Фундаменты на скальных грунтах.

 

Фото фундаментов на скальных грунтах

При наличии скальных грунтов в основании устройство расширяющихся к низу фундаментов теряет смысл (прочность скального грунта сопоставима с прочностью железобетона), поэтому переходят к бесфундаментному опиранию или к фундаментам с минимальной площадью подошвы, обеспечивающей передачу вертикальных и горизонтальных сил и изгибающих моментов на скальное основание.

При опирании подошвы фундамента на наклонную поверхность скалы фундамент может сдвинуться, если он не удерживается сопротивлением сдвигу по скале. Если скала однородная, то предельным является угол наклона 30’. Для исключения сдвига можно выровнять поверхность скалы или устроить ступени, или пробурить скалу под подошвой фундамента и выполнить железобетонные или стальные шпонки, заделанные в скалу и в бетон фундамента. При подготовке поверхности контакта скального основания с подошвой фундамента должны быть удалены большие выступы и впадины. При разработке не рекомендуется использовать методы, которые могут быть нарушение ее целостности и ослабление прочности.

Несущая способность скалы определяется наиболее слабыми ее участками и дефектами (например, наличием перемежающихся слоев различных скальных пород, наличием прочной скалы над слабым нарушенным слоем, наличием трещин в скале, присутствием плоскостей ослабления в виде напластований сбросов и включений, ослаблением скалы глубокими впадинами на поверхности, наличием внутренних пустот).

Несущая способность перемежающихся слоев прочных, но различных по характеристикам скальных пород может определяться таким же образом, как и в случае обычных слоистых грунтов: определяется средняя прочность в зоне возможного сдвига (на глубине около1,5м), а затем эта величина прочности принимается для всей толщи скалы. Если очень слабая скала покрывает более прочную скалу, то следует исходить из прочности этой слабой скалы, так как глубина зоны сдвига при подобном строении уменьшается аналогично тому, как это происходит в обычных слоистых грунтах.

Если прочная невыветрившаяся скала покрывает пласт относительно слабой нарушенной или сжимаемой породы, то деформации последней сильно влияют на прочность верхнего слоя. Верхний пласт может разрушиться в результате изгиба. Часть верхнего пласта может вдавиться в нижний, в результате среза по периметру фундамента. Если такой срез возможен, то определяющее значение приобретает несущая способность подстилающего слабого грунта. Если эта несущая способность превосходит сопротивление верхнего пласта срезу, то она, тем не менее, может быть принята в качестве расчетной, если только соответствующая осадка не является чрезмерной. Если же она недопустима для сооружения, то несущая способность основания должна определяться сопротивлением срезу твердого пласта.

Швы разделяют скальное основание на перекрывающие друг друга, но не связанные между собой блоки. Если скала между швами прочная, то предельная нагрузка определяется по сопротивлению на одноосное сжатие породы между швами. Ослабленные участки в виде тонких слабых слоев, контактных поверхностей между пластами, старых сбросов, включений и сланцеватости встречаются в скальных породах. Первые два вида обычно совпадают по направлению со слоистостью (горизонтальной или наклонной), но остальные могут образовывать любой угол с плоскостями напластования. Наклонные ослабленные плоскости особенно опасны, когда они расположены близко к естественной поверхности скольжения.

Глубокие впадины, расселины и желоба в скале могут образовываться из-за неодинаковой скорости выветривания, ускоренного выветривания вдоль трещин. Эти впадины заполнены грунтом или сильно выветренной скалой, либо открыты, если просачивающаяся грунтовая вода вынесла из них продукты выветривания (чаще всего встречается в известняках, но бывает и в других скальных породах с хорошо развитой системой трещин, например в гранитах, гнейсах, сланцах или песчаниках). Если впадины шире, чем проектируемый фундамент, то его опирают непосредственно на скалу. Если же они меньше, то их можно заполнить бетоном, который передает нагрузку на стенки и днище трещин.

Пустоты характерны для известняков и других скальных грунтов, содержащих растворимые компоненты. В трещиноватой скале толщина слоя скалы над пустотой должна быть не меньше ширины пустоты. Если имеется опасность увеличения пустот из-за растворения скалы водой, то необходимо заполнить пустоты инъекцией бетона или цементно-песчаного раствора. Цементный раствор либо нагнетается, либо (если пустоты большие) подается непосредственно с поверхности.

Одним из экономичных типов фундаментов в условиях скальных грунтов являются фундаменты, заанкеренные в скалу с помощью анкеров из обычной стержневой арматуры (без напряжения) или стальных напрягаемых анкеров. В связи с небольшой площадью фундамента предусматривается отрыв части подошвы от грунта, воспринимаемый напрягаемыми или обычными анкерами, поэтому подошва армируется верхней и нижней рабочей арматурой. При проектировании заанкеренных столбчатых фундаментов нужно произвести проверку подошвы на сдвиг в связи с ее малой площадью (при необходимости можно устроить выступы на подошве), а также проверить прочность бетона в месте передачи нагрузки от анкера на смятие и на продавливание.