Особенности производства работ по возведению «стен в грунте» в условиях развития рынка недвижимости современного мегаполиса


На данный момент, когда плотность городской застройки зашкаливает, увеличивается численность населения наших городов и следовательно количество всех видов транспорта, возникает необходимость освоения подземного пространства для транспортных потоков и паркингов, а так же и других сооружений. Эта проблема решается лучшим образом, если в условиях сложившихся городов, для возведения подземных сооружений применять способ «стена в грунте».

Данный способ можно применять для промышленных, жилищно-гражданских, транспортных, гидротехнических и других сооружений.

Перейдем к сущности технологии «стена в грунте». Она  заключается в том, что в грунте устраивают выемки и траншеи различной конфигурации, в которых возводят ограждающие конструкции подземного сооружения, затем под защитой этих конструкций разрабатывают внутреннее грунтовое ядро, устраивают днище и воздвигают внутренние конструкции.

 

Устройство форшахты

Первоначальным этапом является устройство форшахты с целью предотвращения обрушения грунта. Необходимо выполнять крепление верхней части траншеи (форшахту) из монолитного или сборного железобетона(рис. 1).

При высоком уровне грунтовых вод для устройства форшахты следует отсыпать специальную насыпь (рис.2).

Форшахту из монолитного железобетона следует сооружать отдельными секциями длиной 4 … 6 м в следующей последовательности:

  • установка секции опалубки(инвентарная сборно-разборная металлическая или дерево-металлическая);
  • монтаж арматурных сеток и каркасов;
  • укладка и уплотнение бетонной смеси(класса по прочности на сжатие не менее В15);
  • засыпка сухим и несвязным грунтом пазух за стенками форшахты.

 

Разработка траншей

Перейдем ко второму этапу возведения – это разработка траншеи под защитой тиксотропного глинистого или иного соответствующего раствора отдельными захватками (рис.3).

Длина отдельной захватки составляет, как правило, 2,0 … 6,0 м и определяется  из условия обеспечения устойчивости стен траншей при их разработке и размером рабочего органа траншеекопателя. Захватка может быть пройдена за один или несколько проходов рабочего органа траншеекопателя на полную глубину траншеи (рис. 4 и 5).

После проходки траншеи на длину захватки следует выполнить подготовительные работы перед заполнением ее бетоном. Эти работы включают:

  • проверку глубины траншеи и зачистку забоя от слоя осыпавшегося грунта и осадка глинистого раствора;
  • контроль параметров и замену глинистого раствора;
  • прием траншеи по акту непосредственно перед заполнением.

 

Заполнение траншей монолитным железобетоном

Включает в себя несколько этапов:

  • Установка ограничителей

Для разграничения секций бетонирования в торцах каждой захватки размещают специальные межсекционные ограничители: извлекаемые инвентарные металлические элементы (трубы, сварные конструкции из прокатных профилей и т.п.) и неизвлекаемые, как правило, железобетонные элементы. При поочередной разработке траншеи ограничители должны быть, как правило, извлекаемыми, а при последовательной разработке допускается применение как извлекаемых, так и остающихся ограничителей. Конструкция ограничителей должна воспринимать давление бетона, исключать попадание бетона из одной захватки в другую и обеспечивать водонепроницаемость стыков.

Ограничители следует устанавливать в траншею краном в створ стыка между отдельными захватками. Нижний торец заглубляется ниже дна траншеи на 30 … 50 см., а верх надежно закреплен на конструкции форшахты с превышением уровня воротника.

  • Установка арматурных каркасов

Переходим к арматуре. Армокаркасы могут изготовляться на заводе отдельными блоками или на стройплощадке. В первом случае следует учитывать условия транспортировки. Готовые армокаркасы на стройплощадке хранят на деревянных подкладках под навесом.

Перед погружением армокаркаса в захватку его необходимо очистить и удалить с арматуры ржавчину и масло. Далее для обеспечения сцепления с бетоном арматурный каркас следует смачивать водой или проводить другие технологические мероприятия, препятствующие обволакиванию несущей арматуры частичками глины, например, продувку сжатым воздухом (барботаж).

Что касается способов строповки, подъема и опускания арматурного каркаса в захватку, то они должны исключать появление в нем деформаций. Каркас должен свободно проходить в траншею.

При установке в захватку (рис. 7,8) армокаркасы вывешивают на креплении верха форшахты или шпальной клетке (с помощью поперечных профильных балок или труб) так, чтобы продольные несущие стержни армокаркасов не опирались на грунт низа траншеи и имели с ним просвет 20 … 30 см.

  • Бетонирование

Добрались до бетонирования стен. Оно производится с помощью глинистого раствора  не позднее чем через 8 ч после окончания проходки траншеи на захватке и не позднее, чем через 4 ч от момента опускания арматурного каркаса. Бетонные смеси с заводов на стройку доставляются автобетоносмесителями.

Бетонирование следует вести методом вертикально перемещаемой трубы (ВПТ) без виброуплотнения или с виброуплотнением либо методом напорного бетонирования.

