13.4. «Стена в грунте»

Способ «стена в грунте» предназначен для устройства фун­даментов и заглубленных в грунт сооружений различного назначе­ния. Способ заключается в том, что сначала по контуру будущего сооружения в грунте отрывается узкая глубокая траншея, которая затем заполняется бетонной смесью или сборными железобетон­ными элементами. Возведенная таким образом стена может слу­жить конструктивным элементом фундамента, ограждением кот­лована или стеной заглубленного помещения.

Способ «стена в грунте» используется при возведении фундамен­тов под тяжелые здания и сооружения, подземных частей и конст­рукций промышленных и гражданских зданий, строительстве под­земных гаражей, переходов и развязок на автомобильных дорогах, водопроводно-канализационных инженерных сооружений.

Помимо фундаментов и указанных конструкций способом «сте­на в грунте» можно устраивать противофильтрационные завесы, заполняя траншею противофильтрационными материалами.

Устройство «стены в грунте» наиболее целесообразно в водонасыщенных грунтах при высоком уровне подземных вод. Способ особенно эффективен при заглублении стен в водоупорные грунты, что позволяет полностью отказаться от водоотлива или глубинного водопонижения, а также от выполнения таких строительных работ, как забивка шпунта, замораживание и т. п. для крепления стен глубоких котлованов.

Существенным достоинством этого способа является возможность устройства глубоких котлованов и заглубленных помещений вблизи существующих зданий и сооружений без нарушения их устойчивости, что особенно важно при строительстве в стесненных условиях, а также при реконструкции сооружений.

Рис. 13.13. Конструкции, сооружаемые способом «стена в грунте»:

а — котлованы в городских условиях; б — подпорные стенки; в — тоннели; г — противофильтрационные диафграмы; д — подземные резервуары

Некоторые примеры использования способа «стена в грунте» показаны на рис. 13.13.

Технология устройства «стены в грунте». Сооружение «стены в грунте» начинается с устройства сборной или монолитной форшахты. Форшахта служит направляющей для землеройных машин, опорой для подвешивания армокаркасов, бетонолитных труб, сбор­ных железобетонных панелей и т. п. и обеспечивает устойчивость стенок в верхней части. Форшахту обычно устраивают в траншее, отрытой по контуру будущей стены на глубину 0,7...0,8 м, внутрен­нее расстояние между стенками форшахты принимают на 10... 15 см больше ширины траншеи. При высоком уровне подземных вод форшахту устраивают на подсыпке из песчаного грунта.

После устройства форшахты приступают к отрывке траншеи. Отрывку ведут отдельными захватками длиной 4...6 м. Откопав первую захватку на всю глубину стены (до 30...50 м), по ее торцам устанавливают ограничители из стальных труб или железобетонных столбов, арматурные сетки и методом вертикально перемещающей­ся трубы (ВПТ) укладывают бетонную смесь. Затем переходят к захватке «через одну», а после ее устройства — к промежуточной и т. д., в результате чего получается сплошная стена (рис. 13.14). Такой метод устройства «стены в грунте» называется методом последовательных захваток или секционным методом. На практике работы по бетонированию одной захватки и отрывке последующей часто совмещают.

Рис. 13.14. Последовательность возведения «стены в грунте»:

а - первая очередь работ; б - вторая очередь работ; 1 - форшахта; 2 - базовый механизм;

3 - бетонолитная труба; 4 - глинистый раствор; 5 - грейфер; б - траншея под одну захватку; 7 - арматурный каркас; 8 - бетонная смесь;

9 - забетонированная секция; 10 - готовая "стена в грунте"

Для удержания стен захватки против обрушения по мере углу­бления в нее подливают тиксотропный глинистый раствор. Уровень раствора должен быть всегда выше уровня подземных вод, чтобы исключить фильтрацию воды из грунта в траншею. Для приготов­ления глинистых растворов используют бентонитовые глины, а при их отсутствии — местные глины, к которым предъявляются опреде­ленные требования (см. § 13.1). После отрывки захватки и заполне­ния ее бетонной смесью вытесненный глиняный раствор, содер­жащий частицы разрабатываемой породы, идет на очистку (регене­рацию) и снова поступает в траншею.

Разработка грунта в траншеях ведется оборудованием цикличес­кого или непрерывного действия. К оборудованию циклического действия относятся экскаваторы типа «обратная лопата» с удлинен­ной стрелой и узким ковшом, позволяющие отрывать траншеи глубиной до 7...8 м, и двухчелюстные грейферы, подвешенные на канате стрелы крана-экскаватора либо закрепленные на специаль­ной жесткой штанге. Грейферы имеют большое раскрытие челюстей (3...5 м), что позволяет разрабатывать грунт одновременно на всю длину захватки. Более удобны штанговые грейферы, внедряемые в грунт под значительным усилием.

В механизмах непрерывного действия грунт разрабатывается вращающимися фрезами, перемешивается с глинистым раствором ив виде пульпы эрлифтом выдается на поверхность. Оборудование непрерывного: действия более производительное, но и более слож­ное и дорогое в эксплуатации.

Наряду с монолитным бетоном формирование «стены в грунте» можно осуществлять заполнением секций траншей сборными желе­зобетонными панелями. Для удобства монтажа толщина панелей принимается на 6...10 см меньше ширины траншеи, а образовавшие­ся зазоры заполняют специальным цементно-песчаным или цементно-глинистым тампонажным раствором. Тампонажный раствор во время закладки должен быть жидким, а после твердения иметь прочность не ниже прочности окружающего грунта, легко снимать­ся с внутренней поверхности панелей при отрывке котлована и быть водонепроницаемым.

При устройстве стен из сборных железобетонных панелей из технологического цикла исключается трудоемкий процесс бетони­рования на строительной площадке, ускоряются темпы производст­ва работ, достигается высокое качество внутренней поверхности стен. Кроме того, появляется возможность устройства стен с высту­пами, окнами для пропуска анкеров, закладных деталей для крепле­ния панелей и т. д.

После возведения «стены в грунте» по всему периметру сооруже­ния (массивного фундамента, заглубленного помещения и т. п.) удаляют грунт из внутреннего пространства и возводят внутренние конструкции. Устойчивость стены при удалении грунта обеспечива­ется ее заделкой в основание. Если заделки в основание недостаточ­но, то проектом должны предусматриваться распорные или анкер­ные крепления. Распорные крепления применяют при расстоянии между параллельными несущими стенами до 15 м. При расстоянии между стенами свыше 15м, когда установка распорных креплений затруднена, устойчивость стен обеспечивается применением анкеров.

Расчет устойчивости «стены в грунте» и ее прочности производят методом «упругой линии» или методом конечных элементов на ЭВМ (см. § 14.2), а грунтовых анкеров, чаще всего применяемых в качестве анкерующих конструкций стен,— по методу, изложенному в § 13.5.