4 Технология возведения подземных сооружений

4.1 Земляные сооружения

Земляные сооружения – строительная продукция, полученная в результате разработки, перемещения или укладки грунтов, а так же введения в грунт дополнительных конструкций.

Классификация.

а) по расположению относительно поверхности земли:

- выемки – углубления, образуемые разработкой грунта ниже уровня поверхности;

- насыпи – возвышения на поверхности, возводимые отсыпкой ранее разработанным грунтом.

б) по назначению:

- постоянные – предназначенные для длительного использования (нагорные канавы, вертикальная планировка, дороги, каналы);

- временные – устраиваются на период строительства (котлованы, траншеи, отвалы, резервы);

- подпорные – предназначенные для удерживания грунта от обрушения (подпорные стенки различных конструкций).

Характерные профили земляных сооружений

Главное требование к земляным сооружениям – устойчивость боковых поверхностей (откосов). Это достигается назначением их максимальной крутизны: h/a=1/m; m-зависит от вида грунта и его состояния.

В случае затруднений или невозможности сохранить естественные (или расчётные) заложения откосов устраиваются временные или постоянные крепления (посевы трав, каменная наброска, одерновка и др.).

Расчёты и конструирование земляных сооружений производятся:

постоянных – в проектно-сметной документации,

временных – в проекте производства работ.

Земляные работы, в зависимости от вида сооружения, свойств грунтов и технических ресурсов могут осуществляться следующими способами:

- механическим – разработка грунта, при котором грунт в забое разрушается послойно рабочим органом землеройной машины, а перемещается транспортными средствами. Работы могут проводится открытым или закрытым способами. Применяются бульдозеры, экскаваторы, скреперы, автосамосвалы;

- гидромеханическим – разрушение и перемещение грунта производится потоком воды (применяются гидромониторы, землесосные снаряды);

- взрывным – разрушение (иногда и перемещение) грунта энергией взрыва;

- комбинированные способы.

Технологическая строительная документация на земляные работы разрабатывается в проектах производства работ.

Подземные сооружения в зависимости от гидрогеологических условий и глубины заложения осуществляют разными способами, основные из которых - открытый, «стена в грунте» и способ опускного колодца.

4.2 Технология «стена в грунте» для устройства подземных сооружений

Сущность технологии «стена в грунте» заключается в том, что в грунте устраивают выемки и траншеи различной конфигурации в плане, в которых возводят ограждающие конструкции подземного сооружения из монолитного или сборного железобетона, затем под защитой этих конструкций разрабатывают внутреннее грунтовое ядро, устраивают днище и воздвигают внутренние конструкции.

В отечественной практике применяют несколько разновидностей метода «стена в грунте»:

- свайный, когда ограждающая конструкция образуется из сплошного ряда вертикальных буронабивных свай;

- траншейный, выполняемый сплошной стеной из монолитного бетона или сборных железобетонных элементов.

С использованием технологии «стена в грунте» можно сооружать:

- противофильтрационные завесы;

- туннели мелкого заложения для метро;

- подземные гаражи, переходы и развязки на автомобильных дорогах;

- емкости для хранения жидкости и отстойники;

- фундаменты жилых и промышленных зданий.

В зависимости от свойств грунта и его влажности применяют два метода возведения «стен в грунте».

Сухой – применяется в сухих, маловлажных грунтах, без применения глинистых растворов.

Мокрый – применяется с водонасыщенных, неустойчивых грунтах. Устойчивость стенок выемок и траншей обеспечивается заполнением их глинистыми растворами с тиксотропными свойствами. Тиксотропность – способность раствора загустевать в состоянии покоя и сдерживать стенки от обрушения, а при динамических воздействиях разжижаться. Глинистый раствор приготовляется из бентонитовых глин на глиномешалках, с добавлением химических реактивов (соды, крахмала, ССБ и др.). После очистки от песка и крупных включений раствор перекачивается в ёмкости для хранения (объёмом до 10м3), откуда поступают в траншею (скважину). После использования раствор направляется в ёмкость-отстойник, узел очистки (вибросита) и на повторное использование. Обычно используется глинопорошок заводского изготовления.

Для разработки траншей под защитой глинистого раствора применяют землеройные машины общего назначения — грейферы, драглайны и обратные лопаты, буровые установки вращательного и ударного бурения и специальные ковшовые, фрезерные и струговые установки.

Нецелесообразно применять метод «стена в грунте» в следующих случаях:

- в грунтах с пустотами и кавернами, на рыхлых свалочных грунтах;

- на участках с бывшей каменной кладкой, обломками бетонных и железобетонных элементов, металлических конструкций и т. д.;

- при наличии напорных подземных вод или зон большой местной фильтрации грунтов.

Последовательность работ при устройстве монолитных конструкций по способу «стена в грунте» (рис. 6.1):

1) забуривание торцевых скважин на захватке;

2) разработка траншеи участками или последовательно на всю длину при постоянном заполнении открытой полости бентонитовым раствором, с ограничителями, разделяющими траншею на отдельные захватки;

3) монтаж на полностью отрытой захватке арматурных каркасов и опускание на дно траншеи бетонолитных труб;

4) укладка бетонной смеси методом вертикально перемещаемой трубы с вытеснением глинистого раствора в запасную емкость или на соседний, разрабатываемый участок траншеи.

Бетонирование осуществляют методом вертикально перемещаемой трубы с непрерывной укладкой бетонной смеси и равномерным заполнением ею всей захватки снизу вверх.

Недостатки технологии «стена в грунте»: ухудшается сцепление арматуры с бетоном, так как на поверхность арматуры налипают частицы глинистого раствора; много сложностей возникает при ведении работ в зимнее время, поэтому, когда позволяют условия, используют сборный и сборно-монолитные варианты.