Возведение фундаментов в вытромбованных котлованах

     ВВЕДЕНИЕ

     Изобретение относится к строительству, а  именно к фундаментостроению, и может найти применение при воздействии фундаментов в вытрамбованных котлованах (ФВК) различного назначения.

     Известен  способ возведения ФВК с помощью  трамбовки в виде обращенной книзу пирамиды, включающий вытрамбовывание котлована путем подъема и сбрасывания с заданной высоты трамбовки и последующее заполнение котлована монолитным бетоном.

     Устройство, позволяющее осуществлять этот способ, содержит грузоподъемный механизм со стрелой, направляющую и установленную на последней с возможностью возвратно-поступательного перемещения трамбовку в виде обращенной острием книзу пирамиды,

     Недостатком известного технического решения является низкая несущая способность фундамента по грунту основания из-за малой площади взаимодействия фундамента с грунтом.

     Известен  способ возведения ФВК с помощью  трамбовки в виде обращенной острием книзу центральной пирамиды, снабженной у основания дополнительными вершинами, обращенными книзу пирамидальными выступами, включающий вытрамбовывание котлована путем подъема и сбрасывания с заданной высоты трамбовки и последующее заполнение котлована монолитным бетоном.

     Устройство, позволяющее осуществить данный способ, содержит грузоподъемный механизм со стрелой, направляющую и установленную на последней с возможностью возвратно-поступательного перемещения трамбовку в виде обращенной острием книзу центральной пирамиды, снабженной у основания дополнительными обращенными вершинами книзу пирамидальными выступами.

     Фундаменты, возведенные по этому техническому решению, обладают более высокой несущей способностью по сравнению с предыдущим. Однако трамбовка известного устройства громоздка и сложна в изготовлении. В процессе вытрамбовывания котлована промежутки между дополнительными пирамидальными выступами, как показывает практика, забиваются грунтом и трамбовка приобретает форму, близкую к трамбовке по решению, что снижает эффективность возведения ФВК и существенно снижает их качество и несущую способность. 
 
 

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

     Для уплотнения слабых глинистых, рыхлых песчаных и просадочных грунтов необходимо применять следующие способы:

     в пределах деформируемой зоны основания  или ее части – поверхностное уплотнение тяжелыми трамбовками, устройство грунтовых подушек и вытрамбовывание котлованов заданной формы и глубины;

     в пределах всей толщи рыхлых, песчаных, водонасыщенных или просадочных грунтов основания - глубинное уплотнение виброустановкой, глубинное уплотнение грунтовыми сваями, предварительное замачивание и замачивание с глубинными взрывами.

     Выбор одного или сочетание нескольких способов уплотнения определяется проектом. Уширение уплотненной зоны по периметру здания или сооружения за наружные грани фундаментов принимается не менее 3 м. 

     Метод возведения фундаментов в вытрамбованных котлованах состоит в том, что котлованы под отдельные фундаменты не отрываются, а вытрамбовываются на необходимую глубину (0,6-3 м) с одновременным уплотнением грунтов вокруг и под дном котлована.

     Вытрамбовывание котлованов производится падающей с  высоты 4-8 м по Направляющей штанге трамбовкой, имеющей форму будущего фундамента и массу 1,5-7 т.

После вытрамбовывания  в котлован заливается враспор монолитный бетон (без опалубки) или устанавливается сборный фундамент, имеющий близкие к котловану форму и размеры.

     Фундаментыв вытрамбованных котлованах применяются  в зависимости от следующих грунтовых условий: на просадочных лессовых грунтах I типа, покровных глинистых, насыпных глинистых грунтах с числом пластичности Jp ≥ 0,03; при плотности сухого грунта γск ≤ 1,6 т/м3. При степени влажности G ≤ 0,75 для фундаментов неглубокого заложения и G ≤ 0,65 - для удлиненных фундаментов.

