Глава 1 УСТРОЙСТВО ОСНОВАНИЙ

Уплотнение грунтов

Подготовка оснований под фундамен­ты состоит из ряда процессов, цель кото­рых — обеспечить на заданной отметке контакт основания с подошвой фундамен­та по всей его поверхности и довести не­сущую способность грунта основания до проектной.

Основными процессами при подготовке основания являются подчистка дна котлованов и траншей, уплотнение осно­вания и (при необходимости) увлажнение или осушение грунта в ходе его уплот­нения.

Подчистку дна котловановвыполняют по всей их площади бульдозером, кото­рый вслед за экскаватором срезает остав­ленный (недобранный) им грунт.

Оси стен и углы на их пересечениях фиксируют колышками, отметку верха которых определяют по-нивелиру. Грунт, находящийся выше поверхности колыш­ка, при подчистке срезают вручную. Ведя механизированную подчистку в котлованах, грунт срезают ниже проект­ной отметки и подсыпают до верха ко­лышков песком.

Если основание сформировано из сла­бых естественных или насыпных грунтов, можно увеличить их несущую способ­ность поверхностным (на глубину 1,5... ...2 м) или глубинным (более 2 м) уплотне­нием.

* В этот раздел не включено описание тех­нологии устройства монолитных (каменных и бетонных) и сборных железобетонных фунда­ментов. Технология этих работ аналогична технологии возведения наземных конструкций из тех же материалов и поэтому отнесена к раз­делам VI и VII.

Поверхностное уплотнение грунтовв

котлованах выполняют тяжелыми г лад-к и м и или кулачковыми кат­ками, которые после многократной проходки по одному следу уплотняют слой глубиной до 0,5 м. Аналогичные ре­зультаты дают пневматические и дизель­ные прыгающие трамбовки. Тяжелые трамбовки (массой более 1 т) уплотняют грунт на глубину до 1,5... ...2,5 м. Их поднимают самоходным краном с фрикционными лебедками и бросают с высоты 3...4 м. Недостатком метода трамбования является быстрый износ механизма лебедки и тросов.

Трамбование выполняют по участкам последовательными ударами, распреде­ляя их равномерно по поверхности по­перечной полосы участка. Первые удары трамбовки вызывают быстрое понижение поверхности грунта. В дальнейшем пони­жение замедляется — процесс уплотне­ния затухает — и, наконец, наступает момент, когда уплотненное ядро после каждого удара опускается на одну и ту же величину. Такое явление называют отказом. Достигнув отказа, трамбование прекращают.

Песчаные и обломочные породы уплот­няют вибрированием. Обычные виброплиты уплотняют грунт на глубину до 0,5 м, тяжелые самоходные — до 1 м. Эффективность и качество поверхностно­го уплотнения зависят от влажности грунта. Переувлажненные грунты от ударов разжижаются и налипают на трамбовку. В таких случаях поверхность грунта перед трамбованием покрывают слоем кирпичного щебня, известняка или сухого грунта толщиной до 10 см либо трамбуют после просыхания. При не­достатке влаги поверхность основания за сутки до уплотнения заливают во­дой.

При разработке котлованов следует учитывать, что в результате уплотнения поверхность дна заметно понижается. Обязательное удаление разрушенного трамбованием слоя грунта толщиной 10...15 см также приводит к углублению котлована. Поэтому, если основание предполагается уплотнить, глубину вы­емки назначают, учитывая величину осадки грунта (ее устанавливают проб­ным трамбованием) и толщину удаляе­мого слоя.

Глубинное уплотнение грунтов выпол­няют гидровибрированием, од­новременно увлажняя грунт до насыще­ния. Блок гидровиброуплотнителя по­гружают в грунт краном на глубину до 2 м (рис. V. 1, а). Вибрация на заданной глубине длится 20...30 с. Насыщенный водой грунт под воздействием колеба­тельных движений вибратора становится подвижным, зерна его перемещаются

вниз и грунт уплотняется. По окончании уплотнения гидровиброуплотнитель из­влекают, не прекращая подачи воды. Весь цикл одного погружения продол­жается 2—3 мин.

Гидровибратором на длинной штанге (рис. V.1, б), который переставляют кра­ном, можно уплотнять песчаные грунты на глубину до 10 м.

Просадочные лессовые грунты уплотня­ют замачиванием, заливая водой предва­рительно пробуренные поглощающие скважины, заполненные дренирующим материалом (рис. V.l.e).

