Строительство «крупных» подземных сооружений. Понятие мониторинга и обратного анализа. (Современные подходы к моделированию подземных сооружений – в вопросе 21)
Подземными обыкновенно называют такие сооружения, главные части которых, по эксплуатационным соображениям, расположены под землёй.
По своему назначению подземные сооружения подразделяют на:
· транспортные (пешеходные, автотранспортные и железнодорожные тоннели, метрополитены, автостоянки…);
· промышленные (корпуса первичного дробления руды, скиповые ямы доменных цехов, подземные части бункерных эстакад, установок грануляции шлаков, непрерывной разливки стали и проч.);
· энергетические (подземные комплексы ГЭС, ГАЭС и АЭС, шинные и кабельные тоннели и шахты, энергетические водоводы, низовые бассейны ГАЭС и проч.);
· хранилища (нефти, газа, вредных и радиоактивных отходов, холодильники);
· общественные (предприятия коммунально-бытового обслуживания, торговли и общественного питания, складские, спортивные и зрелищные сооружения и т.д.);
· инженерные (тоннели и коллекторы тепл о- , газо -, электросетей и водопровода, бензопроводы между автозаправочными станциями, очистные, перекачные и водозаборные сооружения и т.д.);
· специального и научного назначения (ускорители заряженных частиц, тоннели для аэродинамических испытаний, подземные заводы, оборонные объекты, сооружения гражданской обороны и проч.).
Подземными могут быть отдельные помещения наземных сооружений: аэропортов, вокзалов, гаражей, торговых центров, высотных жилых и административных зданий. Кроме назначения и функциональных признаков, подземные сооружения различаются по форме и размерам поперечного сечения, планировочной схеме, месту расположения в городе, глубине заложения, методу строительства, экологичности, конструктивным особенностям и видам примененных материалов, условиям проветривания и освещения и т.п.
|
|
|
В соответствии с планировочной схемой различают протяжённые подземные сооружения — тоннели — горизонтальные или наклонные подземные выработки, длина которых во много раз превышает размеры поперечного сечения, и подземные сооружения ограниченной длины — камеры — горные выработки, имеющие большие размеры во всех трёх направлениях. Вертикальные горные выработки называют стволами или шахтами. Штольня — это горизонтальная или слабонаклонная горная выработка, предназначенная для обслуживания подземных работ (вывоз грунта, разведка горных пород, вентиляция, водоотлив и др.).
По расположению городские подземные сооружения могут быть как под застроенной, так и под незастроенной территориями. Подземные объекты, расположенные под застроенной территорией, могут быть:
· изолированными от зданий и сооружений;
· встроенными — подземные сооружения, совмещённые с подвальными этажами здания;
|
|
|
· пристроенными — подземные сооружения, расположенные рядом со зданиями и присоединённые к ним подземными проез дами и переходами;
· встроенно — пристроенными.
СПОСОБЫ ВОЗВЕДЕНИЯ ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ
Подземные сооружения в зависимости от гидрологических условий и глубины заложения осуществляют различными способами, основными из которых являются: - открытый, "стена в грунте", опускной.
Открытый способ строительства
подземных сооружений - комплекс взаимосвязанных производств. процессов по сооружению подземных выработок co вскрытием дневной поверхности (до глуб. 10-20 м, иногда до 60 м) для размещения в них разл. нар.-хоз. объектов (напр., метрополитенов, подземных электростанций, гаражей, складских помещений).
Pазличают котлованный и траншейный способы стр-ва Подземных сооружений.
Kотлованный способ предусматривает возведение подземных конструкций в предварительно вскрытых котлованах c обратной засыпкой их грунтом и восстановлением дорожного покрытия над подземным сооружением. B устойчивых грунтах и при наличии свободной городской терр. возможно вскрытие котлованов c естеств. откосами крутизной 1:0,75-1:1,5 без спец. крепления стен. B большинстве случаев стены котлована делают вертикальными c ограждением их временной или постоянной крепью. B грунтах естеств. влажности или осушенных водопонижением чаще всего устраивают крепление из металлич. свай, между к-рыми устанавливают затяжку из досок, железобетонных плит или наносят покрытие из набрызг-бетона. B водонасыщенных грунтах, когда нельзя применить искусств. водопонижение, устраивают сплошное шпунтовое ограждение котлована или производят искусств. замораживание его стен (см. Замораживание грунтов).
|
|
|
При большой глубине котлована требуется дополнит. раскрепление свай поперечными металлич. распорками-расстрелами трубчатого или прокатного профиля в один или неск. ярусов по высоте. Bзамен распорной системы крепления в отд. случаях применяют предварительно напряжённые анкеры (грунтовые, буровые, инъекционные, цилиндрические и др.). Для ограждения стен котлованов взамен забивных металлич. свай и шпунта могут применяться бетонные буронабивные сваи или опущенные в заранее пробуренные скважины железобетонные сваи-стойки разл. поперечного сечения. Mежду железобетонными стойками устраивают ограждение из стеновых панелей или монолитного железобетона, к-poe включают в состав постоянной конструкции подземного сооружения.
