Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Водозаборные и очистные сооружения

Строительство заглубленных помещении в стесненных условиях


Строительство заглубленных помещении в стесненных условиях

Строительство заглубленных помещений в стесненных условиях городской застройки и промышленных предприятий относится к наиболее сложным строительным работам. При этом все возрастает число комплексов водоочистных систем, так как интенсивный рост городов и предприятий влечет за собой широкую реконструкцию сетей и сооружений коммунального хозяйства. Специфика подземного строительства заключается в ведении работ на застроенных территориях вблизи существующих зданий, т.е. на стесненных строительных площадках.



Рис. 1. Подземное сооружение около фундаментов существующих зданий


В таких условиях весьма важно учитывать конкретные инженерно-геологические условия района, а также конструктивные особенности возводимых и существующих зданий и сооружений (рис. 1). Серьезные осложнения возникают при строительстве насосных станций для перекачки сточных и фекальных

вод вблизи существующих зданий при их опирании на слабые водонасыщенные грунты, наиболее часто встречающиеся в Северо-Западном регионе СССР.

Опыт строительства такого рода сооружений в Ленинграде показал, что их осуществление традиционными методами — в котлованах под защитой шпунтового ограждения, способом опускного колодца — растягивается на длительный период, что нарушает нормальную эксплуатацию предприятий, а на застроенных городских территориях надолго закрываются важные транспортные магистрали.

Анализ применяемых способов производства работ и возникающих деформаций существующих зданий, в непосредственной близости от которых ведется сооружение насосной станции, свидетельствует о нарушении структуры грунта и снижении его прочностных свойств в результате устройства котлованов и выполнения работ по водоотливу. В некоторых случаях происходит дополнительное уплотнение грунтов в основании существующих фундаментов при их загружении близко расположенным новым заглубленным сооружением. Неравномерное обжатие водо-насыщенных грунтов в основании существующих зданий иногда достигает ощутимой величины и вызывает быстрое понижение грунтовых вод. При строительстве заглубленного сооружения вокруг него образуется мульда сдвижения, характеризующаяся появлением воронок оседания, трещин, сдвигов и т. п.

Особое внимание надо уделять производству работ зимой, когда в результате устройства шпунтового ограждения вокруг котлована создаются условия для промерзания грунтов в основании существующих зданий и их последующего деформирования при оттаивании. Глубокие котлованы, огражденные шпунтом, требуют обязательного надежного анкерного крепления, препятствующего смещению и выдавливанию грунтов из-под фундаментов существующих зданий.

По данным зарубежного опыта, примерами заметного деформирования и даже разрушения могут служить здания, расположенные вблизи от глубоких котлованов в центральных частях Хельсинки и Стокгольма. Наиболее тяжелые последствия отмечались там, где для крепления котлована при высоком уровне грунтовых вод применялся металлический шпунт, который не доходил до водоупора, а уровень вод в котловане понижали открытым водоотливом несколько месяцев; это приводило к большим осадкам грунта во дворах и на проезжих частях улиц.

Способ постройки заглубленного сооружения неразрывно связан с конструктивным решением и, в конечном счете, определяет его. Наиболее распространенными способами являются:
1) открытый способ без шпунтового ограждения или с ним (неглубокие сооружения всех типов);
2) способ подращивания (шахтные стволы, наклонные галереи и т. п.);
3) способ опускного колодца;
4) способ строительства «стена в грунте».

Опыт проектирования и строительства заглубленных сооружений в котлованах с откосами показал, что при глубине котлована до 10 м стоимость разработки котлована по сравнению с другими способами возрастает на 60%. Кроме того, этот способ не позволяет вести строительство непосредственно у зданий и сооружений. Безусловно, более рационален в таких условиях способ опускного сооружения или устройство котлованов с вертикальными стенками, поддерживаемыми временным ограждением, или в траншеях-щелях под тиксотропным раствором («стена в грунте»).



