Техника изготовления забивных и набивных фундаментов в последнее время находит широкое применение в устройстве фундаментов мелкого заложения для малоэтажного строительства.
Забивным фундаментам придают пирамидальную форму. Это приводит в процессе погружения к образованию вокруг боковых граней большого объема уплотненного грунта, что значительно повышает несущую способность свай. Глубину погружения таких фундаментов назначают в пределах 1,5...3 м, размер фундамента по верху 0,5...0,8 м, по низу — 0,05...0,1 м. По характеру работы в грунте они приближаются к обыкновенным висячим сваям.
Для забивки таких свай в грунт используют обычные копровые установки, оснащенные механическим, паровоздушным или дизель-молотом.
Точность размещения и правильность погружения обеспечивают устройством лидер-скважин. Забивку выполняют через деревянные прокладки, постепенно увеличивая высоту падения молота с 0,2...0,4 м. до 2...3 м.
Масса применяемого молота должна превышать массу погружаемого фундамента в 1,5—2 раза.
Аналогично производят забивку квадратных в плане фундаментных блоков, имеющих форму усеченной пирамиды с внутренней пустотой, которой придана также пирамидальная форма, но вершиной направленная вверх. Один такой блок может нести нагрузку до 1000 кН. Их можно группировать по 2—4 в зависимости от нагрузки на опору. После забивки распушенный на поверхности грунт удаляют, блоки накрывают бетонной подушкой, на которую и устанавливают вышележащие конструкции.
Набивные фундаменты мелкого заложения устраивают в вытрамбованных специальными трамбовками котлованах, имеющих форму усеченной пирамиды. Трамбовки сбрасывают по направляющей штанге с высоты 6…8 м. в одно и тоже место. Уплотненная зона грунта теряет просадочные свойства, а несущая способность фундаментов в таких котлованах увеличивается в 3—4 раза по сравнению с обычными столбчатыми фундаментами такого же размера. Необходимое число ударов для получения заданной глубины зависит от свойств местного грунта и устанавливается опытным путем.
При этом полностью исключаются земляные работы по отрывке котлованов и засыпке пазух.
Вытрамбованный котлован заполняют бетонной смесью, устанавливая одновременно опалубку для формования стакана для колонны.
Эта технология строительства на предварительно утрамбованном грунте разработана в России около 30 лет назад. За прошедший период с ее использованием построены десятки многоэтажных зданий, подтверждена ее надежность, разработана необходимая нормативно-техническая документация.
Но несмотря на очевидные преимущества, степень распространения упомянутой технологии в строительстве до настоящего времени остается совершенно недостаточной. Объясняется это тем, что до сих пор трамбование грунта выполняется копрами с падающими трамбовками. Для получения требуемых технических показателей массу трамбовок доводят до 7–10 т при высоте бросания до 15 метров. Копры таких размеров громоздки, маломобильны, отличаются крайне низкой рабочей частотой и, следовательно, малой производительностью, и поэтому не могут конкурировать с традиционными сваебойными копрами.
При этом, взаимодействие падающей трамбовки с грунтом имеет прерывистый характер. Грунт максимально нагружается в момент падения трамбовки на поверхность и полностью разгружается в момент отрыва и последующего подъема трамбовки. При разгрузке предварительно сжатый грунт упруго восстанавливается, вследствие чего значительно снижается степень его уплотнения за один рабочий цикл. Кроме того, усилие отрыва трамбовки от грунта значительно превосходит ее вес, что сопровождается дополнительными затратами энергии.
Технология устройства набивных конических свай в выпрессованных котлованах аналогична описанной, но вместо крана и трамбовки в этом случае применяют вибровдавливающий агрегат, смонтированный на гусеничном тракторе. В данном агрегате взамен падающей трамбовки применена погружаемая в грунт тонкостенная оболочка с встроенным в нее гидропневматическим молотом с энергией удара до 100 кДж и рабочей частотой до 20 уд./мин. Тонкостенная оболочка имеет форму усеченного конуса высотой 3 м с диаметром нижнего основания 0,5 м, верхнего – 0,9 м. Во внутренней полости гидропневматического молота с возможностью продольного возвратно-поступательного движения расположен ударник, который под действием сжатого газа совершает рабочий ход со скоростью до 10 м/с. В момент удара на оболочку действует продольное усилие величиной около 500 тонн. Под действием этого усилия оболочка перемещается относительно корпуса, внедряясь в грунт. Полное погружение оболочки в грунт достигается после 80–150 ударов.
Котлованы выпрессовывают за две проходки. В первой продавливают гнезда до половины глубины и заливают их водой или заполняют песком или гравием. Через 12...24 ч при второй проходке оканчивают штампование котлована до проектной отметки. В результате на 20–30% увеличивается плотность, изменяется структура и в 2–2,5 раза возрастает несущая способность грунта. Затем ведут бетонирование, как описано выше. За смену бригада, состоящая из машиниста и трех бетонщиков, может изготовить 16... 18 фундаментов.
