Пособие по производству работ при устройстве оснований и фундаментов (к СНиП 3.02.01-83) - часть 11

Раздел 7. СООРУЖЕНИЯ, УСТРАИВАЕМЫЕ СПОСОБОМ «СТЕНА В ГРУНТЕ» ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

7.1. Способ «стена в грунте» следует применять для строительства стен подземных сооружений, фундаментов и противофильтрационных завес.

Способ включает два основных этапа работ: разработку траншеи под защитой глинистого раствора; заполнение траншеи материалами и конструкциями, сопровождающееся одновременным вытеснением ими глинистого раствора из заполняемой полости.

7.2. Способ «стена в грунте» может применяться при сооружении стен, фундаментов и противофильтрационных завес как в обводненных, так и в необводненных грунтах: супесчаных и песчаных, суглинках и глинах. Выполнение стен и противофильтрационных за-

вес в виде замкнутого контура с заделкой их нижней части в водоупорный слой грунта предотвращает поступление грунтовых вод внутрь сооружения, что позволяет отказаться от водопонизительных работ.

7.3. Использование способа «стена в грунте» возможно при строительстве в стесненных условиях и вблизи существующих зданий, сооружений и коммуникаций, в том числе при реконструкций и расширении промышленных предприятий.

7.4. Применение способа «стена в грунте.» может быть ограничено следующими условиями:

наличием грунтов с кавернами и пустотами, илов и рыхлых насыпных грунтов;

включением обломков бетонных и железобетонных плит, железа и других препятствий на трассе траншеи;

малой глубиной сооружения (до 3—5 м) при условиях, позволяющих вести строительство объекта в открытом котловане;

наличием грунта или его прослоек, разрабатываемость которых выше группы, максимально допустимой для имеющегося оборудования.

7.5. Процесс строительства подземных сооружений с применением способа «стена в грунте» состоит из следующих операций: сооружения крепления верха траншеи для удержания грунта от обвалов и направления рабочего органа землеройного оборудования; приготовления глинистого раствора;

заполнения глинистым раствором пространства между стенками крепления верха траншеи;

разработки под глинистым раствором траншеи на глубину, равную глубине заложения подземной стены;

пополнения объема глинистого раствора в траншее по мере разработки грунта;

установки арматурных каркасов и бетонирования секций-захваток, монтажа в траншее сборных элементов с последующим тампонажем пазух или заполнением траншеи противофильтрационным материалом;

поярусной разработки грунтового ядра внутри сооружения с устройством временных или постоянных креплений, если они предусмотрены проектом;

поярусной или на всю высоту заделкой стыков между сборными элементами;

устройством днища сооружения.

7.6. Применение способа «стена в грунте» позволяет избежать повреждения зданий, сооружений и подземных коммуникаций, расположенных в зоне строительства, значительно снизить уровень шума и исключить вибрации грунта, сократить площади разрытий, по-лучить значительную экономию стального шпунта, металлопроката, бетона и пиломатериалов, полностью исключить или ограничить применение дорогостоящих специальных способов строительства, таких, как водопонижеиие, искусственное замораживание грунтов и др, использовать стену на время строительства для крепления котлована, а в законченном сооружении — в качестве несущей или ограждающей конструкции, полностью механизировать работы в стесненных условиях строительной площадки, сократить сроки работ и снизить стоимость строительства.

7.7. Применение способа «стена в грунте» должно быть обосновано технико-экономическими расчетами путем сравнения вариантов строительства подземных сооружений, устраиваемых с применением способа «стена в грунте», с их строительством в открытых котлованах (в том числе с использованием шпунтовых ограждений),

с применением опускных колодцев и с другими способами, а варианта строительства противофильтрационных завес способом «стена в грунте»—с завесами других конструкций и другими средствами защиты от подземных вод.

7.8. Приступать к строительству подземных сооружений способом «стена в грунте» следует только при наличии проекта производства работ (ППР), разработанного в соответствии с Инструкцией по разработке проектов организации строительства и проектов производства работ (СНиП 3 01 01—85) Проект производства работ на строительство способом «стена в грунте» кроме техдокументации, предусмотренной упомянутой инструкцией, должен включать:

указания, устанавливающие состав и параметры глин и глинистого раствора, а также рекомендации по контролю их качества, проект глинистого хозяйства, включающий рабочие чертежи узлов для приготовления и регенерации глинистого раствора,

технологические карты на выполнение отдельных видов работ, устройство крепления верха траншеи, разработку траншеи, установку армокаркасов и укладку бетонной смеси, монтаж конструкций из сборного железобетона и тампонаж пазух и стыков, разработку грунта внутри сооружения, устройство днища и укладку противо-фильтрационного материала в траншею, указания, устанавливающие состав и параметры тампонажного раствора (при применении конструкций из сборного железобетона), параметры противофильтра-ционных материалов для заполнения траншей противофильтрацион-ных завес.

