книги / Технология строительства подземных сооружений. Специальные способы строительства

металлические листы, выполняющие роль ограничителя, оста­ ющегося в теле стены.

Для обеспечения качественного сопряжения двух монолит­ ных стен, пересекающихся под углом (например, продольных и поперечных), стыки устраивают с уголковым арматурным кар­ касом, со штрабой.

При использовании штрабной стыковки каркасов в каждом из них предусматривают устройство штрабы-путем навески на арматурные каркасы соответствующих деревянных коробов. Стыки стен замоноличивают после п'оярусной разработки грун­ та изнутри сооружения и разборки опалубки с очисткой выштрабленной полости.

1.3.5. Возведение стен в грунте из сборных железобетонных элементов

В последние годы в практике строительства подземных со­ оружений способом стена в грунте начал более широко при­ меняться сборный железобетон, обладающий рядом преиму­ ществ по сравнению с монолитными-конструкциями.

Основные достоинства сборных конструкций заключаются в высокой индустриальности строительства подземных соору­ жений, возможности обеспечения необходимого качества работ, отсутствии жестких требований к качеству глинистого раство­ ра, а также в возможности снижения толщины монолитных железобетонных стен с 0,6 до 0,25 м.

Сборные элементы обеспечивают хорошее качество поверх­ ности и не требуют дополнительной обработки в отличие от монолитных стен, повторяющих все неровности стен траншеи. Возможно также возведение сборных конструкций повышенной заводской готовности, в частности, облицованных плиткой. При необходимости наружную сторону стеновых панелей можно также обрабатывать плиткой, рулонной или окрасочной гидро­ изоляцией в заводских условиях. Крбме того, в сборные эле­ менты удобно заранее устанавливать соответствующие заклад­ ные или накладныё детали, оставлять отверстия, пробки, штра­ бы и т. д. Использование сборных элементов позволяет приме­ нять конструкции рациональной формы — пустотные, тавровые или двутавровые балки, плиты и т. д.

К недостаткам сборных конструкций следует отнести боль­ шую стоимость и трудность заводского изготовления сборных элементов больших размеров. ‘ Ограничением для применения сборных конструкций пока являются глубина свыше 25 м, так как масса сборных элементов при таких глубинах становится слишком большой и монтаж их затрудняется.

Сборная стена в грунте из сборного железобетона находит

применение при строительстве подземных переходов насосных станций и других объектов неглубокого заложения.

В зависимости от грузоподъемности кранового оборудова­ ния применяют тяжелые' железобетонные панели толщиной 0,3—0,5 м, длиной до 15 м и массой до 30 т, стыкуемые только в продольном направлении, и легкие панели массой 5—6 т, объединяемые не только- в продольном, но и в поперечном на­ правлении по высоте стен. Возможно также устройство стен комбинированной конструкции, состоящих из монолитного же­ лезобетона в нижней и сборных панелей в верхней части тран­ шеи.

Существуют различные технологические схемы возведения сборных стен в грунте, отличающиеся главным образом спосо­ бом закрепления стеновых элементов в траншее.

Сборные конструкции способом стена в грунте возводят по

элементы устанавливают в траншею, заполненную специаль­ ным медленнотвердеющим раствором, который заполняет как стыки между сборными элементами, так и застенное простран­

менты, имеющие открытые для доступа сверху полости стыков, монтируют в траншее, заполненной глинистым раствором. Сты­ ки заделывают восходящим цементно-песчаным раствором, ко­ торый подается по трубам, спущенным до дна траншей в по­ лость стыка.

П о т р е т ь е й т е х н о л о г и ч е с к о й с х е м е сборные элементы, имеющие открытые для доступа изнутри сооруже­ ния полости стыков, монтируют в траншеи, заполненные гли­ нистым раствором с последующим тампонажем наружной па­ зухи между бортами траншей и стеновыми панелями. Стыки заделывают изнутри подземного сооружения по мере разра­ ботки грунта бортами траншей и сборными элементами.

При возведении стен по первой технологической схеме раз­ работку грунта в траншеи и закрепление в ней стеновых эле­ ментов осуществляют с применением одного и того же раство­ ра. Сборные элементы выполняют в виде вертикальных пане­ лей с пазами и гребнями на их торцах (рис. 1.23, а) или же в виде свай с пазами, в которые вставляют панели (рис. 1.23,6).

