РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И СТРОИТЕЛЬСТВУ ЩЕЛЕВЫХ ФУНДАМЕНТОВ

Рекомендации по проектированию и строительству щелевых фундаментов разработаны ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательским институтом оснований и подземных сооружений имени Н.М.Герсеванова Госстроя СССР.

Рекомендации содержат указания по проектированию, расчету и устройству щелевых фундаментов - столбчатых опор глубокого заложения, сооружаемых способом "стена в грунте".

Рекомендации предназначены для проектирования и строительства гражданских, промышленных и транспортных сооружений.

В разработке Рекомендаций принимали участие: д-р техн. наук М.И.Смородинов, кандидаты техн. наук В.Н.Корольков и Б.С.Федоров и инж. В.Д.Иванов.

В Рекомендациях использованы материалы института Фундаментпроект Минмонтажспецстроя СССР, Уральского политехнического института МинВУЗа РСФСР и Днепропетровского инженерно-строительного института МинВУЗа УССР.

Рекомендации одобрены секцией "Специальных работ" Ученого совета НИИОСП.

ВВЕДЕНИЕ

Разработка Рекомендаций вызвана началом широкого применения в отечественном строительстве щелевых фундаментов. Щелевые фундаменты представляют собой столбчатые опоры глубокого заложения, устраиваемые способом "стена в грунте", т.е. сооружаемые в узких траншеях, как правило, под защитой глинистого раствора (глинистой суспензии), удерживающего грунтовые стенки траншей от обрушения.

В литературе встречаются другие названия щелевых фундаментов: бареты, шлицевые фундаменты и др.

Щелевые фундаменты могут воспринимать значительные вертикальные и горизонтальные нагрузки в пределах допустимых деформаций. Поэтому они представляют собой наиболее рациональный вид опор для высотных зданий, заводских дымовых труб, транспортных эстакад и других сооружений, передающих значительные концентрированные нагрузки на основание.

Применение щелевых фундаментов наиболее эффективно в сложных геологических условиях, при высоком уровне грунтовых вод, а также на застроенных территориях.

Рекомендации разработаны на основе результатов лабораторных и натурных исследований с использованием следующих нормативных материалов: Рекомендаций по технологии устройства подземных сооружений методом "стена в грунте", главы СНиП II-17-77* "Свайные фундаменты" и главы СНиП II-15-74** "Основания зданий и сооружений".

________________

* На территории Российской Федерации документ не действует. Действуют СНиП 2.02.03-85.

** На территории Российской Федерации документ не действует. Действуют СНиП 2.02.01-83. - Примечания изготовителя базы данных.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Настоящие рекомендации распространяются на проектирование щелевых фундаментов под промышленные, общественные и жилые здания, транспортные сооружения, опоры линий электропередачи и промышленное оборудование.

1.2. Действие рекомендаций не распространяется на проектирование и устройство щелевых фундаментов в сейсмических районах и районах с вечномерзлыми, просадочными, набухающими и засоленными грунтами.

1.3. Щелевые фундаменты не допускается устраивать в грунтах, в которых для обеспечения устойчивости стенок траншей невозможно применение глинистого раствора (крупнообломочные грунты с незаполненными пустотами, грунты текучей консистенции), а также на закарстованных и подрабатываемых территориях.

1.4. При проектировании щелевых фундаментов, кроме настоящих рекомендаций, следует руководствоваться главой СНиП по проектированию оснований зданий и сооружений и главой СНиП по проектированию бетонных и железобетонных конструкций.

1.5. Щелевые фундаменты под промышленное оборудование с динамическими нагрузками следует проектировать с учетом дополнительных требований, содержащихся в главе СНиП по проектированию фундаментов машин с динамическими нагрузками.

1.6. Щелевые фундаменты, возводимые в среде, обладающей агрессивностью по отношению к бетону, следует проектировать с учетом дополнительных требований, предъявляемых главой СНиП по защите строительных конструкций от коррозии.

2. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

2.1. Инженерно-геологические изыскания, необходимые для проектирования щелевых фундаментов, должны производиться в соответствии с требованиями главы СНиП по инженерным изысканиям для строительства; при этом в отчетных материалах изысканий должны содержаться дополнительные данные, характеризующие вид и состояние фундаментов и их оснований расположенных вблизи зданий и сооружений, а также данные о нагрузках, передаваемых этими фундаментами на основание.

2.2. Инженерно-геологическое строение площадки должно быть изучено на глубину не менее 10 м ниже подошвы проектируемых щелевых фундаментов. При опирании на скальный грунт эта величина составляет 1,5 м.

2.3. Щелевые фундаменты выполняются в виде вертикальных несущих элементов ограниченной ширины в плане прямоугольного, крестообразного, таврового, коробчатого и др. поперечных сечений (рис.1), используемых отдельно или образующих фундаментные поля (рис.2).

