Работы по устройству щелевых фундаментов наиболее целесообразно выполнять поточным методом с использованием комплекта механизмов, машин и технологической оснастки, обеспечивающих механизацию всех технологических процессов, за исключением отдельных нетрудоемких операций, механизация которых не дает существенною снижения трудоемкости пли экономически не оправдана. В комплект машин и механизмов входит: общестроительный экскаватор или бульдозер; автокран; механизм, оборудованный землеройным органом для разработки узких траншей; автосамосвалы; автобетоновозы; бетононасос.
Ведущим видом работ при возведении щелевых фундаментов способом «стена в грунте» является разработка узких траншей. Поэтому мощность и производительность остальных средств механизации, непосредственно взаимодействующих в основном технологическом цикле, должна соотноситься с мощностью и производительностью механизма для разработки траншей. Известно несколько способом разработки грунта применительно к «стене в грунте» таких, как гидромеханизированпый, роторный, вибрационный с использованием струйной технологии и т. д. В настоящее время практика строительства располагает и применяет в основном ковшовые механизмы — плоские грейферные ковши на канатной и штанговой подвеске.
В отдельных случаях находят применение ковши «обратная лопата». Необходимо отметить, что характер работы щелевых фундаментов, воспринимающих большие вертикальные и горизонтальные нагрузки от надфундаментных конструкций, обуславливает определенные требования к качеству разрабатываемой траншеи, которая при традиционном использовании способа «стена в грунте» для ограждающих конструкций, не имеет столь существенного значения. В соответствии с этими требованиями применяемое оборудование и способы производства работ должны обеспечивать минимальное разуплотнение дна и стенок траншеи. Как правило, не требовать зачистки или удаления шлама, особенно при бетонировании траншеи сухим способом. Ковшовые механизмы имея достаточно высокую производительность, в целом удовлетворяют этим требованиям.
Из применяемых механизмов наиболее высокое качество траншеи, с точки зрения минимального взрыхления и разуплотнения грунта, достигается при работе ковша «обратная лопата». В то же время такой способ разработки траншеи содержит серьезные недостатки. Он имеет сравнительно невысокую производительность, разработка траншеи ограничена глубиной 6—7 м, при устройстве фундаментов в коротких траншеях требуется постоянный контроль и корректировка геометрических размеров траншеи. Кроме того, на глубине копания, приближающейся к предельной, длина отдельно стоящих фундаментов часто определяется не расчетом, а возможностями кинематической схемы экскаватора. Это приводит к тому, что при глубине траншеи 5—б м ее длина равняется 4—5 м, что не всегда конструктивно оправдано и отражается на технико-экономических показателях проектного решения.
Наиболее перспективно применение экскаваторов,оборудованных ковшом «обратная лопата» соответствующей ширины, и при необходимости удлиненной стрелой при строительстве щелевых фундаментов. Грейферы на канатной подвеске предназначены для разработки грунтов только I — II категории и в связи с этим в грунтовых условиях Среднего Урала применения не нашли. Штанговые грейферы монтируются на базовых экскаваторах ЭО 4121, ЭО-5122 и др. Они навешиваются на стрелу экскаватора при помощи вставок или на копровые стойки. Штанговые грейферы предназначены для разработки грунтов I—IV категории, включая тяжелые суглинки и глины. Штанговые грейферы имеют достаточно высокую производительность. Они позволяют разрабатывать траншеи глубиной 20—25 м и более, обеспечивают вертикальность траншеи и соблюдение ее геометрических размеров.
Выбор механизмов для разработки траншеи под щелевые фундаменты должен производиться с учетом грунтовых условий площадки строительства и размеров возводимых фундаментов. На объектах строительства Среднего Урала при использовании механизмов, оборудованных ковшом «обратная лопата», ширину траншеи целесообразно назначить 300, 400, 500, 600 мм, а при использовании грейферного ковша —400, 500, 600 и 800 мм.