Pаботы по стр-ву подземных сооружений котлованным способом ведут по поточной технологии: забивка свай, разработка грунта в котловане c помощью экскаватора, устройство затяжки, установка распорной или анкерной крепи, возведение конструкции и её гидроизоляция (или установка блоков цельносекционной обделки тоннелей), засыпка её грунтом и извлечение свай или шпунта. При стр-ве городских тоннелей мелкого заложения O. c. c. применяют подвижную металлич. крепь (механизир. комплекс co щитом открытого профиля), перемещающуюся c использованием гидравлич. домкратов путём отталкивания от опускаемой сзади щита секции цельнозамкнутой обделки тоннеля (см. Щит проходческий). Pаботы c применением подвижной крепи ведут в любых нескальных грунтах, за исключением плывунных и илистых, при глубине котлована до 10-12 м и площади его поперечного сечения до 100 м2.
Tраншейный способ работ ("стена в грунте") используют чаще всего при расположении подземных сооружений в непосредств. близости от зданий или их фундаментов, a также в условиях интенсивного уличного движения. Принцип его заключается в разработке по контуру будущего сооружения траншей, в к-рых возводят конструкции стен, a затем ведут разработку грунтового ядра. Для разработки траншей шир. 0,5-0,8 м применяют бурофрезерные механизир. траншеекопатели (глуб. до 50 м), буровые агрегаты (глуб. до 60 м), спец. штанговые экскаваторы и траншейные драглайны (глуб. до 20 м), грейферы разл. типов, подвешенные на стрелах или телескопич. мачте к экскаватору (глуб. до 30 м). Для крепления траншей используют глинистый раствор (бентонитовую суспензию), плотность к-рого определяют из условия, чтобы давление раствора на стенки траншеи превышало активное давление грунта и воды. B закреплённую глинистым раствором траншею опускают арматурные каркасы и бетонируют конструкции стен, вытесняя глинистый раствор бетонной смесью. Tехнология укладки бетонной смеси такая же, как и при подводном бетонировании c применением трубы и c использованием вибробункера, башенного крана, ковша-бункера, укладчика c телескопич. стрелой. B ряде случаев применяют также сборные железобетонные панели, опуская их в заполненные глинистым раствором траншеи. При траншейном способе стены являются одновременно крепью и конструктивным элементом подземного сооружения.
|
|
|
При стр-ве одноярусных сооружений (тоннели) разработку грунта производят экскаватором в один приём после окончания возведения стен, при многоярусных сооружениях (гаражи и др.) грунтовое ядро разрабатывают последовательно сверху вниз. Oдновременно c разработкой грунта производят крепление траншейных стен в осн. анкерами или в каждом ярусе подземного сооружения возводят межъярусные перекрытия, выполняющие роль распорок между стенами.
Способ "стена в грунте"
Сущность этого способа состоит в том, что в грунте сначала возводят из монолитного бетона (железобетона) или сборных железобетонных элементов конструкции ограждающих стен подземного сооружения, а затем под их защитой разрабатывают грунтовое ядро, устраивают днище и строят внутренние конструкции. Обычно ограждающие стены выполняют роль и фундамента (опоры) подземного сооружения.
Применяют два типа стен, возводимых способом "стена в грунте": свайные -- образуемые из сплошного ряда вертикальных буронабивных свай и траншейные -- образуемые сплошной стеной из монолитного, бетона (железобетона) или сборных железобетонных панелей.
В зависимости от свойств грунта и его влажности применяют два вида возведения стен способом "стена в грунте" -- мокрый и сухой. Мокрым способом возводят стены подземных сооружений в водонасыщенных неустойчивых грунтах, обычно требующих закрепления стенок траншеи от обрушения грунта в "процессе его разработки, а также при укладке бетонной смеси. Траншею в процессе ее разработки и возведения стен заполняют глинистым раствором, предотвращающим обрушение грунта. Это позволяет отказаться от выполнения таких работ, как забивка шпунта, водопонижение и замораживание.
При возведении стен в маловлажных устойчивых грунтах применяют сухой способ, при котором не требуется глинистый раствор При мокром способе существенное влияние на ведение и качество работ оказывает технологическая характеристика глинистого раствора --его способность кольматировать, т. е. отлагать на поверхности и в порах грунта принесенные частицы глины, образуя на ней практически водонепроницаемую пленку толщиной 2...5 мм. Такие свойства присущи бентонитовым глинам Кавказских место рождений.
Свайные стены возводят последовательным бурением и бетонированием свай. При этом работы ведут насухо в малоувлажненных устойчивых грунтах или с применением глинистого раствора в водонасыщенных неустойчивых грунтах.
Монолитные железобетонные стены при их возведении разбивают на захватки длиной 4...6 м, которые отделяют друг от друга железобетонными сваями или инвентарной перегородкой. Затем грунт извлекают из этой захватки траншеи под слоем глинистого раствора, устанавливают арматурные каркасы и укладывают бетонную смесь методом ВПТ по аналогии с сооружением буронабивных свай. При бетонировании соблюдают очередность: сначала бетонируют четные, а затем нечетные захватки траншей, которые стыкуют между собой.
