Котлован стена в грунте


Стена в грунте — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 26 марта 2015; проверки требуют 14 правок. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 26 марта 2015; проверки требуют 14 правок. Грейферный экскаватор для выборки грунта под стену в грунте

Стена в грунте — метод возведения подземных или заглублённых сооружений, фундаментов, ограждений котлованов, подпорных стен, a также противофильтрационных завес c использованием при разработке грунта тиксотропного глинистого раствора.

Суть метода заключается в том, что узкие и глубокие траншеи разрабатывают под защитой бентонитовой суспензии, которая оказывает избыточное гидростатическое давление на вертикальную поверхность, что способствует укреплению стен и оберегает траншею от разрушения.

Стена в грунте может возводиться глубиной до 40, а при использовании спецоборудования — до 60 метров, а ширина траншеи при этом может быть очень узкой — от 0,4 до 1 м. Стена становится ограждающей конструкцией, а кроме того, может выполнять функцию несущего элемента подземных сооружений.

Метод может применяться в практически в любых нескальных грунтах, кроме рыхлых насыпных, текучих и плывунных. Наиболее эффективно использование метода в сложных гидрогеологических условиях при относительно неглубоком залегании водоупорных грунтов, a также вблизи зданий или их фундаментов.  

По конструкции стены в грунте могут быть:[2]

  • буронабивные, из «секущихся свай», или «касающихся свай», расположенных в одном створе, причём для буросекущихся свай сваи второй очереди врезаются в сваи первой очереди.
  • монолитные бетонные, состоящие из отдельных плотно сопряженных между собой секций (захваток)

одноярусные — из панелей с вертикальными стыками.

многоярусные — из панелей с вертикальными и горизонтальными стыками.

на примере монолитной бетонной стены в грунте.

  1. По периметру котлована сооружения строится форшахта — железобетонное ограждение, обеспечивающее проектную точность будущей стены и предотвращающее обвал грунта с верхней части траншеи.
  2. Производится разработка траншеи для стены. Траншеи разрабатывают отдельными участками (захватками) длиной 3-6 метров, вскрывая их через один. В процессе выемки грунта траншею заполняют раствором бентонита, который предохраняет её стенки от обрушения.
  3. После достижения нижней отметки в траншею опускают каркасы из арматуры.
  4. После монтажа каркасов производится бетонирование стены через бетонолитные трубы. По мере укладки этой смеси в траншею бентонитовый раствор вытесняется и откачивается. После чего фильтруется и хранится в резервуарах для использования в следующем сегменте стены.

После полного застывания бетона приступают к разработке грунта под котлован сооружения, а также проводят работы по креплению стены.[3]

Для разработки грунта в траншее применяется оборудование двух типов: плоский грейфер (ковш) и гидравлическая фреза. С помощью грейфера можно разрабатывать только дисперсные грунты (пески, глины), при этом велика вероятность отклонения «стены в грунте» от вертикали.

Гидравлическая фреза может разрабатывать все типы мягких и твердых грунтов – от дисперсных до полускальных, при этом обеспечивается высокая точность, а поверхность «стены в грунте» после откопки котлована остается довольно ровной и готовой под облицовку.[4]

Стена в грунте: технология и порядок устройства

В условиях современного дефицита пространства, который наблюдается в крупных городах, застройщики всё чаще ищут способы наиболее рационального его использования. Для увеличения полезной площади возводимых зданий ещё в ХХ в. архитекторы устремили свои взоры ввысь, создав гигантские небоскрёбы.

Но в последнее время найден ещё более практичный способ использования драгоценной земли: наряду с ростом в высоту современные здания растут и вглубь. Это позволяет размещать в многоуровневых подземных пространствах стоянки и супермаркеты, склады и развлекательные комплексы. Одной из технологией, позволяющей производить подземное строительство, является «стена в грунте».

Описание технологии

Грунтовые воды могут ограничить глубину строительства

Разработана эта технология была для возведения различных подземных построек в условиях городской тесноты. Однако она вполне подойдёт и для частной застройки.

Особенно, если строительство загородного дома ведётся на дорогостоящих участках вблизи мегаполисов и владелец земли хочет по максимуму использовать свою землю.

Глубина строительства может ограничиваться подпочвенными водами, но зачастую «стена в грунте» проходит водоносные слои, опускаясь до 50 и более метров.

Суть метода в двух словах заключается в устройстве ограждающей стены по периметру будущего подземного помещения. Данная стена должна быть заглублена вплоть до самой нижней точки проведения работ или ещё ниже.

Подобная технология может быть условно разделена на несколько разновидностей по способу сооружения защитной стены.

  1. Траншейный или свайный.
  2. Сухой или мокрый.

Траншейный сухой способ

Предусматривает применение готовых конструкций из железобетона либо заливку монолитного бетона. По периметру будущей постройки при помощи экскаватора или фрезы выкапывается траншея форшахты глубиной до 2 – 3 м.

Стенки форшахты необходимо укрепить

Форшахта служит для обозначения периметра будущей постройки, а также для укрепления стенок будущей траншеи. Как известно, у глубокой траншеи наименее устойчива её верхняя часть.

Чтобы предотвратить осыпание верхнего слабого грунта, стенки форшахты укрепляют. После этого при помощи крановых или экскаваторных грейферов производят выборку почвы из траншеи на необходимую глубину вплоть до нескольких десятков метров.

После того, как траншея выкопана на нужную глубину по всему периметру будущих стен, в неё заливают монолитный железобетон или монтируют в ней сборные бетонные конструкции.

«Сухой» способ достаточно прост и поэтому наиболее востребован в частном строительстве, а также на достаточно прочных грунтах с низким уровнем подпочвенных вод.

Траншейный мокрый способ

«Мокрая» технология основана на таком физическом понятии как «тиксотропность, под которым понимают свойство отдельных составов и материалов самостоятельно восстанавливать свою первоначальную форму. Это уникальное свойство в наибольшей степени присуще бентонитовым глинам, суспензия которых может разжижаться под действием вибрации, а после перехода в спокойное состояние – вновь увеличивать плотность, возвращаясь к исходному состоянию.

Первоначальный этап «мокрого» траншейного метода ничем не отличается от «сухого». Также производится устройство форшахты для обозначения контура глубинной траншеи. Но вот далее работы идут по совершенно другому сценарию: траншея заполняется взвесью глины в водном растворе – глиняной суспензией.

Плотность суспензии зависит от слабости грунта

Она, оказывая давление на стенки траншеи, выкапываемой в слабых грунтах, не даёт им обваливаться вниз, удерживая их форму. При этом сама суспензия находится в жидком состоянии, ничуть не препятствуя землеройной технике углублять траншею.

Для приготовления раствора смешиваются глина и вода в пропорции от 1 к 1 до 1 к 2. Плотность раствора зависит от показателей прочности грунта: чем более слабый грунт. Тем более плотной должна быть суспензия.

«Мокрый» способ применяется обычно в крупном промышленном строительстве, когда работа ведётся на слабых грунтах, или когда «стена в грунте» должна пройти сквозь грунтовые воды. В частной застройке данный способ не используется из-за сложности технологии и финансовой затратности.

Свайный метод

При свайном методе стена из монолитного или сборного железобетона заменяется сплошной стеной из буронабивных свай, заглубленных до нужного значения. В данном случае вместо копки траншеи применяется способ глубинного бурения. После устройства по периметру плотно примыкающих друг к другу скважин производится их армирование, а затем заливка бетонным раствором.

Для создания плотного заграждения, непроницаемого для подземной влаги – так называемого «инфильтрационного барьера», применяется технология лидерного бурения. Она подразумевает использование в качестве свай особых труб, одна из сторон которых имеет вогнутый желоб, проходящий вдоль всей длины трубы.

При монтаже одна труба своим желобом плотно прижимается к выпуклой части другой трубы. Таким образом, получается прочная и плотная стена, сквозь которую не могут пройти грунтовые воды.

Свайный метод используется в основном при строительстве подземных конструкций, расположенных в непосредственной близости от других зданий. В том числе, если их глубина больше, нежели глубина заложения фундамента соседних зданий.

