Технология устройства "стены в грунте" из монолитного железобетона и сборных элементов

Технология возведения монолитных "стен в грунте" определяется конструкцией стен; типом землеройного механизма, разрабатывающего траншею; инженерно-геологическими условиями строительства.

Рекомендуется следующий общий порядок производства работ;

устройство форшахты (воротника траншеи); разработка траншеи; бетонирование стены.

Форшахту устраивают для предотвращения обрушения верха бортов траншеи, фиксации планового положения траншеи; она служит опорой для подвески и раскрепления армокаркаса, ограничителей захваток, бетонолитного оборудования.

Форшахта (рис.3) может выполняться из сборных железобетонных плит и блоков или из монолитного железобетона марки не ниже Б10. Высотное положение форшахты назначается таким, чтобы уровень глинистого раствора в траншее был выше уровня грунтовых вод не менее чем на 1 м, считая, что уровень глинистого раствора находится ниже верха форшахты на 0,3 м.

Рис.3. Основные принципы конструирования форшахты

а - при низком уровне грунтовых вод; б - при высоком уровне грунтовых вод; в - пря устройстве траншей из пересекающихся скважин; 1 - стена форшахты; 2 - обратная засыпка; 3 - траншея, заполненная раствором; 4 - насыпной грунт; 5 - железобетонная форшахта; 6 - траншея, L - длина траншеи, - ширина траншеи,- ширина форшахты

В настоящее время при сооружении несущих "стен в грунте" из монолитного железобетона для образования траншей все шире применяют экскаваторы, оборудованные специальными грейферными ковшами с гидравлическим приводом челюстей.

При использовании грейферов применяют две основные технологические схемы возведения монолитной "стены в грунте"; 1) стена образуется из отдельных захваток, разрабатываемых и бетонируемых через одну с последующей разработкой и бетонированием промежуточных. Размеры захваток определяются величиной раскрытия челюсти, формой ковша; 2) стена сооружается последовательным бетонированием захваток при опережающей разработке сплошной траншеи. При такой технологии длина захваток бетонирования определяется условиями монтажа армокаркасов и укладки бетонной смеси. Обычно длина захватки принимается 2-6 м. Первая технологическая схема применяется в условиях, когда устойчивость бортов траншеи не может быть гарантирована в течение времени, необходимого для разработки трех захваток.

Технология возведения "стены в грунте" из монолитного железобетона с использованием плоского грейфера включает следующие процессы, общие для любой схемы; разбивку траншеи на захватки разработки грунта и на захватки бетонирования; разработку траншеи; установку разделителей (ограничителей) захваток бетонирования; установку армокаркасов.

Армокаркасы устанавливают в траншею при помощи крана.

Проектное положение армокаркаса по высоте обеспечивается подвешиванием его на специальных элементах из арматурных стержней или проката, опирающихся на форшахту. В качестве рабочей арматуры допускается применять только стержни периодического профиля из стали класса А-II или А-III. Для обеспечения необходимого защитного слоя армокаркас снабжается специальными металлическими направляющими полосами шириной 30-50 мм и толщиной 5 мм, расположенными по обе стороны каркаса через 3-4 м по высоте и через 2-3 м по горизонтали. Ширина армокаркаса с направляющими полосами должна быть меньше ширины траншеи на 5-8 см.

Траншеи, заполненные глинистой суспензией, следует бетонировать методом вертикально перемещаемой трубы (ВПТ). Подготовление, транспортировка и укладка бетонной смеси должны производиться в соответствии с требованиями #M12293 0 871001100 79 23943 2465715559 2685059051 3363248087 4294967268 584910322 1197076997СНиП 3.03.01-87#S.

Бетонная смесь должна удовлетворять следующим требованиям: относительное водопоглощение смеси 0,01-0,02; осадка стандартного конуса 18-20 см; подвижность должна сохраняться в течение времени транспортировки и укладки ее в траншею; водо-цементное отношение - не более 0,6; срок схватывания бетонной смеси - не менее 2 ч.

Технология возведения "стены в грунте" из монолитного железобетона при помощи бурофрезерных агрегатов включает те же процессы, что и при использовании плоских грейферов, с той лишь разницей, что не производится разбивка на захватки разработки грунта.

При использовании буровых установок могут применяться следующие основные технологические схемы возведения монолитной "стены в грунте": стена образуется из секущихся буронабивных свай, бетонируемых через одну с последующим выполнением промежуточных; стена образуется из секущихся буронабивных свай, выполняемых последовательно с использованием направляющих труб специальной формы.

