Cтена в грунте: технология и устройство

По мере копки котлована периодически происходит обрушение грунта. Это замедляет работу, не дает возможности обеспечить достаточный уровень надежности будущей конструкции. Решение проблемы заключается в применении метода Стена в грунте. Он позволяет укрепить котлован при строительстве сооружений ниже поверхности грунта. Для этого используются железобетонные конструкции.

Метод универсальный. Он подходит для возведения различных объектов, сооружений: фундамента, подземных строений (парковки, гаража, метро или транспортного тоннеля), мостов, подпорных стен и др. Также технология может использоваться в местности с разным грунтом. Но все же есть некоторые ограничения. Метод не применяют, если грунт не соответствует заявленным характеристикам.

Можно использовать сухой способ разработки траншей-щелей, но у него есть ограничения:

• грунт определенной структуры – глинистый;
• невысокий показатель текучести почвы;
• глубина траншеи – не более 7 м.

Если хотя бы одно из этих условий не выполняется, рассматривают другой вариант обустройства котлована – заполнение тиксотропными суспензиями. Их основное назначение – удержание стенок от разрушения. Следующий этап работ предполагает замену тиксотропной суспензии любым из строительных материалов, конструкций: бетоном или другими смесями, сборными элементами (несущими, ненесущими).

Идеальные условия для применения метода «стена в грунте»:

• сложные гидрогеологические условия;
• неглубокое залегание водоупорного горизонта;
• высокая плотность застройки, что сужает возможности при строительстве;
• реконструкция подземной части сооружений существующих объектов.

В условиях высокой плотности застройки появляется возможность развернуть строительство или реконструкцию. Это становится реальным благодаря технологии Стена в грунте. Причем исключено проседание фундаментов соседних зданий, которые уже находятся в эксплуатации. Появляется возможность подготовить котлован сложной конфигурации, а также начать строительство рядом с подземными сетями.

Кроме строительства фундамента на участке с высокой плотностью застройки, технология Стена в грунте позволяет использовать и другие возможности – возводить небольшие объекты, но на существенной глубине (до 20 м). У нее также есть еще одно преимущество: объединение фундамента и подвала. Надежность укрепления грунта настолько высока, что можно реализовать даже проект строительства многоуровневого подземного объекта.

Технология Стена в грунте (разработка траншей) имеет существенные отличия. Они позволяют использовать такой метод для строительства фундамента, объектов с многоярусной заглубленной частью, подземной парковки, гаража, хранилища и подвала. Основание здания, построенное по такой технологии, будет одновременно служить и стеной подвальной части дома. В результате ускоряется выполнение работ, дополнительно снижаются затраты на строительство.

Преимущества железобетонного сооружения, выполняющего функцию противофильтрационной завесы:

• защита от разрушительного действия грунтовых вод;
• снижение расходов на сопутствующие процедуры – водоотведение от несущей конструкции, откачку воды от фундамента.

При расчетах, разработке проектной документации выполняется правило – несущая способность фундамента должна выдерживать давление возводимого объекта, а также самого основания постройки. Если же глубина точки залегания части здания, которая находится ниже поверхности грунта, составляет 3 м, не придется принимать во внимание показатель промерзания почвы. Это обусловлено тем, что на указанном уровне развиваются другие процессы: грунт не замерзает, бетонная конструкция не подвергается риску растрескивания и смещения вследствие действия сил пучения.

Факторы, которые также необходимо учитывать при расчетах, т. к. они могут влиять на здание:

• свойства и структура грунта;
• уровень залегания водоносного горизонта;
• расстояние до ближайших построек, а также давление, оказываемое ими;
• подземные сети.

Если обнаруживаются проблемы, сначала необходимо их решить, т. к. иначе не получится создать условия для строительства.

Популярен вариант технологии, основанный на разработке траншеи. Ее возможные параметры: ширина составляет 0,6-1,2 м, глубина – до 48 м. В этом случае обрушение стенок предупреждается, т. к. используется глинистый раствор. Его характеризует высокая плотность, за счет чего обеспечивается требуемый защитный эффект.

Для проведения работ сначала составляется технологическая карта. При этом специалисты опираются на инженерно-геологические изыскания. Учитывают ограничения при использовании технологии, они связаны со структурой и свойствами грунта:

• группы грунтов выше третей, мореных, песчаных пород, содержащих включения в виде валунов размером более 300 мм;
• карсты;
• крупнообломочные, содержащие значительные пустоты;
• подвижные и плывунные;
• водоносные горизонты при условии, что их отличает избыточная фильтрация, которая превосходит показатель гидростатического давления глинистого раствора, используемого для защиты сооружения.

На начальном этапе строительства извлекается грунт. Это позволяет высвободить достаточное пространство для работы – подготавливается форшахта или жесткая железобетонная конструкция, благодаря ей регулируется просвет зоны выработки. К тому же она должна соответствовать размерам будущей стены. Форшахта используется для предупреждения опадания грунта.

По мере копки используется грейферное оборудование для удаления земли. Ее сразу вывозят из зоны ведения работ.

При выборе оборудования учитывают свойства грунтов на участке:

• для жестких – гидрофрезы;
• для мягких – грейферы (широкозахватное оборудование, закрепленное на узкой штанге).

Можно крепить технику для копки траншей на гусеничные экскаваторы, использовать в качестве основного или подвесного оборудования. Технология копки предполагает разделение траншеи на захватки, равные ширине захвата грейфера. Когда подается бентонитовый раствор, происходит частичное смешение с землей. Эта часть отправляется в шламоотделитель, где проходит очистку от примесей, потом возвращается.

В подготовленную траншею опускают каркас из арматуры. Но предварительно следует выполнить монтаж металлических элементов по краям отрытого участка. Используют трубы, шпунтины, железные балки. После этого выполняется бетонирование. Но для повышения надежности удаляют компоненты: осадок, почва, шлам. Чтобы получить нужный эффект, защитная суспензия извлекается, затем подается новая.

Для подачи бетона труба опускается вниз, она должна находиться на уровне 0,3 м от дна. По мере заполнения траншеи самопроизвольно вытесняется защитная суспензия. Ее нужно удалить. Для этого используется насосное оборудование. Защитная суспензия откачивается в специальную емкость.

Продолжать строительство можно только после того, как бетон наберет прочность. Тогда начинается разработка котлована. Дополнительно можно укрепить стены. Для этого используются грунтовые анкеры. В дополнение к ним, распорная система также может использоваться для укрепления фундаментов. Этот метод позволяет использовать свайную стену в грунте как несущую конструкцию и как барьер, предотвращающий проникновение грунтовых вод в подземные помещения, такие как подвалы. Распорные системы обеспечивают дополнительную стабилизацию и устойчивость, что особенно важно в условиях плотной городской застройки и при строительстве в сложных геологических условиях.

Рекомендуется укреплять стены, если в результате расчетов оказалось, что превышена горизонтальная нагрузка на ограждение. При выполнении технологии Стена в грунте важно обеспечить свободное пространство выемки, чтобы можно было проводить работы.