Фундаментостроение сельских зданий и сооружений развивается по следующим основным направлениям: повышение использования несущей способности грунтов; улучшение методов и качества работ; внедрение сборных фундаментов вместо монолитных; увеличение объемов строительства на свайных фундаментах.

Прогрессивные решения найдены в области разработок и внедрения свайных фундаментов. Строительство на сваях характеризуется увеличением объемов забивных стандартных железобетонных свай и применением забивных и набивных свай более эффективных конструкций.

Объемы применения свай в Белоруссии возросли с 22 тыс. м³ в 1971 г. до 46 тыс. м³ в 1975 г., т. е. более чем в 2 раза.

В 1980 г. объем свайных работ возрастет до 100 тыс. м^3.По плану в 10-й пятилетке увеличивается объем применения эффективных свай: набивных — в 3 раза, забивных без поперечного армирования — в 1,7 раза, получат распространение прямоугольные пирамидальные и другие сваи, повышающие удельную несущую способность материала в 1,5—2 раза.

Эффективные сваи в опытном строительстве применяются как забивные пирамидальные, так и набивные: мелкозаглубленные буронабивные, буронабивные с уплотнением грунта, с уширенной пятой и ударно-штампованные разной формы.

Опыт применения пирамидальных свай. Трест «Оргтехстрой» Белмежколхозстроя с 1975 г. применяет короткие пирамидальные сваи для животноводческих помещении с рамным каркасом пролетом 18,5 и 21м. Для восприятия вертикального давления и распора рам в типовом варианте проектируют несимметричные фундаментные башмаки сложной формы с бетонной подготовкой до 600 мм. Такие фундаменты заменили железобетонными пирамидальными сваями длиной 2м с размером головы 600X700 мм, объемом 0,32м³ и с расходом стали 12 кг на сваю.

Впервые пирамидальные сваи забиты под рамный откормочник на 500 голов в колхозе им. Мицкевича Мостовского района Гродненской области. Сваи готовили в металлической опалубке из бетона М200 на Гродненском сельском строительном комбинате и забивали трубчатым молотом типа С-995, смонтированным на мобильной установке КО-8. Сваи погружены на заданную отметку с отклонением от вертикали на ±15 мм и по горизонтали в пределах ±30 мм. Производительность установки КО-8 около 15 свай в смену.

Несущая способность свай проверена на вертикальную нагрузку путем загрузки платформы бетонными блоками, а на горизонтальную нагрузку — усилием, создаваемым гидродомкратом.

Технико-экономические показатели опытного строительства — снижение стоимости фундаментов в два раза, сокращение трудозатрат в четыре раза, уменьшение расхода цемента на 9 т — подтвердили эффективность пирамидальных свай для сельских производственных зданий.

На пирамидальных сваях в 1975—1976 гг. построены коровник на 200 голов в колхозе «Коммунист» Борисовского района, два коровника в Смолевичском районе Минской области.

В целях обеспечения проектной точности забивки пирамидальных свай трест «Оргтехстрой» Белмежколхозстроя разработал оборудование для предварительного образования мелкой пирамидальной полости в грунте на месте забивки сваи. Свая ставится в полость и забивается на проектную отметку.

Первый опыт применения пирамидальных свай в сельском строительстве для грунтовых условий Белоруссии показывает преимущества пирамидальных свай по сравнению с другими конструкциями фундаментов.

Опыт применения набивных свай

Буронабивные сваи. Первый опыт применения буронабивных свай в сельском строительстве относится к 1970 г. Наши предложения о конструкциях и технологии набивных свай бетонных и грунтобетонных в условиях Белоруссии внесены в 1969 г.

С 1971 г. стройтрест № 10 Минпромстроя БССР начал широкое строительство производственных и других сельских зданий на набивных сваях мелкого заложения. Сваи применяют в глинистых и песчаных грунтах, обеспечивающих устройство скважин без обсадных труб и без глинистого раствора. Размеры сваи принимают в пределах: длина 1,5—3,0м, диаметр 350—800 мм в зависимости от грунтов и нагрузок.

