Щелевые фундаменты устраивают способом «стена в грунте», в основу которого положены 2 основных вида работ: разработка в грунте траншей с вертикальными стенками и заполнение их материалами и конструкциями.
Традиционный способ «стена в грунте» подразумевает разработку траншеи под защитой глинистого раствора, что обусловлено наиболее широким его применением при сооружении глубоких ограждающих конструкций, особенно в сложных инженерно-геологических условиях, в том числе в слабых водонасыщенных грунтах.
Применение способа «стена в грунте» для возведения несущих конструкций, к которым относятся щелевые фундаменты, имеет ряд особенностей. В отличие от ограждающих конструкций щелевые фундаменты столбчатого типа представляют собой отдельно стоящие одиночные, сдвоенные или пересекающиеся короткие стенки.
Они не требуют увеличения глубины заложения для обеспечения проектной высоты подземной части помещения и на заделку нижней части фундамента; у них практически снимаются вопросы гидроизоляции (кроме гидроизоляции бетона и арматуры от агрессивных вод); снижаются требования к стыкам между соседними захватками в ленточных фундаментах; глубина их заложения не зависит от глубины расположения водоупорного слоя и т. д.
Таким образом, особенности возведения щелевых фундаментов под нагрузки, распространенные в практике современного промышленного и гражданского строительства массового назначения, во многих случаях позволяют принимать глубину заложения фундаментов 10—15 м. В прочноструктурных пылевато-глинистых маловлажных грунтах, характерных для района Среднего Урала, в условиях высокого расположения кровли скальных грунтов, глубина заложения щелевых фундаментов часто не превышает 6—8 м.
Опыт исследований показывает, что в таких грунтах, находящихся в неводонасыщенном состоянии, разработку траншей под щелевые столбчатые и ленточные фундаменты глубиной до 8 м допускается производить насухо, без применения глинистого раствора. Устойчивость стенок траншей, например, в полутвердых суглинках, обеспечивается длительное время, значительно превышающее 7—10 сут. Одним из основных вопросов устройства щелевых фундаментов, определяющим их эффективность и конкурентоспособность, является вопрос рационального и комплексного применения средств механизации.
Что касается землеройных механизмов, из которых наибольшее распространение в настоящее время получили экскаваторы, оборудованные плоскими грейферными ковшами и ковшами «обратная лопата», рациональное их использование подразумевает оснащение разнообразным навесным оборудованием, позволяющим применять наиболее экономичные проектные решения (применение машин по мощности и размерам рабочего органа соответствующим размерам фундаментов без больших запасов).
Необходима также взаимная увязка механизмов между собой по основным параметрам: назначению, производительности, грузоподъемности и т. д. Особенность устройства щелевых фундаментов заключается в сравнительно небольших объемах работ на отдельных участках по сравнению с глубокими подземными ограждающими сооружениями, устраиваемыми также способом «стена в грунте». Для повышения конкурентоспособности щелевых фундаментов по отношению к фундаментам мелкого заложения и свайных требуется также совершенствование способов их армирования и бетонирования. Причем, учитывая длительный опыт применения и совершенствования традиционных типов фундаментов, эти виды работ для щелевых фундаментов должны быть не только механизированы, но и конструктивно и технологически упрощены. Опыт проектирования свидетельствует о достаточно больших возможностях щелевых фундаментов.
Современные масштабы и темпы строительства, разнообразные и сложные конструктивные решения фундаментов, большое количество подземных коммуникаций и надземных сооружений приводят к возрастанию роли геодезического обслуживания. Как показывает опыт строительства, недостатки геодезического обеспечения имеют место довольно часто, что, несмотря на их кажущуюся незаметность, отражаеся на качестве и стоимости строительства. Качественная разработка и осуществление проекта производства геодезических работ, развитие опорных разбивочных геодезических сетей, производство геодезических разбивочных работ и производство геодезических исполнительных съемок особенно важны в условиях применения новых конструктивных решений, к которым относятся щелевые фундаменты.
До начала работ по устройству щелевых фундаментов площадку нивелируют, определяют отметки по поверхности грунта и проектные отметки планировки или дна пионерного котлована. После разработки пионерного котлована до проектной отметки разбивают контуры фундаментов, укрепив на натянутых вдоль продольных и поперечных осей сооружения проволоках отвесы. После выверки и закрепления контура фундамента монтируют воротник для крепления краев траншеи, выверяя его по центру с 2 сторон в продольном и поперечном направлении.
При этом особое внимание следует уделять проверке и контролю соответствия планового и высотного расположения элементов воротника и прорези проектным размерам. Это связано с ограниченной возможностью смешения опалубки подколонника и стакана или анкерных болтов из-за отсутствия у щелевых фундаментов плитной части. После устройства воротника и разработки траншеи нижней части фундамента нивелированием от ближайшего репера или мерной лентой от известной отметки верха воротника замеряется глубина и фиксируется конфигурация траншеи (при разработке грунта ковшом «обратная лопата»).