Рис. 2. Схема подземного сооружения, выполняемого шахтным способом
а — план; б - разрез


Трестом Гидроспецфундаментстрой предложен и осуществлен на нескольких объектах метод строительства заглубленных помещений в стесненных условиях шахтным способом (способом подращивания). Так, на одном промышленном предприятии заглубленное помещение насосной станции было запроектировано в виде опускного колодца (внутренний диаметр 10,8 м, толщина стен 1,3 м), погружаемого на отметку-13.00. Для ограждения существующих зданий и коммуникаций от возможных разрушений предполагалось забить металлический неизвлекаемый шпунт в непосредственной от них близости (рис. 1). В соответствии с принятым решением металлический шпунт погружался на глубину, превышающую технологическую глубину днища, с защемлением в грунт на минимальную величину 1,3 м. Шпунт располагали по внешнему контуру заглубленного помещения насосной станции (рис. 2).

Расчет подземного сооружения, выполняемого под защитой шпунтового ограждения шахтным способом, приведен в приложении.

Погружение металлического шпунта может производиться ударным способом или вибропогружением. Опыт использования сваебойного оборудования показал, что в условиях Севера наиболее рациональны самоходные копровые установки, смонтированные на гусеничных экскаваторах. Использование таких установок в ЛСУ Гидроспецфундаментстроя позволило разработать технологию погружения металлического шпунта, отличную от применяемой у нас и за рубежом. При создании копра-экскаватора в его конструкцию были введены некоторые изменения и дополнения.



Рис. 3. Поворотный наголовник для погружения металлического шпунта
1 — захваты; 2 — верхняя коробка наголовника; 3 — центральный болт втулки; 4 — набивка из дерева; 5 — клин; 6 — винт; 7 — нижний винт


Так, использована подвесная стрела, прикрепленная верхним концом к стреле экскаватора, опирающаяся внизу на грунт через специальный подпятник. Наилучшей оказалась стрела из труб диаметром 273-325 мм, со стенками толщиной 10-12 мм и металлического листа толщиной 20-25 мм. Опирание стрелы на грунт является основой реконструкции стрелового устройства, поскольку оно снижает нагрузку со стороны экскаватора и точно фиксирует положение погружаемого шпунта. Подобное навесное оборудование разработано для экскаваторов Э-652, Э-801, Э-1004, Э-1254, Э-10011.

Особый интерес представляет поворотный наголовник, являющийся, по существу, универсальным для погружения металлического шпунта профилей ШП, ШК и типа «Ларсен» как вибропогружателями, так и механическим способом. Эксплуатация таких наголовником показала их техническую эффективность и экономическую целесообразность. Кроме того, намного повысилась безопасность работ.

Технология устройства заглубленного сооружения методом подращивания заключается в следующем. После забивки ограждающего шпунтового ряда из внутренней полости колодца извлекается грунт до расчетной глубины; затем производится армирование первого сверху яруса и его бетонирование. Внутренняя опалубка выполняется из сборных деревянных щитов. Так, начиная с первого яруса до последнего (нижнего), включая бетонирование днища, ведется строительство насосных станций в стесненных условиях.

Опыт показал, что в исключительно сложных условиях шахтный способ конкурентоспособен с другими способами строительства заглубленных сооружений. При этом уменьшаются трудозатраты и стоимость строительства на 20-25%, значительно сокращаются сроки ввода объектов в эксплуатацию, совершенно исключаются условия, отрицательно влияющие на близко расположенные здания и сооружения.

Интересным примером применения шахтного способа может служить строительство насосной станции кислых сточных вод целлюлозно-бумажного комбината. Проектной организацией было намечено строительство этой станции способом опускного колодца с наружным диаметром 17 м, глубиной погружения с отметки -1.20 до отметки -10.60 (рис. 47). Геологическое строение площадки строительства представлено с поверхности насыпным слоем толщиной 1 м, далее — мелким пы-леватым песком (1,3 м), ленточной супесью (3,2 м), ленточным суглинком (2,6 м), ниже залегает моренный суглинок с включениями гравия и гальки. Уровень грунтовых вод — на отметке 2.30 от поверхности земли.

По проекту, для защиты от возможных деформаций близко расположенных зданий и подземных сооружений предполагалось шпунтовое ограждение котлована. Однако был принят шахтный способ, согласно которому шпунт длиной 10 м, массой 96 т был забит по внешнему периметру насосной станции и далее как конструктивный элемент входил в тело подземной части.