Преимущества технологии

Смонтировать стену в грунте можно на любом типе почв

Данная технология подземного строительства является наиболее распространённой при возведении различных сооружений на глубине свыше 5 – 7 м. Популярность её обусловлена рядом несомненных плюсов:

  1. Возможность совместить в одной конструкции фундамент здания и стены его подземной части.
  2. Простота и безопасность произведения работ по сравнению с другими способами.
  3. Многофункциональность технологии – устройство стены в грунте возможно практически на любых типах почв, в том числе на водонасыщенных и слабых основаниях.
  4. При использовании данной технологии на грунтах с высоким уровнем подпочвенных вод отпадает необходимость в их отведении или заморозке.

Единственными ограничениями для применения такого способа может стать наличие в почве крупных пустот и большой слой насыпного грунта.

Используемая техника

Количество и номенклатура привлекаемой техники полностью зависит от объёмов работ и технологии их проведения. Если «стена в грунте» для малоэтажного загородного дома может быть сооружена при помощи лёгкого колёсного экскаватора, то строительство подземной конструкции при строительстве небоскрёба потребует привлечения большого количества специализированной техники.

Для устройства форшахты может использоваться фреза или лёгкий экскаватор. Закачка глиняной суспензии требует наличия специализированного растворного узла для её приготовления и бетононасосной станции для подачи жидкого раствора в траншею.

Глубинные траншеи копаются при помощи линейных (плоских) грейферов, навешанных на кран или экскаватор. Создание скважин для буронабивных свай производится буровыми установками вращательного или ударно-вращательного действия.

Армирование траншей и скважин

Каркаса должно хватать на всю глубину траншеи

При армировании траншей или скважин применяются армокаркасы объёмного типа из рифлёной арматуры. При их изготовлении и установке следует соблюдать ряд строительных нормативов:

  1. Готовые каркасы должны быть по длине равными глубине траншеи или скважины.
  2. Для образования защитного бетонного слоя вокруг арматуры ширина каркаса должна быть на 120 – 150 мм уже ширины траншеи или скважины.
  3. При сооружении каркаса следует учитывать конструкцию стен, предполагаемую нагрузку, которую должна будет выдерживать «стена в грунте».
  4. В конструкции каркасов должны быть предусмотрены промежутки для введения внутрь них труб для заливки бетона.

Перед установкой армокаркаса в траншею, заполненную глиняной суспензией («мокрый» способ), арматуру следует смочить водой. Это позволяет уменьшить налипание на неё глиняной взвеси, в результате чего увеличивается её сцепка с бетонным раствором.

Заливка бетона

В промышленном строительстве заливка бетона ведётся с использованием бетонолитных труб, которые перемещаются при помощи строительного крана.

Они представляют собой трубы диаметром от 20 до 30 см с толщиной стенки порядка 1 см, монтируемые из секций длиной 1-2 м, и подключаются к приёмному бункеру для бетона или бетононасосной станции.

Заливать бетон следует, соблюдая следующие технические условия:

  1. Для бетонирования применяется бетон марки не ниже М-200 с размером фракции наполнителя около 5 см.

    Для уплотнения бетона используйте глубинные вибраторы

  2. Заливка должна производиться непрерывным методом во избежание образования трещин и расслоений.
  3. При «мокром» методе копки траншеи бетон заливается прямо в глиняный раствор. При этом суспензия по мере заполнения траншеи бетоном будет выталкиваться наверх, поэтому следует заранее предусмотреть пути отвода жидкого глиняного раствора.
  4. Бетонолитная труба должна быть опущена в траншею таким образом, чтобы она была выше дна на 10 – 15 см.
  5. При заливке бетона в яму, заполненную глиняным раствором, бетонолитная труба должна быть постоянно погружена в заливаемый бетон. Это поможет избежать расслаивания бетона при его опускании вниз, так как в противном случае тяжёлые наполнители (щебень, гравий) быстрее опускались бы, чем цементная смесь. Кроме того, при погружении горловины трубы в бетон предотвращается возможность смешения бетонного и глиняного растворов.
  6. При заливке обязательно следует использовать глубинные вибраторы для уплотнения бетона.

В частном строительстве при сооружении «стены в грунте» можно использовать бетон, приготовленный своими руками.

Монтаж сборного железобетона

Вместо заливки монолитного железобетона в «стену в грунте» можно смонтировать при помощи готовых бетонных конструкций. Это позволит значительно сократить затраты сил и времени, так как в данном случае можно будет обойтись более узкой траншеей. Подробнеее о строительстве стены в грунте смотрите в этом видео:

Не понадобится сооружать армированный каркас и производить трудоёмкую заливку бетонного раствора. Также не нужно будет ждать, пока монолитная заливка наберёт достаточную крепость. Сразу после монтажа подземной стены из готовых конструкций и их закрепления между собой можно приступать к выемке грунта для устройства подземных помещений.

Технология стена в грунте для устройства подземных сооружений

Технология «стена в грунте» для устройства подземных сооружений

Подземные сооружения в зависимости от гидрогеологических условий и глубины заложения осуществляют разными способами, основные из которых - открытый, «стена в грунте» и способ опускного колодца.

Сущность технологии «стена в грунте» заключается в том, что в грунте устраивают выемки и траншеи различной конфигурации в плане, в которых возводят ограждающие конструкции подземного сооружения из монолитного или сборного железобетона, затем под защитой этих конструкций разрабатывают внутреннее грунтовое ядро, устраивают днище и воздвигают внутренние конструкции.

В отечественной практике применяют несколько разновидностей метода «стена в грунте»:

- свайный, когда ограждающая конструкция образуется из сплошного ряда вертикальных буронабивных свай;

- траншейный, выполняемый сплошной стеной из монолитного бетона или сборных железобетонных элементов.

Технология перспективна при возведении подземных сооружений в условиях городской застройки вблизи существующих зданий, при реконструкции предприятий, в гидротехническом строительстве.

С использованием технологии «стена в грунте» можно сооружать:

- противофильтрационные завесы;

- туннели мелкого заложения для метро;

- подземные гаражи, переходы и развязки на автомобильных дорогах;

- емкости для хранения жидкости и отстойники;

- фундаменты жилых и промышленных зданий.

В зависимости от свойств грунта и его влажности применяют два вида возведения стен - сухой и мокрый.

Сухой способ, при котором не требуется глинистый раствор, применяется при возведении стен в маловлажных устойчивых грунтах.

Свайные стены могут возводиться как сухим, так и мокрым способом, при этом последовательно бурят скважины и бетонируют в них сваи.

Мокрым способом возводят стены подземных сооружений в водонасыщенных неустойчивых грунтах, обычно требующих закрепления стенок траншей от обрушения грунта в процессе его разработки и при укладке бетонной смеси. При этом способе в процессе работы землеройных машин устойчивости стенок выемок и траншей достигают заполнением их гл

Технология «стена в грунте» - СамСтрой

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).

Рис.1 Последовательность работ (а-г) при траншейном способе

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.

Технология производства работ методом "стена в грунте"

В современных мегаполисах все чаще прослеживается тенденция к более рациональному использованию пространства и уплотнению застройки. Эти обстоятельства диктуют строительным компаниям определенные условия. На поверхности все меньше остается свободных площадок, что заставляет застройщиков прибегать к возведению подземных сооружений. Помимо прочего, существуют некоторые объекты, которые рациональнее возводить под землей. Сюда можно отнести большие склады, торгово-развлекательные комплексы, а также гаражи. Но подземное строительство является достаточно трудоемким процессом, которое предусматривает наличие определенного опыта и соответствующего оборудования у строительных компаний.

Решение описанной выше задачи может быть осложнено еще и тем, что почва бывает очень неоднородна, в ней могут быть пустоты разной величины, подземные водные течения. Иногда при обследовании территории для застройки выясняется, что породы достаточно слабые. Случается, что под землей находятся всевозможные тоннели инженерных систем, которые не нанесены на карту. При этом работать достаточно часто приходится в тесноте, так как фундаменты соседних зданий располагаются довольно близко к строительной площадке, а стены высотных построек не позволяют в полной мере развернуться стрелам кранов.

Решение вопроса строительства подземных сооружений

В зависимости от того, каковы гидрогеологические характеристики местности и насколько глубоко будут находиться помещения, подземное строительство может производиться одним из нескольких способов. Самыми распространенными считаются «стена в грунте», способ опускного колодца, а также открытый способ. Первая технология в современных реалиях довольно распространена и все еще продолжает стремительно набирать популярность, ведь с ее помощью можно решить задачу в стесненных условиях, не докучая фундаментам зданий, расположенных поблизости.