Несущая способность буронабивных свай увеличивается за счет уплотнения грунта в забое скважины или устройства уширений.

Сваи выполняют из бетона марки не менее 150 с осадкой конуса 2—5 см при виброуплотнении. Ростверки делают монолитными из бетона М200 и сборными.

Типовая технологическая нормаль включает бурение скважин машиной БМ-204; уплотнение грунта в скважине; установку приемной воронки; строповку бадьи; установку арматурного каркаса; приемку и укладку бетона; уплотнение бетонной смеси. За 1971—1975 гг. в Гомельской области было построено более 200 объектов на мелкозаглубленных буронабивных сваях. От строительства на набивных сваях в 9-й пятилетке трест получил экономию средств в сумме 611,5 тыс. руб., 7,86 тыс. чел-дней, 9 тыс. м³ бетона и более 80 т стали.

ИСиА Госстроя БССР в 1975 г. подготовил «Рекомендации по устройству мелкозаглубленных буронабивных свай в сельском строительстве», которые будут способствовать широкому распространению передового опыта фундаментостроения.

Трест «Оргтехстрой» Белмежколхозстроя применяет неглубокие буронабивные сваи в сельском строительстве с 1973 г.

Скважины диаметром 500—800 мм бурят установкой БМ-204 на базе автомобиля ЗИЛ-157 глубиной до 3м. На буронабивных сваях в 1974—75 гг. построен 51 объект. Экономия средств составляет 152 тыс. руб., трудозатрат 625 чел-дней, цемента 518 т. Эффективность спайных фундаментов по сравнению с блочными определяется сокращением их стоимости на 30—40% и трудоемкости в 1,5—2 раза.

В тресте № 9 Минпромстроя БССР буронабивные сваи применяют с 1974 г. Мелкозаглубленные сваи глубиной 1,8—2м для одноэтажных зданий выполняли с помощью ямобура. Стоимость 1м³ свай составила около 30 руб. От свайных фундаментов по сравнению с ленточными и столбчатыми получена экономия бетона 270 мм и затрат труда 600 чел-дней.

Трест № 9 внедряет также более глубокие сваи на промышленных объектах, которые изготовляет серийно выпускаемыми установками СО-2 и СО-1200. Другие тресты Минпромстроя и Минсельстроя БССР не применяют сваи, хотя их применение на некоторых объектах дает хорошие результаты. Трест квартальной застройки выполнил в 1971 г. свайный фундамент с набивными сваями для жилого дома из блоккомнат в Минске (рис. 32, г). Стоимость 1м³ набивной сваи составила 44 руб., объем земляных работ уменьшен на 52%, трудозатраты сокращены на 61%, а сметная стоимость фундаментов снижена наполовину.

В решении конференции по фундаментостроению (1976 г., Витебск) отмечается необходимость увеличения доли набивных свай до 15% от объема свайных работ 10-й пятилетки.

В последние годы интенсивно развивается новая технология строительства сельских зданий и сооружений на фундаментах в вытрамбованных котлованах. Котлованы под фундаменты вытрамбовывают специальным пирамидальным пустотообразователем, а затем бетонируют. Технология работ одинакова с устройством ударно- штампованных свай, применяемых в Белоруссии.

Минсельстрой и Межколхозстрой Молдавской ССР и ряд других организаций страны успешно применяют такие фундаменты в макропористых просадочных грунтах. Стоимость фундаментов рамных зданий коровников пролетом 18,6 и 21м уменьшается в 1,8—3 раза. Такая технология возведения фундаментов целесообразна и для грунтовых условий Белоруссии (регион Г).

В настоящее время имеется актуальная необходимость глубокого технико-экономического анализа накопленного опыта строительства сельских зданий и сооружений в грунтовых и производственных условиях Белоруссии с учетом имеющегося в стране опыта.

