Проектирование | Обследование | Геотехника | BIM

К вопросу комплексно-механизированной организации технологических процессов вытрамбовки котлованов под устройство фундаментов

Проектирование | Обследование | Геотехника | BIM·1 Aug at 12:29 am
Шумилов Н. Н., Сергеева Н. Д. К вопросу комплексно-механизированной организации технологических процессов вытрамбовки котлованов под устройство фундаментов // Вестник магистратуры. 2024. № 7 (154)

В строительстве одним из трудоемких и ресурсоемких процессов является устройство фундаментов. Известно, что устройства фундаментов в вытрамбованных котлованах по сравнению с обычными столбчатыми и ленточными фундаментами, а также свайными позволяет существенно снизить расход бетона, металла, стоимость и трудоемкость работ.

Такой тип фундамента позволяет за счет уплотнения грунта и повышения его несущей способности значительно снизить материалоемкость, а бетонирование без опалубочных работ снизить его трудоемкость.

Технологически устройство фундаментов заключается в том, что котлованы под фундаменты не разрабатываются, а вытрамбовываются на необходимую глубину трамбовкой с последующим бетонированием образованного котлована или с установкой в него сборных железобетонных элементов.

Метод применяют при просадочных грунтах, грунтах с малой плотностью и прочностными характеристиками. К таким грунтам относят глинистые и песчаные, в том числе водонасыщенные. Трамбование грунта в пределах заданной зоны приводит к образованию котлована необходимой глубины, на уплотнённый грунт становится возможным передача значительных вертикальных и горизонтальных нагрузок. Несущую способность уплотняемого грунта можно повысить путем втрамбовывания в него на заключительной стадии работ жесткого материала: щебня, песчаногравийной смеси, крупного песка и т. д.

Рис. 1. Виды фундаментов в вытрамбованных котлованах:I — столбчатый без уширения; II — с уширенным основанием; III — разрез и план ленточного прерывистого; 1 — стакан для установки колонны; 2 — фундамент; 3 — уплотненная» зона;4 — вытрамбованный жесткий грунтовый материал
Рис. 1. Виды фундаментов в вытрамбованных котлованах:I — столбчатый без уширения; II — с уширенным основанием; III — разрез и план ленточного прерывистого; 1 — стакан для установки колонны; 2 — фундамент; 3 — уплотненная» зона;4 — вытрамбованный жесткий грунтовый материал

Для вытрамбовывания котлованов используют краны-экскаваторы, тракторы с навесным оборудованием, включающим направляющую штангу длиной 8—12 м, каретку и трамбовку массой 2…10 т квадратной, прямоугольной, шестигранной формы высотой от 1 до 3,5 м.

Вытрамбовывание котлованов до 1 м производят путем сбрасывания трамбовки по направляющей штанге с высоты 4—8 м в одно место до 10—16 ударов, или 2—4 мин, а для котлованов глубиной до 3 м соответственно 40—60 ударов.

В зависимости от особенностей грунтовых условий фундаменты в вытрамбованных котлованах применяются: на просадочных лессовых, покровных глинистых, насыпных глинистых грунтах. В отдельных случаях возможно применение фундаментов в вытрамбованных котлованах: в супесях, а также в мелких и пылеватых песках; в плотных глинистых грунтах с объемной массой скелета более 1,65 т/м3; в грунтах со степенью влажности более G>0,75.

Устройство фундаментов в вытрамбованных котлованах осуществляется по технологическим схемам производства работ, включающим:

  • проведение опытных работ;
  • отрывку котлована путем экскавации грунта;
  • вытрамбовывание котлованов под фундаменты;
  • вытрамбовывание котлованов с втрамбовкой жесткого грунтового материала;
  • приемку и подготовку котлованов для устройства фундаментов;

Котлованы под здания для устройства нулевого цикла отрываются до отметки основания пола с подсыпкой в пониженных местах рельефа местного глинистого грунта и уплотнением до объемной массы скелета 1,55—1,6 т/м3.

Засыпка в котлован жесткого материала осуществляется одноковшовыми экскаваторами иди погрузчиками отдельными порциями из расчета заполнения котлована на 0,6—1,2 м по высоте и выполняется при поднятой трамбовке. мерными емкостями (например, ковшом погрузчика).

Фундаменты устраивают сразу после приемки вытрамбованных котлованов. Устройство их начинается с установки и закрепления каркаса из арматуры, а также опалубки выступающих частей гнезд и закладных деталей фундаментов. Бетонирование фундаментов производится «враспор» бетоном B15…В20 до заранее установленных отметок на стенках котлована, опалубки стакана или специально устанавливаемых приспособлениях.

Рис. 2. Вытрамбовывание грунта: а) виды пространственной формы котлованов при применении прямоугольного, призматического и конусного штампа; б) технологическая последовательность (I, II, III) устройства котлована с уширенным основанием; 1 – котлован; 2 – уплотненная зона; 3 – уширенное основание; 4 – трамбовка; 5 – каретка; 6 – направляющая штанга; 7 – малоуплотняемый материал; 8 – клин-молот
Рис. 2. Вытрамбовывание грунта: а) виды пространственной формы котлованов при применении прямоугольного, призматического и конусного штампа; б) технологическая последовательность (I, II, III) устройства котлована с уширенным основанием; 1 – котлован; 2 – уплотненная зона; 3 – уширенное основание; 4 – трамбовка; 5 – каретка; 6 – направляющая штанга; 7 – малоуплотняемый материал; 8 – клин-молот

В зависимости от формы трамбовки (штампа) получают выемки различной конфигурации. В плане трамбовки могут иметь форму квадрата, прямоугольника, шестиугольника или круга шириной понизу 0,4…4 м, а поверху 0,7…2,0 м. Высота трамбовки составляет 1…3,5 м с конусностью боковых стенок от 1:20 до 1:5. Масса трамбовки находится 210 тонн. На эффективность вытрамбовывания влияет:

  • масса трамбовки m;
  • высота сбрасывания трамбовки Н, определяющая энергию удара Э = mН);
  • грунтовые условия (вид, плотность и влажность грунта).

