горизонтальну ізоляцію роблять у двох рівнях. Перший на 15– 20 см вище від рівня вимощення з цементного розчину, а другий на 10–15 см нижче від конструкції підлоги з двох шарів рулонного матеріалу. Якщо частина внутрішньої поверхні стіни стикається з ґрунтом, то її обмазують мастикою.

У будівлях, споруджуваних у сейсмічній зоні, горизонтальну гідроізоляцію влаштовують з шару цементного розчину.

Наявність у ґрунтовій воді вільної вуглекислоти, органічної або сірчаної кислоти, сірчанокислого магнію або водневих іонів є причиною руйнування матеріалу фундаменту. Стійкість його забезпечується особливими способами – застосуванням бетону підвищеної щільності й особливих цементів, захисних оболонок та гідроізоляції.

Досить надійним заходом є влаштування глиняного замка, який зберігає обклеювальну гідроізоляцію на вертикальних поверхнях підземних конструкцій. Для замка звичайно застосовують глини. Спочатку глину розминають і зволожують до оптимальної вологості (W≈WP) або підсушують із додаванням сухої глини, потім її подають до місця роботи, укладають шарами завтовшки 15–20 см й ущільнюють ручними пневматичними чи електричними трамбівками. Така проста оболонка добре працює в умовах дії природної сульфатної та слабокислотної ґрунтової води.

Для захисту бетону знизу щебеневу підготовку під підошвою фундаменту проливають бітумом.

13.4. ФУНДАМЕНТИ, ЯКІ ВИГОТОВЛЯЮТЬСЯ З ВИКОРИСТАННЯМ БУРІННЯ

Серед таких фундаментів найбільш розповсюджені різноманітні типи буронабивних паль та буронабивні (буробетонні) фундаменти.

Буронабивні палі. У 1899 р. під час будівництва Миколаївського костьолу в Києві інженер А. Е. Страус застосував уперше в Європі нову конструкцію фундаментів, які складалися з бетонних стовпів, розміщених у вертикальних свердловинах. Виготовлення цих фундаментів полягало в бурінні свердловин в обсадній трубі, нижня частина якої мала фрезу, і дальшому заповненні свердловин жорстким бетоном з одночасним витяганням обсадної труби. Цей процес супроводжувався постійним трамбуванням бетону, за рахунок чого після звільнення від оболонки він щільно заповнював свердловину. В шарах слабкого ґрунту діаметр палі збільшувався, і тому вона мала неправильну форму.

Такі вертикальні конструкції далі набули широкого розвитку в різних ґрунтових умовах. Так виникли набивні палі різних типів. Замість трамбування почали використовувати стиснуте повітря або тиск від нагнітання води.

У 1989 р. в Києві, на розі вулиць Воровського та Менжинського, було розпочато спорудження Будинку побуту. Запроектовано дванадцятиповерховий корпус, опертий на масивні буронабивні палі діаметром 80 см і довжиною 25 м. Було влаштовано 123 палі з армуванням їх циліндричним арматурним каркасом. Спорудження пальового фундаменту виконувало КБУ-580 наукововиробничого об’єднання “Укргідроспецбуд”.

343

Сучасні буронабивні палі досить широко застосовуються в практиці фундаментобудування. Вони відрізняються від інших тим, що виготовляються на місці будівництва в незакріпленій свердловині без використання будь-яких обсадних труб або у свердловині під захистом постійної чи тимчасової оболонки.

Буронабивні палі влаштовують із використанням механізмів, широко застосовуваних у будівництві. Фундаменти на буронабивних палях потребують мінімального об’єму земляних робіт і дають змогу мати значну економію матеріальних та трудових ресурсів.

Унезакріпленій свердловині буронабивні палі можна влаштовувати передусім у маловологих глинистих ґрунтах. Буріння здійснюють буровими установками без використання бурових розчинів.

Урезультаті буріння можливе влаштування свердловин діаметром 400– 1200 мм на глибину до 30 м. Короткі свердловини пробурюють ямкобурами. Якщо потрібне створення розширення в нижній частині свердловини або по її довжині, застосовують механічні розширювачі. З цією ж метою іноді використовують вибухівку (камуфлетні палі).

