Главная » Книги и журналы

1 2 3 4 5 6 7 ... 16

жения уровня бетона при усадке во время твердения и при извлечении бетонолитной трубы.

В неустойчивых подо насыщенных грунтах, оплывающих или осыпающихся в не.эакрепленном виде, бурение выполняют под защитой глинистого раствора.

Во избежание размыва устья скважины промывочным раствором устанавливается кондуктор с отводным патрубком или специальный контейнер с обсадным патрубком длиной l-i-1,5 м.

Бурение может осуществляться с прямой или обратной промывкой скважины глинистым раствором. В первом случае промывочный раствор подается через буровые трубы, а буровой щлам удаляется через затрубное пространство. Во втором счучае промывочная жидкость подается по затрубному пространству, а буровой шлам удаляется через буровые трубы. При ,зтом устойчивость стенок скважины выше, чем при прямой промывке, так как разбуренная порода утяжеляет раствор.

Уровень глинистого раствора в скважине при наличии обсадной трубы должен превышать уровень грунтовых вод не менее чем на 1 м, а при отсутствии трубы не должен быть ниже устья скважины.

В связных грунтах (глинах и суглинках) вместо бентонитового раствора допускается использование воды.

Бурение скважин выполняется самоходными буровыми машинами (рис. 1.32) или комплектами навесного оборудования на серийные краны и экскаваторы типа СО-2 на кране РДК-25 (рис. 1.33).

Перерывы при бурении скважины под глинистым раствором допускаются не более 8 часов при условии поддержания в скважине уровня глинистого раствора на отметке поверхности земли или подошвы отводящего лотка. Перерыв между бурением и бетонированием допускается: для песков и супесей - не более 2 часов, для суглинков и глин - не более 4 часов. При перерывах большей продолжительности производится контрольная проверка сохранности стенок скважины с повторной промывкой глинистым раствором или зачисткой забоя ковшовым буром.

Сваи, пробуренные под бентонитовым раствором, бетонируются методом вертикально перемещающейся трубы. Технология производства работ в этом случае имеет некоторые особенности:


Рис. 1.32. Бурение скважины 0 800 мм самоходной буровой установкой Bauer BG 25



механизмы для подъема и опускания трубы должны обеспечивать их строго вертикальное перемещение и возможность быстрого опускания трубы на 0.5+1.0 м; в процесс бетонирования нижний конец трубы должен быть заглублен в бетон не менее чем на 2 м и не более чем на 4 м;


Рис. 1.33. Установка для погружения, бурения и иивлечспия свай: 1 - базовый кран РДК-25; 2 - мачта опорная; 3 - вибропогружатель одноосный однонаправленного действия ВП-ОНД 10-26; 4 бур тнековый; 5 - пульт управления вибропофужателем

интенсивность укладки бетонной смеси должна составлять не менее 4 м^ч в летних и 5 м-/ч в зимних условиях, но не менее 4 м ствола в час;

перерывы в бетонировании не должны превышать 1 ч.

В случае прорыва глинистого раствора в бетонолитную трубу, например при ее неосторожном подъеме или недостаточном заглублении, бетонирование немедленно прекращают. Признаком такого прорыва является падение глинистого раствора в скважине.

После аварийного перерыва с удалением бетонолитной трубы для возобновления бетонирования скважину обсаживают трубой, 0 которой должен быть равен 0 скважины. Конец трубы заглубляют в свежеу.дожеиную смесь на 2+3 м, изнутри трубы удаляют глинистый раствор, шла.м и слабый бетон высотой не менее 0,5 м. Затем труба за1и>лняется бетонной смесью свободным сбрасыванием через воронку и остается в грунте.

Признаком качественного завершения бетонирования является выход на поверхность земли при извлечении бетонолитной трубы незагрязненного бетона п[апкой с крупностью заполнителя, соответствующей исходному бетону при заполнении сваи.

