Технология производства работ методом "стена в грунте"

Сущность способа "стена в грунте" заключается в образовании под защитой глинистого раствора траншеи (выработки) с вертикальными стенками и последующим заполнением траншеи материалами или конструкциями. При заполнении выработки бетоном, железобетоном и сборными конструкциями стена в грунте выполняет роль ограждающей или несущей конструкции. При заполнении траншеи противофильтрационными материалами они выполняют роль противофильтрационных устройств (завес).

Способ "стена в грунте" используют при возведении подземных частей промышленных, энергетических и гражданских зданий, гидротехнических, транспортных и коммунальных инженерных сооружений. Такой способ дает возможность устраивать фундаменты и подземные сооружения практически любой глубины (4-50 м и более). Обычно глубина конструкций ограничивается возможностями применяемой землеройной машины. Ширина траншеи может быть 0,2 - 1,2 м, что также ограничивается имеющимися в строительстве механизмами.

Конфигурация в плане возводимых стен в грунте может быть различной в зависимости от конструкции сооружения и его назначения (рис.15) - прямолинейной, криволинейной и ломаного очертания.

Значительным преимуществом способа "стена в грунте" является boзможность совмещения работ по устройству фундаментов и подвалов, что позволяет исключить переброски больших масс грунта. Кроме того, обеспечивается надежность работы полов, а отсутствие котлованов значительно упрощает организацию работ нулевого цикла.

Рис.15. Конструкция стен и фундаментов возводимых способом "стена в грунте"

а - протяженная стена, б - прямоугольный столб, в - Т-образный столб, г- фундамент в виде параллельных стен, д - крестообразная опора, е - сооружение в виде и замкнутого прямоугольного короба; ж - кольцевой фундамент; з - круглое подземное сооружение; и - Н - образная опора, к - фундамент под сооружение в виде системы столбов, л - прямоугольное подземное сооружение, м - эллиптическое подземное сооружение; 1 - стена, 2 - грунт, подлежащий разработке после возведения стены

Способ "стена в грунте" может быть использован в различных инженерно-геологических и гидрогеологических условиях и во многих случаях позволяет отказаться от забивки шпунта, различного рода креплений, водопонижения и замораживания.

Применение способа "стена в грунте" целесообразно при высоком уровне подземных вод; заглублении конструкции в прочный и водоупорный слой, в стесненных условиях строительства; при устройстве глубоких подземных сооружений (более 5-7 м).

Применение способа "стена в грунте" может быть ограничено: наличием грунтов с кавернами и пустотами, илов и рыхлых насыпных грунтов, включением обломков строительных конструкций и материалов и других препятствий.

В отечественной практике применяют два типа стен, возводимых способом "стена в грунте": свайные - образуемые из сплошного ряда буронабивных свай, и траншейные - образуемые сплошной стеной из монолитного или сборного железобетона. В зависимости от свойств грунта и глубины стен применяют две технологии возведения стен: с применением глинистого раствора (мокрый способ) и сухой способ.

Рис.16. Стены из секущихся буронабивных свай

а - лидерно-направляющие трубы, б - стена, образованная бурением со сплошным каркасом, в - стена из отдельных секущихся буронабивных свай, 1 - лидерно-направляющая труба, 2 - сплошная стена, 3 - отдельные сваи, 4 - арматурные каркасы

При мокром способе траншею в процессе ее разработки и возведения стен заполняют глинистым раствором, который предотвращает обрушение грунта. Этот способ применяют в водонасыщенных неустойчивых грунтах. Устойчивость стенок траншеи обеспечивается за счет укрепления поверхностного слоя стенок путем создания экрана, состоящего из заглинизированного грунта и глинистой корки, и передачи на стенку гидростатического давления глинистого раствора. Устойчивость стенок траншей возрастает с увеличением плотности глинистого раствора и уменьшением проницаемости образованного экрана.

Сухой способ применяют в устойчивых пылевато-глинистых грунтах с показателем текучести 0,25 при небольшой глубине стен (до 5-7 м). В процессе разработки траншею заполняют глинистым раствором (суспензией). Для удержания частиц разрушенного грунта во взвешенном состоянии при разработке траншеи, как правило, применяют тиксотропные глинистые растворы.

Благодаря тиксотропным свойствам раствора можно удерживать частицы шлама во взвешенном состоянии при прекращении циркуляции раствора, вследствие чего поддерживается устойчивая работа механизмов, применяемых для разработки траншеи. Тиксотропный раствор позволяет сохранить устойчивость траншеи в период разработки грунта и устройства стены.