Принцип технологии

Стена в грунте выстраивается по довольно простому принципу, который предусматривает подготовку траншеи и выемку грунта. Далее в образованных пустотах сооружаются ограждающие конструкции, для этого, как правило, используется железобетон. Под защитой полученных систем оборудуются внутренние конструкции, например пол и остальные элементы.

Разновидности метода

Технология «стена в грунте» может быть разделена на несколько подвидов, как то: траншейный и свайный. Первый состоит в использовании монолитного бетона и железобетонных секций, с помощью которых формируется единая стена. Свайный способ предусматривает установку буронабивных опор, которые располагаются сплошным рядом. Они позволяют сформировать прочную ограждающую конструкцию. Какая бы технология ни была использована, она является более перспективной по сравнению с альтернативными методами возведения подземных сооружений. Ее целесообразно использовать и при реконструкции существующих зданий любого назначения.

Область применения

Стена в грунте может быть использована в том случае, когда есть необходимость возвести противофильтрационные завесы, тоннели метрополитена, гаражи, склады, подземные переходы, резервуары, всевозможные отстойники, автомобильные развязки, а также фундаменты зданий разного назначения.

Мокрый и сухой методы

Учитывая прочность грунта и уровень его влажности, строители могут выбрать мокрый или сухой метод сооружения. Последний не столь затратный, ведь для него нет необходимости подготавливать глинистый раствор. Однако к нему можно прибегать только в том случае, когда есть уверенность в прочности грунта и отсутствии подземных течений. Мокрая технология является идеальным решением для возведения крупных объектов в водонасыщенных неустойчивых грунтах. Если строительство сопровождается описанными условиями, то иногда возникает необходимость в дополнительном укреплении стен траншеи. В конечном счете получаются прочные и надежные помещения.

Тиксотропность

Когда обустраивается стена в грунте, технология может предусматривать использование мокрого способа, при котором важно такое понятие, как тиксотропность. Это свойство присуще глинистому раствору, который имеет способность восстанавливать первоначальную форму без механических воздействий. Благодаря этому правильно подобранная суспензия будет набирать прочность на этапе строительства и разжижаться от колебательных воздействий. Это позволяет страховать стены траншеи от деформации. Максимально высокие тиксотропные качества свойственны бентонитовым глинам.

Если рассматривать дополнительные характеристики таких растворов, то стоит обратить внимание на их водоотталкивающее качество. После затвердевания суспензии на поверхность стенок будет воздействовать гидростатическое давление, которое способствует образованию водонепроницаемой пленки. Ее толщина может изменяться в пределах от 1,5 до 5 миллиметров, этого достаточно для защиты сооружения от воды. Глинизация стенок позволяет экономить на водопонижении забивки шпунта. В этом состоит одно из множества преимуществ описываемой технологии.

Применяемое оборудование

Когда создается стена в грунте, технология предусматривает использование соответствующего оборудования. Оно позволяет вырыть траншею. Для этого наиболее часто используется устройство непрерывного действия. Похожие результаты способен демонстрировать и циклический подход. Для формирования траншеи обычно используются землеройные машины, а именно: ковшовые, струговые, фрезерные установки, драглайны, буровые установки вращательного и ударного бурения, грейферы, а также обратные лопаты. Перечисленного оборудования окажется вполне достаточно для получения стены в грунте, которая может быть углублена на 100 метров. Условия при этом могут быть совершенно разными. Способ «стена в грунте» наиболее часто предполагает, что ширина траншеи будет равна пределу от 1 до 1,5 метра. В некоторых случаях составляются проекты, в которых ширина достигает 2 метров.

Случаи нецелесообразности методов

Бесспорно, описываемая технология обладает множеством плюсов, однако можно выделить ситуации, когда использование метода нецелесообразно. Строительство «стена в грунте» не производится при наличии в почве сильных подземных течений, при рыхлом грунте, а также при нахождении полуразрушенной каменной кладки на участке. Не следует использовать технологию, когда имеют место металлические острова, а также крупные обломки бетона. Когда в почве есть пустоты и полости, тоже не следует начинать работы по описываемой технологии.

Противофильтрационные завесы

Манипуляции по созданию противофильтрационных завес можно считать максимально простыми. Их выполняют с применением тяжелых и твердых глин, а также монолитного бетона. Назначение завес состоит в том, чтобы защитить объект от воды. Наиболее часто такие элементы используются при оборудовании плотин и рытье котлованов. В последнем случае завесы необходимы для исключения проникновения воды в полость. Перед рабочими не встанет задача понижения уровня подземных вод, что является достаточно трудоемкой процедурой. Если проводить сравнение завеса с понизительными установками, то последние действуют временно, пока ведутся работы. Конструкциям при наличии завес не будут страшны самые мощные потоки подземных вод.

Параметры захватки

Прежде чем будет выстраиваться фундамент «стена в грунте», нужно рассчитать длину захватки. На этот параметр будут влиять некоторые факторы, среди них:

  • устойчивость траншеи;
  • конструктивные особенности и функциональное назначение сооружения;
  • вид техники, которая используется для разработки траншеи;
  • расчетная интенсивность бетонирования.

Технология проведения работ

Возведение стены в грунте начинается с бурения скважины, после подготавливаются траншеи, которые одновременно заполняются раствором. Следующим шагом станет монтаж арматурных каркасов, а также бетонолитной трубы. Заключительные манипуляции предусматривают вытеснение глинистого раствора с помощью подачи бетонной смеси посредством вертикально перемещаемой трубы. Траншеи могут разрабатываться на всю длину или по отдельным участкам. Арматурные каркасы имеют в основе стальные стержни с рифлением. Полученная система должна быть меньше на 12 сантиметров по сравнению с шириной траншеи. Элементы смачиваются в воде перед установкой, поскольку это уменьшает объем налипающей глины и увеличивает сцепление с бетоном.

Бетонирование

Сооружение стены в грунте предполагает бетонирование, которое осуществляется методом перемещаемой трубы. Последняя имеет диаметр в пределах от 270 до 300 миллиметров, тогда как толщина стенок равна 10 миллиметрам. Учитывая объем трубы, подбирается горловина, а пыжи могут быть выполнены из мешковины.

Ограничители захватки

Устройство стены в грунте может предполагать углубление траншеи на 15 метров или меньше. При этом следует использовать трубы, диаметр которых на 50 миллиметров меньше ширины траншеи. Через 5 часов после бетонирования элементы необходимо извлечь, а полученные полости заливаются смесью. Если же глубина траншеи больше упомянутого параметра, то возникнет потребность в установке ограничителя. Его задачу выполняет металлический лист, который укрепляется к арматурному каркасу. Полотно можно усилить, приварив к нему балки.

Увеличение производительности

Когда метод «стена в грунте» используется в процессе строительства довольно крупного объекта, а длина захватки больше 3 метров, может возникнуть необходимость в подаче бетонной смеси огромных объемов. В этом случае она поступает по трубам, а для более быстрой и простой укладки пластичность раствора повышается пластификаторами. Состав заливается таким образом, чтобы его поверхность перекрывала всю конструкцию на 10 сантиметров. Это требуется для того, чтобы была возможность впоследствии снять загрязненный слой бетона, ведь он будет иметь большое количество глины. Уплотнение нужно будет произвести с помощью специального оборудования, которое укрепляется на бетонолитной трубе. Если ее длина больше 20 метров, то рекомендуется применить два вибратора.

Те трубы, которые будут находиться на границе захваток, всегда извлекаются. Важно правильно определить время извлечения. Если сделать это слишком рано, то кромки оболочки могут оказаться повреждены. При слишком позднем извлечении труба может застрять между бетоном и грунтом. Для того чтобы исключить подобные процессы, довольно часто применяется листовое железо вместо трубы, с помощью которого можно создать неизвлекаемые прочные перемычки. Их необходимо приварить к арматурным каркасам. Для предохранения устья траншеи от деформации и осыпания нужно обустроить форшахту, которая представляет собой оголовок траншеи.

О давление грунта

Если необходимо узнать, каково давление грунта на стену на глубине z, то можно воспользоваться следующей формулой: PR = PS + PQ, где PS – это интенсивность бокового давления на обозначенной глубине от своего веса грунта с учетом напластования слоев, действия воды, а также эффективного сцепления; PQ – это интенсивность бокового давления на упомянутой глубине от нагрузок на поверхности. Если по проекту форшахта находится на специально сформированной отсыпке выше поверхности земли, то значение принимается со знаком минус.

