Технология возведения подземных сооружений

Разновидности подземных сооружений:

1) трубопроводы различного назначения и диаметра;

2) промышленные помещения – установки непрерывной разливки стали, скиповые ямы, ямы вагоноопрокидывателя, подземные этажи промышленных зданий, технологические галереи, тоннели и т.д.;

3) гидротехнические сооружения - противофильтрационные завесы и экраны, шлюзы, портовые причальные сооружения и т.д.;

4) транспортные – подземные переходы и переезды под улицами, станции и тоннели метро, подземные автогаражи, автостоянки и др.;

5) жилищно-гражданские – торговые центры, кинотеатры, фундаменты зданий вблизи существующих зданий.

Строительство подземных сооружений ведётся открытым и закрытым способом.

Открытый способ

Открытый способ предусматривает возведение подземных конструкций в предварительно отрытых котлованах и траншеях с последующей обратной засыпкой и послойным уплотнением.

Наиболее сложной операцией при этом способе является крепление стенок котлована при значительной глубине разработки. Крепление стен котлованов в основном применяется консольное. В грунтах естественной влажности или осушенных водопонижением устраивают свайные крепления из металлических, железобетонных забивных или буронабивных свай, между которыми устанавливают затяжку из досок, железобетонных плит или из набрызг бетона (рис. 1).

В водонасыщенных грунтах устраивают сплошное шпунтовое ограждение или производят искусственное замораживание стен котлована. Для широких и глубоких котлованов используют консольно-распорное крепление с телескопическими расстрелами.

Рис. 1. Устройство забирки

Сваи из двутавров № 4060 забивают вдоль бровок будущего котлована с шагом 0.5 1.5 м, заглубляя их ниже подошвы подземного сооружения на 3  5 м. По мере разработки грунта стены котлована между сваями закрепляют деревянной забиркой. Доски толщиной 57 см заводят за полки свай. При большей глубине котлована требуется дополнительное раскрепление свай. Для этого по сваям на высоте 0.5 м от верха будущей конструкции подземного сооружения устраивают продольные пояса-обвязки из двутавровых балок. В пояса упирают поперечные «распорки-расстрелы» через 45 м (рис. 3). При глубине более 10 м расстрелы устанавливают в несколько рядов. Телескопические расстрелы бывают прямоугольного или круглого сечения.

Рис. 2. Разновидности телескопических расстрелов

Поперечное крепление котлованов с применением расстрелов обладает достаточной жесткостью и обеспечивает многократное использование. Однако при ширине котлована более 15  20 м масса расстрелов достигает 2  3 т, и появляется потребность в дополнительных поперечных креплениях, что затрудняет производство работ, поэтому используют грунтовые анкеры (рис. 5).

Рис. 3. Установка распорок

После разработки котлована до определённой глубины под заданным углом к горизонту пробуривают скважины диаметром 20  30 см и глубиной 8  20 м, обеспечивая расположение нижней части скважины за пределами призмы обрушения.

Рис. 4. Параметры возможной призмы обрушения

В скважины помещают анкерные оттяжки, закрепляют, бетонируя их по всей длине или только в нижней части скважины и на продольных поясах. Продольные пояса крепятся к кронштейнам свай.

Рис. 5. Анкерное крепление через обвязочную балку

Анкерное крепление может также выполнятся с устройством маячных свай (рис. 6). Маячные сваи забивают за пределами возможной призмы обрушения до начала разработки грунта. По мере разработки котлована сваи крепления стен крепят анкером к маячным сваям через обвязочную балку.

Конструкции анкеров: стальные трубы, профильные стержни диаметром 18  40 мм, пучки проволоки.

Рис. 6. Анкерное крепление с маячными сваями

Угол наклона анкеров  равен 25  30.

Размер возможной призмы обрушения рассчитывается по формуле

где b – возможная призма обрушения;

 - действительный угол;

 - угол естественного откоса.

Технология устройства анкерного крепления более трудоёмкая, стоимость работ на 8  10 % выше, чем при применении других способов крепления, но анкерная крепь эффективнее, особенно для широких и глубоких котлованов.

В водонасыщенных грунтах производится забивка металлических свай и металлического шпунта: большой расход металла, до 20 % непригодного для повторного использования, возможно повреждение рядом стоящих зданий. Взамен забивке металлических свай и шпунта применяют буронабивные сваи или опущенные в заранее пробуренные скважины сваи-стойки.

Существуют две схемы производства работ: параллельная и последовательная.

При параллельной схеме все технологические процессы ведутся параллельно на различных участках, начиная с забивки свай и заканчивая их извлечением. Фронт работ должен быть не менее 100  150 м. При длине сооружения менее 100 м применяется последовательная схема.

Технологические процессы при обеих схемах аналогичны. Их производят в следующей последовательности.

1. Забивка свай или шпунта.

2. Разработка грунта по захваткам (рис. 7). При высоте до 8  10 м грунт разрабатывают драглайнами с поверхности или бульдозерами, опущенными в котлован.

Одновременно с разработкой грунта ведут установку анкеров, расстрелов, досок крепления. После раскрепления стенок завершают работы по вскрытию котлована и выравниванию дна.

3. Устройство щебёночной или бетонной подготовки толщиной 10  15 см. Бетонную смесь подают кранами в бадьях. Бетонную подготовку выравнивают цементной стяжкой толщиной 2  3 см. Уплотнение производят виброрейкой или площадочными вибраторами. По стяжке наносят гидроизоляцию.

4. Возведение подземного сооружения (монолитного или сборного). Производят кранами с бровки котлована или с покрытия ранее смонтированных конструкций. При протяженных конструкциях и ширине котлована 15 – 20 м целесообразно использовать консольно-козловые краны. Выполняют гидроизоляцию вертикальную и горизонтальную. По верху сооружения укладывают слой бетона с армированием.

5. Засыпка котлована до поверхности земли с уплотнением. Засыпка пазух производится с двух сторон песчаным грунтом с поливкой и послойным уплотнением пневматическими или электрическими трамбовками.

Рис. 7. Порядок разработки грунта