Конструкции, возводимые способом "стена в грунте", по способу изготовления бывают: монолитные, сборные и сборно-монолитные.

После устройства в грунте траншей (выемок) раствор в траншеях заменяют монолитным бетоном, сборными элементами, глиной или смесями глины с цементом в зависимости от назначения конструкции. В грунте формируют несущие конструкции (фундаменты и стены) или противо-фильтрационные завесы. При устройстве подвалов и подземных сооружений грунт, заключенный внутри стен, извлекают.

Образование стенок из секущихся буровых свай (рис.16) применяют, когда стенку закладывают около существующих зданий и ниже подошвы их фундаментов. Во избежание подвижек грунта под фундаментами разработку грунта в скважине и бетонирование в ней осуществляют и обсадной трубе.

Технология возведения стен из секущихся буронабивных свай включает следующие процессы (рис.17): бурение скважин с использованием направляющих труб; армирование скважин; бетонирование скважин методом ВПТ и извлечение направляющих труб из скважин.

Рис.17. Технология устройства стены методом секущихся буронабивных свай

I - бурение первой скважины, // - установка лидерно-направляющей трубы (ЛНТ) в пробуренную скважину, /// - бурение второй скважины; IV - установка ЛНТ во вторую скважину; V - установка арматурною каркаса; VI - бетонирование скважины, VII - извлечение лидерно-направляющей грубы, VIII - вибрирование бетонной смеси; 1 - буровой станок УГБХ-150; 2 - ротор станка; 3 - шнек; 4 - кран; 5 - готовые сваи предыдущей секции; 6 - скважина предыдущей секции с установленной ЛНТ; 7 - первая пробуриваемая скважина в рассматриваемой секции; 8 - лидерно-направляющая труба; 9 - вторая пробуриваемая скважина в секции; 10 - арматурный каркас; 11 - вибробадья для подачи бетонной смеси, 12 - бункер для приема бетона; 13 - свеже уложенная бетонная смесь; 14 - глубинный вибратор, 15 - место устройства железобетонного обвязочного пояса

Лидерно-направляющие трубы имеют с одной стороны вогнутый участок с тем же радиусом кривизны, что и сама труба. Таким образом, когда одна труба примыкает к другой, в плане они образуют очертание восьмерки и расстояние между осями соседних скважин оказывается меньше, чем их диаметр (см. рис.16). Лидерно-направляющие трубы извлекают только после заполнения их бетоном. Расстояние между сваями должно быть менее диаметра их ствола. Примыкая друг к другу, сваи образуют сплошную стенку с волнистой поверхностью.

Для проходки скважин используют буровые станки ударного и вращательного действия, имеющие рабочие органы как периодического, гак и непрерывного извлечения разрушенной породы с промывкой скважин и без нее. При использовании станков вращательного действия более производительных, чем ударно-канатные станки, с целью удержания породоразрушающего инструмента в вертикальной плоскости и обеспечения стыковочного контакта проходки ведут с помощью специальных фиксирующих устройств - направляющих шаблонов.

Конструкции стен фундаментов и подземных сооружений, возводимые в траншеях способом "стена в грунте", бывают: сплошные, облегченные сквозными пустотами, облегченные замкнутыми пустотами.

Перед устройством траншеи способом "стена в грунте" в верхней части траншеи предусматривается устройство воротника, который предотвращает обрушение верха бортов траншеи, является направляющим для разработки грунта и одновременно служит для разметки положения арматурных каркасов или сборных элементов, являясь опорой для их подвески и крепления. Воротник устраивают из монолитного или сборного железобетона (рис.18).

Рис.18. Конструкции воротников железобетонные (а-в), металлический (г)

Выбор схемы и последовательность разработки траншеи определяются гидрогеологическими условиями, особенностями оборудования для разработки траншеи и конструктивными особенностями сооружаемых конструкций.

Разработку траншей с вертикальными стенками под защитой глинистого раствора выполняют землеройными машинами циклического и непрерывного действия.

К машинам циклического действия относят оборудование с ковшовыми рабочими органами: экскаваторы, оборудованные удлиненной рукоятью или напорным грейфером, штанговые экскаваторы и др.

К оборудованию непрерывного действия относятся гидравлические траншеекопатели, фрезерные и баровые машины. Такое оборудование более производительное, но более сложное.

