4. Устройство оснований под фундаменты. Устройство свайных фундаментов. Фундаменты глубокого заложения.

Зачистку дна котлована до проектных отметок следует производить перед устройством фундаментов. Переборы грунтов основания ниже проектных отметок не допускаются. Случайные переборы должны быть заполнены местным грунтом или песком и доведены до проектной плотности. В ответственных случаях места переборов заполняют гравием или тощим бетоном. Также выполняют работы по отводу поверхностных и грунтовых вод от котлованов и подкрановых путей посредством вертикальной планировки территории, устройства открытых и закрытых дренажных систем. Способ удаления воды из котлована (открытый водоотлив, дренаж, водопонижение) выбирают с учетом местных условий и согласовывают с проектной организацией. Подготовленный для устройства котлован должен быть освидетельствован и принят по акту представителем авторского надзора. Устройство песчаной или бетонной подготовки под фундаменты производят при наличии акта о приемке котлована с грунтовым основанием. Бетонирование подготовки под фундаменты производят по захваткам (согласно ППР). Уплотнение бетонной смеси производят площадочными вибраторами с последующим выравниванием поверхности подготовки виброрейками по маячным рейкам. Погружение свай в зависимости от их количества и расположения в кусте, несущей способности (висячие сваи и сваи-стойки) и геометрических размеров, как правило, осуществляют копрами навесного типа (КН) различных конструкций на базе самоходных гусеничных экскаваторов и сменным копровым оборудованием (КО). В условиях реконструкции предприятий или строительства объектов в стесненных условиях существующей городской застройки применяют копры специальные КС с вибровдавливающим погружателем свай (ВВПС), которые погружают сваи способом вибрационного или статического задавливания в грунт. Перспективным вариантом устройства свайного основания является применение завинчивающихся свай. Забивные сваи: погружают копром, смонтированным на базе гусеничного экскаватора и оснащенным дизель-молотом. При первых ударах молота по свае его ударную часть поднимают на неполную высоту( до 1,1м). После фиксации сваи в вертикальном положении производят корректировку ее положения. Для сохранения оголовка сваи при ее забивке применяют наголовники из твердых пород дерева толщиной 8-10 см., регулируют высоту подъема ударной части молота и обеспечивают соосность вертикальных осей сваи и ударной части молота. Погружение свай вибрированием осуществляют с использованием вибрационных механизмов, оказывающих на сваю динамические воздействия, которые позволяют преодолеть сопротивление трения на боковых поверхностях сваи, лобовое сопротивление грунта, возникающее под острием сваи, и погрузить сваю на проектную глубину. Благодаря вибрации для погружения свай в грунт требуется усилия иногда в десятки раз меньшие, чем при забивке. При этом происходит частичное уплотнение грунта, в том числе и под головкой сваи. Зона уплотнения для разных грунтов составляет 1,5...3 диаметра сваи.

Для погружения свай в грунт вибрированием используют вибропогружатели, которые подвешивают к мачте сваепогружающей установки и жестко соединяют с наголовником сваи. В результате происходит раздвижка зерен грунта под контуром погруженной части сваи.

Способ наиболее приемлем в песчаных грунтах, водонасыщенных мелких и пылеватых грунтах, где скорость погружения может достигать 3,5...7 м/мин. Этим методом погружают сплошные и полые железобетонные сваи, сваи-оболочки, металлический шпунт. Более универсальным является виброударный способ погружения свай с помощью вибромолотов. При работе вибромолота наряду с вибрационным воздействием на сваю периодически опускается ударник, оказывая и динамическое воздействие на голову сваи.

Метод вибровдавливания основан на комбинации вибрационного или виброударного воздействия на сваю и статического пригруза. Вибровдавливающая установка состоит из двух рам. На задней раме находятся электрогенератор, работающий от тракторного двигателя, и двухбарабанная лебедка, на передней раме размещены направляющая стрела с вибропогружателем и блоки, через которые проходит к вибропогружателю вдавливающий канат от лебедки. Погружение свай вдавливанием применяют для коротких свай сплошного и трубчатого сечения (3...5 м). Статическое вдавливание осуществляется в такой последовательности: сваю устанавливают в вертикальное положение в направляющей стреле агрегата. Далее на голову сваи опускают и закрепляют оголовник, передающий давление от базовой машины (трактора, экскаватора) через систему блоков и полиспастов непосредственно на сваю, которая благодаря этому давлению постепенно погружается в грунт. После достижения сваей проектной отметки погружение прекращают, снимают наголовник, агрегат переезжает на новую позицию.

