Городских подземных сооружений

СПЕЦИАЛЬНЫЕ РАБОТЫ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ

Строительство подземных сооружений в стесненных услови­ях современного города в подавляющем большинстве случаев сопровождается мероприятиями по обеспечению устойчивости грунтового массива, а также прилегающих зданий, подземных сооружений, коллекторов инженерных коммуникаций и т.п. Эти работы включают в себя как специальные способы подземного строительства, так и методы усиления фундаментов прилегаю­щих зданий.

Специальные способы подземного строительства использу­ются при необходимости выполнения строительных работ в сложных инженерно-геологических условиях: в водоносных, рыхлых, неустойчивых песчаных и глинистых грунтах, в плыву­нах и мягких пластичных глинах. По условиям пересечения водонасыщенных грунтов все специальные способы работ обычно подразделяются па три группы:

1. строительство с применением способов разработки водонасыщенных грунтов, не требующих изменения их физико-механи­ческих свойств (опускные колодцы, «стена в грунте» и т.п.);

2. строительство с применением способов, снижающих подвиж­ность водонасыщенных грунтов на период строительства (кессоны, водопоиижение, замораживание);

3. закрепление грунтов инъекцией.

Выбор способа водопонижения и закрепления определяется инженерно-геологическими и гидрогеологическими условиями с учетом технико-экономического обоснования. Обобщенные ха­рактеристики специальных способов строительства и ориентиро­вочная область их применения приводятся в табл. 2.1.

К достоинствам инъекционных способов усиления грунтов основания относятся: высокая степень механизации всех техно­логических операций, возможность закрепления грунтов до за­данных параметров в их естественном сложении, относительно малая трудоемкость и стоимость по сравнению с другими спосо­бами.

Таблица 2.1. Обобщенные характеристики специальных видов работ при строительстве городских подземных сооружений

