Технология возведения подземных сооружений

Подземные сооружения возводят двумя способами: открытым и закрытым.

Открытый способ возведения основан на отрывке котлована с естественными откосами или шпунтовым основанием на дне которого возводят основание сооружения.

Закрытый способ применяют в плотной городской застройке или в зимний период времени. При закрытом способе возводят сооружения применяя методы: стена в грунте, метод опускного колодца, щитовая проходка, продавливание, горизонтальное бурение, прокол и т.д.

3.1 Технология возведения подземных сооружений способом «стена в грунте»

В существует несколько разновидностей метода «стена в грунте»:

• свайный, когда ограждающая конструкция образуется из сплошного ряда вертикальных буронабивных свай;

• траншейный, выполняемый сплошной стеной из монолитного бетона или сборных железобетонных элементов.

Технология перспективна при возведении подземных сооружений в условиях городской застройки вблизи существующих зданий, при реконструкции предприятий, в гидротехническом строительстве.

С использованием технологии «стена в грунте» могут сооружаться:

- противофильтрационные завесы;

- туннели мелкого заложения для метро;

- подземные гаражи, переходы и развязки на автомобильных дорогах;

- емкости для хранения жидкости и отстойники;

- фундаменты жилых и промышленных зданий.

В зависимости от свойства грунта и его влажности применяют два вида возведения стен — сухой и мокрый.

Сухой способ, при котором не требуется глинистый раствор, применяется при возведении стен в маловлажных устойчивых грунтах.

Свайные стены могут возводиться как сухим, так и мокрым способом, при этом последовательно бурится и бетонируется каждая свая.

Мокрым способом возводят стены подземных сооружений в водонасы-щенных неустойчивых грунтах, обычно требующих закрепления стенок траншей от обрушения грунта в процессе его разработки и при укладке бетонной смеси. При этом способе в процессе работы землеройных машин устойчивость стенок выемок и траншей достигают заполнением их глинистыми растворами (суспензиями) с тиксотробными свойствами. Тиксотробность - способность раствора загустевать в состоянии покоя и сдерживать стенки траншей от обрушения, но и разжижаться от колебательных воздействий.

В выемках, отрытых до необходимых глубины и ширины под глинистым раствором, этот раствор постепенно замещают, используя в качестве несущих или ограждающих конструкций монолитный бетон, сборные элементы, различного рода смеси глины с цементом или другими материалами.

Сущность действия глинистого раствора заключается в том, что создается гидростатическое давление на стенки траншеи, препятствующее их обрушению, кроме этого на стенках образуется практически водонепроницаемая пленка из глины толщиной 2...5 мм. Глинизация стенок выемок позволяет отказаться от таких вспомогательных и трудоемких работ, как забивка шпунта, водопонижение и замораживание грунта.

Для разработки траншей под защитой глинистого раствора применяют землеройные машины общего назначения - грейферы, драглайны и обратные лопаты, буровые установки вращательного и ударного бурения и специальные ковшовые, фрезерные и струговые установки.

Работы по отрывке траншей, как и производство последующих работ, в случае близкого расположения фундаментов существующих зданий выполняют отдельными захватками, обычно через одну, т.е.первая, третья, вторая, пятая, четвертая и т.д.

Длину захватки бетонирования назначают от 3 до 6 м и определяют по следующим критериям:

• условиям обеспечения устойчивости траншеи;

•принятой интенсивности бетонирования;

•типу машин, разрабатывающих траншею;

• конструкции и назначению «стены в грунте».

Последовательность работ при устройстве монолитных конструкций по методу «стена в грунте» (рис. 5):

1) забуривание торцевых скважин на захватке;

2) разработка траншеи участками или последовательно на всю длину при постоянном заполнении открытой полости бетонитовым раствором с ограничителями, разделяющими траншею на отдельные захватки;

3) монтаж на полностью отрытой захватке арматурных каркасов и опускание на дно траншеи бетонолитных труб;

4) укладка бетонной смеси методом вертикально перемещаемой трубы с вытеснением глинистого раствора в запасную емкость или на соседний, разрабатываемый участок траншеи.