Строительство в условиях Белорусского Полесья

Белорусское Полесье (регион Д) занимает площадь в 5,5 млн. гектаров. Этот регион отличается от других особыми природно-климатическими условиями, характерными геоморфологическими признаками, интенсивно развитой речной сетью и обильными грунтовыми водами, часто сливающимися с поверхностными. Полесье — это избыточно увлажненные плоские равнины, понижения которых заняты широкими поймами рек Сожа, Днепра и Припяти с ее многочисленными притоками, озерами, низинными болотами и заболоченными землями. Болота и заболоченные земли в Белорусском Полесье занимают около 4 млн. га. Обширные пойменные территории часто также заболочены. Песчаные равнинные участки составляют примерно 200 тыс. га, являются селитебными территориями сел и городов Полесья, используются под посевы сельскохозяйственных культур, посадку садов и лесов, но иногда представляют «бросовые» земли, на которых протекают процессы эрозии почв и развевания песков с образованием подвижных холмов.

Большая часть Полесья расположена на территории избыточного увлажнения. Поэтому основной народнохозяйственной задачей является проведение гидротехнических и гидромелиоративных мероприятий по регулированию режима поверхностных и грунтовых вод путем выпрямления и углубления русл рек, создания систем мелиоративных каналов, строительства дамб, дорог, мостов и других сооружений. Эти работы на Полесье ведутся в широких масштабах. Проблемы освоения земель Полесья координируются Комитетом по Полесью при АН БССР.

Белорусское Полесье — наиболее трудный в строительном отношении регион республики. Жилищное, промышленное и сельскохозяйственное строительство на заторфованных землях, пойменных территориях, на участках с подвижными песками имеет свои особенности. Проектирование инженерной подготовки, разработка эффективных конструкций нулевого цикла — эти и другие проблемы стоят перед строителями Полесья.

Создано специальное Республиканское научно-проектно-производственное объединение «Полесье», включающее ряд организаций, в частности, лаборатории по механике грунтов, основаниям и фундаментам при ИСиА Госстроя БССР.

Госстрой БССР, Гомельский обком КПБ, Министерство промышленного строительства и другие организации в 1974 г. провели первое республиканское совещание по строительству в условиях Белорусского Полесья. Особое внимание было уделено исследовательским и практическим работам по основаниям и фундаментам, по инженерной подготовке пойменных и заболоченных территорий под застройку с целью всемерной экономии сельскохозяйственных угодий. Основными методами инженерной подготовки сложных в геологическом и гидрогеологическом отношении территорий являются: планировка поверхности, предварительное осушение земель устройством систематического дренажа, уплотнение слабых грунтов путем их обезвоживания песчаными сваями и дренами в комбинации с грунтовыми подсыпками-пригрузами, поднятие уровня речных пойм и болот подсыпкой и намывом песчаных грунтов. В условиях Полесья обычные конструкции и методы работ нулевого цикла неприемлемы. Так же неэффективны применяемые в обыкновенных грунтах способы прокладки инженерных сетей и коммуникаций.

Сокращение сроков, снижение трудоемкости и стоимости строительства в сложных грунтовых условиях Полесья в решающей степени зависят от широкого внедрения передовых методов инженерной подготовки, устройства дорог и коммуникаций.

Проблемы строительства в условиях слабых грунтов не являются локальными для нашей республики. Территория распространения слабых, в частности заторфованных грунтов, огромна. Это тундровая зона европейской части Союза, обширные пространства Прибалтики, Полесья, Русской равнины (Мещера, Верхне-Волжская, Вятско-Камская, Ветлужская, Окско-Мокшанская и Балахнинская низины), Украинское Полесье, Западно- Сибирская таежно-болотная зона и др.