Выбор землеройных машин производят с учетом характеристик разрабатываемых грунтов, размеров и конструктивных особенностей возводимого сооружения, стесненности строительной площадки и сроков возведения.

Разработка траншей в зависимости от типа проходческих машин может осуществляться непрерывно и отдельными захватками - шурфами.

При использовании грейферов могут применяться две основные технологические схемы возведения стен по первой схеме стена образуется из отдельных захваток, разрабатываемых и бетонируемых через одну с последующей разработкой и бетонированием промежуточных. Размеры захваток определяются величиной раскрытия челюсти и формой ковша (рис.19);

Рис.19. Схема возведения стены с использованием грейфера

I - разработка захваток 1-й очереди; II - разработка захваток 2-й очереди; III - укладка бетонной смеси; IV - готовый участок стены; 1 -грейфер; 2 - ограничитель; 3 - бетонолитная труба; 4 - арматурный каркас

по второй схеме стена сооружается непрерывной разработкой траншеи и последующим бетонированием сплошной стены.

Первая технологическая схема применяется в условиях, когда устойчивость стенок траншей не может быть гарантирована в течение времени, необходимого для разработок трех захваток.

Грунты I и II групп можно разрабатывать грейфером без устройства лидерных скважин, а грунты III и IV групп с устройством направляющих скважин. Отрывку грунта в захватках с устройством направляющих скважин производят последовательно или через одну захватку.

Для рытья неглубоких (до 12 м) траншей шириной 0,5-1 м применяют штанговый экскаватор конструкции НИИСП (рис.20).

Рис.20. Разработка грунта штанговым экскаватором

1 - базовая машина (экскаватор); 2 - копровая стойка; 3 - тяговый канат, 4 - каретка, 5 - упор, 6 - штанга-рукоять, 7 - подъемный канат; 8 - направляющая; 9 - грейферная часть ковша; 10 - дно траншеи, 11 - струговая часть ковша

Штанговый экскаватор может срезать грунт по вертикальному забою. По направляющей копровой стоик с помощью кареток перемещается трубчатая рукоять с жестко укрепленным на ней ковшом. Верхняя каретка жестко соединена с рукоятью, а нижняя может перемещаться по рукояти и по копровой стойке. Ковш в открытом виде до начала разработки и во время разгрузки удерживает тяговый канат, соединенный с тыльной частью грейферного ковша кронштейном. Разработка траншеи начинается с проходки пионерного шурфа. Для работы в стреловом режиме ковш в раскрытом виде подают в траншею и разрабатывают тупиковую часть забоя. Копровая стойка при этом наклоняется с помощью гидроцилиндра, обеспечивая струговому ножу необходимое напорное усилие на забой. Глубина разработки груша до 18 м. Ширина разрабатываемой траншеи 0,4-1 м.

При использовании бурофрезных агрегатов (типа СВД) рекомендуйся применять технологическую схему, которая предусматривает разработку непрерывной траншеи и бетонирование захватками, расположенными последовательно.

Такую же технологическую схему следует применять при разработке сплошной траншеи штанговым экскаватором и экскаватором, оборудованным обратной лопатой.

Для приготовления глинистых растворов применяют бентонитовые глины или местные глины, содержащие 30-50 % глинистых частиц.

Плотность глинистого раствора, необходимую для производства работ, определяют из расчета сохранения устойчивости стенок траншей.

Необходимое количество глины для получения глинистого раствора требуемой плотности ориентировочно определяют по формуле

(8)

где Р - масса глины на 1 мглинистого раствора, кг,- влажность глины, доля единицы;,,- плотность соответственно глины, глинистого раствора и воды, кг/м.

Приготовление глинистых растворов и их очистку производят на технологическом комплексе, включающем: узел приготовления глинистого раствора, емкости для его хранения, узел перекачки раствора, емкости - отстойники для раствора, бывшего в употреблении, склады для хранения глины и химических реагентов, узел очистки раствора.

Для перекачки глинистого раствора и подачи его в траншею используют грязевые и центробежные насосы. Трубопроводы для перекачки глинистых растворов выполняют из труб диаметром 100-150 мм секциями длиной 2-5 м. Гибкие трубопроводы должны иметь жесткие наконечники с быстроразъемными соединениями.

В процессе разработки траншеи глинистый раствор загрязняется и на дно траншеи выпадает шлам, поэтому перед началом бетонирования необходимо очистить дно захватки и заменить загрязненный раствор на свежеприготовленный. Дно траншеи очищают с помощью погружных насосов или эрлифтных установок.

