Головна> Корисне> Технології будівництва> Використання технології «стіна в ґрунті» при зведенні підземних споруд
Тенденції мегаполісів до ущільнення забудови і раціоналізації використання вільного простору диктують будівельним компаніям свої умови. Через брак вільних майданчиків на поверхні, забудовники все частіше вдаються до зведення підземних споруд. До того ж є цілий перелік об'єктів, які набагато раціональніше зводити саме під землею (таких, наприклад, як гаражі, склади, великі торгово-розважальні комплекси). Однак не все так просто. Підземне будівництво - досить трудомісткий процес, що вимагає наявності у будівельній компанії певного обладнання та досвіду. Ситуація ускладнюється ще й тим, що грунт неоднорідний за своєю структурою. У ньому можуть бути слабкі породи, підземні течії і навіть порожнечі. Крім того, багато занедбані тунелі міських інженерних мереж не нанесені на карти. При цьому в більшості випадків доводиться працювати ще й у страшній тисняві: фундаменти довколишніх будівель часто розташовуються впритул до будівельного майданчика, а стіни не дозволяють розгортати стріли кранів в потрібне положення.
Способи будівництва підземних споруд
Залежно від глибини закладення приміщення і гідрогеологічних особливостей місцевості, підземне будівництво може бути здійснено одним з декількох способів. Найбільш популярними з них вважаються:
- відкритий спосіб;
- спосіб опускного колодязя;
- «Стіна в ґрунті».
Останній метод стрімко набирає популярність, так як дозволяє працювати в обмежених міських умовах і не докучати фундаментів розташованих поблизу будівель.
Принцип технології «стіна в ґрунті»
Суть методу проста. У грунті обладнуються траншеї і виїмки в конфігурації, передбаченої будівельним планом. Після цього в цих порожнинах споруджують огороджувальні конструкції майбутнього підземної споруди (для цих цілей зазвичай використовується залізобетон). Потім під захистом цих огороджувальних конструкцій обладнають підлогу і всі необхідні внутрішні конструкції.
Сам метод «стіна в ґрунті» теж ділиться на кілька підвидів:
- траншейний (із залізобетонних секцій або монолітного бетону формується єдина суцільна стіна);
- фундамент (буронабивні палі шикуються в суцільний ряд, утворюючи міцну захисну конструкцію).
Який би спосіб не обрала будівельна компанія, технологія «стіна в ґрунті» в будь-якому випадку буде набагато перспективніше інших методів будівництва підземних споруд. Вона широко затребувана в умовах тісної міської забудови, в гідротехнічному будівництві, а також при реконструкції вже існуючих споруд як громадянської, так і промислової спрямованості.
При наявності необхідної спецтехніки, використовуючи метод «стіна в ґрунті» можна спорудити:
- фундаменти будівель цивільного і промислового призначення;
- підземні переходи, склади та гаражі;
- автомобільні розв'язки;
- тунелі метрополітену;
- відстійники і всілякі резервуари;
- протифільтраційні завіси.
Сухий і мокрий методи
Виходячи з міцності грунту і його вологості, робочі на будівельному майданчику вибирають сухий або мокрий метод, щоб мури в грунті. Сухий спосіб менш витратний, так як для нього не потрібно замішувати глинистий розчин. Але до нього можна вдаватися лише тоді, коли є абсолютна впевненість в стійкості грунту і відсутності підводних течій.
Мокрий спосіб зведення стін в грунті - ідеальний вибір для спорудження великих підземних об'єктів в нестійких водонасичених ґрунтах. При таких умовах роботи часто виникає необхідність в зміцненні стінок траншей. Однак результат вартий витрачених зусиль: приміщення виходить міцним і надійним.