Бурение по технологии стена в грунте

Метод «стена в грунте» предназначен для возведения заглубленных в грунт сооружений различного назначения. Сущность метода «стена в грунте» заключается в том, что стены заглубленных сооружений возводят в узких и глубоких траншеях, вертикальные борта которых, удерживаются от обрушения при помощи глинистой суспензии, создающей избыточное гидростатическое давление на грунт.

Буровые установки для работ по технологии Стена в грунте

Метод «стена в грунте» обладает рядом преимуществ по сравнению с другими методами строительства:

— возможность устройства глубоких котлованов в непосредственной близости от существующих зданий и сооружений, что особенно важно при строительстве в стесненных условиях, а также при реконструкции сооружений;

— резко уменьшается, а в некоторых случаях отпадает необходимость в устройстве водопонижения или водоотлива; уменьшаются объемы земляных работ;

— отпадает необходимость в устройстве обратных засыпок и, следовательно исключаются неравномерные просадки полов и отмосток в процессе их эксплуатации;

— появляется возможность одновременно производить работы по устройству надземных и подземных частей зданий, что резко сокращает сроки их строительства;

— бесшумность метода строительства. Измерения показывают, что уровень шума при строительстве по технологии «стена в грунте» ниже обычного шума дорожного движения.

— Исключается понижение уровня грунтовых вод, так как бетон «стены в грунте» ограждает конструкцию от проникновения воды.

По периметру будущего котлована сооружается монолитная железобетонная направляющая стенка — форшахта. Она обеспечивает проектное направление, необходимую точность сооружения стены и предотвращает обрушение грунта в верхней части траншеи.

Разрабатывается траншея под стену. Разработка производится двухчелюстным гидравлическим грейфером. При разработке грунта траншея заполняется бентонитовым раствором, который предотвращает обрушение стенок.

Происходит подготовка выкопанной траншеи к бетонированию. Специально подготовленные арматурные каркасы переводятся в вертикальное положение и опускаются в траншею. После монтажа каркасов в траншею опускаются бетонолитные трубы с приёмными воронками.

Производится бетонирование стены, при этом вытесняемый бетонной смесью бентонитовый раствор откачивается насосом и подаётся на установку регенерации. Темп бетонирования составляет 20—30 м³/час.

Производится разработка грунта котлована и устройство крепления стены. Котлован разрабатывается ярусами.

Основными способами обеспечения несущей способности «стены в грунте» на горизонтальные нагрузки являются установка грунтовых анкеров, устройство распорной системы и сооружение нулевого цикла полузакрытым способом по схеме «сверху-вниз».

Способ «стена в грунте» наиболее приемлем при возведении фундаментов вблизи существующих зданий, так как при этом исключаются динамические воздействия на грунт (как при забивке свай), обеспечиваются минимальные притоки воды в котлован (поэтому не требуется выполнять глубинное водопонижение, опасное для окружающих котлован зданий) и гарантируется устойчивость грунтов оснований существующих фундаментов, поскольку стенка обладает достаточной жесткостью и прочностью.

Основным звеном технологии стена в грунте является разработка глубоких траншей без крепления стенок под глинистым раствором. Проходка таких траншей возможна в разнообразных и неблагоприятных инженерно-геологических и гидрогеологических условиях: например, при наличии слабых глинистых грунтов, плывунов, при высоком уровне подземных вод без водопонижения и т.п.

Глинистый раствор представляет собой разбавленную суспензию бентонитовой глины, в которую вводятся некоторые добавки (измельченные минералы — барит, гематит, магнезит и др.) Эта суспензия обладает высокой устойчивостью и тиксотропными свойствами, т.е. частицы глинистого минерала монтмориллонита, составляющего главный компонент бентонитовой глины, не выпадают в осадок, а остаются во взвешенном состоянии неопределенно долгое время.      

Вязкость суспензии падает в результате сотрясений. Суспензия в зависимости от концентрации глины и добавок (утяжелителей) обладает сравнительно высокой плотностью , поэтому она оказывает на стенки траншеи значительное давление, не воспринимаемое поровой водой окружающего грунта.                                                     

Это давление воспринимает активное боковое давление грунта, чем обеспечивается устойчивость стенок прорези траншеи. Подобный эффект сохраняется и в грунтах, обладающих высокой фильтрационной способностью, поскольку поры таких грунтов быстро заиливаются глиной раствора, утечка раствора из траншеи прекращается и суспензия воспринимает распор грунта.                                                                        

Стена в грунте, заполненная бентонитовой суспензией, представляет собой противофильтрационную завесу (она резко сокращает притоки воды в строительные котлованы) или разделительную конструкцию (последняя выполняет ту же роль, что и разделительный шпунт). Однако гораздо чаще траншея, заполненная суспензией, — лишь начальный этап производства работ. Ширина траншеи в зависимости от размеров ковша задается 0,5—1,5 м; глубина стенки — до 100 м.

После проходки очередного участка траншеи, проверяется вертикальность стен и производится подготовка траншеи для укладки бетонной смеси методом вертикально-перемещающейся трубы (ВПТ). Для этого очищают дно траншеи и заменяют загрязненный глинистый раствор на свежий, после чего приступают к монтажу арматурных каркасов, размеры которых соответствуют размерам захваток траншеи. При этом в соответствии с конкретными условиями на одну захватку изготавливается либо один армокаркас или несколько. Для удобства и точности установки армокаркасы снабжаются по бокам металлическими полосами (салазками) шириной 30–50 мм.

Установка арматурного каркаса осуществляется с помощью стрелового крана грузоподъемностью 25–40 т на подготовленной захватке траншеи.

Свободно стоящая стена при одностороннем ее откапывании может иметь лишь ограниченную высоту. Поэтому в необходимых случаях применяют два типа креплений: распорное и анкерное (грунтовой анкер). Последний тип крепления представляет наибольший интерес как весьма прогрессивная и эффективная конструкция.

Стена в грунте 👉 описание метода, плюсы и минусы технологии

В промышленных городах все сильнее становится заметным дефицит свободного пространства. Крупные застройщики ищут доступные способы рационального использования каждого метра. Раньше архитекторы придумали гигантские небоскребы.  Сегодня специалисты нашли более эффективный метод использования свободной земли: здания «растут» вверх, а теперь и вглубь – в грунт.

Появилась возможность размещать в многоуровневых подземных пространствах супермаркеты, стоянки для транспорта, склады, развлекательные комплексы. Чтобы сооружения были добротными строители применяют универсальную технологию.

Прочная конструкция в грунте

Содержание статьи

Краткое описание новой методики строительства

Она была разработана группой специалистов для сооружения подземных конструкций. Это касается промышленного строительства и частной застройки. Подход особенно уместен, если дом строится на дорогом участке вблизи мегаполиса и владелец недвижимости хочет максимально использовать каждый сантиметр земли. Глубина залегания стены в грунт ограничивается подпочвенными водами.

Важно! Основная суть методики «в грунте» заключается в ограждающей перегородке по периметру будущего помещения. Конструкцию заглубляют до нижней точки строительных работ.

В зависимости от технологии специалисты используют свайный, траншейный, мокрый или сухой способ сооружения защитной стены. У каждого метода есть особенности и преимущества.

Использование специализированной техники

Сухой траншейный способ

Этот вариант предполагает применение готовых элементов из прочного железобетона или заливки монолитного бетона. Экскаватором либо фрезой по периметру будущей стройки выкапывают траншею форшахты глубиной от 2 до 4 метров. Она нужна для четкого обозначения периметра будущего здания, для существенного укрепления стенок траншеи. У глубокой выемки самое уязвимое место – верхняя часть.

Если строительная бригада все сделает правильно – это предотвратит в будущем осыпание слабого грунта, так как стенки форшахты будут укреплены. Выборку грунта производят экскаваторами или крановыми грейферами. Глубина достигает нескольких десятков метров. Когда габариты траншеи достигнуты, в нее заливают монолитный железобетон или монтируют сборные бетонные конструкции.

Важно! Сухая методика самая простая, из-за чего ее часто применяют в строительстве. Этот вариант актуален даже по отношению к прочным грунтам с минимальным уровнем почвенных вод.

