Главная Минимаркер Мосты и тоннели Минимаркер Строительство тоннелей и метрополитенов Минимаркер Временная крепь котлованов

Временная крепь котлованов

Страница 1 из 4

Наиболее распространенным видом временной крепи вертикальных стен котлована являются металлические сваи, выполняемые из стальных двутавровых балок (№ 30–60), металлические трубы (диаметром 200–400 мм), а также железобетонные или бетонные (буронабивные) сваи.

Металлические сваи забиваются по контуру котлована (при этом ширина котлована принимается на 0,3–0,5 м больше ширины подземного сооружения с учетом возможного отклонения свай при их погружении) на расстоянии 0,5–1,0 м одна от другой. Глубина забивки свай принимается обычно на 3–5 м больше глубины котлована. Пространство между сваями крепится с помощью закладных досок толщиной 5–7 см, железобетонными плитами или путем нанесения слоя набрызгбетона (при наличии достаточного сцепления между грунтом и набрызгбетоном).

Для обеспечения устойчивости сваи расширяются системой расстрелов, которые в зависимости от глубины котлована и интенсивности бокового горного давления устанавливаются в один или два ряда. Когда глубина котлована не превышает 10 м, то при наличии устойчивых грунтов обычно устанавливают один ряд расстрелов; при большей глубине котлована – два ряда. При глубине котлована до 5 м возможно применение свай консольного типа.

Расстрелы (3) (рис. 4.2) опираются на продольные пояса (2) (швеллер № 24–26), прикрепляемые к сваям (1) для обеспечения равномерного распределения усилий. Расстояние между расстрелами в продольном направлении принимается в пределах от 3,6 до 10 м. В некоторых случаях для восприятия бокового давления грунта, оказываемого на промежуточные сваи, по концам расстрелов устанавливаются подкосы (4).

Схема крепления котлована с установкой системы расстрелов и подкосов

Рис. 4.2 – Схема крепления котлована с установкой системы расстрелов и подкосов

Конструкции расстрелов могут быть различны: деревянные, состоящие из двух бревен диаметром 0,2–0,3 м, металлические из двух швеллеров (№ 30–40); трубчатые диаметром от 0,20 до 0,6 м или в виде сквозных ферм. Наибольшее распространение получили металлические расстрелы. Для возможности плотного раскрепления расстрелы на одном или обоих концах имеют выдвижные части (длиной 1,7 м), с помощью которых фиксируется их длина посредством металлических клиньев и вкладышей.

В водоносных грунтах плывунного типа, когда использование водопонижения или искусственного закрепления грунтов не дает желаемого результата, а также в случае расположения зданий и различных сооружений в непосредственной близости от призмы возможного обрушения грунта применяют шпунтовое крепление котлованов.

В качестве конструкции такого крепления наиболее целесообразно использовать шпунты корытообразного профиля Ларсен III, IV и V, которые обладают высокой несущей способностью. Глубина забивки шпунта в водоупорный слой определяется на основании расчета.

Система временного крепления котлована из металлических свай или шпунта громоздка, неудобна при производстве работ и весьма материалоемка. При таком креплении на каждые 100 м длины котлована глубиной 6–7 м и шириной 8–10 м затрачивается в среднем 250–300 т металла и 60–70 м3 досок.

В настоящее время для обеспечения устойчивости вертикальных стен котлована крепление свай или шпунта производится с помощью анкерной крепи вместо расстрелов. Конструкция анкера представляет собой стальную трубу, стержень периодического профиля (диаметр 18–40 мм) или пучок высокопрочной проволоки, прядей или канатов, которые закрепляются за пределами возможной призмы обрушения грунта. Такие анкеры обладают высокой несущей способностью. Так, предельное усилие на разрыв, которое способен выдержать стержневой анкер, составляет 150–500 кН, трубчатый – 300–1500 кН, а проволочный – 500–2500 кН.

По способу заделки анкера в грунте различают предварительно напряженные инъекционные анкеры без уширения (рис. 4.3, а) или с уширением (рис. 4.3, б), закрепляемые в грунте за счет образования цементной пробки, а также цилиндрические анкеры с опорной трубой, нижний конец которой соединен с анкерной тягой (рис. 4.3, в).

Конструкции грунтовых анкеров

Рис. 4.3 – Конструкции грунтовых анкеров: 1 – цементная пробка; 2 – анкерная тяга; 3 – уплотнитель; 4 – контур скважины, 5 – свая;

гайка; 6 – пояс; 7 – гайка; 8 – упор; 9 – уширение; 10 – ребра анкерной тяги

Анкеры (4) (рис. 4.4) прикрепляются к продольным поясам (2), что обеспечивает равномерную передачу усилий на всю систему крепи. Анкеры устанавливаются через 3–5 м в один или несколько ярусов по высоте с наклоном под углом 25–30° или горизонтально.