тиксотропність
При облаштуванні стін в грунті мокрим способом дуже важливе значення має така властивість глинистого розчину, як тиксотропність - здатність дисперсної структури матеріалу відновлювати свою первинну форму після будь-яких механічних впливів. Завдяки цій властивості якісна суспензія здатна не тільки загустевать на етапі будівництва, але і розріджувати згодом від будь-яких коливальних дій. Це надійно страхує стінки траншей від деформації і обвалення, будь то стінки метро, підземного переходу або будь-якого іншого тунелю, розташованого в місці з високою транспортним навантаженням. Залитий в виїмки розчин поступово заміщають, переносячи навантаження на передбачені планом конструктивні елементи будівлі, монолітний бетон і всілякі будівельні суміші.
Найвищі тиксотропні властивості спостерігаються у бентонітових глин. Говорячи про подібні розчинах, не можна не згадати про їх водовідштовхувальних якостях. Суть в тому, що після затвердіння суспензії на стінки траншеї починає діяти високий гідростатичний тиск, що викликає утворення цілісної водонепроникною плівки. Її товщина складає від 1,5 до 5 мм, чого цілком достатньо для надійного захисту підземної споруди від вологи. Така глінізація стінок дозволяє забудовнику заощадити на водопониженні і забиванні шпунта - ще один незаперечний плюс технології «стіна в ґрунті».
обладнання, що використовується
Будівництво підземних споруд за технологією «стіна в ґрунті» починається з риття траншей. Для цих цілей зазвичай використовується обладнання безперервної дії, хоча не гірші результати показує і циклічний підхід.
Для уривки траншей під захистом суспензії будівельники використовують стандартні землерийні машини:
- бурові установки ударного / обертального буріння;
- зворотні лопати;
- драглайни;
- грейфери;
- фрезерні, ковшові і стругові установки.
Перерахованого обладнання досить, щоб спорудити стіну в ґрунті при будь-яких умовах на глибині до 100 метрів.
Ширина траншей зазвичай становить від півметра до метра, проте у виняткових випадках (коли того вимагає проект), може досягати і двох метрів.
Випадки недоцільність застосування методу
Незважаючи на всі переваги технології «стіна в ґрунті», бувають ситуації, коли її застосування недоцільно. А саме:
- при наявності в ґрунті сильних підземних вод;
- при наявності на ділянці напівзруйнованої кам'яної кладки, великих уламків бетону і металевих кістяків;
- в надто пухких грунтах;
- в грунтах з порожнинами і порожнечами.
протифільтраційні завіси
Установлення протифільтраційних завіс вважаються найбільш простими. Зазвичай їх виконують з використанням монолітного бетону, а також твердих, важких глин. Призначення подібних завіс полягає в тому, щоб охороняти об'єкт від просочування води за його тіло.
Як правило, протифільтраційні завіси застосовуються при будівництві гребель, а також під час риття котлованів. У випадку з котлованами такі завіси надійно оберігають порожнину в землі від затоплення. У робочих відпадає необхідність в такій трудомісткою процедурою, як зниження рівня ґрунтових вод. На відміну від знижувальних установок голкофільтрових типу, протифільтраційні завіси діють постійно, а не тільки на короткий проміжок часу, поки ведуться роботи. При цьому їм не страшні навіть найсильніші потоки ґрунтових вод.
довжина захватки
Перш ніж приступити до бетонування, необхідно визначити довжину захватки. Це відбувається за наступними критеріями:
- тип техніки, що розробляє траншею;
- стійкість траншеї;
- розрахункова інтенсивність бетонування;
- конструкція стіни в грунті і її функціональне призначення в кожному конкретному випадку.
послідовність маніпуляцій
- Буріння свердловин.
- Розробка траншеї з одночасним її заповненням бентонітових розчином.
- Установка арматурних каркасів і подальший монтаж бетонолитну труб.
- Витіснення глинистого розчину з порожнин за допомогою подачі в них бетонної суміші (подається через вертикально переміщувану трубу).
Розробка траншеї може відбуватися окремо по ділянках або ж відразу на всю довжину. Що стосується арматурних каркасів, то вони виготовляються зі сталевих стрижнів з рифленням. Будучи звареними, каркаси повинні бути на 10-12 см вже самій траншеї. Перед опусканням вниз все рифлені стрижні змочують водою. Це дозволяє зменшити кількість налипає на них глини і поліпшити зчеплення з бетоном.
