Переработка грунта для возведения подземной части зданий (стр. 4 из 7)

Рис.10. Схема технологического процесса устройства дренирующих свай (а) и стен (б)

1 - дно котлована: 2 - поверхность земли; 3 - насос для откачки грунтовых вод; 4 - автобетоносмеситель; 5 - экскаватор-кран; 6 - арматурный каркас; 7 - грузовой автомобиль; 8 - экскаватор; 9 - установка для приготовления бетонной смеси

Шпунтовое крепление представляет собой сплошную стенку из металлических или деревянных элементов, жестко защемленную грунтом. Наибольшее распространение получил металлический шпунт с плоским, корытообразным, Z-образным профилем. С одной стороны поперечного сечения шпунт имеет паз, с другой - гребень. При забивке шпунта гребень одной шпунтины заходит в паз другой и в грунте создается сплошная стена, предохраняющая откосы глубоких котлованов от обрушения. Для забивания шпунта используют дизель-молоты или вибрационные и виброударные погружатели. После завершения работ по устройству подземной части металлический шпунт извлекают для последующего использования.

Закрепление откосов глубоких котлованов может производиться при помощи металлических или железобетонных свай, забитых на расстоянии 0,5-1,5 м друг от друга. По мере разработки стены выемки закрепляют деревянной дощатой затяжкой. Доски толщиной 5-7 см вставляют между сваями и расклинивают грунтом.

Если глубина выемки 3-4 м, свайное крепление может работать консольно, воспринимая боковое давление за счет заглубления свай в грунт на глубину 3-5 м.

При большей глубине выемки требуется дополнительное крепление свай. Оно может быть выполнено с помощью распорок-расстрелов, упираемых в продольные пояса-обвязки, устанавливаемые на сваях на расстоянии не менее 0,5 м от их верха. Расстрелы устанавливают через 4-6 м вдоль оси котлована.

В глубоких котлованах (более 10 м) расстрелы могут устанавливаться в несколько ярусов. Расстрелы изготовляют из металла составного профиля (двух швеллеров, четырех уголков) или труб диаметром 30-40 см. Конструкция расстрела может быть раздвижная, телескопическая.

Расстрелы обеспечивают достаточную жесткость и могут быть использованы многократно. Однако такой тип крепления имеет ряд недостатков. Во-первых, расстрелы располагаются в пределах контура подземной части сооружения, что значительно затрудняет ее монтаж. Во-вторых, при увеличении ширины котлована до 15- 20 м масса расстрелов достигает 2-3 т, что требует значительного времени и средств на их установку и закрепление.

В последнее время для воспринятия опрокидывающих моментов, возникающих от действия грунта на шпунтовые, свайные и другие ограждения выемок, применяют анкерные устройства (грунтовые анкеры). Анкеры устраивают в одном или нескольких уровнях по высоте откоса под углом к горизонту до 25°.

Основная деталь анкера - растягиваемый элемент (тяга)- выполняется из металла. Анкерную тяг) одним концом крепят к конструкции стенки, а другим - в грунтовой массив за пределы возможной призмы обрушения и закрепляют там с помощью инъецируемого в грунт раствора (рис.11). Грунтовой анкер устраивают следующим образом. После раз работки котлована до определенной отметки под углом к горизонту забуривают скважину диаметром 20- 30 см и глубиной 8-20 м, часто применяя при этом обсадные трубы. Тягу заводят в скважину, после чего в нее инъецируют раствор, замоноличивая анкер по всей длине или только в нижней его части. Когда раствор затвердеет, анкер натягивают. Грунтовые анкеры располагают друг от друга через 3-5 м.

Конструкции анкеров отличаются материалом, из которого изготовлена тяга, несущей способностью и способом закрепления в грунте. В качестве тяг применяют также стальные трубы, металлические рифленые стержни диаметром 18-40 мм, высокопрочную проволоку в виде пучков, прядей или канатов, профилированную сталь. Несущая способность анкера составляет 150-2500 кН, причем наибольшее значение относится к проволочным тягам. По способу заделки в грунт различают трубчатые ненапрягаемые анкеры и предварительно напряженные инъекционные анкеры без уширения или с уширением.

Рассмотренные виды крепления откосов выемок требуют значительного расхода металла. Несмотря на то, что 80% свай и шпунта удается извлечь, значительная их часть остается непригодной для последующего использования. Забивка свай и шпунта вызывает нежелательные последствия, связанные с шумом и сотрясением близрасположенных зданий. Поэтому более прогрессивными являются системы крепления с применением буронабивных свай или устраиваемые с помощью метода "стена в грунте", а также метода торкретирования.

