Влаштування монолітних підпірних стінок за допомогою універсального устаткування

Послідовність виконання “стін в ґрунті” за допомогою свердлонабивних (відсікаючих) паль наступна: влаштування свердловин за допомогою направляючих труб, армування свердловин з їх наступним поодиноким бетонуванням методом вертикального піднімання труби та вилучення направляючих труб після бетонування свердловин.

Способи влаштування свердловин залежать від гідро-геологічних умов будівельного майданчика. В ґрунтах природної вологості з низьким рівнем ґрунтових вод вертикальні конструкції виконується звичайним методом без застосування додаткового обладнання. В тих випадках, коли є побоювання руйнації стінок виїмки під час влаштування свердловини, її армування з виконанням бетонування, обов’язкове застосування обсадних труб або глинистого розчину.

Після влаштування свердловини, виконується перевірка її вертикальності, діаметру та глибини. Для подачі бетонної суміші в свердловину монтують спеціальну направляючу трубу, що має увігнуту частину із радіусом кривизни що і сама труба зі сторони наступної свердловини. В цей момент свердлувальна машина переміщається для влаштування наступної сусідньої свердловини.

Після влаштування чергових запроектованих свердловин, монтують направляючі труби і арматурні каркаси з наступним вкладанням бетонної суміші. Незалежно від довжини стіни бетонування виконують почергово без останньої на даній захватці.

Після влаштування свердловини глиниста суспензія, що подавалась в процесі свердління для утримування стінок від руйнації, повинна бути замінена на чисту з обов’язковим очищенням дна виїмки.

На наступному етапі в кожну свердловину безпосередньо перед вкладанням бетонної суміші виконується монтаж арматурного каркасу, форма якого відповідає формі направляючої труби. Це необхідно для того, щоб запобігти зайвому забрудненню металевих елементів каркасу частинками глинистого розчину.

Вкладання бетонної суміші виконується одним із методів підводного бетонування, а саме вертикального піднімання труби. Необхідність дотримуватись захисного шару бетону під час заповнення суміші свердловини зумовлює занурення в неї бетоноводної труби. Вилучають направляючу трубу до початку тужавлення бетонної суміші.

Така технологія була використана під час зведення овальних та круглих підземних частин споруд глибиною близько 120 і довжиною 256 метрів в складних геологічних умовах м. Одеси та на намитих штучних островах в Токійському заливі в Японії.

Разом з тим, виконання такого виду конструкцій вимагає дотримання монолітність вертикальних конструктивних елементів споруд через зменшення міцності конструкцій внаслідок налипання глинистого розчину на металеві елементи арматурних каркасів.

Під час заповнення траншеї бетонною сумішшю, вона огортає арматурні стержні, залишаючи при цьому тонку глинисту плівку на їх поверхні. В більшій мірі це стосується верхньої та нижньої частин горизонтальних стержнів всіх типів арматури та вертикальних стержнів періодичного профілю в зоні його зміни.

Необхідність збільшення ступеня зчеплення арматури з бетоном, що дасть можливість підвищити міцність монолітних стін в ґрунті, вимагає підбирати ті методи, які допоможуть зменшити вплив плівки або ліквідують його повністю [2].

«Стіна в ґрунті», що виконана в монолітному варіанті, в порівнянні із збірного залізобетону, згідно техніко-економічних показників, має набагато ширший діапазон застосування. До переваг необхідно віднести можливість влаштування в складних інженерно-геологічних умовах будь-якої форми в плані як всієї споруди так і окремих її елементів, виконання робіт в умовах, що віддалені від заводів по виготовленню збірного залізобетону та поблизу існуючих споруд, доріг і мереж, влаштування фундаментів глибокого закладання у вигляді підпірних стінок з підвищеними профільтраційними вимогами.

Методи влаштування “стіни в ґрунті” є досить ефективними, а в деяких випадках і умовах – незамінні по своїй технологічності. Широке застосування монолітних стін в будівництві зобов’язане своїй мобільності та відсутності динамічних навантажень під час виконання робіт. Незамінність ефективної технології підтверджено як під час реконструкції, так і при спорудженні об’єктів в умовах щільної міської забудови, через відсутність впливу на сусідні будівлі.

В той же час, при певних умовах, технологія влаштування має ряд недоліків. В першу чергу це:

наявність в основі слабких ґрунтів;

наявність водонасичених грунтів в основі через вплив природніх та техногенних факторів;

під час тужавлення бетону в монолітних стінах виникають та формуються усадочні тріщини. В період експлуатації стін грунтові води, які потрапляють через тріщини, викликають корозію арматурного каркасу і руйнацію бетонного складу;

особливості армування призводять до значного зменшення міцності конструкції на вигин. Вигинаючі зусилля можуть викликати недопустимі деформації та втрату несучої здатності стін при певних умовах.

Застосування ефективної технології дає можливість суттєво покращити експлуатаційні показники таких стін та широко використовувати під час ремонту, реконструкції і модернізації будівель і споруд, а також під час їх будівництва.

Аналіз існуючих технологій, експериментальні дослідження і виробниче впровадження підтвердили незмінність технологічних показників на тому рівні, який вимагає дана технологія і більш ефективна в порівнянні із традиційною.

Область застосування технології наступна:

підсилення фундаментів існуючих будівель і споруд в зв'язку із підвищенням або зміни характеру експлуатаційних навантажень або умов в основі будівель;

влаштування споруд під час будівництва нових об’єктів поряд з існуючими будинками і спорудами;

закріплення грунтових споруд і основи будівель;

протифільтраційний захист.

