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.

Видео: Технология глубокого укрепления грунта – «Стена в грунте»

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.

Видео: Комплекс работ по устройству стены в грунте.

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.