На территории, покрытой водой, при наличии в прорезаемых фунтах весьма неустойчивых водопасьпцепных или сыпучих слоев, а также вблизи существующих зданий, ко1да не гарантируется сохранность скважин и оснований фундаментов в процессе производства работ, возводят буронабивные сван с применением оставляемых в грунте трубчатых оболочек. Если вибрация при нофу-жении обсадных труб в грунт насухо опасна для близко расположенных :)даний, бурение выполняется иод глинистым раствором с одновременной обсадкой скважины трубами. Бетонирование таких свай выполняется способами, описанными выше.

Монолитные <стены в грунте имеют низкое качество поверхности, что приводит к их дollOJИ^итeльнoй обработке (расчистка, штукатурка, облицовка) и исключает использование рациональных конструктивных форм (ребристых, тавровых и др.) и проведение визуального технологического контроля качества арматурных и бетонных работ. По;ггому, в ряде случаев, возможно применение сборных или сборно-монолитных стен в грунте.

Существуют четыре технологические схемы строительства сборных стен в грунте:



I - траншея разрабатывается под медленно тв(-рдеющнм раствором, в который устанавливают панели. Стык между панелями (рис. 1.34, а) аналогичен 1ипуптовому стыку Твердеющий раствор выполняет две функции: скрепляет панели в стыке и создает твердую прослойку между стеной и i-рунтом. По этой же технологической схеме монтируется другой вариант конструкции (рис. 1.34, б), состоящий из отдельных стоек таврового или двутаврового сечения и плоских панелей, устанавливаемых между стойками;

П - траншея разрабатывается под обычным глинистым раствором. Перед установкой панелей раствор замещают на твердеющий глинодементно-песчаный, после чего устанавливают панели;

П1 - панели с открытыми стыками паз против паза устанавливают в траншею, разработанную под обычным глинистым раствором. Заполнение пазов осуществляют цементно-песчаным раствором, подаваемым снизу вверх по инъекционным трубам;


Рис. 1.34, *Стены в грунте , собираемые из сборных .элементов: а - стенка из плит; 6 - стенка из балок и плит: 1 - поверхность грунта; 2 - место расположения анкера; 3 - воротник траншеи; 4 - дно котлована; 5 -стеновая панель; 6 - раствор; 7 - нера:*>аба1Ь*ваемый грунт; 8 - раствор, остающийся в грунте; 9 - раствор, удаляемый при ра:фаботке котлована; 10 - грунт, удаляемый при разработке котлована; - балка; 12 - плита

IV - посте разработки траншеи на дно отсыпают слой щебенки. Затем в траншее монтируют сборные панели. Пазухи между ганелями и стенками траншеи изнутри ограждаемого пространства заполняют песком, а снаружи - тампонажным раствором.

1.5. Способ up-dawn

Сущность способа up-dawn*> (полузакрытого способа работ) заключается в том, что первоначально способом - стена в грунте* возводят стеньг подземного сооружения, вскрывают поверхность .земли на всю ширину объекта, устраивают перекрытие, производят обратную засыпку котлована и затем разрабатывают грунтовое ядро внутри объекта и возводят бетонную подушку (рис. 1.35). Вариацией этого метода может быть возведение ограждения котлована, на котором крепится перекрытие подземного сооружения, выполняется обратная засыпка, а далее разрабатывается грунтовое ядро, возводятся фундаментная плита, стены и промежуточные перекрытия.

Разработка грунта может вестись по нескольким технологическим схемам, зависящим от вида и размеров строящегося объекта.

1. Для протяженных сооружений, таких, как пешеходные и автотранспортные тоннели, грунт разрабатывают в один прием со стороны портальных участков. С этой целью используются малогабаритные экскаваторы, бульдозеры и породопогрузочные машины (рис. 1.36), а разработанная порода транспортируется в автосамосвалах, вагонетках или конвейерным транспортом.

