Конструктивные решения и технологии возведения традиционных фундаментов на естественном основании хорошо изучены и широко применяются в строительной практике. Их развитие сегодня сосредоточено на более детальном анализе напряженно-деформированного состояния конструкций и оснований, а также на технологической оптимизации — повышении производительности механизмов и улучшении организации работ. Несмотря на появление инноваций, таких как фундаменты с анкерами или пустотелыми подколонниками, эти конструкции по-прежнему имеют ряд существенных недостатков.
Недостатки фундаментов на естественном основании
К ключевым проблемам данного типа фундаментов относятся:
1) Значительный объем земляных работ, что увеличивает сроки и стоимость строительства.
2) Невовлечение в работу боковой поверхности фундамента, что снижает его несущую способность.
3) Нерациональное использование строительных материалов: плитная часть часто перегружена, требуя большого количества арматуры, в то время как прочность бетона в подколоннике используется лишь на 30–50%, делая нецелесообразным применение высокомарочных бетонов.
4) Большой объем опалубочных работ при монолитном строительстве.
5) Высокая стоимость сборных железобетонных конструкций.
Недостатки свайных фундаментов
Свайные фундаменты также имеют свои минусы:
1) Трудоемкость устройства ростверков, размеры которых в столбчатых фундаментах часто сопоставимы с фундаментами на естественном основании.
2) Высокая металлоемкость конструкций.
3) Значительная стоимость производства и монтажа.
Таким образом, традиционные типы фундаментов, с точки зрения современных научно-технических возможностей, не в полной мере отвечают требованиям экономической эффективности и ускорения темпов строительства. Кроме того, растущие экологические стандарты предъявляют новые требования к фундаментостроению: приоритет отдается решениям, минимизирующим перемещение грунта, снижающим уровень шума, загазованности и загрязнения территории.
Перспективное решение: щелевые (траншейные) фундаменты
Одним из наиболее прогрессивных направлений является развитие технологии «стена в грунте». Изначально применявшаяся для глубоких подземных сооружений, она была адаптирована для фундаментов гражданских и промышленных зданий, получив название щелевых или траншейных фундаментов. Исследования, проведенные ведущими институтами страны, позволили расширить область её применения.
Щелевые фундаменты демонстрируют особую эффективность в условиях прочных маловлажных глинистых грунтов, характерных, например, для Среднего Урала. Они также хорошо подходят для участков с неравномерным залеганием скальных пород и активными процессами выветривания, которые могут ухудшить свойства основания после вскрытия традиционного котлована.
Технологические особенности и преимущества
Ключевой и наиболее ответственной операцией при устройстве щелевых фундаментов является крепление верха траншеи от обрушения. Для решения этой задачи Уральским политехническим институтом совместно с ВНИИ оснований была разработана и внедрена эффективная конструкция инвентарного воротника, что значительно упростило технологический процесс.
Опыт применения щелевых фундаментов на Урале подтвердил их существенные экономические и технологические преимущества:
- По сравнению с фундаментами в котловане: сокращение земляных работ на 40–50%, расхода бетона на 5–6%, арматуры на 15–20%, опалубочных работ на 60–70%.
- По сравнению со свайными фундаментами из забивных свай: снижение тех же показателей на 15–20%, 3–5%, 15–30% и 40–50% соответственно.
Данная статья обобщает накопленный опыт проектирования и строительства щелевых фундаментов для промышленных и гражданских объектов в регионе Среднего Урала, демонстрируя их потенциал для повышения технического уровня и экономической эффективности фундаментостроения.