В связи с бурным хозяйственным освоением этих районов в десятой пятилетке и последующие годы, в частности, с развитием нефтегазовой промышленности, мелиорацией земель и увеличением посевных площадей идут упорные поиски путей и методов повышения эффективности строительства в этих районах.

Ниже изложены научные основы и обобщен опыт проектирования и строительства в региональных грунтовых условиях Белорусского Полесья.

Инженерно-геологические изыскания включают: геологическую съемку территории с изучением гидрографической сети рек, озер и болот, растительности, рельефа и условий питания болот; проходку разведочных скважин и зондирование болот по сетке 50x50м; отбор проб грунта; замеры уровней грунтовых и болотных вод; определение прочности грунтов штампами; сдвиги массивов; пенетрацию и пр.

Испытание грунтов в лабораторных условиях содержит: определение физических характеристик грунтов, перечисленных в таблице 3, и механических характеристик — начального модуля деформации, удельного сопротивления сдвигу по крыльчатке, сопротивления вдавливанию конуса и др. Для заторфованных грунтов определяют дополнительные показатели свойств: степень заторфованности, степень разложения торфа, зольность и коэффициент водоотдачи торфяной залежи.

По результатам изысканий делаются выводы, разрабатываются рекомендации для инженерной подготовки заболоченных земель, по видам оснований и фундаментов.

Очень важно качественное проведение инженерно-геологических и геодезических работ.

Примером нарушения основных требований изысканий является строительство коллектора Клецкого консервного завода. Коллектор длиной 3 км от завода к очистным сооружениям проложен из керамических труб диаметром 250 мм (два трубопровода) частично в моренных суглинках и преимущественно — в заторфованных грунтах поймы ручья. Геодезические работы выполнены небрежно, без надежного закрепления трассы коллектора, а инженерно-геологические исследования ограничились общим обследованием и редкими скважинами недостаточной глубины. В результате этого производитель работ (Слуцкий трест Министерства сельского строительства) при прокладке трубопроводов сбился с проектной трассы в сторону поймы ручья на 180м. Трубопроводы частично положены прямо на торф без необходимой инженерной подготовки и улучшения оснований.

За непродолжительный период эксплуатации на отдельных участках коллектор выходил из строя одиннадцать раз. В 1977 г. принято решение о перекладке коллектора с проведением дополнительных изысканий и составлением нового проекта.

Инженерная подготовка территории перед строительством

В условиях Полесья инженерная подготовка является важнейшим циклом строительства. Для сельскохозяйственных поселков и производственных комплексов проект инженерной подготовки разрабатывается в одну стадию — технорабочий проект.

Инженерная подготовка состоит из следующих работ: планировка территории, устройство поверхностного водоотвода, осушение территории открытыми каналами, закладка сети закрытого дренажа, выторфовывание болот, уплотнение грунтов, устройство дорог, прокладка инженерных коммуникаций.

Поверхностный водоотвод. Территории поселков и сельскохозяйственных зданий и сооружений обеспечиваются поверхностным водоотводом за счет вертикальной планировки поверхности, перехвата вод с нагорной стороны от прилегающих участков и защиты от затопления паводками. Площадки планируют с учетом естественного рельефа местности подсыпкой дренирующего грунта, придавая поверхности пилообразный профиль с продольными и поперечными уклонами в 0,5—1,0% (рис. 31 а). Поверхностная вода собирается в канавы или лотки. Открытые водоотводные канавы укрепляют одерновкой или жесткой (бетонной) одеждой. Из канав или лотков вода поступает в естественные водоемы, а при их отсутствии — в дренажную сеть (ливнестоки).

Дренирование территории. Понижение уровня грунтовых и болотных вод постоянными закрытыми дренажами является радикальным средством защиты территорий, дорог, коммуникаций зданий и сооружений от подтопления и переувлажнения конструкций. Применяют общее и местное дренирование.

