12.7 Фундаменты в вытрамбованных котлованах

12.7.1 Фундаменты в вытрамбованных котлованах подразделяют на:

мелкого заложения при d_p/b_m  1,5;

удлиненные при d_p/b_m > 1,5, где d_p - высота фундамента, а b_т - ширина фундамента в средней его части (рисунок 12.3);

столбчатые (при расстояниях в свету поверху между фундаментами a_min  2b_m) и ленточные (при a_min < 2b_m);

по способу устройства: без уширения основания с плоской или заостренной подошвой и с уширением основания.

а - фундамент мелкого заложения с плоской подошвой; б - удлиненный фундамент с уширенным основанием; 1 - фундамент; 2 - втрамбованный жесткий материал; 3 - уплотненная зона

Рисунок 12.3 - Фундаменты в вытрамбованных котлованах

12.7.2 Фундаменты в вытрамбованных котлованах применяют на глинистых грунтах, в том числе просадочных типа I по просадочности, с числом пластичности I_р  0,03 при плотности сухого грунта _d  1,6 г/см³ и при степени влажности S_r  0,75 для фундаментов мелкого заложения и S_r  0,65 для удлиненных фундаментов.

При обосновании возможно применение фундаментов в вытрамбованных котлованах и при других видах грунтов.

12.7.3 Рекомендуется применять следующие виды фундаментов в вытрамбованных котлованах:

столбчатые - для каркасных зданий при вертикальной нагрузке до 3000 кН, при этом при нагрузках свыше 500 кН рекомендуется применять фундаменты с уширенным основанием;

ленточные и столбчатые - для бескаркасных зданий при нагрузке до 300 кН/м.

12.7.4 Проект фундаментов в вытрамбованных котлованах должен содержать: размеры, форму и массу трамбовки, высоту ее сбрасывания и число ударов для вытрамбовывания на заданную глубину; влажность грунта; объем жесткого материала (бетона, щебня, песчано-гравийной смеси и т.п.); характеристики уплотненных грунтов и размер уплотненной зоны; минимально допустимые расстояния между котлованами ленточного фундамента.

12.7.5 Минимально допустимые расстояния в свету поверху между отдельными котлованами ленточных фундаментов a_min принимают:

- при последовательном вытрамбовывании котлованов в один этап a_min = 0,8b_m;

- при вытрамбовывании котлованов и бетонировании фундаментов в два этапа, т.е. через один фундамент, a_min = 0,5b_m.

Расстояние в осях между соседними фундаментами с уширенным основанием должно быть не менее 3b_m.

12.7.6 Минимальную глубину вытрамбованных котлованов d_p,min, м, для фундаментов мелкого заложения без уширения основания определяют по формуле

d_p,min = 1,2h_s(1 - _d/_d,s), (12.12)

где h_s - максимальная толщина уплотненного слоя под дном котлована, м, принимаемая по 12.7.7;

_d и _d,s - среднее значение плотности сухого грунта в пределах уплотненного слоя соответственно до уплотнения и после уплотнения, т/м³.

Значение p_ds, т/м³, определяют по формуле

_d,s = 0,5[_d + S_r_s_w/(S_r_w + w_s)], (12.13)

где _d - то же, что и в формуле (12.12);

_s - плотность частиц грунта, т/м³;

S_r - степень влажности уплотненного грунта, принимаемая равной 0,9;

w - влажность грунта, доли единицы;

_w - плотность воды, равная 1 т/м³.

Для фундаментов с уширенным основанием минимальную глубину вытрамбованного котлована принимают d_p,min  2b_m.

12.7.7 Толщину уплотненного слоя h_s под фундаментами в вытрамбованных котлованах без уширения основания принимают равной 1,5b_m; ширину уплотненной зоны на глубине (0,15-0,25) b_m - 2b_m.

12.7.8 Высоту сбрасывания трамбовок принимают в диапазоне 4-8 м.

Число ударов трамбовки n_im для получения заданной глубины определяют по формуле

n_im = d_p/_ws_im, (12.14)

где d_p - заданная глубина вытрамбованного котлована (высота фундамента), см;

_w - коэффициент, учитывающий состояние грунта по влажности;

s_im - среднее значение понижения дна котлована за один удар трамбовки, см.

Коэффициент _w принимают равным: 1 при вытрамбовывании котлованов в грунтах с влажностью, близкой к оптимальной и 0,7 - при влажности на 0,03-0,05 менее оптимальной.

Для трамбовок с плоским основанием величину s_im принимают равной 10 см при площади основания меньше 1 м², 8 см - при площади основания 1-2 м² и 6 см - при площади основания более 2 м². Для трамбовок с заостренным нижним концом s_im = 15 см.

Необходимое число ударов трамбовки для трамбования жесткого материала при создании уширенного основания определяют для каждой порции засыпки высотой d₃ по формуле (12.14). При этом приведенные выше значения s_im уменьшают в 1,5 раза.

12.7.9 Вытрамбовывание котлованов должно производиться при оптимальной или близкой к ней влажности грунта.

Значение оптимальной влажности w₀ для глинистых грунтов принимают w₀ = w_p - (0,01-0,03), где w - влажность на границе раскатывания. При природной влажности грунта w < w₀ для получения оптимальной влажности необходимо произвести замачивание грунта под каждый котлован расчетным количеством воды.

12.7.10 При втрамбовывании жесткого материала в дно котлована трамбовкой с заостренным нижним концом создают уширение, имеющее форму шара с радиусом r_br или эллипсоида вращения с полуосями d_br и r_br.

Форму уширения при втрамбовывании жесткого материала отдельными порциями с высотой засыпки по 0,6 - 1,2 м принимают в виде:

шара (d_br = r_br) для случаев, когда ниже дна вытрамбованного котлована залегают пески с _d  1,6 т/м³ или глинистые грунты с p_d  1,6 т/м³ и степенью влажности S_r  0,7, а также с _d  1,7 т/м³ и степенью влажности S_r > 0,7;

эллипсоида вращения с отношениями полуосей d_br/r_br = 1,4 при залегании ниже дна котлована песков с _d < 1,6 т/м³ или глинистых грунтов с S_r < 0,7 при _d < 1,6 т/м³ и S_r  0,7 при 1,5 < _d < 1,7 т/м³ и d_br/r_br = 1,8 - для глинистых грунтов с S_r  0,7 и _d  1,5 т/м³.

Радиус уширения r_br, м, основания определяют по формуле

r_br = k_br, (12.15)

где k_br - коэффициент, учитывающий форму уширения и при расположении центра уширения на расстоянии 0,5h₁ от основания заостренной части фундамента (рисунок 12.3, б), принимаемый равным: для шара - 0,62; эллипсоида с d_br/r_br = 1,4-0,55; эллипсоида с d_br/r_br = 1,8-0,51;

V_cr - объем втрамбовываемого в дно жесткого материала, м³.

Максимальный размер уширения, получаемый при втрамбовывании жесткого материала, принимают не более удвоенного диаметра нижнего сечения трамбовки.

Площадь уширенного основания из жесткого материала в его наибольшем сечении принимают равной площади круга с радиусом r_br. Радиус уплотненной зоны r_s, м, определяют по формуле

r_s = 0,95r_br, (12.16)

где _d и _ds - то же, что и в формуле (12.12).

Толщину уплотненной зоны ниже уширенной части из втрамбованного материала определяют по формуле

h_s = r_s - r_br. (12.17)

12.7.11 Технология устройства фундаментов в вытрамбованных котлованах изложена в подразделе 13.11, а их расчет по несущей способности и осадкам основания - в приложении К.