все записи



Дата: 06.12.2007
«Вестник строительного комплекса» № 50
Рубрика: ***

Современные методы производства подземных работ


Современное развитие города невозможно представить без масштабного освоения подземного пространства. Вместе с тем условия строительства в Санкт-Петербурге гораздо сложнее, чем в каком-либо из регионов нашей страны.

Чем это обусловлено? Прежде всего, наличием специфических геологических условий. Значительная часть территории города лежит на слабых, водонасыщенных, тиксотропных грунтах, которые изменяют свои характеристики при различного рода воздействиях, начиная от динамических и заканчивая природными. Кроме того, большинство зданий постройки XIX, начала и середины XX веков находятся в крайне сложном состоянии, так сказать, в состоянии неустойчивого равновесия, имеют многочисленные трещины и повреждения в несущих конструкциях. Для таких зданий любая дополнительная осадка во время производства котлованных работ традиционным способом (устройством шпунтового ограждения, открытым водоотливом и т. д.)
может повлечь непредсказуемые последствия. Кроме того, не следует забывать, что отрывка котлована, учет сооружения ограждающей конструкции – это только первая часть расчета, второй, не менее значимый вопрос –  как поведет  себя здание с подземной частью, как оно будет влиять на окружающую застройку при его строительстве
и эксплуатации.

Строительство в наших условиях требует очень высокого профессионализма еще на стадии проектировании, в том числе –  когда мы задумываемся о технологии производства работ. Геотехническое обоснование проекта должно моделироваться
с применением расчетных программ. Например, специалисты кафедры геотехники и Центра геотехнологий СПбГАСУ используют специализированную геотехническую программу PLAXIS, которая позволяет полностью смоделировать существующую геотехническую ситуацию.

Итак, какие методы производства подземных работ мы используем
в настоящее время в городе?

Прежде всего, это самый простой тип – коробчатые монолитные фундаменты. Устраивается котлован небольшой глубины, возводится железобетонная конструкция. Устройство таких конструкций оптимально при углублении стен котлована до 2 метров.  Для более  глубоких котлованов такой метод не вполне уместен.

В настоящее время в Санкт-Петербурге получил широкое распространение метод подземных этажей «стена в грунте». Это один из современных щадящих методов ограждения котлованов, в том числе и глубоких (более 4 м), неоднократно доказавший свою эффективность при грамотном проектировании
и выполнении работ.

Данный метод заключается в сооружении ограждающих и несущих стен подземных сооружений или противофильтрационных завес путем отрывки глубоких узких траншей под глинистым раствором с последующей укладкой в траншею бетона или 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. Подземные стены подразделяются на траншейные и свайные, выполненные из соприкасающихся или пересекающихся свай.

Траншейные и свайные стены классифицируются:

• по назначению – несущие,

   ограждающие и противофильт-

   рационные;

• по материалу – железобетонные,

   бетонные, грунтоцементные,

   глинистые, комбинированные;

• по способу изготовления –

   монолитные, сборные, сборно-

   монолитные.

Для монолитных стен применяют 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. Для повышения плотности бетона, повышения пластичности бетонной смеси рекомендуется применять поверхностно активные пластифицирующие добавки. Толщина защитного слоя бетона принимается не менее 50 мм.

Как правило, глубина котлованов для подземных помещений, ограничивается 30–35 м, а сама стена заглубляется в водоупорный слой. 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 котлованах больших размеров, внутри которых возводится здание или сооружение, ограждающие конструкции, выполненные методом «стены в грунте», используются как внешние стены подвальных помещений. В этом случае нагрузка от здания передается на фундаменты, не связанные с ограждающими стенами.

В случаях, подкрепленных соответствующими расчетами, сама конструкция стены в грунте, являющаяся ограждающей конструкцией котлована может использоваться и как фундамент под внешние стены здания или сооружения. Толщина стен определяется расчетом в зависимости от передаваемых нагрузок от сооружения
и бокового давления грунта.

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 сооружения могут иметь различные конструктивные решения. Устойчивость стен таких сооружений обеспечивается армированным поясом и анкерами.

Одной из важных задач при устройстве конструкций методом «стена
в грунте» является обеспечение 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 м
3 глинистого раствора.

Состав глины подбирается в лаборатории в зависимости от гидрогеологических и геологических условий площадки строительства, требований водонепроницаемости сооружения,
а также по экономическим соображениям. Наиболее эффективным типом глины для производства работ методом «стена в грунте» является бентонитовая глина: перерасход на приготовление 1 м
3 глинистого раствора составляет 70–370 кг (в зависимости от месторождения). Плотность глинистого раствора при приготовлении его из бентонитовых глин принимается 1,05…1,15 г/см3, а при использовании глин других видов – 1,10…1,30 г/см3.

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

Различают следующие виды механизмов: роторные (на базе буровых станков); экскаваторы (с обратной лопатой или ковшом-драглайн, многоковшовые); специальные (вибрационные, фрезерные, буровые); буро-
фрезерные; подвесные или штанговые грейферы. При устройстве сборных траншейных или свайных стен после разработки грунта на каждой захватке выполняется погружение сборных элементов после их насыщения водой. При использовании глинистой суспензии производится замена ее тампонажным раствором, в состав которого 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/см
3
и должна обеспечить вытеснение глинистого раствора из траншеи или скважины.

Одной из последних инноваций в области фундаментостроения является технология Cutter Soil Mixing
(CSM)/ 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. Когда колонка углубляется в грунт в процессе бурения, он фрезеруется, но не выбрасывается наружу. 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
таким образом, получается смесь, используемая в дальнейшем для формирования несущих и ограждающих стен.

Однако на сегодняшний день
в Санкт-Петербурге основным методом устройства ограждающих конструкций методом «стена в грунте» является метод соприкасающихся свай, иногда в сочетании с устройством цементационных «шпонок» или сиcтемы закрепления грунтов «Jet grouting» для обеспечения водонепроницаемости конструкции. Правильно спроектированная и технологически качественно выполненная «стена в грунте» может явиться надежной ограждающей и несущей конструкций, позволяющей выполнить устройство глубоких котлованов для устройства подземных частей сооружений без ущерба для рядом находящихся зданий.

Следует подчеркнуть, что выбор метода устройства подземного пространства должен быть четко обоснован проектным решением. Безусловно, создавать подземные сооружения  такого уровня – задача сложная, но вполне решаемая посредством  потенциала строительного комплекса, который на сегодняшний день развивается  в Санкт-Петербурге.


Полная или частичная перепечатка материалов - только с письменного разрешения редакции!


«« назад