Недостатки технологии стена в грунте

Обновлено: 08.07.2024

Технология перспективна при возведении подземных сооружений в условиях городской застройки вблизи существующих зданий, при реконструкции предприятий, в гидротехническом строительстве.

В зависимости от свойств грунта и его влажности применяют два вида возведения стен — сухой и мокрый.

Сухой способ, при котором не требуется глинистый раствор, применяется при возведении стен в маловлажных устойчивых грунтах.

Свайные стены могут возводиться как сухим, так и мокрым способом, при этом последовательно бурят скважины и бетонируют в них сваи.

Мокрым способом возводят стены подземных сооружений в водонасыщенных неустойчивых грунтах, обычно требующих закрепления стенок траншей от обрушения грунта в процессе его разработки и при укладке бетонной смеси. При этом способе в процессе работы землеройных машин устойчивости стенок выемок и траншей достигают заполнением их глинистыми растворами (суспензиями) с тиксотропными свойствами. Тик-сотропность — важное технологическое свойство дисперсной системы восстанавливать исходную структуру, разрушенную механическим воздействием. Для глинистого раствора это способность загустевать в состоянии покоя и предохранять стенки траншей от обрушения, но и разжижаться от колебательных воздействий.

В выемках, отрытых до необходимых глубины и ширины под глинистым раствором, этот раствор постепенно замещают, используя в качестве несущих или ограждающих конструкций монолитный бетон, сборные элементы, различного рода смеси глины с цементом или другими материалами.

Наилучшими тиксотропными свойствами обладают бентонитовые глины. Сущность действия глинистого раствора заключается в том, что создается гидростатическое давление на стенки траншеи, препятствующее их обрушению, кроме этого на стенках образуется практически водонепроницаемая пленка из глины толщиной 2. 5 мм. Глинизация стенок выемок позволяет отказаться от таких вспомогательных и трудоемких работ, как забивка шпунта, водопонижение и замораживание грунта.

При отрывке траншей используют оборудование циклического и непрерывного действия; обычно ширина траншей составляет 500. 1000 мм, но может доходить до 1500. 2000 мм.

Для разработки траншей под защитой глинистого раствора применяют землеройные машины общего назначения — грейферы, драглайны и обратные лопаты, буровые установки вращательного и ударного бурения и специальные ковшовые, фрезерные и струговые установки.

Наиболее проста технология работ при устройстве проти-вофильтрационных завес, которые обычно выполняют из монолитного бетона, тяжелых, ломовых и твердых глин. Назначение завес — предохранение плотин от проникновения воды за тело плотины.

Противофильтрационная завеса может быть применена при отрывке котлованов для предохранения их от затопления подземными водами. Отпадает потребность в замораживании грунта или понижении уровня грунтовых вод иглофильтровы-ми понизительными установками. Завеса действует постоянно, в то время как остальные методы используются только на период производства работ, хотя грунтовые воды могут быть очень агрессивными.

Работы по отрывке траншей, как и производство последующих работ, в случае близкого расположения фундаментов существующих зданий выполняют отдельными захватками, обычно через одну, т. е. первая, третья, вторая, пятая, четвертая и т. д.

Бетонирование осуществляют методом вертикально перемещаемой трубы с непрерывной укладкой бетонной смеси и равномерным заполнением ею всей захватки снизу вверх.

Бетонолитные трубы — металлические трубы диаметром 250. 300 мм, толщина стенок 8. 10 мм, горловина —на объем трубы, съемный клапан ниже горловины, пыжи из мешковины.

Ограничители размеров захватки:
- при глубине траншеи до 15 м применяют трубы диаметром, меньшим ширины траншеи на 30. 50 мм; их извлекают через 3. 5 ч после окончания бетонирования на захватке, и образовавшаяся полость сразу заполняется бетонной смесью;
- при глубине траншеи до 30 м устанавливают ограничитель в виде стального листа, который приваривают к арматурному каркасу. При необходимости лист усиливается приваркой швеллеров.

При длине захватки более 3 м бетонирование обычно осуществляют через две бетонолитные трубы одновременно. Для повышения пластичности бетона и его удобоукладываемости применяют пластифицирующие добавки — спиртовую барду, суперпластификаторы.

Перерывы в бетонировании — до 1,5 ч летом и до 30 мин — зимой.

