Возведение сооружения «стена в грунте».

«Стеной в грунте» называют малодеформируемую жесткую конструкцию, являющуюся часто частью фундамента или не извлекаемым ограждением котлована. По своей конструкции «стена в грунте» представляет собой сплошную монолитную или сборную железобетонную стену толщиной 0,4 -1м и устраиваемую в узкой траншеи на глубину до 50 м. Подобное сооружение относится к специальным и не может быть возведено путем выполнения только общестроительных работ. «Стена в грунте» сооружается:

- при возведении котлованов в стесненных городских условиях,

- в сложных геологических условиях при наличии или залегании грунтов по высоте с резко отличающимися друг от друга физико-механическими свойствами;

- при высоком уровне грунтовых вод, когда водоупорный слой грунта

находится на практически достижимой глубине, не более 40 м.;

- при условии, что «стена в грунте» является конструктивной постоянной частью сооружения.

При возведении «стены в грунте» в монолитном исполнениивсю конструкцию разбивают на захватки размером от 3 до 6 м. По контуру ограждаемого котлована устраивают пионерную траншею шириной на 100 мм больше, чем величина прорези. Разработку грунта производят с помощью грейферов или бурового оборудования Одновременно траншея заполняется глинистой растворной смесью, состоящей из воды и комовой бентонитовой глины. В состав бентонитовой глины входит породообразующий минерал монтмориллонит (Аl₂O₃ • 4SiO₂x nН₂О) в виде тонко дисперсных частиц размером меньше 0,001 мм в количестве до 90 %. Плотность растворной смеси не должна превышать 1,15. Такая растворная смесь способна создать на стенках траншеи-прорези водонепроницаемую пленку, которая уплотняет грунт и предохраняет его от обрушения.

Рис. 3.15. Варианты разделительных элементов

a – цилиндрический; б – плоский; в – плоскоцилиндрический; d - ширина траншеи-прорези.

В процессе разработки траншеи глинистая растворная смесь непрерывно очищается от кусков грунта путем непрерывной прокачки растворной смеси через фильтры и может быть использована многократно. По мере разработки грунта на длину захватки в траншею опускают разделительные элементы. Рис. 3.15.

Наибольшее распространение в России и за рубежом получили плоскоцилиндрические разделительные элементы за свою способность само заклиниваться.

После подготовки захватки к дальнейшей работе (очистка растворной смеси от грунта) в траншею на всю длину захватки опускают собранный на строительной площадке пространственный арматурный каркас. Спуск его осуществляется поэтапно, по мере наращивания.

Арматурный каркас изготавливается на 8-10 см меньше ширины траншеи, что в последствии обеспечивает образование защитного слоя бетона. По торцам каркаса укрепляются фиксаторы, с помощью которых обеспечивается закрепление его с разделительными элементами. Для сборки каркаса на строительной площадке, как правило, организуется сборочный стенд.

После установки и фиксирования арматурного каркаса в траншею, с помощью вертикально поднимающейся трубы, подается подвижная бетонная смесь с осадкой конуса в пределах 20 см. Перед началом укладки бетонной смеси, в нижний конец трубы вводят войлочный пыж, а заслонку верхнего бункера герметично закрывают. После такой подготовки трубу вертикально опускают в траншею, заполненную глинистой растворной смесью.

Рис. 3.16. Технологическая схема возведения сооружения

«стена в грунте» в монолитном исполнении

а - план расположения захваток; б - разработка грунта в траншее; в – установка арматурного каркаса; г - укладка бетонной смеси; I,II,III – захватки; в, с - расстояние от оси траншеи до оси движения крана, бетононасосов; 1 – грейфер; 2 - насосы подачи и очистки бентонитовой растворной смеси; 3 - арматурный каркас; 4 - расположение каркаса в траншее; 5 - монтажный самоходный кран; 6 - подъем и опускание ВПТ; 7 - вертикально поднимающаяся труба (ВПТ); 8 – бетононасосы; 9 – форшахты; 10 - разделительные элементы; 11 - фиксаторы для вывешивания арматурного каркаса.

