Общие требования

14.1.1 Выбор способа разработки грунтовых выработок (скважины, траншеи) для возведения стены в грунте должен производиться в зависимости от назначения сооружения, глубины его заложения, инженерно-геологических условий участка строительства, расстояния до существующих сооружений и допускаемых осадок последних.

14.1.2 Разработка грунтовых выработок должна производиться специализированными механизмами: буровыми, грейферными или фрезерными. При устройстве противофильтрационных завес разработка грунтовых выработок в виде траншей также может производиться специально переоборудованными (удлиненная рукоять, суженый ковш) общестроительными землеройными механизмами (экскаваторами), а также драглайнами.

14.1.3 В зависимости от назначения сооружения разрабатываемые грунтовые выработки заполняются монолитным бетоном и железобетоном, сборными железобетонными конструкциями, противофильтрационным материалом (глиной или смесью глины с цементом). Заполнение выработки также может быть комбинированным - сборно-монолитным.

14.1.4 Ширина и глубина грунтовых выработок ограничиваются возможностями применяемых землеройных механизмов. Ширина выработок может быть в пределах от 0,4 до 2 м, глубина - от 4 до 50 м и более. Устройство выработок глубиной меньше 4 м для возведения «стены в грунте» в большинстве случаев экономически нецелесообразно.

14.1.5 Применение способа «стена в грунте» может быть ограничено наличием грунтов с кавернами и пустотами (карст), рыхлых насыпных грунтов, неустойчивых грунтов типа плывунов и водонасыщенных илов, трещиноватых скальных пород, включением валунов и обломков строительных конструкций, подземных коммуникаций и других препятствий.

14.1.6 Разработка грунтовых выработок, как правило, должна производиться под защитой раствора, удерживающего их стенки от обрушения. В качестве таких растворов используют глинистые растворы (глинистые суспензии), полимерно-бентонитовые и полимерные растворы.

14.1.7 В сухих устойчивых грунтах разработка грунтовых выработок при их небольшой глубине (глинистые грунты с показателем текучести I_L £ 0,25 и глубине выработки до 5 - 7 м) может производиться без применения раствора.

14.1.8 Для приготовления глинистых растворов (глинистых суспензий) должны использоваться бентонитовые глины, а при их отсутствии - местные глины, удовлетворяющие требованиям, изложенным в таблице 14.1.

Таблица 14.1

14.1.9 Приготовленный глинистый раствор должен удовлетворять требованиям, изложенным в таблице 14.2.

Таблица 14.2

14.1.10 Для улучшения свойств глинистых растворов могут применяться различные химические реагенты. Перечень наиболее употребляемых реагентов и их назначение приведены в таблице 14.3. Наиболее универсальным и широко применяемым реагентом является кальцинированная сода, служащая для улучшения качества раствора, приготовляемого из глин практически всех видов.

Таблица 14.3

14.1.11 В случае невозможности достижения требующихся показателей качества глинистых растворов, приготовленных из местных глин и обработанных химическими реагентами, в состав растворов следует вводить бентонитовую глину.

14.1.12 При работе в неустойчивых грунтах с напорными водами для повышения плотности глинистых растворов в их состав следует вводить барит, магнетит и другие утяжелители в количестве до 7 % массы глины.

14.1.13 Качество глинистых растворов должно обеспечивать устойчивость стенок грунтовых выработок в период их разработки и заполнения материалом и одновременно не затруднять укладку в выработку материала заполнения. Для обеспечения устойчивости стенок выработок должно соблюдаться следующее условие:

р_p ³ р_г + р_в;

где р_p - давление глинистого раствора, р_г - горизонтальное давление грунта (с учетом нагрузки на поверхности грунта), р_в - давление подземной воды. Это условие может быть выполнено путем повышения плотности раствора или превышения уровня раствора над уровнем подземной воды.

14.1.14 Вода для приготовления глинистого раствора должна быть пресной, иметь жесткость не более 12° и соответствовать требованиям ГОСТ 23732.

14.1.15 Необходимое количество глинистого раствора на 1 м³ траншеи следует определять с учетом потерь, связанных с поглощением раствора грунтом и составляющих 15 - 20 %.

14.1.16 Для повторного использования глинистые растворы должны восстанавливаться путем очистки в регенерационных установках.

