Руководство по проектированию оснований и фундаментов на пучинистых грунтах

4. СТРОИТЕЛЬНО-КОНСТРУКТИВНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ ПРОТИВ ДЕФОРМАЦИИ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ ПРИ ПРОМЕРЗАНИИ И
ПУЧЕНИИ ГРУНТОВ

4.1. Строительно-конструктивные мероприятия против деформации зданий и сооружений от морозного пучения грунтов предусматриваются в двух направлениях: полного уравновешивания нормальных и касательных сил морозного пучения и снижения сил и деформаций пучения и приспособления конструкций зданий и сооружений к деформациям грунтов оснований при их промерзании и оттаивании.

При полном уравновешивании нормальных и касательных сил морозного пучения грунтов мероприятия против деформации сводятся к конструктивным решениям и расчету нагрузок на фундаменты. Только на период строительства, когда фундаменты перезимовывают ненагруженными или имеют еще не полную проектную нагрузку надлежит предусматривать временные теплохимические мероприятия по предохранению грунтов от увлажнения и промерзания. Для малоэтажных зданий с малонагруженными фундаментами целесообразно применять такие конструктивные мероприятия, которые направлены на снижение сил морозного пучения и деформаций конструктивных элементов зданий и приспособление зданий и сооружений к деформациям при промерзании и оттаивании грунтов.

4.2. Фундаменты зданий и сооружений, возводимых на пучинистых грунтах, могут быть запроектированы из любых строительных материалов, которые обеспечивают их эксплуатационную пригодность и удовлетворяют требованиям прочности и долголетней сохранности. При этом необходимо считаться с возможными вертикальными знакопеременными напряжениями от морозного пучения грунтов (поднятие грунтов при промерзании и осадка их при оттаивании).

4.3. При размещении зданий и сооружений на строительной площадке необходимо по возможности учитывать степень пучинистости грунтов с тем расчетом, чтобы под фундаментами одного здания не могли оказаться грунты с различной степенью пучинистости. При необходимости строительства здания на грунтах с различной степенью пучинистости следует предусматривать конструктивные мероприятия против действия сил морозного пучения, например, при ленточных сборных железобетонных фундаментах устраивать по фундаментным подушкам монолитный железобетонный пояс и др.

4.4. При проектировании зданий и сооружений с ленточными фундаментами на сильнопучинистых грунтах в уровне верха фундаментов надлежит предусматривать для 1-2-этажных каменных зданий по периметру наружных и внутренних капитальных стен конструктивные железобетонные пояса шириной не менее 0,8 толщины стены, высотой 0,15 м и над проемами последнего этажа - армированные пояса.

Примечание. Железобетонные пояса должны иметь марку бетона не менее М-150, арматуру с минимальным сечением, три стержня диаметром 10 мм с усиленным стыкованием по длине.

4.5. При проектировании свайных фундаментов с ростверком на сильно- и среднепучинистых грунтах необходимо учитывать действие нормальных сил морозного пучения грунтов на подошву ростверка. Сборные железобетонные подстеновые рандбалки должны быть монолитно связаны между собой и уложены с зазором не менее 15 см между рандбалкой и грунтом.

4.6. Глубину заложения фундаментов в практике строительства следует рассматривать как одно из коренных мероприятий по борьбе с деформациями от неравномерных осадок фундаментов и от морозного выпучивания при промерзании грунтов, т.к. заглублением фундаментов в грунт преследуется цель обеспечения устойчивости и долговечной эксплуатационной пригодности зданий и сооружений.

При проектировании глубина заложения фундаментов назначается в зависимости от факторов, предусмотренных в п.3.27 главы СНиП по проектированию оснований зданий и сооружений.

При проектировании фундаментов для зданий и сооружений назначение заглубления фундаментов в грунт - довольно сложный и важный вопрос фундаментостроения, поэтому при его решении следует исходить из всестороннего анализа комплексного влияния различных факторов на устойчивость фундаментов и на состояние грунтов в их основании.

Под глубиной заложения фундаментов подразумевается расстояние, измеряемое по вертикали, считая от дневной поверхности грунта с учетом подсыпки или срезки до подошвы фундамента, а при наличии специальной подготовки из песка, щебня или тощего бетона - до низа слоя подготовки. Подошвой фундамента называется нижняя плоскость конструкции фундамента, опирающаяся на грунт и передающая на грунт давление от веса здания и сооружения.

4.7. При определении глубины заложения фундаментов следует учитывать назначение и конструктивные особенности зданий и сооружений. Для уникальных зданий (например, высотные здания и Останкинская телевизионная башня в Москве) критерием для заглубления фундаментов служат свойства грунтов. Известно, что на большей глубине грунты бывают плотнее и могут воспринимать значительно большие нагрузки.

