Специальные способы строительства
СПЕЦИАЛЬНЫЕ СПОСОБЫ СТРОИТЕЛЬСТВА (а. special methods of соnstruction; н. Sonderbauverfahren, Sonderverfahren fur Bauarbeiten; ф. procedes speciaux de соnstruction, methodes speciales de соnstrukction; и. metodos especiales de соnstruccion) подземных сооружений — способы возведения подземных сооружений в неустойчивых обводнённых породах или в устойчивых пористых и трещиноватых породах с большими притоками воды, борьба с которыми при помощи открытого водоотлива экономически нецелесообразна или технически невозможна, или же в породах, не допускающих обнажения забоя в течение времени, необходимого для возведения крепи.
При применении специальных способов строительства до начала горно-строительных работ в месте возведения сооружения выполняется комплекс мероприятий, направленных на снижение водопритоков, увеличение устойчивости горных пород, обеспечение благоприятных условий для выемки породы и возведения крепи.
В зависимости от характера воздействия на массив горных пород, времени действия мероприятий, а также типа оборудования, используемого для выполнения комплекса специальных мероприятий, все специальные способы строительства могут быть разделены на группы. Первая группа основана на применении временных или постоянных ограждающих крепей без изменения физико-механических свойств вмещающих пород (забивная крепь), опускной крепи (см. Опускные сооружения), «Стены в грунте»; вторая — на временном изменении физико-механических свойств горных пород на период выполнения работ по строительству подземного сооружения (замораживание грунтов, водопонижение, проходка под сжатым воздухом); третья — на изменении физико-механических свойств на период проходки и эксплуатации подземного сооружения (тампонирование различными материалами); четвёртая — на использовании специального оборудования и физических процессов воздействия на массив горных пород (бурение, взрывное разрушение, выщелачивание подземное, размыв).
Источник
Подземные сооружения – способы строительства!
Подземные сооружения возводят обычно тремя основными способами: открытым, опускным и «стеной в грунте». Выбор способа устройства зависит от глубины заложения и гидрогеологических условий. При открытом способе котлован отрывают со шпунтовым ограждением или естественными откосами. На дне котлована устраивают сооружение. Этим способом возводят сооружения с небольшим заглублением до 15 м и преимущественно в сухом грунте. В остальных случаях применяют способы: опускной или «стена в грунте».
Опускной способ . Сооружение (частично или полностью) возводят вначале в неглубоком котловане или на поверхности, а затем его погружают в грунт на определенную проектную глубину. Погружают способами кессона и опускного колодца.
Способ кессона используют при нежелательных осадках вблизи расположения сооружений или при существовании опасности наплыва грунтовых масс в колодец, в общем, его применяют в скальных, крупнообломочных и сильнообводненных грунтах. Кессонные работы выполняют в следующей последовательности. Сначала сооружается кессонная камера, на потолке которой монтируется шахтная труба и шлюзовой аппарат. Сжатый воздух, нагнетенный в камеру от компрессной станции, вытесняет воду из камеры. Разработку грунта в кессоне ведут вручную или гидромеханическим способом. По мере погружения на потолке сооружают надкессонное строение.
Способ опускного колодца . Сооружение возводят на земляной поверхности, соответствуя плану его размещения на отведенной площадке. Внутри сооружения грунт разрабатывают послойно, в результате под воздействием собственной массы оно опускается в грунт. Возводят опускной колодец следующим образом. Вначале под будущее сооружение следует отрыть котлован в глубину 120…150 см, не доходя до водоносных неустойчивых грунтов на 50 см. Затем по контору колодезных стен сооружают звено из железобетона на высоту 100…120 см. В нижней части звена находится скос – ножевая часть. Иногда ножевую часть колодца для лучшего погружения в грунт обрамляют листом или стальным уголком. Чтобы уменьшить трение опускаемого подземного сооружения о грунт, его стенки делают с уступами. Для устройства стен сооружения применяют монолитный железобетон или сборные железобетонные панели. Стены сооружения в зависимости от назначения и заглубления самого сооружения выполняют путем возведения на всю длину или путем наращивания (ярусами) по мере того, как сооружение погружается в грунт.
Сооружения диаметром больше 20 м возводят с применением одноковшовых экскаваторов, разрабатывающих грунт внутри колодца и грузящих его в 1,5…2-кубометровые бадьи. На поверхность бадьи поднимают с помощью башенных или козловых кранов и разгружают в автотранспорт или в отвал. При учете того, что экскаватор имеет значительную массу, его в котловане опускают в разобранном виде. Работая во влажных грунтах, для экскаваторной стоянки в котловане сооружают деревянный настил или строят деревянные островки. Чтобы осадка сооружения была равномерной, разработку грунта по периметру ножевой части производят вручную, затем экскаватором грунт грузят в бадьи и краном поднимают на поверхность.
Если приток грунтовых вод незначительный и отсутствуют вблизи сооружения, чувствительные к осадкам, то грунт разрабатывают с водоотливом. При интенсивном поступлении в котлован воды через днище разработку грунта осуществляют гидромеханическим способом, применяя эжекторы и реже – эрлифты с дополнительным подмывом.
