устройство форшахты для стены в грунте
Устройство форшахты для буросекущих свай
На большей части территории России господствуют грунты, отличающиеся рыхлостью и высоким уровнем залегания подземных вод. При возведении котлованов под фундаменты наблюдаются такие явления, как осыпание их стенок и затопление. Для создания отсекающего барьера и предотвращения смещения пластов почвы применяются буросекущие сваи. Готовая конструкция представляет собой монолитную стену, отличающуюся высокой прочностью и герметичностью.
Устройство буросекущих свай
Технология «стена в грунте» позволяет получить прочное монолитное сооружение, расположенное ниже грунтовых вод
Форшахта для буронабивных свай представляет собой замкнутую систему из погруженных ниже уровня грунтовых вод опор (стена в земле). Конструкция состоит из соединенных по краям свай, изготовление которых производится непосредственно на месте строительства. Стенки скважин укрепляются бентонитовым раствором, а по верхней части столбов устанавливается железобетонная стяжка. Благодаря такому инженерному решению сооружение обретает целостность и монолитность.
Особенностью монтажа является полное отсутствие вибрации, что характерно для сваебойной технологии. Подземная стена состоит из непрерывной череды бетонных столбов, края которых пересекаются на величину, составляющую 5-7% от их диаметра. Каждая вторая свая армирована стальным каркасом, проходящим по всей протяженности опоры и замыкающимся на внешнее армирование наподобие монолитного ростверка.
В строительстве используются форшахты с диаметром несущих элементов в пределах 36-150 см, наиболее распространенными являются опоры сечением 62-82 см.
Область применения
Метод используется на сильно увлажненных нестабильных грунтах
Сваи БСС при всех присущих им особенностях, плюсах и минусах, получили широкое распространение в строительстве, особенно при его ведении на неустойчивых и сильно увлажненных грунтах. Устройство конструкции настолько хорошо продумано, что позволяет решать самые сложные монтажные задачи, когда другого решения просто не существует или оно чревато массой нежелательных эффектов.
Буросекущие сваи применяются для создания таких объектов:
Нельзя использовать технологию при наличии пустот в земле
Противопоказано устанавливать форшахты в таких условиях:
Форшахты могут устанавливаться в качестве ограждающей конструкции, а при монтаже в гидротехнических сооружениях — в их теле и основании.
Конструктивные особенности каркаса для буросекущих свай
Бетон имеет высокую устойчивость на сжатие, но плохо переносит изгиб и скручивание. Поперечное давление является основным критическим фактором для глубокозаглубленной конструкции. Противостоять таким нагрузкам без риска поломки могут только железобетонные изделия, в которых прочность сочетается с гибкостью.
Такую функцию в буросекущих сваях выполняет объемный стальной каркас. Наиболее эффективным является квадратное сечение, где между продольными прутами устанавливаются цельногнутые рамки. Размер каркаса делается максимально приближенным к диаметру отверстия, но с тем расчетом, чтобы металл не выступал из бетона после его застывания. Такое решение позволяет каркасу захватить часть ранее установленных бетонных опор без армирования.
Важную задачу по приданию стене в земле прочности выполняет верхний пояс из арматуры. Это сооружение изготавливается в виде балки прямоугольного сечения с прочным креплением с каркасом каждой подземной колонны. После монтажа проводится заливка армопояса бетоном. Готовая конструкция становится полностью монолитной. Снизу ее удерживает плотный слой грунта, а сверху железобетонный замкнутый пояс.
Предназначения форшахты
Буросекущие сваи предохраняют строение от оползней
Форшахта выполняет сразу несколько функций, что делает ее уникальным изобретением, которое значительно продвинуло вперед технологию частного и промышленного строительства.
Подземные сооружения отличаются многофункциональностью и могут быть использованы для таких целей:
Самостоятельное создание стены в земле невозможно. Изготовление этого сооружения проводится на основании профессионально разработанных чертежей, предварительно проведенных исследованиях грунта и с помощью мощного, высокотехнологичного оборудования.