Бетонную смесь укладывают до уровня, превышающего высоту конструкции на 10. 15 см для последующего удаления слоя бетона, загрязненного глинистыми частицами. При использовании виброуплотнения вибраторы укрепляют на нижнем конце бетонолитной трубы. При трубах длиной до 20 м применяют один вибратор, длиной до 50 м — два вибратора.

Трубы на границе захваток обязательно извлекают. Раннее извлечение приводит к разрушению кромок образовавшейся сферической оболочки, что нежелательно, а позднее приводит к защемлению трубы между бетоном и землей, и требуются значительные усилия для ее извлечения. Поэтому часто вместо труб ставят неизвлекаемые перемычки из листового железа, швеллеров или двутавров, обязательно привариваемых к арматурным каркасам сооружения.

Иногда для предохранения устья траншеи от разрушения и осыпания устраивают из сборных элементов или металла фор-шахты — оголовки траншей глубиной до 1 м для усиления верхних слоев грунта, или это траншея с укрепленными на глубину до 1 м верхними частями стенок.

Применение сборного железобетона позволяет:
- повысить индустриальность производства работ;
- применять конструкции рациональной формы: пустотные, тавровые и двутавровые;
- иметь гарантии качества возведенного сооружения.

Недостатки сборного железобетона: требуется специальная технологическая оснастка для изготовления изделий, каждый раз индивидуального сечения и длины; сложность транспортирования изделий на строительную площадку; требуются мощные монтажные краны; стоимость сборного железобетона значительно выше, чем монолитного.

Вертикальные зазоры между сборными элементами заполняются цементным раствором при сухом способе производства работ. При мокром способе наружную пазуху траншеи заполняют цементно-песчаным раствором, а внутреннюю — песча-но-гравийной смесью. Наружное заполнение в дальнейшем будет служить в качестве гидроизоляции.

Применяют два варианта сборно-монолитного решения:
нижняя часть сооружения до определенного уровня состоит из монолитного бетона, вышележащие конструкции — из сборных элементов;
сборные элементы применяют в виде опалубки-облицовки, которую устанавливают к внутренней поверхности траншеи, наружная полость заполняется монолитным бетоном.

При строительстве туннелей и замкнутых в плане сооружений после устройства наружных стен грунт извлекается из внутренней части сооружения и его отвозят в отвал, днище бетонируют или устраивают фундаменты под внутренние конструкции сооружения.

Метод Стена в грунте – это технология крепления стен котлована и устройство постоянного фундамента здания на его основе. Она состоит в возведении железобетонных стен подземных сооружений в траншеях-щелях до рытья котлована. Применяется при строительстве городских подземных сооружений (транспортных тоннелей и станций метрополитена, парковок и гаражей, многоярусных подземных комплексов и т. п.), фундаментов домов и мостов, подпорных стен, противофильтрационных завес. Метод применим практически в любых типах грунтов. Ограничение: скальные, текучие и плывунные, дисперсные насыпные, грунты с крупными пустотами.

Стоимость

Устройство стены в грунте

Основные технологические операции устройства стены

Траншеи-щели разрабатываются сухим способом в случае глинистых грунтов с невысоким показателем текучести, на небольшую глубину — до 7 м. В остальных случаях при проходке их заполняют тиксотропными суспензиями, которые и удерживают стенки среза от обрушения. После этого тиксотропные суспензии заменяют специальными материалами: бетоном, различными смесями, сборными элементами, которые образуют в грунте несущие и ненесущие конструкции.

Применение стены в грунте эффективно при возведениии фундаментов на застроенных территориях, небольших подземных сооружений на значительной глубине (обычно около 20 м). Технологические преимущества позволяют совмещать производство элементов основания и подвала, в том числе многоэтажных подземных сооружений.

Фундамент Стена в грунте

Разработка котлована после устройства стены в грунте

Несущая способность основания дома должна соответствовать весу возводимого строения плюс вес самой конструкции основания. Проектирование учитывает грунтовые условия, уровень залегания водоносного горизонта и несущих пластов, близость и давление, передаваемое близлежащими постройками, наличие коммуникаций в земле под территорией строительной площадки. При проектировании фундамента с точкой залегания ниже 3 метров, показатель глубины промерзания не учитывается. Проводится расчёт несущей способности, расчёт давления грунта, теплотехнический расчёт.