Технологія влаштування споруд методом “стіна в грунті” за допомогою універсального обладнання здійснюється наступним чином.

Влаштовується свердловина під свердлонабивну палю за допомогою універсального обладнання. Основою універсального обладнання є свердлувальна штанга, яка вільно переміщається по двом направляючим як у вертикальному напрямку, так і під кутом. Свердлувальна штанга на кінці обладнана свердлувальними ножами, перехідною конусоподібною вставкою і верхнею частиною, що виконана у вигляді обсадної труби. Крім того, сама штанга виконана порожнистою (містить бетоноводну трубу діаметром 180-220 мм) та під’єднана до бетонопомпи [3].

 

Рис. 1. Влаштування та бетонування свердловин

 

На місці проектного розташування влаштовується свердловина відповідного діаметру до проектної відмітки. Під час виконання робіт розроблений ґрунт частково вилучається, а частково ущільнюється в стінки свердловини за допомогою конусоподібної вставки, що дає можливість відмовитись від зачищання забою свердловини. Утримання стінок виїмки під час виконання робіт здійснюється за допомогою обсадної труби відповідного діаметру без застосування глинистого розчину. По закінченню влаштування свердловини, під тиском в порожнину штанги через бетонопомпу подається лита бетонна суміш. Під час надходження суміші штанга обертається і поступово підіймається. Це дає можливість ущільнювати бетонну суміш без застосування зовнішніх вібраторів.

Після закінчення ін’єкції свердловини здійснюють монтаж армокаркасів. Для точності їх монтажу під час виготовлення необхідно на кінці вертикальних стержнів наварити конусоподібні кінцевики які, при можливому відхиленні, під час занурення будуть ковзати по стінкам свердловини. Монтаж здійснюється за допомогою конусоподібного вставки, у якої виконаний уступ, діаметр якого відповідає діаметру армокаркасу. За допомогою гідродомкратів універсального обладнання армокаркас занурюється в заповнену бетонною сумішшю свердловину [4]. Для більшої ефективності занурювання додатково може застосовуватись вібрація, яка передається безпосередньо на армокаркас. Вібратор змонтований в конусоподібній вставці.

 

Рис. 2. Армування свердловин

 

Після закінчення армування в оголовку виконують опресовку.

Наступну палю для монолітної стіни влаштовують з певним кроком, величина якого залежить від глибини закладання, товщини стін, складу бетонної суміші та тривалості технологічного процесу.

Разом з тим, основна відстань між сусідніми палями повинна бути такою, щоб під час влаштування наступної сусідньої свердловини, ножами свердлувальної штанги було знято шар цементної плівки із попередньої палі, тобто, міцність раніш вкладеної бетонної суміші повинна бути в межах 1, 5 МПа. При меншій міцності бетонної суміші буде порушене зчеплення бетонної суміші із армокаркасами, що призводить до значного зменшення міцності на вигин, що є недопустимо для такого виду конструкцій. Для зняття цементної плівки із конструкції палі при більшій міцності бетону необхідні додаткові експлуатаційні витрати на обладнання через швидке зношення свердлувальних ножів.

Наступним етапом влаштування монолітної підпірної стіни є забезпечення захисту споруди під час її експлуатації від тиску підземних вод. З цією метою відразу після влаштування стіни з напірної сторони влаштовується глиняний замок. Для цього в місцях стикування свердлонабивних паль влаштовується свердловина діаметром 120…380 мм на всю висоту стіни за допомогою будь-якого відомого обладнання. Під час піднімання штанги в отриману порожнину під тиском подається глинистий розчин, який витісняє розпушений зруйнований ґрунт безпосередньо біля стіни на поверхню ґрунту.

Паралельно з цим, з протилежної сторони виконується розробка ґрунту в котловані на всю глибину будь-яким, техніко-економічно обґрунтованим землерийно-транспортним комплектом машин без особливих обмежень. На цьому етапі монолітна стіна виконує роль підпірної стінки, яка працює як консоль. Після очищення внутрішньої сторони вертикальної частини стіни від залишків ґрунту, для підвищення гідроізоляційних властивостей, на неї наноситься декілька шарів бетонної суміші за допомогою торкретування. Одночасно з цим, стіна вирівнюється.

 

Рис. 3. Виконання робіт по гідроізоляції та опорядженню стін

 

На останньому етапі виконується гідроізоляція монолітної вертикальної стіни за допомогою двокомпонентного гідроізоляційного покриття текмадрай еласт, яке основане на особливих видах цементу і синтетичних смолах. Застосування технології дає можливість витримувати можливе розкриття тріщин в межах 3, 5 мм. Крім того, дана емульсія має хорошу адгезію до різних поверхонь, стійкість до циклів “замерзання-розморожування”, пластичність при низьких температурах та використовується як фінішне опоряджувальне покриття [5].

Дана технологія апробована під час влаштування підпірних стінок в складних інженерно-геологічних та стислих умовах як на території України (центральна частина м. Рівне та Рівненська обл.), так і за кордоном (Росія, Польща).

 

1. Технологія будівельного виробництва / За ред. В. К. Черненка, М. Г. Ярмоленка. – К. : Вища шк., 2002. 

2. Козлюк Э. И. Технологические способы повышения качества монолитных стен в грунте / Э. И. Козлюк. – Одесса: Автореферат диссертации, 2002.

3. Патент на корисну модель №56192, Бюл. №1, 10. 01. 2011.

4. Патент на корисну модель №56201, Бюл. №1, 10. 01. 2011.

5. Проект виконання робіт на реконструкцію площі Театральної в м. Рівне, 2010 р.