7.9. Инженерно-геологическое строение площадки при строительстве способом «стена в грунте» должно быть изучено для несущих стен — на глубину 1.5Н+5 м (где Н — глубина заложения основного сооружения), для противофильтрационных завес — на глубину залегания водоупора плюс 5 м.

Рис. 79. Пример схемы комплекса для приготовления и очистки глинистого раствора

Разведочные геологические скважины на площадке возведения сооружения должны быть размещены по сетке не более 20X20 м или по трассе сооружения не реже, чем через 20 м.

Материалы инженерно-геологических изысканий должны содержать:

разрезы и буровые колонки с количественной и качественной оценкой встречаемых крупных включений;

физико-механические характеристики грунтов, в том числе удельный вес, угол внутреннего трения, коэффициент пористости, коэффициент фильтрации; кроме того, для песчаных грунтов—гранулометрический состав, а для глинистых — пластичность, консистенцию и сцепление;

данные об уровнях и режимах подземных вод, степени их агрессивности и отметках залегания водоупорных слоев грунта.

7.10. Подготовительные работы, выполняемые на строительной площадке и предшествующие основным работам, состоят из:

работ по подготовке строительной площадки, перенесению всех конструкций и коммуникаций, расположенных в зоне возводимого сооружения, устройству ограждений, подведению линий временного

водоснабжения, канализации, энергоснабжения, устройству временных автодорог, устройству площадок для складирования и размещения оборудования.

7.11. Перед началом работ на стройплощадке должна быть проведена проверка готовности строительного оборудования к работе.

Необходимо опробовать на холостом ходу смонтированное оборудование по частям и в комплексе с устранением выявленных неполадок и опробовать оборудование в рабочих режимах.

7.12. Параметры глинистых растворов должны подбираться, исходя из конкретных гидрогеологических условий строительства, глубины траншеи, способа ее разработки и других условии производства работ, при этом подбор рецептуры глинистого раствора и исследование образцов глиноматериалов должны производиться в лабораториях глинистых растворов и грунтовых лабораториях.

Параметры глинистых растворов следует определять по приборам, входящим в комплект переносной полевой лаборатории глинистых растворов ЛГР-3 (изготовитель: Бакинский приборостроительный завод).

При постояных больших объемах работ на рассредоточенных объектах может быть использована передвижная лаборатория глинистых растворов ЛГР-69 (изготовитель: Мытищинский приборостроительный завод, г. Мытищи Московской сбл.), смонтированая в кузове автобуса.

7.13. Условная вязкость раствора «Т» характеризует его подвижность, способность проникать в поры грунта и трещины и определяется в приборе СПВ-5, имеющем вид воронки с проходным отверстием диаметром 5 мм, которую заполняют 700 см3 раствора и замеряют в секундах время истечения 500 см3 раствора из прибора.

Суточный отстой воды «О» характеризует устойчивость раствора, т. е. способность его не расслаиваться на воду и осадок глинистых частиц и определяется в мерном цилиндре, вмещающем 100 см3 раствора.

По прошествии 24 ч измеряют толщину слоя воды, определяющего суточный отстой в процентах.

Содержание песка в растворе «П» характеризует его загрязненность песком и другими частицами, выпадающими в осадок. Для определения их содержания в отстойник ОМ-2 наливают 50 см3 раствора и 450 см3 воды, закрывают пробкой и интенсивно взбалтывают. Через 3 мин выдерживания отстойника в покое замеряют объем осадка и эту величину умножают на два. Полученная величина характеризует содержание песка в процентах.

Водоотдача раствора условно определяется в приборе ВМ-6 как количество воды, отфильтровавшейся за 30 мин через бумажный фильтр диаметром 7,5 см при перепаде давления 0,1 МПа.

На этом же приборе определяется толщина глинистой корки. Она является аналогом глинистой корки, которая образуется на стенках траншеи в результате фильтрации глинистого раствора в поры грунта.

Для определения качества корки бумажный фильтр с осадком вынимают из прибора ВМ-6 после определения в нем водоотдачи, омывают слабой струей воды рыхлый осадок глинистых частиц и замеряют точной линейкой толщину корки. Плотность и прочность корки определяют визуально.