Технология строительства
Обсадные трубы для буросекущих свай
Технология монтажа буросекущих свай отработана до мелочей и состоит из таких этапов:
Заключительной фазой является создание опалубки, монтаж армирующего пояса и наполнение формы бетоном.
Основные отличия буросекущих свай от буронабивных
Буросекущие сваи монтируют вплотную друг к другу с захватом соседнего элемента за счет иссечения его краев
Технологический процесс создания обоих конструкций практически одинаковый, но их назначение разное.
Буронабивные сваи устанавливаются на расстоянии друг от друга, армируются и выполняют исключительно несущую функцию в обустройстве фундамента.
Буросекущие сваи соединяются с захватом соседних фрагментов, выполняя задачи по гидроизоляции, удержания пластов земли и укрепления аварийных опорных систем.
Преимущества буросекущих свай
Использование буросекущих свай отличается такими достоинствами:
Все это делает данную технологию незаменимой при проведении строительства и реставрационных работ в условиях плотной застройки населенных пунктов и объектов промышленности.
Устройство стены в грунте
В условиях современного дефицита пространства, который наблюдается в крупных городах, застройщики всё чаще ищут способы наиболее рационального его использования. Для увеличения полезной площади возводимых зданий ещё в ХХ в. архитекторы устремили свои взоры ввысь, создав гигантские небоскрёбы.
Но в последнее время найден ещё более практичный способ использования драгоценной земли: наряду с ростом в высоту современные здания растут и вглубь. Это позволяет размещать в многоуровневых подземных пространствах стоянки и супермаркеты, склады и развлекательные комплексы. Одной из технологией, позволяющей производить подземное строительство, является «стена в грунте».
Описание технологии
Разработана эта технология была для возведения различных подземных построек в условиях городской тесноты. Однако она вполне подойдёт и для частной застройки.
Особенно, если строительство загородного дома ведётся на дорогостоящих участках вблизи мегаполисов и владелец земли хочет по максимуму использовать свою землю.
Глубина строительства может ограничиваться подпочвенными водами, но зачастую «стена в грунте» проходит водоносные слои, опускаясь до 50 и более метров.
Суть метода в двух словах заключается в устройстве ограждающей стены по периметру будущего подземного помещения. Данная стена должна быть заглублена вплоть до самой нижней точки проведения работ или ещё ниже.
Подобная технология может быть условно разделена на несколько разновидностей по способу сооружения защитной стены.
Траншейный сухой способ
Предусматривает применение готовых конструкций из железобетона либо заливку монолитного бетона. По периметру будущей постройки при помощи экскаватора или фрезы выкапывается траншея форшахты глубиной до 2 – 3 м.
Стенки форшахты необходимо укрепить
Форшахта служит для обозначения периметра будущей постройки, а также для укрепления стенок будущей траншеи. Как известно, у глубокой траншеи наименее устойчива её верхняя часть.
Чтобы предотвратить осыпание верхнего слабого грунта, стенки форшахты укрепляют. После этого при помощи крановых или экскаваторных грейферов производят выборку почвы из траншеи на необходимую глубину вплоть до нескольких десятков метров.
После того, как траншея выкопана на нужную глубину по всему периметру будущих стен, в неё заливают монолитный железобетон или монтируют в ней сборные бетонные конструкции.
«Сухой» способ достаточно прост и поэтому наиболее востребован в частном строительстве, а также на достаточно прочных грунтах с низким уровнем подпочвенных вод.
Траншейный мокрый способ
«Мокрая» технология основана на таком физическом понятии как «тиксотропность, под которым понимают свойство отдельных составов и материалов самостоятельно восстанавливать свою первоначальную форму. Это уникальное свойство в наибольшей степени присуще бентонитовым глинам, суспензия которых может разжижаться под действием вибрации, а после перехода в спокойное состояние – вновь увеличивать плотность, возвращаясь к исходному состоянию.