Современный подход к строительству

Применение специалистами мокрой технологии

Строительная система была основана на разжижении субстанции, когда отдельные материалы и составы самостоятельно восстанавливают первоначальную форму. Эти характеристики относятся к бентонитовым глинам. Их суспензия может постепенно разжижаться под воздействием вибрации. После перехода в спокойное состояние плотностные параметры возвращаются к исходному состоянию.

Первый этап возведения прочных стен практически не отличается от сухого метода. Сооружаются форшахты для обозначения четкого контура глубины траншеи. Остальные строительные работы производятся по другой технологии.

Траншею заполняют универсальной глиняной суспензией. Она оказывает давление на стены и не дает им обвалиться, удерживая заданную форму. Суспензия находится в жидком состоянии, что позволяет продолжать углублять конструкцию. Для приготовления раствора смешивают воду и глину. Плотность массы зависит от прочности грунта.

Важно! В крупном строительстве просто нельзя без мокрой технологии, когда запланированы работы на слабых почвах. Она эффективна, когда стена должна пройти сквозь грунтовые воды. В частном строительстве этот метод неактуален, так как нужно вложить крупную сумму.

Доступное строительство подземных площадок

Проверенная временем методика

Стена из сборного или монолитного железобетона заменяется сплошной конструкцией из буронабивных свай. Их заглубляют до нужного показателя. Вместо классической копки траншеи применяют универсальную технологию глубинного бурения.

После обустройства скважин, их армируют и заливают бетонным раствором. Чтобы создать прочное заграждение, которое будет препятствовать проникновению разрушительной влаги, используют технологию лидерного бурения. Вместо классических свай монтируют особые трубы, у которых одна сторона имеет характерный вогнутый желоб, проходящий вдоль.

Во время установки заготовку плотно прижимают к выпуклой части другой трубы. Это позволяет создать прочную и плотную стену, сквозь которую просто не может проникнуть грунтовая вода.

Важно! Универсальная свайная технология пользуется большим спросом при строительстве подземных конструкций, которые расположены близко от других массивных зданий.

Тщательная подготовка

Основные преимущества

В строительстве все чаще используют технологию возведения стен на глубине более 6 м. Большая популярность этого метода связана с несколькими весомыми преимуществами:

  • Безопасность и простота строительных работ.
  • Можно совместить фундамент недвижимости и стены подземного сооружения.
  • Не нужно отводить или замораживать высокие почвенные воды.
  • Многофункциональность технологии. Построить стены можно на любом типе грунта, это касается слабых и водонасыщенных оснований.

Важно! Мастерам нужно помнить, что существенным ограничением для такой технологии служит наличие в грунте больших пустот или массивного слоя насыпного грунта.

В видеоролике интересные факты строительства подземного паркинга, тонкости укрепления стенок котлована:

Помощь техники

Мощность и количество агрегатов зависит от объема запланированных работ, используемой строительной технологии. Для малоэтажного дома траншеи в грунте сооружают колесным экскаватором.  Для многогранной подземной конструкции под небоскребом понадобиться много специализированной техники.

Небольшой экскаватор и фреза – для сооружения форшахты. Высококачественный растворный узел пригодиться для закачки глиняной суспензии. Бетононасосная станция – для подачи жидкого раствора. Большие траншеи сооружаются плоскими грейферами, которые навешивают на экскаватор или кран. Скважины – буровыми агрегатами ударно-вращательного принципа действия.

Неоценимая помощь подъемного крана

Плановое армирование

Усиление скважин и трещин подразумевает монтаж каркасов объемного типа, состоящих из арматуры. Во время их производства и установки следует соблюдать ряд строительных требований:

  • По длине готовые каркасы должны быть идентичными глубине скважины или траншеи.
  • Чтобы создать защитное бетонное основание вокруг арматуры, ширина каркаса должна быть на 120 мм уже габаритов конструкции.
  • В каркасе должны быть предусмотрены промежутки для введения труб для заливки бетона.
  • Во время сооружения каркаса следует учитывать конструкцию стен, уровень нагрузки, которую должно выдержать сооружение.

Важно! Перед помещением армирующего каркаса в глиняную суспензию металлические элементы смачивают обычной водой. Это уменьшает налипание глиняной взвеси, увеличивает адгезию с раствором.

Профессиональная заливка прочным бетоном

В промышленных масштабах процедура выполняется специальными трубами. Они перемещаются по территории строительным краном. Их диаметр от 18 до 30 см, толщина стенки составляет 1 см. Монтируют трубы из отдельных секций длиной до двух метров длиной. Конструкцию подключают к вместительному бункеру для бетона или специальной станции.

Чтобы результат проделанных работ был долговечным, раствор заливают согласно установленным нормам:

  • Нужно подготовить бетон марки М200. Размер фракций наполнителя 5 см.
  • Заливку выполняют непрерывным методом, так как только это помогает избежать образования трещин, сколов и расслоений.
  • Мокрая технология сооружения больших траншей подразумевает, что приготовленная бетонная смесь будет заливаться в глиняный раствор. Сама суспензия будет постепенно выталкиваться наверх, из-за чего необходимо предусмотреть пути для её отвода.
  • В траншею нужно опустить бетонолитную трубу так, чтобы она была выше уровня дна на 15 см.
  • Бетонолитная труба должна быть погружена в заливаемый раствор в течение всей процедуры. Это предотвратит расслаивание бетона при распределении по дну, потому что тяжелые наполнители быстрее опускались бы на дно, чем цементная смесь. При погружении горловины трубы можно предотвратить вероятное смещение растворов.
  • Для этого должны применяться высококачественные глубинные вибраторы, чтобы уплотнять бетон.

Важно! В частном строительстве при возведении стен на глубине можно использовать бетон, который был приготовлен самостоятельно, а не в специальных условиях.

Подготовка до заливки раствора

Установка сборной железобетонной системы

Вместо классической заливки раствора можно смонтировать систему из готовых элементов. Это на 25% сокращает затраты, так как используется узкая траншея. Мастерам не нужно сооружать армированный каркас, осуществлять трудоемкую заливку раствора. После установки подземной стены из готовых металлических конструкций можно приступать к удалению грунта для устройства подземного этажа.

Заключение

Универсальная методика сооружения прочных стен в грунте позволяет устраивать просторные подземные помещения под многоэтажными домами и настоящими небоскребами. Это в несколько раз сокращает объем наземных работ, позволяет избежать обязательного понижения уровня подземных вод. Выполнять такое необычное задание может только специалист, реализовав необходимые подготовительные работы и сделав правильный чертеж будущей конструкции.

Больше интересной и познавательной информации по этой теме можно узнать из видеоролика:

Вконтакте

Facebook

Twitter

Одноклассники

Метод «Стена в грунте» | Статья в журнале «Молодой ученый»



В статье рассмотрен метод «Стена в грунте» – один из самых прогрессивных и универсальных технологий сооружения фундамента и ограждающих конструкций в крупных городах.

Ключевые слова: плотная городская застройка, метод «Стена в грунте», подземное строительство, свайный метод, траншейный метод, запрет на использование метода «Стена в грунте».

Underground constructions are built in big cities where there are no free territory. Wall in the ground technology used for such purposes. It is one of the most progressive and universal technologies for construction of foundations and walling.

Кey worlds: Dense urban, wall in the ground technology, underground construction, pile method, trench method, a ban on the use of the wall in the ground technology.

При строительстве, где плотность городской застройки высока, целесообразно использовать метод «Стена в грунте». Он базируется на воздвижении железобетонных или бетонных водонепроницаемых конструкций. Далее в них возводятся ограждающие конструкции подземного сооружения, состоящие из сборного или монолитного железобетона. Разработка грунта траншеи осуществляется под защитой бентонитовой суспензии, что не позволяет обрушаться вертикальным стенкам траншеи. Позже производится монтаж арматурных каркасов или сборного железобетона с последующим бетонированием монолитным бетоном.

