Применение способа "стена в грунте" подземных сооружений

     ПРИМЕНЕНИЕ СПОСОБА "СТЕНА В ГРУНТЕ" ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ

Способ "стена в грунте" применяют при строительстве перегонных тоннелей и станций метрополитенов мелкого заложения; подземных переходов и автотранспортных тоннелей в стесненных условиях городов и на территории различных предприятий; подземных этажей зданий различного назначения; подземных коллекторов инженерных коммуникаций и других объектов в условиях плотной застройки вблизи существующих зданий и сооружений, при высоком уровне подземных вод, значительной глубине заложения подземных частей сооружений сложной формы план или линейно протяженных сооружений. Применение этого способа позволяет отказаться от металлического шпунта, проката и труб для крепления стен котлована.

Не допускается применять способ "стена в грунте" на участках с геологически неустойчивыми условиями, в крупнообломочных грунтах с незаполненными пустотами между зернами, в карстовых грунтах с пустотами и кавернами, при наличии в грунтах твердых включений (крупные валуны, обломки бетонных или железобетонных конструкций, каменной кладки, металлических балок и т.п.), в илах текучей консистенции и плывунах, при наличии в грунтах напорных подземных вод с высокими скоростями фильтрации. Кроме этого, экономически нецелесообразным является применение этого способа при малом заглублении сооружения в грунт и большом количестве сложных конструктивных сопряжений ограждающих стен с железобетонными перекрытиями и перегородками.

Сущность способа состоит в том, что по контуру будущего сооружения специальными землеройными механизмами разрабатывают узкую и глубокую траншею для устройства в ней ограждающих стен. Для удержания стенок траншей от обрушения при их разработке и последующем заполнении бетонной смесью, сборными железобетонными конструкциями или противофильтрационными материалами применяется глинистая суспензия. Глинистый раствор выполняет роль временной крепи, образуя на поверхности стенок траншей тонкую (толщиной 0,530 мм) и достаточно плотную и прочную глинистую пленку. Наличие этой пленки предотвращает избыточную фильтрацию раствора в грунтовый массив, обеспечивает передачу на грунт статического и динамического давления глинистого раствора и удерживает вертикальный откос траншеи от обрушения.

Глинистую суспензию готовят из бентонитовых или местных глин с добавками, повышающими тиксотропные свойства. Удельный вес раствора подбирается таким образом, чтобы его давление превышало активное давление грунта и воды. Обычно удельный вес раствора составляет 1,051,25 г/см. В особо сложных условиях могут применяться растворы повышенной плотности - до 2,22,4 г/см.

Параметры глинистых растворов подбираются, исходя из конкретных инженерно-геологических условий строительной площадки и способа производства работ по специально разработанным рекомендациям.

Процесс возведения ограждающей конструкции способом "стена в грунте" состоит из следующих технологических этапов:

1 - подготовительный;

2 - разработка грунта траншеи;

3 - монтаж основных несущих элементов конструкции и бетонирование;

4 - разработка грунта в котловане.

На строительной площадке, кроме возводимого сооружения, должны располагаться: участки для размещения глинистого хозяйства, вспомогательных сооружений и складов, площадок для армоконструкций, сборных элементов, других строительных материалов и изделий.

Во время подготовительного периода особое внимание уделяется организации глинистого хозяйства (рис.1), состоящего из склада глины или глинопорошка, склада химреактивов, узла приготовления глинистой суспензии, узла перекачки, емкости для хранения глинистой суспензии, емкости-отстойника и узла очистки глинистой суспензии. Узел приготовления глинистого раствора включает: оборудование для смешения глинистых материалов с водой и химическими реагентами и диспергации глинистого раствора.

Рис.1. Схема комплекса для приготовления и очистки глинистого раствора:

1 - склад глины или глинопорошка; 2 - узел очистки глинистого раствора; 3 - емкости-отстойники; 4 - траншея, емкости для хранения готового глинистого раствора; 6 - диспергатор; 7 - глиномешалка; 8 - узел приготовления глинистого раствора; 9 - склад химических реактивов; 10 - узел перекачки; 11 - насос; 12 - вентиль

При использовании глинопорошков для приготовления глинистого раствора применяют гидравлические смесители и быстроходные глиномешалки различных производителей. В случае использования как глинопорошков, так и комовой глины для приготовления растворов применяют глиномешалки, растворосмесители-диспергаторы (рис.2), фрезерно-струйные мельницы.

Рис.2. Растворосмеситель-диспергатор:

1 - электродвигатель; 2 - ротор растворосмесителя; 3 - перфорация ротора; 4 - рабочее колесо насоса; 5 - бункер; 6 - напорная камера; 7 - циркуляционное окно; 8 - штуцер для шланга

Узел хранения включает в себя: емкости для хранения готового раствора, запас которого должен определяться в пределах суточной потребности. При необходимости должны быть предусмотрены устройства для перемешивания раствора в емкостях.

Узел транспортировки включает: оборудование для подачи раствора в траншею, трубопроводную и лотковую сети, оборудование для откачки раствора из траншеи и подачи его на узел очистки. Для перекачки раствора, в основном, применяются грязевые и шламовые насосы, а для его откачки из траншеи - насосы самовсасывающего типа (эрлифты). Трубопроводы должны собираться из труб, соединяемых быстроразъемными соединениями. В зимних условиях трубопроводы должны защищаться от промерзания.

Узел очистки глинистого раствора оборудуется вибрационными ситами или ситогидроциклонными установками.

В соответствии с технологией проходки траншеи и ее последующего заполнения конструктивными элементами глинистое хозяйство выполняет следующие операции:

1. приемка с базисного узла исходных растворов;

2. разбавление растворов до рабочих составов;