Схема крепления стен котлована

Рис. 4.4 – Схема крепления стен котлована: а – с наклонными анкерами; б – с горизонтальными анкерами; 1 – сваи; 2 – продольный пояс; 3 – контур тоннеля; 4 – анкеры; 5 – здания; 6 – маячная свая

Такой вид крепи позволяет наиболее полно реализовать высокопроизводительные машины и механизмы, используя для этого весь фронт работ. При этом существенно уменьшается трудоемкость и стоимость крепления, что в конечном итоге приводит к сокращению сроков строительства. Как показывает практический опыт Мосметростроя, применение анкеров по сравнению с расстрелами увеличивает производительность труда на земляных работах на 42%, а при монтаже сборных конструкций – на 15%.

В сложных инженерно-геологических и гидрогеологических условиях при расположении водоупорного слоя на большой глубине крепление котлованов больших размеров может осуществляться способом замораживания. В этом случае по контуру таких котлованов создаются льдогрунтовые стены, воспринимающие боковое давление грунта и обеспечивающие водонепроницаемость.

Расчет элементов крепи

Элементы временной крепи котлованов следует рассчитывать по прочности, устойчивости и деформации от бокового давления грунта и временных нагрузок, действующих на призме обрушения с учетом монтажных нагрузок от различных строительных машин и механизмов, возникающих на отдельных этапах строительства.

Ориентировочно глубину забивки свай ниже дна котлована принимают равной Н/2 (Н – глубина котлована) для сыпучих грунтов, Н/3–Н/4 – для плотных грунтов.

Расчет шпунта выполняется по схеме многопролетной неразрезной балки, заделанной одним концом в грунт. Сечение шпунта подбирается по наибольшему изгибающему моменту в расчетном пролете.

Расчет анкеров сводится к определению их количества и несущей способности, которая должна быть достаточной для восприятия анкерами возникающих в элементах временной крепи усилий.

Организация работ

Основной принцип организации работ при сооружении тоннелей в котлованах заключается в поточном комплексном способе производства всех технологических процессов. Схема организации работ предусматривает проведение следующих основных технологических операций: подготовительные работы, забивку свай или шпунта, разработку грунта, планировку для котлована, устройство бетонной подготовки, гидроизоляцию лотка, возведение обделки, гидроизоляцию стен и перекрытия обделки, обратную засыпку сооружения и извлечение свай или шпунта, планировку территории.

Проведение всех операций может выполняться параллельно или последовательно. При параллельной схеме производства работ все технологические операции выполняются одновременно на различных участках. В этом случае фронт работ должен быть не менее 100–150 м. При последовательной схеме каждая технологическая операция выполняется после окончания предыдущей по всей длине сооружения. Такую схему целесообразно применять при строительстве коротких подземных сооружений (длиной менее 100 м).

Подготовительные работы заключаются в уточнении расположения и перекладке подземных коммуникаций, а также разработке мер по обеспечению сохранности зданий и сооружений, фундаменты которых располагаются в зоне разработки котлована. Для установки свайного ограждения и уточнения месторасположения подземных коммуникаций по длине котлована с обеих сторон устраиваются разведочные траншеи глубиной до 1,5–2,0 м и шириной от 0,5 до 0,8 м. Забивка свай или шпунта осуществляется с помощью дизель-молотов (типа С-946 или С-330) и вибромолотов (С-286, С-225), вибропогружателей ВП-1, ВП-2, ВП-3 и др, а также электрических вибромолотов С-467-М высокой производительности.

Погружение металлического шпунта обычно осуществляется секциями из нескольких соединенных между собой шпунтин.

При невозможности погружения свай вибрационным или ударным способом, а также при их забивке в зоне подземных коммуникаций или около зданий сваи устанавливают в заранее пробуренные скважины и закрепляют их в донной части бетоном. Для бурения скважин может быть использована шнековая бурильная установка ЛБУ-50. В случае применения буровых свай в пробуренные скважины устанавливают стальные трубы (диаметром около 1,0 м), опускают армокаркасы и омоноличивают их бетоном, а обсадные трубы по мере укладки бетонной смеси извлекают.

Разработка грунта в котловане при свайном креплении производится с опережением последующих производственных операций на 30–40 м. Грунт разрабатывается экскаватором в две или три стадии в зависимости от глубины котлована. При глубине котлована до 10–12 м разработку грунта ведут экскаватором на глубину 7–8 м с оставлением берм у стен шириной не менее 2 м. По мере разработки котлована за полки металлических свай – двутавров – закладываются доски (затяжка). Каждый последующий ряд досок подводится снизу, плотно прижимается к грунту при помощи деревянных клиньев, забиваемых между досками и полками двутавров. Устанавливается первый ярус крепления котлована (пояса, расстрелы или анкеры). Затем производится разработка грунта берм вручную и одновременно с помощью бульдозера дорабатывается грунт котлована до проектной отметки заложения лотка с перемещением грунта в зону действия экскаватора. Разработанный грунт частично используется для обратной засыпки котлована, а частично автосамосвалами вывозится в отвал. При большой глубине котлована грунт разрабатывается отдельными ярусами и в этом случае погрузка грунта в автосамосвалы производится непосредственно в котловане, где устанавливаются съезды.