Для возведения конструкций методом «Стена в грунте» одним из компонентов является глинистый раствор. Его главное требование – это обеспечение устойчивости стен траншеи и гидростатическое противодавление, превышающее давление грунта и грунтовых вод на стены траншеи, поэтому суспензия должна обладать определённой плотностью. Не меньшую роль играет вязкость глинистого раствора, которая показывает подвижность суспензии, но требования к ней противоречивы, потому что раствор должен быть маловязким для уменьшения сопротивления работы органов землеройных машин и обеспечения требуемой толщины заглинизированного слоя, а для обеспечения прочности нужна большая вязкость. Поэтому используют глинистые растворы с вязкостью 20-25 секунд. Так же важен показатель водоотдачи – способность глинистого раствора отдавать свободную воду под давлением грунту и образовывать на стенах траншеи глинистую корку. Показатель водоотдачи не должен превышать 30 миллилитров, а толщина глинистой корки – 3-4 миллиметров. Глинистый раствор должен быть стабилен, то есть не расслаиваться в состоянии покоя, если показатель стабильности превышает 0,02 г/см3, суспензия называется не стабильной или расслаивающейся. Тиксотропные свойства, то есть разжижаться от механических воздействий, раствора наиболее ярко выражены при водородном показателе равном 8-10. Важно и содержание песка в суспензии, если он превышает 4% от объёма глинистого раствора, то его требуется удалить.

При приготовлении глинистых растворов с тиксотропными свойствами высокого качества используют бентонитовые высокодисперсные глины или местные глины, которые удовлетворяют требованиям: плотность – 2,7 г/см3, число пластичности ≥20, набухание ≥15%, нижний предел пластичности ≥25%, диаметр песчаных частиц – 1,0-0,05 миллиметров. Местные глины могут быть смешаны с добавками привезённых качественных глин. Применение растворов из дешёвых глин позволяет сэкономить не только на строительстве подземных сооружений, но и на транспортировке и добыче бентонитовых высокодисперсных глин.

Разработка траншей при строительстве подземных сооружений методом «Стена в грунте» происходит под защитой глинистого раствора вдоль траншеи или поочередно на различных участках траншеи. Метод разработки траншеи зависит от инженерно-геологических условий строительства, размера и назначением будущей конструкции. При высоком уровне грунтовых вод или при строительстве на глубину больше 15 метров, траншеи нужно разрабатывать в два ряда через одну – две захватки. Длина захватки чаще всего равна от 2,0 до 6,0 метров и зависит от устойчивости стен траншей при их разработке и размера рабочего органа траншеекопателя. После этого нужно произвести проверку глубины траншеи, благодаря опусканию и перемещению грейфера по всей площади траншеи, она зачищается от слоя сыпавшегося грунта и осадка глинистого раствора.

Разработка траншей при строительстве подземных сооружений методом «Стена в грунте» происходит под защитой глинистого раствора вдоль траншеи или поочередно на различных участках траншеи. Метод разработки траншеи зависит от инженерно-геологических условий строительства, размера и назначением будущей конструкции. При высоком уровне грунтовых вод или при строительстве на глубину больше 15 метров, траншеи нужно разрабатывать в два ряда через одну – две захватки. Длина захватки чаще всего равна от 2,0 до 6,0 метров и зависит от устойчивости стен траншей при их разработке и размера рабочего органа траншеекопателя. После этого нужно произвести проверку глубины траншеи, благодаря опусканию и перемещению грейфера по всей площади траншеи, она зачищается от слоя сыпавшегося грунта и осадка глинистого раствора.

В качестве стыкового элемента по краям захваток происходит установка разделительных элементов, рекомендуется применять металлическую трубу с ребрами из уголков 75*75 миллиметров. Эти уголки должны врезаться в траншею на 30 и более миллиметров. Разделительный элемент состоит из передовой ножевой секции и рядовой секции, а также дополнительных секций, зависящих от глубины траншеи. После бетонирования ограничители захваток должны быть извлечены до сцепления с бетоном.

Затем в захватку устанавливается арматурный каркас. В его составляющими являются: закладные детали из листовой стали, монтажные петли, фиксаторы монтажного слоя и трубы для пропуска грунтовых анкеров. Арматурные каркасы сваривают друг с другом при помощи электродуговой сваркой и устанавливают в захватку. На верхней части «воротника» форшахты устанавливают арматурные каркасы, а их стержни не должны доходить до дна траншеи на 25 сантиметров.

После установки арматурных каркасов осуществляется бетонирование. Оно проводится методом вертикально перемещаемой трубы, притом бетонные смеси вытесняют бентонитовый раствор в разрабатываемую захватку или проводится его откачка. Бетонирование под глинистым раствором проводится непрерывно и требуется изолировать бетонную смесь от раствора, что бы они не перемешивались. Бетонирование методом вертикально перемещаемой трубы проводится с помощью бетонолитной трубы с внутренним диаметром 250-350 миллиметров. Пробка, которая устанавливается в верхнюю горловину трубы, закрепляется тросом к верху приёмного бункера. Бетонную смесь заливают в приемный бункер, она в объёме на 20% превышает объём бетонолитной трубы. Затем трубу поднимают на 3-5 сантиметров и перерезают трос, закреплённый с пробкой. Пробка под давлением бетонной смеси выталкивает глинистый раствор, находящийся в бетонолитной трубе, препятствую перемешиванию бетона. После приподнимают трубку, заполненную бетонной смесью на 20-30 сантиметров для выпуска пробки и заполняют бетонной смесью приемный бункер до устья воронки. При проведении строительства в зимний период при температуре – 15˚С бетонирование имеет ряд особенностей: утепляется оборудование для приготовления и откачки глинистого раствора, который подогревается на температуру не больше 60˚С, бетонирование вели смесью, температура которой выше 5˚С, а верхняя часть трубы утепляется шлаком и обогревается в пределах глубины примерзания грунта, пока не затвердеет бетонная смесь.

Так же бывают две вариации данной технологии: траншейный – выполняется разработка траншеи с последующим устройством сплошной стены из монолитного бетона или сборных железобетонных секций; и свайный – конструкция образуется из сплошного ряда буросекущихся или бурокасательных свай.

Строительную технологию «Стена в грунте» целесообразно применять для сооружения конструкций: промышленных (туннели, фундаменты зданий, бункерные ямы под вагоноопрокидыватели, промышленные подземных хранилища), транспортных (подземные гаражи, переходы и автомагистрали), гидротехнических (портовые сооружения, емкости для хранения жидкости и отстойников), жилищно-гражданских (подземные этажи и фундаменты общественных или жилых зданий). Это метод используют для строительства фундаментов и сооружений на глубине от 4 до 50 и более метров. Строения бывают несколько типов: линейные – состоят из одной стены, линейно-протяжённые- состоят из двух стен, колодезный вид- прямоугольные, круглые и многоугольные стены.

В зависимости от свойств грунта и его влажности выбирают способ возведения стен в грунте: сухой или мокрый. К сухому способу разрешено прибегать, если грунт устойчив и отсутствуют грунтовые воды. Так же этот метод более экономный, потому что глинистый раствор для него не требуется. Мокрый способ возведения стен в грунте используется для сооружения подземных конструкций в неустойчивых водонасыщенных грунтах, обычно требующих закрепления стенок траншей от обрушения грунта в процессе его разработки и при укладке бетонной смеси. Прочность добивается путём заполнения их глинистым раствором с тиксотропными свойствами. Позже эту суспензию постепенно замещают монолитным бетоном или смесями глины с цементом.

Использовать метод «Стена в грунте» не рекомендуется на участках с полуразрушенными каменными кладками, с крупными обломками бетона, металлическими конструкциями или железобетонными элементами, при наличии сильных грунтовых вод, а также на территории с рыхлым грунтом или грунтом с пустотами.

Однако, бывают случаи, когда метод «Стена в грунте» становится единственно возможным способом возведения конструкций, потому что строительство в открытом котловане или опускным способом нецелесообразно или недопустимо: сложная конструкция и большие размеры сооружения, различная глубина заложения, большого размера сооружение закладывается на большую глубину в период длительных морозов, расширение подземных конструкций вблизи зданий, объект линейный или линейно-протяжённый.

Технология «Стена в грунте» имеет множество достоинств. Этот способ позволяет не только проводить строительство подземных сооружений вблизи зданий, но и наличие дренажной прослойки обеспечивает в дальнейшем равномерное распределение нагрузки на гидроизоляцию. Так же метод экономически выгоден, обладает низким уровнем шума и скоротечностью выполнения работ, и проведения их во все сезоны годового цикла. Но он всё же имеет определённые недостатки. Самый существенный – ухудшение сцепление арматуры с бетоном, потому что частицы глинистого раствора налипают на арматуру. Хоть проводить строительство можно в зимний период, для этого приходится использовать сборный железобетон. Его применение даёт возможность гарантировать качество будущего сооружения ещё на этапе строительства, использовать пустотные, тавровые и двутавровые формы конструкции и повысить индустриальность строительства. Сборный железобетон обладает рядом недостатков: для каждой конструкции требуются определённые длина и сечение, сложность доставки изделия на стройплощадку, требуются мощные монтажные краны и сборный железобетон дороже монолитного.