Первая схема предполагает разбуривание части ранее забетонированных свай при изготовлении промежуточных. Схема применяется при пересечении скальных грунтов прочностью 120 МПа, при возведении стенок глубиной более 50 м, а также при воздействии на стенки траншеи больших нагрузок от рядом расположенных сооружений, когда заполняющий траншею глинистый раствор не обеспечивает устойчивость ее бортов.

Технология возведения стен из секущихся буронабивных свай (рис.4) включает процессы: бурение скважин с использованием направляющих труб; армирование скважин; бетонирование каждой скважины в отдельности методом ВПТ; извлечение направляющих труб из скважин, заполненных бетонной смесью.

Рис.4. Устройство "стены в грунте" методом секущихся буронабивных свай

а - бурение очередной скважины; б - установка направляющей трубы в пробуренную скважину; в - устройство арматурного каркаса; г - бетонирование скважины; д - извлечение направляющей трубы; 1 - буровой станок; 2 - скважина с установленной трубой; 3 - направляющая труба; 4 - готовые сваи; 5 - шнек; 6-арматурный каркас; 7 - уложенная бетонная смесь; 8 - бункер для приема бетона; 9 - направляющая труба

Для бурения скважин могут применяться самые различные буровые станки ударного и вращательного бурения, имеющие рабочие органы как периодического, так и непрерывного извлечения разрушенной породы с промывкой скважин или без нее. В зависимости от характеристики грунтов бурение может осуществляться насухо или под глинистым раствором, с применением обсадных труб или без них.

В том случае, если форшахта не сооружается, устье скважины при бурении должно раскрепляться инвентарным обсадным патрубком длиной 0,6-0,8 м и диаметром, соответствующим диаметру скважины. Обсадной патрубок устанавливается после забуривания скважины на глубину 2-3 м. Извлекать патрубок следует сразу после укладки бетона в скважину.

Каждая скважина армируется отдельным фигурным каркасом, форма поперечного сечения которого должна быть подобной сечению направляющей трубы.

В процессе схватывания бетона в свае, контактирующей с направляющей трубой, направляющую трубу необходимо периодически поворачивать в обе стороны на угол 5-7°, возвращая каждый раз в нормальное положение, либо поддергивать ее вверх - вниз на несколько сантиметров.

Возведение сооружений способом "стена в грунте" из сборных элементов наиболее целесообразно при заглублении подземных частей зданий до 15 м в следующих условиях реконструкции предприятий: в тонкостенных (до 400 мм) железобетонных густоармированных конструкциях с содержанием арматуры свыше 150-200 кг/ м;

в конструкциях сложной формы и сечения - ребристых, тавровых, пустотных и т. п.; при наличии в стеновых конструкциях закладных деталей, отверстий для коммуникаций, требующих высокой точности при монтаже; при отсутствии у строителей автобетоновозов или автобетоносмесителей, обеспечивающих укладку литого бетона, и при расположении бетоносмесительного узла на расстоянии свыше 10 км от строящегося объекта.

В практике строительства и реконструкции сооружений способом "стена в грунте" из сборных железобетонных конструкций в СССР и за рубежом применяются в основном три вида технологии работ, отличающиеся способом заделки стыков между сборными элементами и составом суспензии, заполняющей траншею:

1) технология "Паносоль", разработанная фирмой "Солетанш" и технология "Префасиф" фирмы СИФ (обе фирмы французские) предусматривают установку сборных элементов в траншею, заполненную специальным медленнотвердеющим раствором, который заполняет как стыки между сборными конструкциями, так и застенное пространство между стенками траншеи и сборными элементами;

2) технология фирмы "Солетанш" (патент Франции N 1588267) и технология, разработанная К.К.Окамурагуми (акц. заявка N 48 - 1608, Япония), предусматривают монтаж сборных элементов, имеющих открытые для доступа сверху полости стыков в траншее, заполненной глинистой суспензией. Стыки заделывают восходящим цементно-песчаным раствором, подаваемым по трубам, опущенным в полость стыка;

3) технология НИИСПа и Укрводоканалпроекта (а.с. N 386068, СССР) предусматривает монтаж сборных элементов, имеющих открытые для доступа изнутри сооружения стыки в траншее, заполненной глинистой суспензией, с последующей забутовкой пазух и заделкой стыков изнутри сооружения по мере разработки грунта.

