Основы рационального вытрамбовывания котлованов под фундаменты

Министерство образования и науки  Республики Казахстан 

 

Таразский государственный университет имени М.Х. Дулати 

И.И. БЕКБАСАРОВ

ОСНОВЫ РАЦИОНАЛЬНОГО 

ВЫТРАМБОВЫВАНИЯ 

КОТЛОВАНОВ 

ПОД ФУНДАМЕНТЫ

Монография

Москва

ИНФРА-М

2021

УДК 624.152(075.4)
ББК 38.623:38.654.1

Б42

Рекомендовано к изданию решением Ученого совета 

Таразского государственного университета имени М.Х. Дулати 

(протокол № 3 от 28 ноября 2008 г.)

Р е ц е н з е н т ы :  

Байтемиров М.Н., кандидат технических наук, ТОО «Информа
ционный центр — Тараз»;

Укибаев Е.У., кандидат технических наук, доцент Таразского

государственного университета имени М.Х. Дулати;

Пак С.В., директор ЮК ДГП КазНИИССА

Бекбасаров И.И.

Б42
Основы 
рационального 
вытрамбовывания 
котлованов 

под фундаменты : монография / И.И. Бекбасаров. — Москва : 
ИНФРА-М, 2021. — 172 с.

ISBN 978-5-16-109409-9 (online)

В монографии изложены принципы, критерии, режимы и условия

бездефектного, безопасного и производительного вытрамбовывания 
котлованов под фундаменты зданий и сооружений. Представлены методы, способы и рекомендации по определению параметров процесса 
вытрамбовывания котлованов в различных грунтовых и стесненных 
условиях. Детально систематизированы потенциально возможные проектные и производственные ситуации и применительно к ним разработаны мероприятия по рациональной подготовке котлованов под фундаменты зданий и сооружений.

Рекомендована для научных работников, специалистов проектных 

и строительных организаций, докторантов, аспирантов, магистрантов 
и студентов строительных специальностей.

УДК 624.152(075.4)
ББК 38.623:38.654.1

ISBN 978-5-16-109409-9 (online)
© Бекбасаров И.И., 2021

ФЗ 

№ 436-ФЗ

Издание не подлежит маркировке 
в соответствии с п. 1 ч. 2 ст. 1

ОБ АВТОРЕ

Автор монографии – доктор тех
нических наук, и.о. профессора кафедры «Строительные материалы и 
конструкции ТарГУ им. М.Х. Дулати 
Бекбасаров Исабай Исакович. Работает 
директором департамента науки и новых технологий и одновременно является 
заведующим 
университетской 

НИЛ «Наноинженерные методы исследований».

Активно проводит научные исследования по разработке методо
логии рационального проектирования и устройства прогрессивных 
конструкций фундаментов зданий и сооружений. Им разработаны и 
внедрены в Казахстане принципы, критерии, режимы и комплексные 
условия эффективного вытрамбовывания котлованов под фундаменты
в различных грунтовых напластованиях. Предложены и апробированы 
новые и усовершенствованные методы расчета таких энергетических и  
технологических параметров процесса вытрамбовывания котлованов 
как энергия ударов трамбовки и высота ее сбрасывания, производительность установки, несущая способность грунтов котлована, радиус 
деформированной зоны и диаметр уплотненной зоны вокруг вытрамбованного котлована, безопасные расстояния по колебанию грунтов и 
уровню шума при работе трамбовок и др.

Результаты научных исследований опубликованы в России, Узбе
кистане, Таджикистане, на Украине. Имеет более 110 публикаций, из 
них 2 книги. 

Является автором первых строительных норм РК по проектирова
нию и устройству фундаментов в вытрамбованных котлованах. К ним относятся СН РК 5.01-06-2002 «Фундаменты в вытрамбованных котлованах. Расчет и проектирование», СН РК 5.01-07-2002 «Фундаменты в 
вытрамбованных котлованах. Правила производства и приемки работ», 
РДС РК 5.01-09-2003 «Оперативный контроль плотности грунтов в 
условиях строительной площадки при уплотнении» и РДС 5.01-172004 «Контроль несущей способности фундаментов (ФВК) по результатам вытрамбовывания их котлованов».