В первом случае конструкцию собирают из одинаковых сте­ новых панелей, причем гребень одной панели входит в паз другой. Все панели работают как шпунт, забиваемый в грунт. Такая конструкция позволяет получить равную внутреннюю поверхность сооружения. Слой затвердевшего раствора с внут­ ренней стороны сооружения снимают при разработке грунта.

тов на участке, где должны монтироваться элементы, произво­ дят замену глинистого раствора специальным замещающим раствором глино-цементно-песчаного состава, который должен отвечать следующим требованиям: его прочность должна быть не меньше прочности окружающего грунта; он должен быть достаточно подвижным, чтобы обеспечить надежное заполнение полости стыка и зазоров, между стенами траншей и сборными элементами.

Замещающий раствор на монтажном участке вводят при по­ мощи специальной инъекционной колонны, представляющей трубу диаметром 100 мм, имеющую наверху воронку, а внизу распределительный перфорированный патрубок для равномер­ ного распределения раствора по длине захватки. Цементио- песчано-глинистый раствор плотностью 1,28—1,30 г/см3 вытес­ няет более легкий глинистый раствор, который откачивают в емкость для вторичного использования в смежной захватке.

При возведении стен по второй технологической схеме сты­ ки между сборными элементами заделывают после их монта­ жа в траншее путем подачи твердеющего раствора в- открытые сверху полости замоиоличива.емых конструкций.

Применяемый для заделки раствор имеет большую плот­ ность, чем глинистый раствор, поэтому, поднимаясь снизу вверх, он вытесняет последний из полости стыка, а также про­ никает в застенное пространство. Раствор для замоноличивания стыков, как правило, имеет класс не ниже класса соединяет мых сборных элементов.

Характерной особенностью технологической схемы являются горизонтальная разрезка сборных стен на отдельные элемен­ ты, а . также применение комбинированных конструкций сваяпанель, общий вид которой показан на рис. 1.24, а. Согласно технологии (рис. 1.24, б) вначале по трассе траншеи через оп­ ределенные промежутки устраивают буронабивные 1 или за­ бивные 2 сваи диаметром, несколько меньшим, ,чем ширина траншеи, а глубиной больше заложения стен.

Затем в промежутках между сваями под защитой глинйстого раствора производят разработку грунта и монтаж балочных многопустотных блоков 3. Стыки и швы между сваями и сбор­ ными элементами заделывают путем инъекции замоноличцвающего цементного раствора по трубам 4, оставленным в сты­ ках между сборными элементами. Этим способом возводят подземные сооружения глубокого заложения, т. е. свыше 25 м.

Недостатком такой технологии является невозможность со­ здания равнопрочной конструкции стыка со сборными железо­ бетонными элементами. Кроме того, в местах стыков сборных панелей и замоноличивающего бетона из-за неплотности воз­ можна контактная фильтрация подземных вод внутрь соору­ жения.

нистого раствора траншее монтируют сборные стеновые пане­ ли, которые фиксируют в проектном положении путем забутов­ ки пространства между сборными элементами и бортами тран­ шей. Наружная забутовка выполняет функции создания вокруг подземного сооружения водонепроницаемого экрана. Ее произ­ водят тампонажным глино-цементным раствором. Внутренняя забутовка о.беспечивает жесткую заделку стеновой панели. Она выполняется легкоразрабатываемым несвязным грунтом (пес­ ком, щебнем, дресвой и т. д.).

После твердения тампонажного раствора осуществляют раз: работку грунтового ядра внутри подземного сооружения и за­ делывают стыки насухо по мере их обнажения и очистки по­ лостей стыка от песка и остатков глинистого, раствора.

Соседние панели соединяются с помощью накладок, прива­ риваемых с внутренней стороны стенки к специальным угол­ кам в панелях.

1.3.6. Возведение стен в грунте буровыми методами

Возведение стен в грунте буровыми методами осуществля­ ют путем последовательного бурения скважин, примыкающих друг к другу, при помощи лидерионаправляющих труб (рис. 1.26, а).