Увеличение массы трамбовки повышает эффективность процесса трамбовывания. Для вытрамбовывания используют краны-экскаваторы, автокраны, тракторы с навесным оборудованием, включающим направляющую штангу, сборную каретку и трамбовку, а при устройстве котлованов с уширением – дополнительно бункер для подачи жесткого материала.

В рамках экспериментальнотеоретических исследований была поставлена задача для конкретного объекта рассчитать рациональный состав комплекса строительной техники для двух технологий устройства котлована. При этом определен объект котлован с параметрами 24x16 х 2.2 м. Грунты: Лёгкая супесь (Ⅰ и Ⅱ группы) без каменистых включений и две технологии устройства котлована (экскавационный и вытрамбование грунта).

Патентный и информационный поиск выявил прогрессивную конструкцию вибротрамбовки с параметрами 1120x750x682 мм, уплотняемым усилием в 8 тс и общей массой с базовой машиной в 23 т (Рис.3). Вибротрамбовка может использоваться для поверхностного и объёмного уплотнения различных типов грунтов, погружения свайных элементов малого сечения и массы и др.

Рис. 3. Общий вид вибротрамбовки Impulse V80
Рис. 3. Общий вид вибротрамбовки Impulse V80

В комплексы (КМ1 и КМ2) также включен беспилотный бульдозер ДСТ-Урал (Рис.4). Особенность данного беспилотного бульдозера заключается в возможности его управления со смартфона без дополнительного обучения оператора, так же грузоподъёмность (2 тонны).

Рис. 4. Общий вид беспилотного бульдозера ДСТ-Урал
Рис. 4. Общий вид беспилотного бульдозера ДСТ-Урал
Таблица 1. Состав комплекса машин КМ1 для разработки котлована по технологии экскавации грунта
Таблица 1. Состав комплекса машин КМ1 для разработки котлована по технологии экскавации грунта
Рис. 5. Схема расстановки строительной техники в КМ1 (ведущая машина в комплексе z1)
Рис. 5. Схема расстановки строительной техники в КМ1 (ведущая машина в комплексе z1)
Таблица 2. Состав комплекса машин КМ-2 для разработки котлована по технологии вытрамбовывания грунта
Таблица 2. Состав комплекса машин КМ-2 для разработки котлована по технологии вытрамбовывания грунта
Рис. 6. Схема расстановки техники во втором комплексе машин
Рис. 6. Схема расстановки техники во втором комплексе машин
Рис. 7. Сравнение производительности двух комплексов, м3/ч
Рис. 7. Сравнение производительности двух комплексов, м3/ч
Таблица 3.Календарный график производства работ на объекте
Таблица 3.Календарный график производства работ на объекте

Заключение:

Применение технологии устройства фундаментов в вытрамбованных котлованах по сравнению с технологией экскавации грунта эффективнее как по производительности, так и по сравнению совокупной стоимости машиносмены техники в КМ2.

Применение этой технологии исследовалось и показало наибольшую эффективность в просадочных грунтах. Календарное планирование также показывает снижение срока производства работ в 1,45 раза для КМ2.

Расчеты показали, что при определенных условиях технология вытрамбовывания по сравнению с другими позволяет за счет уменьшения подготовить работ в 35 раз сократить их объем, а следовательно, снизить производственные издержки в 1,53 раза. Снижение трудоемкости прогнозируется в диапазоне 1,74,5 раза.

Библиографический список

  1. Багдасаров Ю.А., Кругов В.И. Конструкции фундаментов в вытрамбованных котлованах // Жилищное строительство. – 1979. – № 9.
  1. Багдасаров Ю.А., Пичугин А.П., Ефимов В.И., Симонов Ю.Г. Опыт сельскохозяйственного и жилищного строительства на фундаментах в вытрамбованных котлованах с уширением основания // Основания, фундаменты и механика грунтов. – 1984. – № 3. – 79с.
  1. Божко А.Г., Джумаев К.М., Крутов В.И. Опыт устройства фундаментов на просадочных грунтах в вытрамбованных котлованах // Основания, фундаменты и механика грунтов. – 1977. – № 1.
  1. Божко А.Г. Производство работ по вытрамбовыванию котлованов. Закрепление и уплотнение грунтов в строительстве // Тезисы докладов на IX Всемирном совещании. – М.: Стройиздат, 1978.
  1. ГОСТ 2052296. Грунты. Метод статической обработки результатов определения характеристик. М. Стройиздат, 1996.
  1. Гончаров Б.В., Еникеев А.Х. О выборе молота с учетом размеров свай и упругих свойств грунтов // Основания, фундаменты и механика грунтов. – 1965. – №6. – 13-16с.
  1. Константиновский Д.Н., Третьяков Е.В. Фундаменты в вытрамбованных котлованах повышенной несущей способности для промышленных зданий и сооружений // Промышленное строительство. – №10. – 32-34с.
  1. Потапов С.Н., Чухаев А.К., Григорюк Г.К., Конуевич В.И. Применение фундаментов под каркасные здания в вытрамбованных котлованах с уширенным основанием // Промышленное строительство, –1984. – №1. – 910с.
65 views·5 shares
65 views