Практикум по курсу «Специальные подземные сооружения»

ного хозяйства очень высока и требует разделения по назначению, группировки, что вызывает чрезвычайное усложнение подземного хозяйства, особенно в крупных городах.

Сложность эксплуатации трубопроводов, уложенных в раздельные траншеи, заставила укладывать их в общие траншеи, а затем к устройству оных в проходных траншеях, коллекторных тоннелях. Строительство таких тоннелей имеет массу преимуществ перед раздельной укладкой труб. Однако есть и сложности, связанные с высокой стоимостью ограждающих конструкций, необходимость устройства гидроизоляции, устройства вентиляции при укладке газовых труб и т.д. Опыт строительства подземных коммуникаций позволил отобрать наиболее рациональные решения.

Рис. 34. Двухсекционный коллектор из сборных элементов в г. Москве: 1 – трубопроводы теплоснабжения (500 мм); 2 – водопровод (300 мм); 3 – кабель связи; 4 – электрические кабели

Традиционные решения строительства коллекторных тоннелей в открытых траншеях используют только при небольшой глубине (до 3…6 м). Материал тоннелей – это тонкостенные ж/б конструкции в непроходных, полупроходных и проходных коллекторных тоннелях разнообразных форм и конструкций. Созданы не только проходные односекционные, но и много секционные коллекторы (рис. 34).

В современном строительстве при сооружении коллекторных тоннелей используют сборный и сборно-монолитный железобетон

61

различных сечений, а транспортные тоннели промышленного назначения, пешеходные переходы выполняют в основном из сборных бетонных блоков или рамной конструкции из железобетона, а также из стен в грунте.

12.Бестраншейная прокладка переходов инженерных коммуникаций

В условиях городской и промышленной застройки при необходимости пересечения существующих автомобильных и железных дорог, различных коммуникаций, вновь устраиваемых, в связи с реконструкцией подземных сетей, возникают трудности при их устройстве открытым способом. Поэтому такие пересечения, получившим название переходов, устраивают способом бестраншейной подземной прокладки. Переходом называется защитная трубукожух (металлическая или железобетонная) прокладываемая различными способами под естественными или искусственными препятствиями. К основным способам прокладки переходов инженерных коммуникаций относятся следующие, получившие применение при диметрах до 1720 мм:

1. Бестраншейная прокладка труб без извлечения грунта – прокол:

• путем статического внедрения (гидравлическими домкратами и др.);

• с применением ударных устройств (пневмвопробойников и др.); 2. Бестраншейной прокладки труб с разработкой и извлечением грунта – продавливание:

•с опережающей разработкой грунта перед прокладываемой трубой (транспортирование грунта по трубе шнеком, конвейером и др.);

•путем извлечения грунтового керна из продавливаемой трубы. Выбор способа прокладки перехода зависит от ряда факторов:

грунтовые и гидрогеологических условий, диаметр и длина прокладываемого кожуха, тип и техническое состояние препятствий по трассе перехода, требования к сооружаемому переходу, степень стесненности строительной площадки, сроки строительства и др. Решение принимается в зависимости от экономических показателей.

62

Основные способы прокладки переходов

Проколы широко используют при прокладке труб малых диаметров преимущественно в глинистых и суглинистых грунтах. В песчаных грунтах способ менее эффективен, поскольку требует больших усилий подачи трубы.

Способ прокола основан на образовании отверстий за счет радиального уплотнения грунта при вдавливании в него трубы с коническим наконечником. Для вдавливании используют гидравлические домкраты (рис. 35).

Рис. 35. Схема способа прокола:

1 – крепление передней стенки рабочего котлована; 2 – упор, устанавливаемый на задней стенке рабочего котлована; 3 – гидравлический домкрат

63

Этим способом в сжимаемых грунтах получают отверстия диаметром 500 мм с длиной проходки – 20…60 м.

Способ продавливания применяют, как правило, для прокладки труб большого диаметра (до 1720 мм) и длиной 100 м. Основан он на последовательном вдавливании в грунт звеньев труб со сваркой, разработкой грунта внутри трубы и удалением его через прокладываемую трубу с помощью шнековой установки или гидромеханическим методом путем размыва грунта внутри трубы струей воды и последующей откачкой пульпы насосом (рис. 36).

Рис. 36. Схема способа продавливания:

1 – крепление передней стенки соседнего котлована; 2 – упор, установление на задней стенке рабочего котлована; 3 – гидравлический домкрат

При горизонтальном бурении конец трубы имеет режущую кромку увеличенного диаметра, трубу приводят во вращение от двигателя, установленного на бровке котлована. Поступательное движение трубы обеспечивает реечный домкрат с упором в заднюю стенку котлована. Грунт в трубе удаляют как при способе продавливания (рис. 37).

