Метод «стена в грунте»

Основные разновидности технологии «стена в грунте»

Основная идея метода «стена в грунте» заключается в устройстве до начала разработки котлована монолитной железобетонной стены, которая является одновременно креплением его откоса и конструктивным элементом подземного сооружения или фундамента здания. Технология применима в большинстве типов грунтов при строительстве подпорных стенок, фундаментов глубокого заложения высотных зданий и или подземных сооружений (туннелей, парковок, торговых комплексов, противофильтрационных завес и т.д.).

Принцип способа «стена в грунте» заключается в предварительном устройстве конструкции, ограждающей подземную часть строящегося сооружения, с последующей разработкой грунта из котлована, защищенного этим ограждением. Вначале производится экскавация захваток траншеи «стены в грунте», которая после установки арматурных каркасов заполняется бетоном, образуя ж.б. панели толщиной 0,6 - 1,2 м.. После ее твердения и набора прочности, приступают к выемке грунта из котлована, с параллельным его креплением металлом, либо ж.б. конструкциями (способ крепления выбирается в проектной документации). Используются два способа возведения «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.

«Траншейный» способ устройства стены в грунте

Метод устройства «стены в грунте" предполагает выполнение работ по захваткам длиной от 3 до 6 м. Критериями определения величины захватки служат:

• 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;
• грейферные установки с глубиной экскавация до 50 м;
• станция для приготовления бентонитового раствора требуемой консистенции;
• насосное оборудование;
• бетонолитные трубы диаметром 250 – 300 мм с толщиной стенок 8 – 10 мм.

Работы по устройству стены в грунте «траншейным» способом предполагают последовательное выполнение по захваткам следующих операций:

• 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, укрепленного на стреле гусеничного гидравлического экскаватора тросами. По торцам захватки устанавливаются разделительные элементы – стальной профиль «stopsol». 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 разработке котлована ограждённого «стеной 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.

Преимущества технологии «стена в грунте»

Широкому распространению технологии «стена в грунте» способствуют свойства этого метода:

• возможность устройства глубокой подземной части при точечной застройке городских микрорайонов, а также при реконструкции существующих объектов без риска воздействия на расположенные рядом здания;
• возможность отказаться от реализации мероприятий по водоотливу и водопонижению, исключить работы по закреплению грунтов, что позволяет снизить стоимость нулевого цикла здания на 25 – 30%;
• возможность снижения продолжительности строительства за счет совмещения работ нулевого цикла;
• возможность устройства ограждения котлована произвольной конфигурации;
• возможность совмещения функций ограждающей конструкции котлована и стены подвала или конструктивным элементом фундамента, исключая при этом использование свай или шпунта;
• возможность сохранить нормальную работу объектов инфраструктуры города в ходе строительства;
• невысокая энергоемкость технологических операций;
• минимальный уровень шума в ходе производства работ.

Для реализации возможностей метода «стена в грунте» необходимо тщательное соблюдение всех его технологических тонкостей.

В современном городском строительстве велика потребность в заглубленных в грунт сооружениях, возведение которых с использованием технологии «стена в грунте» позволит получить реальный экономический эффект. В этот перечень входят:

• туннели мелкого заложения метрополитена;
• подземные автопарковки, переходы, участки автотранспортных развязок;
• противофильтрационные завесы;
• подземные коллекторы, отстойники, заглубленные емкости;
• фундаменты зданий и сооружений;
• локальные очистные сооружения.

Существуют сооружения, возведение которых невозможно без использования метода «стена в грунте»:

• крупный объект сложной конфигурации с большой глубиной заложения фундаментов;
• возведение объекта в непосредственной близости от эксплуатируемых зданий в условиях высокоплотной застройки;
• результатом проектирования стало здание с большой разницей отметок подошвы фундаментов;
• сооружение в водонасыщенных грунтах объекта с минимальным сроком строительства.

В то же время существует комплекс задач, для решения которых использовать метод «стена в грунте» нецелесообразно на участках:

• образованных в результате сноса строений, поскольку высока вероятность нахождения в грунте участков каменной кладки, обломков бетона, куски металла и др.;
• с источниками подземных напорных вод или в зонах объемной локальной фильтрации грунтов;
• с карстовыми и техногенными пустотами, на местах рекультивированных свалок.