Глинистый раствор должен иметь показатели, обеспечивающие устойчивость стенок траншей до полного окончания работ по устройству конструкции. Раствор должен обладать ярко выраженными тиксотропными свойствами, которые позволяют сохранить параметры глинистых растворов неизменными в течение продолжительного времени. Лучшими качествами обладают растворы, приготовленные из бентонитовых глин.

Плотность раствора при использовании для его приготовления бентонитовых глин следует принимать 1,05-1,15 кг/м, при использовании других видов глин 1,2-1,3 кг/м.

Для получения высококачественных глинистых суспензий более всего пригодны тонкодисперсные и высокопластичные бентонитовые (монтмориллонитовые) глины. Могут также применяться и местные глины, которые должны иметь следующую характеристику: плотность частиц 2,7-2,75 кг/м, число пластичности0,2, влажность на границе раскатывания0,25, набухание не менее 15-20%, содержание глинистых частиц размером до 0,001 мм не менее 10%, размером до 0,005 мм не менее 40 %. Глинистые суспензии должны иметь следующие параметры:

#G0условная вязкость, с	18-30
водоотдача за 30 мин, мл, не более	30
толщина глинистой корки, мм, не более	3-4
стабильность, мН/см, не более	0,2
отстой воды, %, не более	4
концентрация водородных ионов рН	8-11,5

При разработке ППР необходимо производить расчет устойчивости стенок траншей с учетом гидрогеологических условий строительной площадки. При расчете учитываются физико-механические свойства грунтов, уровень подземных вод и нагрузки от вблизи строящихся зданий.

Устойчивость стенок траншеи может быть обеспечена за счет повышения плотности глинистой суспензии, превышения уровня раствора над уровнем подземных вод, а также за счет уменьшения длины захватки.

Устойчивость стенок траншей обеспечивается соблюдением условий:

, (9)

, (10)

где ,,- соответственно равнодействующие давлений на глубине траншеи глинистого раствора, грунта и подземных вод;,,- соответственно интенсивности давлений глинистого раствора, грунта и подземных вод.

Давление глинистого раствора и подземных вод определяют по формулам:

; (11)

(12)

где и, - расстояния от поверхности грунта соответственно до уровня глинистого раствора и подземной воды; z - глубина траншеи.

В зависимости от соотношения длины и глубины траншеи и возникающего при этом характера напряженного состояния грунтового массива траншеи рекомендуется подразделять на два типа: длинные при К=В/Н>2; короткие при К=В/Н2, где В и Н соответственно длина и глубина участка траншеи, удерживаемого глинистым раствором.

В длинных траншеях давление грунта определяют по формуле

(13)

где - величина, учитывающая сцепление С и определяемая по формуле=2с tg (45°-/2);-угол внутреннего трения грунта, град.

В маловлажных пылевато-глинистых грунтах, обладающих сцеплением и трением, возможно возведение стен в грунте сухим способом. В этом случае максимальную глубину траншеи (ориентировочно для длинных траншей) можно определить по формуле

(14)

где =45°-/2.

Возведение конструкций способом "стена в грунте" можно осуществлять от существующих зданий на расстоянии, ориентировочно равным:

при B/H<2; (15)

при B/H >2, (16)

где B - длина захватки, м; Н - глубина траншеи, м; - средневзвешенное расчетное значение угла внутреннего трения, град.

Расстояние от фундамента до существующего здания должно быть принято таким, чтобы обеспечивалась устойчивость стенки траншей и фундаментов во время производства работ. Иногда, данные расстояния составляют 1,5-2 м.

Бетонные и железобетонные конструкции стен и грунтах выполняют из тяжелого бетона плотной структуры классов В20-В40.

Монолитные стены в траншеях устраивают методом ВПТ по захваткам. Смежные захватки разделяют ограничителями в виде инвентарной стальной трубы или сваи, которую вдавливают между стенками траншей до ее дна.

Ограничитель следует устанавливать в траншею при помощи крана в створ стыка между смежными захватками. При этом ограничитель должен врезаться на 3-5 см в стены траншеи и погружаться ниже дна траншеи на 30-50 см. Верх ограничителя должен надежно закрепляться на воротнике.

При устройстве протяженных стен в грунте проектом назначается длина секции-захватки и дается конструкция стыков секций. Длину секции-захватки принимают равной 36 см, иногда до 8 см из условий обеспечения устойчивости стен траншей и соблюдения сроков продолжительности работ по устройству фундамента.