Возведение стен в маловлажных устойчивых грунтах осу­ ществляют путем последовательного бурения ряда скважин

насухо в количестве, обеспечивающем расчетную величину за­ хватки траншеи.

При бурении скважины ее устье на глубину 2—3 м закреп­ ляют инвентарным обсадным патрубком длиной не менее 0,6—0,8 м, диаметром, соответствующим диаметру скважины. После закрепления устья скважины буровым станком бурят скважину на проектную глубину и для направленного бурения последующих скважин производят обсадку стенок скважины лидернонаправляющей трубой. Вогнутость трубы должна быть обращена в сторону продолжения выбуривания траншеи сим­ метрично ее оси. Последующие скважины бурят аналогично первой (рис. 1.26,6).

Бурение скважин в водонасыщенных неустойчивых грунтах выполняют под защитой глинистого раствора или воды (осо­ бенно при проходке скважин в глинистых грунтах). Для обуреиия скважин используют станки вращательного действия со сплошным разбуриванием забоя и станки с циклической выда­ чей грунта.

Бурение выполняют с прямой промывкой скважины глинис­ тым раствором или водой и с обратной промывкой скважины. При прямой промывке промывочная жидкость подается через буровые трубы, а удаление бурового шлама осуществляется через затрубное пространство. При обратной промывке подача промывочной жидкости на забой производится по затрубному пространству, а выдача бурового шлама — через буровые трубы.

Устойчивость стен скважин при обратной промывке выше, чем при прямой, так как разбуренная порода утяжеляет рас­ твор.

После того как будут пробурены все скважины на длину захватки и извлечены лидернонаправляющие трубы, присту­ пают к установке арматурных каркасов и бетонированию сек­ ции методом ВПТ по ранее описанной технологии.

Широкое распространение для устройств стен в грунте на­ ходят буронабивные скважины. Возможные схемы устройства стены в грунте из буронабивных скважин показаны на рис. 1.27. Касающиеся сваи применяют в случаях, когда в массиве отсутствуют грунтовые воды. При наличии грунтовых вод бо­ лее целесообразно устраивать стены в грунте их секущихся буронабивных свай. В этом случае в первую очередь бурят скважины нечетных номеров и заполняют их бетоном. После набора бетоном достаточной прочности бурят скважины чет­ ных номеров, опускают в них арматурные каркасы и уклады­ вают бетонную смесь.

Бурение таких скважин может осуществляться как с при­ менением обсадных труб (установки типа Беното), так и без них. Использование обсадных труб в процессе бурения обеспе-

чивает более высокое качество возводимых стенок и их водо­ непроницаемость, делает возможным создавать стены в грунте

ввесьма неблагоприятных геологических условиях.

1.3.7.Выемка грунта внутри сооружения

После возведения стен по периметру подземного сооруже­ ния приступают к разработке грунта внутри сооружения.

Технология производства работ в значительной степени за­ висит от гидрогеологических условий. Грунты естественной влажности разрабатывают землеройными машинами. Для раз­

от размеров подземного сооружения в плане. При длине или диаметре сооружения до 12 м и глубине до 15 м грунт выни­ мают грейферным краном послойно, начиная от стен сооруже­ ния к его центру. Во время разработки грунта присутствие ра­ бочих в рабочем пространстве не допускается.

При размерах сооружения в плане до 20 м и глубине до 15 м ядро разрабатывают также слоями с применением буль­ дозера и с извлечением грунта грейферами. При размерах со­ оружения в плане свыше 20 м и глубине свыше 15 м грунт раз­

рабатывают экскаватором (обратной лопатой или драглай­ ном), установленным на ядре сооружения, с погрузкой грун­ та в самосвалы, движущиеся по земляным выездам внутри со­ оружения. При таких'размерах сооружений рекомендуется вер­ тикальное транспортирование грунта, драглайном, находящим­ ся на островке внутри сооружения, с разработкой и подачей к нему грунта бульдозером.

При всех схемах производства работ для уменьшения вер­ тикального транспортирования грунта целесообразно верхний его слой на глубину до 5—8 м разрабатывать экскаваторами непосредственно с поверхности земли с погрузкой в автосамо­ свалы.

