Использование технологии «стена в грунте» - один из наиболее эффективных способов обеспечения
устойчивости стенок котлована глубокого заложения сооружения при строительстве в условиях высокоплотной
городской застройки. Он позволяет гарантировать сохранность расположенных рядом зданий и сооружений,
максимальная глубина заложения фундаментов которые оказываются выше отметки дна котлована и
автомобильных дорог, проходящих в непосредственной близости от стройплощадки. Ограждение может иметь
произвольную конфигурацию, а глубина его заложения должна быть ниже отметки дна котлована. Метод может
использоваться при устройстве противофильтрационных завес, подпорных стенок, подземных гаражей, туннелей
мелкого заложения.
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.