Устройство щелевых фундаментов без применения глинистого раствора
Разработка и бетонирование траншеи без применения глинистого раствора позволяет существенно повысить эффективность щелевых фундаментов за счет снижения трудоемкости и сроков строительства, а также в результате увеличения их несущей способности. В прочнкоструктурных неводонасыщенных пылевато-глинистых грунтах Среднего Урала такая технология исследована и отработана в промышленных условиях.
В других случаях проект производства работ следует разрабатывать на основе анализа инженерно-геологических условий района строительства с привлечением опытно-экспериментальных работ. После выполнения подготовительных работ технология устройства щелевых столбчатых фундаментов из монолитного железобетона с применением инвентарного металлического воротника включает следующие операции: — установку и выверку воротника относительно осей сооружения, — монтаж воротника в проектное положение; — разработку траншеи экскаватором, оборудованным плоским грейферным ковшом или ковшом «обратная лопата». В обоих случаях разработка траншеи ведется через прорезь в платформе воротника; — установку, выверку и фиксацию армокаркасов; — бетонирование нижней части фундамента.
В связи с тем, что строительство щелевых столбчатых фундаментов с опирающимся подколонником начинается, как правило, от отметки планировки грунта, соответствующей отметке низа подколонника с последующим его наращиванием до проектной отметки, бетонирование подколонника допускается выполнять двумя способами: 1) раздельно после твердения бетонной смеси в траншее и демонтажа воротника; 2) совместно с бетонированием подземной части фундамента. Первый способ рекомендуется применять на стадии освоения технологии, а также при большом количестве типоразмеров подколонника или при небольшом объеме работ. В этом случае после бетонирования нижней части фундамента с выпусками арматуры подколонника, твердения в течение 1—2 сут. бетонной смеси и демонтажа воротника устанавливают арматуру и опалубку подколонника и продолжают бетонирование.
Второй способ позволяет повысить индустриальность возведения фундаментов за счет применения совместно с воротником комплектной опалубки подколонника, выверяемой н фиксируемой на платформе воротника. В этом случае в конструкции воротника должен быть предусмотрен вырез в средней части, повторяющий в плане очертания не только траншеи, по и уширение подколонника. Размеры прорези должны обеспечивать демонтаж воротника после бетонирования фундамента. Направляющие стенки воротника в местах уширення могут устраиваться съемными и служить опалубкой нижней части подколонника. Как уже отмечалось, такая конструкция воротника позволяет заглубить подколонннк в тело фундамента на высоту направляющих стенок, т. е. примерно на 40 см и тем самым уменьшить соответственно глубину пионерного котлована и улучшить характер работы конструкции.
Как при раздельном, так и при совместном способах бетонирования подколонника объем земляных работ можно уменьшить, если разработку грунта пионерного котлована производить не под всем сооружением, а траншеями? только вдоль продольных осей. Схема производства работ по устройству фундаментов с опирающимися подколонниками так или иначе предусматривает выполнение некоторого объема бесполезных земляных работ, требующих обратной засыпки. При отметке планировки строительной площадки срезкой, аналогичные вопросы при устройстве подколонников встают для столбчатых фундаментов из монолитного железобетона не только прямоугольного сечения, но и крестообразной, сдвоенной и других конфигураций. Этот недостаток фундаментов с опирающимися подколонниками несколько сглаживается при высокой вертикальной привязке сооружения. Например, при отметке планировки подсыпкой на высоту 1—2 м подколонник может бетонироваться над подземной частью фундамента без устройства пионерного котлована или при его минимальной глубине с последующей подсыпкой грунта до проектной отметки.