Стыки между секциями-захватками могут быть нерабочие и рабочие. В нерабочих стыках не возникает растягивающего напряжения из-за отсутствия изгибающих моментов и поперечных сил. Рабочие стыки испытывают растягивающие напряжения в горизонтальной плоскости при приложении к ним изгибающих моментов. Конструкции стыков между секциями фундаментов зависят от многих факторов. Рабочие стыки должны быть равнопрочны с основным материалом стены.

Арматурные каркасы должны иметь длину, равную глубине траншеи. Для обеспечения необходимого защитного слоя арматуры следует ширину арматурных каркасов принимать на 150-250 мм меньше ширины траншеи. Размеры каркаса зависят также от принятой технологии устройства фундамента или подземного сооружения, величины секции-захватки и конструкции стыка между секциями. В арматурных каркасах должны быть предусмотрены проемы для пропуска бетонолитных труб, огражденных вертикальными стержнями из гладкой арматуры, и ограничители, фиксирующие проектное положение арматурного каркаса в траншее, для создания необходимой толщины защитного слоя. При длине захватки до 4 м необходимо устраивать один проем в середине каркаса, при длине захватки 4-6 м - два (при радиусе растекания бетонной смеси не менее 1,5 м).

В зависимости от глубины траншеи объем захватки должен составлять не более 50-60 м. Конструкция ограничителя должна исключать возможность попадания бетонной смеси из одной захватки в другую и обеспечивать водонепроницаемость рабочих стыков бетонирования.

Нерабочие стыки выполняют с использованием гладких инвентарных или стационарных (оставляемых в теле бетона) ограничителей захваток без перепуска через них горизонтальной арматуры. При нерабочих стыках захватки между собой не соединяются и в прямолинейных фундаментах каждая захватка работает как отдельный столб.

Рабочие стыки между секциями выполняют с перепуском арматуры на 30 диаметров из одной секции в другую через железобетонные элементы или металлические листы, остающиеся в теле фундамента.

Стыки стен фундамента в местах соединения смежных захваток бывают следующих конструкций:

в виде плоской металлической диафрагмы, приваренной к арматурному каркасу, на конец которого приваривают два швеллера. Такие сопряжения применяют при глубине стены до 25 м;

в виде криволинейного сопряжения, выполняемого при помощи инвентарной трубы диаметром, равным ширине траншеи. Такое сопряжение применяют при глубине стены до 18 м;

в виде набивной сваи, устраиваемой с помощью инвентарной трубы, извлекаемой после бетонирования и схватывания бетона двух соседних захваток;

в виде наклонных стыков, применение которых позволяет избежать возникновения растягивающих напряжений и не требует перепуска арматуры для достижения равнопрочности стыка. Конструктивно это достигается выполнением стен из последовательно расположенных опорных и распорных элементов трапецеидальной формы, сопрягаемых друг с другом по боковым граням;

при этом каждый опорный элемент выполнен в виде равнобочной трапеции, расширяющейся к верху, а каждый распорный элемент выполнен в виде равнобочной трапеции, расширяющейся к низу, сопрягаемые боковые грани образуют с вертикалью углы 5-10°, а расположенные по концам стены опорные элементы выполнены в виде прямоугольных трапеций. Такие фундаменты снабжены по краям боковыми ребрами. Выполнение фундамента с наклонными стыками позволяет осуществлять равнопрочный стык без стальных листов-ограничителей, что приводит к снижению расхода металла;

в виде ступенчатых стыков, применение которых обеспечивает равнопрочность за счет перевязки захваток уступами. Уступ формируют с помощью ограничителя, имеющего уступ в верхней части, что обеспечивает его выемку из траншеи после схватывания бетона. Для обеспечения продольной жесткости стены или фундамента у каждой секции-захватки чередуют уступы в разные стороны, для чего захватки бетонируют через одну.

Фундаменты могут выполняться облегченными за счет вырезов в верхней зоне стены сквозных отверстий или замкнутых пустот. Пустоты заполняют балластом или глинистым раствором. Пустоты сокращают расход бетона, а при заполнении глинистым раствором являются хорошей гидроизоляцией.