Після ретельного очищення забою від розпушеної породи у свердловину вміщують циліндричний арматурний каркас на всю довжину палі або на її ча с- тину. Далі за допомогою бетонолитної труби, довжина якої повинна бути на 20–50 см коротшою за довжину свердловини, безпосередньо з автобетонозмішувача або через приймальний бункер проводять бетонування. Використовують бетон класу В15 і вище з осіданням конуса 14–16 см. У міру бетонування трубу витягають із свердловини одночасно з ущільненням бетону вібраторами, які закріплюють на приймальній воронці бетонолитної труби. Бетонування бажано виконувати без перерви. Після закінчення бетонування стовбура палі влаштовують верхню частину фундаменту залежно від конструкції стику несучих надземних конструкцій із ростверком (рис. 13.12).

За необхідності збільшення несучої здатності палі іноді після буріння свердловини у вибій опускають вибухівку, а запальний шнур виводять нагору. Далі свердловину заповнюють пластичним бетоном і заряд підривають. Гази стискують ґрунт у вибої, утворюється порожнина, куди під власною вагою спрямовується бетон. Цей бетон після його тужавіння разом з ущільненим навколо порожнини ґрунтом створює ядро, яке разом зі стовбуром палі забезпечує велику несучу здатність.

Високого рівня механізації робіт досягають за допомогою обладнання, котре виготовлюють фірми “Беното” (Франція) та “Като” (Японія). Таке обладнання дозволяє створити свердловину, використовуючи грейферний спосіб або роторне буріння. Пересувне устаткування вдавлює обсадну трубу домкратами з одночасним її обертанням. Пухкі ґрунти із свердловини дістають двоабо тристулковими грейферами. Щільні міцні ґрунти розроблюють із застосуванням шарошечного долота з періодичним очищенням забою механічним або гідравлічним способом. Палі системи “Беното” роблять діаметром 0,4–1,5 м і до 100 м завглибшки, а системи “Като” – діаметром 0,6–2 м і до 60 м завглибшки.

Під час будівництва корпусів пансіонату “Дружба” в Ялті та інших об’єктів використовували оригінальну технологію влаштування буро-

344

Рис. 13.12. Технологічна схема виготовлення буронабивних паль із розширеною п’ятою у

стійких грунтах:

а – шнекове буріння; б – улаштування розширення механічним розширювачем; в – опускання арматурного каркаса; г – установлення бетонолитної труби; д – бетонування свердловини та витягання бетонолитної труби

ін’єкційних паль. Вона полягає в тому, що в основі будівель пробурюють спочатку короткі свердловини діаметром 150–250 мм для встановлення кондукторів, щоб запобігти витіканню суміші під час обпресовування. Після розміщення кондукторів, заповнення свердловини цементним розчином та дводобового вичікування пробурюють свердловини розрахунковим діаметром до проектної позначки з промиванням глинистим розчином (бентонітовою суспензією). Далі встановлюють арматурні каркаси і через ін’єкційну трубу свердловину заповнюють цементно-піщаним розчином (цемент : пісок : вода – 1 : 1,18 : 0,65). Нарешті, ін’єктор виймають і в порожнину під тиском 0,3–0,4 МПа нагнітають розчин до устя свердловини.

За допомогою буроін’єкційних паль у Ялті був споруджений фундамент багатоповерхового корпусу в умовах сейсмічної зони (8 балів) на щебенистих суглинках та вивітрених скельних породах. Усього влаштовано 552 палі діаметром 150–190 мм, довжиною 15 м, для чого було використано 120 т бентоніту, 813 т цементу і 394 т арматури.

Мокрим способом набивні палі влаштовують у нестійкому водонасиченому ґрунті. Буріння свердловин виконуються за допомогою бурової техніки з обертанням бурового снаряда або желонкою. Стінки свердловин закріплюють від руйнування глинистим розчином або надмірним тиском стовпа води. Стійкості стінок сприяє також поступове створення на них глинистої кірки. Після буріння та зачищення забою в свердловини опускають арматурні каркаси, а потім засобом ВПТ (вертикально пересувної труби) свердловини бетонують пластичним бетоном класу не менше ніж В25 з осіданням конуса 16–20 см.

Склад глинистого розчину для заповнення свердловин залежить від типу ґрунту та характеристик глини, яку використовують для виготовлення розчину.

345

Свердловину заповнюють розчином до рівня, який на 1 м вище від поверхні ґрунтової води, якщо буріння ведуть в обсадних трубах, або до рівня устя, якщо буріння ведуть без обсадних труб.