Примечание. В отдельных случаях возможно применение указанных

фундаментов: в супесях с числом пластичности Jp ≥ 0,03, а также в мелких и пылеватых песках; в глинистых грунтах с плотностью сухого грунта ρs = 1,65 т/м3;

в грунтах  со степенью влажности G ≥ 0,75. Однако в этих условиях возможность сохранения формы котлованов и достаточная несущая способность фундаментов определяются опытными работами и испытаниями, выполняемыми в соответствии с требованиями;

на просадочных  грунтах II типа применение таких фундаментов допускается, если суммарная величина просадки грунта от собственного веса и осадки фундаментов от его нагрузки не превышает предельно допустимых величин для проектируемых зданий и сооружений.

     В результате вытрамбовывания вокруг котлована образуется уплотненная зона, в пределах которой происходит повышение плотности сухого грунта, модуля деформации, прочностных характеристик с и φ, а также полностью устраняются просадочные свойства грунта.

     Фундаменты  в вытрамбованных котлованах подразделяются:

по глубине  заложения:

на фундаменты мелкого заложения,

на фундаменты удлиненные,

по способу  устройства:

на обычные (без уширения основания) с плоской  или клиновидной подошвой,

с уширением  основания путем втрамбовывания в дно котлована отдельными порциями жесткого материала (щебня, гравия, жесткой бетонной супеси и т.п.) с последующим заполнением верхней части котлована монолитным бетоном.

     Фундаменты  в вытрамбованных котлованах исходя из конструктивных особенностей зданий и сооружений целесообразно применять:

столбчатые  для каркасных промышленных, гражданских  и сельскохозяйственных зданий при вертикальной нагрузке на них до 2000 кН;

ленточные прерывистые и столбчатые для  бескаркасных жилых и промышленных зданий принагрузке до 300 кН;

с уширенным  основанием при нагрузках на столбчатые фундаменты свыше 500-800 кН.

     По  взаимному расположению и характеру  взаимодействия с грунтом основания фундаменты в вытрамбованных котлованах подразделяются на следующие виды:

отдельно  стоящие (столбчатые), для которых  не сказывается взаимное влияние одного на другой как при вытрамбовывании котлованов, так и при передаче нагрузки на грунт;

ленточные прерывистые фундаменты , устраиваемые в близко расположенных один от другого котлована с учетом взаимного влияния соседних фундаментов.

     Вытрамбовывание котлованов трамбовками массой 3-6 т  допускается выполнять при расположении фундаментов на расстоянии не менее 10 м от существующих зданий и сооружений, находящихся в удовлетворительном состоянии и не имеющих трещин; 15 м от зданий и сооружений, имеющих трещины в стенах, а также от инженерных коммуникаций, выполненных из чугунных, керамических, асбестовых и железобетонных труб.

При массе  трамбовок менее 3 т указанные  расстояния могут быть уменьшены в 1,5 раза. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ТРЕБОВАНИЯ  К МАТЕРИАЛАМ

     При вытрамбовывании котлованов, уплотнении лёссовых просадочных грунтов предварительным замачиванием и замачиванием с использованием глубинных взрывов применяются: дренирующие материалы; трубы для водопроводов и крепления стенок скважин, запорная и измерительная арматура (вентили, водомеры); взрывчатые вещества; вода.

       Дно котлована покрывают дренирующим  материалом слоем 0,1-0,15 м, заполняют мелкие и глубокие узкие траншеи и дренажные скважины, используемые также для создания уширений при вытрамбовывании котлованов.

     В качестве дренажных материалов применяются чистые крупнозернистые пески, щебень, мелкий гравий, галька размером фракций 0,5-20 мм с коэффициентом фильтрации: для крупнозернистого песка - 30-50 м/сут; для мелкого щебня, гальки или гравия - 50-20м/сут.