14.1.17 Приготовление глинистых растворов и их очистка должны производиться на технологическом комплексе, включающем узел приготовления глинистого раствора, емкости для хранения готового глинистого раствора, узел его перекачки, емкости-отстойники использованного раствора, узел его очистки, склады для хранения глины и химреагентов.

14.1.18 Верхняя часть грунтовых выработок должна быть закреплена форшахтой (воротником), предотвращающей обрушение верха их бортов и служащей направляющей для землеройного органа. Форшахта также служит для подвешивания на ней арматурных каркасов.

Высота форшахты должна быть не меньше 0,8 - 1 м. Внутреннее расстояние между стенками форшахты в свету при применении грейферных и фрезерных механизмов должно быть на 5 - 10 см больше проектной ширины траншеи, при применении буровых механизмов - соответствовать диаметру скважины.

14.1.19 Высотное положение форшахты должно быть таким, чтобы уровень глинистого раствора в ней был выше уровня подземной воды на 1 - 1,5 м. По этим соображениям при высоком уровне подземной воды для устройства форшахты должна быть отсыпана насыпь.

При разработке грунта глинистый раствор в выработке должен поддерживаться на уровне не ниже 50 см от верха форшахты. Разработка грунта не допускается, если уровень глинистого раствора находится ниже низа форшахты.

14.1.20 Сброс отработанного глинистого раствора в водоемы, канализацию и водопропускные сооружения категорически запрещен. Отработанный глинистый раствор должен вывозиться в отвалы.

14.1.21 Для приготовления полимерных растворов используются водорастворимые высокомолекулярные полимеры: полиакрилонитрил (гипан, пасты К-4, К-9), полиакриламид (ПАА), карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ), сополимер М-14 и другое.

Оптимальные рецептуры полимерных растворов, показатели качества которых в значительной степени зависят от конкретных геолого-гидрохимических условий участка строительства, подбираются опытным путем. Плотность полимерных растворов обычно составляет 1,01 - 1,1 г/см³.

14.1.22 Укладка бетона в грунтовые выработки (независимо от их глубины и заполнены они раствором или нет) должна осуществляться методом ВПТ (вертикально перемещаемой трубы).

Соответственно, свойства бетонных смесей, применяемых для устройства «стены в грунте», должны удовлетворять требованиям, предъявляемым к бетонным смесям, укладываемым методом ВПТ, а также общим требованиям к бетонным смесям и бетону.

Осадка стандартного конуса, укладываемого в выработку бетона, должна составлять 18 - 20 см, а крупность заполнителя - не превышать 50 мм.

Укладка бетона в грунтовые выработки может также производиться путем напорного бетонирования, заключающегося в нагнетании бетонной смеси в выработку под избыточным давлением.

14.1.23 Для повышения прочности, сплошности и водонепроницаемости монолитных «стен в грунте» производят укладку в выработку малоподвижных бетонных смесей (осадка конуса 5 - 9 см) с вибрационным уплотнением, осуществляемым в соответствии с [3].

Вибраторы, служащие для облегчения укладки бетона и его уплотнения, размещаются на нижней части бетонолитной трубы или (и) у приемного бункера. Мощность вибраторов и режим виброукладки устанавливаются ППР в зависимости от глубины траншеи и размеров захватки.

14.1.24 Следует удалять ослабленный из-за перемешивания с глинистым раствором слой бетона толщиной 0,5 - 1 м в верхней части возведенной конструкции. Эта операция может быть совмещена с устройством по верху стены в грунте обвязочного пояса.

14.1.25 Перед укладкой бетона в выработку заполняющий ее загрязненный глинистый раствор должен быть замещен на свежий, а дно выработки очищено от выпавшего шлама. Очистка дна выработки от шлама должна производиться с помощью грейфера, погружных насосов или эрлифтных установок.

14.1.26 Укладка бетона в выработку должна производиться не позже 8 ч после окончания разработки грунта и не позже 4 ч после опускания в выработку арматурного каркаса. При вынужденных перерывах глинистый раствор в выработке во избежание его расслаивания должен периодически перемешиваться.

Укладка бетона в выработку должна производиться без перерывов. Скорость бетонирования должна быть не меньше 20 м³/ч, скорость подъема укладываемой бетонной смеси в выработке - не меньше 3 м/ч.