Сборные типовые фундаменты гражданских зданий массового строительства (например, жилых многоэтажных домов) заглубляют по условиям устойчивости. Типового решения глубины заложения фундаментов для всех разновидностей грунтов в основании дать не представляется возможности, они возможны только для аналогичных грунтовых условий.

Малоэтажные здания с малонагруженными фундаментами, как, например, гражданские и промышленные здания и сооружения в сельской местности, проектируются с учетом предельных деформаций на непучинистых грунтах и устойчивости на пучинистых.

Глубина заложения фундаментов под временные здания и сооружения принимается по технико-экономическим соображениям с применением облегченных фундаментов мелкого заложения.

Глубина заложения фундаментов крупных промышленных зданий принимается в зависимости от технологических процессов, фундаментов под специальное оборудование и машины, а также по условиям эксплуатационного содержания здания.

Глубина заложения фундаментов зависит от сочетания постоянных и временных нагрузок на основание, а также от динамических воздействий на грунты в основании фундаментов, особенно эти условия необходимо учитывать при заглублении фундаментов под стены наружного ограждения в промышленных зданиях с большими динамическими нагрузками.

4.8. Фундаменты под тяжелое оборудование и машины, а также под мачты, колонны и другие спецсооружения устанавливаются на глубину в соответствии с требованием обеспечения устойчивости и экономической целесообразности. Как правило, плотность сложения грунтов с глубиной возрастает, и поэтому в целях повышения давления на основание и снижения величины осадок фундаментов при уплотнении грунтов принимают большую глубину заложения фундаментов по сравнению с глубиной заложения фундаментов по условиям промерзания и пучения грунтов.

Фундаменты, работающие на горизонтальные или вырывающие нагрузки, закладываются на глубину в зависимости от величины этих нагрузок. Для зданий с отапливаемыми подвалами глубина заложения фундаментов принимается по условиям устойчивости фундамента независимо от глубины промерзания грунта.

4.9. Встречаются случаи, когда на застраиваемой территории изменяется природный рельеф площадки путем отвода русел ручьев и речек за пределы площадки строительства, а старое русло засыпается грунтом или же площадка выравнивается срезкой грунта на одном участке и подсыпкой на другом.

Несмотря на уплотнение насыпных грунтов, осадка фундаментов на них будет больше по сравнению с осадкой грунта природного сложения, а поэтому и глубину заложения фундаментов нельзя принимать одинаковую для насыпных грунтов и грунтов природного сложения.

При назначении глубины заложения фундаментов необходимо учитывать гидрогеологические условия как решающий фактор во многих случаях проектирования фундаментов. Глубина заложения фундамента зависит от физического состояния современных геологических отложений, однородности и плотности грунта, уровня грунтовых вод и консистенции глинистых грунтов. Грунты рыхлого сложения, водонасыщенные и содержащие в своем составе большое количество органических остатков, не всегда можно использовать в качестве естественных оснований.

На грунтах слабых и сильносжимаемых требуется применять мероприятия по улучшению свойств грунтов или же проектировать свайные фундаменты.

Глубину заложения фундаментов в сложных гидрогеологических условиях следует решать в нескольких вариантах, и наиболее рациональное решение принимается из их сравнения на основании технико-экономических расчетов.

Крайне неблагоприятным фактором в фундаментостроении считается наличие грунтовых вод и расположение их уровня близко к дневной поверхности. Этот фактор обусловливает не только глубину заложения фундаментов, но и их конструкцию и способ производства работ по возведению фундаментов.

4.10. Периодическое колебание уровня грунтовых вод в напряженной зоне основания фундаментов сильно влияет на несущую способность грунтов и вызывает деформации оснований и фундаментов. Кроме того, близкое расположение уровня грунтовых вод к слою мерзлого грунта обусловливает величину морозного вспучивания грунта за счет подсоса влаги из нижележащих водонасыщенных грунтов.

Особым видом грунтовых вод является так называемая верховодка с ограниченным распространением в плане и невыдержанным уровнем стояния грунтовой воды, вмещаемой в толще грунта в виде отдельных очагов. Довольно часто верховодка встречается в толще сезоннопромерзающего грунта и обусловливает большую неравномерность морозного пучения грунтов и выпучивание фундаментов. Даже в пределах одной строительной площадки встречается несколько очагов верховодки с различным уровнем стояния грунтовой воды, иногда даже напорной.

Необходимо учитывать при назначении глубины заложения фундаментов глубину промерзания и степень пучинистости грунтов, так как по условию устойчивости нельзя допускать промерзания пучинистых грунтов ниже подошвы фундаментов.