Стена в грунте

Устройство опор глубокого заложения

В зависимости от гидрологических, гидрогеологических условий, глубины заложения способы возведения опор подразделяются на открытые, «стена в грунте» и опускные.

Открытый способ основан на возведении котлована с естественными откосами или шпунтовым ограждением, на подошве которого возводят сооружения. По окончании работ пазухи котлована засыпают грунтом. Способ применяют при сравнительно небольшом (до 15 м) заглублении сооружения и преимущественно в сухих грунтах. При других условиях используют «способ стена в грунте» или опускной способ.

Сущность этого способа состоит в том, что в грунте сначала возводят из бетона (железобетона) или из сборных железобетонных элементов конструкции ограждающих стен сооружения, а затем под их защитой разрабатывают грунтовое ядро, устраивают днище и строят внутренние конструкции. Обычно ограждающие стены играют и роль фундамента сооружения.

В отечественной практике обычно применяют два типа стен, возводимых способом «Стена в грунте: свайные и траншейные. Стены свайного типа образуются сплошной стеной из ряда вертикальных буронабивных свай. Стены траншейного типа образуются сплошной стеной из монолитного бетона (железобетона) и сборных железобетонных панелей.

В зависимости от свойств грунта, его влажности, применяют два вида технологий возведения стен способом «стена в грунте» - мокрым и сухим способом.

Мокрым способом возводят стены подземных сооружений в водонасыщенных неустойчивых грунтах, требующих закрепления стенок траншеи от обрушения грунта в процессе его разработки, а так же при укладке бетонной смеси. Траншею в период ее разработки и возведения стен заполняют глинистым раствором, который предотвращает обрушение грунта стенок траншеи. Это позволяет отказаться от выполнения таких работ как забивка шпунта, водопонижение и замораживание.

При возведении стен в маловлажных устойчивых грунтах применяют сухой способ возведения, при котором глинистый раствор не требуется.

При мокром способе существенное влияние на возведение и качество работ оказывает технологическая характеристика глинистого раствора.

Глинистый раствор доен обладать способностью кальматировать, то есть отлагать на поверхности и в порах грунта принесенные частицы глины, образуя на ней практически водонепроницаемую пленку толщиной 2÷5 мм. Такие свойства присущи бентонитовым глинам кавказских месторождений.

Характерной особенностью бентонита является его тиксотропность. Тиксотропность это свойство раствора (суспензии) загустевать в спокойном состоянии при постоянной температуре и вновь переходить в жидкое состояние при встряхивании или перемешивании с последующим обратным восстановлением геля, при чем этот процесс может повторяться любое число раз.

Состав глинистого раствора должен устанавливаться в каждом отдельном случае в лаборатории в зависимости от геологических и прочих условий строительной площадки.

Количество глины, необходимой для получения 1м³ глинистого раствора, определяется по формуле:

Q=γг (γ1-γв)/(γг-γ1), (38)

где Q – масса глины на 1м³ глинистого раствора; γг - плотность глинистых частиц; γ1 – плотность глинистого раствора; γв - плотность воды.

Плотность глинистых частиц должна быть в пределах γг =2,68 – 2,74 г/см³, плотность глинистого раствора γ1 = 1,03 – 1,10 г/см³ для раствора из бентонитовых глин и γ1 = 1,13 – 1,25 г/см³ для растворов из глин других видов.

Главным критерием пригодности местных глин для приготовления суспензий является бентонитовое число не ниже 7, содержание глинистых частиц не менее 30% и число пластичности более 0,2.

Бентонитовым числом называют показатель суточной стабильности глинистой 4% суспензии, приготовленной в 0,2% растворе оксида магния.

Производство работ по устройству фундаментов глубокого заложения методом «стена в грунте» включает подготовительные работы, устройство форшахты, разработку и заполнение траншеи. Технологическая схема производства работ по устройству стены в грунте приведена на Рис. 46.

Рис. 46. Технологическая схема устройства стены в грунте

1- бетон; 2- армокаркас; 3- ограничители; 4 – траншея; 5 – форшахта

К подготовительным работам относятся: разбивка и закрепление на местности осей стенки, наружных кондукторов, расчистка и планировка площадки, оборудование узла для приготовления и очистки глинистых растворов (суспензий), устройство канав. Лотков и емкостей для сбора, накопления и регенерации глинистой суспензии, вытесняемой при заполнении траншеи.

Форшахта фиксирует плановое положение траншеи, предотвращает обрушение стен и ее устья, позволяет размещать оборудование вдоль стен траншеи. Стены форшахты выполняют из монолитного или сборного железобетона. Высоту стен принимают равной 0,8 м, а ширину на 0,1 – 0,2 м больше ширины траншеи. Верх форшахты необходимо выполнять на 0.3 м выше уровня глинистого раствора в траншее, который, в свою очередь, должен превышать уровень грунтовых вод на 1 – 1,5 м .

Разработка траншеи в нескальных грунтах производится экскаватором «Обратная лопата» при глубине траншеи до 8 – 10 м. При глубине траншеи до 16 м разработка ведется экскаватором «Драглайн» или штанговым экскаватором. При глубине траншеи до 25 – 30 м разработка ведется экскаватором, оборудованным грейферным ковшом. При глубинах траншеи более 30 м разработка грунта ведется буровыми машинами.

Монолитные железобетонные стены выполняют либо путем разработок отдельных секций, либо проходкой непрерывной траншеи. В первом случае сначала проходят на глубину завесы и заполняют твердеющим материалом секции первой очереди длиной от 5 до 9 м. Проходка ведется под слоем глинистого раствора. Разработанный грунт из траншеи отсасывается или удаляется ковшом экскаватора. Заполнение траншеи бетоном выполняется методом подводного бетонирования. (ВПТ). Секции второй очереди разрабатываются после того, как материал–заполнитель секции первой очереди наберет необходимую прочность. Для улучшения контакта, между секциями замыкающие элементы второй очереди выполняют с врезкой в секции первой очереди на 0,3 – 0.5 м.

Для снижения трудоемкости работ, выполняемых на строительной площадке по устройству ограждающих конструкций подземных сооружений методом «Стена в грунте», начали использовать сборные железобетонные панели. Панели устанавливают в отрытую траншею, соединяют их между собой и заполняют пазухи (застенные пространства) и полости под подошвой панели в направлении снизу вверх методом ВПТ тампонажными растворами, имеющими хорошую подвижность.

Так как все работы по устройству подземных сооружений методом «Стена в грунте» являются скрытыми и их качество можно установить только после выемки грунта из котлована, то контролю качества выполняемых работ в процессе их производства уделяется особое внимание.