Устройство щелевых фундаментов в случаях, когда грунты площадки не обладают достаточной прочностью для обеспечения устойчивости стенок траншеи или она находится в водонасыщенном состоянии, а также при большой глубине траншеи, осуществляется под защитой глинистого раствора.
Плотность и другие параметры глинистого раствора должны обеспечивать устойчивость стенок траншеи до окончания ее бетонирования, для чего гидростатическое давление глинистого раствора должно превышать активное давление грунта и гидростатическое давление подземной воды по всей глубине траншеи.
Приступать к строительству щелевых фундаментов следует только при наличии проекта производства работ (ППР), разработанного в соответствии с главой СНиП 3.01.01—85, а также специально разработанных инструкций по составу, параметрам глин и глинистого раствора и контролю их качества, проекта глинистого хозяйства и технологических карт на отдельные виды работ.
Таким образом, при разработке траншеи под защитой глинистого раствора на строительной площадке предусматривается организации глинорастворного хозяйства, службы контроля и обеспечения свойств и состояния, а также оборудования для бетонирования фундаментов методом ВПТ (вертикально перемещаемой трубы). В комплект оборудования глинорастворного хозяйства, предназначенного для приготовления раствора, его хранения, подачи в траншею, откачку и очистку, входят: 1) емкости для свежеприготовленного раствора в объеме суточной потребности и емкости для откачиваемого загрязненного раствора и раствора, вытесняемого из траншеи в процессе бетонирования; 2) глиномешалки и растворосмесители для приготовления раствора 3) грязевые насосы и растворонасосы для перекачки раствора; 4) гидроциклонные установки и вибросита для регенерации загрязненного раствора 5) трубопроводы или шланги диаметром не менее 1Q0 мм для подачи раствора в траншею. Параметры глинистого раствора определяют в зависимости от грунтовых условий площадки строительства, глубины траншеи, уровня подземных вод, расчетного времени бетонирования и других условий производства работ.
В качестве исходных материалов могут быть использованы глинопорошки бентонитовых глин, бентонитовая глина-сырец или местные (комовые) глины, а также их смеси. Местные глины целесообразно использовать, если они имеют селдующие показатели: число пластичности — не менее 0,2; содержание частиц 0 менее 0,005 мм — 40%, содержание песка—\0%, набухание не менее 15%; влажность на пределе раскатывания не менее 25%. Свойства глинистых растворов можно определять по приборам, входящим в комплект переносной лаборатории ЛГР-3 (изготовитель Бакинский приборостроительный завод), или, при больших объемах работ, передвижной лаборатории ЛГР-69 (изготовитель Мытищинский приборостроительный завод).
Качество глинистых растворов определяют по следующим показателям: плотности (1,06—1,25 г/см3)—по ареометрам АГ-1, АГ-2 или АГ-ЗПП); условной вязкости (17—25 с по прибору ВП-5); водоотдаче (не более 20 см* за 30 мин. по прибору ВГЛ-6); предельному статическому напряжению сдвига (не менее 1 Па в течение 1 мин. и не менее 2 Па в течение 10 мин. по прибору СНС-2); стабильности (не более 0,02 г/см3 в цилиндре ЦС-1 или ЦС-2); суточному отстою (не более 5% в стандартном мерном цилиндре объемом 100 см3); содержание песка (не более 4% в отстойнике ОМ-2). Комовые глины, добываемые в местных карьерах, для повышения качества глинистых растворов в необходимых случаях обрабатывают химреагентами: кальцинированной содой (NaaCQ), каустической содой (NaOH), фосфатами (щелочными солями фосфорных кислот), жидким стеклом (силикатом натрия или калия Na2Ox XnSi02 или KaO-nSiCb, где п — число молекул кремнезема), фтористым натрием (NaF) или поваренной солью (NaCl).
При невозможности достижения требуемых показателей глинистых растворов, приготовленных из местных глин путем их обработки химреагентами, в состав раствора следует вводить глинопорошки. Вода для приготовления глинистых растворов должна быть пресной и отвечать требованиям ГОСТ 4795— 68. Приготовление глинистого раствора рекомендуется производить в следующем порядке: в смеситель заливается вода из расчета 0,75 объема раствора требуемой плотности; затем смеситель включается и засыпается, если это предусмотрено, химреагент и через 8—10 мин. загружается расчетное количество глины; доливается вода до полного объема готового раствора. Смеситель включают через 15—20 мин. при использовании глинопорошка и через 40—50 мин. — комовой глины. Для сокращения времени приготовления глинистого раствора с применением комовой глины рекомендуется ее предварительное замачивание из расчета 100 вес. ед. глины на 50 вес. ед. воды.
Приготовление глинистого раствора при температуре ниже +5°С не рекомендуется. Периодический контроль плотности и других параметров глинистого раствора следует производить отбором проб из смесителя накопительных емкостей и не реже 1 раза в смену из траншеи. Подача бетонной смеси в траншею, заполненную глинистым раствором, производится методом вертикально I перемещаемой трубы. В комплект оборудования входит набор металлических бетонолитных труб 0 250—300 мм I с толщиной стенок 8—10 мм и длиной секций 1—6 м, загрузочная воронка с объемом не менее объема бетонолитной трубы, максимальной для возводимых фундаментов длины, приспособления для подвешивания, подъема и опускания труб и подмостей для размещения оборудования и людей. Стыки бетонолитных труб должны быть прочными, плотными и быстроразъемными.
