Для эффективного возведения щелевых фундаментов рекомендуется использовать поточный метод. Он основан на применении комплекта специализированных машин и оснастки, которые механизируют ключевые технологические процессы. В стандартный комплект входят: общестроительный экскаватор или бульдозер, автокран, механизм для разработки узких траншей (основной агрегат), автосамосвалы, автобетоновозы и бетононасос. Мощность и производительность всех вспомогательных машин должны быть согласованы с возможностями ведущего механизма — траншеекопателя.
Способы разработки траншей и применяемое оборудование
Ключевой операцией при строительстве «стены в грунте» является разработка узких траншей. Существует несколько методов: гидромеханизированный, роторный, вибрационный с применением струйной технологии. Однако в современной практике наиболее широко используются ковшовые механизмы — плоские грейферные ковши на канатной или штанговой подвеске. Реже применяются ковши типа «обратная лопата».
Щелевые фундаменты воспринимают значительные нагрузки, что предъявляет высокие требования к качеству траншеи. Оборудование и технология должны минимизировать разуплотнение дна и стенок, а также исключать необходимость трудоемкой зачистки шлама, особенно при «сухом» способе бетонирования. Ковшовые механизмы в целом отвечают этим требованиям, обеспечивая при этом высокую производительность.
Наилучшее качество траншеи (минимальное взрыхление грунта) достигается при работе ковшом «обратная лопата». Однако у этого метода есть существенные недостатки: сравнительно низкая производительность, ограничение по глубине (6–7 м), необходимость постоянного контроля геометрии в коротких траншеях. Кроме того, на предельных глубинах длина фундамента часто определяется не расчетом, а кинематикой экскаватора, что может привести к неоптимальным конструктивным решениям.
Наиболее перспективным для щелевых фундаментов считается применение экскаваторов, оборудованных ковшом «обратная лопата» нужной ширины, иногда с удлиненной стрелой.
Применение грейферов и выбор ширины траншеи
Грейферы на канатной подвеске подходят только для грунтов I–II категории и не нашли применения в условиях Среднего Урала. Штанговые грейферы, монтируемые на базе экскаваторов (ЭО-4121, ЭО-5122 и др.), более универсальны. Они способны разрабатывать грунты I–IV категорий, включая тяжелые суглинки и глины. Эти механизмы обладают высокой производительностью, позволяют создавать траншеи глубиной 20–25 м и более, обеспечивая при этом вертикальность и точность геометрических размеров.
Выбор механизма для разработки траншеи должен основываться на анализе грунтовых условий площадки и размеров будущих фундаментов. Для Среднего Урала рекомендуются следующие ширины траншей: при использовании ковша «обратная лопата» — 300, 400, 500, 600 мм; при использовании грейферного ковша — 400, 500, 600 и 800 мм.
Технология без глинистого раствора
Разработка и бетонирование траншеи без применения глинистого раствора значительно повышает эффективность щелевых фундаментов. Это достигается за счет снижения трудоемкости, сокращения сроков строительства и увеличения несущей способности конструкции. В прочных неводонасыщенных пылевато-глинистых грунтах Среднего Урала данная технология успешно апробирована. В иных условиях требуется разработка проекта производства работ на основе инженерно-геологических изысканий и опытных испытаний.
Последовательность работ при устройстве фундаментов
После подготовительных этапов технологический цикл устройства монолитных щелевых фундаментов с инвентарным металлическим воротником включает:
- Установку и точную выверку воротника по осям сооружения.
- Разработку траншеи экскаватором с плоским грейферным ковшом или ковшом «обратная лопата» через прорезь в платформе воротника.
- Установку, выверку и фиксацию арматурных каркасов.
- Бетонирование нижней (подземной) части фундамента.
Способы бетонирования подколонника
Бетонирование подколонника, который обычно начинают от отметки планировки, можно выполнять двумя способами:
- Раздельно: после твердения бетона в траншее и демонтажа воротника. Этот метод рекомендуется на этапе освоения технологии, при большом количестве типоразмеров или малых объемах работ.
- Совместно с бетонированием подземной части. Этот способ более индустриален, так как позволяет использовать комплектную опалубку подколонника, закрепленную на воротнике. Конструкция воротника при этом должна иметь соответствующий вырез, позволяющий его демонтировать после бетонирования.
Сокращение земляных работ и бескотлованные технологии
Для уменьшения объема земляных работ разработку пионерного котлована можно вести не под всем сооружением, а только траншеями вдоль продольных осей. Существенным шагом вперед является применение бескотлованных технологий, когда подколонник полностью или частично размещается в подземной части фундамента. Это особенно актуально при отметках естественного рельефа, близких к планировочной, в стесненных условиях или при проблемах с вывозом грунта.
Один из бескотлованных методов предполагает разработку вспомогательного котлована для подколонника, что, однако, остается трудоемким. Более перспективной считается технология с полным или частичным вытрамбовыванием траншей и котлованов под подколонник, которая в настоящее время находится в стадии разработки.
Сборно-монолитные и сборные фундаменты
Повысить индустриальность позволяет применение сборно-монолитных конструкций. Технология включает разработку траншеи, ручную зачистку грунта в местах уширения, установку армокаркаса и сборного железобетонного стакана-вкладыша с последующим бетонированием.
Для щелевых сборных фундаментов используется технология одновременного монтажа клиновых элементов в траншее с последующим вдавливанием центрального элемента с подколонником, что обеспечивает работу конструкции как единого целого.
Особенности устройства ленточных фундаментов
При строительстве щелевых ленточных фундаментов под стены зданий работы обычно ведутся ниже отметки пола подвала. Траншеи разрабатываются захватками длиной 3–6 м без разделителей, как правило, с помощью экскаватора, оснащенного ковшом «обратная лопата» необходимой ширины.
Подача бетонной смеси в траншею осуществляется бетононасосом через виброхобот или по лоткам. Начинать бетонирование рекомендуется не позднее чем через 4–5 часов после разработки траншеи. В случае вынужденного перерыва более чем на 3–4 суток требуется освидетельствование состояния поверхности бетона перед возобновлением работ.