Главная Минимаркер Мосты и тоннели Минимаркер Строительство тоннелей и метрополитенов Минимаркер Крепление котлованов и разработка грунта

Крепление котлованов и разработка грунта

Страница 7 из 8

Для таких крупных подземных сооружений, как станции метрополитена, необходимы котлованы с весьма значительными размерами сечения. Большинство станций сооружают в котлованах глубиной 10–12 м, а иногда (объединенные пересадочные станции) до 20 м и более. Ширину котлована принимают на 2,0–2,2 м больше поперечного сечения станции из условий гидроизоляции стен конструкции. Поэтому даже для сооружения станции с одной островной платформой ширина котлована достигает 18–20 м и более.

Для крепления стен таких больших котлованов используют металлические сваи из двутавров №55, №60 или железобетонные буронабивные сваи. Между сваями устанавливают затяжку из досок, железобетонные плиты или наносят набрызгбетон. Применяют также сплошные железобетонные ограждения, сооружаемые из вплотную расположенных буровых свай или способом «стена в грунте».

Металлические сваи забивают вдоль бровки котлована на расстоянии 1,5–2 м. Все элементы подземных коммуникаций, оставшиеся в грунте (металлические трубы, кабели и др.) в местах забивки свай, необходимо разобрать, вскрыв эти места шурфами.

В качестве сваебойного оборудования используют дизель-молоты типа С-946-А, вибропогружатели или вибромолоты типа С-467М. Сваи забивают до отметки, расположенной на 4–5 м ниже дна котлована. Поэтому в большинстве случаев их длина по проекту превосходит длину стандартного проката и сваи приходится наращивать. Для этого конец сваи оставляют над землей на 1–1,5 м, приваривают к ней двутавровую балку недостающей длины и добивают сваю до проектной отметки.

Большая длина свай приводит к значительному отклонению их от вертикального положения. Требования же качества крепления ограничивают предельное отклонение сваи на уровне дна котлована до ±150 мм. Поэтому при устройстве свайной крепи глубоких котлованов следует считать технически оправданным перед забивкой свай производить бурение лидерных скважин. Бурение лидерных скважин следует предусматривать также и в зимнее время при значительном (на 1 м и более) сезонном промерзании грунта.

Расстояние от места забивки свай до расположения действующих коммуникаций (газопроводов, водопроводов, канализаций и т. д.) должно быть не менее 3 м, а в зимний период – не менее 5 м. В тех случаях, когда необходимо избежать шума и вибрации, сваи не забивают, а устанавливают в заранее пробуренные скважины и закрепляют в нижней части (до уровня дна котлована) бетоном. Пространство между стенами скважины и сваей засыпают песком.

Железобетонные ограждения наиболее эффективны и экономичны в том случае, если они являются одновременно несущими конструкциями станции или включаются в состав этих конструкций.

Ограждение стен котлованов из железобетонных буронабивных свай устраивают, используя различные технологии: по одной из них вначале с шагом 1,5–1,8 м пробуривают скважины диаметром до 0,8–1 м и устанавливают в них стальные обсадные трубы, затем опускают арматурные каркасы и начинают укладывать бетонную смесь, постепенно извлекая обсадные трубы; по другой – бурение производят под глинистым раствором, который удерживает стенки скважины от обрушения, а после того, как забурят скважину до проектной отметки, в нее опускают арматурный каркас и методом ВПТ (вертикально перемещающейся трубы) укладывают бетонную смесь. При помощи продольных вкладышей в сваях оставляют вертикальные каналы, в которые по мере разработки грунта в котловане закладывают железобетонные плиты. Буронабивными сваями диаметром 0,8 м с затяжкой из набрызгбетона был закреплен котлован трехъярусной станции Пражского метрополитена.

Из буронабивных свай, расположенных вплотную друг к другу, можно соорудить сплошную железобетонную стену. После устройства стен по верху буронабивных свай бетонируют продольные балки обвязки; на которые впоследствии опирают перекрытие станции.

