Спосіб зведення фундаменту

Изобретение относится к строительству, а именно к способам возведения фундаментов в уплотненном грунте. Наиболее близким техническим решением является способ [2] - прототип, включающий вертикальное погружение в грунт цилиндрической оболочки и погружение по центру оболочки жесткого элемента, при этом жесткий элемент изготавливают в форме пирамиды или прямого кругового конуса, причем радиус основания конуса или радиус окружности, вписанный в основание пирамиды, определяют из выражения где - внутренний диаметр оболочки, лин.ед., например мм; угол внутреннего трения грунта, заполняющего полость оболочки, град., а погружение жесткого элемента осуществляют соосно с оболочкой до заглубления острия жесткого элемента выше уровня нижней кромки оболочки на 5 - 10см. Общими существенными признаками прототипа с заявляемым объектом являются: создание в грунте цилиндрической оболочки с последующим погружением в грунт соосно с оболочкой жесткого элемента в форме пирамиды или прямого кругового конуса. Отличием заявляемого способа является то, что цилиндрическую оболочку выполняют не в виде сборного железобетонного элемента, а из пробитых в грунте скважин с заполнением их грунтом с послойным трамбованием, при этом вертикальные оси пробиваемых скважин размещают по окружности. Соответственно этому новыми являются и соотношения геометрических параметров выполняемого способа возведения фундамента. Недостатком прототипа является необходимость использования сборного железобетонного изделия - цилиндрической оболочки и специального оборудования, обычно вибропогружателя, для ее погружения в грунт, ограничение несущей способности вследствие ограниченных предельных размеров сборного железобетонного элемента и низкой степени совместности работы частей фундамента как следствие существенных признаков способа. Для реализации способа - прототипа, необходимо использовать два различных механизма, один для погружения оболочки, а другой для погружения жесткого элемента. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа возведения фундамента, в котором выполнением цилиндрической оболочки путем уплотнения грунта в пробитых в грунте скважинах, размещенных по окружности в плане, обеспечивается увеличение размеров зоны уплотненного грунта и степень совместности работы частей фундамента, в результате чего повышается несущая способность фундамента и снижается расход материалов на его возведение. Поставленная задача решается тем, что в способе возведения фундамента, включающем пробивку скважин, заполнение их грунтом и уплотнение его трамбовкой, и последующее погружение в грунт, например забивкой или вибропогружением жесткого элемента в форме пирамиды или прямого кругового конуса согласно изобретению погружение жесткого элемента выполняют таким образом, чтобы вертикальная ось его проходила через центр окружности, по которой размещают вертикальные оси пробитых скважин, радиус которой должен составлять где - радиус зоны уплотнения грунта вокруг жесткого элемента, который принимают по формуле где - радиус основания конуса или радиус окружности вписанной в основание пирамиды; - угол внутреннего трения грунта основания; - радиус зоны достаточного уплотнения грунта вокруг пробитой скважины, который принимают по формуле где - радиус поперечного сечения пробитой скважины; - коэффициент активной пористости грунта; минимальное значение коэффициента активной пористости грунта; - коэффициент активной пористости на границе зоны достаточного уплотнения; - диаметр зоны распространения уплотнения, который принимают по формуле число пробитых скважин принимают по формуле в фундаменте а центральный угол с вершиной на вертикальной оси фундамента между горизонтальными осями соседних пробитых скважин принимают при этом глубину пробивки скважин назначают не менее двух третей от глубины погружения жесткого элемента. На фиг.1 показан план размещения пробитых скважин и жесткого элемента; на фиг.2 вертикальный разрез конструкции фундамента. Способ возведения фундамента включает пробивку в грунте скважин 1 цилиндрической трамбовкой до глубины которая составляет две трети от проектной глубины погружения жесткого элемента 3, Каждая скважина заполняется грунтом и уплотняется той же трамбовкой. Вокруг скважины образуется уплотненная зона грунта 2 радиус поперечного сечения зоны достаточного уплотнения которой определяют по формуле: где - диаметр зоны распространения уплотнения, который принимают по формуле где - радиус поперечного сечения пробитой скважины; - коэффициент активной пористости грунта, который принимают по формуле где - плотность частиц грунта; - плотность грунта; минимальное значение коэффициента активной пористости грунта, которое принимают по формуле где - степень влажности грунта естественного сложения; - коэффициент активной пористости на границе зоны достаточного уплотнения; для лессовидных суглинков Украины принимают из выражения где - естественная влажность грунта. Вертикальные оси пробитых скважин располагают по окружности с радиусом, который определяют по формуле где - радиус зоны уплотнения грунта 4 вокруг жесткого элемента 3, который определяют по формуле где - радиус основания конуса или радиус окружности вписанной в основание пирамиды; - угол внутреннего трения грунта основания. Число пробитых скважин в фундаменте принимают равным а центральный угол между горизонтальными осями соседних пробитых скважин (эти оси проходят через центр окружности, по которой размещены вертикальные оси пробитых скважин) принимают равным В этом случае обеспечивается соприкасание или пересечение зон достаточного уплотнения пробитых скважин в составе фундамента. При погружении жесткого элемента, например, забивкой или вибропогружением, имеющего форму пирамиды или прямого кругового конуса 3, его вертикальная ось должна быть совмещена с центром окружности, по которой размещены вертикальные оси пробитых скважин. Таким образом, предлагаемый способ возведения фундамента позволяет изготовить фундамент, который имеет высокую степень совместности работы его элементов, что обусловлено обязательным контактом зон достаточного уплотнения грунта этих элементов, вследствие чего он имеет высокую несущую способность на различные виды нагрузок, но при этом значительно снижается материалоемкость возведения фундамента, так как при этом не требуется использование железобетонной оболочки. Использование при его возведении в качестве жесткого элемента серийно выпускаемых промышленностью пирамидальных, конических свай обусловлено возможностью предварительного определения радиуса окружности расположения центров пробитых скважин и радиуса зоны достаточного уплотнения вокруг пробитой скважины в соответствии с характеристиками сваи и грунта. Для осуществления способа могут быть использованы цилиндрические трамбовки диаметром 0,4 - 0,7м, массой 2 - 6т, сбрасываемые с высоты 2 - 6м. Базовым механизмом для навесного оборудования служат экскаваторы Э-10011, Э-652, трактор С-100, Т-150, автомобиль "КрАЗ" и др. Для выполнения тела скважин желательно использовать глинистый грунт оптимальной влажности. В качестве жестких элементов могут быть использованы стандартные железобетонные пирамидальные или конические сваи длиной 1,5 - 6м, шириной сечения головы 600; 700; 800 и 900мм и шириной сечения у острия сваи 70 или 100мм, которые забиваются или вибропогружаются в грунт.