При бетонировании под глинистым раствором обеспечивают:

  • изоляцию бетонной смеси от раствора в процессе ее подачи в

траншею;

  • отсутствие перемешивания с раствором при укладке;
  • непрерывность бетонирования в пределах захватки;
  • контроль за технологией в процессе бетонирования.

Бетонная смесь из автобетоносмесителя загружается в приемный бункер (рис.9а). После этого трубу необходимо поднять на 3 … 5 см и перерезать тросик, удерживающий пробку. Пробка под действием избыточного давления бетонной смеси передвигается по бетонолитной трубе и выталкивает находящийся в ней глинистый раствор, препятствуя расслоению и перемешиванию бетона.

Далее удаляется шлам и верхний слой бетона, загрязненного глинистыми частицами. Работы по зачистке верхней части стены рекомендуется производить через 2 … 3 дня после окончания бетонирования захватки, т.е. в «молодом» возрасте бетона.

Напорное бетонирование стен ведут с подачей смеси в бетонолитную трубу при помощи бетононасоса(рис.10).

Далее проходит срок затвердевания бетона и разрабатывается грунтовое ядро(рис.11,12).

 

Заполнение траншей сборными железобетонными элементами

Что касается сборных железобетонных элементов стены в грунте, то их изготовляют, как правило, в заводских условиях, но так же допускается возводить на приобъектном полигоне.

Сборные элементы на строительную площадку доставляют на автомобильных полуприцепах или прицепах-роспусках.

Перед установкой сборных элементов в траншею следует:

  • проверить наличие и положение закладных деталей и

устройств;

  • проконтролировать надежность закрепления строповочных приспособлений;
  • очистить элементы от грязи, а металлические детали – от наплывов бетона.

Сборные элементы необходимо подвешивать к стреле крана за монтажные петли или сквозные монтажные отверстия при помощи двойного строповочного приспособления.

Составные по высоте элементы стыкуют в процессе монтажа в траншею, подвешивая на воротнике нижний блок, устанавливая на него краном верхний блок и сваривая по закладным арматурного каркаса. Для подвешивания элементов в них должны быть предусмотрены отверстия или

специальные закладные детали.

Сборные элементы стены в грунте омоноличивают следующими способами:

  • инъецированием цементно-глинистого или цементно-песчаного раствора;
  • заполнением до монтажа стеновых элементов методом ВПТ нижней части траншеи пластичным бетоном и последующим заполнение пазух с наружной стороны раствором, а с внутренней – легко разрабатываемым материалом (песком, гравием, щебнем);
  • заполнением до монтажа стеновых элементов методом ВПТ траншеи цементно-глинистым или цементно-песчаным раствором;
  • погружением стеновых элементов в заполняющий траншею цементно-глинистый раствор, под защитой которого разрабатывают траншею и который впоследствии твердеет.

Сборные и сборно-монолитные стены сооружаются из сплошных плоских панелей, из пустотелых панелей и тонкостенных объемных элементов. Тонкостенные объемные элементы могут иметь различные очертания (коробчатые, эллиптические, круглые, одноячейковые, многоячейковые и др.). Членение на элементы может быть вертикальным и горизонтальным(рис.13).

Сборные элементы необходимо проектировать максимально возможных размеров по ширине с целью сокращения числа швов. Ширину элементов рекомендуется принимать 150—500 см, толщину 20—120 см и более. Толщина элемента берется на 10 см меньше ширины траншеи для облегчения монтажа и проведения тампонажных работ по заделке пазух.

 

 

Практические примеры

Примеры позволят нам разобраться, когда целесообразней применять монолитное бетонирование, когда сборные железобетонные конструкции, а так же оценить их эффективность применения.

Строительство стартовых жилых домов корп.№№ 53,54,55 и подземных автостоянок №№ 63.64. Подряд на устройство из сборного ЖБ «стены в грунте». Строительство Семейного спортивно-оздоровительного боулинг-центра по адресу: г. Москва,Олимпийский проспект, влад. 16. (глубина 8 метров, возведение велось зимой).(рис.14).

После аварии на ЧАЭС возникла острая необходимость в создании защитного барьера, который предотвратил бы попадание радионуклидов в

р. Припять вместе с подземными водами. Данный барьер был выполнен в монолитном варианте (до 100 метров в глубину, протяженность стены 2,8 км, за 4 месяца).(рис.15).

Процесс строительства подземного пятиуровневого сооружения на Коменданской площади в г. Санкт-Петербурге. Конструкция стен круглого вида, диаметром 80 м сооружения, выполнена методом стена в грунте с устройством контрфорсов, обеспечивающих устойчивость, а затем произведена откопка и устройство перекрытий.(глубина около 20метров).(рис.16).

Можно сделать вывод из примеров, что сборные железобетонные конструкции целесообразней применять на относительно не больших глубинах, а монолитные на любой требуемой глубине. Исследования так же доказывают, что сборные железобетонные плоские стеновые панели лучше применять в сооружениях глубиной 10-12 метров, ребристые до 14-15метров, пустотные объемные блоки для устройства подпорных стен эффективны до 15-18 метров.