В основе метода лежит технология устройства фундамента, основанная на разрабатывании траншеи. Узкие (0,6-1,2 м) и глубокие (до 20 м и более) выемки разрабатывают под защитой глинистого раствора, который благодаря достаточно высокой плотности защищает срез от обрушения внутрь.

Технологическая карта работ разрабатывается с учётом результатов инженерно-геологических изысканий. Ограничения для применения технологии связаны с наличием определённыз грунтовых условий: группы строительных грунтов выше третей, морёных и песчанных пород с включением валунов более 300 мм в диаметре; карсты, крупнообломочные грунты с пустотами, плывунные грунты, подвижные илы, грунтовые водоносные горизонты с избыточной фильтрацией, превышающей гидростатическое давление защитного глинистого раствора.

Схематично технология состоит из последовательности этапов:

обустройство форшахты;
разработка траншеи;
опускание арматурных каркасов;
заливка бетоном.

Подготовительный этап: вынос всех наземных и подземных коммуникаций за территорию разработки; спланирована плащадка и устроена железо-бетонными плитами; ограждена территория; установлено и подготовлено к работе приготовительно-очистное оборудование для глинистого раствора.

Предварительный этап: поверхностная выемка почвы и выполнение форшахты — жёсткой железобетонной конструкции, ограничивающей просвет зоны выработки и соответствующей по ширине размерам будущей стены. Форшахта защищает от разрушения и опадания верхних слоёв почвы под собственным весом и под весом грейферного оборудования. Выполняется разбивка траншеи на захватки.

Выемка породы происходит под защитой глинистого раствора грейфером или гидрофрезой. Грунт изымается на поверхность, убирается из зоны производства, перемещается за территорию строительной площадки.

Разработка и бетонирование стены в грунте по технологии и на оборудовании Bauer

Защита выработки тиксотропным гидрораствором позволяет исключить применение свайных или шпунтовых ограждений, по организации искусственного водопонижения. Снижаются объёмы земляных работ, а значит и трудоёмкость. Сокращаются сроки строительства.

Для разработки задействуют специализированное буровое оборудование, в жёстких грунтах — гидрофрезы, a в мягких — грейферы (двух-челюстные узкие широкозахватные, закреплённые на жёсткой штанге), интегрированные в серийно выпускаемых установках в качестве основного или подвесного оборудования или устанавливаемые на гусеничные экскаваторы.

Траншеи отрывают поэтапно через одну отдельными участками — захватками, по ширине захвата грейфера. И подают в них бентонитовый раствор. В соответствии с технологией та часть раствора, что смешалась с грунтом благодаря постоянной циркуляции попадает в шламоотделитель, очищается от породы и поступает обратно в проходку.

Затем отрытый участок защищается по краям извлекаемыми или оставляемыми ограничителями (в виде железных балок, шпунтин или труб) по всей высоте. В него опускают заранее изготовленный арматурный каркас.

Перед бетонированием забой очищают от осадка, частичек грунта, шлама, смешавшихся с защитной суспензией. Для этого она вся удаляется и закачивается новая, очищенная. Бетонируют методом вертикально перемещающейся трубы. Применяются виброустановки и ковши-бункеры либо бетононасосы с бетоноукладчиком, оснащённым рукавом на телескопической стреле. Бетонолитная труба с приёмной воронкой помещается в траншею, не доходя до дна 0,3 м. Вытесняемый в процессе бетонирования защитный раствор откачивается насосом в накопительную ёмкость.

После того, как бетон наберёт прочность, начинаются землянные работы внутри периметра. Послойно ведётся разработка котлована. При необходимости, согласно расчётов горизонтальной нагрузки на ограждение, проводится укрепление стен грунтовыми анкерами. Особенность конструкции которых позволяет оставлять свободным пространство выемки для проведения строительных работ.

Наша техника

Мы используем следующие установки с подвесным грейферным ковшом:

Мы применяем буроинъекционные грунтовые анкеры вместо монтажа распорной системы, благодаря чему возможности метода значительно расширяются.

Закажите расчёт стоимости Стены в грунте

Заполните данные и отправьте — в ответ вы получите расчёт стоимости в первом приближении. Окончательная стоимость может зависеть от особенностей проекта.

Почему мы?