Рис.11. Укрепление стенок котлованов с помощью грунтовых анкеров

а - схема анкерного крепления, б - технологическая последовательность установки грунтовых анкеров; 1 - свая; 2 - пояс-обвязка; 3 - контур подземного сооружения; 4 - грунтовой анкер, 5 - здание, расположенное рядом; I - бурение скважины с обсадной трубой; II - установка анкерной тяги и соединение ее с наконечником; III - извлечение обсадной трубы и инъецирование раствора; IV - натяжение тяги; V - закрепление тяг в анкерной головке

Нанесение покрытий на стенки выемки методом торкретирования осуществляется с помощью цемент-пушки или шприц-бетон-машины. В этом случае бетонная смесь под высоким давлением наносится на поверхность грунта стены котлована. Частицы первого слоя бетона проникают в грунт, а последующих слоев - в незатвердевшую еще бетонную смесь. При необходимости можно укладывать арматурную сетку по грунту или между слоями. В результате получают сплошное монолитное крепление толщиной до 75 мм. При сооружении глубоких котлованов торкретирование проводят ярусами. При значительной толщине покрытия торкрет-бетоном могут применяться грунтовые анкеры. Указанные системы креплений имеют еще одно преимущество, основанное на том, что само крепление входит в конструкцию подземного сооружения, образуя его стены.

Стенки траншей и небольших котлованов крепят с помощью деревянных щитов, закрепляемых стойками, подкосами, распорками. В последнее время при креплении стенок траншей шириной до 3 м все большее применение находят инвентарные крепления, состоящие из отдельных секций (например, конструкции ЦНИИОМТП, ВНИИГС и др.). Каждая секция состоит из сборно-раздвижных рам и инвентарных щитов ограждений. Распорные рамы опускают в траншею, после этого между стенками траншеи и распорных рам закладывают инвентарные щиты и раздвигают стойки с помощью винтовых распорок до плотного контакта щитов с грунтом.

Средства механизации комплексного технологического процесса производства земляных работ

Выполнение комплексного технологического процесса и составляющих его простых процессов и операций по созданию земляного сооружения или производства заданного объема земляных работ связано с выбором и применением землеройно-транспортной техники.

Механизация является одним из основных средств современного строительного производства, обеспечивающим замену ручного труда машинами и механизмами, повышение производительности труда, снижение стоимости и трудоемкости строительных работ. Прогресс в строительстве и, в частности, в области производства земляных работ во многом зависит от совершенствования технических параметров и технологических возможностей машин. В то же время, развитие конструктивных и технологических характеристик машин неразрывно связано с совершенствованием технологии и организации строительных процессов, потребностями в создании современных сооружений и конструкций.

В зависимости от степени охвата процессов и операций комплексного технологического процесса (КТП) техническими средствами различают частичную механизацию, комплексную механизацию и автоматизацию.

Частичная механизация обеспечивает выполнение с помощью машин лишь отдельных процессов. В этом случае затраты ручного труда сохраняются в значительных размерах. Такая форма механизации характерна, например, при производстве земляных работ на реконструкции зданий, когда из-за стесненности площадки многие операции выполняются вручную; при выполнении земляных малых объемов при разработке траншей, имеющих профиль переменной ширины. Сюда можно отнести и ситуации, когда составляющие процессы выполняются разрозненным набором машин, не соответствующих друг другу техническими и логическими параметрами.

Комплексная механизация предусматривает выполнение машинам процессов, в том числе подготовительных, вспомогательных и основных.

Автоматизация технологических процессов означает, что в условиях комплексной механизации, на части или на всех выполняемых процессах применяются машины-автоматы выполняющие не только функции производственные, но и функции управления и контроля протекающих процессов. Когда автоматизация применен частично, комплексный технологический процесс называют автоматизированным, а в случае полной автоматизации, - автоматическим. В земляных работах развитие автоматизации технологических процессов идет по пути установки на машинах автоматических устройств, выполняющих автоматизированное управление отдельными операциями машины.

Основной задачей, стоящей сейчас перед проектными и конструкторскими организациями, занятыми в области производства земляных работ, является окончательный переход от частичной и комплексной механизации.

Основное требование комплексной механизации заключается в том, что все машины, занятые на выполнении процессов и операций, должны соответствовать друг другу своими технико-экономическими и технологическими параметрами. В этом случае вводится понятие комплекта (системы) машин, а весь производственный процесс называют комплексно-механизированным технологическим процессом производства земляных работ.