Зазор между нижним концом бетонолитной трубы и дном траншеи должен быть 6—10 см. Перед подачей первой порции бетонной смеси нижняя часть бетонолитной трубы заделывается скользящей пробкой из пакли для предотвращения перемешивания бетонной смеси с глинистым раствором. В процессе бетонирования нижний конец бетонолитной трубы должен быть не менее чём на 1 м заглублен в бетонную смесь для исключения прорыва в бетонолитную трубу глинистого раствора. Перед началом бетонирования траншеи проверяется в соответствие ее фактических размеров — в плане и по глубине — проектным, а также производится очистка дна I траншеи от рыхлого осадка с удалением его эрлифтом или грязевыми насосами. Монтаж арматурных каркасов, осуществляемый после удаления шлама со дна траншеи, выполняется при помощи жесткой траверсы.
Армокаркасы, как правило, вывешиваются на конструкции воротника при помощи поперечных стержней, фиксирующих их плановое и высотное положение. Перед монтажом армокаркасов в траншею, заполненную глинистым раствором, их необходимо смачивать водой для уменьшения толщины глинистой пленки. В местах установки бетонолитных труб в армокаркасе предусматриваются специальные проемы с направляющими из продольных гладких стержней для беспрепятственного передвижения трубы, имеющей фланцы по вертикали. Размеры армокаркасов должны быть на 10—15 см меньше длины и ширины траншеи и на боковых поверхностях иметь направляющие (салазки), обеспечивающие плавное опускание и симметричное расположение каркаса в траншее. Бетонирование траншеи следует осуществлять непрерывно: при раздельном бетонировании подземной части и подколенника до отметки верха платформы воротника, при совместном бетонировании до верха подколенника. При раздельном бетонировании перед установкой опалубки подколонника верхний загрязненный слой бетона удаляется на высоту не менее 30 см.
В случае аварийного перерыва, который не должен превышать I сут. в слабых водонасыщениых грунтах и 2—3 сут. в грунтах средней плотности, подачу бетонной смеси следует возобновлять при достижении ранее уложенным бетоном прочности не менее 2000 кПа и очистке его поверхности от выпавшего шлама. Бетонная смесь, укладываемая в траншею методом ВПТ, должна удовлетворять следующим условиям: — иметь связность, обеспечивающую ее укладку через бетонолитиую трубу и распределение по площади траншеи без расслоения и дополнительных мероприятий; — иметь осадку стандартного конуса 16—20 см; — водоцементное отношение не более 0,6; — срок схватывания бетонной смеси не менее 2; — сохранять подвижность в течение времени, необходимого для укладки ее в траншею (не менее 40 мин.); — размеры фракций крупного заполнителя не должны превышать 50 мм.
При бетонировании полужесткими смесями (с осадкой конуса 7—10 см) необходимо предусматривать их вибрирование с прикреплением вибратора к нижней части бетонолитной трубы. Технология устройства щелевых фундаментов под защитой глинистого раствора предусматривает выполнение следующих видов работ: — организацию глипорастворного хозяйства, включая завоз и складирование материалов, механизмов, оборудования, подготовку службы контроля качества глинистого раствора; ЮС — приготовление глинистого раствора; — выверку и установку воротника в проектное положение; — разработку под глинистым раствором траншеи на глубину, равную глубине заложения фундамента; — пополнение траншеи глинистым раствором по мере разработки грунта; — очистку дна траншеи от шлама; — замену загрязненного глинистого раствора свежим; — монтаж арматурных каркасов; — установку опорной рамы бетонолитной трубы; — сборку бетонолитной трубы и изготовление временной пробки из пакли; — установку в траншею бетонолитной трубы; монтаж загрузочной воронки; — проверку механизмов и оборудования; — укладку бетонной смеси с переналадкой оборудования; — отвод глинистого раствора и его очистку по мере бетонирования траншеи; — демонтаж оборудования ВПТ и воротника; — зачистку поверхности от загрязненного бетона; — установку опалубки подколонника; — армирование и бетонирование подколонника.
Для снижения трудоемкости возведения щелевых столбчатых фундаментов по данной технологии можно рекомендовать применение сборных фундаментов, реализующих клиновой эффект. Применение таких конструктивных решений позволит отказаться от технологических операций, связанных с укладкой бетонной смеси методом ВПТ, установки армокаркасов и от замены загрязненного глинистого раствора свежим. Производство работ в зимних условиях нежелательно, т. к. требует выполнения дополнительных мероприятий: утепления оборудования для приготовления, перекачки и очистки глинистого раствора; круглосуточного ведения работ без выходных дней во избежание замерзания глинистого раствора; предохранения от промерзания грунта и глинистого раствора в разработанных траншеях; подогрева бетонной смеси перед подачей в загрузочный бункер бетонолитной трубы; устройства тепляков над забетонированными фундаментами.
В качестве одного из средств, стимулирующих выполнение работ по устройству щелевых фундаментов в теплое время года, можно рекомендовать введение понижающего зимнего коэффициента до 0,7—0,8 при назначении его в остальное время года, например, 1,1. Следует все же отметить, что в отдельных, действительно вынужденных случаях, которые исключить не всегда возможно, подобные санкции, вероятно, не должны применяться. При необходимости производства работ в зимнее время, как правило, при температуре наружного воздуха не ниже — 15°С, разработка траншеи может производиться без устройства воротника, если слой мерзлого грунта составляет не менее 10 и не более 40—50 см. В этом случае работы по устройству щелевых фундаментов начинают после плановой разметки и прорезания контура фундаментов в пределах мерзлого слоя при помощи баровых установок.