Общее водопонижение достигается устройством систематических дренажей, которые заглубляют с расчетом понижения уровня грунтовых вод на 0,5м ниже полов подвалов и каналов коммуникаций и не менее 2м от отметки планировки поверхности (рис. 31 б).

Рис. 31. Схемы вертикальной планировки и дренажей: а — профиль планировки; дренажи: б — систематический; в — кольцевой; г — пластовый; д — головной: е — попутный; ж — береговой; 1 — дренируемая территория; 2 — водосточный коллектор; 3 — трубчатые дрены; 4 — колодец; 5 — сооружения; 6 — песок; 7 — коллектор коммуникаций; 8 — кривая депрессии; 9 — открытый лоток.

Более глубокое местное понижение уровня грунтовых вод осуществляют кольцевыми, пластовыми и пристенными дренажами зданий (рис. 31 в, г), попутными (линейными) дренажами вдоль коммуникаций (рис. 31 д), головными и береговыми дренажами (рис. 31 е, ж). В условиях Полесья эффективны внутриподвальные прифундаментные кольцевые дренажи системы «Витебскгражданпроект», примененные на стройках Витебской области. Эти дренажи сочетают достоинства систематического и пластового дренажа, но значительно дешевле их и более удобны в эксплуатации.

Затопляемые территории перед застройкой подсыпают дренирующим грунтом или ограждают дамбами обвалования. Для защиты территории от подтопления выполняют также береговой дренаж.

Берега рек и естественных водоемов укрепляют, чтобы исключить возможность размыва застраиваемых территорий. Если поселки и отдельные комплексы сооружаются вблизи водохранилищ, то необходимо учитывать интенсивность переработки берегов. В практике строительства имеются примеры вторичного переноса поселков в результате интенсивной переработки берегов (Цимлянское водохранилище). Имеются также случаи, когда постройка даже небольших прудов отрицательно влияла на ранее застроенную прилегающую территорию и сооружения. Так, устройство небольшого водохранилища в поселке Новое Село Оршанского района вызвало подъем уровня грунтовых вод, подтопление построек животноводческого комплекса и деформацию зданий.

Проводя мероприятия по инженерной подготовке территорий, нужно помнить об охране природы и прилегающих сельскохозяйственных угодий. Осушение болот и заболоченных земель иногда создает ряд побочных вредных явлений. При снятии почвенного слоя и полной выторфовке болот развивается ветровая эрозия подстилающих песчаных оголенных пород.

Понижение уровня грунтовых вод может повлечь ухудшение естественного режима влажности грунтов, прилегающих склонов и водоразделов, отразиться на питании посевов и водоснабжении поселков.

Выторфовка болот и подготовка основания сооружений. Полное удаление торфа с территории застройки и замена его качественным грунтом обеспечивает решающее улучшение условий производства работ по прокладке сетей и дорог, по устройству оснований и фундаментов сооружений, а в дальнейшем — нормальную их эксплуатацию. Однако этот способ инженерной подготовки территории дорогой и его применяют только при соответствующем технико-экономическом обосновании.

При частичной выторфовке ограничиваются удалением верхнего более слабого слоя торфа или прорезкой всей его толщи под отдельное сооружение с последующей отсыпкой и уплотнением песка в котлованах. В практике строительства широко применяют песчаные подушки под все здание или отдельные фундаменты (рис. 32 а, б).

Для прокладки сетей, коммуникаций и дорог делают частичную прорезку торфа и замену его песком в виде отдельных полос (коридоров) необходимой ширины (рис. 32 в).

Рис. 32. Схемы выторфовки и оснований сооружений: а — полная выторфовка; б — частичная выторфовка; в — полосовая выторфовка; г — свайные основания; д — основание из дрен с пригрузом; 7 — дренаж; 2 — засыпка песком; 3 — фундамент; 4 — песчаная подушка; 5 — грунтовый пригруз (временный); 6 — песчаные дрены; 7 — сваи; 8 — отстойник.

