Портал о строительстве и ремонтных работах

Архивы за 15.10.2014

В последнее десятилетие получила развитие технология возведе­ния подземных сооружений способом «стена в грунте» и методом уст­ройства опускных колодцев.

Сущность технологии возведения подземных сооружений способом «стена в грунте» заключается в том, что стены возводимого сооружения устраиваются в узких и глубоких траншеях. Траншеи для будущих стен и фундаментов отрываются на полную глубину специальным землерой­ным оборудованием под слоем глинистого тиксотропного раствора, гид­ростатическое давление которого предотвращает обрушение грунта и проникновение грунтовых вод в траншею. Устройство фундаментов и стен может осуществляться в сборном, монолитном и комбинирован­ном вариантах.

Способ «стена в грунте» наиболее эффективен в сложных геоло­гических условиях, при высоком уровне грунтовых вод, строительстве на густозастроенной территории и вблизи зданий и сооружений.

При сравнении этого способа с традиционными становится очевид­ным его преимущество в отношении экономии материалов, достигаемой благодаря исключению конструкций крепления котлована и уменьше­нию сечения стен, а также исключению дорогостоящих способов водо — понижения и замораживания, сокращению трудоемкости и благодаря возможности прерывать эксплуатацию наземных участков на более ко­роткие сроки, что иногда является решающим фактором в выборе дан­ного способа. Кроме того, сокращается в два-три раза продолжитель­ность строительства и намного снижается стоимость работ.

В зависимости от технологии наибольшее распространение полу­чили две разновидности фундаментов «стена в грунте» — свайные, обра­зуемые буронабивными сваями, и траншейные.

Свайная «стена в грунте» состоит из сплошного ряда вертикаль­ных буронабивных свай.

Траншейный способ сооружения стен является развитием свайно­го; он заключается в том, что с помощью специального штангового или грейферного оборудования к экскаваторам с ковшом емкостью 1 м3 и более разрабатывают траншею шириной 0,3-1 и глубиной 18 м и более.

Для предотвращения обрушения ее вертикальных стенок используют глинистый тиксотропный раствор, обеспечивающий необходимое гидро­статическое давление.

После отрывки на полную глубину траншеи-захватки экскаватор передвигают на новую стоянку, а в траншее возводят монолитную желе­зобетонную стенку. После установки арматурного каркаса бетонную смесь укладывают под глинистую суспензию методом ВПТ.

Для повышения степени индустриализации строительства в после­дние годы применяют технологию «сборная стена в грунте». При такой технологии по мере отрывки траншеи (под глинистым тиксотропным раствором) в нее опускают железобетонные панели. Вертикальные за­зоры между панелями и стенами траншей, а также под днищем панелей заполняют путем нагнетания цементного раствора.

Применение сборных железобетонных панелей позволяет исклю­чить трудоемкие процессы по укладке бетонной смеси, ускорить темпы строительства при высоком качестве подземных конструкций; однако при этом возникают трудности в осуществлении плотного примыкания панелей, их наращивания, заполнения всех пустот и т. п. После возведе­ния стен подземных сооружений внутри ограждения вынимается грунт.

Опыт показал, что способ «стена в грунте» может быть успешно использован при строительстве: гражданских подземных нежилых поме­щений (гаражей, торговых центров, складов, кинотеатров и т. д.); про­мышленных подземных помещений; водозаборных сооружений (насос­ных станций, очистных сооружений); подземных улиц и проездов, транс­портных тоннелей мелкого заложения; фундаментов зданий и огражде­ний котлованов для устройства подземных помещений вблизи зданий.

Выбор землеройной техники для разработки траншей зависит от формы «стены в грунте», места расположения сооружения, глубины тран­шей, а также от вида и категории грунтов. Его обычно производят в два этапа: на первом отбирают по техническим характеристикам землерой­ные машины с учетом требуемой ширины и глубины траншей, формы и размеров сооружения в плане, а также геологических условий; на вто­ром производят на основании технико-экономических расчетов (по при­веденным затратам) выбор рационального оборудования.

На рис. 7.33 представлен штанговый экскаватор конструкции НИИИСПа для разработки траншей при глубинах до 30 м в грунтах I—IV групп.

Траншеи, близкие по форме к кольцевым, лучше всего разрабаты­вать штанговыми экскаваторами или грейферами с захватом неболь­шой длины.