а

W777777777A


Рис, 1,35, Последовательность выполнения работ при способе нр-dawn : а - возведение стен; 6 - устройство перекрытия и разработка грунта; в - готовое подземное сооружение




Рис, 1.36, Строительство тоннеля способом eup-dawns: / - пионерная траншея; 2 - грейфер; 3 - армокаркас; 4 - бетонолитная труба; 5 - экскаватор; 6 - автосамосвал; 7 - бетононасос

2. При строительстве многоярусных подземных сооружений, таких, как подземные гаражи и многофункциональные подземные комплексы, грунт разрабатывают сверху вниз слоями. Разработанную породу выдают на поверхность бадьями с использованием автокрана через предварительно оставленные отверстия в перекрытии либо автосамосвалами. Конструкции междуярусных перекрытий возводят:

сверху вниз {рис. 1.37, а) ~ грунт разрабатывают на высоту яруса и возводят междуярусное перекрытие; затем цикл по необходимости повторяют. Преимущество схемы заключается в том, что междуярусные перекрытия одновременно выполняют роль распорок, обеспечивающих устойчивость стен;

снизу вверх (рис. 1.37, 6) - одновременно с разработкой грунта расстрелами или анкерами крепят степы. После разработки грунта на всю глубину сооружения возводят междуярусные перекрытия в направлении снизу вверх. Преимущества схемы - простота работ по разработке грунта и возможность применения высокопроизводительного землеройного оборудования. Основной недостаток - необходимость дополнительного крепления траншейных стен.

и

т



Рис. 1.37. Последовательность выполнения работ при строительстве многоярусных подземных сооружений: а сверху-вниз; 6 снизу-вверх: / - возведение несущих стен в траншеях; II - вскрытие котлована и возведение верхнего перекрытия; Ш - обратная засьшка и восстановление поверхности; /V - разработка грунта и возведение многоярусных перекрытий; / - возведение несущих стен в трэнп1еях; W - разработка грунта в котловане и закрепление стен; ПГ - возведение многоярусных перекрытий; IV - засыпка котлована и восстановление поверхности.

Примером использования технологии up-dawni> является возведение нового корпуса Московской государственной картинной галереи народного художника СССР А. Шилова. В плане здание нового корпуса галереи имеет размеры 18x24 м при размерах строительной площадки 25x40 м и вплотную примыкает к существующему зданию галереи.

Участок строительства расположен на склоне полого уступа второй надпойменной террасы реки Москвы. Склон, на котором располагается участок строительства, террасирован подсыпками грунтов. Уступ насыпной террасы укреплен кирпичной подпорной стеной высотой 5 м.

В геологическом строении площадка строительства на глубину до 40 м сложена:



современными техногенными отложениями, нсрекрывающи-ми всю площадку строительства. Они нредставлены: сунесью грубопесчаиистой, твердой: песками разной крупности, рыхлыми, влажными, с об.томками кирпича, древесины, органическими остатками и другим строительным и бытовым мусором, включая фрагменты старых фундаментов. Мощность отложений на отдельных участках достигает 7 м;

верхнечетвертичными а.г[лювиальными отложениями, представленными песками средней крупности, средней плотности с линзами рыхлыми, маловлажными и влажными. Мощность отложений в среднем составляет 6-*-8 м;

нижнечетвертичными ледниковыми и водно-ледниковыми отложениями, слагающимися, преимущественно, суглинками легкими полутвердыми с гравием, галькой и валунами, песками мелкими плотными, влажными, с линзами супеси и пыле-ватого песка; супесью пылеватой, пластичной с включением гравия и га..1ьки; песками гравелистыми и гравийными грунтами. Общая мощность морены изменяется от 13,5 до 24 м. Подстилающим слоем служат глины аргиллитоподобные карбонатные, твердые и полутвердые и мергели средней прочности с прослоями известняка.

Подземные воды на участке строительства представлены водами донско-сетуньского аллювиально-флювногляциального горизонта. Водовменяающими породами яв.11яются пески и сунеси. Мощность водоносных пород достигает 15 м. На участке строительства горизонт имеет безнапорный характер. Глубина уровня от поверхности земли 15-20 м. Питание подземных вод происходит за счет инфильтрации атмосферных осадков и утечек из городских водопроводящих коммуникаций.