По мере подачи бетонной смеси в верхний бункер с помощью бетононасоса или бадьи войлочный пыж выдавливается, а находящаяся в трубе бетонная смесь препятствует проникновению в трубу глинистой растворной смеси. Дальнейшая укладка бетонной смеси осуществляется по мере подъема трубы. Причем, нижний конец трубы всегда должен находиться в массе уложенной бетонной смеси в заглубленном состоянии - на 20 - 30 см. Бетонирование ведут с помощью одной или двух труб. Уплотнение бетонной смеси осуществляют с помощью навесных вибраторов, которые размещаются на нижнем конце трубы. Общая технологическая схема приведена на рис. 3.16.

Рис. 3.17. Наружная отделка «стены в грунте»

Таким образом, при сооружении «стены в грунте» в монолитном исполнении одновременно могут осуществляться работы, каждая из которых выполняется на своей захватке, по выемке грунта, сборке и установке арматурного каркаса и укладка бетонной смеси. Так как разработка грунта под прикрытием «стены в грунте» для возведения фундамента или цокольной части здания может производиться только по достижении определенной прочности бетона всей конструкции, процесс твердения, как элемент циклограммы, может быть исключен.

При всей эффективности конструкции «стена в грунте» она имеет ряд существенных недостатков:

1. При укладке бетонной смеси в траншею, заполненную глинистой растворной смесью, невозможно контролировать качество бетона.
2. Достаточно сложна и неточна установка арматурного каркаса. Это обстоятельство в значительной степени снижает вероятность сохранения защитного слоя бетона.
3. Как правило, после окончания работ по возведению «стены в грунте» и раскрытия котлована, возникает необходимость в выравнивании и подчистке внутренней поверхности бетонной стены. Значительные сложности возникают также при скалывании и выравнивании верха стены, как это видно на рис. 3.17.
4. Бентонитовая растворная смесь обладает значительными адгезионными свойствами, В связи с этим снижается сцепление арматурного каркаса с бетоном. Как показывает практика этот нежелательный эффект можно несколько снизить. Для этого, перед опусканием каркаса в траншею, его следует предварительно смачивать водой.

Подобные недостатки в значительной степени сокращаются при возведении «стены в грунте» из сборных железобетонных элементов. Прежде всего, конструкция такого сооружения позволяет использовать индустриальные методы ведения работ и сократить затраты труда.

Рис. 3.18. Варианты сооружения «стена в грунте» в сборном исполнении; а - «стойка плита», б - стена из плоских плит.

По своему конструктивному решению сборная «стена в грунте» бывает двух типов: «стойка-плита» и стена из плоских плит. Рис. 3.18.

Подобное сооружение возводится в следующей последовательности. В начале разрабатывается траншея-прорезь при непрерывном заполнении ее глинистой растворной смесью с добавлением цемента. Величина захватки при этом выбирается по обстоятельствам. С помощью копрового и кранового оборудования в траншею устанавливают стойки и плиты. После геодезической проверки стойки и плиты закрепляются, а глинистая растворная смесь, путем ее перекачки, заменяется на цементно-песчаную.

Такая упрощенная технология возведения сооружения может быть отнесена к одному из достоинств, которыми обладает «стена в грунте» в сборном исполнении. Кроме того, заводское изготовление сборных элементов позволяет повысить их качество, что обеспечивает точность сборки всего сооружения. В этих условиях отпадает необходимость в складировании сборных элементов, монтаж которых наиболее рационально вести «с колес». Тем более, как показывает практика, промежуточное складирование большегрузных элементов на строительной площадке связано с большими трудовыми затратами, так как для плит шириной 1,6 м, толщиной до 0,5 м, длиной до 10 м и массой до 20 т требуется специальная площадка складирования.

Достаточно существенны и недостатки таких сооружений. Один из них -ограничение сооружения по высоте. Увеличение длины плит свыше 10 м требует увеличение мощности заводов железобетонных изделий, создание вибростолов большой грузоподъемности, привлечение большегрузного монтажного оборудования. Кроме того, для транспортировки плит с увеличенной длиной требуется специальный транспорт. Решение подобных вопросов требует технико-экономического обоснования.

К недостаткам такого сооружения как «стена в грунте» в сборном исполнении можно отнести факт применения специального оборудования в виде бурового и грейферного, сравнительно редко используемого в современном строительстве.