Когда сооружение погружают в грунт, следят за его массой, которая должна превышать силы бокового трения не меньше чем на 25%. Удельная сила трения в ориентировочных расчетах в зависимости от типа грунта равняется 10…30 кН на 1 кв. м. Такие внушительные силы, затрудняющие опускание, а в некоторых случаях делающие его невозможным, преодолевают различными способами. Например, нижние части колодцев утяжеляют или используют массу наземного сооружения, предусмотренного проектом, над колодцем; также применяют вибрацию, подмыв или устраняют шероховатости наружной колодезной поверхности, покрывая ее специфическими составами. Силы трения между опускным колодцем и грунтом уменьшают еще с помощью тиксотропной рубашки. В этом случае у колодца нижнюю часть изготовляют шире толщины стены на 5…10 см и в сформировавшуюся полость между наружной поверхностью подземного сооружения и грунтом нагнетают коллоидный раствор. Он образует рубашку, которая снимает силы трения по колодезной боковой поверхности. Остаются силы трения только в пределах ножевой поверхности, составляющая примерно 10…13% всей поверхности колодца.
Метод погружения опускного колодца в тиксотропной рубашке лучше, чем традиционный метод сооружения опускного колодца, т. к. он позволяет снизить стоимость работ на 16…20%, затраты труда на 36%. Во время опускания колодца организовывают постоянное наблюдение за скоростью и вертикальностью колодца. Если он завис в верхней части, то грунт в отстающей стороне ножа выбирают или размывают водой. Ее подают по трубам, которые установлены со стены (с ее внешней стороны). Иногда чтобы увеличить массу колодца, его зависшую сторону утяжеляют с помощью пригрузов из железобетонных блоков. В крайних случаях зависший колодец опускают путем создания искусственных динамических колебаний почвы направленным взрывом взрывчатого вещества в стороне от сооружения.
После того, как нож колодца достигнет проектной отметки, днище бетонируют. Оно изолирует подземное помещение от грунтовой воды. Укладку бетонной смеси в колодце, погружаемой с водоотливом, выполняют на осушенном основании. При этом принимают меры, не позволяющие омывать его грунтовыми фильтрующимися водами. При удалении грунта из колодца без водоотлива и нахождении его нижней части под водным слоем смесь из бетона укладывают в плиту колодезного днища, используя метод подводного бетонирования. После того, как бетон достигнет достаточной прочности, производят следующие операции: откачка воды из колодца, покрытие плиты водоизолирующей пленкой и пригружение ее бетонным слоем.
Метод «стена в грунте» . Сначала в грунте возводят ограждающие стены подземного сооружения, а после под их защитой осуществляют разработку грунтового ядра, устраивают днище и сооружают внутренние конструкции. Ограждающие стены являются как бы еще и фундаментом (опорой) подземного сооружения.
В России применяют два вида стен, возводимых методом «стена в грунте»: 1) траншейные – сплошная стена из монолитного бетона или железобетонных сборных панелей; 2) свайные – сплошной ряд буронабивных винтовых свай с Иваново, установленных вертикально.
В зависимости от свойств и влажности грунта используют два способа возведения стен методом «стена в грунте» – сухой и мокрый. Сухим способом строят стены в устойчивых маловлажных грунтах, при этом глинистый раствор не требуется. Стены подземного сооружения в неустойчивых водонасыщенных грунтах возводят мокрым способом. Чтобы неустойчивый грунт не обрушался в процессе его разработки и при укладке смеси из бетона, стенки траншей обычно закрепляют. Заполняют траншею глинистым раствором, защищающий грунт от обрушения. Благодаря этому такие работы, как водопонижение, забивка шпунта и замораживание не выполняются. При мокром способе качество и ведение работ зависят от технологической характеристики глинистого раствора, точнее, от его способности кольматировать, заключающаяся в отложении на поверхностях и в порах грунта принесенных частиц глины, создавая в ней водонепроницаемую пленку в толщину от 2 до 5 мм. Такими свойствами владеют бентонитовые глины Кавказских месторождений.
Железобетонные монолитные стены возводят с разбиванием их на захватки длиной от 4 до 6 м, отделяющихся друг от друга с помощью железобетонных свай или инвентарной перегородки. Затем грунт, находящийся под глинистым слоем, извлекают из этой траншейной захватки, после производят установку арматурных каркасов, и смесь из бетона укладывают методом ВПТ (вертикально перемещающейся трубы). При бетонировании следует соблюдать очередность: вначале бетонирую четные, а после нечетные траншейные захватки, стыкующиеся между собой. Свайные стены строят путем последовательного бурения и бетонирования свай, выполняя работы насухо в устойчивых маловлажных грунтах или применяя глинистый раствор в неустойчивых водонасыщенных грунтах.
Траншеи, защищенные глинистым раствором, разрабатывают землеройными машинами общего назначения (грейферами, драглайнами и обратными лопатами), буровыми станками ударного и вращательного бурения, специальными ковшовыми и фрезерными установками. Трудоемкость работ, связанных с устройством ограждающих конструкций подземного сооружения методом «стена в грунте», снижают с помощью сборных железобетонных панелей. Устанавливают панели в открытую траншею, между собой их соединяют, пазухи (пространства за стеной) и полости под панельной подошвой по направлению снизу вверх заполняют, используя метод ВПТ с тампонажными растворами, которые имеют хорошую подвижность.
Устройство подземных сооружений способом «стена в грунте» относится к скрытым работам. Качество работ устанавливают после того, как извлекут грунт из котлована. Поэтому здесь для качества необходимо контролировать и уделять большое внимание каждому рабочему процессу. В проекте сооружения по контролю качества включают следующие требования: 1) проверка характеристик траншеи, глинистого раствора и зачистки дна до установки армированных каркасов, сборных панелей и укладки бетонной смеси; 2) правильность установки ограничителей между траншейными захватками, удерживающих бетонную смесь от проникновения в смежную захватку.
Источник