Рис. 37. Схема горизонтального бурения:

1 – крепление передней стенки рабочего котлована; 2 – упор, устанавливаемый на задней стенке рабочего котлована

При щитовой проходке разработку грунта и устройство стенок туннеля ведут под защитой цилиндрической оболочки щита (рис. 38), представляющего собой кольцевую, открытую с обоих концов конст-

64

рукцию, временный диаметр которой равняется наружному диаметру сооружаемого туннеля. Впереди щит имеет в верхней части козыреквыступ, служащий для защиты рабочих от возможных обвалов.

Рис. 38. Схема проходки туннеля с помощью щита:

1- полость, заполненная бетонной смесью; 2 – обделка туннеля из тюбингов; 3 обойма щита; 4- домкраты; 5 – режущий край; 6 – защитный козырек; 7 – рабочая платформа; 8 – эректор; 9 – вагонетка; 10 – рукав растворонасоса

Продвижение щита сопровождается врезкой его режущего края в грунт и происходит под действием гидравлических домкратов, расположенных по всему периметру щита и упирающихся с одной стороны

ввыступ режущего края, а с другой стороны – в край обделки туннеля. Эти способы в будущем имеют большую перспективу применения из-за того, что они более экономичны уменьшая объем земляных работ в 6…10 раз по сравнению с открытой выработкой

13.Гидроизоляция сооружений

Впериод эксплуатации стены и днище подземных сооружений обычно находятся ниже уровня грунтовых вод и испытывают их гидростатический напор, который может то повышаться, то понижаться

взависимости от гидрогеологических условий прилегающей площадки. Кроме этого, грунтовые воды могут иметь или приобрести агрессивные свойства по отношению к бетону. Все это заставляет строителей применять гидроизоляцию, которая предохраняет бетон от фильтрации и агрессивных воздействий грунтовых вод.

Тип и конструкцию гидроизоляции назначают в зависимости от следующих условий:

•категории помещения от степени сухости ограждающих конструкций;

•величины гидростатического напора грунтовых вод на уровне пола наиболее заглубленного помещения;

65

•агрессивности грунтовых вод и грунтов;

•трещиностойкости конструкций;

•износостойкости к действию трения грунтов при погружении;

•технологичности производства работ и нанесения гидроизоляции при различных температурах;

•стоимости и дефицитности материалов.

Впрактике строительства подземных сооружений наиболее распространенная гидроизоляция – это штукатурная, окрасочная и оклеечная. Металлическая гидроизоляция применяется только в исключительных случаях. Инъекционная гидроизоляция применяется для ремонта фильтрующих стен и днищ. Верхняя граница гидроизоляции стен дл защиты от грунтовых вод назначают на 0,5 м выше максимального уровня грунтовых вод. Выше уровня грунтовых вод на стены наносят окрасочную битумно-полимерную или штукатурную гидроизоляцию методом торкретирования. По наружной поверхности стен обычно применяют штукатурную цементную гидроизоляцию с устройством сверху окрасочной гидроизоляции, которую выполняют до погружения колодца, наносят гидроизоляцию ярусами по мере погружения колодца. Состав цементно-песчаного раствора для штукатурной гидроизоляция принимают 1:1 до 1:2 и наносят на изолируемую поверхность методом торкретирования. В зависимости от напора для гидроизоляции применяют различные виды цементов и необходимое количество слоев штукатурки. При напоре более 10 м штукатурную гидроизоляцию армируют сеткой. Штукатурная гидроизоляция требует существенных затрат труда и материалов, поэтому по наружной поверхности стен подземных сооружений в последнее время используют окрасочную и меловую гидроизоляцию на основе химических соединений.

Для гидроизоляции днищ подземных сооружений применяют штукатурную горячую асфальтовую и оклеечную гидроизоляцию, укладываемую до устройства плиты днища. Асфальтовую гидроизоляцию выполняют из асфальтовых мастик и растворов, наносимую на бетонную подготовку днища в горячем виде без защитного ограждения. При напоре до 5 м рекомендуют двухслойную изоляцию, а при напоре более 30 м трехслойную толщиной до 18…24 мм. Оклеечную гидроизоляцию выполняют рулонной и листовой на битумной основе. Основание изоляции грунтуют разжиженным битумом или битумной мастикой с устройством по верху изоляции бетонную стяжку. Штукатурную гидроизоляцию делают по всей наружной и внутренней поверхности стен.

