1 стр. из 1

Сегодня абсолютно понятно, что развитие Санкт-Петербурга уже невозможно без освоения подземного пространства и высотного строительства.

У строителей-геотехников в арсенале находится множество технологий, позволяющих решать вопросы ограждения котлованов и устройства подземных сооружений.

В качестве наиболее эффективного варианта ограждения котлованов внутригородского строительства заглубленных и подземных сооружений необходимо отметить конструкцию «стена в грунте».

Технология «стена в грунте» заключается в сооружении ограждающих и несущих стен подземных сооружений или противофильтрационных завес путем отрывки глубоких узких траншей под защитой глинистого раствора с последующим армированием и заполнением траншеи бетоном или установкой сборных железобетонных элементов.

При устройстве монолитной бетонной или железобетонной стенки бетонная смесь укладывается в траншею методом вертикально перемещающейся трубы (ВПТ), глинистый раствор выдавливается, в дальнейшем очищается от шлама и используется повторно на следующих захватках.

Стены сооружений и ограждений котлованов, устраиваемые способом «стена в грунте», могут иметь различную форму в плане: прямоугольную, круглую, многоугольную и т. д.

В строительной практике ограждающие конструкции принято подразделять на траншейные (непрерывные или секционные) и свайные, выполняемые из соприкасающихся или пересекающихся свай.

Существуют разные классификации ограждающих конструкций:
 -  по назначению — несущие, ограждающие и противофильтрационные;
 -  по материалу — железобетонные, бетонные, грунтоцементные, глинистые, комбинированные;
 -  по способу изготовления — монолитные, сборные, сборно-монолитные.
 
В соответствии с действующими нормативами для монолитных стен рекомендуют применять тяжелый бетон класса не ниже В15, для сборных конструкций — не ниже В22,5. В водонасыщенных грунтах используется бетон марки по водонепроницаемости не ниже W2, по морозостойкости не ниже F50. Толщина защитного слоя бетона принимается не менее 50 мм.

В наших грунтовых условиях глубина котлованов для подземных сооружений ограничивается 30–35 м, а сама стена заглубляется в водоупор. Величина заглубления принимается в скальных грунтах 0,5–1,0 м, в мергеле и плотной глине 0,75–1,5 м, в пластичных суглинках и глинах 1,5–2,0 м.

При устройстве больших котлованов, внутри которых возводится здание или сооружение, ограждающие конструкции, выполненные методом «стена в грунте», используют как внешние стены подвальных помещений. В этом случае нагрузка от здания передается на фундаменты, не связанные с ограждающими стенами.

При необходимости ограждающие конструкции, устраиваемые методом «стена в грунте», могут выполнять двойную функцию: являются и ограждением котлована, и конструктивным элементом, но при этом изменяется конструктивная схема подземной части здания и производитсядва расчета: на ограждение котлована «стена в грунте» и на боковое давление грунта и расчет «стены» на вертикальную нагрузку.

Современные технологии позволяют устраивать конструкции подземных сооружений разных форм, но традиционными и наиболее часто встречающимися являются конструкции из прямолинейных стенок.

Расстояние между стенками, как правило, принимается до 15–20 м из расчета прочности и устойчивости распорных конструкций. При расстоянии более 20 м устойчивость стен обеспечивается анкерами. Обеспечение устойчивости стен в грунте за счет применения наклонных анкеров является наиболее простым и дешевым мероприятием.

Круглые или многоугольные в плане сооружения могут иметь различные конструктивные решения. Устойчивость стен таких сооружений обеспечивается армированным поясом и анкерами.

Выемки для траншейных стен устраиваются с использованием специальных или приспособленных для этой цели землеройных или буровых механизмов.

Различают следующие виды рабочих инструментов: долотовые или роторные (на базе буровых станков); экскаваторы (с обратной лопатой или ковшом-драглайном, многоковшовые); специальные (вибрационные, фрезерные, буровые); бурофрезерные; подвесные или штанговые грейферы.