Внутри шпунтового ограждения разработка грунта велась экскаватором Э-303 с обратной лопатой емкостью 0,35 м3, с погрузкой его в бадьи емкостью 2 м3. Наполненная грунтом бадья поднималась на поверхность краном, и грунт выгружался в автосамосвалы.

Грунт первого яруса разрабатывался на глубину 4,8 м от дневной поверхности. С отметки -4.20 по внутреннему периметру шпунтового ограждения на глубину 0,5 м и шириной по* низу 1 м с помощью навесного оборудования к экскаватору была прорыта траншея, которая затем была засыпана песком (140 м3).

До установки основной арматуры к шпунту приваривались анкеры для усиления сцепления бетонной смеси со шпунтом, выполняющим функцию основной наружной арматуры. Анкеры изготавливались из арматурной стали 25AII длиной 500- 700 мм, с шагом, по высоте равным 1000 мм (рис. 48). Вертикальная арматура устанавливалась только по внутренней стене в соответствии с типовым проектом, а горизонтальная — полностью.



Рис. 4. Насосная станция загрязненных стоков ЦБК
а — генеральный план: 1 — существующие производственные помещения; 2 — коммуникации; 3 — автодорога; 4 — эстакада; 5 — насосная станция; 6 — конструктивный шпунт; б — по проекту; в - по предложению




Рис. 5. Установка анкеров
1 — металлический шпунт; 2 — анкер 25AII длиной 700 мм; 3 — анкер 25AII длиной 500 мм


После установки внутренней деревянной щитовой опалубки велось бетонирование первого яруса с отметки -1.23 до отметки -4.20. Гидротехнический бетон марки 200 подавался в бадьях емкостью 1 м3 с интенсивностью укладки смеси 12 м3/ч, что позволило бесперебойно укладывать бетонную смесь слоями 0,5 м, уплотняя ее вибраторами И-86.

Согласно проекту производства работ, для укладки бетона по всему периметру стены насосной станции первого яруса было намечено пять стоянок крана (рис. 6). Распалубка уложенного бетона первого яруса производилась после достижения им прочности 5 МПа.

Закончив бетонирование стен первого яруса, приступили к разработке грунта в котловане с отметки -4.20 до отметки -9.20. Грунт (1000 м3) был разработан за четыре смены. После окончания земляных работ была выполнена песчано-ще-беночная подготовка толщиной 200 мм и бетонная подготовка из бетона марки 100, толщиной 100 мм. По бетонной подготовке уложена гидроизоляция из асфальтовой мастики. Для откачки воды посредине был устроен зумпф.



Рис. 6. Бетонирование стен второго яруса
1 — кран МКГ-17 с бадьей емкостью 1 м3; 2 -леса; 3 — опалубка; 4 — передвижной лоток


Установка арматуры днища осуществлялась по типовому проекту. В месте примыкания его к стенам устанавливались выпуски из арматурной стали диаметром 25AII, с шагом 400 мм и длиной 2500 мм. Бетонная смесь (марки 300, В-6) с осадкой конуса 6 см подавалась в бадьях краном (вылет стрелы 17,5 м), укладывалась слоями по 0,35 м и уплотнялась вибраторами И-86. Интенсивность подачи смеси составляла 11 -12 м3/ч, что обеспечивало непрерывность ее укладки.

Бетонирование стен второго яруса из-за незначительной глубины и наличия по кольцу днища двутавровой опоры было решено производить снизу вверх. После армирования стен второго яруса были установлены сборные леса с передвижным лотком, по которому в течение 16 ч непрерывно подавалась бетонная смесь (152 м3), укладываемая слоями толщиной 0,5 м.

При шахтном способе возведения подземных сооружений ответственным местом при бетонировании является стык между ярусами. Для устройства надежного стыка по окружности через 2 м были установлены трубки диаметром 25 мм, по которым под давлением подавался цементно-песчаный раствор.

Приведенные примеры показывают, что в условиях стесненных строительных площадок можно вести работы, не опасаясь за сохранность и нарушение нормального режима эксплуатации существующих сооружений. При этом следует подчеркнуть, что это возможно лишь при самом тщательном инженерно-геологи-ческом обследовании и строгом соблюдении норм на проектирование и производство работ.



Похожие статьи:
Устранение фильтрации в бетонных колодцах

Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Водозаборные и очистные сооружения

Статьи по теме:





Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум