Фундаменты в вытрамбованных котлованах

Обновлено: 13.05.2024

Совершенствование технологии возведения фундаментов в вытрамбованных котлованах и устройство для ее реализации Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Харун Махмуд Исхакович, Квартенко Константин Владимирович

Равномерное и периодическое покрытие поверхности трамбовки слоем смазывающей жидкости для снижения трения о грунт и предотвращения налипания грунта к поверхности трамбовки производят посредством губчатой пластины, установленной в полости направляющего ствола и пропитанной смазывающей жидкостью (вода, отработанное машинное масло, дизельное топливо и пр.).

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Perfecting of technology of Foundation Construction in a Rammed Pit

Uniform and periodic covering of a surface rammer a layer of a lubricity liquid for reduction of friction of the soil and prevent soil from adhering to surface rammer produced by the spongy plate established in a cavity of the guide trunk and impregnated with lubricity liquid.

Текст научной работы на тему «Совершенствование технологии возведения фундаментов в вытрамбованных котлованах и устройство для ее реализации»

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И СТРОИТЕЛЬСТВО ГРАЖДАНСКИХ, ПРОМЫШЛЕННЫХ И СПЕЦИАЛЬНЫХ СООРУЖЕНИЙ, КОНСТРУКЦИЙ И ТЕХНИКИ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ВОЗВЕДЕНИЯ ФУНДАМЕНТОВ В ВЫТРАМБОВАННЫХ КОТЛОВАНАХ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕЕ РЕАЛИЗАЦИИ

Харун Махмуд, К.В. Квартенко

Кафедра проектирования и строительства гражданских, промышленных и специальных сооружений, конструкций и техники Инженерный факультет Российский университет дружбы народов ул. Орджоникидзе, 3, Москва, Россия, 115419

Ключевые слова: фундамент, котлован, трамбовка, грунт, смазка.

В практике строительства зданий и сооружений различного назначения применяются фундаменты соответствующих конструкций с предварительной отрыв-кой котлованов и траншей. В процессе поиска путей снижения материалоемкости и трудоемкости при возведении фундаментов были выявлены преимущества фундаментов в вытрамбованных котлованах, которые устраивают за счет уплотнения грунта без опалубочных работ [1; 2].

Фундаменты в вытрамбованных котлованах применяют при строительстве бескаркасных и каркасных гражданских, промышленных и сельскохозяйственных зданий и сооружений с линейной нагрузкой до 1500 кН и вертикальной нагрузкой на отдельный фундамент до 10 000 кН [3].

Метод возведения фундаментов в вытрамбованных котлованах состоит в том, что котлованы под отдельные фундаменты не отрывают, а вытрамбовывают с одновременным уплотнением грунтов вокруг ствола и под дном котлована на необходимую глубину (от 0,6 до 3 м), в результате чего резко сокращается объем зем-

ляных работ, связанных с отрывкой и засыпкой котлованов и траншей. Особенность устройства таких фундаментов состоит в том, что в процессе уплотнения (поверхностного или глубинного) происходит увеличение несущей способности грунтов, уменьшается их сжимаемость и понижается водопроницаемость. На рис. 1 представлены фундаменты под колонны одноэтажного здания.

Рис. 1. Внешний вид фундаментов под колонны одноэтажного здания

Тип, конструкция фундамента и способ подготовки его основания зависят от свойств грунтов основания и степени их пучинистости. В зависимости от грунтов фундаменты в вытрамбованных котлованах применяются на просадочных лессовых грунтах, покровных и насыпных глинистых и др. и подразделяются по глубине заложения (мелкого заложения, удлиненные, столбчатые) и способу устройства (обычные и с уширением основания). На рис. 2 представлен внешний вид фундамента в насыпном грунте с «культурным» слоем асфальтобетонного покрытия.

Рис. 2. Внешний вид фундамента в насыпном грунте с «культурным» слоем асфальтобетонного покрытия

Вытрамбовывание котлованов осуществляют с использованием экскаваторов МКГ-25, ЭКГ-10, ЭО-5119, тракторов Т-150 (рис. 3) и др., оснащенных сменным оборудованием (трамбовкой, направляющей штангой или направляющим стволом, лебедкой и кареткой), посредством трамбовки массой 1,5—7 т (реже 10—15 т), имеющей форму будущего фундамента. Вытрамбовывание котлована осуществляют путем последовательного подъема-сбрасывания трамбовки с высоты 4—8 м в направляющем стволе или по направляющей штанге, обеспечивающих ее падение строго в одно и тоже место.

Рис. 3. Внешний вид трамбовочной машины на базе трактора Т-150

Для получения запроектированного фундамента в вытрамбованных котлованах необходимо учесть не только состояние грунтов, их влажность и размеры уплотненной зоны, но и размеры, форму и массу трамбовки, высоту ее сбрасывания и количество ударов для вытрамбовывания на заданную глубину. Форма и размеры трамбовок зависят от формы и размеров фундаментов. Форма может быть квадратной, многогранной, прямоугольной или круглой с плоским или заостренным торцом и различной конусностью, а размеры — в поперечном сечении 600—800 мм и более.