Возможна разработка грунта с- применением средств гид­ ромеханизации. Разработку грунта гидромонитором производят слоями 5— 10 см от приямка землесоса к стенам сооружения. Вымывать грунт гидромонитором в стыках между сборными стеновыми панелями запрещается. Землесосы устанавливают непосредственно на грунт или на понтоны.

Весьма эффективна комбинированная схема разработки грунта бульдозером в сочетании с гидромеханизацией. При раз­ работке грунта в котловане большое значение придается обес­ печению общей устойчивости стен в грунте в процессе строи­ тельства, а также в период эксплуатации сооружения.

Устойчивость стен при разработке грунта внутри сооруже­ ния достигается: при глубинах заложения.до 5—6 м путем за­ глубления стен в грунте ниже днища; при глубинах 7—8 м пу­ тем заанкеровки верха и защемления в грунте нижней части стен; при глубинах, больших 8 м, путем устройства распорных поясов жесткости или анкеровки стен в окружающий грунт; в прямоугольных сооружениях шириной до 12 м любой глуби­ ны и протяженности с применением анкеров или распорных конструкций. Распорные конструкции располагают так, чтобы они не затрудняли выемку грунта из ядра сооружения.

Глубина заделки нижней части стены нередко доходит до 70% общей высоты свободно стоящей стенки, что приводит к неоправданному увеличению объема работ. В связи с этим при глубинах свыше 8 м целесообразно устройство не менее двух ярусов распорных или анкерных конструкций, чтобы нижняя часть стены работала как консоль. Возможно также убтройство продольных балок вдоль низа стен в общей для них тран­ шее и поперечных распорных балок в специальных траншеях. Верх секций или панелей стен, объединенных монолитной бал­ дой, фиксируется при помощи оттяжек, закрепленных на суще­ ствующих конструкциях или анкерных сваях.

Наиболее перспективной является анкерная крепь, предна­ значенная для передачи растягивающих усилий на глубокие слои грунта.

При большой глубине подземного сооружения анкерные или распорные конструкции устраивают по ярусам по мере разра­ ботки ядра внутри сооружения в следующей последователь­ ности: после устройства ограждающих стен сооружения послед­ ние связывают поверху в единую конструкцию монолитной же­ лезобетонной балкой или путем омоноличивания стеновых кон­ струкций с пионерной траншеей: после набора прочности верх­ ним опорным поясом вдоль стен сооружения отрывают тран­ шею до уровня расположения второго яруса анкерных или рас­ порных конструкций; устраивают анкерные или распорные кон­ струкции; выбирают грунт в центральной части сооружения на ярусе и цикл повторяется.

2. СТРОИТЕЛЬСТВО ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИИ С ПРИМЕНЕНИЕМ ВОДОПОНИЖЕНИЯ

2.1. СУЩНОСТЬ СПОСОБА

Водопонижение применяют для временного (на период строительства) снижения гидростатических напоров (уровней) подземных вод с целью созданйя более благоприятных и без­ опасных условий ведения горно-строительных работ.

Сущность способа водопонижения заключается в том (рис. 2.1), что на некотором расстоянии от контура вокруг будущего подземного сооружения 1 бурят систему водопонизительных скважин 2, .из которых постоянно откачивают воду. В резуль­ тате уровень подземных вод 3 в месте строительства сооруже­ ния понижается, грунты осушаются, изменяя свои физические свойства.

Задача водопонижения заключается в соответствующем со­ здании и поддержании на период строительства подземного со­ оружения требуемой зоны осушенных грунтов, что позволяет вести горнопроходческие работы в относительно благоприятных условиях.

Производство водопонизительных работ приводит к измене­ нию не только физических свойств, грунта, но и оказывает су­ щественное влияние на их состояние и поведение в окружаю­ щем пространстве. Понижение уровня грунтовых вод приводит к уплотнению и увеличению прочностных характеристик грун­ та и вследствие этого увеличению давления грунта на подзем­ ные сооружения и к деформации поверхности. В большинстве случаев при относительно неглубоких понижениях уровня во­ ды поверхность понижается равномерно и не оказывает суще­ ственного влияния на работу сооружений. При глубоких пони­ жениях уровня подземных вод осадка поверхности может ока-