Бетонирование стен можно выполнять методом ВПТ при подаче литой бетонной смеси или при подаче полужесткой смеси с ее одновременным уплотнением вибраторами, расположенными на нижнем конце бетонолитной трубы. При виброуплотнении необходимо обеспечить устойчивость откосов траншей. Рекомендуется применять глубинные вибраторы С-826, ИВ-60 и др.

Бетонная смесь должна удовлетворять следующим требованиям: осадка стандартного конуса 18-20 см; водоцементное отношение не более 0,6; срок схватывания бетонной смеси не менее 2 ч.

Для повышения плотности бетона, а также увеличения пластичности смеси и снижения расхода вяжущего рекомендуется применять поверхностно-активные пластифицирующие добавки.

Оборудование для бетонирования этим способом должно иметь приспособления для подвешивания, подъема и опускания бетонолитных труб, подмостей для размещения оборудования и людей и обеспечивать непрерывность бетонирования захватки с заданной интенсивностью и равномерное заполнение смесью всей захватки.

В конструкциях, выполняемых из монолитного бетона, укладываемого методом ВПТ, в качестве рабочей арматуры должна применяться сталь периодического профиля классов A-II и А-III. Перед бетонированием дно траншей на захватке очищают от шлама, а загрязненный глинистый раствор заменяют свежим. После этого в траншею погружают арматурные каркасы, снабженные отгибами - салазками, обеспечивающими необходимую толщину защитного слоя, и диафрагмами из стальных листов толщиной 3 мм. Арматурные каркасы вывешиваются на воротник с помощью поперечных балок. Сквозь отверстия диафрагм пропускают концы горизонтальных арматурных каркасов, которые сваривают с выпусками арматуры соседней захватки. Затем в траншею опускают бетонолитную трубу и бетонируют стену. По мере бетонирования бетонолитную трубу поднимают краном и укорачивают посекционное таким расчетом, чтобы нижний ее конец был заглублен в ранее уложенную бетонную смесь не менее чем на 1-2 м. Перерывы в бетонировании допускаются не более 1,1-1,5ч. Вытесняемый из траншеи раствор в процессе бетонирования отводится по лотку в разрабатываемую захватку или запасную емкость. Укладку бетонной смеси следует прекращать после появления на уровне устья траншеи чистой бетонной смеси. Загрязненный глинистым раствором слой бетонной смеси следует удалить. Когда бетон приобретает распалубочную прочность, инвентарный ограничитель извлекают и переставляют на границу очередной захватки. При устройстве подземных сооружений после приобретения бетоном проектной прочности разрабатывают грунт внутреннего объема. Устойчивость и прочность стен, открывающихся по мере разработки внутреннего массива, обеспечивают временными или постоянными распорками, установкой рам, диафрагм, перекрытий и анкеров.

Сопряжение монолитных фундаментов с днищем, перекрытиями и балками жесткости следует выполнять в виде штраб или жестких соединений. Для образования штраб должна быть предусмотрена заделка деревянных коробов, извлекаемых после выемки грунта из подземного сооружения. Жесткое соединение элементов подземного сооружения выполняют с помощью стальных закладных деталей или выпусков арматуры, соединенных с помощью сварки.

Стены в грунте, обеспеченные сквозными отверстиями, устраиваются захватками. В траншею устанавливают арматурный каркас, а затем опускают пустотообразователь. После схватывания бетона пустотообразователь отрывается с помощью домкратов (рис.21, а).

Рис.21. Технологическая схема возведения фундаментов со сквозными проемами (а) и замкнутыми пустотами (б) "способом стена в грунте"

1 - пустотообразователь; 2 - балласт; 3 - бетонолитная труба; 4 - перемычка; 5 - землеройный механизм; 6 - патрубок с краном; 7 - клапан

Для образования замкнутых пустот разработаны установка и пустотообразователь (рис.21, б). Установка представляет собой пространственную конструкцию, перемещаемую вдоль траншеи. На установке размещены приемные бункеры и бетонолитные трубы. Пустотообразователь выполнен в виде усеченной полой пирамиды из стальных листов, с наружной стороны покрытых неадгезирующим текстолитом с бетоном. Днище пустотообразователя снабжено клапаном, который через штангу соединен с рычагом. При опускании пустотообразователя в траншею клапан, расположенный в днище, открыт, а через патрубок полость пустотообразователя соединена с атмосферой благодаря чему пустотообразователь свободно заполняется глинистой суспензией. После погружения пустотообразователя в траншею и его закрепления бетонирую стены. После схватывания бетона с помощью рычага открывается клапан и через патрубок в герметическую полость подается сжатый воздух. Благодаря передаче избыточного давления через клапан на бетон происходят отрыв пустотообразователя от бетона и одновременно выдавливание глинистой суспензии сжатым воздухом в полость стены.