Как уже отмечалось, строительство щелевых фундаментов начинается с устройства воротника. Воротник устраивают из монолитного или сборного железобетона или из металла. Конструкции из монолитного железобетона после бетонирования траншеи остаются в грунте и в ряде случаев используются в качестве постоянных элементов фундаментов и учитываются в совместной работе. Конструкции из сборного железобетона и металла могут использоваться как переставные элементы в виде технологической оснастки.
Известные способы устройства воротника включают разработку пионерной траншеи вдоль продольной оси фундамента, монтаж в ней элементов воротника (или бетонирование элементов в опалубке), обратную засыпку пазух грунтом с его уплотнением и, наконец, демонтаж элементов воротника (кроме монолитных) после бетонирования фундаментов. Эффективность применения щелевых фундаментов может быть значительно повышена за счет усовершенствования конструкции н технологии возведения воротника, например, в результате применения инвентарного металлического воротника многоразового использования.
Инвентарный металлический воротник, в отличие от известных конструкций, представляет собой один конструктивный элемент, состоящий из платформы, направляющих стенок, жестко прикрепленных к нижней части платформы, и анкеров, располагаемых по периметру и обеспечивающих устойчивость конструкции. В средней части платформы по периметру направляющих стенок предусмотрена прорезь, соответствующая форме и размерам фундамента в плане.
Установка воротника в проектное положение осуществляется вдавливанием в грунт боковых ограничительных стенок при наезде на платформу землеройного механизма, для чего ширина платформы должна назначаться равной 0,9—1,0 ширины колеи базовой машины. Для уменьшения веса воротника и облегчения его демонтажа после бетонирования траншеи возможно устройство шарнира в средней части платформы или применение гибкого воротника с высотой ограничительных стенок 15—20 см. Применение гибкой конструкции воротника оправдано при глубине траншеи, не превышающей 5—6 м в прочноструктурных неводонасыщенных грунтах.
При возведении щелевых фундаментов составляется следующая документация: 1) акт на приемку пионерного котлована с приложением схемы его исполнительной съемки; 2) акт на разбивку основных осей сооружения с приложением исполнительной схемы; 3) акт готовности подземной части сооружения с приложением исполнительных схем съемки конструкций подземной части.
Исходными данными для производства работ на объекте являются проект щелевых фундаментов и проект производства работ (ППР) или технологическая карта. В состав проекта щелевых фундаментов входит: выкопировка из генерального плана или проекта детальной планировки с привязкой к осям сооружения, отметкой пола красными и черными отметками по углам сооружения; схема расположения щелевых фундаментов с маркировкой, разрезами и сечениями; геолого-литологические разрезы по осям сооружения; данные о несущей способности фундаментов и о нагрузках от сооружения. требования к материалам, технологии и контролю качества. В состав ППР при устройстве щелевых фундаментов должны входить: календарный план работ в виде линейного графика; строительный генеральный план-схема производства земляных работ; схема производства бетонных работ; мероприятия по контролю земляных работ; мероприятия по контролю бетонных работ; мероприятия по охране труда и технике безопасности; пояснительная записка.
Технологическая карта должна отражать следующие вопросы: область применения; организацию и технологию устройства щелевых фундаментов; состав и параметры глин и глинистого раствора, рекомендации по контролю качества глинистого раствора; проект глинистого хозяйства; устройство крепления верха траншеи; разработку траншеи; установку армокаркасов и укладку бетонной смеси; контроль качества земляных и бетонных работ; технико-экономические показатели на устройство одного фундамента по принятой технологии; график производства работ; правила техники безопасности при производстве работ; перечень механизмов, оборудования и инструмента; потребность в материально-технических ресурсах. Для несложных объектов допускается ограничиться описанием производства работ.
Приступать к строительству щелевых фундаментов следует после выполнения подготовительных работ на строительной площадке, включающих: перенос коммуникаций, расположенных в зоне сооружения, устройство ограждения; устройство административно-бытового комплекса; подведение временных коммуникаций и устройство -подъездов; вынос проекта в натуру; проведение земляных работ, включающих устройство пионерного котлована или планировку площадки на проектную отметку; устройство складских помещений; разбивку, закрепление и вынос на обноску осей сооружения; -доставку и монтаж механизмов и оборудования; доставку и складирование на стройплощадке начального запаса строительных материалов и оснастки (армокаркасов, комплектов опалубки подколонника, конструкций для крепления верха траншей и т. д.); опробование на холостом ходу и в рабочем режиме смонтированного оборудования; устранение выявленных недостатков; оформление документации о готовности к производству работ.