Суп[ествующее здание галереи построено в 20-х гг XIX столетия. Здание трехэтажное с подвалом размерами в п.тане = 19x27 м. В основании фундаментов залегают пески средней крупности, средней плотности, маловлажные и влажные. На отдельных участках под фундаментами залегают насьшные грунты. Фундаменты под несущими стенами ленточные, из обломков кирпича и бутового камня-известняка на известковом растворе. При производстве работ было установлено, что раствор практически полностью разрушен и материал фундаментов ничем не связан (фундаменты разбираются рукой). Стены выполнены из

красного глиняного кирпича, В штукатурном слое имеются трещины с шириной раскрытия от 0,1 до 0,5 мм, В отдельных местах наблюдается выветривание раствора швов кладки на глубину до 7 см. К зданию примыкает кирпичная подпорная стенка, укрепляющая уступ насыпной террасы. Стенка находится в аварийном состоянии.

Производство подземных работ при строительстве нового корпуса осложнялось наличием старых фундаментов и большим количеством инженерных коммуникаций, пересекающих строительную площадку. До начала работ по устройству ограждения котлована были перенесены электрические кабели, кабели связи, напорные трубопроводы водопровода и газоснабжения. Другой существенной проблемой, осложнявшей производство подземных работ, стало расположение рядом со строител11Ной площадкой участка перегонного тоннеля мелкого заложения Сокольнической линии метрополитена.

Технологические решения по возведению подземной части нового корпуса галереи включали нижеследующие работы:

1, Усиление оснований фундаментов существующего .здания по стене, прилегающей к строительной площадке, С этой 1[елью были выполнены: цементация контакта < фундамент-1рунт (рис. 1.38); химическое закрепление грунтов под подошвой фундаментов на глубину 8 м, несколько превьпт1аюн1ую глубину котлована (рис. 1.39); цементация тела фундамента с устройством монолитной железобетонной рубашки толпщ-ной 15 см и высотой 1,75 м. Для возведения железобетонной рубашки вдоль наружной стены здания захватками по 2 м отрывалась транн!ея на глубину, соответствующую отметке но-доншы фундамента, с последующей обратной засыпкой.

2, Устройство шпунтового ограждения котлована и промежуточных свайных опор перекрытия подва7]а из металлических труб диаметром 219 мм с шагом 0,5 м, цо1 ружаемых в грунт на глубину от 11 до 14 м с помощью пневмопробойника СО-166. Для этого бурилась лидерная скважина на глубину 6 м, заполнялась цементным раствором, а затем пневмонробойником в эту скважину погружались металлические трубы на проектную глубину,

3, Разработка первого яруса грунта в котловане до отметки низа плиты перекрытия подвала, расположенной на глубине около



\~ Уровень пола

первого этажа

Уровень пола подвала


Уровень дневной поверхности

Рис. 1.38. Цементапия контакта фундамент-грунт существующего здания МГКГ А. Шилова

2 м от дневной поверхности (рис. 1.40). Работы осложнялись необходимостью разборки старых фундаментов, фрагмента неиспользуемого инженерного коллектора с кабелями связи и отдельно расположенных инженерных сетей. На отметке низа плиты перекрытия подвала к шпунтовому ограждению приваривалась обвязочная балка из металлического уголка № 16. 4. Бетонирование плиты перекрытия подвала, опертой по контуру на шпунтовое ограждение и на промежуточные свайные опоры. Плита перекрытия подвала в этом случае выполняет


Отметка дна котлована 127,78

р 126,00

ГУГВ 121,90

Рис. 1.39. Химическое закрепление грунтов основания существующего здания МГКГ А, Шилова





pOiMcmi дна котлована 127,78

-Цй.ОО

;-угв iii.9o

Рис. 1.40. Шпунтовое ограждение и поэтапность разработки грунта в котловане нового корпуса МГКГ А. Шилова

несколько функций: она позволяет одновременно вести работы по устройству подвальной части здания и возводить над-фундаментное строение, а также играет роль распорки шпунтового ограждения, что дало возможность отказаться от металлических распор[1ых креплений, уменьшить длину и диаметр труб ограждения и суш,естве]1но ускорить производство работ в котловане. При сборке арматурного каркаса плиты были .заранее смонтированы закладные детали для стен и колон подвала и первого этажа и оставлены технологические отверстия для разработки грунта в котловане и бетонирования фундаментной илиты и стен подвала.