Первоначальный этап «мокрого» траншейного метода ничем не отличается от «сухого». Также производится устройство форшахты для обозначения контура глубинной траншеи. Но вот далее работы идут по совершенно другому сценарию: траншея заполняется взвесью глины в водном растворе – глиняной суспензией.
Плотность суспензии зависит от слабости грунта
Она, оказывая давление на стенки траншеи, выкапываемой в слабых грунтах, не даёт им обваливаться вниз, удерживая их форму. При этом сама суспензия находится в жидком состоянии, ничуть не препятствуя землеройной технике углублять траншею.
Для приготовления раствора смешиваются глина и вода в пропорции от 1 к 1 до 1 к 2. Плотность раствора зависит от показателей прочности грунта: чем более слабый грунт. Тем более плотной должна быть суспензия.
«Мокрый» способ применяется обычно в крупном промышленном строительстве, когда работа ведётся на слабых грунтах, или когда «стена в грунте» должна пройти сквозь грунтовые воды. В частной застройке данный способ не используется из-за сложности технологии и финансовой затратности.
Свайный метод
При свайном методе стена из монолитного или сборного железобетона заменяется сплошной стеной из буронабивных свай, заглубленных до нужного значения. В данном случае вместо копки траншеи применяется способ глубинного бурения. После устройства по периметру плотно примыкающих друг к другу скважин производится их армирование, а затем заливка бетонным раствором.
Для создания плотного заграждения, непроницаемого для подземной влаги – так называемого «инфильтрационного барьера», применяется технология лидерного бурения. Она подразумевает использование в качестве свай особых труб, одна из сторон которых имеет вогнутый желоб, проходящий вдоль всей длины трубы.
При монтаже одна труба своим желобом плотно прижимается к выпуклой части другой трубы. Таким образом, получается прочная и плотная стена, сквозь которую не могут пройти грунтовые воды.
Свайный метод используется в основном при строительстве подземных конструкций, расположенных в непосредственной близости от других зданий. В том числе, если их глубина больше, нежели глубина заложения фундамента соседних зданий.
Преимущества технологии
Данная технология подземного строительства является наиболее распространённой при возведении различных сооружений на глубине свыше 5 – 7 м. Популярность её обусловлена рядом несомненных плюсов:
Единственными ограничениями для применения такого способа может стать наличие в почве крупных пустот и большой слой насыпного грунта.
Используемая техника
Количество и номенклатура привлекаемой техники полностью зависит от объёмов работ и технологии их проведения. Если «стена в грунте» для малоэтажного загородного дома может быть сооружена при помощи лёгкого колёсного экскаватора, то строительство подземной конструкции при строительстве небоскрёба потребует привлечения большого количества специализированной техники.
Для устройства форшахты может использоваться фреза или лёгкий экскаватор. Закачка глиняной суспензии требует наличия специализированного растворного узла для её приготовления и бетононасосной станции для подачи жидкого раствора в траншею.
Глубинные траншеи копаются при помощи линейных (плоских) грейферов, навешанных на кран или экскаватор. Создание скважин для буронабивных свай производится буровыми установками вращательного или ударно-вращательного действия.
Армирование траншей и скважин
При армировании траншей или скважин применяются армокаркасы объёмного типа из рифлёной арматуры. При их изготовлении и установке следует соблюдать ряд строительных нормативов:
Перед установкой армокаркаса в траншею, заполненную глиняной суспензией («мокрый» способ), арматуру следует смочить водой. Это позволяет уменьшить налипание на неё глиняной взвеси, в результате чего увеличивается её сцепка с бетонным раствором.
Заливка бетона
В промышленном строительстве заливка бетона ведётся с использованием бетонолитных труб, которые перемещаются при помощи строительного крана.
Они представляют собой трубы диаметром от 20 до 30 см с толщиной стенки порядка 1 см, монтируемые из секций длиной 1-2 м, и подключаются к приёмному бункеру для бетона или бетононасосной станции.
