- •Памяти профессора игоря александровича кудрявцева
- •И фундаменты
- •Вопросы для самопроверки
- •На естественном основании
- •1.1 Классификация фундаментов
- •1.2 Проектирование фундаментов мелкого заложения
- •1.2.1 Выбор опорного пласта
- •1.2.2 Глубина заложения фундамента
- •1.2.3 Расчетное сопротивление грунта под подошвой фундамента
- •1.2.4 Определение основных размеров фундаментов
- •1.2.5 Расчет осадок основания
- •1.2.6 Определение крена фундаментов
- •1.2.7 Предельные деформации основания
- •1.2.8 Мероприятия по уменьшению деформаций основания
- •1.3 Проектирование фундаментов глубокого заложения
- •Вопросы для самопроверки
- •2Проектирование фундаментов на свайном основании
- •2.2 Выбор несущего слоя и определение размеров свай
- •2.3 Определение несущей способности сваи
- •2.5 Конструирование ростверка
- •2.6 Проверка усилий, передаваемых на сваю
- •2.7 Расчет осадок свайного фундамента
- •2.9 Вопросы расчета свайных фундаментов
- •2.10 Подбор молота для погружения свай
- •2.11 Погружение свай вдавливанием
- •2.12 Погружение свай забивкой
- •2.13 Способы контроля состояния
- •2.14 Особенности определения несущей способности
- •3Проектирование искусственно улучшенных оснований
- •3.1 Виды искусственно улучшенных оснований
- •3.2 Проектирование и устройство грунтовых подушек
- •3.3 Поверхностное уплотнение грунтов
- •3.4 Глубинное уплотнение грунтов
- •3.5 Закрепление грунтов
- •3.6 Армирование грунта
- •Вопросы для самопроверки
- •4Проектирование подземных сооружений
- •4.1 Разновидности подземных сооружений
- •4.2 Способы строительства подземных сооружений
- •4.3 Нагрузки на подземные сооружения
- •4.4 Защита подземных и заглубленных сооружений
- •4.5 Обеспечение устойчивости стен котлованов
- •4.6 Примеры расчета конструкций
- •4.6.1 Расчет стен протяженных сооружений
- •4.6.2 Армированная подпорная стена
- •Вопросы для самопроверки
4.2 Способы строительства подземных сооружений
Все способы строительства можно разделить на две группы: способы строительства с поверхности и подземные.
Способы строительства с поверхности включают котлованный, опускного колодца и «стена в грунте».
При котлованном способе отрывается котлован, в котором обычными способами возводится подземное сооружение. После завершения строительства котлован засыпается грунтом. Этот способ обеспечивает возможность устройства наружной гидроизоляции и более благоприятные условия укладки бетона.
Недостатком данного способа является необходимость резервирования значительных площадей вокруг котлована для устройства стен с устойчивыми углами откосов, поэтому применение такого способа ограничивает глубину до 5–7 м.
Отличие способа «стена в грунте» состоит в том, что ограждающие стены подземного сооружения создаются в узкой выработке по контуру сооружения, и уже под защитой возведенных стен удаляется грунт из внутреннего объема сооружения. В водонасыщенных грунтах стены обычно заглубляют до водоупорного слоя, что обеспечит отсутствие водопритока в процессе разработки грунта. Если водоупора на досягаемой глубине нет, то возможно ведение подводной разработки грунта.
Устойчивость стен выработки обычно обеспечивается тем, что при отрывке траншеи она заполняется тиксотропным глинистым раствором, земляные работы и последующее бетонирование (или установка сборных элементов) ведутся под раствором. Устойчивость уже возведенных стен в процессе выемки грунта из внутреннего пространства обеспечивается временными распорками, а при больших размерах в плане – грунтовыми анкерами.
Из вариантов «стен в грунте» наибольшее распространение получили:
а) устройство стены в виде секущихся буронабивных свай;
б) отрывка траншеи шириной до 1–1,5 м захватками длиной по 3–6 м и устройство стены из монолитного железобетона бетонированием методом вертикальной перемещающейся трубы (ВПТ);
в) отрывка траншеи и устройство стены из погружаемых в нее сборных панелей заводского изготовления.
Самой «щадящей» по отношению к близрасположенным сооружениям является первая технология, т.к. она обеспечивает устойчивость грунта. Выполняется она следующим образом (рисунок 4.1).
Под глинистым раствором (а в плывунах под защитой обсадной трубы) проходятся и бетонируются методом ВПТ скважины 1 и 2. Через 2–3 суток после схватывания бетона проходится скважина 3, в нее погружается арматурный каркас и производится бетонирование. Далее в порядке номеров проходятся остальные скважины, при этом все нечетные армируются.
Вариант «б» при использовании специальных разделителей между захватками позволяет создавать стены, способные воспринимать изгибающий момент не только в вертикальной, но и в горизонтальной плоскости. К сожалению, в этом варианте в наибольшей степени сказываются недостатки бетонирования под глинистым раствором, и изнутри таких стен приходится обычно устраивать гидроизоляцию и второй железобетонный слой, воспринимающий давление воды. Схема выполнения монолитной стены показана на рисунке 4.2.
Рисунок
4.1 – Схема устройства «стены в грунте»
из секущихся свай: 1–7
– последовательность проходки и
бетонирования свай
Рисунок
4.2 – Схема устройства монолитной стены
в грунте: а –
отрывка захватки грейфером; б –
погружение арматурного каркаса; в –
бетонирование методом ВПТ
Достоинством варианта «в» является использование готовых плит, на поверхность которых при заводском изготовлении может быть нанесен гидроизоляционный слой, что обеспечит их полную водонепроницаемость. Вертикальные кромки плит снабжены специальными захватами-направляющими, обеспечивающими стыковку плит при погружении по всей длине. Полости стыков заполняются водонепроницаемым тампонирующим раствором сразу после установки плит, но при протечках могут быть дополнительно уплотнены тем или иным способом (инъекция непроницаемого материала, заваривание металлическими накладками) после удаления грунта изнутри сооружения. Сборная стена в грунте имеет качественную внутреннюю поверхность, что, наряду с водонепроницаемостью, делает этот вариант весьма ценным.
Общим ограничением применения вариантов «б» и «в» является наличие в грунте твердых включений валунов. Имели место случаи неудач и даже поломки дорогостоящих механизмов при попытках откопки траншей через слой валунной морены. Опыта устройства стен по вариантам «б» и «в» в плывунных грунтах еще недостаточно. Есть основания опасаться, что, несмотря на заполненность траншеи глинистым раствором, в момент черпания грунта грейфером и отрыва его от массива возникающий в зоне отрыва вакуум будет вызывать наплыв грунта в траншею и оседание прилегающей к траншее поверхности грунта.
При строительстве подземных сооружений в особо сложных грунтовых условиях применяют методы временного или постоянного закрепления грунтов. В качестве временного закрепления любых грунтов применяется рассольное (холодным раствором хлористого кальция) или криогенное (жидким азотом) замораживание. Для постоянного закрепления галечников и трещиноватых скальных грунтов применяется цементация методом инъецирования, крупные и средние пески и лессовидные грунты могут быть закреплены методом силикатизации. Песчаные и пылевато-глинистые грунты могут быть закреплены цементацией с помощью струйной технологии.