Сложность транспортировки(еще и в нынешней плотности движения), стоимость сборных ЖБ конструкций, повышенные требования к монтажным кранам – все это усложняет и увеличивает стоимость их применения, в отличии от монолитной бетонной смеси. Что касается преимуществ, то ЖБ элементы позволяют увеличить скорость возведения конструкции, снизить ее трудоемкость, снизить расход бетона.

Так же экономическая эффективность не может быть оставлена без внимания. Использование способа “стена в грунте” вместо традиционных методов выполнения работ при сооружении подземных помещений способствует снижению сметной стоимости до 25%, подпорных стен и ограждений — до 50%, противофильтрационных завес — до 65%.

 

Показатели

 

Способ строительства
«стена в грунте» «опускной колодец»
Сметная стоимость работ, тыс. руб 766 1001
Себестоимость работ, тыс. руб 727 940
Капитальные вложения в основные производственные фонды, тыс. руб. 32 92
Продолжительность строительства, мес 6.5 9.8
Приведенные затраты,тыс. руб 731 958

 

В качестве примера можно привести таблицу строительства подземного сооружения методом «опускного колодца» и «стена в грунте». За эталон  принимается  производство  работ  способом  «опускного  колодца»  в расчете на 1000 м2 вертикальной проекции площади стены. Сравниваемый вариант  («стена  в  грунте»)  имеет  следующие  характеристики: диаметр  колодца — 48 м; высота стеновых панелей — 8,65 м; толщина стеновых панелей — 0,3 м; масса панели — 16,5÷21 т; площадь стены — 1280 м2.

Наиболее трудоемкой и дорогостоящей операцией этого метода остается образование узкой глубокой траншеи в грунтах на глубину .Для этих целей используют траншеепроходческое оборудование, в основе работы которого ударный, вибрационный, режущий и водовоздушный принципы разработки грунта в узкой траншее.

 

Заключение

Подведем итоги. В сравнении с давно известными способами ограждения строительных котлованов “стена в грунте” обладает рядом данных технических преимуществ:

  1. Возможность устраивать котлованы там, где обычные способы их крепления неэффективны или невозможны вовсе.
  2. Достаточно высокая водонепроницаемость.
  3. Высокая надежность и возможность работы в сложных геологических условиях.
  4. Высокие темпы сооружения.
  5. Полное отсутствие динамических колебаний грунта, что позволяет осуществлятьстроительство в непосредственной близости от существующих зданий и коммуникаций.
  6. Низкий уровень шума на всех этапах работ.

Значительным преимуществом способа «стена в грунте» является возможность совмещения работ по устройству фундаментов и подвалов, что позволяет исключить переброски больших масс грунта.

Недостатки технологии «стена в грунте»:

1.ухудшается сцепление арматуры с бетоном, так как на поверхность арматуры налипают частицы глинистого раствора.

  1. Много сложностей возникает при ведении работ в зимнее время,  поэтому,  когда позволяют условия, используют сборный и сборно-монолитные варианты.

3.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.

 

Список источников информации

Учебная литература:

1.«Технология возведения зданий и сооружений» (Издание второе, переработанное и дополненное)/ В.И. Теличенко, О.М. Терентьев, А.А. Лапидус ,  Москва, «Высшая школа», 2004

 

  1. Современные технологии комплексного освоения подземного пространства мегаполисов: научное издание. — М.: Издательство АСВ, 2010. — 322с. Авторы: Теличенко В.И., Зерцалов М.Г., Конюхов Д.С., Королевский К. Ю., Король Е.А.

 

  1. Возведение подземных сооружений методом «стена в грунте». Технология и средства механизации: Учебное пособие.Автор/создатель: Колесников В.С., Стрельникова В.В.,  1999

 

  1. «ТЕХНОЛОГИЯ ВОЗВЕДЕНИЯ ПОДЗЕМНОЙ ЧАСТИ ЗДАНИЙ И CООРУЖЕНИЙ»/Учебное пособие для вузов/Мл. редактор Л. А. Козий Технический редактор Е. Л. Темкина Корректор Г. А. Кравченко, Е. А. Степанова, М.: Стройиздат,  1990

 

  1. Методические указания по проектированию сооружений метрополитена, возводимых методом «стена в грунте». М.,

Метрогипротранс, 1987

  1. Мангушев Р.А., Карлов В.Д., Сахаров И.И., Осокин А.И.
    «Основания и фундаменты» издательство АСВ. г. Москва, 2012 г.
  2. Мангушев Р.А., Усманов Р.А., Ланько С.В., Конюшков В.В.
    «Методы подготовки и устройства искусственных оснований: Учебное пособие» /издательство АСВ. г. Москва , 2012

 

Интернет-ресурсы:

1.http://www.complexdoc.ru

Рейтинг: 0

Автор публикации

0
не в сети 3 года

DaniilKirdin

Комментарии: 0Публикации: 10Регистрация: 21-04-2016

Оставьте комментарий