Заливать бетон следует, соблюдая следующие технические условия:
Для уплотнения бетона используйте глубинные вибраторы
В частном строительстве при сооружении «стены в грунте» можно использовать бетон, приготовленный своими руками.
Монтаж сборного железобетона
Вместо заливки монолитного железобетона в «стену в грунте» можно смонтировать при помощи готовых бетонных конструкций. Это позволит значительно сократить затраты сил и времени, так как в данном случае можно будет обойтись более узкой траншеей. Подробнеее о строительстве стены в грунте смотрите в этом видео:
Не понадобится сооружать армированный каркас и производить трудоёмкую заливку бетонного раствора. Также не нужно будет ждать, пока монолитная заливка наберёт достаточную крепость. Сразу после монтажа подземной стены из готовых конструкций и их закрепления между собой можно приступать к выемке грунта для устройства подземных помещений.
1 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
Конструкции форшахты могут различаться как по форме (Г-образные, трапециевидные), так и по способу применения (постоянные, переносные). Конструкция форшахты разрабатывается совместно со свайными основаниями и «стеной в грунте» в составе проекта.
1.2 Настоящая технологическая карта применяется при:
— строительстве оснований зданий и сооружений в стесненных условиях и реконструкции действующих предприятий;
— устройстве форшахты в различных грунтовых условиях (пески, супеси, суглинки и т.д.), когда уровень грунтовых вод находится на глубине более 1,5 м от поверхности планировки площадки;
— разработке грунта траншеи экскаватором, оборудованным грейферным ковшом, или скважин буровыми установками.
1.3 Устройство форшахты должно отвечать следующим требованиям:
— продольная ось крепления должна совпадать с продольной осью ограждающей стены, здания или сооружения;
— расстояние между вертикальными стенками должно быть на 50 мм больше рабочего органа землеройного оборудования;
— для предупреждения возможных смещений вертикальных стенок форшахты между ними следует устанавливать временные деревянные распорки;
— начинать разработку грунта траншеи или скважины допускается только после набора бетоном форшахты проектной прочности.
1.4 Привязка настоящей карты к проектируемому объекту и местным условиям заключается в корректировке всех параметров, связанных со строительной группой грунтов, с глубиной и шириной траншеи, выбором крепления верха траншеи, с конструкцией разделительных элементов и армокаркасов, а также корректировке ведомости объемов работ, калькуляции и календарного плана производства работ.
1.5 При привязке карты к сооружаемому объекту в г. Москве необходимо учитывать требования, изложенные в «Организационно-технологических правилах строительства (реконструкции) объектов в стесненных условиях существующей городской застройки» (введены в действие в 1998 г.) и «Правилах производства земляных и строительных работ, прокладки и переустройства инженерных сетей и коммуникаций в г. Москве», (утверждены постановлением Правительства Москвы № 603 от 08.08.2000 г).
2 ТЕХНОЛОГИЯ И ОРГАНИЗАЦИЯ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТ
2.1 До начала производства земляных работ необходимо отключить и вынести с трассы форшахты и рабочей зоны все подземные и надземные коммуникации. При невозможности выноса надземных коммуникаций разрешается производить работы при условии их отключения под непосредственным руководством прораба или мастера, а в охранной зоне кабелей, кроме того, под наблюдением работников электро- или газового хозяйства. Готовность объекта к устройству форшахты должна определяться комиссией, назначенной руководителем управления, с оформлением акта.
2.2 До начала работ по устройству форшахты необходимы следующие подготовительные работы:
— ограждение строительной площадки забором в соответствии со стройгенпланом и с требованиями ГОСТ 23407-78;
— планировка строительной площадки на заданной отметке;
— укладка железобетонных дорожных плит для проезда автотранспорта, работы буровых машин, экскаваторов и строительных кранов;
— срезка и складирование растительного слоя грунта в специально отведенных местах, вертикальная планировка строительной площадки с уплотнением насыпей до плотности грунта в естественном состоянии (или заданной проектом), отвод поверхностных вод, устройство постоянных и временных внутриплощадочных дорог и инженерных сетей, предусмотренных проектами организации строительства;
— размещение бытовых и подсобных помещений для рабочих и ИТР;
— оборудование мест для складирования материалов, конструкций, изделий и инвентаря, а также для установки строительной техники.
