Стена в грунте

В последние время широкое распространение в строительстве для устройства фундаментов глубокого заложения, крепления стен глубоких котлованов, подземных этажей и других работ находит способ устройства по методу «стена в грунте».

Основная последовательность выполнения работ по данной методике (см. схему):

1. В грунте отрывается траншея (используется жёсткий грейфер или механизированный траншеекопатель) на проектную глубину с врезкой в водоупор (траншея имеет ширину 60…100 см; глубину h до 40…50 м).
2. Разработка траншеи, для избегания потери устойчивости вертикальных стенок, ведётся под глинистым раствором монтмориллонитовой (бентонитовой) глины.
3. Траншея бетонируется методом вертикально перемещающейся трубы (В.П.Т.) – создаётся бетонная (ж/б) стенка.

При выполнении данных работ особая роль отводится глинистому раствору монтмориллонитовой глины с объёмным весом 1,05…1,15 г/см³. Глинистые частицы раствора (монтмориллонита) не только смачиваются водой, но вода проникает внутрь кристалла, приводя к разбуханию глины, увеличению её в объёме до 200 раз. Монтмориллонитовая глина обладает свойством тиксотропии, т.е. при динамическом воздействии мы имеем раствор, а при отсутствии такового фактора (через 4…6 часов), золь превращается в гель, что позволяет удерживать стенки траншеи в вертикальном положении.

Схема устройства стены в грунте с построением эпюр бокового давления грунта и бентонитового раствора глины на вертикальную стенку траншеи.

Давление от раствора монтмориллонитовой глины (σ₁) должно быть больше давления окружающей среды (σ). Для того чтобы удержать давление в устье траншеи применяют форд шахту (металлическую или железобетонную). Форд шахта имеет высоту порядка 1…1,5 м и заливается раствором до верха. В результате в устье траншеи будет создано избыточное давление, обеспечивающие устойчивость стенки траншеи в этом месте.

Боковое давление окружающей среды на вертикальную стенку траншеи в момент её предельного равновесия, может быть определено выражением:

,

где γ_W - объёмный вес воды; h_W– высота столба воды в месте определения σ.

Необходимое условие создания вертикальности стенок траншеи - это выполнение неравенства σ₁ > σ.

Однако внизу траншеи данное условие не будет соблюдаться, поэтому рекомендуется траншею откапывать не на всю длину, а по захваткам (длинной не > 3м).

Полученная стена в грунте замыкается в плане и создается единая конструкция. Грунт постепенно выбирается в направлении сверху вниз, с устройством дисков перекрытий – элементов жесткости, играющих роль распорок (top down).

На ниже приведенных фотографиях приведен процесс строительства подземного пятиуровневого сооружения на Коменданской площади в г. Санкт-Петербурге. Конструкция стен круглого, диаметром 80 м сооружения, выполнена методом стена в грунте с устройством контрфорсов, обеспечивающих устойчивость, а затем произведена откопка и устройство перекрытий.

Фотографии отдельных этапов производства работ по устройству глубокого котлована с использованием ограждения по методу стена в грунте (Комендантская площадь в г. Санкт-Петербурге).

Другой пример: строительство подводного гаража в Женеве, на акватории под рекой Роной. Здесь также использовалась технология возведения «стена в грунте» (с использованием технологии top down) (см. схему).

Схема устройства четырёхуровневого гаража под рекой с использованием технологии возведения ограждающих конструкций по методу стена в грунте.

Возведение такого гаража под рекой не только экономит место в городской застройке, но и является экологически чистым с точки зрения эксплуатации.

На следующих фотографиях приведены примеры использования конструкций стена в грунте при освоении подземного пространства под городской территорией в одном из городов Германии.

Освоение подземного пространства в городской черте с использованием технологии устройства ограждающих конструкций по методу стена в грунте.

Приведённые примеры и рассмотренные методики устройства глубоких котлованов, подземных сооружений, дают наглядное представление о перспективах развития данных способов возведения сооружений, которые получают наибольшее развитие при строительстве в городской черте.