8.5. Технология производства работ методом «стена в грунте»

Сущность способа «стена в грунте» заключается в образовании под защитой глинистого раствора траншеи (выработки) с вертикальными стенками и последующим заполнением траншеи материалами или конструкциями. При заполнении выработки бетоном, железобетоном и сборными конструкциями стена в грунте выполняет роль ограждающей или несущей конструкции. При заполнении траншеи противофильтра-ционными материалами они выполняют роль противофильтрационных устройств (завес).

Способ «стена в грунте» используют при возведении подземных частей промышленных, энергетических и гражданских зданий, гидротехнических, транспортных и коммунальных инженерных сооружений. Такой способ дает возможность устраивать фундаменты и подземные сооружения практически любой глубины (4— 50 м и более). Обычно глубина конструкций ограничивается возможностями применяемой землеройной машины. Ширина траншеи может быть 0,2—1,2 м, что также ограничивается имеющимися в строительстве механизмами.

Конфигурация в плане возводимых стен в грунте может быть различной в зависимости от конструкции сооружения и его назначения (рис. 8.15)— 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.

Способ «стена в грунте» может быть использован в различных инже-нерно-геологических и гидрогеологических условиях и во многих случаях позволяет отказаться от забивки шпунта, различного рода креплений, водопонижения и замораживания.

Применение способа «стена в грунте» целесообразно при высоком уровне подземных вод; заглублении конструкции в прочный и водоупорный слой; в стесненных условиях строительства; при устройстве глубоких подземных сооружений (более 5—7 м).

Применение способа «стена в грунте» может быть ограничено: наличием грунтов с кавернами и пустотами, илов и рыхлых насыпных грунтов, включением обломков строительных конструкций и материалов и других препятствий.

В отечественной практике применяют два типа стен, возводимых способом «стена в грунте»: свайные — образуемые из сплошного ряда буронабивных свай, и траншейные — образуемые сплошной стеной из монолитного или сборного железобетона.

8 зависимости от свойств грунта и глубины стен применяют две технологии возведения стен: с применением глинистого раствора (мокрый способ) и сухой способ.

При мокром способе траншею впроцессе ее разработки и возведения стен заполняют глинистым раствором, который предотвращает обрушение грунта. Этот способ применяют в водонасыщенных неустойчивых грунтах. Устойчивость стенок траншей обеспечивается за счет укрепления

поверхностного слоя стенок путем создания экрана, состоящего из за-глинизированного грунта и глинистой корки, и передачи на стенку гидростатического давления глинистого раствора. Устойчивость стенок траншей возрастает с увеличением плотности глинистого раствора и уменьшением проницаемости образованного экрана.

Сухой способ применяют в устойчивых пылевато-глинистых грунтах с показателем текучести /^^0,25 при небольшой глубине стен (до 5—7 м). В процессе разработки траншею заполняют глинистым раствором (сус-..яензией). Для удержания частиц разрушенного грунта во взвешенном состоянии при разработке траншеи, как правило, применяют тиксотропные глинистые растворы.

Благодаря тиксотропным свойствам раствора можно удерживать частицы шлама во взвешенном состоянии при прекращении циркуляции раствора, вследствие чего поддерживается устойчивая работа механизмов, применяемых для разработки траншеи. Тиксотропный раствор позволяет сохранить устойчивость траншеи в период разработки грунта и устройства стены.

Конструкции, возводимые способом «стена в грунте», по способу изготовления бывают: монолитные, сборные и сборно-монолитные.

После устройства в грунте траншей (выемок) раствор в траншеях заменяют монолитным бетоном, сборными элементами,глиной или смесями глины с цементом в зависимости от назначения конструкции. В грунте формируют несущие конструкции (фундаменты и стены) или противо-фильтрационные завесы. При устройстве подвалов и подземных сооружений грунт, заключенный внутри стен, извлекают.

Образование стенок из секущихся буровых свай (рис. 8.16) применяют, когда стенку закладывают около существующих зданий и ниже по-дошвы их фундаментов. Во избежание подвижек грунта под фундаментами разработку грунта в скважине и бетонирование в ней осуществляют в обсадной трубе.

Технология возведения стен из секущихся буронабивных свай включает следующие процессы (рис. 8.17): бурение скважин с использованием направляющих труб; армирование скважин; бетонирование скважин методом ВПТ и извлечение направляющих труб из скважин.

Лидерно-направляющие трубы имеют с одной стороны вогнутый участок с тем же радиусом кривизны, что и сама труба. Таким образом, когда одна труба примыкает к другой, в плане они образуют очертание^ восьмерки и расстояние между осями соседних скважин оказывается меньше, чем их диаметр (см. рис. 8.16). Лидерно-направляющие трубы извлекают только после заполнения их бетоном. Расстояние между сваями должно быть менее диаметра их ствола. Примыкая друг к другу, сваи образуют сплошную стенку с волнистой поверхностью.

Для проходки скважин используют буровые станки ударного и вращательного действия, имеющие рабочие органы как периодического, так и непрерывного извлечения разрушенной породы с промывкой скважин и без нее. При использовании станков вращательного действия более производительных, чем ударно-канатные станки, с целью удержания породоразрушающего инструмента в вертикальной плоскости и обеспечения стыковочного контакта проходки ведут с помощью специальных фиксирующих устройств — направляющих шаблонов.

Конструкции стен фундаментов и подземных сооружений, возводимые в траншеях способом «стена в грунте», бывают: сплошные, облегченные сквозными пустотами, облегченные замкнутыми пустотами.

Перед устройством траншеи спосо-бом «стена в грунте» в верхней части траншеи предусматривается устройство воротника, который предотвращает обрушение верха бортов траншеи, является направляющим для разработки грунта и одновременно служит для разметки положения арматурных каркасов или сборных элементов, являясь опорой дляих

8.17. Технология устройства стены в грунте методом секущихся буронабивных свай I—бурение первой скважины; II—установка ли дерно-направляющей трубы (ЛНТ) в пробуренную скважину; III—бурение второй скважины; IV—установка ЛНТ во вторую скважину; V—установка арматурного каркаса; VI—бетонирование скважины;VII—извлечение лидерно-направляющей трубы; VIII—вибрированиебетонной смеси; 1—буровой станок УГБХ-150;2—ротор станка; 3—шнек;4—кран; 5—готовые сваипредыдущей секции; 6—скважина предыдущей секции с установленной ЛНТ; 7—первая пробуриваемая скважина в рассматриваемой секции; 5—лидерно-направляющая труба; 9—вторая пробуриваемая скважина в секции; 10—арматурный каркас; II —вибробадья для подачи бетонной смеси; 12—бункер для приема бетона; 13—свежеуложенная бетонная смесь; 14—.глубинный вибратор; 15—место устройстважелезобетонного обвязочного пояса.

подвески и крепления. Воротник устраивают из монолитного или сборного железобетона (рис. 8.18).

8.18. Конструкции воротников:железобетонные (а—в); металлический (г)

Выбор схемы и последовательность разработки траншеи определяются гидрогеологическими условиями, особенностями оборудования для разработки траншеи и конструктивными особенностями сооружаемых конструкций.

Разработку траншей с вертикальными стенками под защитой глинистого раствора выполняют землеройными машинами циклического и непрерывного действия.

К машинам циклического действия относят оборудование с ковшовыми рабочими органами: экскаваторы, оборудованные удлиненной рукоятью или напорным грейфером, штанговые экскаваторы и др.

К оборудованию непрерывного действия относятся гидравлические траншеекопатели, фрезерные и баро-вые машины. Такое оборудование более производительное, но более сложное.

Выбор землеройных машин производят с учетом характеристик разрабатываемых грунтов, размеров и конструктивных особенностей возводи-мого сооружения, стесненности строительной площадки и сроков возведения.

Разработка траншей в зависимости от типа проходческих машин может осуществляться непрерывно и отдельными захватками — шурфами.

При использовании грейферов могут применяться две основные технологические схемы возведения стен:

по первой схеме стена образуется из отдельных захваток, разрабатываемых и бетонируемых через одну с последующей разработкой и бетонированием промежуточных. Размеры захваток определяются величиной раскрытия челюсти и формой ковша (рис. 8.19);

по второй схеме стена сооружается непрерывной разработкой траншеи и последующим бетонированием сплошной стены.

Первая технологическая схема применяется в условиях, когда устойчивость стенок траншей не может быть гарантирована в течение времени, необходимого для разработки трех захваток.

Грунты I и II групп можно разрабатывать грейфером без устройства лидерных скважин, а грунты III и IV групп с устройством направляющих скважин. Отрывку грунта в захватках с устройством направляющих скважин производят последовательно или через одну захватку.

Для рытья неглубоких (до 12 м) траншей шириной 0,5—1 м применяют штанговый экскаватор конструкции НИИСП (рис. 8.20).

Штанговый экскаватор может срезать грунт по вертикальному забою. По направляющей копровой стойке с помощью кареток перемещается трубчатая рукоять с жестко укрепленным на ней ковшом. Верхняя каретка жестко соединена с рукоятью, а нижняя может перемещаться по рукояти и по копровой стойке. Ковш в открытом виде до начала разработки и во время разгрузки удержи-

8.19. Схема возведения стены с использованием грейфера

I-разработка захваток 1-й очереди; II разработка захваток 2-й очереди;III-укладка бетонной смееи; IV-готовый участок стены; 1-грейфер; 2-ограничитель;3-бетонолитная труба;4-арматурный каркас.

вает тяговый канат, соединенный с тыльной частью грейферного ковша кронштейном. Разработка траншеи начинается с проходки пионерного шурфа. Для работы в стреловом режиме ковш в раскрытом виде подают в траншею и разрабатывают тупиковую часть забоя. Копровая стойка при этом наклоняется с помощью гидроцилиндра, обеспечивая струговому ножу необходимое напорное усилие на забой. Глубина разработки грунта до 18 м. Ширина разрабатываемой траншеи 0,4—1 м.

При использовании бурофрезных агрегатов (типа СВД) рекомендуется применять технологическую схему, которая предусматривает разработку непрерывной траншеи и бетонирование захватками, расположенными последовательно.

Такую же технологическую схему следует применять при разработке сплошной траншеи штанговым экскаватором и экскаватором, оборудованным обратной лопатой.

Для приготовления глинистых растворов применяют бентонитовые глины или местные глины, содержащие 30—50 % глинистых частиц.

8.20. Разработка грунта штанговым экскаватором;1-базовая машина (экскаватор); 2-копровая стойка; J-тяговый канат; 4-каретка; 5-упор; 6-штанга-рукоять; 7— подъемный канат; 8— направляющая; 9— грейферная часть ковша; 10-дно траншеи; 11-струговая часть ковша