Более совершенным способом устройства одновременно железобетонного ограждения и несущих конструкций станции является способ «стена в грунте».

Способ разработки грунта и последовательность выполнения земляных работ должны соответствовать категории грунта, системе крепления и глубине котлована. Примерная схема разработки и крепления котлована показана на (рис. 5.23). Из-за большой глубины котлованов подстанционные сооружения грунт разрабатывают с поверхности земли, обычно используя экскаваторы-драглайны (3) (типов Э-652Б, Э-10011Д) с ковшом вместимостью 0,65–1,0 м3. Выемку грунта следует вести от середины котлована к бортам, оставляя у бортов бермы шириной не менее 1 м с естественными откосами. Оставшийся по бокам котлована грунт срезают и перемещают в зону действия экскаватора с помощью бульдозеров (4) (ДЗ-53, ДЗ-270). Разработанный грунт грузят в автосамосвалы (9) (МАЗ-555, МАЗ-503) и часть его вывозят в отвалы, а часть используют для обратной засыпки котлована. Непосредственно у стен грунт разрабатывают вручную.

Аналогичными приемами разрабатывают грунт следующих ярусов, устраивая съезды с уклоном до 1:10 и площадки для размещения экскаваторов и автосамосвалов длиной не менее 20 м. Разработку последующих ярусов можно вести экскаваторами прямая лопата с отставанием на 10–12 м от разработки вышерасположенного яруса.

Схема разработки грунта при свайно-распорном креплении котлована (а) и очередность разработки котлована (б)

Рис. 5.23 – Схема разработки грунта при свайно-распорном креплении котлована (а) и очередность разработки котлована (б): 1 – металлические сваи; 2 – пояса; 3 – экскаватор-драглайн; 4 – бульдозер; 5 – расстрелы; 6 – доски затяжки; 7 – угловые расстрелы; 8 – железобетонная стена (портал); 9 – автосамосвал; 10 – контур конструкции; 11 – перегонные тоннели; 12 – ограждение котлована; I и IV – разработка грунта экскаватором; II и V – бульдозером; III и VI – вручную

Последний ярус разрабатывают с недобором грунта на дне котлована в 150–250 мм при работе драглайном и 50–100 мм при работе обратной лопатой. Переборы при устройстве котлована в нёскальных грунтах (за исключением валунного глыбового) недопустимы. Дно котлована выравнивают бульдозером и вручную.

Мерзлый грунт разрабатывают экскаватором без предварительного рыхления только при толщине мерзлого слоя до 0,25 м при вместимости ковша 0,5–0,65 м3 и до 0,4 м при вместимости ковша 1–1,25 м3. Если грунт в зимний период промерзает на глубину, превышающую эти величины, его рыхлят, оттаивают или предохраняют от промерзания.

Правильная, организация земляных работ должна обеспечить темпы их выполнения в объеме 300–400 м3 грунта в смену.

В процессе разработки грунта при незначительном притоке подземных вод их собирают во временные зумпфы с деревянными ограждениями и удаляют насосами, установленными на поверхности земли или в котловане. Все временные зумпфы, устраиваемые на дне котлована, после окончания земляных работ ликвидируют, заполняя их тощим бетоном марки М50.

Одновременно с разработкой грунта производят тщательное крепление грунта между сваями (1). Учитывая значительные нагрузки на крепь, в качестве затяжки (6) используют доски толщиной 50–70 мм или при значительном шаге свай круглый лес диаметром 120–140 мм. При пересечении прослоек водонасыщенных грунтов пространство между сваями можно перекрыть двумя слоями досок. Первый слой укладывают, как обычно, горизонтальными рядами, но через просмоленные канаты. Доски второго ряда располагают вертикально и распирают их в горизонтальные металлические уголки, приваренные к сваям с шагом 1–1,2 м по высоте. Участки с неустойчивыми сыпучими грунтами при обнажении свай проходят с забивной крепью.