При отметках естественного рельефа грунта, близких или совпадающих с отметкой планировки сооружения, в настоящее время могут быть использованы конструктивные решения фундаментов, не требующие разработки пионерного котлована или траншеи. В этом случае подколонник полностью или частично располагается в подземной части фундамента. Помимо существенного сокращения объема земляных и опалубочных работ такая технология может оказаться целесообразной в стесненных условиях строительства, затрудняющих разработку пионерного котлована при возникновении трудностей со складированием грунта обратной засыпки или необходимостью его транспортировки на большое расстояние. Бескотлованная технология устройства щелевых фундаментов может быть применима не только к монолитным, но и к сборно-монолитным и сборным конструкциям.
Один из способов производства работ по устройству монолитных фундаментов содержит следующие операции: — разработку вспомогательного котлована или траншеи для размещения подколонника; — выверку и монтаж воротника; — разработку основной траншеи на проектную глубину; — ручную доработку грунта во вспомогательном котловане или установку в нем боковых щитов опалубки при переборе грунта; — установку и фиксацию армокаркасов; — бетонирование фундамента; — демонтаж воротника. Как видно, недостатки такого способа производства работ заключаются в трудоемкости разработки вспомогательного котлована и сложности соблюдения проектных размеров подколонника. При большом объеме работ и соблюдении поточности технологического цикла для устройства вспомогательного котлована можно рекомендовать применение установки для вытрамбовывания котлованов требуемых размеров. Более перспективной представляется технология устройства щелевых фундаментов из монолитного железобетона, включающая полное или частичное вытрамбовывание траншей и, при необходимости, требуемого объема грунта для размещения подколонника.
В настоящее время такие технологические схемы прорабатываются. В отдельных случаях, главным образом при небольшом сечении колонн и подколонников, ширину основной траншеи целесообразно увеличить до ширины подколонника. При таком конструктивном решении фундаментов технологический цикл сводится к выполнению следующих операций: — выверке и монтажу воротника; — разработке траншеи на проектную глубину; — установке и фиксации армокаркасов; — бетонированию фундамента; — демонтажу воротника. Одним из путей повышения индустриальности возведения нулевых циклов является применение бескотлованных сборно-монолитных фундаментов).
Технология устройства сборно-монолитных фундаментов включает следующие операции: — выверку и монтаж воротника; — разработку траншеи на проектную глубину с одновременной ручной зачисткой грунта на толщину 10— 15 см с каждой стороны в местах уширення подколонника; — установку и фиксацию армокаркасов; — установку и фиксацию на воротнике сборного железобетонного стакана — вкладыша; — бетонирование траншеи; — демонтаж воротника. При устройстве щелевых фундаментов из монолитного и сборно-монолитного железобетона бетонная смесь в траншею может подаваться при помощи бетононасоса через виброхобот или по лоткам.
Начинать бетонирование траншеи рекомендуется не позже, чем через 4—5 ч после окончания ее разработки. В случае аварийного перерыва укладку бетонной смеси следует возобновлять после освидетельствования качества поверхности бетона, отсутствия комьев грунта,, воды и т. д. Перерыв в бетонировании не должен быть более 3—4 сут. Технология возведения щелевых сборных фундаментов предусматривает одновременный монтаж в траншее клиновых элементов в исходном положении. Проектное положение, обеспечивающее работу фундамента как елипого целого, кидающего постоянно действующее боковое давление на грунт, достигается после вдавливания центрального клинового элемента с подколонником в верхней части. Погружение центрального клинового элемента может выполняться также добивкой или вибропогружением.
Малые углы наклона сборных элементов, не превышающие 1,5—3,0°, а также применение смачивания или смазки трущихся поверхностей различными составами, позволяют устанавливать элементы в проектное положение при небольших величинах внешних усилий на фундамент. Особенности технологии строительства щелевых ленточных фундаментов под стены жилых и общественных зданий заключаются в том, что работы по устройству фундаментов выполняются, как правило, ниже отметки пола подвала или технического подполья; траншеи разрабатывают захватками длиной 3—6 м без разделителей захваток; разработку траншеи выполняют экскаватором, оборудованным ковшом «обратная лопата» соответствующей ширины.