При вытрамбовывании котлованов под фундаменты происходит уплотнение грунта в забое как по направлению рабочего органа (трамбовки), так и в направлении стен котлована по контуру. Кроме того, при перемещении грунта в сторону полости котлована его горловина сужается, образуя конусность, препятствующую извлечению трамбовки для повторения цикла вытрамбовывания [4]. В переувлажненных и водонасыщенных глинистых грунтах условия работ еще более усложняются, так как в связи с обрушением в полость котлована размягченного водой грунта происходит залипание трамбовки после ее падения в котлован, а при подъеме — налипание грунта к поверхности трамбовки. В этом случае для извлечения трамбовки приходится прикладывать дополнительную силу, что в ряде случаев приводит к поломкам лебедки, гибких тяговых органов, грузозахватного устройства и в результате — к снижению производительности и увеличению себестоимости производства работ.

Для предотвращения залипания трамбовки в процессе вытрамбовывания на дно котлована подсыпают жесткий материал в виде щебня или песка для втрамбовывания их в стенки котлована, а для уменьшения трения трамбовки о грунт и исключения налипания грунта на стенки трамбовки целесообразно периодически покрывать ее слоем смазывающей жидкости (вода, отработанное машинное масло, дизельное топливо и пр.). Смазывание трамбовки осуществляют при помощи кисти. Однако при этом слой смазки укладывается неравномерно, так как поверхность трамбовки, как правило, покрыта остатками грунта, который при движении трамбовки отваливается вместе со смазкой. Это приводит к тому, что эффективность смазки трамбовки существенно снижается.

В Российском университете дружбы народов разработано и защищено патентом РФ устройство для вытрамбовывания котлованов под фундаменты, обеспечивающее равномерность смазки поверхности трамбовки [5].

Устройство состоит из базовой машины с установленной на ней лебедкой, гибким тяговым элементом и направляющим стволом, в полости которого перемещается трамбовка. На внутренней поверхности свободного конца направляющего ствола установлена губчатая пластина, пропитанная смазывающей жидкостью (водой, машинным маслом или дизельным топливом) (рис. 4).

В связи с тем, что диаметр трамбовки больше внутреннего диаметра цилиндра, образованного губчатой пластиной, трамбовка при прохождении данного участка направляющего ствола сжимает губчатую пластину, заполненную смазывающей жидкостью. Смазывающая жидкость выдавливается и равномерно покры-

вает падающую трамбовку по всей ее поверхности. Перемещение трамбовки с последующими сбросами-подъемами в одну и ту же точку вдоль губчатой пластины, наполненной смазывающей жидкостью, обеспечивает регулярное и равномерное смазывание поверхности трамбовки.

1 — базовая машина; 2 — лебедка; 3 — тяговый элемент (трос) 4 — направляющий ствол; 5 — трамбовка; 6 — губчатая пластина;

7 — скос в губчатой пластине для образования конусности

Губчатая пластина выполнена со скосами, ориентированными во внутреннюю полость направляющего ствола, которые образуют конусную поверхность на входе и выходе, что позволяет трамбовке проходить через данную область в обоих направлениях. Конусные поверхности пластины способствуют плавному вхождению трамбовки в область расположения губчатой пластины при падении с заданной высоты и при извлечении из котлована, не отрывая ее от направляющего ствола.

По контуру направляющего ствола в верхней области губчатой пластины выполнены отверстия, которые снабжены крышками с возможностью поворота параллельно наружной поверхности направляющего ствола. Отверстия необходимы для периодического пополнения запаса смазывающей жидкости в губчатой пластине посредством инструмента шприцевого типа или типа тавотницы, а поворотные крышки на отверстиях предназначены для предотвращения разбрызгивания смазывающей жидкости за пределы направляющего ствола при прохождении трамбовки через этот участок. Это необходимо для предотвращения нерационального расходования смазывающей жидкости, а также для предотвращения загрязнения окружающей среды и наружных поверхностей устройства для вытрамбовывания котлованов.

Таким образом, разработанное устройство для вытрамбовывания котлованов позволяет обеспечивать равномерное и регулярное покрытие поверхности трамбовки смазывающей жидкостью для снижения силы трения трамбовки о грунт и предотвращения налипания грунта к поверхности трамбовки при производстве работ.

[1] Крутов В.И., Багдасаров А.Ю., Рабинович И.Г. Фундаменты в вытрамбованных котлованах. — М.: Стройиздат, 1985.

[2] Муха В.А., Зоценко Н.Л., Винников Ю.Л. Современные конструкции фундаментов в пробитых скважинах // Бетон и железобетон в Украине. — 2000. — № 1. — С. 8—11.

i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

[3] Свинцов А.П., Рогов В.А., Квартенко К.В., Шкиленко А.С. Технология возведения фундаментов в вытрамбованных котлованах // Промышленное и гражданское строительство. — 2010. — № 9. — С. 59—61.

