Земляные работы при строительстве фундамента

Рабочим объемом называется объем разрабатываемого грунта в целине, т. е. в плотном теле.

Объем потребного для насыпи грунта в плотном теле:

где V_H — геометрический объем насыпи; К — коэффициент остаточного разрыхления грунта (в процентах).

Величина разрыхления грунта (в процентах):

Грунты	Увеличение объема грунта после разрыхления	Остаточное разрыхление
Песок, супесь	8—17	1—2,5
Торф и растительный грунт	20—30	3—4
Лессовидный суглинок, плотный грунт с примесью щебня или гальки	14—28	1,5—5
Жирная глина, тяжелый суглинок, гравий, галька и щебень	24—30	4—7
Тяжелая глина, отвердевший лесс, жирная глина с примесью щебня	26—32	6—9
Мергель и опока	33—37	11—15
Мягкие скальные породы	30-45	10—20
Твердые скальные породы	45—50	20—30

Рытье котлованов и траншей с вертикальными стенками без креплений следует производить в грунтах естественной влажности, причем глубина выемки не должна превышать:

1,00 м — в насыпных, песчаных и гравелистых грунтах

1,25 м — в супесчаных и суглинистых грунтах

1,50 м — в глинистых гpунтax

2,00 м — в особо плотных грунтах

Котлованы и траншеи в связных грунтах, превышающие по глубине указанные размеры, а в несвязных грунтах при любой глубине должны разрабатываться с креплением либо с откосами без креплений.

Перебор грунта ниже проектных отметок заложения фундаментов и других подземных сооружений не допускается. Случайные местные переборы должны быть засыпаны песком, щебнем или гравием с тщательным уплотнением подсыпки либо заполнены каменной или бетонной кладкой.

Траншеи, разрабатываемые землеройными машинами и предназначенные для укладки трубопроводов, должны иметь ширину по дну (без учета толщины креплений) не менее:

d+ 0,3 м — при укладке трубопроводов в виде плетей или секций;

d + 0,6 м — при укладке трубопроводов диаметром до 0,5 м отдельными трубами;

d+1,0 м — при укладке трубопроводов диаметром свыше 0,5 м; отдельными трубами,

где d — внутренний диаметр труб (в м).

Ширина траншей в свету между креплениями стенок или между основаниями откосов, не имеющих креплений, должна составлять не менее 0,7 м.

Стойки располагаются друг от друга на расстоянии 2 м в сухих грунтах при глубине траншеи 3,75 м и на расстоянии 1,5 м в мокрых грунтах, а также при глубине траншеи более 3,75 м.

Распоры располагаются по вертикали через 0,6—1 м, а по длине траншеи: в сухих грунтах — через 2 м; в мокрых грунтах и сыпучих грунтах при глубине более 3,75 м — через 1,5 м.

Допускаемая крутизна откосов котлованов и траншей без креплений (в м):

Грунты	Глубина выемки (в м)
	до 3	от 3 до 6
Насыпной грунт, песок, гравий	1:1,25	1:1,50
Супески	1:0,67	1:1,00
Суглинки	1:0,67	1:0,75
Глины	1:0,50	1:0,67
Лесс	1:0,50	1:0,75

Крепление котлованов и траншей с вертикальными стенками:

Глубина котлована или траншеи	Грунтовые условия	Вид крепления
До 3,0 м	Связные грунты естественной влажности при отсутствии или при незначительном притоке грунтовых вод	Крепление с прозорами
От 3,0 до 5,0 м	То же	То же, без прозоров
Независимо от глубины	Связные грунты повышенной влажности и сыпучие грунты	Крепление без прозоров
То же	Связные и сыпучие грунты при сильном притоке грунтовых вод	Шпунтовое при условии, если не проводится водопонижение

Крепления котлованов и траншей по мере засыпки должны удаляться. Оставление креплений допускается лишь в случаях, когда удаление их является технически невозможным либо может повлечь за собой осадку или повреждение существующих сооружений.