По мере разработки котлована производится крепление свай продольными металлическими поясами из двутавровых или швеллерных балок, которые устанавливаются на кронштейны, приваренные к сваям, и распираются поперечными расстрелами или же удерживаются анкерами. Установка металлического крепления осуществляется стреловым или козловым краном (типа ККТС-20).

При использовании анкеров крепления после установки металлических поясов пробуривают скважины, в которые помещают анкеры, закрепляемые за пределами возможной призмы обрушения грунта. Натяжение и закрепление анкеров обеспечиваются при помощи опорной плитки и фиксирующей гайки. Величина натяжения через 1 ч после установки анкера должна составлять 1,3–1,5 расчетного усилия.

После разработки грунта и зачистки дна котлована укладывается бетонная подготовка толщиной не менее 12 см с устройством выравнивающей стяжки из слоя цементно-песчаного раствора. По бокам стен котлована для гидроизоляции возводят защитные стенки из асбоцементных листов толщиной 10–12 мм, кирпича, шлакоблоков или железобетонных плит.

При сооружении сборных железобетонных обделок тоннелей оклеечная гидроизоляция лотка устраивается по бетонному основанию, а изоляция стен и перекрытия – по защитным стенкам с применением рулонного материала с битумом на различной основе (картон, ткань, стекловолокно, металл). В зависимости от гидростатического давления и устойчивости грунтов гидроизоляция может быть в один (давление от 5 м вод. ст.), два (давление от 5 до 10 м вод. ст.) и больше слоев. После окончания изоляционных работ в лотке и устройстве защитного слоя из цементно-песчаного раствора производят монтаж обделки с помощью стреловых (грузоподъемностью 5–15 т) или козловых (грузоподъемностью 20–30 т) кранов в такой последовательности: установка лотковых и стеновых блоков с заделкой стыков между ними, нанесение слоя цементного раствора на опорные части стеновых блоков, установка плиты перекрытия на стены с омоноличиванием всех швов конструкций. По окончании монтажа обделки проводятся работы по гидроизоляции стен и перекрытия.

Гидроизоляция обделок тоннелей метрополитенов, сооружаемых открытым способом, является одним из наиболее трудоемких технологических процессов, который необходимо по возможности механизировать. В качестве оклеечнои гидроизоляции наиболее успешно сейчас применяется гидростеклоизол – битумный рулонный материал на стеклооснове. Выпуск гидростеклоизола освоен на отечественных заводах.

Гидроизоляция конструкций осуществляется оплавлением покровного слоя пламенем газовоздушных пропановых горелок. При этом создаются наиболее благоприятные условия для механизации процесса возведения гидроизоляции в строительстве. В настоящее время разработано и апробировано на Ташметрострое оборудование на специальной поворотной платформе для наклейки изоляции методом обкатки с помощью специальной каретки с двумя катками.

Гидроизоляция горизонтальных поверхностей обеспечивается установкой ГУ-1, которая снабжена барабаном, на который наматывается гидростеклоизол, и сдвоенными линейными горелками. С помощью этого механизма обеспечивается раскладка, подплавление покровного слоя и прикатки изолирующего материала к оклеиваемой поверхности.

Гидроизоляция вертикальных поверхностей выполняется установкой (рис. 4.5), которая представляет собой самоходную тележку (2) с противовесом (1), перемещаемую по направляющей (9) с помощью электропривода (3) по перекрытию тоннеля (6). Установка также снабжена подъемником (5), имеющим электропривод (4) и площадку для оператора (7). На площадке располагается гидроизоляционное оборудование (8), имеющее прикатывающие катки и линейную горелку для наклейки рулонного гидростеклоизола.

Механизация гидроизоляционных работ

Рис. 4.5 – Механизация гидроизоляционных работ

Такая установка позволяет выполнять не только основные, но и необходимые подготовительные операции (заделка раковин, очистки бетона от грязи и т. п.). При этом отпадает необходимость в установке подмостей, так как гидроизоляция выполняется механизмом, снабженным линейной горелкой, и изолировщик практически превращается в оператора. Защита изоляции от возможных повреждений осуществляется путем устройства кирпичной стенки, железобетонных плит (блоков) или нанесения слоя торкрета по металлической сетке. По перекрытию укладывают слой бетона толщиной 15–20 см по металлической сетке, после чего осуществляется обратная засыпка конструкции. Засыпка за стены производится песчаным грунтом одновременно с двух сторон слоями толщиной 20–30 см с поливкой воды и уплотнением трамбовками. Толщина первого слоя уплотняемого грунта над перекрытием тоннеля должна быть не менее 0,5 м.

Засыпка котлованов осуществляется отдельными участками длиной 25–30 м. При этом удаляются расстрелы, пояса и другие элементы временного крепления. После завершения обратной засыпки котлована на участке трассы протяженностью 100–150 м производится извлечение свай или шпунта с помощью копровой установки на базе крана-экскаватора типа Э-1254, полиспастом и шпунтовыдергивателем типа В1-592 или МШ-2 м. Оставление свай (шпунта) допускается только в случае возможного возникновения при этом значительных деформаций расположенных вблизи зданий или сооружений.

На освобожденном участке строительной площадки производят восстановительные работы.


© 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