[4] Свинцов А.П., Воробьев А.Е., Кривошапко С.Н., Квартенко К.В. Технология закрепления горловины вытрамбовываемого котлована и устройство для ее реализации // Вестник РУДН. Серия «Инженерные исследования». — 2010. — № 2. — С. 7—10.

[5] Свинцов А.П., Свинцова Н.К., Николенко Ю.В, Квартенко К.В., Гладченко Л.К. Устройство для вытрамбовывания котлована: Патент РФ № 110101. 2011. Бюл. № 31.

PERFECTING OF TECHNOLOGY OF FOUNDATION CONSTRUCTION IN A RAMMED PIT

Kharun Makhmud, K. Kvartenko

Опыт устройства

Наиболее массовое применение фундаменты в вытрамбованных котлованах получили при строительстве в городе Набережные Челны. Для каркасных зданий (детсадов, магазинов, комбинатов бытового обслуживания) в основном применяются столбчатые фундаменты с плоской подошвой, а для жилых пяти- и девятиэтажных крупнопанельных зданий с уширенным основанием.

Фундаменты в вытрамбованных котлованах для каркасных зданий в плане квадратной формы с шириной понизу 0,9—1,2 м, поверху 1,2—1,4 м и высотой 0,8—1,4 м. Размеры их назначали исходя из расчетного давления на уплотненный грунт основания по среднему сечению 0,45—0,55 МПа. Для установки колонн в фундаментах выполняли стаканы соответствующих размеров.

Для жилых крупнопанельных пяти- и девятиэтажных домов фундаменты в вытрамбованных котлованах располагают по осям несущих стен и обязательно в местах их пересечения и изломов (см. рис. 67). Цокольные панели технического подполья, как правило, опираются непосредственно на фундаменты и лишь в отдельных местах при недостаточной прочности панелей выполнялись ростверки. Размеры фундаментов по верху назначались с учетом опирания на них трех-четырех панелей, для чего отдельные фундаменты выполнялись с уширенной верхней частью.

Для пятиэтажных крупнопанельных домов серии 464 БНЧ фундаменты в вытрамбованных котлованах располагают по 5 шт. на каждую поперечную ось с нагрузкой до 950 кН.

Рис. 68. Основной тип трамбовки для вытрамбовывания котлованов под пяти- и девятиэтажные крупнопанельные жилые дома в городе Набережные Челны

Размеры фундаментов для пяти- и девятиэтажных крупнопанельных зданий унифицированы с учетом действующих на них нагрузок, создания необходимых площадей опирания панелей таким образом, чтобы обеспечить возможность вытрамбовывания всех котлованов одной трамбовкой (рис. 68). С использованием этой трамбовки котлованы под фундаменты с нагрузкой 800— 1200 кН вытрамбовывались на глубину 2,5 м, а под нагрузки до 400 кН — на 1,5 м. Для отдельных фундаментов с необходимой площадью их в верхней части F=l,l м 2 вытрамбовывание котлованов осуществлялось на глубину 3,0 м.

В целях повышения несущей способности фундаментов в вытрамбованных котлованах путем создания уширенного основания в дно их втрамбовывался щебень прочных каменных пород: для фундаментов с нагрузками 800—1200 кН—1,2 м 3 , 400— 800 кН — 0,6 м 3 .

До начала широкого применения фундаментов в вытрамбованных котлованах был выполнен комплекс научно-исследовательских и опытных работ, которые показали, что для вытрамбовывания котлованов под фундаменты с плоской подошвой (без уширения основания) трамбовкой площадью 0,8—1,2 м 2 на глубину 1—1,2 м требуется 10—16 ударов. .Вытрамбовывание котлованов под фундаменты с уширенным основанием на глубину 2,5 м трамбовкой (см. рис. 68) обеспечивалось при 8—12 ударах, а втрамбовывание каждой порции щебня объемом 0,5— 0,6 м 3 за 5—7 ударов.

Массовое применение фундаментов в вытрамбованных котлованах в городе Набережные Челны началось при строительстве пяти- и девятиэтажных крупнопанельных жилых домов на территории, сложенной переслаивающейся толщей из отдельных слоев толщиной 0,5—5 м суглинков, супесей, мелких пылеватых песков. Была разработана технология вытрамбовывания котлованов в этих грунтовых условиях.

Особенность разработанной технологии вытрамбовывания котлованов в песчаных грунтах состоит в том, что на подготовленной поверхности вначале отсыпаются слои суглинков с оптимальной влажностью и щебня толщиной по 20—40 см, через которые производят вытрамбовывание на глубину до 1,5 м. В процессе вытрамбовывания суглинок и щебень перемешиваются и по стенкам вытрамбованного котлована создается оболочка из щебеночно-суглинистого грунта, обеспечивающая заданную форму котлована и устойчивость стенок его от обрушения. По мере вытрамбовывания котлована и уменьшения- толщины оболочки из щебеночно-глинистого грунта в котлован через каждый 0,6—1,0 м подсыпают слои суглинка и щебня той же толщины. После вытрамбовывания котлована на заданную глубину для создания уширенного основания производят втрамбовывание в дно его щебня отдельными порциями по 0,4—0,6 м 3 .

Фундаменты под жилые дома бетонируют без опалубки в распор со стенками вытрамбованного котлована путем заливки пластичного бетона из автобетоновозов.

В процессе бетонирования в верхней части фундаментов устанавливают две арматурные сетки диаметром 6 мм с ячейками по 20 см.

Контроль качества и приемка работ по вытрамбовыванию котлованов производили по глубине вытрамбованных котлованов, объему втрамбованного в дно котлованов щебня, исполнительной схеме их расположения в плане и по высоте.

При производстве работ в зимнее время оттаивают промерзший слой грунта на всю его высоту электропрогревом на площади, в 2—3 раза превышающей площадь фундамента поверху. Фундаменты бетонируют сразу после вытрамбовывания котлованов и втрамбовывания в дно их щебня с электропрогревом свежеуложенного бетона.

В процессе строительства и эксплуатации более 40 зданий, характеризующихся различными конструкциями, схемами, этажностью, видами оснований и конструкций фундаментов, выполнялись систематические геодезические наблюдения за осадками фундаментов. Полученные результаты наблюдений позволили установить что:
осадки двух-трех этажей каркасных зданий детсадов и школ, возведенных с применением обычных столбчатых фундаментов на уплотненных тяжелыми трамбовками просадочных грунтах, изменяются от 10 до 20 мм;
осадки пятиэтажных крупнопанельных жилых домов серии 1-464 БНЧ, возведенных на уплотненных тяжелыми трамбовками просадочных грунтах с применением ленточных фундаментов, составляют 25—35 мм;
осадки пяти и девятиэтажных крупнопанельных зданий серии 1—464 ДНЧ и 83 на фундаментах и вытрамбованных котлованах изменяются от 12 мм до 40 мм;
осадки девяти — шестнадцатиэтажных жилых домов на свайных фундаментах из забивных и буронабивных свай длиной 10— 16 м 10—80 мм;
осадки всех зданий в 1,5—5 раз меньше предельно допустимых.

Несмотря на случаи замачивания просадочных грунтов, ни в одном здании не наблюдается недопустимых деформаций и трещин в стенках.

Для оценки технико-экономической эффективности методов уплотнения просадочных грунтов по разработанным проектам была проанализирована сметная стоимость различных примененных вариантов оснований и фундаментов для блок-секций пяти-и девятиэтажных крупнопанельных зданий, а также сметная стоимость фундаментов на 1 м 2 площади.

Для девятиэтажных крупнопанельных зданий применение двухслойного уплотнения по сравнению со свайными фундаментами из забивных свай обеспечивает снижение стоимости в 2,85 раза, а фундаментов в вытрамбованных котлованах с уширенным основанием в 5,5. Для пятиэтажных крупнопанельных домов применение уплотнения тяжелыми трамбовками по сравнению со свайными фундаментами позволяет снизить стоимость устройства фундаментов в 2,52 раза, а устройство фундаментов в вытрамбованных котлованах в 5, 5 раза.

Фундаменты в вытрамбованных котлованах в 1979 г. были выполнены при строительстве пяти- и девятиэтажных зданий общей полезной площадью около 186,1 тыс. м 3 , что позволило снизить стоимость на 771,2 тыс. руб. в год.

Производство работ

Устройство фундаментов в вытрамбованных котлованах осуществляется по технологическим схемам производства работ, включающим: проведение опытных работ; отрывку котлована с доувлажнением грунта в необходимых случаях; вытрамбовывание котлованов под фундаменты, втрамбовывание жесткого грунтового материала; приемку и подготовку котлованов для устройства фундаментов и возведение фундаментов.

Опытные работы включают два основных этапа: отработку технологии вытрамбовывания котлованов, втрамбовывание в дно их жесткого материала и изучение эффективности применения фундаментов в вытрамбованных котлованах. На первом этапе опытных работ определяют:
среднее количество ударов трамбовки, и оптимальную высоту сбрасывания для вытрамбовывания котлованов;
для фундаментов с уширенным основанием количество и объем засыпки жесткого материала, а также необходимое число ударов для втрамбовывания каждой порции засыпки;
для ленточных прерывистых фундаментов — минимально допустимое расстояние между двумя соседними котлованами при различной глубине вытрамбовывания.

На втором этапе определяют объемную массу скелета, влажность, прочностные характеристики уплотненного грунта, размеры уплотненной зоны вокруг вытрамбованного котлована, а также размеры уширенного основания при втрамбовывании в дно жесткого материала. Кроме этого, в необходимых случаях проводятся испытания опытных фундаментов на вертикальные и горизонтальные нагрузки и определение модулей деформации уплотненных и неуплотненных просадочных грунтов штампами.