После разработки котлована на определенную глубину устраивают распорную или анкерную крепь стен котлована. При устройстве распорной крепи вначале устанавливают пояса (2) из сдвоенных двутавровых или швеллерных балок №45, закрепляя их на кронштейнах, приваренных к полкам свай или закладным деталям железобетонных стен. При сооружении стен из буронабивных свай пояса устраивают из монолитного бетона.

После устройства поясов козловым краном (ККТС-20) монтируют расстрелы (5), распирая их в пояса клиньями или домкратами. Вследствие значительной ширины котлована для обеспечения устойчивости расстрелов их выполняют из труб диаметром более 600 мм и устанавливают с шагом 4,5–6 м.

В торцах котлована устанавливают подкосы (угловые расстрелы) (7), расположенные под углом 45° к стенам, упирая их в продольные пояса. На высоту перегонных тоннелей возводят торцовые бетонные стены (8) с круговыми проемами по контуру тоннелей (11).

Из-за большой ширины котлованов для станций метрополитенов расстрелы получаются громоздкими и тяжелыми: масса одного расстрела может достигать 2,5 т и более. В большинстве случаев их необходимо устанавливать в два ряда, а при глубоких котлованах – и более. Это вызывает значительные трудности при производстве строительных работ и особенно при монтаже сборных конструкций. Наметившийся в последние годы переход на укрупненные элементы сборных станционных конструкций еще более осложняет их монтаж при распорном креплении котлована. Поэтому взамен систем крепления с применением расстрелов для обеспечения устойчивости свай или железобетонных стен следует использовать более прогрессивную анкерную крепь.

В относительно благоприятных инженерно-геологических условиях (супесчаные или суглинистые грунты естественной влажности) для крепления стен высотой до 10 м может быть рекомендован способ стержневого крепления котлованов. Сущность этого способа заключается в следующем. По мере послойной разработки котлована (на глубину 1–1,5 м) в откос пневматической машиной ПУМ-3 (масса 18 кг) забивают арматурные стержни диаметром 14–16 мм. Длина стержней в зависимости от глубины котлована составляет от 3 до 6 м; устанавливают их в шахматном порядке с шагом 0,8–1,0 м. Для защиты откоса от местных обрушений и размыва грунта атмосферными осадками на стержни навешивают стальную сетку и наносят слой набрызгбетона толщиной 3–5 см. В результате из прилегающего к котловану массива грунта формируется самонесущая армированная грунтовая стена. Опытные работы, проведенные в нашей стране, в ФРГ и Франции, позволяют заключить, что стержневое крепление является эффективным способом укрепления крутых (вплоть до вертикальных) откосов котлованов. Оно технологично в работе, требует небольших трудозатрат и незначительного расхода металла по сравнению с традиционным свайным креплением. Сравнительные расчеты трудозатрат и стоимости при стержневом и свайном креплениях котлованов (с учетом 85% возврата металла при свайном креплении) позволяют сделать вывод, что применение стержневой крепи почти втрое сокращает трудозатраты и дает экономию средств до 45%.

Все элементы временной крепи котлованов (металлические и железобетонные сваи, железобетонные стены, пояса, доски и бревна, затяжки, набрызгбетонные покрытия расстрелы, анкерные оттяжки и арматура стержневого крепления) должны быть рассчитаны по прочности, устойчивости и по деформациям под воздействием бокового давления грунта и временных нагрузок на борту котлована. На основании этих расчетов составляют паспорт крепления котлована, который является основным документом, определяющим последовательность работ по его разработке и креплению.


© 2013 - 2017 Учебно-образовательный портал "Все лекции"
Материалы, представленные на страницах нашего сайта, созданы авторами сайта, присланы пользователями, взяты из открытых источников и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Все авторские права на материалы принадлежат их законным авторам.
Разработка сайта - Скобелев Алексей





Яндекс.Метрика