Подушки и полосовые засыпки обеспечиваются дренами на период строительства и эксплуатации. Для повышения устойчивости песчаные насыпи врезают в минеральное дно болот не менее чем на 20 см.

Предпостроечное уплотнение торфяных массивов осуществляют пригрузом-отсыпкой дренирующего грунта на время стабилизации осадки основания или на период строительства и эксплуатации застраиваемой территории.

Под влиянием дополнительного давления вода из торфа отжимается и по дренирующему грунту пригруза стекает в естественные водоемы или дренажную есть. Толщину пригружающей насыпи определяют по теории фильтрационной консолидации грунтов, исходя из свойств грунтов, сроков строительства и действующих на насыпь нагрузок.

С целью форсирования процесса фильтрационного уплотнения слабых оснований временный или постоянный грунтовой пригруз совмещают с песчаными или бумажными вертикальными дренами, по которым отжимается грунтовая вода.

Отдельные капитальные сооружения при слабых грунтах болот и пойм рек устраивают на свайном основании или свайных фундаментах. На рис. 32 г показано свайное основание отстойника, построенного в г. Болдерае на слабых грунтах, пылеватых песках и илах.

Железобетонный отстойник диаметром 40м запроектирован на свайном основании из 320 свай сечением 35x35см и длиной 20м. Для удешевления строительства свайное основание было заменено уплотнением основания временным песчаным пригрузом высотой 7м и 622 вертикальными дренами глубиной 8,7м (рис. 32 д). Вариант дренирования с пригрузом оказался экономичнее свайного основания.

Инженерные сети и коммуникации коммунального и производственного назначения на заторфованных территориях прокладывают тремя способами: подземным, полузаглубленным и надземным.

Подземные сети и коммуникации прокладывают одновременно с инженерной подготовкой площадки. На рис. 33 а показана схема совмещения в одной траншее труб дренажа, ливнестока, водоснабжения, канализации и теплосети.

В строительстве сельских поселков и производственных комплексов прокладка сетей и коммуникаций в проходных каналах и коллекторах, как правило, не применяется.

Полузаглубленные непроходные каналы (рис. 33 б) для трубопроводов располагают рядом с проезжей частью улицы, используя плиту перекрытия канала как тротуар для пешеходов. Такие каналы проектируют при высоком уровне грунтовых вод. Основное преимущество канальной прокладки сетей — более высокая надежность работы трубопроводов и удобство их эксплуатации.

Рис. 33. Схемы прокладки трубопроводов на болотах: а — совмещенная прокладка с дренажем; б — прокладка в полузаглубленном канале; в — надземная прокладка; 1 — водопровод; 2 — теплопроводы; 3 — канализация; 4 — дренаж; 5 — ливнесток; 6 — кривая депрессии; 7 — песок; 8 — плита; 9 — короб; 10 — ростверк; 11 — сваи.

Надземная прокладка сетей и коммуникаций возможна на производственных площадках сельскохозяйственных комплексов и в поселках, где трубопроводы не будут мешать движению транспорта и пешеходов. Надземные сети прокладывают по мачтам, эстакадам, на высоких и низких опорах (рис. 32 в).

Положительным опытом устройства теплосети надземным способом является прокладка труб на треугольных сваях нашей конструкции через Смолевичское болото от завода железобетонных изделий к поселку. Длина трубопровода 2,1 км.

Опыт строительства подземных сетей и коммуникаций в условиях слабых и заторфованных грунтов Полесья показывает, что трубопроводы, уложенные на слабые естественные основания, не отвечают требованиям надежности и долговечности в эксплуатации.

Рис. 34. Основания трубопроводов и коллекторов: а — деревянный настил: б — железобетонные панели на песчаных подушках, в — одиночные сваи; г — свайное основание; 1 — трубопровод; 2 — настил; 3 — лаги; 4 — панель; 5 — песчаная подушка; 6 — ростверк; 7 — свая; 8 — подбетонка.