Погружение свай завинчиванием основано на завинчивании стальных и железобетонных свай со стальным наконечником с помощью мобильных установок, смонтированных на базе автомобилей или других самоходных средств. Метод применяют чаще всего при устройстве фундаментов под мачты линий электропередачи, радиосвязи и других сооружений. После завинчивания винтовой сваи (диаметр труб достигает 1 м), ее внутренняя полость заполняется бетоном. Скорость погружения винтовых свай зависит от диаметра лопасти и характеристик грунта и находится в пределах 0,2...0,6 м/мин.

Достоинства винтовых свай в их высокой несущей способности, возможности плавного погружения в грунт, восприятии отрицательных усилий.

Погружение свай подмывом грунта применяют в несвязных и малосвязных грунтах - песчаных и супесчаных. Целесообразно подмыв использовать для свай большого поперечного сечения и большой длины, но недопустимо для висячих свай. Способ заключается в том, что под действием воды, вытекающей под напором у острия сваи из одной или нескольких труб, закрепленных на свае, грунт разрыхляется и частично вымывается. При этом сопротивление грунта у острия сваи снижается, а поднимающаяся вдоль сваи вода размывает прилегающий грунт, уменьшая тем самым трение по боковым поверхностям сваи. В результате свая погружается в грунт под действием собственной массы и массы установленного на ней молота. Погружение свай с использованием электроосмоса применяют в водонасыщенных плотных глинистых грунтах, в моренных суглинках и глинах. Для практической реализации метода уже погруженную в грунт сваю присоединяют к положительному полюсу (аноду) электрической сети постоянного тока, а соседнюю с ней, подготовленную для погружения в грунт - к отрицательному полюсу (катоду). При включении тока вокруг сваи с положительным полюсом резко снижается влажность грунта, а у соседней с отрицательным полюсом она наоборот резко увеличивается. В более влажной среде свая быстрее погружается в грунт, что позволяет применять сваебойное оборудование меньшей мощности. Конструкцию ростверка и технологию его устройства принимают в зависимости от типа свай. Ростверки объединяют группу свай в одну конструкцию и распределяют на них нагрузки от сооружения. Они чаще всего представляют собой непрерывную ленту по всему контуру здания в плане, включая внутренние стены. При использовании железобетонных свай ростверки могут быть выполнены из монолитного и сборного железобетона.

В зависимости от типа здания или сооружения ростверки разделяют на высокие и низкие.

При забивных сваях, головы которых после забивки могут оказаться на разных отметках, перед устройством ростверка необходимо выполнить трудоемкие операции по выравниванию голов свай. Для этого необходимо под определенный уровень срубить (срезать) бетон свай, обрезать или задуть их арматуру. Сваи при погружении иногда отклоняются в плане, при многоряд­ном или кустовом расположении свай эти отклонения не вызывают ос­ложнений при устройстве ростверков. Если же имеется однорядное расположение свай и часть сечения отдельных свай выходит за границы будущего ростверка, то в этом случае необходимо устраивать монолитный ростверк и специальные выступы в ростверке для включения в него этих свай.

При подготовке голов набивных свай к устройству сборных ростверков проверяют верхнюю поверхность по нивелиру и при необходимости выравнивают опорную поверхность свай с помощью бетонной смеси или цементного раствора. Сами же балки железобетонного ростверка устанавливают на выравнивающую подсыпку из песка или шлака, начиная от угла здания, и выполняют монтажные работы строго по захваткам. Элементы сборного ростверка соединяют со сборными короткими сваями на сварке с омоноличиванием стыков.

В сложных грунтовых условиях под здания и сооружения, чувствительные к неравномерным осадкам и передающие на фундамент значительные нагрузки, необходимы надежные основания из малосжимаемых пород, которые, как правило, залегают на большой глубине. В этих условиях в ряде случаев целесообразно применять фундаменты глубокого заложения в виде буровых опор. Буровые опоры аналогичны буронабивным сваям, но отличаются размерами: диаметр их составляет 0,8—3,5 м, уширения —2,5—5 м, а глубина достигает 100 м и более. Технология возведения опор глубокого заложения аналогична технологии возведения буронабивных свай.

Вначале буровые опоры применяли преимущественно в мостовом строительстве. Наиболее известными являлись так называемые сваи Е. Л. Хлебникова, относящиеся к буровым опорам, которые можно было выполнять как под защитой обсадных труб, так и под избыточным давлением воды или глинистого раствора.