Тонкодисперсные глины образуют тонкую, плотную и малопроницаемую корку толщиной менее 3 мм за 30 мин. Пленка грубодисперсных растворов получается толстой, рыхлой и непрочной.

Вода для приготовления глинистых растворов должна быть пресной, иметь жесткость не более 12° и отвечать требованиям ГОСТ 4795—68.

7.14. Для приготовления глинистых растворов применяются бентонитовые глины в виде глины-сырца или молотого порошка либо комовые глины. Бентонитовые глинопорошки заводского изготовления, применяемые также для буровых растворов, должны отвечать техническим условиям «Глинопорошки для бурения».

В целях определения пригодности глин для приготовления глинистых растворов с требуемыми параметрами необходимо отбирать пробы глин из местных карьеров для лабораторных исследований. Пробы глин следует отбирать не менее чем из трех разных точек карьера; вес каждой пробы должен быть не менее 5 кг.

7.15. Для улучшения параметров глинистых растворов применяются в необходимых случаях следующие химические реагенты и добавки в виде неорганических химических минеральных и высокомолекулярных веществ:

кальцинированная сода Na2C03 — эффективный, наиболее дешевый и широко применяемый химреагент, который улучшает качество раствора, переводя кальциевые глины в хорошо набухаемые и легко диспергируемые натриевые, а также используется для смягчения жесткой воды;

фосфаты — щелочные соли различных фосфорных кислот — применяются для тех же целей, что и Na2CО3, но являются более дорогостоящими и требуют специальных мер предосторожности при обращении;

каустическая сода NaOH — замещает ионы кальция ионами натрия, «разжижает» раствор;

жидкое стекло (силикат натрия или калия) Na2О*nSiO2 или K2O*nSi02, (где n — число молекул кремнезема) значительно повышает вязкость и pH глинистого раствора;

поваренная соль (хлористый натрий) NaCl — в небольших количествах (до Нескольких процентов от веса глины) повышает структурно-механические свойства растворов.

Высокомолекулярные вещества в связи с их высокой стоимостью И дефицитностью следует применять для приготовления растворов с особыми свойствами — незамерзающих, повышенной вязкости, морозостойкости и др.

К высокомолекулярным веществам относятся: карбосиметилцеллюлоза (КМЦ), углещелочной реагент (УЩР), торфощелочной реагент (ТЩР), сульфитно-спиртовая барда (ССБ), концентрированная сульфитно-спиртовая барда (КССБ), окзил, лигнин, сумил, полифенольный лесохимический реагент (ПФЛХ), крахмал, гипан, метас и др.

Введение этих веществ снижает водоотдачу и повышает вязкость растворов.

В случае невозможности достигнуть требуемых параметров глинистых растворов, приготовленных из местных глин, в состав раствора можно вводить бентонитовые глинопорошки заводского изготовления или бентонитовую комовую глину-сырец.

7.16. Глинопорошок заводского изготовления следует хранить на складе, под навесом или в передвижном вагончике, в таре предприя-тия-поставщика, в условиях, предотвращающих его замачивание или увлажнение.

Комовые глины можно хранить под навесом или открыто, на бетонированной огороженной площадке.

Химические реагенты в обязательном порядке должны храниться в отдельном запираемом помещении, в таре предприятия-поставщика. В случае порчи тары они немедленно должны быть переложены в другую исправную тару, а просыпавшиеся и непригодные к использованию должны быть ликвидированы.

7.17. Приготовление глинистых растворов и их очистка производятся на технологическом комплексе, включающем: узел приготовления глинистого раствора, емкости для хранения приготовленного

глинистого раствора, узел перекачки глинистого раствора, емкости-отстойники для раствора, бывшего в употреблении, склады для хранения глины и химреагентов, узел очистки глинистого раствора.

Пример схемы комплекса для приготовления и очистки глинистого раствора приведен на рис. 79.

7.18. Для приготовления глинистых растворов из комовых глин следует применять механические, а из глинопорошков — механические, турбинные или гидравлические смесители. Технические характеристики этих смесителей приведены в табл. 43.

7.19. Емкости для хранения приготовленного глинистого раствора представляют собой закрытые сверху баки или резервуары объемом 10 м3 и более, оборудованные штуцерами, задвижками и вентилями для подачи и перекачки глинистого раствора и указателями уровня раствора в емкости. Как правило, емкости выполняются из листового металла, прямоугольной или цилиндрической формы, прочность и габариты которых обеспечивают их перевозку автотранспортом В верхней части емкостей должны быть предусмотрены лазы с крышками для осмотра и очистки внутренней полости.

Для хранения и перевозки глинистого раствора при строительстве в городе и в стесненных условиях рекомендуется использовать прицепные автоцистерны.

