Основные принципы проектирования фундаментов в открытых котлованах.

1. Оценка инженерно-геологических условий площадки строительства (общие требования для всех типов фундаментов).

2. Определение глубины заложения фундамента (оптимальное значение при рассмотрении различных условий). 

Глубина заложения фундаментов должна приниматься с учетом:

- назначения и конструктивных особенностей проектируемого сооружения, нагрузок и воздействий на его фундаменты. К особенностям сооружений, влияющим на выбор глубины заложения подошвы фундамента, относятся: наличие подвальных помещений, приямков, глубоких фундаментов под оборудование, примыкание к фундаментам ранее построенных или будущих сооружений, характер подземного хозяйства около объекта строительства, а также конструкции самого фундамента. Обычно стараются предотвратить возможность нарушения структуры грунтов в основании фундамента при отрывке рядом более глубокого котлована. При возведении сооружений в водоемах глубину заложения фундаментов назначают с учетом возможного размыва грунта. К особенностям сооружений относятся также нагрузки, передаваемые на основание, чувствительность конструкций к неравномерным осадкам, планируемая долговечность сооружений и их уникальность. При высоких сооружениях, например дымовых трубах, мачтах и т. п., глубина заложения фундаментов диктуется необходимостью значительного развития их в стороны. На конструктивные особенности фундаментов опор линий электропередач, высотных сооружений связи будет влиять наличие значительных выдергивающих нагрузок. Конструктивные размеры таких фундаментов часто приходится назначать довольно большими, для обеспечения значительного собственного веса, способного компенсировать наличие выдергивающих нагрузок.

- глубины заложения фундаментов примыкающих сооружений, а также глубины прокладки инженерных коммуникаций;

- существующего и проектируемого рельефа застраиваемой территории;

- инженерно-геологических условий площадки строительства (физико-механических свойств  грунтов, характера напластований, наличия слоев, склонных к скольжению, карманов выветривания, карстовых полостей и пр.); - гидрогеологических условий площадки и возможных их изменений в процессе строительства и эксплуатации сооружения;

- глубины сезонного промерзания грунтов. Климатические факторы сказываются, прежде всего, на промерзании грунтов и связанном с ним морозном пучении. При промерзании грунта вода, заполняющая поры между частицами, расширяется и деформирует грунт, выпучивая его кверху

Выбор оптимальной глубины заложения фундаментов в зависимости от учета указанных выше условий рекомендуется выполнять на основе технико-экономического сравнения различных вариантов.

3. Предварительное назначение размеров подошвы фундаментов мелкого заложения.

4. Проверочные расчеты фундаментов мелкого заложения:

а) по давлению (расчетное давление по подошве фундамента не должно превышать расчетного сопротивления грунта основания);

б) ограничение предельных деформаций оснований (расчетная осадка не должна превышать максимально-допустимую  для данного типа здания или сооружения).

5. При необходимости проводят расчет оснований фундаментов мелкого заложения по несущей способности. (см.Лекции).

Проектирование котлованов

Общие положения

Котлованами называют выемки различные по глубине, но с достаточно большими размерами в плане, устраиваемые в грунте и предназначенные для различных целей: устройство фундаментов, монтажа подземных конструкций и оборудования, прокладки туннелей и коммуникаций и т.п.

Выемки, имеющие малую ширину и большую длину, называют

траншеями, а имеющие малые размеры в плане и большую глубину – шахтами.

Проекты разработки котлованов составляют в тех случаях, когда глубина котлована превышает 2 м и для его устройства требуется применение каких-либо защитных мероприятий — сложных ограждений, глубинного водоотлива и т.д. Проект разработки котлована должен включать в себя чертежи котлована (в том числе чертежи креплений стен, схемы расположения водопонизительных средств и т.д.) и указания о комплекте машин для выполнения всех работ, о расстановке землеройных машин и транспортных средств в забое, о способах производства работ и последовательности выполнения операций, о производительности землеройных машин, а также данные о потребности в основных материалах. При проектировании котлованов и траншей, устраиваемых в непосредственной близости и ниже уровня заложения существующих сооружений, необходима разработка мероприятий против осадки и деформации этих сооружений. К этим мероприятиям относятся:

· – забивка шпунтовой стенки, ограждающей основание существующего здания;

· – закрепление грунтов основания силикатизацией или цементацией;

· – заглубление подошвы существующего фундамента ниже дна проектируемого котлована путем подводки под него нового фундамента.

Выбор типа мероприятий зависит от геологических и гидрогеологических условий, величины заглубления и других местных условий и проводится на основе технико-экономического сравнения вариантов.

В зависимости от свойств грунта, глубины выработки и наличия подземных вод котлованы устраивают с откосными или вертикальными стенками. В маловлажных грунтах природного сложения допускается устройство котлованов и траншей с вертикальными стенками без креплений, если они оставляются открытыми на непродолжительный срок.

При отсутствии вблизи будущего котлована или траншеи существующих фундаментов глубина выемки с вертикальным откосом (в зависимости от грунтов) не должна превышать следующих величин, м:

· – в дресвяном, гравийном, песчаном грунтах и супесях пластичных 1;

· – в супесях твердых, суглинках и глинах мягкопластичных 1,25;

· – в суглинках и глинах тугопластичных 1,5;

· – в суглинках и глинах полутвердых 2;

· – в суглинках и глинах твердых 3.

При большей глубине выемки необходимо предусматривать крепление стенок котлована или разрабатывать выемку с откосными стенками.

При благоприятных условиях, исключающих возможность оползней, сдвига, неравномерных просадок, распыления грунтов, при однородности сложения грунтов и отсутствии подземных вод крутизна откосов котлованов и траншей, выполненных без креплений.

При наличии подземных вод выше отметки дна котлована в проекте должны предусматриваться мероприятия по защите котлована от притока этих вод. К этим мероприятиям относятся:

· – устройство открытого водоотлива;

· – искусственное понижение уровня подземных вод (глубинный водоотлив);

· – устройство противофильтрационной завесы;

· – замораживание грунтов;

· – применение шпунтового ограждения.

Разработка грунта в котлованах и траншеях производится экскаваторами, скреперами, бульдозерами и другими землеройными механизмами, а также с применением средств гидромеханизации.