Ущільнення бетону в свердловинах або обсадних трубах можна здійснювати стиснутим повітрям, якщо на кондуктор чи обсадну трубу надіти шлюз із верхнім та нижнім клапанами. Через верхній клапан подають порцію бетону, після чого клапан закривається. Потім відкривається нижній клапан, і бетон провалюється в трубу. Процес повторюють доти, доки свердловина не заповниться до потрібної позначки. Далі, підвищуючи тиск у трубі, бетон пресують.

В Україні у великому обсязі впроваджуються буронабивні палі з улаштуванням розширення. Такі палі були застосовані для будівництва об’єктів заводу “Арсенал” у Києві, Тернопільського комбайнового заводу, висотних житлових будинків у Львові, Запорізького трансформаторного заводу тощо.

Тип та розміри буронабивних паль призначають залежно від ґрунтових умов, напрямів і величин навантажень, способів виконання робіт, а також економічної ефективності варіанта. Так, палі, які виготовлюються в незакріплених свердловинах, доцільно влаштовувати до 30 м завглибшки при необхідності прорізання слабких або просадочних ґрунтів під опори з великими навантаженнями, в тому числі й горизонтальними; при малих навантаженнях глибина таких паль – до 6 м.

Палі із закріпленням стінок свердловини глинистим розчином або палі із закріпленням стінок обсадними трубами використовують при прорізанні насипного, глинистого м’якопластичного або текучого ґрунту, їх улаштовують завглибшки 15–30 м.

Палі із закріпленням стінок свердловини обсадними трубами, які витягаються, використовують для будівництва на зсувних схилах, для фундаментів під обладнання, якщо на фундамент діють великі горизонтальні, у тому числі й сейсмічні, навантаження.

Крім того, слід мати на увазі, що застосування набивних паль іноді є єд и- но можливим засобом фундаментування, наприклад при виконанні робіт поблизу від діючих будівель, на які неприпустимий динамічний вплив, при необхідності посилення фундаментів існуючих будівель, у стиснених умовах будівельного майданчика, а також тоді, коли немає забивних паль та обладнання для їх занурення.

Палі іноді армують лише у верхній частині. Це доцільно тоді, коли виривання паль неможливе, ґрунтові умови добрі (показник текучості IL≤0,4), а горизонтальне навантаження спричиняє розтягуюче напруження в палі σt<0,4 МПа. Якщо палі прорізають потужний шар слабкого ґрунту, зазнають виривання або горизонтального навантаження, то їх армують на всю довжину.

Несучу здатність набивних паль-стояків або висячих паль визначають за формулою (12.4) так, як і для забивних паль, без того члена формули, що вр а- ховує підвищення несучої здатності палі від ущільнення ґрунту. Крім того, розрахунковий опір піску під нижнім кінцем палі встановлюють залежно від розрахункового кута внутрішнього тертя (φI), а також діаметра та довжини палі. Розрахунковий опір глинистого ґрунту під нижнім кінцем палі встановлюють за

346

тим же принципом, що і для забивних паль, з урахуванням того, що він значно менший у зв’язку з неможливістю ущільнення ґрунту в забої. Коефіцієнт умов роботи палі за бічною поверхнею γcf приймають залежно від типу ґрунту та палі

(табл. 13.1).

Таблиця 13.1. Значення коефіцієнта γcf для набивних паль

Буронабивні фундаменти. У середині 70-их років були запропоновані й упроваджені буронабивні фундаменти (В. П. Вершинін та інші, 1978).

Технологія влаштування таких фундаментів полягає у бурінні шнековим буром випереджаючої свердловини. Далі на заданій глибині утворюють опорне розширення, а ґрунт скидають у нижню частину випереджаючої свердловини. Після цього зайвий ґрунт викидають із свердловини шнековим буром і її та порожнину розширення остаточно очищають. Нарешті, готову порожнину заповнюють бетоном, який ущільнюють вібраторами, а у верхню частину порожнини встановлюють арматурний каркас та закладні металеві деталі (рис. 13.13).

Розширення утворюють важільними розширювачами з розсувними ножами, які під час обертання робочого снаряда ріжуть ґрунт. Об’єм порожнини, який утворюється на кожному етапі розроблення розширення, залежить від об’єму випереджаючої свердловини. Накопичений у свердловині ґрунт виймають повторними проходками шнековим буром. Так, якщо діаметр розширення

Рис. 13.13. Влаштування порожнини під буронабивний фундамент:

а – буріння випереджаючої свердловини; б – влаштування розширення; в – очищення свердловини

347