Таким образом, метод «Стена в грунте» не сложен в использовании. Хотя он и обладает рядом недостатков, но они легко сглаживаются. Поэтому ими можно пренебречь в пользу строительства на плотно застроенной территории города.

Основные термины (генерируются автоматически): глинистый раствор, грунт, бетонная смесь, сборный железобетон, приемный бункер, монолитный бетон, конструкция, строительство, высокий уровень, будущая конструкция.

Стена в грунте — Энциклопедия нашего транспорта

Схема технологии «стена в грунте»

«Стена в грунте» — специальная технология, благодаря которой становится возможным возведение подземных сооружений в тесном соседстве с существующими зданиями и сооружениями, и даже внутри действующих цехов. «Стена в грунте» позволяет выполнять ограждения котлованов в условиях плотной застройки и в непосредственной близости от коммуникаций. Зачастую, это единственное решение при возведении подземных объектов. Также она оптимальна в условиях реконструкции исторических памятников, при освоении подземного пространства ниже уровня грунтовых вод и для создания противофильтрационных завес в основании гидротехнических сооружений.

Этот тип ограждения изготавливается с извлечением грунта под защитой бентонитового раствора. Затем устанавливается арматурный каркас, и раствор замещается бетоном. Технология позволяет впоследствии использовать «стену в грунте» как несущую конструкцию, а также как конструкцию, исключающую доступ грунтовых вод в заглублённое эксплуатируемое сооружение.

Её применение максимально оправдано при строительстве крупных объектов. Порой «стена в грунте» является единственной подходящей технологией для строительства станции метрополитена или подземной автостоянки. Данный метод кардинально решает проблемы, с которыми сталкивается заказчик в центре города: узкие площадки строительных объектов, ограничение в движении, сохранение целостности строений, минимизация сброса сточных вод, обеспечение экологической безопасности.

Возможно применение неармированных «стен в грунте» для выполнения функции противофильтрационной диафрагмы, а именно:

  • в теле и основании земляных плотин;
  • в основании бетонных плотин;
  • в теле и основании дамб верховых водоёмов ГАЭС, прудов-охладителей АЭС, по бортам каналов;
  • по периметру отстойников и шлаконакопителей нефтеперерабатывающих, химических и металлургических предприятий;
  • по бортам карьеров открытой добычи полезных ископаемых и крупных строительных котлованов вместо водопонижения.

Последовательность операций

  1. По периметру будущего котлована сооружается монолитная железобетонная направляющая стенка — форшахта. Она обеспечивает проектное направление, необходимую точность сооружения стены и предотвращает обрушение грунта в верхней части траншеи.
  2. Разрабатывается траншея под стену. Разработка производится двухчелюстным гидравлическим грейфером. При разработке грунта траншея заполняется бентонитовым раствором, который предотвращает обрушение стенок.
  3. Происходит подготовка выкопанной траншеи к бетонированию. Специально подготовленные арматурные каркасы переводятся в вертикальное положение и опускаются в траншею. После монтажа каркасов в траншею опускаются бетонолитные трубы с приёмными воронками.
  4. Производится бетонирование стены, при этом вытесняемый бетонной смесью бентонитовый раствор откачивается насосом и подаётся на установку регенерации. Темп бетонирования составляет 20—30 м³/час.
  5. Производится разработка грунта котлована и устройство крепления стены. Котлован разрабатывается ярусами.

Основными способами обеспечения несущей способности «стены в грунте» на горизонтальные нагрузки являются установка грунтовых анкеров, устройство распорной системы и сооружение нулевого цикла полузакрытым способом по схеме «сверху-вниз» (технология semi-top-down).

Преимущества

«Стена в грунте» предоставляет возможность в основном на большой глубине возводить конструкции торговых комплексов, объектов бытового обслуживания, автостоянок, складов, транспортных и инженерных тоннелей и коллекторов.

«Стена в грунте» служит не только ограждением глубоких котлованов, но также может быть одновременно капитальным фундаментом и стеной возводимого сооружения. Работы выполняются в условиях круглогодичного строительства.

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 надёжность и возможность работы в сложных геологических условиях.
  4. Высокие темпы сооружения (до 200 погонных метров готовой стены в месяц на один станок).
  5. Полное отсутствие динамических колебаний грунта, что позволяет осуществлять строительство в непосредственной близости от существующих зданий и коммуникаций.
  6. Низкий уровень шума на всех этапах работ.

Стена в грунте | Лахта Центр – многофункциональный комплекс в Приморском районе Санкт-Петербурга




Первый этап работ по возведению фундамента «Лахта центра» - устройство стены в грунте длиной по контуру более трехсот метров.

Работы по устройству стены в грунте по контуру фундаментного основания высотного здания начались в конце 2012 года.

Технологически "стена в грунте" – специальная конструкция, применяемая при строительстве крупных объектов с целью исключить доступ грунтовых вод в строительный котлован, а также обрушение грунта при разработке котлована для устройства фундамента.
На рис.: 1 – форшахта, 2- разработка траншеи с применением бентонита, 3 – установка металлического каркаса, 4 – заливка бетоном с одновременной откачкой бентонита

Красная линия - "стена в грунте", внутри пятиугольника - пространство, где обустраивается основание будущей башни (свайное поле и фундамент).
Параметры стены в грунте: глубина 31,5м, ширина - 1,2 м, длина стороны ~60 м, общая длина ~300 м.

Для строительства стены в грунте сооружается временная монолитная железобетонная направляющая стенка – форшахта. Она обеспечит проектное направление и необходимую точность стены в грунте, а также предотвратит обрушение грунта в верхней части траншеи. Высота форшахты от поверхности земли – 2,5 метра.

С обеих сторон от форшахты устраивают рабочие платформы для тяжелой техники - временные насыпи из уплотненного грунта; сверху насыпи укладываются железобетонные дорожные плиты для проезда и работы строительной техники

Для разработки траншеи под стену в грунте применяется двухчелюстной гидравлический грейфер.

Он вынимает грунт на глубину более 30 метров.
На глубине ~30 метров начинаются вендские глины, поэтому стена внизу также создает надежный гермозатвор.

Во время разработки грунта траншея заполняется раствором бентонита, сдерживающим осыпание грунта и попадание воды. Металлические полосы-отсечки отделяют рабочие секции стены в грунте.

Мини-завод по производству бентонита находится на стройплощадке.
Бентонит (назван по месторождению Бентон, США) — природный глинистый минерал, имеющий свойство разбухать при гидратации (в 14—16 раз). При ограничении пространства для свободного разбухания в присутствии воды образуется плотный гель, который препятствует дальнейшему проникновению влаги. Это свойство, а также нетоксичность и химическая стойкость делает его незаменимым в строительстве.

Сборка и сварка каркасов для стены в грунте осуществляется на специальных стапелях прямо на строительной площадке.

Всего работало 8 стапелей, на которых создали 105 каркасов для стены в грунте.

Готовый каркас каждой секции стены в грунте опускается кранами в подготовленную траншею.

Специалисты контролируют процесс погружения каркаса, который занимает до получаса.

Внутрь траншеи с установленным каркасом опускается бетонолитная труба с воронкой, и бетон подается со дна траншеи, вытесняя более легкий бентонит, который откачивается насосом и подается на установку для регенерации.

Для бетонирования всей стены в грунте необходимо 11 тыс. кубометров бетона – это порядка 2200 автомобильных миксеров.

После окончания работ по сооружению стены в грунте происходит демонтаж форшахты и рабочей платформы.

На верхнюю часть"стены в грунте" устанавливается обвязочная балка - железобетонная конструкция надежно связывающую сегменты стены в грунте в единый монолит.

Площадка внутри стены в грунте выравнивается для дальнейшей работы на данном участке буровых установок по устройству свайного поля.

Работы по созданию "стены в грунте" были закончены летом 2013 года.

Сравнительный анализ «стены в грунте» в качестве ограждающей и несущей конструкции

Библиографическое описание:

Савиков Р. А. Сравнительный анализ «стены в грунте» в качестве ограждающей и несущей конструкции // Молодой ученый. — 2019. — №22. — С. 195-199. — URL https://moluch.ru/archive/260/59964/ (дата обращения: 24.03.2020).