Буровые опоры глубокого заложения наиболее эффективно можно выполнять с помощью специальных комплексных агрегатов, предназначенных для бурения различными способами, погружения и извлечения обсадной трубы, удаления пород и бетонирования   различными   методами.

Существующие в настоящее время машины   позволяют   механизировать все процессы работ по устройству опор диаметром ствола 1—3 м и уширенной пятой 2,5—5 м.

Стена в грунте.

Применяют несколько методов:

1. Свайный, когда ограждающая конструкция образуется из сплошного ряда вертикальных буронабивных свай.

2. Траншейный, выполняемый сплошной стеной из монолитного бетона или сборных железобетонных элементов.

В зависимости от свойств грунта и его влажности применяют 2 вида воздения стен – сухой и мокрый.

Сухой способ, при котором не требуется глинистый раствор, применяется при возведении стен в маловлажных устойчивых грунтах. Мокрым способом возводят стены подземных сооружений в водонасыщенных неустойчивых грунтах. Траншею заполняют глинистым раствором с тиксотробными свойствами ( способность свойства загустевать в состоянии покоя и сдерживать стенки траншеи от разрушения). Наилучшими тиксотробными свойствами обладают бентонитовые глины. Обычно ширина траншеи составляет 500-1000мм, но может доходить до 1500-2000мм. Для разработки траншей под защитой глинистого раствора применяют грейферы, драглайнеры, и обратные лопаты, буровые установки вращательного и ударного бурения. Длины бетонирования захватки начинают от 3-6м. Последовательность работ:

1)забуривание торцевых скважин на захватке

2)разборка траншеи участками или последовательно на всю длину при постоянном заполнении открытой полости глинистым раствором с ограничителями, разделяющими траншею на отдельные захватки.

3) монтаж арматурных каркасов на захватке и опускание на дно траншеи бетонолитных труб

4) укладка бетонной смеси методом вертикально перемещаемой трубы с вытеснением глинистого раствора в запасную емкость или на соседний участок траншеи. Ограничители захваток: при глубине траншеи до 15 м трубы диаметром меньшим ширины траншеи на 30-50мм; при глубине траншеи до 30м устанавливают ограничитель в виде стального листа, который приваривается к арматурному каркасу.

Опускнной колодец.

При монолитном варианте бетонирование стен ведут по ярусам. Высота яруса определяется из условий допустимого удельного давления на грунт под ножевой частью. Практически колодцы высотой до 10 м бетонируют в один ярус, более высокие — в несколько ярусов при их высоте 6...8 м. Укладку бетона очередного яруса производят после набора бетоном предыдущего яруса прочности 1,2...1,5 МПа. Устройство стен из сборных железобетонных плоских панелей длиной до 12 м, шириной 1,4...2 м и толщиной 0,4...0,8 м предусматривает создание специального основания, выполненного в предварительно отрытой траншее глубиной до 0,8 м. Вначале бетонируют форшахту, затем отсыпают песчаную подушку (с послойным уплотнением), укладывают сборные плиты опорного кольца и устраивают щебеночное основание. После этого устанавливают стеновые панели, соединяя их между собой пластинами (на сварке), и бетонируют вертикальный стык. При устройстве колодцев глубиной более 12 м стены наращивают такими же панелями, но без ножевой части. По окончании устройства стен приступают к погружению колодца под действием его собственной силы тяжести. При опускании колодца насухо применяют три схемы разработки и выдачи грунта из колодца. По первой схеме грунт разрабатывают бульдозерами, экскаваторами на гусеничном ходу и выдают на поверхность кранами в бадьях. При внутреннем диаметре колодца до 20 м используют экскаваторы с объемом ковша 0,25...0,4 м³, свыше 20 м — с объемом ковша 0,65...1,25 м³. В колодцах диаметром более 32 м работы ведут не менее двух экскаваторов. Бульдозер используют для срезки и сброса грунта в отвалы для удобства погрузки его в бадьи. Грунт разрабатывают в следующей последовательности: первоначально — в средней части колодца на глубину 1,5...4 м (в зависимости от размера колодца), оставляя вблизи ножа берму шириной 1...3 м; далее, уточнив места и размеры фиксированных зон (рис. 8.2, д), производят послойную (10...15 см) срезку грунта бермы на участках между фиксированными зонами (момент начала погружения колодца). Если после полной разработки этих участков бермы (до уровня банкетки ножа) колодец не опускается, то начинают разработку грунта фиксированных зон. При первых подвижках колодца переходят к разработке грунта в средней части и т. д.