Котлованы под здания для устройства нулевого цикла отрываются до отметки основания пола с подсыпкой в пониженных местах рельефа местного глинистого грунта и уплотнением до объемной массы скелета 1,55—1,6 т/м 3 .

Вытрамбовывание производится вдоль осей здания отдельными участками сразу на всю глубину котлована. При расстояниях в свету между отдельными фундаментами менее 0,8 bср (bср — ширина трамбовки в среднем сечении) котлованы вытрамбовываются через один фундамент. Вытрамбовывание котлованов под пропущенные фундаменты производится не менее чем через 7 суток после бетонирования фундаментов в. ранее вытрамбованных котлованах.

Котлованы вытрамбовываются путем последовательного сбрасывания трамбовки по направляющей штанге с высоты 3— 8 м. При этом высота сбрасывания трамбовки назначается из расчета, чтобы величина погружения трамбовки за один удар не превышала 0,15 глубины котлована, исключалось засасывание трамбовки, обеспечивалась сохранность стенок котлована и т. п.

Втрамбовывание жесткого материала в дно котлована производится, как правило, сразу же после его вытрамбовывания без изменения положения механизма и направляющей штанги. При последовательном выполнении работ особое внимание обращается на точность установки направляющей штанги и трамбовки в их первоначальное положение.

Засыпка и втрамбовывание жесткого материала в вытрамбованный котлован производится отдельными порциями из расчета заполнения котлована на 0,6—1,2 м по высоте и выполняется при поднятой трамбовке мерными емкостями (например, ковшом автопогрузчика). Каждая порция материала засыпается после втрамбовывания предыдущей до проектной глубины котлована или отметки, указанной в проекте.

Смещение центров вытрамбованных котлованов от проектного положения не должно превышать 0,1 его ширины поверху, а при наличии стакана для установки колонны 0,05. При невыполнении этих условий перед сдачей котлованов производится соответствующая подрезка боковых стенок котлована вручную с удалением или доуплотнением осыпающегося грунта на дно котлована.

Бетонирование фундаментов производится «враспор» бетоном марки 200 или 150 до заранее установленных отметок на стенках котлована, опалубки стакана или специально устанавливаемых приспособлениях.

Во избежание засорения бетона грунтом подачу его в котлован целесообразно осуществлять по легким наклонным лоткам, передвигаемым с одного котлована на другой. Бетонируют фундаменты на всю высоту до проектной отметки верха. Допуски и отклонения верхних поверхностей фундаментов от проектной отметки не должны превышать ±10 мм.

Перед вытрамбовыванием котлованов снег и лед с поверхности грунта в местах их расположения удаляют. В процессе производства работ по вытрамбовыванию котлованов, втрамбовыванию жесткого материала в дно котлована, а также бетонированию фундаментов не допускается попадание в котлован комьев снега, льда, мерзлого грунта.

После вытрамбовывания до проектной отметки и втрамбовывания жесткого материала котлованы должны закрываться утепленными крышками, с тем чтобы сохранить талое состояние грунта на дне и стенах котлованов до бетонирования фундаментов.

1 . ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

1 . 1 . Технологическая к а рта разра б отана на у с тройство столбчатых фун д аментов в в ыт ра м бов анны х кот л ованах без уширения основания в лес с овидных суглинках и супесях плотностью сухого грунта до 1 ,55 с I типом грунтовых условий по п роса д оч н ости. Технология строительного процесса и схемы производства работ даны на захватку (группу фундаментов ), а график выполнения работ, калькуляция трудовых з атрат и технико-экономические показатели - на один фундамент.

1 .2 . Областью рационального применения карты яв л яется строительство одноэтажных сельскохозяйственных зданий производственного назначения, выполненных в стоеч н о - ба л очн ы х и рамных конструкци я х с вертикальными нагрузками до 5 00 кН и горизонтальными до 150 кН, а также других зданий гражданского назначения с аналогичными конструктивными решения ми.

1 .3 . В состав работ, рас с матриваемых картой, входят планировка строительной площадки, вытрамбовывание котлованов; армирование фундаментов, бетонирование фундаментов.

1 .4 . При привязке технологической карты к конкретному объекту и условиям строительства уточняются объем ы работ, инженерно-геологические условия площадки, схема движения трамбующей установки, захватки в зависимости от расположения в плане несущих конструкций каркаса здания, высота сбра с ывания трамбовки и ориентировочное количество ударов для вытрамбовывания котлованов на заданную глубину, а также средства механизации для бетонирования фундаментов с учетом максимального использования наличного парка машин и механизмов. Уточняется калькуляция трудовых затрат.

2 . ОРГАНИЗАЦИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ СТРОИТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА

Подготовительные работы

2 .1 . Перед началом работ по вытрамбовыванию котлованов необходимо выполнить:

общестроительные работы подготовительного периода согласно с т ройгенпла н у;

в ер тикальную планировку площадки до отметки основания пола и геодезическую ра з бивку осей, контуров здания и центров бу д ущих котлованов согласно рабочим чертежам; если отметка верха котлованов значительно ниже отметки подготовки п од по лы , перед разбивко й центров н е обходимо выполнить разработк у т ранш ей ш ир и ной не менее 4 м до о тметки начала вытрамбовывания (рис. 1);

для зданий с подва л ом п ланировку площадки до отметки подготовки под по лы п од в а л а ;

доув л а жн ение г рунтов д о о п тимально й влажности, заливку расчетного количества вод ы на пятно будущей траншеи, огражденно й грунтовы м валиком . Р асче т ное количество воды А определяется по формуле

W _оп - оптимальная в лажнос ть грунта, доли единицы;

W - е стественная в ла жн ость грунта, доли единицы;

h _упл - тол щ ина у пл отне нн ого слоя г р у нта под котлованом , м ;

F - площадь проекции у плотненной зон ы, м 2 .

Вытрамбовывание котлованов

2 . 2 . Вытрамбовывание ко тлованов п роизводится в соответствии с проектом и т ребова ниями н астоящ ей технологической карты установкой для вытрамбовывания котлованов УВК - 1 , выполненной в виде навесного оборудования к бульдозеру Д З-54С или Д З-27С.

Рис. 1 . Схема ра с положения тран ш ей и разб иво чн ы х кольев:

1 - и нв е н тар н ая обноска; 2 - н атяну та я проволока; 3 - оси з дания; 4 - о тв ес; 5 - разби в оч ны й колышек; 6 - контрольная точка

Техническая характеристика У ВК - 1

Глубина в ы трамбов ы вания, м , не более . 1 ,8

Макс и маль н ые размеры рабочего органа (трамбо вки ) , м :

п оверху . 1 , 0 ´ 1 ,0

понизу . 0,8 ´ 0 ,8

Высота сбрасывания (максимальная) , м . 4,0

Количество ударов (среднее) в 1 мин. . 1 ,0

Привод . Г идравлический

Рис. 2 . Схема устройства вытрамбованных котлованов:

1 - б ульдозер; 2 - навесное оборудование; 3 - т рамбовка; 4 - котлован; 5 - противове с

2.3 . Очередность вытрамбовывания котл о ванов и направление движения у с тановки У В К- 1 принимается в зависимости от расположения фундаментов в плане, отметок верха фундамента (рис. 2 ).

Для вытрамбовывания котлованов под фундаменты распорных конструкций следует использовать трамбовку с днищем с a = 60 ° .

На каждой стоянке установки вытрамбовывание производится с разу на всю глубину. Исполнителе м работ ве д ется жур н ал производства работ в соответствии с формой, приведенной в приложении 1 .

2.5 . Глубина вытрамбованных котлованов назначается в соответств и и с р а бочими чертежами проекта и конструктивными о с обенностя м и здания.

2.6 . Ориентировочное количество ударов трамбовки для получения котлована заданной глубины определяется по формуле

где h _к - заданная глуб и на котлована, м;

D - с редняя величина понижения дна котлована за один удар трамбовки; п ринимается в зави с имо с ти от площади днища;

для трамбовок с плоским днищем

F < 1 ,0 м 2 D = 0,10 м;

F = 1 ,0 .. . 2,0 м 2 D = 0,0 8 м;

F > 2,0 м 2 D = 0,06 м;

для трамбовок с заостренным днищем D = 0,15 м ;

К _a - коэффициент, зависящий от угла з аострения днища трамбовки:

Кроме этого, с учетом п . 2.3 ориентировочное количество ударов определяется по опытным данным, приведенным в таб л. 1 , и уточняется в процессе вытрамбовывания.

2.7 . В случае осыпания грунта в процессе вытрамбовыва н ия необходимо последние удары трамбовки выполнять с высоты 0,5 . 1 ,0 м .

2.8 . При смещении центров вытрамбованных котлованов производит с я соответствующая их доработка вручную с удалением осыпавшегося грунта.

2.9 . Глубина вытрамбовывания котлованов, расположенных на расстоянии в свет у менее ширины среднего сечения ф ун д аме н та от коммуникаций, приямков и каналов, принимаетс я не выше их отметки заложения.

2. 1 0 . Вытрамбовывание котлованов под фун дамент ы у осадочного шва выполняют отдельными этапами (рис. 3 ). На I и II этапах глубина должна быт ь на уровне заложения стакана опорной конструкции, на III и IV э т апах - с оответствовать проектной. П осл е окончания вытрамбовывания котлованов производят подчистку их дна - этап IV .

2. 11 . При вытрамбовывании близко расположенных котлованов с разными отметками их верха сначала вытрамбовывает с я котлован с высшей отметкой, а затем с низшей.

