Возведение подземных сооружений способом «стена в грунте». Виды сооружений, назначение. Применяемые машины и механизмы.

Мегаполисы и крупные города диктуют необходимость возведения высотных зданий и подземных заглубленных сооружений. Причем условиями подобного строительства являются: минимальная площадь строительной площадки, недопущение сотрясения грунта и исключение осадок фундаментов соседних зданий, работа в непосредственной близости от действующих подземных коммуникаций, бесшумность строительства и возможность одновременного проведения разносторонних работ с целью сокращения сроков строительства. Метод стена в грунте позволяет проводить безопасное строительство различной конфигурации на территориях с плотной застройкой в выше указанных условиях.

Сфера использования метода включает:

- жилищное строительство (фундаменты зданий, подземные гаражи, подземные паркинги);

- транспортное строительство (подземные автомагистрали, подземные переходы, тоннели и станции метро);

- гидротехническое строительство (насосные станции глубокого заложения, каналы, набережные и порты, причальные сооружения);

- промышленное строительство (хранилища и т.п.);

- реконструкция существующих объектов.

Сущность технологии «стена в грунте» состоит в том, что в грунте по контуру замкнутого в плане сооружения или тоннеля на всю его глубину прорезают траншею, которую затем заполняют армированным бетоном (или в которой монтируются сборные железобетонные элементы). Под защитой этой стенки извлекают грунт из внутренней части сооружения, бетонируют днище и фундаменты его конструктивных элементов.

Для разработки траншей используют преимущественно землеройные машины, оборудованные ковшом типа «грейфер», специальные ковшовые (в том числе многоковшовые) и штанговые экскаваторы, установки вращательного и канатного бурения.

В зависимости от гидрогеологических условий и глубины заложения выемку грунта (если стены не осыпаются) ведут сухим или (в водонасыщеных неустойчивых грунтах) мокрым способом.

Суть мокрого способа производства работ состоит в том, что в процессе выемки грунта траншею заполняют глинистой суспензией из бентонитовой глины. Бентонитовая глина обладает тиксотропными свойствами (т.е. свойствами загустевать в состоянии покоя, удерживая стенки от осыпания, и разжижаться при колебательном воздействии на раствор). Глинизация стенок траншеи позволяет отказаться от водопонижения или замораживания грунта. Технологическая последовательность устройства монолитной железобетонной стены в грунте показана на рис. 3. Она начинается с устройства пионерной траншеи глубиной до 1 м; борта этой траншеи укрепляют Г-образными железобетонными сборными элементами. Затем вдоль траншеи перемещается землеройная машина, удаляя грунт на всю глубину траншеи. Ширина траншеи обычно составляет 0,5-1 м, но может доходить и до 2 м.

Рис. 3 - Технологическая схема мокрого устройства монолитной железобетонной «стены в грунте»: 1 - устройство форшахты (укрепление верха траншеи Г-образными плитами); 2 - копка траншеи на длину захватки и заполнение ее глинизирующим раствором; 3 - установка ограничителей (перемычек между захватками); 4 - монтаж арматурных каркасов; 5 - бетонирование методом вертикально перемещаемой трубы с одновременным вытеснением глинизирующего раствора; 6 - набор прочности уложенного бетона.

Работы по удалению грунта и глинизации траншеи, армированию и бетонированию стенки ведут захватками. Длину захваток в зависимости от интенсивности работ и устойчивости грунта определяют от 3 до 6 м. Захватки располагают последовательно друг за другом или через одну. При последовательной разработке грунта по концам захваток устанавливают ограждения. Это могут быть трубы диаметром на 30-50 мм меньше ширины траншеи либо стальные листы, которые приваривают к торцам арматурного каркаса. Ограничители из труб удаляют через 3-5 часов после бетонирования.

Арматуру, для меньшего зависания на ней глиняного раствора, перед опусканием в него смачивают водой.

Бетонную смесь (обычно пластифицированную) опускают в траншею порциями по бетонолитной трубе, нижний конец которой на 15-20 см заглублен в ранее уложенный слой бетона, - это уменьшает загрязнение бетона глиной.

Бентонитовая глина, выдавленная из траншеи, отводится по канавкам для повторного потребления.

На рис. 4 приведена схема сооружения стены в грунте из сборных железобетонных элементов.

Основное достоинство сборных конструкций - упрощение работ в зимнее время. Однако стоимость сборной стены в грунте выше стоимости монолитного решения.

Рис. 4 - Технологическая схема устройства сборной железобе­тонной «стены в грунте»: 1 - устройство форшахты (укрепление верха траншеи Г-образными плитами); 2 - копка траншеи на длину захватки и запол­нение ее глинизирующим раствором; 3 - установка ограничителей (пе­ремычек между захватками); 4 - монтаж сборных железобетонных эле­ментов с одновременным выдавливанием глинизирующего раствора; 5 - защемление нижней части железобетонных досок монолитным бе­тоном «в распор»; 6 - засыпка зазоров между траншеей и сборными элементами - снаружи цементным раствором, а изнутри – песком.

Сборные железобетонные панели, погружаемые в тиксотропный раствор, выполняют несколько меньшей ширины, чем ширину траншеи. Они имеют прямоугольное очертание и продольные плоскости, выполняемые «в шпунт и гребень». Это обеспечивает сцепление элементов между собой. Нижняя часть сборных элементов защемлена монолитным бетоном. При сухом способе производства работ пазухи между траншеей и панелями заполняют цементным раствором. При мокром способе наружную пазуху траншеи заполняют цементно-песчаным раствором (это способствует монолитности стены), а внутреннюю - песком или гравийно-песчаной смесью (это облегчает разработку грунта в непосредственной близости от стены).

Конфигурация в плане возводимых стен в грунте может быть различной в зависимости от конструкции соору­жения и его назначения (рис. 5)— прямолинейной, криволинейной и ло­маного очертания.

Значительным преимуществом спо­соба «стена в грунте» является воз­можность 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.