5. Разработка 1рунта в котловане под плитой перекрытия велась через технологические отверстия. Для этого использовались два подземных малогабаритных экскаватора Hitachi EX 30 на гусеничном ходу, один .ч<иогабаритный погрузчик Bobcat на пневмоходу и экскаватор Hitachi для подъема разработанного грунта на поверхность. Разработка грунта велась с оставлением берм вдоль шпунтового ограждения и последующей доработкой грунта с пар;и1лельным возведением деревянной за-бирки (рис. 1.41).

6. Бетонирование плиты перекрытия и стен подвала с одновременным возведением стен первого этажа (/тс. 1.42).

С начала строительных работ на площадке велись систематические высокоточные гсчщезнческие наблюдения за деформациями существующего зда[ия (мониторинг). За весь период строительства максимальная величина осадки существующего здания галереи составила 11,6 мм, что не превысило расчетных велич1Ш. За период наблюдений было выявлено незначительное количество новых и развитие существующих трещин в штукатурке и гипсовой лепнине потолков и на несупдих стенах существуюн1его здания, вызванное динамическим воздействием работающих строительных машин. В основном все трещины носили волосяной характер.

Весь период строительства нулевой части, включая усшЕспие фундаментов существующего здания и возведение стен первого этажа, занял около 3 месяцев. За .это время были погружены более 200 металлических свай 0 219 мм и длиной от И до 14 м, разработаны около 5 ООО м' грунта и старых фундаментов, уложены около 600 м' железобетона. Экономия средств на этапе зак-




Рис. 1.41. Ра.чработка грунта из-под перекрытия




Рис. 1,42. Бетонирование стен первого этажа (я) и подвала (б) нового корпуса МГКГ А. Шилова



репления оснований фундаментов, по сравнению с буроинъекци-онными сваями, составила более 50 %. В целом но объекту была достигнута экономия денежных средств в размере 22 % по сравнению со строительством аналогичного сооружения открытым способом.

На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что применение технологии up-dawH в сочетании с шадяшими технологиями производства работ и малогабаритными строительными машинами и механизмами позволяет вести производство подземных работ в крайне стесненных городских условиях и в чрезвычайно сжатые сроки. При этом, несмотря па действующие нормативные ограничения, достаточно эффективным и экономически выгодным является устройство шпунтовых ограждений в виде металлических труб, погружаемых в предварительно пробуренные сквал^ины пневмонробойником в непосредственной близости от существующих зданий и сооружений при наличии соответствующего расчетного обоспова1П1я и организации системы регулярных высокоточных геодезических наблюдений (мониторинга), позволяющих оперативно изменять принятые конструктивные решения и технологические схемы производства работ.

1.6. Струйная технология

Техноло1ия струйной цементации грунтов появилась практически одновременно в трех странах: Японии, Италии, Англии. В течение последнего десятилетия эта технология распространилась по всему миру, позволяя не только эффективно решать традиционные задачи, но и находить новые решения сложных проблем в области подземного строительства.

Способ подразумевает применение энергии воды или раствора, истекающих в виде высоконапорной струи из содла специализированного оборудования. После твердения раствора образуется новый материал - грунтобетон, обладающий высокими

В литературе могут встречаться наименования: производство работ с использованием гидравлической струи , струйная цементация , джет-граутинг (jet grouting).

111чностными и деформационными характеристиками. Произ-ичдство работ вгслючает в себя бурение направляющих скважин 1.1 I ,i0-200 мм и нрорезание струей щелей в грунте с одновремен-мым их заполнением противофильтрационным или твердеющим .м:периалом. Основным рабочим органом применяемого оборудования является струйный монитор, имеющий в нижней части боковую насадку для формирования водяной струи, и торцевое () гвсрстие для подачи заполняющего материала. Для повышения (ффективности действия водяной струи монитор оснащается до-1П1Лнительным соплом, выполненным в виде кольцевого зазора иокруг водяного сопла. Через этот зазор подается сжатый воздух, образующий воздушную рубашку, которая отделяет рабочую струю от подземных вод и пульпы. Тем самым увеличивается ее :)(>фективность и да,тьность действия. Кроме этого наличие воздуха в скважине создает :эрлифтный эффект, способствующий пыносу пульпы на поверхность.