14.1.27 В случае вынужденного перерыва в бетонировании укладка бетона в выработку может быть продолжена не раньше, чем через 3 сут. При этом перед началом бетонирования поверхность уложенного бетона должна быть очищена от выпавшего шлама с помощью погружных насосов или эрлифтных установок.

14.1.28 В случае обнаружения при откопке в готовых стенах непробетонированных мест эти места должны быть расчищены от грунта и глинистого раствора и заделаны бетоном такого же класса. В бетон заделки должны быть установлены инъекционные трубки и после набора им прочности проведено контрольное нагнетание цементного раствора. Аналогичные работы должны быть выполнены и в местах со слабым бетоном, перемешанным с грунтом или глинистым раствором.

14.1.29 Допустимые отклонения при проведении работ по возведению сооружений способом «стена в грунте» приведены в таблице 14.4.

Таблица 14.4

14.1.30 При использовании внутреннего пространства, образуемого замкнутой «стеной в грунте», устройство нулевого цикла может осуществляться двумя способами: «снизу-вверх» и «сверху-вниз».

При способе «снизу-вверх» производится поярусная разработка грунта в котловане с установкой, при необходимости, временного крепления в виде распорок, подкосов или грунтовых анкеров. Котлован отрывается до проектной отметки и затем последовательно возводятся фундаментная плита и плиты перекрытия, начиная с нижнего яруса.

Осуществлять строительство способом «снизу-вверх» экономически выгодно для сооружений, имеющих большие размеры в плане.

При способе «сверху-вниз» производится поярусная разработка грунта в котловане с единовременным возведением плит перекрытий. Разработка каждого нижнего яруса котлована осуществляется под защитой уже возведенного над ним перекрытия.

Способ «сверху-вниз», как обеспечивающий минимальное влияние разработки котлована на окружающую застройку, рекомендуется использовать при многоуровневых подземных сооружениях и близком расположении к ним существующих строений и коммуникаций.

14.1.31 Арматурные каркасы для «стены в грунте», как правило, должны изготавливаться в заводских условиях. Заводской контроль используемой арматуры должен выполняться в соответствии с требованиями ГОСТ 5781.

Каркасы, поставляемые на стройплощадку, должны проходить входной контроль. Состав входного контроля арматурных каркасов приведен в таблице 14.5.

Таблица 14.5

14.1.32 Бетонная смесь, укладываемая в грунтовую выработку, должна проходить входной контроль. Состав входного контроля бетонной смеси приведен в таблице 14.6.

Таблица 14.6

14.2 Устройство «стены в грунте» из буровых свай

14.2.1 Способ возведения «стена в грунте» из буровых свай, когда скважины в грунте разрабатываются и бетонируются последовательно одна за другой или через одну с последующей разработкой скважин и бетонированием между ними, следует применять при возведении сооружений в непосредственной близости от существующих зданий. При таком способе, благодаря малым поперечным размерам грунтовой выработки обеспечивается минимальное влияние ее разработки на эти здания.

В менее сложных условиях укладка бетона может производиться в захватку, устроенную из нескольких пересекающихся скважин.

14.2.2 Способ возведения из буровых свай рекомендуется также применять при устройстве «стены в грунте» в грунтах с крупнообломочными включениями и в скальных грунтах.

14.2.3 Стена из буровых свай, в зависимости от ее назначения и инженерно-геологических условий участка, может устраиваться из соприкасающихся или секущихся свай. Разработка скважин и укладка в них бетона при таком способе производятся в обсадной трубе или под глинистым раствором.

При большой глубине заложения «стены в грунте» из буровых свай следует учитывать возможность отклонения их от вертикали.

14.2.4 Разработка скважин для возведения «стены в грунте» из буровых свай производится буровыми станками ударного или вращательного действия с промывкой скважин или без нее.

Для разработки скважин может использоваться полый шнек, через полость которого при его подъеме подается бетон, заполняющий скважину.

14.2.5 Для возведения «стены в грунте» из буровых свай может также применяться струйная технология, заключающаяся в использовании высоконапорной струи цементного раствора для разрушения и одновременного перемешивания грунта с цементным раствором. Образующиеся при этом колонны из грунтобетона при соприкосновении формируют сплошную стену. Применение струйной технологии удобно для возведения двух- и многорядных стен.

При необходимости колонны армируются металлическими трубами или армокаркасами, залавливаемыми в несхватившийся грунтобетон.

