Основания и фундаменты транспортных сооружений: Электронный учебник, страница 68

          Вытрамбовывание котлованов под фундаменты производится уплотнением грунта путём сбрасывания с высоты 4-8 м трамбовки весом 15-100 кН, имеющей форму будущего фундамента. Для обеспечения многократного сбрасывания в одно и то же место используемые краны или экскаваторы снабжаются направляющими стойками. В результате в основании котлована образуется уплотненная зона с плотностью грунта ρ_d = 16÷19,5 кН/м³. После вытрамбовывания в котлован заливается враспор монолитный бетон (без опалубки) или устанавливается сборный бетонный блок, имеющий те же форму и размеры, что и трамбовка, с последующей его добивкой до проектного положения.

           Вытрамбовывание котлованов под фундаменты может применяться почти во всех грунтах независимо от их коэффициента водонасыщения. Обычно используются трамбовки с плоской или заострённой подошвой, имеющие в плане форму квадрата, прямоугольника или шестиугольника. Котлованы вытрамбовываются под отдельно стоящие ленточные прерывистые (устраиваемые в близко расположенных один от другого котлованах) и ленточные сплошные (выполненные с перекрытием следов трамбовки) фундаменты.

          Часто применяются фундаменты с уширенным основанием, получаемым путём втрамбовывания отдельными порциями в дно подготовленного  котлована жёсткого материала (щебня, гравия, песчано-гравийной смеси и т.д.). Втрамбовывание жёсткого материала продолжается до тех пор, пока не будет погружен проектный объём материала. Технология изготовления таких фундаментов приведена на рис. 9.5.

Рис. 9.5 Технологическая схема устройства фундаментов с уширенным

основанием

а - вытрамбовывание котлована, б – засыпка в котлован жёсткого материала,

в- втрамбовка жёсткого материала, г – бетонирование фундамента.

1 - трамбовка, 2 - каретка, 3 - направляющая штанга, 4 - котлован, 5 - бункер с жестким материалом, 6 - жесткий материал, 7 - втрамбованный в грунт жесткий материал, 8 - бетон фундамента.

          При расчётах фундаментов в вытрамбовыванных котлованах по деформациям используется меньшее из двух расчётных сопротивлений - уплотненного грунта и грунта естественного сложения, подстилающего уплотненную зону.

          Эффективность вытрамбовывания котлованов определяется в основном теми же факторами, что и эффективность уплотнения грунтов тяжёлыми трамбовками. Следует иметь в виду, что глинистые водонасыщенные грунты плохо поддаются уплотнению, кроме того, фундаменты, устроенные в таких грунтах, могут быть подвержены морозному пучению. Как и при уплотнении грунтов тяжёлыми трамбовками при вытрамбовывании котлованов могут возникать значительные динамические воздействия на прилегающие здания, что надо учитывать при выборе метода подготовки основания.

9. 2. 2 Глубинное уплотнение грунтов

          Глубинное уплотнение грунтов при надлежащем качестве работ позволяет эффективно обеспечить высокую плотность и малую деформативность мощных толщ слабых грунтов. Его производят на всю глубину слабого слоя или на всю глубину активной зоны, влияющей на осадку сооружений. Методы глубинного уплотнения для сыпучих и связных грунтов имеют свои отличия, обусловленные различной способностью реагировать на динамические воздействия.

          Глубинное уплотнение грунтовыми сваями. Сущность этого способа заключается в устройстве на определенном расстоянии друг от друга скважин, которые затем заполняют грунтом с уплотнением. Для образования скважин применяют способы, при которых грунт не извлекается на поверхность, а вытесняется в окружающий массив, в результате чего происходит его уплотнение. Сами скважины, заполненные трамбованным грунтом, еще более повышают несущую способность основания.

      В просадочных грунтах, способных держать вертикальные стенки, скважины пробивают инвентарной сваей или специальным снарядом, состоящим из штанги и наконечника. Заполнение образовавшейся скважины осуществляется местным грунтом оптимальной влажности, который уплотняют (трамбуют) тем же снарядом. Обычно грунт теряет свои просадочные свойства при плотности сухого грунта ρ_d = 1,6 т/м³. Скважины пробивают через одну. Пропущенные скважины пробивают после полного заполнения предыдущих скважин.

      Скважины для глубинного уплотнения грунтов устраивают также энергией взрыва, для чего в пробитую на всю глубину скважину-шпур диаметром                     60–80 мм опускают цепной заряд из патронов взрывчатых веществ. После взрыва образуется скважина диаметром до 40 см. Затем её заполняют местным грунтом с оптимальной влажностью и уплотняют трамбовкой, в результате чего происходит дополнительное уплотнение грунта вокруг сваи.

      При правильном подборе веса и расположения отдельных зарядов получается скважина равномерного диаметра по всей глубине, без каких либо горловин и трещин в уплотняемом массиве. При использовании энергии взрыва зона уплотнения распространяется на большее расстояние от оси скважины,  чем при пробивке её снарядом. Кроме того, уплотнение массива грунта получается более равномерным.

      Рыхлые мелкие и пылеватые пески, в том числе с прослойками и линзами супесей, суглинков, глин и илов уплотняют с помощью песчаных свай. В таких грунтах вертикальные стенки скважин не держатся, поэтому извлекать снаряд и забивать сваи песком надо одновременно. Для изготовления песчаных свай применяют инвентарные обсадные трубы диаметром 400–500 мм с самораскрывающимся башмаком (рис. 9.6), которые погружают вибропогружателем. При погружении трубы грунт вокруг сваи уплотняется. Затем трубу засыпают песком и одновременно заливают водой, после чего снова включают вибратор. Одновременно с подъёмом трубы наконечник под весом засыпанного грунта раскрывается, и  песок заполняет скважину.