Для крепления траншей целесообразно применять металлические инвентарные крепления с распорками переменной длины С помощью инвентарных стоек и распорок трубчатой конструкции можно производить крепление траншей шириной от 0,9 до 1,5 м и глубиной до 4,5 м. Стоимость крепления при этом уменьшается в 2—3 раза; одновременно значительно сокращаются расход лесоматериалов и затраты труда. В случаях, когда наличие креплений затрудняет механизацию по опусканию трубопровода в траншею, целесообразно отказаться от крепления и рыть траншеи с откосами.

Планировку площадок производят при необходимости дальней отвозки грунта с помощью лопаты-струга в сочетании с автотранспортом, а при небольших расстояниях до 500—800 м — при помощи скреперов. При незначительных перемещениях грунта (до 50—100 м) могут быть использованы бульдозеры или автогрейдеры, последние, главным образом, — при устройстве проездов и дорог.

Планировочные работы на застраиваемой территории должны быть выполнены, как правило, до начала основных земляных работ по устройству котлованов и траншей. При этом в балансе перемещения земляных масс при планировке должны быть учтены земляные массы из незасыпаемых котлованов.

В местах размещения подземных коммуникаций и фундаментов зданий работы по планировочным насыпям производятся после укладки коммуникаций и возведения фундаментов.

Отсыпка грунта в планировочные насыпи должна производиться слоями, толщина которых определяется способом уплотнения и должна составлять: 40 см при уплотнении катками и 30 см при уплотнении трамбованием (табл. 30). Поверхности планировки площадей во всех случаях должны иметь уклон, обеспечивающий сток атмосферных вод.

Разработка выемок в макропористых грунтах должна начинаться с низовой стороны с обеспечением полного стока воды в течение всего времени производства работ. Отсыпка насыпей, подсыпка при планировке, а также подсыпка под полы зданий должны вестись в направлении от наиболее высоких отметок к наиболее низким. Верхний слой макропористого грунта, обнаженный при планировке после срезки дернового слоя, должен быть взрыхлен на глубину 0,15—0,20 м и уплотнен тяжелыми шоссейными катками или другими механизмами до минимальной пористости при влажности на границе раскатывания. Отмостки по периметру здания или сооружения должны иметь подготовку из уплотненного местного грунта толщиной не менее 0,15 м. Верх подготовки под отмосткой должен иметь уклон от здания не менее 0,03, а отметка бровки отмостки должна превышать отметку планировки не менее чем на 0,05 м.

Рытье котлованов (траншей) под фундаменты зданий и сооружений допускается не ранее окончания планировочных работ, обеспечивающих сток атмосферных вод с соответствующей части площадки.

При наличии грунтовых вод, затрудняющих ведение производства земляных работ, применяют искусственное понижение уровня грунтовых вод или закрепление грунтов. Искусственное понижение уровня грунтовых вод производят путем водоотлива, дренажа или откачки воды из погруженных в грунт фильтров. Водоотлив заключается в откачке воды насосами из пониженного места в котловане; для этого устраивается водосборный приямок, в который устанавливается деревянный ящик. Мощность потребного для этой цели насоса определяется пробной откачкой до установления постоянного уровня воды в котловане. Для приближенных расчетов средний приток воды в 1 час на 1 м² площади основания котлована принимают:

при мелкозернистых песках	0,16 м3
при среднезернистых песках	0,24 м3
при крупнозернистых песках	0,30—0,35 м3
при трещиноватой скале	0,15-0,25 м3

Мощность насосов принимается с двукратным запасом. При этом в условиях притока воды до 2 м³/час применяют ручной диафрагмовый насос, при притоке до 8 м³/час — ручной поршневой или диафрагмовый насос с механическим приводом; при большем притоке — центробежные насосы. Дренаж служит для сбора и отвода грунтовых вод через открытые лотки и канавы или глубокие траншеи со сплошным песчано-гравийным заполнением. Продольный уклон дренажных канав и траншей должен быть в пределах 0,01—0,04. Понижение уровня грунтовых вод является наиболее эффективным мероприятием при рытье котлованов в водоносных грунтах при помощи водопонижающей (иглофильтровой) установки. Откачка воды водопонижающей установкой производится непрерывно при обеспечении ее резервом оборудования и бесперебойным снабжением энергией. Для понижения уровня грунтовых вод применяют следующие типы фильтров:

а) иглофильтры, погружаемые гидравлическим способом;

б) колодцы-фильтры, устраиваемые в предварительно пробуренной скважине;

в) забивные фильтры.

