Устройство фундаментов. Новая технология - "фундамент на трубогрунте"

Инженерно-строительный журнал, N 2, 2008
Рубрика: Технологии
К.т.н., доцент ГОУ СПбГПУ Г.Я.Булатов*, инженер А.Ю.Костюкова

________________

* Георгий Яковлевич Булатов,

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет

Тел. раб. 297-59-49

УСТРОЙСТВО ФУНДАМЕНТОВ

НОВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ - "ФУНДАМЕНТ НА ТРУБОГРУНТЕ

Основание зданий и сооружений является наиболее важной и определяющей системой в обеспечении надежности и долговечности сооружения при его эксплуатации. В общем объеме строительства устройство оснований и фундаментов имеет значительный удельный вес как по стоимости, так и по трудоемкости строительных работ. Поэтому необходимо производить рациональное проектирование оснований и фундаментов с рассмотрением всех возможных вариантов и их последующим технико-экономическим сопоставлением.

Свайные фундаменты получили широкое распространение в фундаментостроении. Они позволяют возводить здания и сооружения на слабых грунтах с недостаточной несущей способностью. Во многих случаях это единственный эффективный способ возведения сооружений в сложных инженерно-геологических условиях.

Территория строительства в районах Санкт-Петербурга в геологическом отношении представлена четвертичными отложениями: за насыпными грунтами идут пески - от рыхлых до средней плотности, толщиной от полутора до трех метров. Ниже находятся ленточные отложения со слабыми грунтами толщиной 10-12 метров. Затем - моренные пласты с хорошими прочностными свойствами. Еще ниже - кембрийские отложения, представленные твердыми глинами. Эти глины - хорошее основание для сооружений. Грунтовые воды располагаются на глубине 1,5-3 метра с амплитудой колебаний около метра.

Современные технологии возведения фундаментов предлагают устройство буронабивных фундаментов. Однако подобный способ в грунтовых условиях центральной части Санкт-Петербурга приводит к значительному увеличению сроков и стоимости строительства. Помимо этого, технология устройства буронабивных фундаментов в условиях исторической застройки может вызвать неравномерную осадку близлежащих зданий, трещинообразование и переход в аварийное состояние.

В последние годы широко возводились причальные сооружения на металлических сваях-оболочках, так как они имеют много достоинств. Стальные сваи лучше выдерживают динамические нагрузки и воспринимают большие изгибающие моменты по сравнению с железобетонными сваями.

Предлагаемая технология будет наиболее эффективна к применению в условиях акватории. Она основана на применении открытых снизу стальных трубчатых свай.

Об использовании стальных трубчатых свай подробнее см.: Булатов Г.Я., Костюкова А.Ю. Технология возведения фундаментов - "свая в трубе" // Инженерно-строительный журнал, N 1, 2008. С.33-37.

Технической задачей предложения было снижение расхода материалов и удельной трудоемкости работ.

Поставленная задача решена за счет того, что после погружения трубчатой сваи удаляют слабый грунт из её полости, выравнивают поверхность грунтового ядра, уплотняют его, укладывают (при необходимости) слой дренирующего материала с уплотнением и внутрь трубы устанавливают фундаментную колонну, передающую нагрузки от ростверка на грунтовое ядро ("трубогрунт").

Указанные признаки расширяют возможности применения трубчатых свай больших диаметров при использовании обычных строительных средств, а также обеспечивают щадящее воздействие на окружающую среду вследствие поэтапного устройства отдельных элементов сваи.     

Сущность предложения поясняется чертежами: где на рис.1 показан продольный разрез по трубчатой свае с внутренней колонной-фундаментом в виде стакана, на рис.2 - то же, поперечный разрез. На рис. 3 -продольный разрез по трубчатой свае с внутренней центральной колонной, на рис.4 - то же, поперечный разрез.

На рис.1 и 2 представлена погруженная в грунт трубосвая 1 с частично срезанным грунтовым ядром 2, прикрытым дренажным слоем 3, например, крупнозернистого песка, на который установлена колонна 4 в виде стакана и ростверк 5. Верхняя часть трубосваи 1 может быть снята по разъему 9.

Рисунок 1


А-А  

Рисунок 2

На рис.3 и 4 представлена свая 1 с центральной колонной, состоящей из стойки 6, соединенной с фундаментной плитой 7 и с капителью-надколонником 8.

Рисунок 3

Рисунок 4

Рассмотрим работу предлагаемого способа, используя рис.1 и 2.

При погружении трубосваи 1 в её полость входит грунт в виде ядра 2 цилиндрической формы, поскольку свая легко прорезает толщу грунта основания своими тонкими стенками. При этом несущая способность её по грунту не будет высокой. Для повышения эффективности сваи 1 удаляют слабый грунт из ее полости, выравнивают поверхность грунтового ядра 2, уплотняют его, укладывают дренажный слой 3 и устанавливают на него колонну-фундамент, при этом между ростверком 5 и сваей 1 выполняют зазор на осадку фундаментной плиты. Колонну выполняют из нескольких элементов, в числе которых устанавливают домкрат, компенсируют осадку основания колонны, выполняют постоянную опору и выключают домкрат.

Вариантом способа может быть то, что колонну отливают на месте установки из твердеющего материала, например, из бетона, с антифрикционной изоляцией от трубосваи 1, а после выполнения колонны производят снятие верхней части трубосваи 1 до разъема 9 (рис.1).