Классификация и конфигурация

Основными признаками для классификации заглубленных сооружений и их конструкций являются назначение сооружения, объемно-планировочное и конструктивное решение, примененные материалы.

По назначению заглубленные сооружения, возводимые методом «стена в грунте», можно классифицировать следующим образом:

• -промышленные — подземные этажи и фундаменты промышленных зданий, скиповые ямы, установки непрерывной разливки стали, колодцы для дробильных цехов горнообогатительных комбинатов, бункерные ямы под вагоноопрокидыватели; технологические галереи, туннели и др.;
• -жилищно-гражданские — подземные этажи и фундаменты жилых и общественных зданий, закладываемых на глубину до 30 м;
• -транспортные — подземные переезды и переходы под улицами с интенсивным движением, станции и туннели метрополитенов мелкого заложения; подземные автомагистрали; подземные автогаражи и автостоянки и другие подсобные сооружения, закладываемые на глубине до 25−30 м;
• -гидротехнические — водозаборы и насосные станции, располагаемые в берегах рек, водохранилищ и озер; противо-фильтрационные диафрагмы, устраиваемые как в теле, так и в основании гидротехнических подпорных сооружений на реках, в прудах-накопителях для промышленных сточных вод, не поддающихся очистке и загрязняющих поверхностные и подземные воды; каналы и дренажные коллекторы; противооползневые и многие другие подобные инженерные сооружения.

По конфигурации эти сооружения и конструкции разделяют на:

• -линейные, состоящие только из одной протяженной стены (противофильтрационные диафрагмы, подпорные стены, ленточные фундаменты глубокого заложения и другие подобные сооружения);
• -линейно-протяженные, имеющие две протяженные ограждающие стены, обычно параллельные друг другу (галереи, коллекторы для совмещенной прокладки инженерных сетей, туннели с вертикальными стенами и др.);
• — сооружения колодезного типа с вертикальными стенами — круглые, прямоугольные и многоугольные в плане (подземные этажи зданий, подвалы, колодцы дробильных цехов горнообогатительных комбинатов, бункерные ямы, насосные станции и станции метро, колодезные опоры глубокого заложения и другие сооружения.

По отношению к водоупору стены в грунте подразделяются на совершенные, доведенные до водоупорного пласта (естественного или искусственного) и плотно врезанные в него, несовершенные (висячие), не доведенные до водоупорного пласта.

По материалу наиболее распространены:

• -железобетонные несущие ограждающие стены сооружений, воспринимающие вертикальные и горизонтальные нагрузки;
• -бетонные, воспринимающие вертикальные нагрузки, а также служащие одновременно противофильтрационными диафрагмами;
• -глиногрунтовые, являющиеся противофильтрационными, которые выполняются из естественных или искусственных водоупорных глиногрунтовых материалов, а при их отсутствии — из суглинков в сочетании с синтетическими пленками.

По конструкции «стены в грунте» могут быть:

• -буронабивные;
• -монолитные бетонные, состоящие из отдельных плотно сопряженных между собой секций;
• -монолитные железобетонные, состоящие из отдельных плотно сопряженных между собой секций с непрерывной горизонтальной арматурой, проходящей через стыки секций, или с горизонтальной арматурой, прерывающейся в стыках секций;
• -сборные одноярусные — из панелей плоских, ребристых и коробчатых с вертикальными стыками между ними;
• -сборные многоярусные — из панелей плоских, ребристых и коробчатых с вертикальными и горизонтальными стыками;
• -сборные, состоящие из колонн с боковыми пазами;
• -сборные из блоков с вертикальными пустотами-ячейками, омоноличенные армированным бетоном в вертикальных колодцах-пустотах;
• — комбинированные многоярусные с ярусами из разных материалов: обычно нижний ярус из глиногрунтовых материалов или бетона (только противофильтрационный), а верхние ярусы, одновременно несущие и противофильтрационные, — из сборного или монолитного железобетона.

Для монолитных стен применяют тяжелый бетон класса не ниже В15, для сборных конструкций — не ниже В22,5. В водонасыщенных грунтах используется бетон марки по водонепроницаемости не ниже W2, по морозостойкости не ниже F50. Для повышения плотности бетона, повышения пластичности бетонной смеси рекомендуется применять поверхностноактивные пластифицирующие добавки. Толщина защитного слоя бетона принимается не менее 50 мм. Как правило, глубина котлованов для подземных помещений, ограничивается 30−35 м, а сами стены заглубляется в водоупорный грунт.

Величина заглубления принимается в скальных грунтах 0,5−1,0 м, в мергеле и плотной глине 0,75 — 1,5 м, в пластичных суглинках и глинах 1,5−2,0 м.

При котлованах больших размеров, внутри которых возводится здание или сооружение, ограждающие конструкции, выполненные методом «стена в грунте», используются как внешние стены подвальных помещений. В этом случае нагрузка от здания передается на фундаменты, не связанные с ограждающими стенами.

Иногда конструкция стены в грунте, являющаяся ограждающей конструкцией котлована может использоваться и как фундамент под внешние стены здания или сооружения. Толщина стен определяется расчетом в зависимости от передаваемых нагрузок от сооружения и бокового давления грунта.

Расстояние между стенками из расчета прочности и устойчивости распорных конструкций, как правило, принимается до 15−20 м. При расстоянии более 20 м устойчивость стен обеспечивается анкерами. Обеспечение устойчивости стен в грунте за счет применения наклонных анкеров является наиболее простым и экономичным мероприятием.

Круглые или многоугольные в плане сооружения могут иметь различные конструктивные решения. Устойчивость стен таких сооружений обеспечивается анкерами и армированными поясами. Одной из важных задач при устройстве котлованов с использованием конструкций методом «стена в грунте» является обеспечение устойчивости стенок траншей при их разработке — предотвращение оползания и обрушения грунта. Это особо актуально в слабых грунтах ниже уровня подземных вод.

Устойчивость глубоких и узких траншей обеспечивается использованием при производстве работ тиксотропных глинистых растворов — смеси глины с водой. При выборе глин отдают предпочтение тем из них, которые обеспечивают более низкую водоотдачу при одинаковом расходе глины на приготовление 1 м глинистого раствора.

Состав глины подбирается в лаборатории в зависимости от гидрогеологических и геологических условий площадки строительства, а также экономическими соображениями. Наиболее эффективным типом глины для производства работ методом «стена в грунте» является бентонитовая глина: ее расход на приготовление 1 м глинистого раствора составляет 70 — 370 кг.

Плотность глинистого раствора при приготовлении его из бентонитовых глин принимается 1,05…1,15 г/см, а при использовании глин других видов — 1,10…1,303 г/см. Выемки для траншейных стен устраиваются с использованием специальных или приспособленных для этой цели землеройных или буровых механизмов. Для этих целей используются следующие виды механизмов: долотовые или роторные (на базе буровых станков); экскаваторы (с обратной лопатой или ковшомдраглайн, многоковшовые); специальные (вибрационные, фрезерные, буровые); бурофрезерные; подвесные или штанговые грейферы.