Основные разновидности устройства стены в грунте

свайный, когда ограждение выполняется из буросекущихся свай диаметром до 600 мм;
траншейный, при котором стенка из монолитного железобетона устраивается в глубокой и узкой выемке, стенки которой защищаются от обрушения тиксотропной суспензией, заполняющей траншею. (Тиксотропная суспензия – раствор на основе бентонитовой высокодисперсной глины, с определенными показателями предела текучести и степени набухания. В состоянии покоя она не расслаивается, а под воздействием нагрузки снова разжижается до текучей консистенции. Кроме этого бентонит обладает водоупорными свойствами и способен без внешних воздействий создавать на стенках траншеи твердую глиняную корку).

При откопке траншеи в устойчивом грунте и отсутствии грунтовых вод разработка траншеи производится сухим способом - без тиксотропной суспензии, а в других инженерно-геологических условиях и при высоком уровне грунтовых вод, в траншею закачивается высокоплотный бентонитовый раствор, образующий на поверхности стенок тонкий, но прочный слой, предупреждающий их обрушение.

Стена в грунте из буросекущихся свай пригодна для устройства ограждения котлована, возведения подпорных стен, в то время как траншейный способ позволяет после откопки получить в котловане стену подземного сооружения.

требования обеспечения устойчивости стенок траншеи;
предполагаемая интенсивность укладки монолитного бетона;
виды машин или механизмов, ведущих откопку траншеи;
конструктивные особенности и назначение стены в грунте.

В производстве работ используются следующие виды строительных машин, механизмов и оборудования:

гидравлические гусеничные экскаваторы с грейферным ковшом или гидрофрезой;
грейферные установки с глубиной экскавация до 50 м;
буровые установки для устройства буросекущихся свай и струйной цементации грунтов;
станция для приготовления бентонитового раствора требуемой консистенции;
насосное оборудование;
бетонолитные трубы диаметром 250 – 300 мм с толщиной стенок 8 – 10 мм.

устройство форшахты – заглубленной в грунт монолитной или сборной железобетонной конструкции, фиксирующей ширину и конфигурацию стены. Форшахта предохраняет верхнюю часть траншеи от обрушения в ходе работы;
производство земляных работ - откопка траншеи. Выемка грунта производится по захваткам через одну грейфером на жесткой штанге или гидрофрезы (в зависимости от вида грунта), укрепленных на рукояти стрелы гусеничного гидравлического экскаватора. По торцам захватки устанавливаются разделительные элементы – стальной профиль, труба, шпунт. Ограничители могут извлекаться или оставаться в конструкции. По мере выемки грунта из траншеи его место заполняется бентонитовым раствором, предупреждающим обрушение стенок;
арматурные работы, в ходе которых в подготовленные к дальнейшим работам захватки - участки траншеи, опускаются предварительно укрупненные арматурные каркасы;
бетонирование стены в грунте. Перед бетонированием в забое производится замена бентонитового раствора, в ходе которой он проходит через шламоотделитель, где очищается от попавших в него частиц грунта. После чего при помощи вертикально перемещаемой бетонолитной трубы производится бетонирование стенки. Труба с приемной воронкой не доходит до дна траншеи 0,3 м и через нее подается бетон. Заполняя объем траншеи, он вытесняет бентонитовую суспензию, которая собирается в накопительной емкости для последующего использования или перекачивается в траншею другой захватки. Отметка верха забетонированной стены должна на 10 – 15 см быть выше отметки грунта с тем, чтобы удалить слой, загрязненный глинистыми частицами.

После бетонирования всех захваток и набора бетоном проектной прочности начинаются земляные работы по послойной откопке котлована внутри стены в грунте. Эта технология допускает возведение сооружений на площадке, ограниченной существующими зданиями и объектами городской инфраструктуры с подземной частью глубиной до 20 и более метров в районах высокоплотной застройки.

Возведение стены в грунте является технологией возведения заглублённых строительных сооружений, к которым относятся ограждающие конструкции котлованов, подпорных стен, строительство фундаментов и различных подземных сооружений.

Технология позволяет отказаться от использования шпунтов и создать прочную конструкцию, устойчивую к движению грунта.

Принцип возведения сооружений способом стена в грунте

Она является простой в использовании: сначала подготавливается траншея, из которой производится выемка грунта, и проводятся мероприятия по предотвращению обрушения стенок. В подготовленную траншею опускается арматурный каркас, производится его бетонирование.

