Фундаменты с уширенным основанием
Особенность устройства фундаментов в вытрамбованных котлованах с уширенным основанием состоит в том, что котлованы вытрамбовываются на глубину 2—3,5 м удлиненной трамбовкой с заостренным концом под углом 60—90° (рис. 60). Затем в котлован отдельными порциями высотой 0,6—1,2 м отсыпается жесткий грунтовый материал (щебень, гравий, песчано-гравийная смесь, крупный песок и т. п.) с уплотнением каждой порции той же трамбовкой. В результате втрамбовывания жесткого материала в основании котлована создается уширение с увеличением размеров уплотненной зоны грунта по глубине и в плане.
Рис. 60. Технологическая схема устройства фундаментов в вытрамбованных котлованах с уширенным основанием:
I— установка трамбовки и вытрамбовывание котлована; II — засыпка в котлован жесткого материала; III — втрамбовывание жесткого материала в дно котлована; IV — бетонирование фундамента; V — готовый фундамент; 1 — трамбовка; 2— направляющая штанга; 3 —каретка; 4 — котлован; 5 —бункер с жестким материалом; 6 — жесткий материал; 7 — втрамбованный в грунт жесткий материал; 8 — бетон фундамента; 9 — стакан для установки колонны.
Исследования метода устройства фундаментов с уширенным основанием показали, что на интенсивность вытрамбовывания и качество, котлованов существенное влияние оказывает влажность грунтов. Вытрамбовывание котлованов в лессовых грунтах с влажностью до 0,08—0,1 вызывает их растрескивание в поверхностном слое. При повышении влажности до 0,14—0,16 котлованы строго соответствуют форме трамбовки и имеют ровные края. При влажности грунтов выше 0,22—0,24 наблюдалось засасывание трамбовки в котловане.
При отработке создания уширенного основания было установлено, что форма, размер уширения в нижней части котлована зависят от размера трамбовки в нижней части, объема засыпанного в котлован жесткого материала и его вида. С увеличением крупности щебня до 20—40 мм размеры щебеночной подушки в плане возрастают на 10—15%. Максимально возможный диаметр щебеночной подушки из щебня под котлованом в лессовидных и покровных суглинках и супесях составляет (1,8—2,2) d (d — диаметр котлована понизу) и с повышением степени плотности грунтов снижается. Форма щебеночной подушки в поперечном сечении также зависит от степени плотности грунтов и изменяется от шарообразной до эллипсовидной.
Анализ объемной массы скелета грунта по образцам, отобранным вокруг вытрамбованных котлованов, показал, что зона достаточного уплотнения распространяется в стороны от краев котлована на расстояние, равное 0,8—1,0 d, т. е. диаметр зоны грунтов с достаточным уплотнением в месте наибольшего уширения равен (3-4)d.
Несущая способность фундаментов в вытрамбованных котлованах с уширенным основанием на вертикальные и горизонтальные нагрузки при различном объеме втрамбованного щебня изучалась в городах Набережные Челны, Альметьевске, Кишиневе, Желтые воды, Ленинграде, Полтаве, Черкассах и др. Результаты основных испытаний фундаментов в вытрамбованных котлованах вдавливающей ститической нагрузки.
Для сопоставления даны некоторые данные по испытанию забивных и буронабивных свай. Испытания свай и фундаментов в вытрамбованных котлованах проводились в лессовых просадочных грунтах с толщиной слоя около 8 м при их полном водонасыщении, а фундаментов в вытрамбованных котлованах в слоистой толще, сложенной супесями и мелкими заиленными песками. Несущая способность свай определялась по СНиП 11-17-77, а фундаментов в вытрамбованных котлованах
Несущая способность фундаментов в вытрамбованных котлованах с уширенным основанием на горизонтальные нагрузки по результатам испытаний принималась равной горизонтальной нагрузке, при которой величина горизонтального перемещения верха фундамента составляла 10 мм.
Результаты испытаний в городе Набережные Челны показывают, что несущая способность фундаментов в вытрамбованных котлованах на горизонтальные нагрузки при увеличении объема втрамбованного щебня в основание и вертикальной нагрузки возрастают. Результаты испытаний свидетельствуют также о весьма высокой несущей способности фундаментов в вытрамбованных котлованах с уширенным основанием на горизонтальные нагрузки.