Рис.1. Поперечные сечения щелевых фундаментов: а - прямоугольное; б - прямоугольное сдвоенное; д - корытообразное; е - двутавровое; ж - коробчатое; з - уголковое

Рис.2. Примеры устройства фундаментных полей с размещением щелевых фундаментов: а - линейное; б, г - радиальное; в - концентрическое

2.4. Конструкция щелевых фундаментов, их размеры и взаимное расположение выбираются в зависимости от размеров надфундаментного сооружения, его очертания в плане, характера и величины расчетных нагрузок, геологических и гидрогеологических условий и других факторов.

2.5. Размеры щелевых фундаментов в плане должны позволять вести их бетонирование по всему поперечному сечению.

2.6. В отдельных случаях щелевые фундаменты могут сооружаться в траншеях, отрываемых насухо без применения глинистого раствора. Это возможно в необводненных связных грунтах.

2.7. Толщина щелевых фундаментов соответствует ширине применяемых грейферов и обычно находится в пределах от 0,4 до 1 м. Длина щелевых фундаментов обычно равна величине максимального раскрытия челюстей грейфера или ее удвоенному значению плюс 40-80 см (перемычка между двумя захватками) и колеблется в пределах от 2 до 7 м.

2.8. Щелевые фундаменты обычно выполняются глубиной от 5 до 20-25 м. В отдельных случаях заложение щелевых фундаментов может достигать большей глубины (30-50 м).

2.9. Рациональность применения щелевых фундаментов определяется на основании технико-экономического сопоставления с другими вариантами. Целесообразно применять щелевые фундаменты в сложных геологических и гидрогеологических условиях, а также при строительстве вблизи существующих зданий и сооружений.

2.10. При проектировании следует стремиться к использованию на одной площадке минимального числа (1-3) типоразмеров поперечного сечения щелевых фундаментов.

2.11. При проектировании щелевых фундаментов должны быть определены и указаны в проекте основные данные по технологии производства работ (плотности глинистого раствора и бетона, тип и параметры землеройного механизма, продолжительность выполнения отдельных операций и др.).

2.12. Щелевые фундаменты следует проектировать монолитными с бетонированием, осуществляемым методом вертикально-перемещающейся трубы (ВПТ) или нагнетанием бетонной смеси насосом с вытеснением глинистого раствора. При технико-экономическом обосновании щелевые фундаменты можно устраивать сборными из цельных железобетонных элементов заводского изготовления или с горизонтальным членением. При устройстве щелевых фундаментов из сборных элементов пространство, остающееся между ними и грунтом, заполняют твердеющим тампонажным раствором. Щелевые фундаменты можно также устраивать сборно-монолитными (сборными в верхней части и монолитными в нижней).

2.13. Глинистый раствор должен обладать свойствами, обеспечивающими устойчивость грунтовых стенок траншеи в процессе ее разработки и бетонирования. Показатели качества глинистого раствора должны содержаться в проекте производства работ.

3. ОСНОВНЫЕ УКАЗАНИЯ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ

3.1. Щелевые фундаменты следует проектировать из тяжелого бетона марок не ниже М 200 для монолитных и М 300 - для сборных конструкций. Проектную марку бетона по морозостойкости и водонепроницаемости следует назначать в зависимости от температурно-климатических условий района строительства в соответствии с требованиями главы СНиП по проектированию бетонных и железобетонных конструкций.

3.2. Требования к бетону и арматуре устанавливаются в соответствии с главой СНиП по проектированию бетонных и железобетонных конструкций.

3.3. Щелевые фундаменты должны армироваться за исключением случаев, когда по всему поперечному сечению фундамента при неблагоприятных сочетаниях нагрузок возникают только напряжения сжатия, значение которых не превышает соответствующих расчетных сопротивлений бетона. Арматуру надлежит сваривать в каркасы. Расстояние между арматурными стержнями в каркасах должно быть не менее 150 мм и не более 20 диаметров продольной арматуры (но не более 300 мм). Каркасы должны иметь жесткость, обеспечивающую сохранение требуемых размеров при их транспортировке и монтаже.

3.4. В щелевых фундаментах из монолитного бетона в качестве рабочей арматуры должна применяться стержневая арматура периодического профиля. Применение гладкой арматуры для этой цели не допускается.

3.5. Арматурные каркасы для щелевых фундаментов из монолитного бетона должны иметь длину, равную глубине траншеи, ширину и толщину на 10-15 см менее соответствующих размеров фундамента.

3.6. В арматурных каркасах должны быть предусмотрены проемы для пропуска бетонолитных труб. Проемы следует устраивать: один в середине каркаса при ширине щелевого фундамента до 4 м и два (при радиусе растекания бетонной смеси не менее 1,5 м) при ширине щелевого фундамента 46 м.

