Фундамент

Изобретение относится к строительству, а именно к конструкциям фундаментов в пробитых скважинах. Известен фундамент (1), включающий пробитую цилиндрической трамбовкой скважину, заполненную бетоном, и уширение из втрамбованного жесткого материала в его нижней части. Недостатком этого фундамента является его низкая несущая способность в слабых грунтах, что обусловлено относительно небольшой площадью поперечного сечения уширения из жесткого материала. Это объясняется тем, что в слабых грунтах уширение из жесткого материала имеет форму эллипсоида вращения с соотношением вертикальной и горизонтальной полуосей 1,5 - 2 и более. Наиболее близким к объекту изобретения является фундамент (2) включающий центральный вытрамбованный котлован, заполненный бетоном, с уширением из жесткого материала в его нижней части и с двумя, реже четырьмя-шестью бетонными консолями, под каждую из которых вытрамбован отдельный вспомогательный заполненный глинистым грунтом оптимальной влажности, послойно уплотненным до плотности сухого грунта котлован с уширением из жесткого материала в его нижней части. При этом вспомогательные котлованы расположены симметрично относительно оси центрального котлована, а уширение из жесткого материала центрального котлована расположено глубже нижней отметки уширений из жесткого материала вспомогательных котлованов. Недостатками данного фундамента являются относительно невысокая несущая способность в случае значительной толщи слабых грунтов, сложность изготовления и недостаточно высокая надежность его работы. Относительно невысокая несущая способность данного фундамента в случае значительной толщи слабых грунтов объясняется относительно небольшой глубиной его заложения, Это обусловлено наличием наклонных граней у трамбовки, что позволяет вытрамбовывать котлован на глубину не более высоты трамбовки, что обычно составляет 3 - 4м. Устройство уширения из жесткого материала позволяет увеличить глубину заложения фундамента еще на 1 - 2м. Часто этого бывает достаточно и применение таких фундаментов обосновывается осадкой основания меньшей допустимой величины, указанной в Приложении 4 СНиП 2.02.01 - 83. Основания зданий и сооружений. Однако в практике фундаментостроения имеется большое число строительных площадок, когда под подошвой такого фундамента еще остается значительная толща слабых грунтов. В этом случае несущая способность такого фундамента оказывается недостаточной, а величина его осадки может превысить допустимую. Сложность изготовления данного фундамента обусловлена: а) многочисленностью технологических операций: 1) вытрамбовывание не менее двух вспомогательных котлованов; 2) втрамбовывание в их основание жесткого материала; 3) заполнение этих котлованов глинистым грунтом, желательно оптимальной влажности, что часто связано с дополнительным доувлажнением его, с последующим послойным уплотнением его до требуемой плотности; 4) вытрамбовывание центрального котлована; 5) втрамбовывание в его основание жесткого материала; 6) бетонирование этого котлована и консолей; б) необходимостью заполнения котлованов различными материалами: одного бетоном, а остальных - глинистым грунтом оптимальной влажности и бетоном; в) использованием трех видов материалов; 1) бетона; 2) жесткого материала, например щебня; 3) глинистого грунта оптимальной влажности. Недостаточно высокая надежность работы данного фундамента обусловлена тем, что три, или пять-семь, уширений из жесткого материала не образуют единого жесткого основания и не работают совместно под нагрузкой. Возможно также возникновение необходимости горизонтального армирования по расчету верхней бетонной части фундамента, в частности его консолей. В основу изобретения поставлена задача создания фундамента, в котором оптимизацией формы обеспечивается включение в работу наклонной конической поверхности уширенной пяты за счет распора и трения по боковой поверхности и за счет этого увеличивается несущая способность фундамента, повышается надежность его работы при упрощении изготовления. Поставленная задача решается тем, что в фундаменте, содержащем пробитую в грунте цилиндрическую скважину, заполненную бетоном, с уширенной пятой в ее нижней части из втрамбованного в грунт жесткого материала, согласно изобретению, уширенная пята сформирована в виде пересекающихся овалоидов вращения, расположенных друг под другом и охватываемых поверхностью кругового конуса, обращенного вершиной вниз, с углом при вершине, равным где при этом расстояния между центрами овалоидов принимают равными - угол внутреннего трения грунта; - насыпной объем жесткого материала, втрамбованного в и в овалоиды; - коэффициент уплотнения жесткого материала, - соотношение вертикальной и горизонтальной полуосей и овалоидов в грунте естественного сложения, - коэффициент, учитывающий влияние повышения прочности подстилающего и овалоиды основания на понижение значения соотношения вертикальной и горизонтальной полуосей и овалоидов. При этом соотношение вертикальной и горизонтальной полуосей овалоидов в грунте естественного сложения определяют по формуле где где - коэффициент, определяемый в зависимости от степени влажности окружающего грунта. Коэффициент определяют по формуле - модуль деформации подстилающего овалоид основания, упрочненного за счет устройства в нем овалоида из жесткого материала, - модуль деформации подстилающего основания в его естественном сложении. Для первого овалоида а для остальных вышерасположенных овалоидов На чертеже (фиг.)показан общий вид фундамента. Фундамент включает пробитую в грунте цилиндрическую скважину 1, заполненную бетоном 2 на высоту и уширенную пяту в ее нижней части из втрамбованного в грунт жесткого материала, сформированную в виде пересекающихся овалоидов вращения 3, расположенных друг под другом и охватываемых поверхностью кругового конуса, обращенного вершиной вниз, с углом при вершине При этом отметки, соответствующие серединам овалоидов, от поверхности земли принимают где - отметка, соответствующая середине предыдущего овалоида, - расстояние между центрами соседних овалоидов, определяемое по формуле где - радиусы соседних овалоидов, определяемые по экспериментально-аналитической методике, - угол внутреннего трения грунта. Каждый сформированный овалоид из жесткого материала повышает прочность основания, которое в свою очередь становится подстилающим для формирования последующего овалоида уширенной пяты. За счет этого форма овалоидов вытягивается в горизонтальном направлении. Значительно повышается площадь поперечного сечения овалоидов по сравнению со случаем выполнения их в грунте естественного сложения. В результате уширенная пята фундамента имеет форму близкую к прямому круговому конусу, вершиной обращенным вниз, с углом при вершине Предлагаемый фундамент позволяет существенно увеличить глубину заложения и размеры уширенной пяты фундамента и уплотненной зоны вокруг него, за счет распора уширения по боковой поверхности включить в работу наклонную коническую поверхность уширенной пяты, что в совокупности увеличивает несущую способность фундамента. Форма уширенной пяты обеспечивает работу фундамента как единой жесткой конструкции, повышая тем самым надежность его работы. Необходимость пробивки только одной скважины и использование не более двух материалов для возведения фундамента упрощает его изготовление. Для возведения фундамента могут быть использованы цилиндрические трамбовки массой 2 6т, диаметры 0,4 - 0,7м, сбрасываемые с высоты 2 - 6м. В качестве жесткого материла могут использоваться щебень, жесткий бетон, доменные шлаки, бой стекла и др. Глубина с которой в грунт начинают втрамбовывать жесткий материал для образования уширенной пяты, составляет обычно 2 - 15м. Базовым механизмом для навесного оборудования служат экскаваторы Э-10011, Э-652, трактор С-100, Т-150, автомобиль "КрАЗ" и др. Таким образом, использование описываемого фундамента позволяет повысить несущую способность фундамента при значительной толще слабых грунтов, упростить изготовление и повысить надежность его работы, а кроме того уменьшить размеры фундамента по поверхности грунта.