В сложных и ответственных случаях производства земляных работ в водонасыщенных грунтах, а также для упрочнения слабых грунтов или придания им устойчивости производится закрепление грунтов.

Способы закрепления грунтов следующие:

а) искусственное или естественное замораживание грунтов;

б) цементация трещиноватых скальных грунтов;

в) силикатизация песчаных грунтов;

г) битумизация кавернозных и трещиноватых скальных грунтов.

Замораживание грунтов.

Заключается в создании подпорной стенки из замороженного грунта вдоль периметра котлована, обеспечивающей на время производства работ непоступление воды в котлован.

Скважины для замораживания грунтовой стенки бурят на глубину до водоупорного слоя в 1 или 2 ряда (в зависимости от ширины стенки) на расстоянии 1—1,5 м одна от другой.

В местностях с длительными и сильными морозами в зимнее время целесообразно производить последовательное естественное вымораживание водонасыщенных грунтов по мере производства выемки. Каждый последующий слой мерзлого грунта удаляется по мере образования достаточной для выдерживания напорного давления воды снизу толщины мерзлой корки. Толщина слоя промороженного грунта на дне котлована должна быть не менее 0,5 м. Мощность промороженного слоя грунта проверяется бурением до талого грунта обыкновенным ручным буром.

Цементация скальных грунтов.

Производится путем нагнетания цементного раствора в грунт через инъекторы, расположенные в пробуренных скважинах. Инъекция раствора производится с помощью стальных газовых труб при давлении до 7 атм и стальных цельнотянутых труб — при давлении, большем 7 атм.

Силикатизация песчаных грунтов.

Представляет собой химическое закрепление грунта путем нагнетания через забитые в грунт трубы жидкого стекла и раствора хлористого кальция. Разрывы во времени между нагнетанием жидкого стекла и хлористого кальция составляют от 1 до 6 час. при скорости грунтовых вод от 0,5 до 3 м/сутки.

В результате силикатизации грунт становится водонепроницаемым и одновременно приобретает значительную прочность. 50% проектной прочности достигается уже через 2 часа после инъекции. Приемка работ по закреплению грунтов способом силикатизации производится не ранее, чем через 15 дней после окончания нагнетания растворов.

Битумизация грунтов

Применяется для ограждения от большого притока воды, когда цементация неприменима из-за вымывания раствора. Процесс битумизации производится путем нагнетания в пробуренные скважины битума при температуре до 200° или битумной эмульсии.

Таблица 30 Техническая характеристика механизмов для уплотнения грунта

Механизмы	Вес уплотнителя (в т)	Производительность (в м3/час)	Глубина уплотнения (в см)	Область применения и особенности производства работ
Прицепные катки: гладкие Д-126а .	4,4	40	10—15	Для малосвязных грунтов укатка при 10—20 проходках
кулачковые Д-130А	5	100	25—35	Для связных грунтов укатка при 8— 10 проходах
кулачковые Д-220	32	500	50—80
на пневматиках: Д-219	10	120	15—20
на пневматиках:Д-263	25	170	20—25
Гусеничный трактор без катка	10—12	60	10	Для разных грунтов многократная укатка
Взрывная трамбовка	0,5; 1	20; 40	50; 60	При малых объемах работ на сухих и нежестких грунтах
Трамбующие плиты	1,5; 3	60; 120	80; 120	При больших объемах работ на связных и малосвязных грунтах. Число ударов 10—20
Вибромашина	1; 1,5	25; 50	25; 50	Для малосвязных грунтов

Земляные работы в зимних условиях допускаются при:

а) рытье котлованов и траншей в грунтах, предохраненных от промерзания;

б) разработке котлованов и траншей глубиной не менее двукратной глубины промерзания;

в) разработке котлованов и траншей в водонасыщенных грунтах способом вымораживания.

