Применение винтовых свай, объединенных бетонным ростверком, в сложных грунтовых условиях

Технология Проектирование Гражданское строительство Промышленное строительство


Время чтения: 7 минут Интересно, но нет времени читать?

На территории Российской Федерации широко распространены обводненные пучинистые грунты, к которым относятся глины, суглинки, супеси, пылеватые и мелкие пески.

Нормативные требования к строительству фундаментов в водонасыщенных пучинистых грунтах

Пучинистый грунт – дисперсный, увеличивающийся в объеме при переходе из талого в мерзлое состояние из-за образования ледяных кристаллов и имеющий относительную деформацию морозного пучения εfh >= 0,01. 

Водонасыщенность – это степень заполнения водой объема грунтовых пор. Главная причина возникновения морозного сезонного пучения грунтов – нахождение в их структуре воды, переходящей в твердое состояние (лед) во время сезонного замерзания. 

Находящиеся в таких грунтах фундаменты также подвергаются подъему, если действующие на них нагрузки не уравновешивают силы пучения. Поскольку деформации пучения, как правило, неравномерны, подъем фундаментных конструкций также происходит неравномерно, а со временем еще и накапливается. В результате надземные части зданий и сооружений претерпевают недопустимые деформации и разрушаются. Деформациям от пучения особенно подвержены легкие строения (большинство малоэтажных зданий). 

В соответствии с нормами проектирования оснований зданий и сооружений глубина заложения фундаментов в обводненных пучинистых грунтах должна приниматься не менее расчетной глубины промерзания. В этом случае подошва конструкции освобождается от воздействия нормальных сил пучения. Однако глубоко заложенные фундаменты имеют развитую боковую поверхность, по которой действуют касательные силы пучения. Эти силы превосходят нагрузки, передаваемые легкими зданиями, в результате чего фундаменты выпучиваются. 

Таким образом, материалоемкие и дорогие фундаменты, заложенные ниже глубины промерзания в указанных условиях, не обеспечивают надежную эксплуатацию малоэтажных зданий, построенных на пучинистых грунтах. Приходится осушать грунт или закладывать фундамент на глубину, превосходящую глубину промерзания в 2 раза, что позволяет компенсировать воздействие касательных сил морозного пучения. 

Поэтому в таких грунтах часто используют технологию «плавающая плита». Она двигается вместе с домом в зависимости от пучения, сводя к минимуму риск возникновения трещин, просадки и разрушения.

Конструкция плавающей плиты – это армированный бетон, уложенный на слой гидроизоляции, расположенный поверх песчано-гравийной «подушки». 

Значительный минус такой конструкции – высокая цена, в которую входит как расходы на материалы (в основном бетона), так и на оборудование, и трудоемкое строительство.

Бетонный ростверк на винтовых сваях в пучинистом водонасыщенном грунте

Еще один метод для строительства на пучинистых обводненных грунтах объектов ИЖС – винтовые сваи, объединенные мелкозаглубленным монолитным бетонным ростверком, который закладывают на глубине 15, 30, 45 или 60 см от поверхности грунта. Винтовые сваи устанавливаются в грунт так, чтобы нижняя лопасть находилась за границей сезонного промерзания грунта, что: 

  • снижает расход материалов и, соответственно, стоимость строительства; 

  • обеспечивает устойчивость фундамента против действия сил морозного пучения. 

Возникающие при морозном пучении усилия (касательные силы морозного пучения), оказываемые на винтовые сваи (за счет их конструктивных особенностей – минимального трения по боковой поверхности), становятся незначительными в сравнении со всеми другими видами свай, например, забивными, буронабивными и т.д. Несущая способность в таком фундаменте обеспечивается прежде всего лопастью, а не трением по боковой поверхности (подробнее о воздействии морозного пучения на разные сваи в статье «Влияние морозного пучения на разные типы винтовых свай»).

Основной принцип конструирования свайно-винтовых фундаментов для зданий, возводимых на обводненных пучинистых грунтах в том, что винтовые сваи служат для восприятия усилий от сезоннопромерзающего грунта основания, а монолитный ростверк объединяет их в единую систему и образует достаточно жесткую горизонтальную основу, которая перераспределяет воздействия от неравномерных грунтовых деформаций.

Применение винтовых свай при высоком уровне грунтовых вод

При высоком уровне грунтовых вод (менее 1,5 м от поверхности) стоимость работ по устройству традиционного фундамента возрастает на 50-70%. Это связано с тем, что при рытье котлована, отметка дна которого расположена ниже глубины промерзания и ниже уровня установления грунтовых вод, необходимо выполнять работы по удалению воды из котлована и организации защиты от грунтовых вод. А расположение фундамента традиционного типа ниже расчетной глубины промерзания – обязательное требование действующих нормативных документов (СП22.13330.2011 «Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция СНиП»).

Для иных типов фундаментов, например, буронабивных свай, также нужно проводить дополнительные мероприятия, повышающие цену строительства: во время работ необходимо укрепить стенки предварительно пробуренных скважин.

Наиболее рациональный способ решения проблемы высокого уровня грунтовых вод –винтовые сваи. Процесс их установки исключает проведение земляных работ. Готовое свайное поле допускается объединить монолитным ленточным ростверком, заглубленным не более чем на 0,5 м. Эта технология исключает работы, связанные с защитой фундаментов от подземных вод, как на этапе строительства, так и на этапе эксплуатации.




Была ли информация для Вас полезной?
0
0
0

Статьи по теме