При устройстве фундамента в виде протяженных стен сложно выполнять непрерывное армирование из-за того, что такие конструкции возводятся в траншеях, заполненных глинистым раствором. Стыки таких стен в местах сопряжения смежных захваток можно выполнять наклонными. Стены с клиновидной разрезкой могут быть выполнены в монолитном и сборном вариантах. Разрезка стен наклонными швами может выполняться на равные по величине захватки и на захватки разной длины. Для выбора варианта разрезки стен наклонными швами учитывается шаг колонн, глубина, стены и принятая технология paбот.

Технология возведения стен с клиновидной разрезкой малыми захватками заключается в следующем (рис.22, а). Образование угла наклона в стыках захватки в процессе бетонирования осуществляется с помощью инвентарных вкладышей-перемычек. Устанавливается и закрепляется на воротнике арматурный каркас первой захватки. Затем устанавливается вкладыш-перемычка, вплотную к которому ставят арматурный каркас распорного элемента, и второй вкладыш-перемычка. После закрепления арматурных каркасов и вкладышей-перемычек бетонируют первую захватку и распорный элемент. После схватывания бетона извлекается первый вкладыш, на его место устанавливается арматурный каркас опорного элемента и бетонируется. Бетонирование последующих захваток ведется в такой же последовательности.

Рис.22. Технологическая схема возведения стен с клиновидной разрезкой

а - возведение монолитного фундамента малыми захватками, б - то же, большими захватами; 1 - вкладыш-перемычка; 2 - арматурный каркас; 3 - бетонолитная труба, 4 - забетонированный участок, 5 - oграничитель

При возведении стен большими захватками может использоваться ограничитель, изготовленный из труб прокатных профилей или железобетона (рис.22, б). Вплотную к арматурному каркасу первой захватки устанавливают под необходимым наклоном ограничитель, после чего бетонируют первую захватку. Ограничитель извлекают после схватывания бетона и переставляют на границу следующей захватки. Между забетонированной захваткой и ограничителями устанавливают арматурный каркас опорного элемента и выполняют его бетонирование. Бетонирование последующих захваток ведется по той же технологии.

Сборные и сборно-монолитные стены сооружаются из сплошных плоских панелей, и пустотелых панелей и тонкостенных объемных элементов. Тонкостенные объемные элементы могут иметь различные очертания (коробчатые, эллиптические, круглые, одноячейковые, многоячейковые и др.). Членение на элементы может быть вертикальным и горизонтальным.

Сборные элементы необходимо проектировать максимально возможных размеров по ширине с целью сокращения числа швов. Ширину элементов рекомендуется принимать 150-500 см, толщину 20-120 см и более. Толщина элемента берется на 10 см меньше ширины траншей для облегчения монтажа и проведения тампонажных работ по заделке пазух.

Конструкции стыков между сборными элементами необходимо принимать такими, чтобы они позволяли легко вести монтаж элементов под глинистой суспензией и проводить тампонажные работы. Форма стыков должна обеспечивать возможность для бесвыверочного монтажа элементов, а также возможность их сборки и заделки цементным раствором или бетоном.

Разрезка стен на секции-захватки и соотношение сборного и монолитного бетона могут приниматься различными. При устройстве сборно-монолитных стен и фундаментов в качестве стационарных ограничителей обычно применяют сборные элементы.

При большой глубине заложения фундамента верхняя его часть на высоту 6- 12 м делается из сборных элементов, которые одновременно служат стенами подземного сооружения, а нижняя часть фундамента делается из монолитного бетона, причем нижние концы сборных элементов должны быть заглублены в монолитный бетон.

Монтаж сборных элементов должен начинаться при наличии готовой траншеи длиной 6-7 м. Расстояние между рабочим органом землеройной машины, разрабатывающей траншею, и монтируемым элементом должно быть не менее 2-3 м (рис.23).