Для разработки траншей под защитой глинистого раствора применяют землеройные машины общего назначения (грейферы, драглайны, обратные лопаты), буровые станки вращательного и ударного бурения и специальные ковшовые и фрезерные установки.
Для снижения трудоемкости работ, выполняемых на строительной площадке по устройству ограждающих конструкций подземных сооружений способом "стена в грунте", начали использовать сборные железобетонные панели. Панели устанавливают в открытую траншею, соединяют их между собой и заполняют пазухи (застенные пространства) и полости под подошвой панели в направлении снизу вверх методом ВПТ тампонажными растворами, имеющими хорошую подвижность.
Так как все работы по устройству подземных сооружений методом "стена в грунте" являются скрытыми и их качество можно установить только после выемки грунта из котлована, по контролю за выполнением каждого процесса уделяют большое внимание.
В проекте сооружения требования по контролю качества должны включать проверку характеристик глинистого раствора, траншеи и зачистки дна перед установкой армо-каркасов и укладкой бетонной смеси или установкой сборных панелей, правильности установки ограничителей между захватками, которые должны удерживать бетонную смесь от попадания в смежную захватку.
Опускной способ
На строительстве опускным способом (рис. 2) сооружений диаметром более 20 м используют одноковшовые экскаваторы, которыми внутри опускного колодца разрабатывают грунт и грузят его в бадьи вместимостью 1,5...2 м3. Бадьи поднимают на поверхность башенными или козловыми кранами и разгружают в отвал или в автотранспорт. Учитывая значительную массу экскаватора, его опускают в котлован в разобранном виде.
При работе во влажных грунтах для стоянки экскаватора в котловане создают земляные островки или устраивают деревянный настил.
Во избежание неравномерной осадки сооружения грунт по периметру ножевой части разрабатывают вручную, затем с помощью экскаватора грузят в бадьи и также поднимают краном на поверхность.
При незначительном притоке грунтовых вод и отсутствии вблизи сооружений, чувствительных к осадкам, разработку грунта ведут с водоотливом.
Если в котлован интенсивно поступает вода через днище, грунт можно разрабатывать гидромеханическим способом с помощью эжекторов и реже -- эрлифтов с дополнительным подмывом.
При погружении сооружения в грунт необходимо следить за тем, чтобы его масса превышала силы бокового трения не менее чем на 25%. В ориентировочных расчетах удельную силу трения, принимают 10...30 кН/м2 в зависимости от характера грунта.
Преодоление таких значительных сил трения, затрудняющих опускание, а иногда" делающих его невозможным, достигается различными способами (утяжеление нижней части колодцев или использование массы предусмотренных проектом наземных сооружений над колодцем; вибрация, подмыв, устранение шероховатости наружной поверхности колодца за счет покрытия ее специальными составами). Для уменьшения сил трения между грунтом и опускным колодцем используют также тиксотропную рубашку. В этом случае ножевую часть колодца изготовляют на 5...10 см шире толщины стены и в образовавшуюся полость между грунтом и наружной поверхностью сооружения нагнетают коллоидный (например, глинистый) раствор, образующий рубашку, снимающую силы трения по боковой поверхности колодца (рис.3). Силы трения остаются только в пределах поверхности ножа, которая составляет около 10...12% всей поверхности опускного колодца.
Метод погружения опускных колодцев в тиксотропной рубашке позволяет по сравнению с традиционным методом сооружения опускных колодцев снизить затраты труда почти на 35%, а стоимость работ -- на 15...20%.
В процессе опускания колодца необходимо организовать постоянное геодезическое наблюдение за его вертикальностью и скоростью погружения. Когда в колодце обнаружено зависание в его верхней части, необходимо выбирать грунт у ножа отстающей стороны или размывать водой, подаваемой по трубам, установленным с внешней стороны стены.
После достижения ножом колодца проектной отметки бетонируют днище, изолирующее подземное помещение от грунтовых вод.
В колодцах, погружаемых с водоотливом, бетонную смесь укладывают на осушенное основание с принятием мер против омывания его фильтрующимися грунтовыми водами.
Когда грунт из колодца удаляют без водоотлива и его нижняя часть находится под слоем воды, бетонную смесь укладывают в плиту днища колодца методом подводного бетонирования. После достижения бетоном достаточной прочности воду из колодца откачивают, плиту покрывают водоизолирующей пленкой и пригружают ее слоем бетона.
Способ кессона применяют в сильнообводненных, крупнообломочных или скальных грунтах, когда нежелательны осадки расположенных вблизи сооружений или имеется опасность наплыва грунта в колодец. Последовательность производства кессонных работ заключается в том, что сначала сооружают кессонную камеру (рис. 4), на потолке которой монтируют шахтную трубу и шлюзовый аппарат. От компрессорной станции в камеру нагнетают сжатый воздух, вытесняющий из нее воду. Грунт в кессоне разрабатывают гидромеханическим способом или вручную. По мере погружения на потолочной части камеры возводят надкессонное строение.
Дата добавления: 2018-06-01; просмотров: 1013; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!