Для проведения подготовительных мероприятий к производству земляных работ в зимних условиях необходимо заблаговременно установить характер и объем намеченных к выполнению земляных работ. До наступления морозов должны быть предохранены от промерзания грунты, подлежащие выемке при разработке котлованов и траншей, так как своевременное предохранение грунта от промерзания обходится дешевле, чем оттаивание или рыхление мерзлого грунта.

Разработка грунта в зимнее время.

Разработка грунта в зимнее время производится экскаваторами, оборудованными ковшами емкостью не менее 0,5 м³; применять землеройные машины с малыми режущими усилиями (скреперы, бульдозеры, грейдеры и экскаваторы с емкостью ковша менее 0,5 м³) при разработке мерзлого грунта не рекомендуется. При устойчивой наружной температуре ниже—10° рытье котлованов и траншеи в грунтах, подверженных смерзанию, допускается без устройства креплений; при этом стенки котлованов и траншей должны промораживаться по мере разработки на глубину 15—20 см. При рытье котлованов и траншей в сухих песчаных и во всех водоносных грунтах обязательна установка креплений.

Засыпку пазух между фундаментом и стенками котлована зимой следует производить талым грунтом на всю глубину после достижения кладкой или бетоном 70% проектной прочности. Траншеи, на дне которых уложены трубопроводы, на высоту 50 см засыпают грунтом с 15%-ным запасом на осадку. Траншеи под проездами на всю высоту засыпают талым грунтом, а в местах с интенсивным движением — талым, хорошо дренирующим песком.

Предохранение грунтов и грунтовых оснований от промерзания при условии разработки в течение первой трети зимы и при любом уровне грунтовых вод производится вспахиванием и боронованием верхнего слоя земли и удержанием снежного покрова. Если разработку ведут во второй трети зимы, то производят вспахивание и боронование верхнего слоя земли и создание искусственного снежного покрова или устройство утепляющего слоя из дешевых местных материалов: опилок, шлака, торфа, сухих листьев, хвои и т. п. Разработку котлованов и траншей при глубине промерзания до 40 см и независимо от уровня грунтовых вод ведут экскаваторами с емкостью ковша 1 м³, чаще без предварительного рыхления мерзлого грунта. Разработка котлованов и траншей при глубине промерзания более 100 см и уровне грунтовых вод ниже максимальной глубины промерзания не менее чем на 1 л ведется с предварительным рыхлением взрывами (шпуровой способ) или оттаиванием местными тепляками, оборудованными теплоисточниками: электропечами сопротивления (при наличии разрешения энергетической инспекции), змеевиками с горячей водой, поступающей из местных центральных котельных или ТЭЦ; открытыми гребенками (при наличии на строительстве отработанного пара). Разработку ведут экскаваторами.

Разработка грунтов в период их оттаивания (весной) при уровне грунтовых вод ниже глубины промерзания ведется гидромониторами с отводом пульпы. Разработка водонасыщенных грунтов в период их оттаивания не рекомендуется. Подготовка оснований при глубине промерзания более 2,5 м и уровне грунтовых вод ниже максимальной глубины промерзания не менее чем на 2 м ведется оттаиванием верхнего слоя мерзлоты на глубину не менее 0,7 м при помощи местных тепляков, оборудованных печами сопротивления или змеевиками и при помощи вертикальных электродов. Подготовка оснований в грунтах с высоким уровнем воды зимой не рекомендуется.

Рекомендуемые способы устройства шпуров в мерзлых грунтах:

Назначение	Размеры		Рекомендуемый инструмент
	Диаметр (в мм)	Глубина (в см)	в супеси и суглинке	в водонасыщенных и вязких грунтах
Шпуры для закладки взрывчатых веществ	30—75	50—200	Электросверла ЭБР-1, ЭБР-2	Перфораторы БМ-13, БМ-17
Скважины для установки паровых и электрических игл	25	100—250	Электробур ЭБР-3	Перфораторы БМ-1
Скважины для вертикальных электродов	29	80—200	Электросверла ЭБР-1, ЭБР-2	Электросверла
Скважины для вертикальных термометров	20	10—150	То же	То же
Скважины для водяных циркулярных игл	70	100—150	ЭБР-3	Перфораторы БМ-1

Приемка котлованов и траншей должна производиться путем проверки соответствия проекту: расположения, отметок и размеров выемок; правильности устройства и состояния креплений; несущей способности грунта, служащего основанием для возводимого сооружения.