Анализом аварий трубопроводов выявлены основные причины и характер аварий: в 80% случаев выхода из строя трубопроводов обнаружено расстройство стыковых соединений труб вследствие неравномерной осадки основания; в остальных случаях аварии вызывались переломом, трещинами и коррозией труб по разным причинам. Переломы труб иногда происходят при резком выклинивании прочных грунтов дна болота, подстилающих заторфованные массивы.

Местное разуплотнение грунтов основания при производстве работ, например, досыпка перекопанных траншей рыхлым грунтом, разуплотнение основания при поверхностном водоотливе, неизбежно повлечет расстройство стыков или переломы труб. Грунтовая вода может вызвать всплытие трубопроводов при опорожнении и коррозию труб, если их материал не соответствует агрессивным свойствам болотных вод.

Для повышения надежности трубопроводов и коллекторов в слабых грунтах применяют искусственные основания: поперечные подкладки под трубы; плавающее основание в виде сплошного настила — плота (рис. 34, а), песчаные подушки; песчаные подушки с железобетонными панелями (рис. 34 б); свайные основания из одиночных свай (рис. 34 в) или ленточного свайного фундамента (рис. 34 г). В случае высокого стояния грунтовых вод сваи и ростверки могут быть деревянными.

Слабые грунты, в особенности обводненные, создают серьезные трудности при проектировании фундаментов. Наиболее рациональным видом фундаментов в условиях Полесья являются свайные. В строительной технике при слабых основаниях уже давно применялись забивные деревянные сваи с уширениями ствола. Уширения осуществляли путем прикрепления болтами к стволу деревянных коротышей у нижнего конца сваи, а иногда дополнительно и в середине длины.

Конструкции набивных свай с уширениями в настоящее время получают некоторое распространение и в Белоруссии.

Большой объем исследовательских и практических работ по строительству на сваях выполнили Гомельский трест № 10 Минпромстроя БССР, Гомельский филиал Белгоспроекта, Институт строительства и архитектуры Госстроя БССР, кафедры «Основания, фундаменты и инженерная геология» и «Сопротивление материалов и теория упругости» Белорусского политехнического института, спецтрест «Промбурвод».

Рис. 35. Сваи для грунтовых условий Полесья: а - забивные; б — набивные; 1 — с плоским уширением; 2—4 — с объемным уширением; 5 — с «шайбой»; 6 — буронабивная; 7 — с вытрамбованным уширением; 8—10 — с уширениями разной формы.

В статье «Совершенствование свайных фундаментов, возводимых в грунтовых условиях Полесья» А. М. Брылев справедливо замечает, что «Применение призматических свай в условиях слабых грунтов приводит к значительному недоиспользованию материала свай». Поэтому взамен широко распространенных свай, изготовляемых по ГОСТ 10628—63, предложены забивные и набивные сваи с уширениями для условий Полесья (рис. 35). Однако сравнительно широкое распространение получили только набивные сваи разных конструкций (рис. 35 б).

Короткие буронабивные сваи длиной до 3м без уширения и с выштампованным уширением в условиях Полесья применены трестом № 10 в массовом сельском строительстве жилых и производственных зданий.

Опыт широкого экспериментального строительства на набивных сваях показывает, что они эффективны в глинистых и песчаных необводненных грунтах, в которых допускается «сухое» бурение скважин, т. е. без применения глинистого раствора или обсадных труб. Таким образом, в обводненных грунтах Полесья, без полной проходки слабого слоя, набивные сваи неэффективны. Набивные сваи с уширениями эффективны при проходке слабого слоя грунта и передаче нагрузок на минеральное более прочное дно болот уширенной пятой.

Забивные сваи с уширениями для слабых грунтов предложены рядом авторов. На рис. 35 а даны забивные сваи с уширениями, разработанные и испытанные в условиях Белорусского Полесья А. М. Брылевым и А. С. Карамышевым.