Таблица 1 . Ориентировочное количес тв о у да ров трамбовки, оборудованной днищами с различными углами заострения ( a )

Лекции / Фундаменты в вытрамбованных котлованах (Лекция 15.2.6)

В последнее время сформировалось и успешно развивается новое направление в строительстве на просадочных грунтах — устройство фундаментов в уплотненном грунте. Особенность его состоит в том, что в процессе устройства фундаментов под подошвой и вокруг их боковых граней создается уплотненный непросадочный грунт повышенной прочности и несущей способности. Нагрузка от фундаментов по подошве и боковым стенкам передается вначале на уплотненный грунт, а затем на грунты природного сложения, благодаря чему достигается более высокая несущая способность фундаментов.

Сущность метода устройства фундаментов в вытрамбованных котлованах состоит в том, что котлованы под отдельные фундаменты не отрываются, а вытрамбовываются на необходимую глубину с последующим заполнением вытрамбованного котлована бетоном враспор или установкой сборного элемента. Для повышения несущей способности грунтов под фундаментами в дно вытрамбованного котлована втрамбовывается порциями жесткий грунтовой материал (щебень, песчано-гравийная смесь, крупный песок и т. п.). Вытрамбовывание котлованов производится после планировки застраиваемого участка с отметки основания пола. Благодаря сочетанию в одном процессе, уплотнения грунта и образования котлована резко сокращается (в 3—6 раз) объем земляных работ, связанных с отрывкой и обратной засыпкой котлованов, а при бетонировании фундаментов в распор практически полностью исключаются опалубочные работы. Наличие уплотненной зоны под котлованом и вокруг его наклонных боковых стенок позволяет существенно снизить размеры фундаментов. В результате этого применение методов устройства фундаментов в вытрамбованных котлованах по сравнению с обычными столбчатыми и ленточными фундаментами, а также свайными позволяет существенно снизить расход бетона, металла, стоимость и трудоемкость работ.

Для вытрамбовывания котлованов используют краны-экскаваторы, тракторы с навесным оборудованием, включающим направляющую штангу, каретку и трамбовку. Направляющая штанга длиной 8—12 м обеспечивает вертикальность падения трамбовки в одно место. Трамбовку изготавливают по форме будущего котлована. В плане она может быть квадратной, прямоугольной, шестигранной высотой от 1 до 3,5 м. Каретка обеспечивает скольжение трамбовки по направляющей штанге.

Вытрамбовывание котлованов производят путем сбрасывания трамбовки по направляющей штанге с высоты 4—8 м в одно место. Для вытрамбовывания котлованов под обычные столбчатые фундаменты (без уширения основания) на глубину 1 м требуется 10—16 ударов, или 2—4 мин, а котлованов глубиной до 3 м с уширенным основанием с учетом втрамбовывания в дно жесткого материала — около 40—60 ударов, т. е. 10—20 мин.

Разработаны и успешно применяются методы устройства в вытрамбованных котлованах столбчатых фундаментов без уширения основания; с уширенным основанием, получаемым путем втрамбовывания в грунт жесткого грунтового материала; ленточных прерывистых (рис. 1). Кроме этого, проводятся работы по разработке конструкций и методов устройства фундаментов с несущим слоем, создаваемым путем втрамбовывания под фундаментом и вокруг него жесткого грунтового материала с повышенной прочностью, сборных фундаментов с уширенным основанием, арочных фундаментов под несущие стены и др.

Технология строительных процессов.

Рисунок 1. Основные виды фундаментов в вытрамбованных котлованах: а — столбчатый без уширения; б — с уширенным основанием; в — разрез и план ленточного прерывистого; 1 — стакан для установки колонны; 2 — фундамент; 3 — уплотненна» зона; 4 — вытрамбованный жесткий грунтовый материал.

В зависимости от особенностей грунтовых условий фундаменты в вытрамбованных котлованах применяются: на просадочных лессовых, покровных глинистых, насыпных глинистых грунтах. В отдельных случаях возможно применение фундаментов в вытрамбованных котлованах: в супесях, а также в мелких и пылеватых песках; в плотных глинистых грунтах с объемной массой скелета более 1,65 т/м3; в грунтах со степенью влажности более G>0,75.

На просадочных грунтах со II типом грунтовых условий фундаменты в вытрамбованных котлованах допускается применять при условии, если суммарная величина просадки грунта от собственной массы и осадки фундамента от его нагрузки не превышает предельно допустимых величин для проектируемых зданий и сооружений. Исходя из конструктивных особенностей проектируемых зданий и сооружений, столбчатые фундаменты в вытрамбованных котлованах целесообразно применять для каркасных промышленных, гражданских и сельскохозяйственных зданий при вертикальной нагрузке на них до 2000 кН; ленточные прерывистые фундаменты — для бескаркасных жилых и промышленных зданий при нагрузке до 300 кН/м.

Опытные работы включают два основных этапа: отработку технологии вытрамбовывания котлованов, втрамбовывание в дно их жесткого материала и изучение эффективности применения фундаментов в вытрамбованных котлованах. На первом этапе опытных работ определяют: среднее количество ударов трамбовки, и оптимальную высоту сбрасывания для вытрамбовывания котлованов; для фундаментов с уширенным основанием количество и объем засыпки жесткого материала, а также необходимое число ударов для втрамбовывания каждой порции засыпки; для ленточных прерывистых фундаментов — минимально допустимое расстояние между двумя соседними котлованами при различной глубине вытрамбовывания.

