Способы разработки грунта принимаются в зависимости от конструкции и глубины заложения фундамента. Грунты под малозаглубленные ленточные и столбчатые фундаменты могут разрабатываться вручную, а выемка грунта под заглубленные фундаменты и фундаменты с цокольным (подвальным) этажом разрабатывается механизированным способом. Учитывая то, что ширина индивидуального дома редко превышает 12—15 м, разработку котлована можно вести экскаватором, оборудованным обратной лопатой, с ёмкостью ковша 0,25—0,65 м3 на гусеничном или колесном шасси или экскаватором-погрузчиком (рис. 1).
Недобор грунта разрабатывается вручную перед устройством фундамента. При разработке грунта в радиус действия экскаватора не должны попадать провода линии электропередач. Грунт, выбираемый из котлована (траншеи), необходимо размещать на расстоянии не менее 1 м от края разработки. Рытье котлована и траншей с вертикальными стенками без крепления можно производить только в грунтах естественной влажности и при отсутствии грунтовых вод.
Глубина выемки, м, не должна превышать:
- в песчаных и гравелистых грунтах — 1;
- в супесчаных — 1,25;
- в глинах и суглинках — 1,5;
- в особоплотных грунтах — 2,0.
Работы по сооружению фундамента в траншеях без креплений следует производить сразу же за отрывкой грунта во избежание его осыпания или сползания. Если в траншее будут находиться люди, ширина ее должна быть не менее 0,7 м с учётом креплений.
Соблюдение правил производства земляных работ позволит избежать выполнения дополнительных работ из-за обрушения и сползания откосов, перебора выемки грунта и др.
Разработка котлована и траншей на глубину, превышающую пределы, указанные выше, производится с откосами или с креплением вертикальных стенок. Допустимая крутизна откосов котлованов и траншей в грунтах естественной влажности показана на рис. 2.
Минимальная ширина траншей должна удовлетворять следующим требованиям:
под ленточные фундаменты и конструкции подвального этажа — с учётом размеров конструкции, опалубки и ее крепления с добавлением 0,2— 0,3 м с каждой стороны;
под трубопроводы — не менее наружного диаметра трубы с добавлением 0,5 м при укладке отдельными трубами.
При наличии в период производства работ подземных вод мокрыми следует считать грунты, расположенные выше или ниже уровня грунтовых вод на величину капиллярного поднятия:
- 0,3—0,5 м — для песков, от пылеватых до крупных;
- 1,0м — для суглинков и глин.
Разработку грунта в котлованах или траншеях при переменной глубине заложения фундаментов следует вести уступами (рис. 3).
Отношение высоты уступа к его длине должно быть не менее: при связных грунтах — 1:2; при несвязных грунтах — 1:3. Это соотношение — упрощенный вариант, позволяющий без расчета границы сжимаемой зоны и несущей способности грунта сохранить устойчивость основания.
Защита котлована от грунтовых вод
Многие застройщики начинают строительство дома без проведения инженерно-геологического исследования участка. При наличии высокого уровня грунтовых вод в разработанный котлован может просочиться вода и воспрепятствовать сооружению фундамента. При возведении монолитного фундамента на слабопроницаемых грунтах уложенная в конструкцию бетонная смесь будет подмываться и вымываться грунтовыми водами, что приведёт к разрушению сооружения. В таких случаях приходится срочно принимать меры по защите основания от замачивания. Даже круглосуточная откачка воды не остановит приток грунтовых вод.
Защитить основание можно искусственным понижением уровня грунтовых вод с помощью специального водопонизительного оборудования: электроосушением с использованием установок типа ЛИУ; вакуумированием с применением установок типа УВВ-1, УВВ-2 и ЭВВУ (эжекторных вакуумных водопонизительных установок) или другого оборудования. Но эти дорогостоящие и сложные способы защиты котлована редко используют даже специализированные фундаменто строительные организации. Устраивать противофильтрационные диафрагмы способом «набивного шпунта» или «стена в грунте» тоже трудозатратно и еще дороже. Стоимость водопонижения может приблизиться к стоимости строительства фундамента, что значительно дороже стоимости гидрогеологических изысканий строительной площади.
В слабопроницаемых грунтах наиболее предпочтительным является способ открытого водоотлива в тех случаях, когда отсутствует опасность суффозии (разрушение структуры грунта). Котлован можно оградить шпунтовыми стенками (деревянными или металлическими) (рис. 4). Однако такой способ требует наиболее пологих откосов и увеличивает объем земляных работ.
Засыпка пазух траншей и котлованов
Обратная засыпка пазух грунтом производится после проверки устройства фундаментов, прокладки трубопроводов, их испытания и сдачи по акту. Засыпка и послойное уплотнение грунта должны выполняться с обеспечением сохранности гидроизоляции фундаментов и стен подвала. Засыпку пазух доводят до отметок, гарантирующих надежный отвод поверхностных вод.
Обратную засыпку траншей, на которые не передаются дополнительные нагрузки, можно выполнять без уплотнения грунта, но с отсыпкой по трассе траншеи валика, размеры которого должны учитывать последующую осадку грунта. Узкие пазухи лучше засыпать малосжимаемыми грунтами (щебнем, песчано-гравийной смесью). Запас на осадку грунта без уплотнения принимается в процентах от высоты засыпки до 4 м для грунта:
- мелкий песок — 2;
- супесь и легкий суглинок — 3;
- глина тяжелая, суглинок, щебенистый грунт — 8.
При обратной засыпке пазух фундамента и стен подвала необходимо соблюдать нижеприведенные рекомендации с тем, чтобы давление грунта засыпки не повлияло на их устойчивость.
Засыпку пазух производят послойно. При этом толщина отсыпаемого слоя должна быть не более 25 см и число проходов не менее 4. Грунт уплотняют вручную, начиная с зон возле конструкций фундамента, стен подвала, мест ввода коммуникаций (рис. 5), а затем двигаются по направлению к краю откоса, применяя, если есть возможность, электротрамбовки типа ИЭ-4505, ИЭ-4502А. Верхний слой грунта уплотняют до отметки устройства отмостки. Чтобы уберечь гидроизоляцию стен подвала, ее закрывают плоскими асбестоцементными листами.