Наименова­ние способа (функ­циональное назначение)	Вид грунта	Характеристика способа или конструкции
Физико-механические способы
Открытый водоотлив	Трещиноватые, скальные, обло­мочные, галеч-никовые, гра­вийные грунты с кф > 50 м/сут	Понижение уровня подземных вод в зависимости от характеристик насосов, используемых для открытого водоотли­ва. По дну траншеи устраиваются водосборные траншеи и колодцы. Используются насосы типа С, МС, НД
Водопони-жение лег­кими игло­фильтрами	Однородные песчаные фунты с кф=2-50 м/сут	Понижение уровня подземных вод для одноярусных (до 5 м) и многоярусных (до 10 м) систем, располагаемых по линейной (одно- или двухрядной) или кольцевой схемам. Погружение игло­фильтров выполняется в заранее пробу­ренные скважины или гидроподмывом; при кф < 5 м/сут устраивается песчано-гравийная обсыпка. Шаг иглофильтров 0,75*3 м, используются установки типа ЛИУ. Способ малоэффективен в много­слойных толщах и при близком залега­нии водоупора от дна котлована
Водопони- жение уста­новками вакуумного типа	Мелкие пески, супеси, суглинки скф= - 0,02-5 м/сут	Понижение уровня подземных вод для одно- (до 8 м) и многоярусных (до 16 м) систем, располагаемых по линейной (одно- или двухрядной) или кольцевой схемам; при кф < 5 м/сут устраивается песчано-гравийная обсыпка. Погруже­ние иглофильтров выполняется в зара­нее пробуренные скважины или гидро­подмывом. Шаг иглофильтров 0,75*3 м, используются установки типа УВВ, ПВУ, УЗВМ, ПУВВ
Водопони-жение эжекторными уста­новками	Мелкие пески, супеси, суглин­ки с кф = 0,01-10 м/сут при близком залегании дна котлована от водоупора	Понижение уровня подземных вод для одно- (до 18 м) и многоярусных (до 20 м) систем, располагаемых по ли­нейной (одно- или двухрядной) или кольцевой схемам; при кф < 5 м/сут устраивается песчано-гравийная обсып­ка. Погружение эжекторов выполняется в заранее пробуренные скважины или гидроподмывом. Шаг эжекторов 1; 2; 3 м, используются установки типа ИЭ, ЭУВВ
Глубинное водопони-женис скважи­нами	Пески, супеси, гравийно-галечниковые грунты с кф > 1-2 м/сут	Понижение уровня подземных вод для одноярусных (более 4 м) и многоярус­ных (более 5 м) систем. Бурение сква­жин выполняется шнековым и ударно-канатным способами с обсадными тру­бами по линейной (одно- или двухряд­ной) или кольцевой схемам. Использу­ются насосы типа ЭЦВ, АТН, ЭЦНВ
Противофильтрационные завесы
Шпунтовое ограж­дение	Пески, суглин­ки, глины без крупнообло­мочных вклю­чений	Погружение металлического шпунта ударным, вибрационным методами или гидроподмывом
Искус­ственное заморажи­вание	Обводненные: трещиноватые скальные поро­ды, пески,су­песи, суглинки, глины; плыву­ны	В скважины диаметром 200-250 мм и глубиной на 3-5 м ниже уровня дна котлована, пробуренные с шагом 0,8-4 м, опускают замораживающие ко­лонны и подается хладоагент (хлори­стый кальций, аммиак, азот). Ширина льдогрунтового ограждения 0,5-3 м, прочность получаемого материала на одноосное сжатие 4,9-19,6 МПа
Химические способы с применением органических вяжущих
Холодная битумиза­ция	Водонасыщен- ный гравели- стый песок с кф= -10+100 м/сут	Инъекция битумной эмульсии произво­дится через систему инъекторов. При больших скоростях движения подзем­ных вод выполняется закачка раствора коагулянтов через дополнительный инъектор. Шаг инъекторов в грунтах с кф = 10-25 м/сут составляет 0,7-1 м, с кф = 25-50 м/сут – 1-1,75 м, с кф =50-100 м/сут – 1-2 м. Однорядные за­весы используются при напоре подзем­ных вод до 5 м, двух- и трехрядные при напорах до и более 20 м соответственно
Горячая битумиза­ция	Трещиноватые скальные поро­ды с шириной раскрытия тре­щин более 0,2 мм, водопоглощением 0,5 л/мин; кф > 60 м/сут	Толщина завесы зависит от физико-механических свойств грунтов. При устройстве завесы через систему инъекто­ров, установленных в скважины, пробу­ренные с шагом 0,75-3 м, под давлением до 7 МПа инъектируется прогретый битум
Смолиза- ция акрило­выми смо­лами	Мелкий водо-насыщенный песок, сугли­нок, супесь	Инъекция акриловой смолы в грунт через систему инъекторов. Прочность за­крепленного грунта на одноосное сжа­тие составляет порядка 0,4-0,5 МПа
Смолизация фурановыми смолами	Песок с кф < 5 м/сут	Через систему инъекторов, установленных с шагом 0,7-1,5 м, выполняется инъекция фурановой смолы и наполнителя (глины, серной кислоты, ацетона) Прочность закрепленного грунта на одноосное сжатие составляет порядка 0,5-21,5 МПа
Смолизация карба-мидными смолами	Разнородные грунтовые толщи, плывун­ные, лессовые, мелкотрещино­ватые грунты	Инъекция карбамидной смолы и щаве­левой кислоты через систему инъекторов, установленных с шагом 0,7-1,5 м. Прочность закрепленного грунта на од­ноосное сжатие составляет порядка 1,18-4,0 МПа, коэффициент фильтра­ции не более 10^-8 м/сут
Химические способы с применением неорганических вяжущих
Цемента­ция	Трещиноватые скальные поро­ды, пески, гра-велистые грун­ты с размером трещин до 0,1 мм при кф < 200 м/сут	Усиление оснований фундаментов и ус­тройство цементационных завес на лю­бую глубину Способ заключается в на­гнетании цементного раствора через инъекторы, установленные с шагом 0,3-7,1 м
Двухраст-ворная си­ликатиза­ция	Водонасыщен-ные пески и гравелистые грунты с кф = 2-80 м/сут	Глубина закрепления в песках не более 12+15 м, в гравелистых грунтах не бо­лее 3 м. Радиус закрепления в грунтах с кф =2-20 м/сут составляет 0,3-0,6 м, с кф = 20-30 м/сут - 0,6-1 м. Проч­ность закрепленного грунта на одно­осное сжатие - 0,25-3,0 МПа
Двухраст-ворная га­зовая сили­катизация	Водонасыщен- ные супеси и пески с кф = 0,2-20 м/сут	Глубина закрепления не более 12-15 м, радиус закрепления грунта 0,5-1,5 м. Прочность закрепленного грунта на од­ноосное сжатие - 1,0-1,5 МПа
Однораст-ворная си­ликатиза­ция	Водонасыщенные пески и плывуны с кф=0,01-2 м/сут	Инъекция в грунт алюмината натрия, силиката натрия с предварительно введенной химической добавкой: кремнефтористого водорода, серной кислоты, фтористого натрия и пр. Прочность за­крепленного грунта на одноосное сжа­тие - 0,15-4,0 МПа, коэффициент фильтрации не более 10^-8 м/сут
Наименова­ние способа (функ­циональное назначение)	Вид грунта	Характеристика способа или конструкции
Однора -створная газовая силикати­зация	Пески с неогра­ниченным со­держанием кар­бонатов с кф = 0,01-20 м/сут	Инъекция в грунт углекислого газа, затем силиката натрия и вторично угле­кислого газа. Коэффициент фильтрации закрепленного грунта не более 10^-9 м/сут

Выбор технологии усиления оснований и фундаментов суще­ствующего здания зависит от его состояния, класса ответствен­ности, инженерно-геологических и градостроительных условий рассматриваемой площадки, а также конструктивного решения строящегося подземного сооружения и принятой технологии производства работ. Все основные методы усиления оснований и фундаментов при строительстве подземных сооружений, заглуб­ленных ниже подошвы фундаментов существующих зданий, можно подразделить на следующие группы;

• инъекционные методы;

• передача действующих нагрузок на сваи;

• комбинированные методы.

Дата добавления: 2014-12-23