравнительно развитых в плане фундаментов. Либо более глубокие фундаменты с минимальной шириной подошвы.Выбор решения осуществляется на основе технико-экономического сравнения этих двух вариантов.

Рисунок-2. Варианты устройства фундаментов при напластовании грунтов по схемеII

При схеме II сверху залегает один или несколько слоев слабого грунта. При напластовании грунтов по этой схеме принимаемое решение о глубине заложения фундамента зависит от толщины слоя слабого грунта. при небольшой его толщине целесообразно толщину слабого слоя грунта прорезать и опереть фундаменты на надежный грунт( рис-2,а).

В зависимости от свойств слабого грунта его иногда можно использовать в качестве несущего слоя основания с одновременным принятием мер по снижению чувствительности конструкций проектируемого сооружения( здания) к возможному развитию неравномерных осадок ( рис-2,б, в).Если такие решения нецелесообразны, то можно применить свайные фундаменты ( рис-2,г) или искусственно улучшенные основания( песчаные или грунтовые подушки( рис2,д)осуществить закрепление или уплотнение слабых грунтов( рис-2,е).

При схеме III в толще надежных грунтов залегает один или несколько слоев слабого грунта. В таком случае приходится фундаментами или сваями прорезать всю толщу, содержащую слабые грунты ( рис-3,б,в), аналогично рис-2, а,г, или делать песчаную подушку ( рис-3, г).Однако при сравнительно большой толщине верхнего надежного грунта иногда целесообразно использовать его в качестве распределительной подушки .В этом случае фундаменты делают с минимальной глубиной заложения.

Рисунок-3. Варианты устройства фундаментов при напластовании грунтов по схеме III

1- Надежный грунт;2-слабый грунт; 3-эпюра вертикальных нормальных напряжений; 4-зона закрепления

Тогда вертикальные сжимающие напряжения в пределах верхнего надежного грунта будут распределяться на значительную площадь, уменьшаясь по интенсивности до величины, которую может воспринять слабый грунт ( рис-3,а).при искусственном закреплении грунта достаточно закрепить только слабый грунт ( рис-3,д). Кроме напластования грунтов учитывают и режим подземных вод -гидрогеологические условия площадки строительства.

Осушение котлованов при отрывке их ниже уровня подземных вод связано не только с увеличением стоимости работ по устройству фундаментов, но и с возможностью нарушения природной структуры грунта несущего слоя гидростатическим и гидродинамическим давлением подземной воды.Поэтому желательно располагать подошву фундаментов выше уровня подземных вод во время закладки фундаментов или принимать минимальное их заглубление ниже указанного уровня.

Изменение положения уровня подземных вод в период эксплуатации сооружения приходится учитывать, если при этом изменяются свойства грунтов. В частности, при поднятии уровня подземных вод некоторые грунты могут давать просадку или набухать. Грунты же, содержащие органические вещества, чувствительны к понижению уровня подземных вод, так как эти вещества выше указанного уровня гниют( разлагаются).

Положение уровня подземных вод существенно сказывается также на пучении грунта при его промерзании, что учитывается при рассмотрении климатических особенностей района строительства.