7.20. Для перекачки глинистого раствора и подачи его в траншею рекомендуется использовать грязевые и центробежные насосы, технические характеристики которых приведены в табл. 44.

7.21. Трубопроводы для перекачки глинистого раствора выполняют из труб диаметром 100—150 мм секциями длиной от 2 до 5 м, соединяемыми между собой, с насосами, задвижками, вентилями и штуцерами, фланцевыми или быстроразъемными соединениями.

Гибкие трубопроводы должны иметь жесткие наконечники с фланцевыми или быстроразъемными соединениями. На концах гибких трубопроводов, опускаемых в траншею для откачки раствора, должны быть сетчатые фильтры с размером ячеек сетки до 15Х 15 мм.

Трубопроводы должны быть защищены и предохраняться от повреждений проезжающим транспортом

7.22. В качестве временных и резервных емкостей для отстоя глинистого раствора могут применяться приямки, отрываемые в грунте (если позволяют размеры строительной площадки и она расположена в удалении от жилых массивов). Вокруг приямков обязательно должно быть устроено ограждение.

Заполнение приямков может производится самотеком, а откачка из них — насосами. Удаление осадка из приямка следует производить экскаватором. По окончании использования приямки должны быть засыпаны грунтом.

Таблица 43

	Тип и марка растворосмесителя
Технические характеристики	лопастные				турбинные
Технические характеристики	МГ-2-4	ГКА-2М	Г2-П2-4	РМ-750	РМ-500	БС-2К	Дисперга- top ниисп
Емкость, М³	4	2	4	0,75	0,5	4	0,6
Производительность, м³/ч			До 12				4—5
Частота вращения смесительного органа, об/мин	95	100; 182	95	750	От 960 до 500	От 960 до 1500	1500
Мощность электродвигателя, кВт	14,0	14,0	14	7—10	4,5	55	10
Габариты, м:
длина	3890	2450	—	2000	1500		1760
ширина	3015	2150	—	1100	1400		400
высота	1455	1500	—	1000	1300		600
Масса, Н	35560	19500	—	5100	3500		3050
Изготовитель или разработчик	Бакинский з-д им. Сардарова	Выпускается серийно	—	ВО Гидроспецстрой Минэнерго		пко Гидро проекта	НИИСП Госстроя УССР

Таблица 46

7.23. При очистке глинистого раствора для выделения из него частиц крупностью 2 мм и более применяют вибросита, для более тонкой очистки — до частиц крупностью 0,06 мм — гидроциклоны.

Технические характеристики этих механизмов приведены в табл. 45 и 46.

7.24. Приготовление глинистого раствора из глинопорошков в механических мешалках и смесителях следует производить в следующей последовательности:

заполнение смесителя водой из расчета 0,75 объема готового глинистого раствора;

засыпка в смеситель, если это предусмотрено, расчетного количества химреагента (кальцинированной соды или других добавок) и растворение его в воде при перемешивании в течение 8—10 мин;

загрузка смесителя расчетным количеством глинопорошка частями при кратковременных перемешиваниях;

доливка воды до полного объема готового глинистого раствора; перемешивание глинистого раствора в течение 20—30 мин; слив приготовленного глинистого раствора в емкость. Приготовление глинистого раствора из комовых глин в глиномешалках и смесителях должно производиться в той же последовательности с окончательным перемешиванием раствора в течение 40—50 мин.

Для сокращения времени приготовления глинистого раствора из комовой глины рекомендуется предварительное замачивание глины из расчета 100 вес. ед. глины на 50 вес. ед. воды.

При наличии в приготовленном глинистом растворе песчаных и других частиц размером более 2 мм их необходимо удалять путем его слива через металлическую сетку или отстаиванием в емкости.

7.25. Периодический контроль плотности и других параметров приготовленного глинистого раствора следует производить отбором проб из глиномешалки и накопительных емкостей.

Перемешивание загустевших или расслоившихся глинистых растворов в емкостях следует производить принудительной циркуляцией с помощью насоса или подачей в емкость по шлангу сжатого воздуха. Периодически, не менее одного раза в смену, следует производить контроль параметров глинистого раствора в траншее (во время разработки грунта, перед установкой арматурных каркасов, сборных элементов и бетонированием, после перерыва о работе свыше 1 сут) путем отбора и исследования проб.

Рис. 80. Конструкции крепления верха траншей
а — переносная; б — Г-образная; в — Г-образная перевернутая; г — баночная

7.26. Разработку траншей под глинистым раствором следует производить в соответствии с рабочими чертежами строящегося сооружения и проектом производства работ.