3.7. Арматурные каркасы должны иметь с наружный стороны направляющие салазки, фиксирующие их положение в траншее для создания требуемой толщины защитного бетонного слоя, а также петли для подъема краном и арматурные выпуски для подвешивания каркасов на воротнике после опускания в траншею.

3.8. Направляющие салазки изготовляют из полосовой стали и приваривают к арматурному каркасу с шагом 2 м по длине и ширине каркаса. Толщина каркаса по направлявшим салазкам должна быть на 10-15 мм меньше ширины грейфера, принятого для разработки траншеи.

3.9. Толщину щелевого фундамента назначают по расчету его прочности и несущей способности, но не менее 400 мм при глубине заложения до 6 м, 500 мм при глубине заложения 615 м и 600 мм при глубине заложения более 15 м.

3.10. Заглубление щелевого фундамента в слой грунта, на который опирается его подошва, должно быть не менее 0,5 м. Толщина этого слоя под подошвой щелевого фундамента должна быть не меньше пятикратной толщины последнего, а глубина заложения слоя не меньше глубины сжимаемой толщи (рис.3).

При сборно-монолитной конструкции щелевого фундамента сборная верхняя часть фундамента должна заглубляться в монолитную не менее чем на 50 см.

Рис.3. Расположение щелевого фундамента относительно слоев грунта: - толщина фундамента; - заглубление в несущий слой; - толщина слоя, на который опирается фундамент; - глубина заложения подошвы несущего слоя; - размер сжимаемой толщи

4. ОСНОВНЫЕ УКАЗАНИЯ ПО РАСЧЕТУ

4.1. При расчете щелевых фундаментов должны учитываться действующие на них нагрузки и воздействия, возникающие в условиях эксплуатации; для сборных элементов - также нагрузки, возникающие при их изготовлении, транспортировке и монтаже.

4.2. Нормативные нагрузки, коэффициенты перегрузки и сочетания нагрузок следует принимать в соответствии с требованиями главы СНиП "Нагрузки и воздействия". В необходимых случаях нагрузки и воздействия следует определять также по главам СНиП: "Проектирование мостов и труб", "Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов)", "Линии электропередачи напряжением выше 1 кВ".

4.3. Щелевые фундаменты и их основания следует рассчитывать по первому и второму предельным состояниям (по несущей способности и по деформациям). Щелевые фундаменты рассчитывают по прочности, перемещениям и образованию или раскрытию трещин, а их основания - по несущей способности, устойчивости и осадкам.

4.4. Основания рассчитывают по устойчивости только в случаях, если на них передаются горизонтальные нагрузки и они ограничены откосами или сложены крутопадающими слоями грунта. Расчет оснований по устойчивости можно производить методами круглоцилиндрических поверхностей скольжения в соответствии с требованиями главы СНиП по проектированию оснований зданий и сооружений. При этом коэффициент устойчивости , определяемый по формуле

,                                                                   (1)

где и - соответственно суммы моментов всех удерживающих и сдвигающих сил относительно предполагаемого центра вращения, должен быть не менее 1,2.

4.5. Расчет щелевых фундаментов по перемещениям и оснований по осадкам от действия вертикальных нагрузок не производится при опирании щелевых фундаментов на практически несжимаемое основание (скальные, крупнообломочные с песчаным заполнителем и глинистые грунты твердой консистенции).

4.6. Расчет щелевых фундаментов по образованию или раскрытию трещин производится при действии на эти фундаменты горизонтальных нагрузок в соответствии с требованиями главы СНиП по проектированию бетонных и железобетонных конструкций.

4.7. Расчет щелевых фундаментов и их оснований по несущей способности должен производиться на основное сочетание нагрузок с коэффициентами перегрузки, принимаемыми в соответствии с требованиями глав СНиП на нагрузки и воздействия, расчет до деформациям - на основное сочетание нагрузок с коэффициентами перегрузки, равными единице.

5. РАСЧЕТ ЩЕЛЕВЫХ ФУНДАМЕНТОВ ПО НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ

5.1. Щелевые фундаменты, рассчитываемые по несущей способности, должны удовлетворять условию:

,                                                                     (2)

где - расчетная нагрузка, передаваемая на щелевой фундамент и определяемая при проектировании здания или сооружения;

- расчетная нагрузка, допускаемая на щелевой фундамент, определяемая в соответствии с указаниями п.5.2.

5.2. Расчетную нагрузку , допускаемую на щелевой фундамент, следует определять как наименьшее из двух найденных значений расчетных сопротивлений щелевого фундамента: по материалу и по грунту , взятыми с соответствующими коэффициентами безопасности:

;   ,                                                         (3)

где - коэффициент безопасности по материалу, принимаемый равным 1;