Приведены общие сведения о конструкции «стена в грунте». Рассматривается моделирование «стены в грунте» в ПК ЛИРА-САПР в качестве ограждающей и несущей конструкции. Проведен сравнительный анализ результатов обоих расчетных случаев.

Ключевые слова: стена в грунте, ограждающая конструкция, несущая конструкция, моделирование.

Активно развивающееся новое строительство в плотной городской застройке подразумевает под собой освоение подземного пространства и устройство открытых котлованов. Наличие в Санкт-Петербурге специфических геологических и гидрологических условий сильно осложняют данный процесс.

Такие методы ограждения котлована, как металлический шпунт различных профилей, стена из буросекущихся или бурокасательных свай, траншейная стена в грунте, успешно применяются в мировой практике строительства. Каждая из этих технологий имеет свои преимущества и недостатки, а также особые условия применения.

Общие сведения оконструкции «стены вгрунте»

«Стена в грунте» представляет собой конструкцию ограждений стенок котлована, состоящую из железобетонных панелей толщиной 400, 600, 800, 1200 мм. Панели армируются отдельными каркасами и отделяются друг от друга специальными ограничителями. Производство работ ведется захватками в узких и глубоких траншеях. Бетонирование осуществляется методом вертикально перемещаемой трубы (ВПТ) с одновременной откачкой вытесняемого бентонитового раствора, под защитой которого ведется устройство траншеи [1].

Основные преимущества конструкции:

  1. Высокая жесткость и несущая способность;
  2. Способность воспринимать высокие нагрузки, в том числе от наземных конструкций, когда «стена в грунте» является несущей;
  3. Щадящая технология устройства «стены в грунте», которая позволяет выполнять работы в непосредственной близости к существующей застройке;
  4. Возможность проводить в работы в зонах наличия элементов старых фундаментов, валунов, искусственных препятствий и труднопроходимых грунтах.

Исходные данные для сравнительного анализа

Согласно заданию требуется рассмотреть два проектных решения «стены в грунте» в качестве ограждающей и несущей конструкции.

Проектируемое здание имеет семь надземных и два подземных этажа. Габариты «стены в грунте» в плане представлены на рис. 1. Монолитные панели, из которых состоит «стена в грунте», выполнены из бетона класса В30, W8, F150 по ГОСТ 26633–2012. Толщина ограждающей конструкции — составляет 600 мм, толщина несущей конструкции — 800 мм. В котловане предусмотрена двухуровневая распорная система из металлических труб 1020х10 мм.

Рис. 1. «Стена в грунте» в плане

Согласно выполненным инженерно-геологическим изысканиям на данном участке строительства по глубине конструкции представлены разные инженерно-геологические элементы, отраженные на разрезе на рис. 2. Физико-механические свойства грунтов, которые были учтены при расчете давления на «стену в грунте» указаны в таблице 1.

Рис. 2. «Стена в грунте» с привязкой к инженерно-геологическому разрезу

Таблица 1

ИГЭ

Тип грунта

, кН/м3

, град

, кПа

, м

1

Насыпные грунты: супеси, пески со строительным мусором

18

10

1

0.5

2

2

Суглинки тяжелые пылеватые тугопластичные (по св. тугопластичные) коричневато-серые ленточные, выветрелые, ожелезненные)

18.9

15

14

0.943

2.5

4

Суглинки легкие пылеватые мягкопластичные (по св. мягкопластичные) серые слоистые

19.7

10

7

0.748

0.8

6

Суглинки легкие пылеватые мягкопластичные (по св. мягкопластичные) серые слоистые

20.5

17

19

0.615

2.5

7

Пески пылеватые плотные серые насыщенные водой с прослоями супеси, разнозернистого песка

21.5

33

5

0.45

3.8

8

Супеси пылеватые твердые серые с гравием, галькой, валунами

22.4

28

100

4.4

Учет работы грунта при расчете

Применяется классическая теория Кулона с упрощением, основным моментом которой является рассмотрение несвязного грунта, поэтому давление грунта на боковую поверхность конструкции принято согласно послойному методу расчёта.

Внешней нагрузкой на ограждающую котлован конструкцию «стена в грунте» является распорное (активное) давление грунта, которое включает в себя нагрузку от грунта за ограждающей стенкой котлована и полезную нагрузку по бровке котлована. Отпорное (пассивное давление) возникает ниже уровня откопки котлована и препятствует смещению заглубленной части ограждения, обеспечивая устойчивость против выпора грунта [2, с. 54].

Активное (пассивное) давление на конструкцию «стены в грунте» в соответствии с СП 22.13330.2016 определяется по формуле:

где — равномерно распределенная нагрузка на поверхности засыпки;

— объемный вес грунта, кН/м3;

— глубина, м;

— коэффициент активного (пассивного) давления, величина которого при горизонтальной поверхности засыпки, вертикальной стенке и угле трения грунта о стенку определяется по формуле

где — угол внутреннего трения грунта.

Рис. 3. Схема приложения активного и пассивного давления на конструкцию «стена в грунте»

Моделирование ирасчет железобетонной конструкции «стена вгрунте»

При моделировании «стены в грунте» в ПК ЛИРА-САПР использовались 3-х и 4-х узловые плоские конечные элементы, а именно КЭ-42 и КЭ-44 соответственно. Расчет производился в линейной постановке задачи для наиболее критического этапа работ, когда произведена откопка от уровня дна котлована и установлены оба уровня распорной системы.

Согласно указаниям СП 63.13330.2016 и СП 52–103–2007 расчет железобетонных конструкций проводится по прочности, трещиностойкости, а также определяются максимальные перемещения «стены в грунте».

Ограждающая конструкция, схема которой приведена на рис. 4, работает на изгиб, поэтому основной нагрузкой, оказывающей на нее влияние, будут изгибающие моменты. В случае, когда «стена в грунте» выступает не только как ограждение котлована, но и как несущая конструкция подземных этажей здания, она рассчитывается как изгибаемый внецентренно-сжатый элемент, так как воспринимает значительные продольные усилия. Данная схема представлена на рис. 5.

Рис. 4. Расчетная модель ограждающей конструкции в ПК ЛИРА-САПР

Рис. 5. Расчетная модель несущей конструкции в ПК ЛИРА-САПР

Сравнение результатов расчета ипринятого армирования конструкции

По результатам расчета «стены в грунте» получены значения усилий , а также значений перемещений конструкции, которые показаны в таблице 2.

Таблица 2

Параметр результата расчета

Значения параметров при следующих вариантах проектирования конструкции:

«стена вгрунте» вкачестве ограждающей конструкции

«стена вгрунте» вкачестве несущей конструкции

Изгибающий момент , т*м

86

100

Изгибающий момент , т*м

129

144

Перемещения вдоль оси X, мм

65

70

Перемещения вдоль оси Y, мм

68

72

Также для каждого варианта конструирования «стены в грунте» было подобрано армирование, результаты которого сведены в таблицу 3.

Таблица 3

Принятое армирование

Значения параметров при следующих вариантах проектирования конструкции:

«стена в грунте» в качестве ограждающей конструкции

«стена в грунте» в качестве несущей конструкции

Вертикальное

28А500С

32А500С

Горизонтальное

12А500С

12А500С

Выводы:

  1. Выбор между «стеной в грунте» в качестве несущей или ограждающей зависит, в основном, от их требуемого функционального назначения в будущем.
  2. Использование «стены в грунте» в качестве несущей конструкции позволяет сократить материалоемкость проекта.
  3. Применение «стены в грунте» в качестве несущей конструкции позволяет сократить объем выполняемых строительно-монтажных работ.

Литература:

  1. Зубков Б. М., Перлей Е. М., Раюк В. Ф. и др. Подземные сооружения, возводимые способом «стена в грунте». — Л.: Стройиздат, 1977. — 200 с.
  2. Мангушев Р. А., Никифорова Н. С., Конюшков В. В., Осокин А. И., Сапин Д. А. Проектирование и устройство подземных сооружений в открытых котлованах. М.: АСВ, 2013. — 256 с.

Основные термины (генерируются автоматически): несущая конструкция, грунт, ограждающая конструкция, стен, изгибающий момент, значение параметров, давление грунта, пассивное давление, расчетная модель, вариант проектирования конструкции.


Смотрите также