Сравнительные испытания их технологичности и несущей способности были проведены на двух площадках: одна из них сложена только песчаными грунтами, другая — слабыми и обводненными заторфованными, глинистыми и песчаными грунтами.

Забивные сваи с уширением ствола у нижнего конца показали несущую способность, примерно равную несущей способности набивных свай с выштампованным уширением.

При уширении, расположенном на 2м выше острия (свая с «шайбой), несущая способность сваи была максимальной за счет удлинения зоны уплотненного грунта основания.

На заболоченной пойменной площадке испытаны обычные призматические забивные сваи и с плоским и пространственным уширением пяты. Сравнительные испытания показали следующие несущие способности свай: призматических без уширения 28÷39 тс; с плоским уширением 66÷75 тс; с пространственным уширением llO÷120 тс.

Итак, в условиях водонасыщенных слабых, заторфованных и песчаных грунтов Полесья по результатам опытных работ оказались наиболее эффективными забивные сваи с уширениями.

Следует заметить, что данный вывод соответствует опыту строительства на аналогичных сваях в других районах страны с подобными грунтовыми условиями.

Инженерная подготовка заболоченных территорий часто осуществляется намывом средствами гидромеханизации.

Гидромеханический способ инженерной подготовки больших заболоченных площадей самый дешевый.

Как показывает опыт строительства, в условиях намывных грунтов в регионе Белорусского Полесья наиболее эффективным видом фундаментов является свайный.

Опытные работы по изучению эффективности свай на намывных территориях Полесья проводились в пойме р. Сож. Определялась несущая способность различных видов свай с прорезкой ими толщи намывных и слабых пойменных грунтов и с опиранием концов свай в более прочные грунты и без прорезки намывных и слабых грунтов. Лучшей сваей, забитой в намывной грунт, оказалась короткая набивная с выштампованной пятой и короткая забивная с объемным уширением.

При прорезке намывного и слабого пойменного слоев максимальную несущую способность показали сваи с объемным уширением ствола, который опирается на более прочный подстилающий слой поймы.

Строительство на сваях

Мелкозаглубленные буронабивные сваи с уплотненным забоем эффективны в глинистых грунтах с консистенцией I_L<0,4 и в необводненных песчаных грунтах при нагрузках на сваю до 60 тс. Сваи с выштампованным уширением применяют в необводненных песчаных грунтах и нагрузках на сваю 60—160 тс.

Успешному внедрению мелкозаглубленных буронабивных свай способствовала разработка лабораторией свайных фундаментов и конструкторским бюро Госстроя БССР совместно с трестом № 10 специальной установки УВП-1 (рис. 36) на базе трактора К-700 для комплексной механизации буровых и бетонных работ. Технология устройства таких свай описана ранее.

Рис. 36. Схема установки УВП-1: 1 — противовес; 2 — механизм наклона рамы; 3 — механизм подъема обсадной трубы; 4 — направляющая рама; 5 — гидроцилиндры подъема трубы; 6 — лебедка подъема молота; 7 — гидроцилиндр опорной трубы; 8 — загрузочный бункер; 9 — дозатор сухой смеси; 10 — молот; 11 — опорная плита; 12 — механизм перемещения рамы; 13 — счетчик.

На мелкозаглубленных буронабивных сваях в Гомельской области построены разнообразные объекты жилищного, производственного и бытового назначения.

Нагрузки на сваю для сельхозобъектов составляли от 16 до 60 тс. Несущая способность свай регулировалась разными размерами свай, уплотнением забоя скважины и величиной выштампованного уширения.

Применение набивных свай в песчаных и глинистых грунтах Полесья и других районах республики снижает стоимость работ нулевого цикла примерно на 40% и трудоемкость работ в 1,5—2 раза.

Продолжаются опытные работы по применению в условиях слабых грунтов забивных свай с уширенной пятой, так как этот вид свай также перспективен для строительства на Белорусском Полесье.