Прочность раствора должна составлять 5-10 кг/см, (но не менее прочности окружающего грунта). Раствор приготовляют из цемента (150-450 кг/м), бетонита (20-30 кг/м), воды и добавок, регулирующих сроки схватывания цемента.

Технология устройства стен с заделкой открытых стыков по мере разработки грунта внутри сооружения, разработанная институтами НИИСП и Укрводоканалпроектом заключается в следующем. Перед опусканием в траншею сборных элементов их гидроизоляционную облицовку загибают внутрь стыка таким образом, чтобы можно было герметически соединить гидрооблицовку двух смежных элементов изнутри сооружения по мере разработки грунта. В образованной под защитой тиксотропной суспензии траншее монтируют сборные элементы, имеющие так называемые открытые стыки, и фиксируют в проектное положение. После монтажа сборных элементов одновременно с наружной и внутренней сторон возводимой стены в траншею под глинистый раствор подают материал застенной забутовки; причем с наружной стороны подают цементно-песчаный раствор, а с - легкоразрабатываемый несвязный грунт, песок. После монтажа стен по всеми периметру сооружения и схватывания цементно-песчаного раствора приступают к разработке грунта, огражденного стенами сооружения, освобождая тем самым стык для последующей заделки "насухо" по мере его обнажения.

Тип технологии выбирают на стадии разработки ПОС в зависимости от конкретных условий строительства, параметров и назначения сооружений, а также имеющихся средств механизации.

Для возведения сооружений способом "стена в грунте" из сборных элементов применяют плоские панели (без проемов и с проемами), ребристые панели с сечением в форме "2Т", плоские панели с цилиндрическими пустотами, объемные блоки, собираемые из двух ребристых панелей, а также конструкции типа "панели-стойки".

Точность установки панели в проектное положение обеспечивается специальными направляющими трех типов (определяются при разработке (ППР): стационарные направляющие конструкции НИИСП Госстроя УССР и ГПИ Укрводоканалпроекта; инвентарные съемные направляющие конструкции НИИСПа, Укркводоканалпроекта и Фундаментпроекта; направляющие конструкции французской фирмы СИФ-БАШИ.

Постоянные (стационарные) направляющие состоят из шаблона, длина которого равна длине сборного элемента, и двух фиксаторов (лапок). Шаблон закрепляется на передней (по направлению монтажа) грани панели, а фиксаторы - на задней грани.

Инвентарные объемные направляющие включают шаблон симметричного сечения (двутавр, рельс, труба) и две пары фиксаторов (лапок). Фиксаторы устанавливают как на передней, так и на задней гранях монтируемого элемента на расстоянии около 1 м от ее верхнего и нижнего торцов.

Направляющие конструкции фирмы СИФ-БАШИ, применяемые трестом Укргидроспецфундаментстроем, состоят из накидного крючка и штыря. При монтаже панелей с этими направляющими накидной крюк скользит по пазу смонтированной панели до тех пор, пока не войдет в зацепление со штырем, установленным в пазу смонтированной панели.

При установке панелей в проектное положение по высоте в СССР наиболее распространены способы описания панелей на подготовленное основание и подвески панелей на воротнике (форшахте) траншеи.

В первом случае грунт разрабатывается с перебором на 100- 150 мм. Затем в траншею сбрасывают необходимое количество щебня. При этом, если отметка верхнего торца монтируемого элемента выше проектной, то он приподнимается краном, а затем резко опускается вниз, втрамбовывая щебень в дно траншеи.

При монтаже панелей с подвеской их на форшахте (воротнике) траншеи, в верхнем торце панели при ее изготовлении должны устраиваться дополнительные монтажные петли или делаться выпуски арматуры, через которые пропускаются металлические балки, опирающиеся на форшахту. После закрепления панели в проектное положение ранее установленные балочки удаляют.

Наилучшие результаты при подвеске панелей на форшахту дает использование специальной траверсы треста Укргидроспецфундаментстроя.

Важным технологическим процессом, осуществляемым после временного закрепления сборных элементов, является забутовка (тампонаж) застойных пространств между смонтированными панелями и стенками траншеи. Внешняя и внутренняя забутовки, имеющие различное функциональное назначение, выполняются из различных материалов (компонентов) различными технологическими приемами.

