3. Основные правила производства земляных работ при устройстве фундаментов

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 котлованов выполняют 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.

Поверхностное уплотнение грунтов в котлованах выполняют тяжелыми гладкими 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.

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.

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 .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.

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 входят транспортирование 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.

Закрепление грунтов

Несущую способность слабых грунтов и трещиноватых горных пород можно увеличить методами искусственного за­крепления, к которым относятся: сили­катизация, смолизация, термическое за­крепление и цементация.

Силикатизация и смолизация сходны по технологии, предусматривающей рас­чистку участков закрепления, погруже­ние инъекторов, приготовление и нагне­тание растворов, извлечение инъекторов, тампонаж скважин.

Лессовидные грунты закреп­ляют только раствором силиката натрия. При его взаимодействии с солями каль­ция, содержащимися в лессах, образуется гель кремниевой кислоты, который цементирует частицы лесса, превращая их в камневидную массу. Этот способ называется однорастворной силикатиза­цией.

В п е с к а х (сухих, а также водона-сыщенных) с высоким коэффициентом фильтрации применяют метод двухрастворной силикатизации: сначала на каждой заходке под давлени­ем до 0,5 МПа нагнетают раствор силика­та натрия, затем — хлорида кальция. Силикат натрия нагнетают на каждой заходке при забивании инъекторов, а хлорид кальция — при извлечении их из грунта. Нагнетание производят мед­ленно, чтобы обеспечить равномерное впитывание растворов в грунт по всей зоне закрепления.

Для закрепления мелких песков применяют также водный раствор карбамидной смолы в смеси с раствором соля­ной кислоты. Такую смесь составляют непосредственно перед нагнетанием в инъекторы. Способ этот называют смолизацией.

Цементацией закрепляют трещинова­тые скальные породы, а также гравелистые и рыхлые песчаные грунты. Цемен­тация состоит из процессов расчистки поверхности грунта, с которой произво­дят закрепление; бурения скважин, их продувания или промывки (в скальных породах); установки инъекторов; гидрав­лического опробования скважины; нагне­тания инъекционного раствора; извлече­ния инъекторов.

Особенности устройства оснований в зимних условиях

В холодное время года уплотнять ос­нования надо быстро; заканчивать этот процесс следует при температуре грунтов не ниже +2 °С, а подготовленные поверх­ности предохранять от замораживания (накрывать матами и пр.). Лучшим спо­собом уплотнения в этих условиях яв­ляется трамбование, не требующее боль­шой открытой поверхности, как, напри­мер, укатка. Для подсыпки оснований ис­пользуют талые грунты; применение мерзлых комков недопустимо. Лучше всего устраивать подушки из сухого пес­ка или щебня, которые после уплотнения нужно предохранять от увлажнения.

Методы уплотнения, требующие в обыч­ных условиях замачивания грунтов, зи­мой не применяют.

Силикатизацией, смолизацией и цемен­тацией грунты закрепляют при темпера­туре в зоне закрепления не ниже +1 °С. Растворы для силикатизации подогре­вают до +40 °С. При смолизации и це­ментации растворы, подаваемые в сква­жины, должны иметь температуру не ниже +5 °С. Оборудование и скважины закрывают тепляками.

Термическое закрепление грунтов практически не ограничено уровнем от­рицательных температур. При падении температуры воздуха ниже —10° нужно только утеплять топливные трубопрово­ды, а загустевшее жидкое топливо раз­жижать подогревом.

Контроль качества свайных фундаментов

Правильность забивки свал контроли­руют по разбивочным осям. Допускае­мые отклонения, зависящие от применяе­мых конструкций, регламентируются СНиПами. В процессе забивки свай в журнале регистрируют все условия по­гружения и контрольный отказ, замерен­ный в трех последовательных залогах. Сваи, давшие проектный отказ, не дойдя до проектной отметки погружения, обсле­дуют и по согласованию с проектной ор­ганизацией либо продолжают погружать, либо заменяют другими сваями, забивае­мыми во вновь назначенных местах.

Несущую способность забитых свай проверяют пробной добивкой. Набивные сваи контролируют по прочности конт­рольных бетонных кубиков. Несущая способность всех видов свай может быть установлена контрольным динамическим испытанием отдельных свай или статиче­ской нагрузкой. По результатам динами­ческих и статических испытаний свай в случае необходимости вносят коррективы в проектные решения.

Особенности устройства фундаментов глубокого заложения в зимних условиях

Устройство фундаментов глубокого за­ложения в зимних условиях осложняется необходимостью преодолевать толщу мерзлого слоя грунта в начале опускания и возможностью смерзания грунта с конструкциями в процессе их погружения.

Смерзание предотвращают обычными методами электропрогрева, но принимают специальные меры по тех­нике безопасности, потому что в зоне прогрева работают люди, занятые погру­жением сооружения и наращиванием его стен. Электропрогрев целесообразен и при бетонировании стен сооружения: оба процесса обеспечиваются одним и тем же оборудованием.