бетонування
Бетонування при реалізації технології «стіна в ґрунті» проводиться методом вертикально переміщуваної труби. При цьому використовуються бетонолитну труби діаметром 270-300 мм з товщиною стінок близько 10 мм. Горловина підбирається виходячи з обсягу труби, а пижі можуть бути виготовлені зі звичайної мішковини.
обмежувачі захватки
Якщо глибина траншеї не перевищує 15 метрів, будівельники застосовують труби, діаметр яких всього на 40-50 мм менше ширини траншеї. Через 4-5 годин після завершення бетонування їх витягають, а утворену порожнину тут же заливають бетонною сумішшю. Якщо ж глибина траншеї перевищує 15 метрів, виникає потреба в монтажі обмежувача. Його роль бере на себе звичайний сталевий лист, приварений до арматурного каркаса. При необхідності такий обмежувач можна легко посилити, приварив до нього металеві балки.
Підвищення продуктивності
У разі, коли ведеться будівництво великого об'єкта і довжина захватки перевищує 3 метри, виникає потреба в подачі великих обсягів бетонної суміші. У таких випадках її подають відразу за двома бетонолитну трубах, а щоб бетон швидше і простіше укладався, його пластичність підвищують спеціальними добавками - пластифікаторами.
Бетонну суміш заливають так, щоб вона покривала верхню точку конструкції приблизно на 10 см. Це необхідно для того, щоб згодом зняти забруднений шар бетону, який містить велику кількість глини.
Ущільнення відбувається з використанням віброущільнювачі, закріпленого на бетонолітной трубі. Якщо довжина труби перевалює за 20 метрів, то доцільно використовувати два вібратора.
Труби, розташовані на кордоні захваток, завжди витягують. Однак тут важливо правильно розрахувати час вилучення. Якщо трубу дістати занадто рано, можна зруйнувати кромки свежеобразованной оболонки. Якщо ж витяг буде вироблено занадто пізно, труба може застрягти між землею і бетоном. Щоб подібних ексцесів не виникало, будівельники часто використовують замість труб листове залізо, утворюючи з нього міцні неізвлекаемой перемички. При такому підході головне надійно приварити ці перемички до арматурних каркасів.
З метою запобігання гирла траншеї від осипання і деформації вдаються до облаштування форшахти - неглибоких оголовків траншей, що підсилюють несучі здібності верхнього шару грунту.
Недоліки технології «стіна в ґрунті»
Незважаючи на прогресивність методу, він все ж має певні недоліки. Найголовніший з них - це зниження зчеплення бетону і рифленої арматури. Пов'язано це з тим, що в процесі вироблених робіт, на поверхню арматури тонким шаром налипає глинистий розчин.
Роботи по технології «стіна в ґрунті» значно важче здійснювати в зимовий період. Однак цей недолік можна певною мірою компенсувати використанням збірного залізобетону. Такий підхід дозволяє:
- використовувати конструкції різних типів і форм (таврові, двотаврові, пустотні);
- істотно підвищити индустриальность будівництва;
- отримати гарантії якості майбутнього об'єкта ще на етапі його зведення.
Недоліки збірного залізобетону:
- висока вартість матеріалу;
- перетин і довжина підбираються під кожний окремий будівельний об'єкт;
- труднощі транспортування виробів на будмайданчик;
- потреба в потужних кранах.
усунення зазорів
При монтажі збірних елементів між ними завжди виникають зазори. При сухому способі здійснення робіт в них закачують цементно-піщаний розчин. При мокрому у внутрішню пазуху траншеї засипають гравійно-піщану суміш, а в зовнішню закачують цементно-піщаний розчин.
Як бачимо, метод «стіна в ґрунті» не так уже й складний в реалізації. Так, у нього є певні недоліки. Але вони настільки незначні і легко ліквідованої, що ними можна знехтувати в догоду можливості вести будівельні роботи в умовах щільної міської забудови.