     Для транспортировки воды используются любые виды тонкостенных труб диаметром 50-250 мм, а для крепления скважин от заплывания тонкостенные металлические, пластмассовые, асбоцементные и другие трубыдиаметром от 50 до 400 мм. Крепление верха скважин при замачивании через инвентарную разводку производится с помощью оголовков из труб диаметром 400 мм, длиной 0,5 м.

     Диаметр труб запорной и измерительной арматуры определяется гидравлическим расчетом, исходя из требуемого количества воды, подаваемой на площадку.

       При уплотнении грунтов замачиванием  и глубинными взрывами

применяются водостойкие взрывчатые вещества: аммонит № 6ЖВ, граммонол, гранутол (МРТУ3-324-66), зерногранулит 50/50-В, 30/70-В.

     Энергетические  и другие свойства ВВ приведены в справочных пособиях и руководствах по взрывным работам в строительстве.

       Вода, подаваемая на площадку, должна  быть чистой, содержание твердых взвешенных частиц допускается не более 2 г/л 
 
 
 
 

ПРИМЕНЯЕМЫЕ МЕХАНИЗМЫ И ИХ

ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА 

Рис. 1. Схема оборудования для вытрамбования котлованов на экскаваторе со стрелой драглайн

1 - направляющая штанга; 2 - шарнир; 3 - упорная плита; 4 - зубья; 5 - направляющая пластина; 6 - трамбовка; 7 - каретка

Рис. 2. Схема оборудования на экскаваторе с прямой лопатой для вытрамбовывания котлованов

1 - направляющая стойка; 2 - распорка; 3 - опорная плита; 4 - зубья; 5 - серьга; 6 - трамбовка; 7 - каретка; 8 - оголовок 

Рис. 6. Схема оборудования для вытрамбовывания котлованов на базе трактора

1 - трамбовка; 2 - направляющая рама; 3 - система блоков; 4 - направляющая стойки; 5 - противовес; 6 - каретка; 7 - подвеска; 8 - элементы жесткости; 9 - аутригер

     

Рис. 7. Схема оборудования для вытрамбовывания котлованов на базе сваебойного агрегата

1 - шаблон трамбовки; 2 - подвеска; 3 - молот

     Вытрамбовывание котлованов производится с помощью  навесного оборудования, состоящего из трамбовки, направляющей штанги или рамы, обеспечивающих падение трамбовки строго в одно и тоже место, и каретки, с помощью которой трамбовка скользит по направляющей штанге.

     Оборудование  навешивается на кран-экскаватор или  трактор. При вытрамбовывании котлованов небольших размеров в плане может использоваться сваебойное оборудование.

     Для подъема и сбрасывания трамбовки используется лебедка грузоподъемного механизма. При использовании сваебойного агрегата трамбовка-шаблон забивается в грунт сваебойным молотом.

     Грузоподъемность  механизма должна превышать массу  трамбовки при соответствующем вылете стрелы в 1,2-1,3 раза.

     Навесное  оборудование на кран-экскаватор может  быть двух видов: с шарнирным креплением направляющей штанги к стреле драглайна, обеспечивающим работу с трамбовками массой 3-6 т., и шарнирным креплением направляющей рамы к стреле прямой лопаты для трамбовок массой 6-10 т.

     Направляющая штанга длиной 8-12м обычно имеет коробчатое сечение и состоит из двух швеллеров или четырех уголков, усиленных вертикальным листом, по которому скользит каретка.

     В верхней части направляющая штанга заканчивается специальным шарниром, обеспечивающим перемещение ее в двух направлениях и служащим для навески ее на стрелу драглайна.

     Для предотвращения горизонтальных смещений в процессе вытрамбовывания котлованов в нижней части направляющая штанга имеет опорную плиту с зубьями длиной 20-30 см, которые при установке штанги на место погружаются в грунт.

       Направляющая рама состоит из направляющей стопки длиной 10-15 м и распорки, повышающей жесткость навесного оборудования и ограничивающей вылет стрелы, что позволяет повысить маневренность и более полно использовать грузоподъемность крана-экскаватора.