Технология «стена в грунте»

Технология «стена в грунте». При расположении подземных сооружений мелкого заложения в непосредственной близости от зданий, а также в условиях интенсивного уличного движения при­меняют траншейный способ производства работ.

Основные технологические операции выполняют в такой последовательности (рис. 1).

1- траншея; 2- арматурный каркас; 3- железобетонная конструкция; 4 – распорка; 5-обратная засыпка

Вначале в местах расположения стен будущего подземного сооружения отдельными захватками разрабатывают и закрепляют траншеи шириной до 0,6—0,8 и глубиной до 18—20 м, в которых возводят конструкции стен.

Затем с поверхности земли вскрывают котлован до низа основного перекрытия и устанавливают сборные или бетонируют моно­литные конструкции перекрытия, опирая их на ранее возведен­ные стены. Далее готовое перекрытие защищают от воды гидро­изоляционным покрытием и засыпают грунтом, восстанавливая дорожную одежду над подземным сооружением. Под защитой стен и перекрытия разрабатывают грунтовое ядро, возводят межъярусные перекрытия, перегородки и бетонируют днище.

При строительстве двух- или много пролетных подземных со­оружений промежуточные стены также возводят в траншеях, а колонны-стойки выполняют в виде сквозных буровых свай. Такая последовательность ведения работ позволяет быстро восстановить движение транспорта над строящимся подземным сооружением, что особенно важно при возведении подземных объектов на срав­нительно узких и грузонапряженных дорогах и улицах.

При траншейном способе работ в отличие от котлованного не требуется применения металлического крепления стен, обеспечи­вается устойчивость расположенных поблизости зданий и соору­жений.

Траншейный способ работ в том виде, в котором его долгое время применяли в тоннелестроении, предусматривает крепление траншей деревянной крепью, что сопряжено со значительными трудностями. В последние годы широкое распространение полу­чил видоизмененный траншейный способ, при котором для крепле­ния стен траншей используют специальный глинистый раствор — бентонитовую суспензию. Последняя удельным весом 10,5—12 кН/мз представляет собой коллоидный раствор монтмориллонитовых глин и характеризуется тиксотропными свойствами.

Находящаяся в жидком состоянии (золь) бентонитовая суспен­зия с течением времени загустевает (переходит в гель), а при ме­ханическом воздействии вновь переходит в золь, причем гель об­ладает статической, а золь — динамической структурной проч­ностью. Имея низкую вязкость и высокую глинизирующую способность, бентонитовая суспензия проникает в грунт и кольматирует стенки траншей, образуя на их поверхности тонкую (0,5—30 мм) и достаточно плотную и прочную корку. Наличие такой глинис­той корки предотвращает избыточную фильтрацию глинистого раствора в грунтовый массив и удерживает от обрушения верти­кальный откос траншей с нагрузкой на поверхности. Глинистая корка является также своеобразным экраном, обеспечивающим передачу на грунт статического и динамического давления бенто­нитовой суспензии. Для устойчивости траншейных стен необходимо, чтобы давление глинистого раствора превышало активное дав­ление грунта и воды. Из этого условия находят требуемую вели­чину удельного веса глинистого раствора. Следует отметить, что в связи с относительно высокой стоимостью и дефицитностью бен­тонитовых глин в ряде случаев используют глинистые растворы, приготовленные из обычных грубо дисперсных глин, которые под­вергают дополнительной обработке — диспергированию.

Глинистый раствор характеризуется постоянством свойств на всей стадии производства строительных работ. Он не ухудшает сцепления арматуры с бетоном, не смешивается с бетонной сме­сью, что позволяет вести бетонирование подводным способом. Для улучшения физико-химических свойств глинистого раствора в его состав вводят специальные добавки, повышающие вязкость, уве­личивающие плотность, уменьшающие период гелеобразования и др. Созданы также морозоустойчивые глинистые растворы с тем­пературой замерзания до 238 К (-35ºС).

В закрепленные глинистым раствором траншеи опускают арма­турные каркасы и бетонируют конструкции стен непосредственно в грунтовой опалубке, вытесняя глинистый раствор бетонной смесью.

Такая технология возведения стен, получившая название «сте­на в грунте», может применяться практически в любых не скальных грунтах (как в несвязных, так и в плотных глинистых), за исключением текучих илистых и плывунных грунтов, а также грунтов, имеющих крупные пустоты или карсты. При этом уровень грунтовых вод должен располагаться на глубине не менее чем;

1. м от поверхности земли, а скорости движения грунтовых вод не должны превышать критических, при которых происходит вы­мывание глинистого раствора. При этом не требуется устройства водоотлива или искусственно­го водопонижения; уменьшаются объемы земляных работ, предот­вращаются сильный шум и вибрация, снижается трудоемкость и возрастают темпы строительства.
2. При таком способе работ стены являются одновременно крепью и конструктивным элементом подземного сооружения. Они могут использоваться в качестве ограждения котлована вместо свай или шпунта и раскрепляться расстрелами или грунтовыми анкерами. При траншейном способе возникают трудности с защитой подзем­ного сооружения от подземных вод, ибо устройство наружной гид­роизоляции стен практически невозможно. Вместе с тем образую­щаяся на поверхности бетона со стороны грунта глинистая корка имеет низкий коэффициент фильтрации, что обусловливает повы­шенную водонепроницаемость конструкции тоннеля. Наряду с траншейными стенами применяют также стены из взаимно пере­секающихся или касающихся буронабивных свай.
3. Способ «стена в грунте» наиболее эффективен при глубине траншей более 5—6 м, а также при расположении подземного сооружения в непосредственной близости от зданий или их фунда­ментов. Использование глинистого раствора для крепления стен траншей дает возможность исключить свайное, шпунтовое или много дельное деревянное крепление.