Для проходки траншеи с вертикальными или наклонными забоями удобны землеройные машины, которые непрерывно или циклично разра­батывают траншею на всю высоту. К таким машинам относятся серий­ные общестроительные обратные лопаты для траншей глубиной до 7,4 м и драглайны для траншей глубиной до 16,3 м, а также бурофрезерные машины СВД-500Р и гидромеханизированный траншеекопатель (ГМТ) для траншей глубиной соответственно до 40 и 20 м. На плотных грунтах (III и IV групп) наиболее эффективно работают грейферные установки с жесткой подвеской к стреле крана.

Рис. 7.33. Штанговый экскаватор: 1 — базовая машина; 2 — подъемный канат; 3 — копровая стойка; 4 — тяговый канат; 5 — ковш; 6 — днище ковша.

Основным агрегатом для перекачки пульпы является грунтовой насос, который представляет собой одноступенчатый центробежный на­сос одностороннего всасывания. Его конструктивное отличие от центро­бежных насосов для чистой воды состоит в приспособлении всех пуль­попроводящих каналов к пропуску включений в грунт. Кроме того, в грунтовых насосах предусмотрен ряд конструктивных особенностей, на­правленных на снижение износа деталей, которые не всегда согласуются с требованиями оптимальных гидравлических условий. Поэтому кпд грун­товых насосов обычно несколько ниже, чем насосов, предназначающих­ся для перекачки чистой воды.

Для перекачки пульпы из зумпфов к месту укладки служат пере­движные забойные землесосные установки, которые монтируются обычно на санях. Основные части установки — грунтовой насос, элект­родвигатель, всасывающий патрубок и электролебедка с укосиной для подъема, опускания и удержания всасывающего патрубка. Для гидро­транспорта грунта из экскаваторного забоя используются также земле­сосные установки с гусеничным, шагающим и железнодорожным ходо­вым оборудованием.

Плавучая землесосная установка, оборудованная рядом специаль­ных устройств, называется земснарядом.

Благодаря подвижности и высокой производительности земснаря­ды успешно применяют в естественных водоемах, при искусственном затоплении разрабатываемого участка и отрывке каналов. Являясь пла­вучими агрегатами, земснаряды не ограничены массой, размерами, давле­нием на грунт, что позволяет использовать на них оборудование самой большой мощности. Благодаря этому земснаряды относятся к самым производительным агрегатам гидромеханизации земляных работ, однако по сравнению с гидромониторами они транспортируют пульпу с боль­шим содержанием воды.

По силовому оборудованию земснаряды классифицируются на электрические и дизельные; по производительности — на земснаряды малой мощности (до 100 м3/ч), средней (100-500 м3/ч) и большой (бо­лее 500 м3/ч).

Земснаряд представляет собой судно с надстройкой. Для удержа­ния земснаряда на рабочем месте и для его рабочих перемещений слу­жат свайный аппарат и папильонажные лебедки, позволяющие произ­водить веерообразные перемещения всасывающего устройства и посту­пательное движение земснаряда. Для этого земснаряд закрепляется на одной из двух свай свайного аппарата. Постепенным разматыванием и наматыванием соответствующих заякоренных канатов земснаряд по­ворачивается вокруг опорной сваи, выемка грунта при этом произво­дится по дуге окружности, очерчиваемой в плане концом всасывающе­го патрубка. После перемещения всасывающего патрубка по всей ши­рине забоя первая свая поднимается, а на дно водоема опускается вто­рая свая. В результате конец всасывающего патрубка может описывать дугу окружности вокруг нового центра, смещенного относительно пер­вого в направлении рабочего перемещения земснаряда. Перемещая так опору с одной сваи на другую, осуществляют рабочее передвижение земснаряда.

Для подъема и опускания свай применяют несколько способов за­хвата. На небольших земснарядах сваи захватывают за верхний конец, а на крупных применяют фрикционный захват сваи, при котором не требу­ется устройство высоких металлоконструкций свайного аппарата.

Папильонажная лебедка служит также для поддержания непрерыв­ного контакта грунтозаборного устройства с грунтовым массивом и со­здания необходимого напора для механического разрушения грунта рых­лителем.

В гидромеханизации земляных работ используются и другие специ­альные вспомогательные устройства и оборудование, с конструкциями которых можно ознакомиться в специальных изданиях.