В основу этих применяемых в отечественной строительной практике 

строительных норм, положены результаты многолетних экспериментально-теоретических исследований Бекбасарова И.И. 

Редакционный совет

Жизнь быстротечна. С годами ее покидают 
наши родители. Но, их труд и стремление 
сделать нас успешными и удачливыми в этой жизни, 
остается всегда с нами.  Эта книга посвящается 
памяти моих родителей, благодаря усердиям 
которых мне  посчастливилось получить образование 
и приобщится к науке.

Автор

ПРЕДИСЛОВИЕ

Современные здания и сооружения являются важнейшими жиз
необеспечивающими  объектами, без которых не обходится человеческое общество. 

В мировой практике немало примеров, когда из-за нарушений 

прочности и устойчивости оснований имели место крупные аварии и 
разрушения различных зданий и сооружений, повлекшие за собой 
большие материальные и людские потери. Следовательно, основания и 
фундаменты являются одними из основных факторов, от которых зависит безаварийная эксплуатация зданий и сооружений. Кроме того, 
основания и фундаменты, по стоимости устройства достигая 40-60% 
от общей стоимости  ряда зданий и сооружений, являются также серьезными факторами, определяющим эффективность их возведения. 

Поэтому обеспечение долговечности и экономичности зданий и 

сооружений следует непосредственно связывать с повышением надежности и эффективности устройства их оснований и фундаментов. 
Это, в свою очередь, требует широкого применения в строительстве 
прогрессивных фундаментных конструкций с ресурсосберегающими
методами их устройства. К таким фундаментам, несомненно, относятся фундаменты, устраиваемые в вытрамбованных котлованах. Повышенная несущая способность, низкая материалоемкость и сложившаяся технологичность этих фундаментов обеспечивают их успешное 
применение практически во всех нескальных грунтах.

Для фундаментов в вытрамбованных котлованах характерна вы
сокая технико-экономическая эффективность. Так, применение данных 
фундаментов в России, Узбекистане, Таджикистане, Казахстане и на 
Украине показывает, что их внедрение позволяет сократить объем 
земляных работ в 3-6 раза, расход бетона – в 1,5-2 раза и расход арматуры – в 1,5-4 раза. Общая стоимость и трудоемкость строительных 
работ при этом снижается в 1,5-2,5 раза.

Несмотря на неоспоримые преимущества рассматриваемых фун
даментов (по сравнению с ленточными и столбчатыми фундаментами), 
опыт их применения свидетельствует о наличии неиспользованных 
резервов в деле повышения их эффективности. Эти резервы, прежде 
всего, связаны с их рациональным устройством, позволяющим уменьшить (исключить) расход бетона, снизить энергоемкость технологических операций, повысить производительность работ, обеспечить требуемую несущую способность фундаментов, обеспечить безопасную 
эксплуатацию рядом расположенных объектов  и др. 

Необходимость 
реализации 
перечисленных 
резервов, 
про
диктованная доминированием в казахстанской экономике ресурсосберегающих тенденций, стало основной причиной разработки методологических основ рационального вытрамбовывания котлованов под фундаменты зданий и сооружений. Ценность представленной в настоящей 
монографии методологии особо значима в современных условиях возрождения  строительства и строительной индустрии в нашей стране.

Автор выражает искреннюю благодарность кандидату техниче
ских наук Джанузакову Б.Б. за ценные советы, предложения и помощь 
при проведении исследований. Автор признателен также кандидату 
технических наук Шилибекову С.К., инженерам Тасболатову Б.К. и
Кушекбаеву Б.З. за активное участие в организации и проведении ряда 
экспериментов. Слова благодарности автор адресует Саимбетовой Б.Т. 
и Ергалиевой Ж.К. за помощь в подготовке к изданию настоящей монографии.

Глава 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМ

ВЫТРАМБОВЫВАНИЯ КОТЛОВАНОВ ПОД ФУНДАМЕНТЫ

1.1. Способы вытрамбовывания котлованов 

в различных грунтах

ФВК (фундаменты в вытрамбованных котлованах), первоначаль
но предложенные в начале 70-тых годов как фундаменты в просадочных грунтах [1], в последующие годы были распространены и на ряд 
других грунтов. 

Анализ и систематизация результатов исследований и опыта при
менения ФВК, изложенных в работах [2-4, 5-38], Руководстве [39], ведомственных и республиканских нормах [40-43], а также в Рекомендациях [44], позволяют выделить следующие виды грунтов, в которых возможно вытрамбовывание котлованов и устройство в них фундаментов:

- лессовые, просадочные ( и  типа грунтовых условий по проса
дочности) и непросадочные глинистые грунты (в том числе и насыпные) при плотности в сухом состоянии 
d
  1,7 т/м3 (со степенью 

влажности 
r
S
 0,75 для ФВК неглубокого заложения и со степенью 

влажности 
r
S  0,65 для удлиненных ФВК);

- глины с плотностью в сухом состоянии 
d

> 1,7 т/м3;

- глины со степенью влажности 
r
S
> 0,75;

- суглинки при плотности в сухом состоянии 
d

 1,7 т/м3 и сте
пени влажности 
r
S
> 0, 65;

- пески пылеватые, мелкие и средней крупности;
- пески (кроме пылеватых песков), насыщенные водой;
- пески насыпные;
- крупнообломочные (гравийные и галечниковые) грунты с гли
нистым заполнителем;

- пучинистые грунты;
- засоленные грунты;
- моренные пылеватые пески при плотности в сухом состоянии 

d

 1,95 т/м3.

Представленный перечень грунтов включен в СН РК 5.01-06-2002 

[45] в качестве области применения ФВК по грунтовым условиям. По 
сравнению с данными, содержащимися в нормативно-инструктивных 

документах [39-44] в настоящем параграфе, грунтовые условия, в которых возможно устраивать ФВК, обобщены с учетом более 25летнего опыта применения этих фундаментов на территории СНГ.

Вытрамбовывание котлованов под фундаменты в различных 

грунтах имеет свои технологические особенности, которые зависят, в 
основном, от вида грунта, его состояния, плотности и влажности.

Вытрамбовывание котлованов в сухих (просадочных, насыпных и 

непросадочных) грунтах производится с их предварительным увлажнением до оптимальной влажности 
o
W
или близкой к ней влажности. 

Доувлажнение грунтов, обычно, осуществляется с поверхности площадки или через предварительно пробуренные скважины (для ускорения процесса замачивания). Объем воды, необходимый для доувлажнения грунта, устанавливается расчетным путем. Вытрамбовывание 
котлована производится после полного впитывания воды грунтом и 
высыхания его до оптимальной влажности на дневной поверхности.

Необходимость вытрамбовывания котлована при оптимальной 

влажности грунта вызвано тем, что именно при этой влажности, как 
известно, происходит максимальное уплотнение грунта [46, 47]. Поэтому предполагается, что при вытрамбовывании (с доувлажнением) 
обеспечивается максимальное или близкое к нему уплотнение грунта 
вокруг котлована. В действительности же на практике увлажнение 
грунта, а также его высыхание по глубине происходит неравномерно, 
вследствие чего грунт при вытрамбовывании в нем котлована не всегда достигает своей максимальной плотности. Вытрамбовывание котлованов в сухих грунтах без их доувлажнения вызывает появление 
трещин и обрушение стенок котлованов, из-за чего часто подготовка 
котлованов методом вытрамбовывания в таких грунтах становится 
невозможной.

Вытрамбовывание котлованов в водонасыщенных глинистых 

грунтах осуществляется через слой подсыпки из маловлажного глинистого грунта [6, 30, 40, 41]. Подсыпка производится с поверхности 
площадки на месте будущего котлована. Влажность грунта подсыпки 
принимается равной (0,75  0,95)
p
W
(где 
p
W - влажность грунта на 

границе раскатывания). В процессе вытрамбовывания при необходимости в котлован дополнительно периодически подсыпается маловлажный глинистый грунт. Благодаря данному способу по боковой 
поверхности и по дну котлована формируется оболочка из уплотненного глинистого грунта. Уплотненная оболочка обеспечивает устойчивость стенок котлована и предохраняет его от проникания грунтовой 
воды. При необходимости устройства уширения в нижней части котлована в его дно отдельными порциями втрамбовывается смесь жест

кого материала (щебня, гравия, и т.п.) и маловлажного глинистого 
грунта. Использование подсыпки для вытрамбовывания котлована исключает засасывание трамбовки в водонасыщенном грунте и делает 
процесс подготовки котлована более качественным и менее трудоемким. Количество маловлажного глинистого грунта, используемого для 
подсыпки, определяется опытным путем и должно быть достаточным 
для формирования устойчивой, маловодопроницаемой оболочки вокруг вытрамбовываемого котлована. Рассмотренный способ приемлем 
в глинистых грунтах с природной влажностью W  (
p
W  0,04) или со 

степенью влажности S r > 0,75.

Вытрамбовывание котлованов в глинистых грунтах с плотностью в 

сухом состоянии 
d

 1,7 т/м3 производится после подготовки скважины 

в центре будущего котлована [40]. Скважина устраивается методом бурения. Диаметр скважины принимается равным (0,1  0,6)
m
b , а глубина 
равной (0,4  0,8) dp (где bm – ширина котлована на глубине 0,5
p
d
; 
p
d

глубина вытрамбовывания котлована). Устройством скважины преднамеренно нарушается целостность грунтовой толщи как единого массива. В 
процессе вытрамбовывания котлована происходит выдавливание грунта в 
полость скважины и ее заполнение уплотненным грунтом. Наличие скважины существенно снижает сопротивляемость грунтовой толщи погружению трамбовки. В случае залегания ниже дна скважины водонасыщенного 
грунта вытрамбовывание котлована осуществляется после засыпки в полость скважины маловлажного глинистого грунта. Высота засыпки принимается равной (0,4  0,6)
ch (где 
ch - глубина скважины).

Вытрамбовывание котлованов в крупнообломочных грунтах (гра
вийных и галечниковых с глинистым заполнителем) производится 
аналогично как в глинистых грунтах с плотностью в сухом состоянии 

d

 1,7 т/м3 [28]. В этом случае отличительным технологическим 

приемом является только то, что скважина, подготовленная в центре 
будущего котлована, заполняется глинистым грунтом оптимальной 
влажности. В крупнообломочных грунтах бурение скважины также 
связано с созданием облегчающих условий для погружения трамбовки 
и необходимостью исключения ее заклинивания в котловане. В процессе вытрамбовывания происходит взаимное проникание и смешивание частиц крупнообломочного и глинистого грунтов, что приводит к 
повышению устойчивости стенок котлована.

Вытрамбовывание котлованов в пылеватых и мелких песках рыхлого 

сложения и средней плотности, содержащих глинистые частицы, выполняется следующим образом [7, 8, 41]. Вытрамбовывается котлован до глуби

ны, при которой еще обеспечивается сохранность его стенок от обрушений. Затем котлован полностью заполняется глинистым грунтом оптимальной влажности. Далее производится втрамбовывание засыпанного 
грунта с доведение глубины котлована до требуемой отметки. После этого 
котлован на полную высоту заполняется щебнем, который также втрамбовывается в грунтовую толщу до достижения дном котлована требуемой 
отметки. В результате этих технологических операций вокруг котлована в 
грунте образуется уплотненная оболочка из смеси глинистого грунта и 
щебня, которая обеспечивает устойчивость стенок котлована и повышает
плотность грунтов в пределах уплотненной зоны.

Вытрамбовывание котлованов в плотных и средней плотности

пылеватых и мелких песках предусматривает последовательное выполнение следующих работ 41:

- бурение скважины в центре будущего котлована;
- заполнение 1/3 части объема скважины щебнем;
- заполнение остальной части скважины глинистым грунтом оп
тимальной влажности;

- вытрамбовывание котлована до требуемой глубины;
- засыпку в котлован щебня на высоту, равную (0,4  0,8)
p
d
;

- втрамбовывание щебня до достижения дном котлована требуемой 

отметки.