К верхнему торцу монитора подсоединяют подводящие тру-Гюпроводы и крепяг штангу, с помощью которой монитор опускается в направляющую скважину.

Работы начинаются с бурения лидернсш скважины (рис. 1.43), для которого могут применяться как обычные буровые инструменты (буровые колонки, шнеки и проч.), так и вертикально направленная струя. При подъеме буровой штанги в работу включают горизонтально нанравленнун> струю, которая размывает грунт вокруг скважины. Высоконапорная струя воды выходит из сопла под давлением до 30-50 МПа и может резать асбоцемент, асфальтобетон, керамические изделия, а при добавке в струю абразивного материала или песка - даже железобетон (рис. 1.44). Снижение давления гидроструи до 5-10 МПа с одновременным увеличением расхода до 200-300 л/мин позволяет повысить разрушающее действие струи в 2-2,5 раза и довести ее дальность до 3-5 м. При одновременном подъеме и вращении штанги монитора струя размывает грунт н образуется вертикальное цилиндрическое тело, заполняемое твердеющим материалом. В результате в грунте формируется вертикальная цилиндрическая конструкция, способная после набора прочности воспринимать значительную внешнюю нагрузку.

Различают три метода производства ограждающих конструкций с использованием струйной технологии:



1. Бурение пидерной скважины 2. Устройство колонны 3. Устройство (прямой код) (обратный хоД стены в грунте


Рис. 1.43. Схема выполнения работ вращающейся гидромониторной головкой


Рис. {.44. Струя высокого давления

Jet 1 - одиокомпонентная технология, заключаюпхаяся в раз-ммве грунта цементным раствором, образующим в грунте гори-.юнтальную каверну. При этом размытый грунт вместе с отрабо-шнным раствором частично выносится на поверхность в виде пульпы, направляемой в специальную траншею или зумпф. По мере подъема монитора часть размытого вращаемой струей грун-la перемешивается с раствором и в грунте образуется цилиндрическая полость, заполненная 1рунторастворной смесью;

Jet 2 - двухкомнонентная технология. На мониторе монтируются две насадки, через одну из которых подается раствор, а через другую - сжатый воздух, созлаюп[ий искусстве1шый воздушный поток вокруг струи раствора. В результате происходит суммирование кинетических энергий двух струй, при котором воздушная струя способствует лучшему перемешиванию раствора и разрушенного грунта. При двухкомнонентпой технологии диаметр грунтобетон ной колонны существенно больше, чем при од-гкжомпонентной;

JetJ - трехкомпонентная технология, подразумевает размыв грунта водяной струей в искусственном воздушном потоке с выносом размытого грунта через скважину в составе водовоздуш-ной пульпы, а закрепляюнщй раствор подается в виде отдельной струи. В этом случае в грунт дополнительно подается водяная струя под давлением 200-300 атм.

Плотность и прочность грунтобетона при одиокомпонентноЙ технологии выше, чем при двухкомпонентной и существенно выше, чем при трехкомпонентной. Это объясняется, в основном, тем, что при двухкомпонентной технологии в грунторастворной смеси остается много осевшего грунта, а при трехкомпонентной технологии в состав твердеющей смеси попадает большое количество воды [19J.

Ориентировочные технологические параметры вышеприведенных методов приведены в табл. 1.1.

Изготовленные описанным способом сваи имеют достаточно высокие прочностные характеристики, определяющиеся, в первую очередь, инженерно-геологическими условиями грунтового массива. Максимальные прочностные параметры конструкций, устраиваемых по jet-технологии, могут быть получены в песчано-гравийных грунтах (рис. 1.45).



1 2 3 4 5 6 7 ... 16
Яндекс.Метрика