14.3 Устройство траншейной «стены в грунте»

14.3.1 Траншейная «стена в грунте», как правило, устраивается отдельными захватками. Длина отдельной захватки должна определяться ППР из условия обеспечения устойчивости стенок траншеи, с учетом глубины проходки и размеров рабочего органа землеройного механизма. Объем секции бетонирования при этом, как правило, не должен превышать 100 - 120 м³.

14.3.2 Захватки могут быть разработаны за один или несколько проходов рабочего органа землеройного механизма. Захватки длиной 5 - 8 м формируются за три прохода: два боковых и один промежуточный.

При длине захватки больше 3 - 3,5 м укладка бетона в захватку должна производиться одновременно через две бетонолитные трубы.

14.3.3 В случае обнаружения при разработке захватки негабаритов или включений твердых пород грейфер следует заменить на тяжелое долото, которым твердое включение пробивается или вытесняется из захватки в боковые стенки траншеи.

14.3.4 Для разграничения секций бетонирования в торцах каждой захватки следует размещать специальные межсекционные ограничители. Конструкция ограничителей должна воспринимать давление укладываемого бетона, предотвращать попадание бетона из одной захватки в другую и обеспечивать соединение соседних секций бетонирования.

14.3.5 В качестве ограничителей используют как извлекаемые инвентарные металлические элементы (трубы, прокатные профили и т.п.), так и неизвлекаемые, выполняемые из железобетона или металла.

При глубине траншей свыше 20 м рекомендуется применять неизвлекаемые ограничители, входящие в конструкцию арматурного каркаса.

14.3.6 Конструкция ограничителей должна обеспечивать их врезку в грунтовые стены траншеи не менее чем на 3 - 5 см. Нижний торец ограничителя должен быть заглублен ниже дна траншеи на 30 - 50 см. Верх ограничителя должен быть надежно закреплен на форшахте.

14.3.7 Инвентарные ограничители следует во избежание сцепления с бетоном извлекать из захваток через 5 - 6 ч после окончания бетонирования. Формирующиеся в торцах готовых захваток углубления служат для направления землеройного механизма при разработке соседней секции, а после укладки бетона образуют шпоночное соединение.

14.3.8 Перед установкой сборных элементов должна замеряться глубина траншеи, которая при использовании сборных элементов, учитывая неровную поверхность ее дна, должна быть на 15 - 20 см больше проектной.

14.3.9 Для омоноличивания сборных элементов должны применяться глино-цементные тампонажные растворы. Необходимые свойства и показатели тампонажных растворов следует назначать в каждом конкретном случае, исходя из принятой технологии строительства и инженерно-геологических условий строительной площадки.

14.3.10 При одноэтапной технологии строительства, когда тампонажный раствор в процессе разработки траншеи служит для удерживания ее стенки от обрушения, а затем после монтажа стеновых панелей твердеет, следует использовать раствор с замедленным началом схватывания (не менее 48 ч).

14.3.11 При двухэтапной технологии строительства, когда перед погружением стеновых панелей глинистый раствор в выработке заменяется на твердеющий, должен применяться тампонажный раствор с более коротким началом схватывания (но не менее 12 ч).

Омоноличивание сборных элементов при двухэтапной технологии может также производиться путем нагнетания тампонажного раствора в выработку через инъекторы, заложенные в стеновые панели или опущенные в выработку рядом с ними.

14.3.12 Основными компонентами глино-цементных тампонажных растворов являются цемент и глина. Для регулирования параметров в раствор должны вводиться: замедлитель схватывания - сульфитно-спиртовая барда (ССБ) и суперпластификатор на основе нафталинформальдегидных сульфокислот (С-2). Для сокращения расхода цемента в состав тампонажных растворов может вводиться зола-уноса (отход теплоэлектростанций, работающих на угле и сланце).

Подбор состава глино-цементных тампонажных растворов производится в лабораторных условиях и уточняется в производственных условиях в зависимости от принятой технологии и геологического сложения строительной площадки.

14.3.13 Приготовленный тампонажный раствор должен удовлетворять требованиям, изложенным в таблице 14.7.

Таблица 14.7

14.3.14 Прочность затвердевшего тампонажного раствора на одноосное сжатие в возрасте 7 сут должна быть не менее 0,1 МПа (но не меньше прочности окружающего грунта), водонепроницаемость, характеризуемая коэффициентом фильтрации, - 10^-6 - 10^-8 см/с.