Технология строительных процессов.

Испытания опытных фундаментов вертикальными и горизонтальными статическими нагрузками производятся, как правило, для новых районов, в которых впервые начинается применение фундаментов в вытрамбованных, котлованах; новых конструкций фундаментов в вытрамбованных котлованах, новых конструктивных схем зданий. Котлованы под здания для устройства нулевого цикла отрываются до отметки основания пола с подсыпкой в пониженных местах рельефа местного глинистого грунта и уплотнением до объемной массы скелета 1,55—1,6 т/м3.

Вытрамбовывание производится вдоль осей здания отдельными участками сразу на всю глубину котлована. При расстояниях в свету между отдельными фундаментами менее 0,8 b ср (b ср — ширина трамбовки в среднем сечении) котлованы вытрамбовываются через один фундамент. Вытрамбовывание котлованов под пропущенные фундаменты производится не менее чем через 7 суток после бетонирования фундаментов в. ранее вытрамбованных котлованах.

Котлованы вытрамбовываются путем последовательного сбрасывания трамбовки по направляющей штанге с высоты 3— 8 м (рис. 2). При этом высота сбрасывания трамбовки назначается из расчета, чтобы величина погружения трамбовки за один удар не превышала 0,15 глубины котлована, исключалось засасывание трамбовки, обеспечивалась сохранность стенок котлована и т. п.

Рисунок 2. Технологическая схема устройства фундаментов в вытрамбованных котлованах с уширенным основанием: I— установка трамбовки и вытрамбовывание котлована; II

— засыпка в котлован жесткого материала; III — втрамбовывание жесткого материала в дно котлована; IV — бетонирование фундамента; V — готовый фундамент; 1 — трамбовка; 2— направляющая штанга; 3 —каретка; 4 — котлован; 5 —бункер с жестким материалом; 6 — жесткий материал; 7 — втрамбованный в грунт жесткий материал; 8 — бетон фундамента; 9 — стакан для установки колонны.

Втрамбовывание жесткого материала в дно котлована производится сразу после его вытрамбовывания без изменения положения механизма и направляющей штанги. При последовательном выполнении работ особое внимание обращается на точность установки направляющей штанги и трамбовки в их первоначальное положение.

Смещение центров вытрамбованных котлованов от проектного положения не должно превышать 0,1 его ширины поверху, а при наличии стакана для установки колон-

Технология строительных процессов.

ны 0,05. При невыполнении этих условий перед сдачей котлованов производится соответствующая подрезка боковых стенок котлована вручную с удалением или доуплотнением осыпающегося грунта на дно котлована.

Фундаменты устраивают сразу после приемки вытрамбованных котлованов. Устройство их начинается с установки и закрепления арматурных сеток (каркасов), а также опалубки выступающих частей гнезд и закладных деталей фундаментов. Бетонирование фундаментов производится «враспор» бетоном B15…В20 до заранее установленных отметок на стенках котлована, опалубки стакана или специально устанавливаемых приспособлениях.

Вытрамбовывание котлованов в зимнее время должно производиться при талом состоянии грунта. При промерзании грунта на глубину более 30 см перед началом работ по вытрамбовыванию котлованов производится его оттаивание на всю толщину мерзлого слоя. Перед вытрамбовыванием котлованов снег и лед с поверхности грунта в местах их расположения удаляют. В процессе производства работ по вытрамбовыванию котлованов, втрамбовыванию жесткого материала в дно котлована, а также бетонированию фундаментов не допускается попадание в котлован комьев снега, льда, мерзлого грунта.

Втрамбовывание жесткого материала в дно котлована в зимних условиях должно производиться только при талом состоянии грунта на дне котлована сразу после его вытрамбовывания. Жесткий материал, используемый для создания уширенного основания, должен находиться в талом или сыпучем состоянии. После вытрамбовывания до проектной отметки и втрамбовывания жесткого материала котлованы должны закрываться утепленными крышками, с тем, чтобы сохранить талое состояние грунта на дне и стенах котлованов до бетонирования фундаментов.

Читайте также:

Фундаменты в вытрамбованных котлованах

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Харун Махмуд Исхакович, Квартенко Константин Владимирович

Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Харун Махмуд Исхакович, Квартенко Константин Владимирович

Perfecting of technology of Foundation Construction in a Rammed Pit

Текст научной работы на тему «Совершенствование технологии возведения фундаментов в вытрамбованных котлованах и устройство для ее реализации»

Опыт устройства

Производство работ

1 . ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

2 . ОРГАНИЗАЦИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ СТРОИТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА

Подготовительные работы

Вытрамбовывание котлованов

Лекции / Фундаменты в вытрамбованных котлованах (Лекция 15.2.6)