Производство земляных работ при возведении сооружений методом «стена в грунте»

Метод «стена в грунте» может применяться для возведения сооружений любой формы и размеров в плане, в различных инженерно-геологических условиях. Этот метод дает наибольший эффект при строительстве объектов водоснабжения и водоотведения с заглублением в грунт более 5 м, либо в стесненных условиях, когда приходится выполнять работы в непосредственной близости от существующих сооружений, устойчивость которых может нарушиться.

Сущность метода «стена в грунте» заключается в том, что заглубленные в грунт сооружения возводятся в предварительно устроенных на полную глубину траншеях, заполненных глинистым раствором, нагнетаемым под давлением с целью обеспечения устойчивости от обрушения их стенок на время производства земляных и монтажных работ.

Производство работ по одной из типовых схем начинают с того, что по периметру будущего сооружения на всю глубину его подземной части (рис. 8) бурят скважины примерно через каждые три метра. Затем специальным плоским грейфером выбирают грунт между скважинами. Образуется траншея шириной 0,6 м. Одновременно с проходкой ее заполняют глинистым раствором (суспензией), который распирает стенки траншеи и не дает им разрушиться.

В разработанных траншеях возводятся стены из монолитного либо сборного железобетона. После закрепления сборных стеновых панелей или монолитных секций стены, разрабатывается так называемое грунтовое ядро, т.е. грунт, заключенный внутри возведенного сооружения.

Техническая характеристика специализированных земилеройных и буровых машин, применяемых при производстве работ методом «стена в грунте», приведена в табл. 5 [4].

Выбор землеройного или бурового оборудования для разработки траншей должен производиться в два этапа. На первом этапе по техническим характеристикам подбирают несколько возможных видов землеройных машин с учетом требуемой ширины и глубины траншей, формы и размеров сооружения в плане, вида и состояния грунтов, гидрогеологических условий. На втором этапе производят технико-экономическое сравнение вариантов механизации по формуле

, (6)

где С _м–см – стоимость машино-смены комплекта машины, руб./м-см;

П _см – техническая сменная производительность машин, м³/см;

С _г.с. – стоимость глинистой суспензии, необходимой для разработки 1 м³ грунта, руб./м³;

Е _н – нормативный коэффициент сравнительной экономической эффективности;

К – стоимость машины, руб.;

П _год – годовая производительность машины, м³/год.

При этом можно воспользоваться данными, приведенными в табл. 6.

Работа буровых и бурофрезерных машин указанных выше марок осуществляется с одновременным транспортированием разработанного грунта эрлифтом.

 

Табл. 5

 

 

Таблица 6

Основные показатели для расчета приведенных затрат на разработку грунта в траншее специализированными машинами

 

Показатель	Буровые машины	Ковшовые машины
СВД–500	СВД–500Р	УБС–1	ГМТ	ШГ	ЭК	ТД	Грейфер
Стоимость машино-смены с учетом комплектующего оборудования				87,9	51,7	56,3		101,1[1]
Сменная производительность (техн.), м^3/см								24–60
Стоимость глинистой суспензии, руб./м^3 грунта	3,6	3,6	3,6	3,6	0,9	0,9	0,9	0,9
Инвентарно-расчетная стоимость комплекта машин, руб.			–					–

 

Траншеи, близкие по форме к кольцевым, наиболее целесообразно разрабатывать штанговыми экскаваторами (рис. 9) или грейферами с небольшой длиной захвата. Для цилиндрических сборных сооружений большого диаметра с шириной панелей около 3 м траншеи разрабатываются грейферами с захватом 3,2 м.

 

Монтажные работы

Проектирование монтажных работ начинается с краткого описания конструкции сооружения и возможных условий монтажа. Объемы работ приводятся в таблице (см. форму табл. 15).

Выбор монтажного крана

А. Выбор крана по монтажным параметрам. Начертив в масштабе габариты сооружения, нужно наметить возможные схемы установки крана: с бровки или с заездом на дно котлована с одной стороны или с противоположных и т.п. Далее производятся необходимые расчеты по определению длины и вылета стрелы, высоты подъема крюка и пр. Для стреловых кранов нужно аналитическим путем определить величину оптимального угла наклона стрелы, при котором длина ее будет минимальной.

При выборе крана по монтажным параметрам нужно стремиться охватить как можно более широкий круг типов: автокраны, стреловые на пневматическом и гусеничном ходу, башенные краны.

Для крана, работающего со дна или при засыпанных пазухах котлована, нужно определить минимальную длину стрелы из условия соблюдения безопасного расстояния С от оси стрелы до ближайшей к крану точки сооружения или поднимаемой конструкции (рис. 10, а, б). В этом случае оптимальный угол наклона стрелы α, соответствующий минимальной длине стрелы, определяется по формуле

. (7)

Как видно из рис. 10, для схемы а Y ₀ = h, а для схемы б

Y₀ = h + h _т.б. + h _к.

В формуле (7) приняты следующие условные обозначения:

h – высота надземной части сооружения;

h _т.б. – запас из условий безопасности монтажа;

h _к – высота монтируемой конструкции;

Х ₀ – расстояние от ближайшей к крану грани сооружения до оси монтажа; если предусмотрена установка крана с одной стороны сооружения, Х ₀= b, а при возможности подхода крана с двух сторон Х ₀ = (0,5 + 0,6) b;

b – ширина сооружения;

h _стр – высота крепления над уровнем земли; до выбора крана можно принимать h _стр =1,5 м;

С – безопасное расстояние от оси стрелы до принимаемой конструкции или сооружения; ориентировочно величину С в зависимости от угла наклона стрелы, можно определить из табл. 7.

 

Таблица 7

Ориентировочные значения величины С

С, м	1,5	1,2	1,1

Если предполагается проверить возможность применения крана с гуськом, то величину Х ₀ нужно соответственно уменьшить на длину гуська.

Длина стрелы крана (см. рис. 10)

L _стр. = l ₁ + l _2.

Выразив l ₁ и l ₂ через известные величины, получаем

.

Расчетный вылет стрелы

l _стр. = L _стр · cosα + l _c,

где l _c – расстояние от оси вращения крана до опорного шарнира стрелы, которое в этих расчетах можно принимать равным 1,2–1,5 м.

По расчетному вылету стрелы и необходимой при этом грузоподъемности по справочникам [9], [10] подбираются стреловые краны. Для всех подобранных кранов должна быть сделана проверка достаточности высоты подъема крана Н _кр:

Н _кр = h + h _т.б. + h _к + h _с

и расстояния между зданием или складом и хвостовой частью крана.

Величина h _т.б. при монтаже панелей перекрытий принимается равной 2 м, а в остальных случаях – 1 м, h _к– высота монтируемой конструкции; h _с – длина строповочного приспособления.

Если сооружения заглублены и предполагается монтировать их краном, проходящем по бровке котлована, длину и вылет стрелы определяют, пользуясь расчетными схемами рис. 10, б, в.

В соответствии со схемой рис. 10, в, вылет стрелы

l _стр. = X _o +a + l _т.б. + l _o,

где l _o – расстояние от оси вращения до ближайшей к бровке котлована опоры крана; можно принимать l _o = 1, 5 м;

l _т.б. – расстояние, рекомендуемое правилами техники безопасности; принимается в соответствии с табл. 8.

Длина стрелы в этом случае

,

где l _г.п. – длина грузового полиспаста (можно принимать равной 1,5–2 м).

 

Таблица 8