Материалы для забутовки внешнего застенного пространства должны обладать следующими свойствами: малой водопроницаемостью; быстрым схватыванием и твердением или консолидацией, регулируемыми в соответствии с технологическими требованиями; хорошим сцеплением с поверхностью панели и грунта; отсутствием усадки после твердения или консолидации, исключающим образование трещин в забутовочном материале или на границе с грунтом и с сооружением, опасными в отношении фильтрации; достаточной ползучестью, которая компенсировала бы возможные небольшие перемещения слоев грунта, не допуская появления в тампонажном материале трещин, и способствовала бы выравниванию нагрузки по всему периметру сооружения; стойкостью против агрессивного влияния подземных вод и малой стоимостью.

К механической прочности тампонажного материала высокие требования не предъявляют, поскольку она при статическом расчете сооружения не учитывается. Но прочность этого материала должна быть не менее прочности окружающего грунта.

Всем перечисленным требованиям в наибольшей степени соответствуют тампонажные глиноцементно-песчаные растворы и глино-щебнисто-песчаные композиции типа глинобетонов. Примерный состав 1 м тампонажного раствора, кг: цемент пуццолановый - 770, песок-770, глинистый раствор с удельным весом 1,1т/м-510, сульфитно-спиртовая барда - 0,5.

Тампонажный раствор во внешнее застойное пространство подается по инъекционным трубам диаметром 50-80 мм, длина которых должна быть равной глубине траншеи.

Цель забутовки внутреннего застенного пространства - надежное удержание стенки траншеи от обрушения и исключение навалов грунта на сборные стеновые панели, а также отжим глинистой суспензии в соседний участок разрабатываемой траншеи.

Материал для заполнения внутреннего застенного пространства должен быть тяжелее глинистой суспензии, достаточно жестким, иметь малую пористость, легко разрабатываться и не иметь сцепления с бетонной поверхностью сборного элемента, иметь малую стоимость. Указанным требованиям отвечают песок, щебень и песчано-гравийная смесь.

В практике возведения сооружений способом "стена в грунте" из сборных элементов в настоящее время преобладают два основных направления устройств стыков при вертикальной схеме разрезки сооружений, окончательный выбор которых определяется пря разработке ПОС: закрытые стыки, которые замоноличиваются подачей раствора в закрытую полость стыковой пазухи; открытые стыки, которые омоноличивают шприц-бетоном либо торкретом в открытую видимую полость стыка (по мере разработки грунта изнутри сооружения). В зависимости от расчетной схемы сооружения стыки панелей подразделяются на рабочие и нерабочие.

Основная модификация конструкции закрытого стыка ГПИ Фундаментпроекта и треста Гидроспецфундаментстроя представляет собой раздвижную шпонку, заполненную цементно-песчаным раствором. Перед заполнением раствором стыки ограждаются опалубкой с наружной и внутренней сторон панели с креплением щитов между собой на проволочных скрутках и после этого заполняются раствором.

После разработки грунта внутри сооружения стыки очищают от земли, а места, не заполненные раствором, дополнительно цементируют. Затем на сплошные закладные детали стеновых панелей с плотными швами наваривают металлическую накладку на всю высоту панели.

Закрытые нерабочие стыки ГПИ Фундаментпроекта и треста Гидроспецфундаментстроя выполняются в виде трапецеидальной шпонки, расположенной в центре поперечного сечения панелей, в середине которой размещены направляющие уголки, приваренные к панели. Стыки заполняют цементно-песчаным раствором при помощи трубы и растворонасоса.

Открытые стыки, выполняемые по мере выемки грунта из внутреннего контура сооружения, впервые предложены НИИСП Госстроя УССР и Укрводоканалпроектом. Технология устройства открытых рабочих и нерабочих стыков сводится к следующему. По мере разработки грунта и обнажения поверхности стыка к закладным деталям, размещенным ближе к наружным граням стеновых панелей, приваривается рабочая арматурная сетка с поперечными стержнями и шагом между ними таким же, как и в панелях. Слоями наносят шприц-бетон до линии закладных деталей на внутренних поверхностях панелей. Затем к закладным деталям внутренней поверхности панели приваривают равнопрочную арматурную сетку, которую покрывают торкретом.

Днища заглубленных объектов, стены которых выполняются способом "стена в грунте" из сборных элементов, должны сооружаться аналогично днищам опускных колодцев с учетом требований "Инструкции по проектированию опускных колодцев, погружаемых в тиксотропной рубашке" и #M12293 0 5200242 79 23942 2465715559 2685059051 3363248087 4294967268 584910322 3959249923СНиП 3.02.01-83#S. "Основания и фундаменты".