Рисунок 5. Технологическая схема устройства стены в грунте 1 – устройство форшахты (укрепление верха траншеи); 2 – рытье траншеи на длину захватки; 3 – установка ограничителей (перемычки между захватками); 4 – монтаж арматурных каркасов; 5 – бетонирование на захватке методом вертикально перемещающейся трубы

Арматура - пространственный каркас из стали периодического профиля должен быть уже траншеи на 10...12 см. Перед опусканием арматурных каркасов в траншею стержни целесообразно смачивать водой для уменьшения толщины налипаемой глинистой пленки и увеличения сцепления арматуры с бетоном.

Бетонирование осуществляют методом вертикально перемещаемой трубы с непрерывной укладкой бетонной смеси и равномерным заполнением смесью всей захватки снизу вверх.

Ограничители размеров захватки:

• при глубине траншеи до 15 м трубы диаметром, меньшим ширины траншеи на 30...50 мм; их извлекают через 3...5 ч после окончания бетонирования на захватке, и образовавшаяся полость сразу заполняется бетонной смесью;

• при глубине траншеи до 30 м устанавливают ограничитель в виде стального листа, который приваривается к арматурному каркасу; при необходимости лист усиливается приваркой швеллеров.

При длине захватки более 3 м бетонирование обычно осуществляют через две бетонолитные трубы одновременно. Для повышения пластичности бетона и его удобоукладываемости применяют пластифицирующие добавки -спиртовую барду, суперпластификаторы.

Перерывы в бетонировании - до 1, 5 ч летом и до 30 мин - зимой. Бетонную смесь укладывают до уровня, превышающего высоту конструкции на 10...15 см для последующего удаления слоя бетона, загрязненного глинистыми частицами. При использовании виброуплотнения вибраторы укрепляют на нижнем конце бетонолитной трубы. При трубах длиной до 20 м применяют один вибратор, при длинах до 50 м - два вибратора.

Трубы на границе захваток обязательно извлекают. Раннее извлечение приводит к разрушению кромок образовавшейся сферической оболочки, что нежелательно, а позднее приводит к защемлению трубы между бетоном и землей и требуются значительные усилия для ее извлечения. Поэтому часто просто ставят не извлекаемые перемычки из листового железа, швеллеров или двутавров, обязательно привариваемых к арматурным каркасам сооружения.

Иногда для укрепления устья траншеи от разрушения и осыпания устраивают из сборных элементов или металла форшахты - оголовки траншей глубиной до 1 м для усиления верхних слоев грунта, или это траншея с укрепленными на глубину до 1 м верхними частями стенок.

Недостатки монолитного решения «стены в грунте»:

- ухудшается сцепление арматуры с бетоном, так как на поверхность арматуры налипают частицы глинистого раствора;

- много сложностей возникает при производстве работ в зимних условиях, поэтому, когда позволяют условия, используют сборный и сборно-монолитные варианты.

Применение сборного железобетона позволяет:

• повысить индустриальность производства работ;

• применять конструкции рациональной формы: пустотные, тавровые и двутавровые;

• иметь гарантии качества возведенного сооружения.

Недостатки сборного железобетона:

- требуется специальная технологическая оснастка для изготовления изделий, каждый раз своего сечения и длины;

- сложность транспортирования изделий на строительную площадку; требуются мощные монтажные краны;

- стоимость сборного железобетона значительно выше, чем монолитного.

Вертикальные зазоры между сборными элементами заполняются цементным раствором при сухом способе производства работ. При мокром способе наружную пазуху траншеи заполняют цементно-песчаным раствором, а внутреннюю - песчано-гравийной смесью. Наружное заполнение в дальнейшем будет служить в качестве гидроизоляции.

Применяют два варианта сборно-монолитного решения:

1) нижняя часть сооружения до определенного уровня состоит из монолитного бетона, вышележащие конструкции - из сборных элементов;

2) сборные элементы применяют в виде опалубки - облицовки устанавливают к внутренней поверхности траншеи, наружная полость заполняется монолитным бетоном.

При строительстве туннелей и замкнутых в плане сооружений после устройства стен грунт извлекается из внутренней части сооружения и его отвозят в отвал, днище бетонируют или устраивают фундаменты под внутренние конструкции сооружения.

Вопросы для самоконтроля:

1. Для возведения каких конструкций применяют метод стена в грунте7

2. Что представляет собой «сухой» способ устройства стены в грунте?

3. Что представляет собой «мокрый» способ устройства стены в грунте?

4. Какими свойствами должен обладать глинистый раствор при устройстве стены в грунте «мокрым» способом?

5. Из каких материалов возможно возведение стены в грунте?

4. Общие сведения о возведении зданий из сборных конструкций»