Рис.23. Технологическая схема возведения "стены в грунте" из сборных элементов

1 - кран для подачи бетона в пазухи, 2 - бетонолитная труба; 3 - монтажный кран; 4 -стеновая панель; 5 - кондуктор; 6 - штанговый экскаватор; 7- бетон нижней заделки панелей; 8 - материал для заделки пазухи

Установка первой стеновой панели в ряду должна осуществляться с тщательной выверкой ее положения как в плане, так и по высоте при помощи жесткого направляющего кондуктора (рис.24. а). Монтаж последующих панелей выполняют при помощи съемных и постоянных направляющих. Съемные направляющие применяют при стыках открытой формы, когда полость стыка достаточна для размещения направляющей. Постоянные направляющие используют при стыках с малой полостью. Съемные направляющие (рис.24, б) выполняют в виде стержня-шаблона любого симметричного сечения - двутавра, трубы и т.д. и соединяют со сборным элементом при помощи фиксаторов-коротышей. Постоянные направляющие (рис.24, в) состоят из шаблона и двух фиксаторов и выполняются в вид накладных частей, привариваемы к закладным частям панели перед ее установкой в проектные положения.

Рис.24. Приспособления для монтажа стеновых панелей

а - кондуктор; б - инвентарная направляющая и стационарная направляющая, 1 - опорная рама, 2 - кондуктор, 3 - прижимная пружина, 4 - стеновая панель, 5 - рабочая арматура, 6 - направляющая уголки, 7 - закладные детали, 8 - шаблон, 9 - фиксаторы

Монтаж панелей со съемными направляющими производится путем заводки и закрепления направляющей в фиксаторы передней грани сборного элемента, лежащего в горизонтальном положении. После переведения сборного элемента в вертикальное положение его заводят в траншею сверху так, чтобы фиксаторы задней грани монтируемого элемента вошли в зацепление с направляющей ранее установленного элемента. После этою сборный элемент опускают краном в траншею до тех пор, пока верхние фиксаторы не войдут в зацепление с направляющей. После установки элемента в проектное положение направляющую, находящуюся между смонтированными элементами извлекают краном. Сборные элементы со стационарными направляющим монтируют, как и элементы со съемными направляющими.

После погружения сборного элемента в траншею следует проверить высотное положение его верхнего торца. При этом если панель подвешивают к воротнику, то ее высотное наложение следует выверять путем установки подкладок различной толщины под балку, на которой подвешен сборный элемент. Если сборный элемент опускают на дно траншеи, то его выверку осуществляют путем изменения толщины щебеночного основания. Если верх сборной панели расположен ниже проектной отметки, то панель приподнимают краном и в траншею подсыпают щебень. Если отметка панели выше проектной, сборный элемент приподнимают краном и резко опускают вниз, втрамбовывая щебень в дно траншеи.

Пазухи между панелью и стенками траншеи заполняют тампонажным раствором, а если из внутренней части сооружения грунт извлекается, то забутовку внутренней пазухи выполняю легкоразрабатываемыми несвязными грунтами (песком, щебнем, дресвой и т.д.). Состав тампонажного раствора должен приниматься таким, чтобы его прочность была не менее прочности окружающею грунта.

Тампонажным материалом служат глиноцементно-песчаные растворы или глинощебнепесчаные композиции. Глиноцементно-песчаный тампонажный раствор готовят из цемента, бентонита, глины, песка, воды и химических добавок для пластификации и замедления сроков твердения.

Тампонажный раствор подают по инъекционным трубам диаметром 50- 60 мм, опускаемым до дна траншей. Подают тампонажный раствор растворонасосами С-853, С-938 и др.

Гравийно-песчаные смеси составляют из гравия или щебня и крупного или среднего песка в объемном соотношении 1:1. Размер фракций крупного заполнителя не должен превышать 10-15 мм. Смеси подают в пазуху бадьями вместимостью до 1 м. Засыпка смеси продолжается до тех пор, пока из-под глинистого раствора не покажется конус засыпаемой смеси.

После твердения тампонажного раствора в наружной пазухе разрабатывают грунт внутри сооружения и заделывают стыки насухо по мере их обнажения и очистки полостей стыка от песка и остатков глинистого раствора.

После заделки стыков по верху стеновых панелей устраивают железобетонную обвязочную балку, в которую входят арматурные выпуски из торцов стеновых панелей. Грунт внутри сооружения должен разрабатываться равномерно по всей площади и только после набора инъекционным раствором 75%-й прочности и консолидации материала забутовки в течение 3 сут.

Методом "стена в грунте" можно устраивать подземные помещения внутри существующих зданий при их реконструкции в непосредственной близости к фундаментам. Он позволит значительно сократить объем земляных работ по сравнению с открытым способом, освобождает от необходимости водопонижения.