66

Металлическую гидроизоляцию выполняют в виде сплошного ограждения из сваренных листов толщиной не менее 4 мм, устраиваемых по внутренней поверхности стен и днища.

Для ремонта фильтрующих стен и днищ подземных сооружений применяют цементацию, смолизацию и силикатизацию, выполняемых методом инъекцированием.

14. Основные принципы проектирования подземных сооружений

В состав строительного проектирования подземных сооружений входит разработка объемно-планировочных решений, статические и конструктивные расчеты, конструирование, выбор способа строительства. Объемно-планировочные и компоновочные решения подземных сооружений должны отвечать требованиям технологических, санитарно-технических, электротехнических и других заданий, учитывать соответствующие им эксплуатационные особенности. Отдельно стоящие сооружения следует проектировать круглыми в плане, поскольку цилиндрические сооружения лучше работают на боковое давление грунта. Общая площадь планировочного решения

Fобщ.= Fпол.+ Fобсл. + Fн,

где Fпол.- полезная площадь помещений;

Fобсл- площадь обслуживающих помещений (лестницы; проходы и т.д.);

Fн.- неиспользуемые помещения.

При круглой форме в плане площадь планировочного решения:

Σ Fобщ.= πR2 или R = 0,3182 Σ (Fобсщ.)1/2.

Глубина подземного сооружения определяется по технологически необходимому заглублению оборудования Нтех. или исходя из требуемого по санитарно-техническим условиям объема подземного помещения:

Vсту. = Fобщ.+ Нсту.,

где Vсту.- объем подземного сооружения;

Нсту.- глубина, требуемая по санитарно-техническим условиям; Нтех.- глубина необходимая по технологическим условиям.

Отсюда:

Нсту.= Vсту./ Fобщ.,

а при круглых сооружениях:

Vсту./πR2.

67

Объемно-планировочные решения должны удовлетворять принципам индустриализации строительства, поэтому при разработке объемнопланировочных решений должна быть предусмотрена унификация габаритных размеров и элементов конструкций сооружений.

После того, как определены габариты и форма в плане и глубина сооружения, производят выбор способа его строительства. Выбор конструктивно-технических решений и конструктивных схем сооружений производят в зависимости от принятого способа строительства, инженерно-геологических и гидрогеологических условий. Нагрузок, формы и габаритных размеров сооружения в плане и его глубины, а также характера и величины нагрузок на сооружение, производственных и других факторов, основной из которых, выбор решения о строительстве сооружения в монолите или сборном железобетоне. Наметившаяся в последнее время тенденция проектирования сооружений в монолитном железобетоне вызвана, в основном, высокой стоимостью сборного железобетона. Однако, при проектировании подземных сооружений в монолите очень часто приводит к перерасходу железобетона, к увеличению использования арматуры и в конечном итоге к росту общей стоимости сооружения.

Строительное проектирование подземных и заглубленных сооружений следует выполнять в следующей последовательности:

1.Изучение и общая оценка инженерно-геологических и гидрогеологических условий строительства.

2.Ознакомление с технологическим и санитарно-техническим, электротехническим и другими заданиями на строительное проектирование.

3.разработка компоновочных и объемно-планировочных решений сооружения.

4.Изучение производственных возможностей и ознакомление с опытом строительства подобных и других подземных сооружений.

5.Выбор способа строительства производится с учетом имеющих данных по инженерно-геологическим условиям площадки строительства, габаритам сооружения и возможностям строительной организации. В результате технико-экономического сравнения производят выбор наиболее оптимального для данных условий способа.

6.Выбор конструктивных решений сооружения и предварительное определение основных размеров производится в зависимости от принятого способа строительства, а также инженерно- и гидрогеологических условий площадки, объемно-планировочных решений.

68

7.Проверочные технологические, статические и конструктивные расчеты на стадии строительства.

8.Проверочные статические и конструктивные расчеты на стадии эксплуатации.

9.Конструкторская разработка сооружений и его элементов, включая опалубочные, арматурные чертежи, спецификации и др.

10.Разработка с участием строительной организации проекта производства работ и составление смет по рабочим чертежам.

69

В.И. Елфимов, Л.Н. Рыжанкова

ПРАКТИКУМ ПО КУРСУ

«СПЕЦИАЛЬНЫЕ ПОДЗЕМНЫЕ СООРУЖЕНИЯ»

Тематический план изданий учебно-методической литературы

2013 г., № 3

Издание подготовлено в авторской редакции

Технический редактор Н.А. Ясько