Подземные сооружения.

Подземные сооружения глубокого заложения возводятся преимущественно двумя методами:

· «стена в грунте»:

· монолитные;

· сборные;

· сборно-монолитные;

· опускные системы (колодцы и кессоны):

· монолитные;

· сборно-монолитные;

· сборные.

Стена в грунте.

По назначению стены в грунте разделяют на три типа:

· несущие (в т.ч. для устройства фундаментов);

· ограждающие;

· противофильтрационные.

Технология возведения стены в грунте состоит из следующих этапов:

· подготовительный;

· разработка траншеи под глинистым раствором;

· заполнение траншеи конструкционными материалами;

· разработка грунта в ядре сооружения;

· устройство днища и внутренних конструкций.

На подготовительном этапе особое внимание должно быть уделено устройству глиняного хозяйства.

Разработка траншей под глинистым раствором – это важнейший технологический этап строительства. Таким методом возводят стены подземных сооружений в водонасыщенных неустойчивых грунтах, грозящих обрушением стенок траншей в процессе их разработки, а также при укладке бетонной смеси. Траншею в процессе ее разработки и возведения стен заполняют глинистым раствором, предотвращающим обрушение грунта. Это позволяет отказаться от выполнения таких работ как забивка шпунта, водопонижение и замораживание. Глинистый раствор имеет такие свойства как тиксотропность, т.е. проникновение в поры грунта глинистых частичек и способность к кольматированию, т.е. отложению на поверхности грунта тех же частичек, что приводит к образованию практически водонепрницаемой пленки толщиной 2-5 мм. Для приготовления таких растворов применяются особые бентонитовые (от названия форта Бентон в США) глины, месторождения которых имеются у нас на Кавказе. Иногда (в маловлажных устойчивых грунтах) обходятся без глинистого раствора.

Строго говоря, стены в грунте разделяются на траншейные и свайные (рис.5.6.) , т.е. под «разработкой траншей» подразумевается также и разработка свай.

 

 

 

Рис.5.6. Виды траншейных и свайных стен:

а) – из непрерывных траншей с секционным заполнением; б) – из соединяющихся траншей; в) – из соприкасающихся свай; г) – из пересекающихся свай; д) – в траншеях из пересекающихся скважин; 1, 2 – последовательность разработки грунта; 3 – ограничитель.

Для разработки траншей применяются ковшовые и бурофрезерные машины. Из ковшовых машин наиболее широко применяются грейферные экскаваторы. Применяются двухчелюстные грейферы с глубиной разработки до 30 м. Иногда применяется экскаватор «обратная лопата», производящий разработку на глубину до 15 м, шириной до 0,6 м. Бурофрезерными машинами разрабатывают грунт на глубину до 50 м, и шириной 0,5-0,7 м. Разработку скважин под сваи ведут традиционным буровым оборудованием.

Разрыхленный грунт и обломки разрушенной породы вместе с глинистым раствором удаляются эрлифтом. После отстоя и очистки раствор может использоваться повторно.

Технологически стена в грунте может быть:

· монолитной;

· сборной;

· сборно-монолитной.

 

Устройство монолитных стен.

Стены из монолитного бетона и железобетона, как правило, осуществляются по двум технологическим схемам:

· траншейные схемы;

· стены из секущихся свай.

Последовательность технологических операций траншейной стены:

· после окончания разработки траншеи под глинистым раствором в ней выделяют захватки бетонирования длиной 3-6 м с помощью ограничителей – труб с приваренными уголками;

· устанавливают арматурные конструкции;

· укладывают бетонную смесь, вытесняя глинистый раствор (рис.5.7.).

Ограничители служат опалубкой торца забетонированной захватки, извлекаются через 3-5 часов после бетонирования. Бетонирование осуществляется с помощью ВПТ (вертикально перемещаемой трубы).

 

Рис.5.7. Схема укладки бетона методом ВПТ:

1 – траншея; 2 – бетон; 3 – армокаркас; 4 – бетонолитная труба; 5 – воронка; 6 – площадка.

Устройство стен из секущихся свай.

Последовательность устройства стен из секущихся свай:

· скважины бурят вплотную друг к другу с использованием обсадных труб;

· армирование каждой скважины производят отдельными каркасами;

· бетонирование каждой скважины ведут методом ВПТ;

· производят извлечение обсадных труб;

· производят уплотнение бетонной смеси вибрированием.

Устройство сборных и сборно-монолитных стен.

Конструктивные разновидности сборных и сборно-монолитных стен приведены на рис. 5.8.

 

Рис.5.8. Сборные и сборно-монолитные стены:

а) – сборные стены из плит; б) – стены из балок и плит; в) – сборно-монолитная двухъярусная стена; г) – сборно-монолитная стена из двухслойной панели;1 – траншея; 2 – панели; 3 – балки; 4 – плита; 5 – раствор; 6 – анкера; 7 – сборная плита; 8 – монолитный бетон; 9 – днище сооружения.

 

Разработку грунта внутри сооружения, огражденного стеной в грунте, в так называемом «ядре», ведут (см. рис. 5.9.):

а) – экскаватором с грейферным ковшом в слабых грунтах с поверхности земли;

б) – экскаваторами «ОЛ» и «ПЛ» изнутри сооружения с погрузкой в бадьи, поднимаемые кранами;

в) – бульдозером с выемкой грунта грейфером с поверхности земли;

г) – экскаватором в автотранспорт.

 

Рис.5.9. Схемы разработки грунта в “ядре”:

1 – стена; 2 – грейфер; 3 – экскаватор; 4 – кран; 5 – бадья; 6 – бульдозер; 7 –самосвал; 8 – въезд в “ ядро”.

 

Днище, перекрытия и внутренние конструкции заглубленных сооружений выполняются традиционными методами.

Опускные системы.

По этой технологии сооружение предварительно возводят полностью или частично на поверхности (или в неглубоком котловане), а затем погружают в грунт на проектную глубину.

Различают 2 способа:

· опускной колодец;

· кессон.

Технология возведения опускного колодца.

· Отрывка котлована одноковшовым экскаватором (обычно “ОЛ”) глубиной 1,2-1,5м.

· Возведение железобетонного звена на высоту 1-1,2м, снабженного в нижней части ножом-скосом, обрамлённым металлическим уголком. В зависимости от назначения сооружения и его заглубления стены возводят на всю высоту или постепенно наращивают (ярусами) по мере погружения сооружения в грунт. Для уменьшения трения сооружения о грунт стенки его делают с одним или несколькими уступами. Стены сооружения могут быть монолитными или сборными.

· Разработка грунта внутри опускного колодца. Для разработки и отгрузки грунта применяются одноковшовые экскаваторы, которые грузят грунт в бадьи, которые поднимает наверх кран. По периметру ножевой части во избежание неравномерной осадки сооружения грунт разрабатывают вручную. При поступлении в котлован грунтовых вод грунт разрабатывают гидромеханическим способом с помощью эрлифтов. Для уменьшения сил трения между грунтом и колодцем используют тиксотропную рубашку. Для преодоления сил трения предусматривают также утяжеление нижней части колодцев, использование пригрузов, использование массы предусмотренных проектом наземных сооружений над колодцами, применение вибропогружателей, размывание грунта под ножевой частью и др.

В процессе опускания колодца необходимо вести постоянное геодезическое наблюдение за его вертикальностью и скоростью погружения, при возникшем перекосе необходимо выбирать грунт у ножа отстающей стороны или применить гидроподмыв. Иногда отстающую сторону утяжеляют пригрузами из железобетонных блоков.

После достижения ножом колодца проектной отметки бетонируют днище с устройством гидроизоляции.

 

Рис. 5.10. Схема устройства опускного колодца:

1 – опускной колодец; 2 – ножевая часть; 3– уступ стены; 4 – глинистый тиксотропный раствор; 5 – бульдозер; 6 – экскаватор; 7 – козловой кран; 8 – бадья; 9 – лестница; 10 – вибропогружатели.

Способ кессона.

Этот способ применяют в сильнообводнённых или крупнообломочных грунтах, когда имеется опасность наплыва грунта в колодец.

Последовательность производства кессонных работ.

· Сооружение кессонной камеры.

· Монтаж шахтной трубы и шлюзовой камеры.

· Подача сжатого воздуха компрессором для вытеснения воды из кессонной камеры.

· Разработка грунта в кессоне.

· Возведение надкессонного строения.

 

Рис. 5.11. Схема возведения кессонного колодца:

а) – колодец для заглубленного здания; б) – колодец для фундамента глубокого заложения; 1 – кессон; 2 – сооружение; 3 – гидроизоляция; 4 – шахтная труба; 5 – шлюзовая камера; 6 – компрессор; 7 – монолитный массив фундамента.

 

Грунт в кессонной камере разрабатывается гидромеханическим способом или вручную. Кессонные колодцы применяются достаточно редко, т.к. работа под давлением требует длительного подъема рабочих через шлюзовую камеру, с целью предотвращения у них кессонной болезни.

 

 

Глава 6. Свайные работы.