При строительстве используется следующая техника:

грейферная или буровая установка,
кран,
труба для вертикального бетонирования,
автобетоносмеситель,
вибропогружатель,
насосное оборудование.

Навесное оборудование подбирается в зависимости от условий. Так, в тяжёлых грунтовых условиях допустимо применять установки с гидрофрезой или многошпиндельные буровые установки.

Для обычных грунтов традиционно используют грейферы – подвесное оборудование для выемки грунта, устанавливаемое на гусеничные экскаваторы.

При расчёте несущей способности здания учитываются грунтовые условия – водоносные уровни и давление, которое может оказываться будущим объектом на близлежащие здания.

Для сооружения определяется несущая способность, давление грунта, показатели глубины промерзания (при фундаментах с глубиной залегания выше 3 метров), выполняются теплотехнические расчёты.

Это тиксотропный материал, который имеет стабильную предсказуемую структуру: не расслаивается в состоянии покоя, а при механическом воздействии разжижается до состояния текучести, оставаясь достаточно вязким, сохраняющим заданные показатели водоотдачи.

Бентонит обладает ещё одним важным свойством: он является водоупором и в состоянии покоя (без механического воздействия) способен образовывать на стенах траншеи корку глины толщиной до 4 мм.

Приготовление тиксотропного раствора выполняется на основе специальных высокодисперсных или местных глин, удовлетворяющих требованиям по плотности, верхнему и нижнему пределам пластичности и набуханию. Приготовление глинистого раствора из местных материалов позволяет значительно удешевить строительство.

Основные методы устройства стены в грунте

Существует два основных способа возведения стены в грунте: с помощью буросекущих свай и разработки траншеи.

Возведение зданий с помощью свай заключается в строительстве сплошного ряда секущихся между собой (или касающихся друг друга) буронабивных или грунтоцементных свай.

Бурение свай осуществляется в несколько потоков, точки бурения скважин второго потока подбираются таким образом, чтобы перекрыть часть сечения свай из первого потока.

Несмотря на то, что несущая способность свай второго потока оказывается ниже, чем первой, в итоге формируется бетонная стена достаточной прочности.

С помощью буросекущих свай применяется при ограждении стройплощадки, строительстве подпорных стен, создания противофильтрационных завес и т.п. Для строительства основания дома способ буросекущих свай не подходит.

Строительство с помощью траншеи более эффективно

Сооружение стены до разработки котлована даёт технологическое преимущество при строительстве оснований зданий, где проектом предусматривается многоярусная подземная инфраструктура, включающая подвалы, цокольные этажи, парковки, гаражи или хранилища.

Возведение сооружений способом стена в грунте с помощью траншейного метода отличается высокой надёжностью и позволяет защитить подземную инфраструктуру от грунтовых вод.

Разработка траншеи проводится захватками через одну, определяющий момент – ширина захвата грейфера. После бетонирования и схватывания захваток первой очереди приступают к бетонированию траншей второй очереди и т.д.

Технология строительства

Технологическая схема устройства включает следующие этапы:

Выемка породы под глинистым раствором с установкой разделительных элементов (ограничителей, которыми могут быть железные балки, шпунтины или трубы) по торцам траншеи-захватки.

Ограничители отделяют элементы бетонирования, предотвращают попадание бетона из одного участка в другой и обеспечивают водонепроницаемость стыков.

После заливки бетона ограничители могут извлекаться или же оставаться элементом конструкции. Строительство траншеи осуществляется с контролем отклонения уровня заглубления (инклинометрией).

Установка арматурного каркаса

Бетонирование стены и извлечение ограничителей. Бетонирование осуществляется вертикально перемещаемой трубой с применением виброустановки. Вытесняемый бетоном защитный раствор откачивается. После очистки глинистого раствора от примесей породы он может использоваться снова.

После набора прочности бетоном начинаются земляные работы внутри периметра. Работы проводятся послойно, при необходимости стенки котлована дополнительно укрепляются буроинъекционными грунтовыми анкерами.

Нельзя не отметить высокую скорость работ, низкий уровень шума и всесезонность метода: технология обустройства может применяться вне зависимости от сезона.

Среди недостатков можно выделить сложность работ в холодный период года: зимой глинистый раствор налипает на арматуру, из-за чего ухудшается её сцепление с бетоном. Данная проблема решается заменой монолитного каркаса на сборный железобетон.

Читайте также: