Строительство подземных сооружении способом стена в грунте:

Строительство подземных сооружений способом стена в грунте заключается в том, что вначале по контуру на всю глубину заложения сооружения в грунте отрывают траншею шириной 0,4 - 1,0 м. Для удержания стенок от обрушения траншею, по мере выемки грунта, заполняют глинистым раствором, который в дальнейшем заменяется постоянной крепью из монолитного бетона или сборного железобетона. Под защитой возведенных стен в дальнейшем производится разработка грунта внутри сооружения. В этом случае предварительно возведенная в грунте постоянная крепь играет роль грузонесущей конструкции подземного сооружения.

Возведение постоянной крепи в грунте может быть осуществлено по следующей последовательности:

Стены из секущихся буронабивных свай изготовляют в два этапа. На первом этапе выбуривают скважины нечетных номеров 1, 3, 5 и т. д., которые заполняют монолитным бетоном. Расстояние между скважинами-сваями принимают меньше их диаметра. После затвердения бетона в скважинах на втором этапе изготовляют сваи четных номеров таким образом, чтобы бетон соседних свай был подрезан. Сваи изготовленные на втором этапе, армируются. Для бетонирования используют медленносхватывающийся цемент (шлакопортландцемент или специальные добавки). Диаметр свай колеблется от 500 до 1300 мм и определяется расчетами.

При траншейной схеме возведения стены в грунте работы ведутся отдельными секциями (захватами) длиной 3 - 6 м в последовательном или в шахматном порядке, что зависит от принятого оборудования и условий производства работ.

Наибольшее распространение получил способ стена в грунте из монолитного железобетона- с толщиной 0,6 м. Такая толщина стены обычно отвечает требованиям, предъявленным к ее прочности, поскольку высота одноярусных подземных сооружений редко превышает 6 м, а многоэтажные помещения имеют высоту этажей от 2,5 до 5 м. Имеются примеры, когда толщина стены составляет 0,4, 0,8 и 1,0 м.

По контуру подземного сооружения устраивают пионерную траншею форшахты I шириной на 100 мм больше расчетной, толщины стен и глубиной 1,0 - 1,5 мм. Пионерная траншея служит направляющей для разработки грунта на полную глубину заложения стены и предохраняет верхний слой грунта от обвалов.

В дальнейшем в пределах секции производится выемка грунта экскаватором со специальным грейфером, 2 или буровым оборудованием с одновременным заполнением траншеи глинистым раствором.

Извлеченная из траншеи смесь глинистого раствора и грунта поступает на циклотрон (вибросито), где глинистый раствор отделяется от грунта для повторного его использования.

Плотность глинистого раствора подбирают таким образом, чтобы в каждой точке на стенке траншеи создать гидростатическое давление, превышающее активное давление окружающего грунта и грунтовых вод с учетом нагрузки от вблизи расположенных зданий и подземных коммуникаций.

После выемки грунта в секции (захватке) до проектной глубины в траншею краном опускают разделительные элементы 3. Затем опускают арматурный каркас 4 и производят бетонирование захватки 5. Вытесняемый при бетонировании траншеи глинистый раствор перекачивается специальным насосом в глиносборник для повторного использования.

Способом стена в грунте могут возводиться подземные сооружения как прямолинейным, так и криволинейным контурами.

Опыт проектирования и строительства подземных сооружении показал, что способ стена в грунте может быть успешно применен при строительстве следующих объектов: гражданских подземных помещений нежилого назначения, гаражей, торговых центров, складов, кинотеатров и др.; промышленных подземных помещений—дробильных цехов на обогатительных фабриках, установок для непрерывной разливки стали, скиповых ям, приемных бункеров для переработки навалочных грузов и др; водозаборных сооружений - насосных станций, очистных сооружений, подземных улиц и проездов, транспортных тоннелей мелкого заложения; фундаментов зданий н ограждении котлованов для устройства подземных помещений вблизи существующих зданий; сухих доков и шлюзов, набережных и других гидротехнических сооружений.

Применение способа стена в грунте ограничивается: при круп-нообломочных грунтах с незаполненными пустотами между отдельными камнями, когда исключается возможность образования экрана на стенках траншеи; при наличии в разрабатываемом грунте твердых включений, размеры которых более 1/3 ширины ковша машины. Если траншея разрабатывается бурофрезерными машинами, допустимая величина этих включений определяется возможностью их транспортирования эрлифтом; наличием текучих илов; наличием плывунных грунтов, залегающих у поверхности земли.

Затрудняется применение способа стена в грунте в имеющих большие коэффициенты фильтрации грунтах (большие скорости движения подземных вод), при которых имеют место большие утечки глинистого раствора, исключающие возможность образования экрана на стенках траншей, а также при наличии напорных вод с напором превышающим гидростатическое давление в траншее, в результате чего траншея работает как дрена.

При прокладке траншей для строительства подземных сооружений способом стена в грунте особое значение приобретает правильность выбора глинистого раствора. Глинистый раствор служит для:

удержания стенок траншей и скважин от обрушения на период их проходки и возведения в них строительных конструкций. Для этого необходимо в каждой точке на стенке траншеи создать гидростатическое давление .раствора, превышающее активное давление грунта и грунтовых вод;

укрепления поверхностного слоя грунта на стенках траншей и скважин путем создания на них водонепроницаемого экрана, состоящего 113 заглинизированного грунта и глинистой корки и для создания на стенках траншеи кальматационного слоя, состоящего из грунта и глины, способного настолько уменьшить (фильтрацию воды в окружающий грунт, чтобы за время производства работы кривая депрессии фильтрационного потока из траншеи окружающий грунт, поднимаясь, не достигла своего критического положения, при котором наступит обрушение стенок траншей;

использования его в качестве рабочей жидкости, взвешивающей и транспортирующей грунтовые частицы (при методах проходки с применением гидротранспорта разрабатываемого грунта).

Глинистый раствор приготовляют из бентонитовых глин или обычных местных комовых глин и полученных, из них на заводах глинопорошков.

Возведение монолитных бетонных и железобетонных конструкций.

Технология производства работ способом стена в грунте из монолитного бетона и железобетона включает следующие этапы работ:

подготовку строительной площадки; устройство по оси будущей стены сооружения форшахты; разработку грунта на длину захватки; установку в траншею арматурного каркаса и устройство ограничителей на границе захватки для удержания бетонной смеси; укладку бетонной смеси в траншею методом вертикально-перемещающейся трубы -(ВПТ).

Подготовительные работы включают планировку площадки вдоль будущей стены в грунте с таким расчетом, чтобы по обеим сторонам траншеи было достаточно места для установки оборудования и движения автомобильного транспорта. При заболоченной местности или высоком уровне грунтовых вод площадку засыпают песчаным грунтом и устраивают настилы для оборудования и движения транспорта. В это же время участок строительства укомплектовывается специальным оборудованием для разработки грунта, приготовления и регенерации глинистого раствора, приготовления бетона и т. д., выполняются работы по установке основного оборудования, строятся отстойники и емкости для глинопорошка и готового раствора.

Перед началом производства основных работ сооружается пионерная траншея (форшахта), которая имеет ту же осевую линию, что и разрабатываемая в дальнейшем траншея. Стенки пионерной траншеи являются направляющими и позволяют заранее задать правильное направление разработке грунта, что, в свою очередь, обеспечивает высокое качество строительных работ. Если разработку грунта ведут экскаватором, расположенным по оси траншеи, то форшахта служит также опорой для ходовой части экскаватора. Кроме того, форшахта выполняет функции, связанные с креплением поверхностного слоя грунта, и служит дополнительной емкостью для глинистого раствора. В качестве материала крепи пионерной траншей применяют бетон сборный, монолитный или сборно-монолитный. Высоту пионерной траншеи принимают •0,8 - 1 м, ширину - с учетом средней ширины возводимой стены, плюс так называемая «мертвая ширина» (5 - 10 см), необходимая для свободного прохода исполнительного рабочего органа землеройной машины; толщина стен не превышает 30 - 40 см.

Возведение стен в грунте из сборных железобетонных элементов

В последние годы в практике строительства подземных сооружений способам стена в -грунте начал более широко применяться сборный железобетон, обладающий рядом преимуществ по сравнению с монолитными конструкциями.

Основные достоинства сборных конструкций заключаются в высокой индустриальности строительства подземных сооружений, возможности обеспечения необходимого качества работ, отсутствии жестких требований к качеству глинистого раствора, а также в возможности снижения толщины монолитных железобетонных стен с 0,6 м до 0,25 м.

Сборные элементы обеспечивают хорошее качество поверхности и не требуют дополнительной обработки в отличие от. монолитных стен, повторяющих все неровности стен траншей. Возможно также возведение сборных конструкций повышенной заводской готовности, в частности, облицованных плиткой. При необходимости наружную сторону стеновых панелей можно также обрабатывать плиткой, рулонной или окрасочной гидроизоляцией в заводских условиях. Кроме того, в сборные элементы удобно заранее устанавливать соответствующие закладные или накладные детали, оставлять отверстия, пробки, штрабы и т. д. Использование сборных элементов позволяет применять конструкции рациональной формы — пустотные, тавровые или двутавровые балки, плиты и т. д.

К недостаткам сборных конструкций следует отнести большую стоимость и трудность заводского изготовления сборных элементов больших размеров. Ограничением для применения сборных конструкций пока являются глубины свыше 20 - 25 м, так как масса сборных элементов при таких глубинах становится слишком большой и монтаж их затрудняется.

Сборная стена в грунте из сборного железобетона находит применение при строительстве подземных переходов насосных станций и других объектов неглубокого заложения.

Возведение сборных конструкций способом стена в грунте, как показывает мировая практика, осуществляется по трем технологическим схемам, отличающимся заделкой стыков между сборными стеновым.и элементами.

По первой технологической схеме сборные элементы устанавливают в траншею, заполненную специальным медленнотвердеющим раствором, который заполняет как стыки между сборными элементами, так и застенное пространство между бортами траншей и сборными элементами.

По второй технологической схеме сборные элементы, имеющие открытые для доступа сверху полости стыков, монтируются в траншее, заполненной глинистым раствором. Заделка стыков осуществляется восходящим цементно-песчаным раствором, который подается по трубам, спущенным до дна траншей в полость стыка.

По третьей технологической схеме сборные элементы, имеющие открытые для доступа изнутри сооружения полости стыков, монтируются в траншеи, заполненные глинистым раствором с последующим, тампонажем наружной пазухи между бортами траншей и стеновыми панелями. Заделка стыков осуществляется изнутри подземного сооружения по мере разработки грунта бортами траншей и сборными элементами.

Возведение стен в грунте буровыми методами

Возведение стен в грунте буровыми методами осуществляют путем последовательного бурения скважин, примыкающих друг к другу, при помощи лидернонаправляющих труб. При этом в зависимости от горно-геологических условий различают следующие способы: в маловлажных устойчивых скальных и полускальных грунтах - короткими траншеями - секциями, разрабатываемыми способом секущихся скважин насухо (без применения глинистого раствора); в водонасыщенных грунтах при наличии валунов, камней и других твердых включений - путем устройства коротких траншей с применением глинистого раствора; в неустойчивых, оплывающих грунтах, а также в непосредственной близости от существующих зданий и сооружений, когда глинистый раствор не обеспечивает устойчивости стен траншеи, - способом секущихся буронабивных свай.

Возведение стен в маловлажных устойчивых грунтах осуще" ствляют путем последовательного бурения ряда скважин насухо в количестве, обеспечивающем расчетную величину захватки траншеи.

При бурении скважины ее устье на глубину 2 - 3 м закрепляют инвентарным обсадным патрубком длиной не менее 0,6 - 0,8 м диаметром., соответствующим диаметру скважины. После закрепления устья скважины буровым станком бурят скважину на проектную глубину и для направленного бурения последующих скважин производят обсадку стенок скважины лидернонаправляющей трубой. Вогнутость трубы должна быть обращена в сторону продолжения выбуривания траншеи симметрично ее оси. Бурение последующих скважин производится аналогично первой.

Бурение скважин в водонасыщенных неустойчивых грунтах. выполняется под защитой глинистого раствора или воды (особенно при проходке скважин в глинистых грунтах). Для бурения скважин используют стайки вращательного действия со сплошным разбуриванием забоя и станки с циклической выдачей грунта.

Бурение выполняют с прямой промывкой скважины глинистым раствором или водой и с обратной промывкой скважины. При прямой промывке промывочная жидкость подается через буровые трубы, а удаление бурового шлама осуществляется через затрубное пространство. При обратной промывке подача промывочной жидкости на забой производится по затрубному пространству, а выдача бурового шлама - через буровые трубы.

Устойчивость стен скважин при обратной промывке выше, чем при прямой, так как разбуренная порода утяжеляет раствор.

После того как будут пробурены все скважины на длину захватки и извлечены лидернонаправляющие трубы, приступают к установке армокаркасов и бетонированию секции методом ВПТ по ранее описанной технологии.

Технология возведения стен из секущихся буронабивных свай включает: последовательное бурение всех скважин захватки с использованием лидернонаправляющих труб; армирование каждой скважины арматурным каркасом; бетонирование каждой скважины в отдельности методом ВПТ с оставлением двух-трех последних скважин в захватке незабетонированными; извлечение направляющих труб из скважин, заполненных бетонной смесью. Извлечение направляющих труб осуществляется после заполнения скважин бетонной смесью до ее схватывания. Для извлечения труб используют вибропогружатели.