С точки зрения конструктивных решений и технологии строительства эти фундаменты хорошо отработаны и освоены практикой строительства.
Дальнейшее их совершенствование осуществляется, в основном, в направлении уточнения характера работы конструкций и оснований за счет более углубленного изучения их напряженно-деформированного состояния.
Технологическое совершенствование сводится к повышению производительности машин, механизмов, улучшению организации строительства. В последние годы выполнен ряд разработок, значительно повышающих эффективность фундаментов на естественном основании, таких как фундаменты с анкерами, с пустотелыми подколонниками, с промежуточной подготовкой и т. д. Однако у них продолжают оставаться трудноустранимые конструктивные и технологические недостатки.
Для фундаментов на естественном основании к таким недостаткам следует отнести:
1) большой объем земляных работ;
2) исключение из работы боковой поверхности;
3) нерациональное использование прочностных свойств материалов: перенапряжение плитной части, что приводит к большому расходу арматуры, и использование всего на 30—50% прочностных свойств бетона подколонника и, как следствие, — нецелесообразность применения бетонов повышенного класса;
4) большой объем опалубочных работ у монолитных фундаментов;
5) высокую стоимость сборных конструкций.
К недостаткам свайных фундаментов следует отнести:
1) трудоемкость устройства ростверков, которые в столбчатых фундаментах по своим размерам часто приближаются к размерам фундаментов на естественном основании;
2) высокую металлоемкость;
3) высокую стоимость конструкций.
В связи с этим необходимо отметить, что традиционные типы фундаментов с позиций современных возможностей науки и техники не в полной мере могут обеспечивать требуемое «ускорение темпов экономического роста, о чем свидетельствует опыт применения этих решений на протяжении последних десятилетий.
Требования, предъявляемые к проблемам экологии, относятся в немалой степени и к фундаментостроению, что должно отражаться на приоритете конструктивных решений и технологий, не требующих перемещения больших объемов грунта и не приводящих к значительной загазованности воздуха, загрязнению территорий, шуму и т. д.
Применяемые в настоящее время технологии возведения фундаментов не в полной мере удовлетворяют этим требованиям. Перечисленные недостатки традиционных типов фундаментов не исключают их известных положительных качеств, благодаря которым они получили повсеместное распространение и в определенных условиях будут находить применение и в дальнейшем.
Выполненные в последние годы разработки новых конструкций и технологий возведения фундаментов при широком их освоении позволят повысить эффективность и технический уровень фундаментостроения. К одному из таких решений следует отнести способ «стена в грунте». Опыт его применения свидетельствует о том, что он позволяет существенно сократить сроки, трудоемкость и стоимость строительства, а в ряде случаев является единственно возможным.
До недавнего времени способ «стена в грунте» был использован при возведении глубоких стен подземных сооружений и противофильтрационных завес. Но исследования выполненные ВНИИОСП им. Герсеванова, УПИ им. С. М. Кирова, ДИСИ и другими организациями страны, позволили расширить область применения способа и рекомендовать его при строительстве фундаментов промышленных и гражданских зданий. Такие фундаменты получили название щелевых или траншейных.
Наиболее эффективно применение щелевых фундаментов в прочно-структурных маловлажных глинистых грунтах, характерных для района Среднего Урала, к особенностям которых можно, кроме того, отнести неравномерное залегание кровли -скальных грунтов и интенсивное протекание процессов выветривания, ухудшающих свойства основания после вскрытия котлована.
Рассматриваемые конструкции фундаментов и технология их возведения учитывают эти особенности. К одной из трудоемких и ответственных операций в технологическом цикле возведения щелевых фундаментов относится крепление верха траншеи от обрушения. Оно может решаться различными приемами, например, применением конструкции в виде воротника.
Конструкции и технология возведения воротников, используемых при строительстве глубоких подземных сооружений способом «стена в грунте», оказываются неэффективными применительно к щелевым фундаментам, т. к. становятся соизмеримыми трудозатраты на возведение воротника и фундамента. Уральским политехническим институтом совместно с ВНИИ оснований предложена конструкция и отработана технология возведения инвентарного воротника, позволяющего существенно упростить технологию возведения щелевых фундаментов.
Опыт применения щелевых фундаментов на Среднем Урале показывает, что по сравнению с фундаментами, устраиваемыми в котловане, они позволяют на 40—50% сократить объем земляных работ, на 5—6% — расход, бетона, на 15—20% — расход арматуры и на 60—70% — объем опалубочных работ. По сравнению со свайными фундаментами из забивных свай эти же показатели снижаются соответственно на: 15—20, 3—5, 15—30 и 40—50%. Настоящая статья обобщает опыт проектирования и строительства щелевых фундаментов промышленных и гражданских зданий на Среднем Урале.