Во всех случаях разработка траншей под глинистым раствором производится в следующей последовательности:

устройство крепления верха траншеи в соответствии с проектом (рис. 80);

разметка крепления верха траншеи по длине на участки (захватки) в соответствии с принятой в ППР схемой разработки, длины захвата применяемого грейфера, длины армокаркасов или сборных элементов;

разработка под глинистым раствором грунта захватки в определенной ППР последовательности;

погрузка и вывозка извлеченного грунта от места разработки, удаление отработанного глинистого раствора;

установка и крепление в траншее, предусмотренных проектом ограничительных, направляющих и разделительных элементов (труб, свай и т. п.) для разделения захваток и предотвращения проникновения глинистого раствора из одной захватки в другую

7.27. В некоторых случаях для облегчения работы грейферного оборудования в местах стыка разрабатываемых захваток производится бурение лидерных скважин под глинистым раствором. Бурение лидерных скважин следует применять лишь в тех случаях, когда они являются необходимым условием для нормальной работы землеройного оборудования и предусмотрены в ППР.

7.28. Крепление верха траншеи должно отвечать следующим требованиям:

продольная ось крепления должна совпадать с продольной осью стены;

расстояние между вертикальными стенками должно быть на 50 мм больше рабочего органа землеройного оборудования;

для предупреждения возможных смещений вертикальных стенок между ними следует устанавливать временные деревянные распорки;

начинать разработку траншеи допускается только после набора бетоном крепления верха траншеи проектной прочности.

7.29. Оборудование и механизмы для разработки траншей, получившие распространение в практике строительства, можно разделить на два следующих типа: экскавационное, бурофрезерное.

Для экскавационного оборудования характерно наличие ковша, которым производится копание грунта, удаление его из траншеи и выгрузка в виде компактной массы, мало насыщенной глинистым

раствором.

Оборудование бурофрезерного типа разрабатывает грунт стружками; при этом измельченный грунт смешивается с глнннстым раствором, образуя пульпу. Пульпа откачивается »з забоя эрлифтом или шламовым насосом и по трубопроводу подается на сптогидроциклон-ную установку либо в отстойники, в которых производится разделение пульпы на шлам, идущий в отвал, и глинистый раствор, возвращаемый в траншею.

Из землеройного оборудования экскавационного типа наибольшее распространение получили специальные грейферы на канатной подвеске и штанговые грейферы. Канатная подвеска грейфера не ограничивает глубины копания, но в силу небольшой массы рабочего органа его использование ограничивается II категорией грунта. Штанговые грейферы более сложны в изготовлении и требуют более мощной базовой машины-экскаватора. В то же время применение штанговых грейферов облегчает управление ими, и позволяет разрабатывать более тяжелые грунты.

При разработке траншей грейферами обычно применяются следующие схемы разработки:

разработка траншей захватками длиной, равной ширине захвата грейфера, «через одну», т. е. с оставлением целиков между захватками первой очереди и разработкой этих целиков во вторую очередь;

последовательная разработка траншеи захватками с установкой ограничителей между разрабатываемыми и бетонируемыми захватками.

Таблица 47

Выбор схемы и последовательность разработки траншеи определяются гидрогеологическими условиями площадки, конструктивными и технологическими особенностями оборудования для разработки траншей (в том числе шириной захвата грейфера), конструктивными

особенностями сооружаемых подземных стен, размерами применяемых армокаркасов, сборных элементов, грузоподъемностью применяемого для монтажа оборудования, обеспеченностью стройплощадки строительными материалами и другими факторами.

Кроме грейферов, известны и другие виды землеройного оборудования, которые можно характеризовать как специальные экскаваторы. К ним относятся штанговый экскаватор НИИСП, обратные лопаты с удлиненной рукоятью и узким ковшом и др.

Технические характеристики землеройных механизмов приведены в табл. 47.

7.30. При выборе машин для разработки траншей необходимо учитывать, что:

круглые или ломаные в плане траншеи следует разрабатывать механизмами с вертикально перемещающимся рабочим органом (штанговые экскаваторы и грейферы, установки СВД-500, буровое оборудование);

прямолинейные в плане и линейные траншеи можно разрабатывать любыми машинами;

при строительстве линейных противофильтрационных завес рекомендуется применять экскаваторы, оборудованные обратной лопатой;

при строительстве в городах и на промышленных площадках рекомендуется применение специализированных ковшовых машин;

при проходке скальных и полускальных грунтов и прослоек следует применять буровые и бурофрезерные агрегаты.

содержание .. 9 10 11 12 ..