Уплотнение происходит под действием собственного веса грунта, поэтому верх­ние слои требуют дополнительной обра­ботки трамбовками или катками. Буре­ние поглощающих скважин и насыщение их водой несложны, но процесс осадки происходит медленно — 60...100 дней. Эти сроки сокращаются до 3...7 дней, ее-

Рис. V.I. Глубинное уплотнение грунтов основания и его укрепление:

а — гидровиброуплотнителем на глубину до 2 м; б — то же, на глубину до 10 м; в — обычным замачиванием; г— энергией глубинных взрывов; д — электроосмосом с вакуумированием; е — песчаными сваями; ж — рас­крывающийся башмак инвентарной сваи; / — блок гидровиброуплотнителя; 2 — подача воды при погружении; 3 — увлажненная зона; 4 — воронка от осадки грунта; 5 — уплотненная зона; 6 — подача воды при подъеме; 7 — подвеска: 8 — звенья направляющей штанги; 9 — эластичные муфты; 10 — виброголовка; 11 — сопло для подачи воды в грунт; 12 — поглощающие скважины; 13 — граница зоны замоченного грунта; 14 — подуш­ка из дренажного материала; 15 — совмещенные с зарядом ВВ скважины; 16 — анодные стержни; П — кол­лектор иглофильтровой установки; 18 — иглофильтр-катод; 19 — вибропогружатель; 20 — инвентарная труб­чатая свая; 21 — набивная песчаная свая; 22 — шарнир; 23 — створка башмака; 24 — кольцо, фиксирующее створки в закрытом положении в период погружения

ли оснастить поглощающие скважины зарядами ВВ. Поочередный взрыв заря­дов с интервалом в несколько секунд создает серию ударных волн, подвергая замоченный грунт многократному дина­мическому воздействию (рис. V. 1, г). Глубина уплотнения достигает 30 м.

Торфяные грунты, подстилающие на­сыпи земляных сооружений, стабилизи­руют комбинированным воздействием ва-куумирования и электроосмоса (рис. V.l,d). Частицы воды, получившие по­ложительный заряд от анодных стерж­ней, устремляются к иглофильтру-като­ду, поры освобождаются, грунт обезво­живается и уплотняется.

Слабые глинистые и заиленные грунты уплотняют песчаными или грунтовыми сваями. Их устраивают с помощью ин­вентарной сваи-оболочки из цельнотяну­той толстостенной трубы диаметром 400... ...500 мм с раскрывающимся башмаком (рис. V.1, е, ж) или съемным (теряемым) башмаком. Инвентарная оболочка, по­гружаясь, раздвигает и уплотняет грунт. Погруженную в грунт оболочку заполняют песком или местным перемя­тым грунтом с послойным трамбованием. По мере заполнения оболочки ее извлека­ют. При этом трамбуемый грунт раздви­гает створки башмака, а фиксирующее кольцо остается в грунте. Таким спосо­бом удается ликвидировать просадоч-ность лессовых грунтов только на глуби­ну, прорезанную сваями. Нижележащий массив лесса при этом не уплотняется, что является недостатком этого спо­соба.

После глубинного производят поверх­ностное уплотнение, а затем подчищают дно котлована и поверхность осно­вания.

Устройство подушек

Песчаные и щебеночные (или гравий­ные) подушки предназначены для рас­пределения давления от фундамента на большую площадь либо для замены слоя слабого грунта под фундаментом.

В состав работ по устройству подушек входяттранспортирование и разгрузка материала, его разравнивание, увлажне­ние, уплотнение и выравнивание поверх­ности по заданной отметке.

В большие котлованы, оборудованные въездными траншеями, песок или щебень доставляют самосвалами и разгружают на дно. Если подушку отсыпают в сухом котловане, разгруженный материал раз­равнивают бульдозером слоями толщи­ной 20 см. Каждый слой увлажняют и уплотняют поверхностными вибраторами или механическими трамбовками.

Уплотненную поверхность песчаной подушки зачищают. Поверхность гравий­ной или щебеночной подушки смачивают и в пределах фундаментов покрывают стяжкой из цементного раствора под рейку.

В случае замены грунта при высоком уровне грунтовых вод нижнюю часть подушки отсыпают в воду сразу на всю глубину, начиная со стороны въезда. Материал, доставляемый самосвалами, разгружают на урезе воды и бульдозером сталкивают в воду. При этом откос насы­пи под водой продвигается вперед. От­сыпку ведут полосами поперек котлова­на по всей ширине его дна. В этих усло­виях песчаные подушки уплотняют глу­бинными вибраторами, а щебеночные или гравийные — поверхностными вибрато­рами или механическими трамбовками.