При устройстве траншейных конструкций «стена в грунте» существуют технологические особенности, связанные с необходимостью обеспечения устойчивости стенок траншей при их разработке — предотвращение оползания и обрушения грунта. Это особо актуально при разработке в слабых грунтах ниже уровня подземных вод.

Устойчивость глубоких и узких траншей обеспечивается использованием при производстве работ тиксотропных глинистых растворов — смеси глины с водой. При выборе глин отдают предпочтение тем из них, которые обеспечивают более низкую водоотдачу при одинаковом расходе глины на приготовление 1 куб. м глинистого раствора.

Состав глины подбирается в лаборатории в зависимости от гидрогеологических и геологических условий площадки строительства, требований водопроницаемости сооружения, а также экономических соображений. Наиболее эффективной является бентонитовая глина: ее расход на приготовление 1 куб. м глинистого раствора может составлять от 70 до 350 кг (в зависимости от месторождения).
Плотность глинистого раствора при приготовлении его из бентонитовых глин принимается 1,05–1,15 г/куб. см, а при использовании глин других видов — 1,10–1,30 г/куб. см.

При устройстве сборных траншейных стен после разработки грунта на каждой захватке выполняется погружение сборных железобетонных элементов после их насыщения водой. При использовании глинистой суспензии производится замена ее тампонажным раствором. В состав тампонажного раствора входят цемент, бентонит, глина, песок, вода и химические добавки для его пластификации и замедления сроков твердения. Плотность тампонажного раствора принимается 1,55–1,8 г/куб. см и должна обеспечить вытеснение глинистого раствора из траншеи или скважины.

Немецкой фирмой Bauer разработана комплексная технология выполнения нескольких грунтоцементных свай — технология Deep Mixing, использующая одновременно три шнековых агрегата.

Одной из последних инноваций в области фундаментостроения является технология Cutter Soil Mixing (CSM), разработанная немецкой фирмой Bauer.

CSM — это система закрепления грунтов для получения несущих и ограждающих стен методом механического перемещения с цементными суспензиями. Формирование конструкции стен происходит непосредственно в процессе бурения гидравлическим способом. Методика явилась несомненным know-how в своей области и в начале 2004 г. компания Bauer Maschi-nen была удостоена награды от German Construction Machinery Conference за инновационность разработки.

В основе метода лежит следующий принцип. Буровая установка имеет буровую колонку с головкой режуще-смешивающего действия. Когда колонка углубляется в почву в процессе бурения, грунт фрезеруется. Но не выбрасывается наружу. Никакого извлечения грунта не происходит. По трубе установки поступает цементная суспензия. Колеса и дефлекторы, помещенные между зубами режуще-смешивающей головки, действуют как принудительный миксер. Непосредственно в точке бурения цементная суспензия смешивается с грунтом под влиянием вращающихся вокруг горизонтальной оси колес — таким образом получается смесь, используемая в дальнейшем для формирования несущих и ограждающих стен.

Но это будущее. А в настоящий момент в Санкт-Петербурге основным методом устройства ограждающих конструкций методом «стена в грунте» является метод соприкасающихся свай, иногда в сочетании с устройством цементационных «шпонок» для обеспечения водонепроницаемости конструкции.

Грамотно спроектированная и технологически качественно выполненная «стена в грунте» является надежной ограждающей и несущей конструкцией, которая позволяет устраивать глубокие котлованы для строительства подземных частей сооружений без ущерба для находящихся рядом зданий.

Литература
1. Зубков В. М. и др. «Подземные со-оружения, возводимые способом «стена в грунте». — Л., «Стройиздат», 1977.
2. Драновский А. Н., Фадеев А. Б. «Подземные сооружения в промышленном и гражданском строительстве». — Изд-во Казанского университета, 1993.
3. Э. Штоцер, А. Доблер, А. И. Осокин, А. Б. Серебрякова, Т. Н. Шахтарина. «Современные геотехнологии при подземном строительстве в исторической части Санкт-Петербурга» // «Геотехника: актуальные теоретические и практические проблемы». Межвузовский тематический сборник трудов. — СПб, 2006. С. 157–162.

Полная или частичная перепечатка материалов - только разрешения администрации!