Выполнение перечисленных работ позволяет формировать вокруг 

котлована уплотненную оболочку из смеси щебня и глинистого грунта, а также создать уширение в ее нижней части из втрамбованного 
щебня. Причем уплотненная оболочка образуется и вокруг уширения 
под котлованом. Такой способ подготовки котлована исключает заклинивание трамбовки, обеспечивает сохранность стенок котлована и 
повышает плотность грунтов в пределах уплотненной зоны.

Вытрамбовывание котлованов в малосвязанных песках средней 

крупности и в водонасыщенных песках производится через двухслойную подсыпку, устраиваемую с поверхности площадки на месте будущего котлована [41, 48]. Нижний слой подсыпки устраивается из глинистого грунта. Причем при вытрамбовывании котлована в песках 
средней крупности влажность грунта подсыпки должна быть равной 
оптимальной влажности, а при вытрамбовывании котлована в водонасыщенных песках - равной (0,75  0,95)
p
W . Верхний слой подсыпки 

устраивается из щебня. Вытрамбовывание котлована через подсыпку 
выполняется до глубины, при которой еще обеспечивается сохранность его стенок. Затем часть котлована заполняется глинистым грунтом, а остальная часть – щебнем, после чего производится втрамбовывание глинистого грунта и щебня до достижения дном котлована тре

буемой отметки. В результате этих технологических операций вокруг 
котлована образуется уплотненная оболочка из смеси глинистого 
грунта и щебня. Оболочка обеспечивает устойчивость стенок котлована и защищает котлован от проникания грунтовой воды. Вытрамбовывание котлована без подсыпки вызывает разжижение водонасыщенных 
песков и потерю устойчивости стенок котлована, что делает невозможным подготовку котлована методом вытрамбовывания.

Вытрамбовывание котлованов в засоленных грунтах [32, 44, 49] 

предусматривает последовательно выполнение следующих работ:

- вытрамбовывание котлована до требуемой отметки;
- заполнение котлована нефтебитумиозными породами (кирами);
- втрамбовывание киров до отметки дна котлована.
При устройстве уширения в нижней части котлована его за
полнение кирами и их втрамбовывание осуществляется после втрамбовывания в дно котлована требуемых порций жесткого материала. В 
результате втрамбовывания киров в котлован вокруг него и уширения 
в его нижней части образуется уплотненная оболочка из киров, которая обеспечивает защиту бетона ФВК от агрессивного воздействия 
водно - солевой среды. При втрамбовывании киров в грунт их температура должна быть в пределах от 0 до 35о, а содержание битума в них 
должно составлять 6-25 %.

Вытрамбовывание котлованов в зимних условиях при про
мерзании грунтов выполняется после предварительного искусственного прогревания грунтовой толщи [39-41]. Прогрев грунтов производится с поверхности площадки путем сжигания твердого топлива 
или методом электропрогрева. При влажности грунтов ниже оптимальной на 0,06-0,08 допускается котлованы вытрамбовывать после 
доувлажнения грунтов раствором технического хлористого натрия, 
необходимое количество которого определяется расчетным путем [40]. 
При этом доувлажнение грунтов химическим раствором осуществляется за 10-15 суток до понижения среднесуточной температуры воздуха ниже 0. В случае, когда глубина промерзания для маловлажных 
грунтов (с влажностью, меньшей влажности на границе раскатывания) 
составляет менее 0,5 м, а для остальных грунтов – менее 0,3 м, вытрамбовывание котлованов в них производится с помощью трамбовок 
с заостренной нижней частью.

Вытрамбовывание котлованов в пучинистых грунтах осуще
ствляется аналогично, как и в непучинистых грунтах [25, 29]. Но при 
этом должны соблюдаться следующие требования ТСН МФ-97МО [50]:

- форма котлованов должна приниматься в виде усеченной пира
миды;