Приемка планировочных выемок и насыпей должна производиться путем проверки: соответствия отметок спланированной территории проектным и соблюдения проектных уклонов; наличия и правильности выполнения предусмотренных проектом водоотводных устройств; степени уплотнения грунта; отсутствия переувлажненных участков, а также местных просадок грунта и прочих дефектов и недоделок, могущих вызвать осадку зданий и сооружений, располагаемых на спланированной территории, или неблагоприятно повлиять на их эксплуатацию.

Местные отклонения отметок спланированной территории от проектных не должны превышать +0,05 м.

Величина запаса на осадку для неуплотняемых насыпей, отсыпаемых из мерзлого грунта, в сравнении с нормами летнего времени:

Грунты	Содержание мерзлого грунта в процентах от общего объема грунта
	0—10	10—20	20—40	40—50	50—60
Песчаный	По нормам летнего времени	1,5	2,0	2,5	3,0
Глинистый		2,0	2,5	3,0	3,5

Отклонения спланированной территории от проектных уклонов допускаются только при условии, если эти отклонения не нарушают заданного направления стока воды и не превышают 0,001.

При приемке должны быть проверены: акты, устанавливающие правильность выполнения всех скрытых работ, в том числе работ по осушению территории, произведенных до отсыпки насыпей; постоянные реперы и правильность геодезической разбивки.

Объем земляных работ при разработке экскаватором следует исчислять без добавления объема выемки пионерных траншей и водоотводных канав в забоях; объем работ по срезке недоборов и по устройству въездов в котлованы определяется дополнительно по проектным данным.

Глубина котлованов для подвалов зданий должна приниматься по проектным отметкам от подошвы подстилающего слоя под полы до черной отметки земли.

Ширина по дну траншей и котлованов для фундаментов при рытье с откосами должна приниматься равной ширине фундамента.

Ширина по дну траншей и котлованов для фундаментов при наличии креплений должна приниматься равной ширине фундамента с добавлением 0,15 м с каждой стороны; при наличии шпунтового ограждения — с добавлением 0,2 м с каждой стороны, а при вертикальной гидроизоляции поверхностей наружных стен и фундаментов — с добавлением 0,3 м с каждой стороны.

Ширина по дну траншей для укладки трубопроводов (без учета креплений) должна приниматься согласно следующей таблице.

Ширина траншей (в м) для трубопроводов:

Способ укладки трубопроводов	Трубы
	стальные и чугунные	бетонные, железобетонные, раструбные и керамические	бетонные, железобетонные, фальцевые и на муфтах
В виде плетей или отдельных секций независимо от диаметров (D) труб	D + 0,3 М	-	-
Отдельными трубами диаметром (D) до 0,5 м	D + 0,5 м	D + 0,6 м	D + 0,8 м
Отдельными трубами диаметром (D) более 0,5 м	D + 0,8 м	D + 1 м	D + 1,2 м

Ширина траншей для трубопроводов, укладываемых в каналах или защищаемых специальной конструкцией, должна приниматься равной А + 0,2 м, где А — ширина (внешний диаметр) канала или конструкции трубопровода.

Примечания: 1. При глубине траншей до 2 м и наличии креплений следует добавлять к указанной в таблице ширине траншей 0,1 м, а при наличии шпунтового ограждения траншей — 0,4 м. При глубине траншей до 3 м и наличии креплений следует увеличивать ширину траншей на 0,2 м а при наличии шпунтового ограждения — на 0,6 м; на каждый метр глубины траншеи сверх 3 м следует дополнительно добавлять к ширине траншеи по 0,2 м.

2. Наименьшая ширина траншей в свету между досками креплений или шпунтами, а также между основаниями откосов должна составлять не менее 0,7 м, а при механизированной разработке траншей — соответствовать размерам режущей кромки рабочего органа землеройной машины.