2.3 После выполнения подготовительных работ должен быть оформлен акт о соответствии выполненных внеплощадочных и внутриплощадочных подготовительных работ требованиям безопасности труда и готовности объекта к началу строительства.
2.4 Работы по устройству форшахты в монолитном исполнении производятся в следующей последовательности:
— разбивка котлована по верху;
— срезка растительного слоя грунта;
— разбивка габаритов для выемки грунта;
— разработка грунта в котловане;
— планировка откосов и дна котлована;
— установка заранее изготовленных щитов опалубки по габаритам форшахты;
— укладка арматурных изделий;
— бетонирование форшахты захватками;
— выдерживание бетона, включая уход за ним;
— засыпка песком пазух котлована форшахты.
2.5 Схемой производства работ сооружения форшахты должно быть предусмотрено использование комплекта высокопроизводительных строительных машин и грузоподъемных механизмов, эффективной опалубки и других материалов.
Таблица 1 — Технические характеристики экскаваторов
Наибольшая глубина копания
Усилие на кромке зуба челюстей ковша
Угол поворота стрелы в плане
Преодолеваемый уклон твердого сухого пути
Группа разрабатываемого грунта
2.6 Размеры котлована должны обеспечивать размещение форшахты и механизированное производство работ по ее бетонированию, а также возможность перемещения людей вдоль фронта работ. Размеры выемок по дну в натуре должны быть не менее установленных проектом.
2.7 Планировку откосов и дна котлована выполняют вручную по данным визировочных отметок со срезкой неровностей толщиной до 0,1 м. Визировочные отметки отбивают маячными бороздами или приямками, после чего производится срезка грунта между маяками с откидыванием грунта на сторону.
2.8 Типы опалубок следует применять в соответствии с ГОСТ 23478-79 «Опалубка для возведения монолитных бетонных и железобетонных конструкций».
Нагрузки на опалубку следует рассчитывать в соответствии с требованиями СНиП 3.03.01-87 (обязательное приложение 11). Для устройства форшахты изготавливаются щиты опалубки из досок толщиной 40 мм.
Завод-изготовитель опалубки должен произвести контрольную сборку фрагмента на заводе. Схема фрагмента определяется заказчиком по согласованию с заводом-изготовителем.
Испытания элементов опалубки и собранных фрагментов на прочность и деформацию проводятся при изготовлении первых комплектов опалубки, а также замене материалов и профилей. Программу испытаний разрабатывают организация-разработчик опалубки, завод-изготовитель и заказчик.
Разборка опалубки должна производиться после достижения бетоном заданной прочности с разрешения производителя работ.
2.9 Заготовка и обработка арматуры должны выполняться в специально предназначенных для этого и соответственно оборудованных местах. При выполнении работ по заготовке арматуры необходимо:
— ограждать места, предназначенные для разматывания бухт (мотков) и выправления арматуры;
— при резке станками стержней арматуры на отрезки длиной менее 0,3 м применять приспособления, предупреждающие их разлет;
— ограждать рабочее место при обработке стержней арматуры, выступающей за габариты верстака, а у двусторонних верстаков, кроме этого, разделять верстак посередине продольной металлической предохранительной сеткой высотой не менее 1 м;
— складывать заготовленную арматуру в специально отведенные для этого места;
— закрывать щитами торцевые части стержней арматуры в местах общих проходов, имеющих ширину менее 1 м.
Элементы арматуры необходимо пакетировать с учетом условий их подъема, складирования и транспортирования к месту монтажа.
При устройстве ненапрягаемых арматурных изделий следует выполнять требования СНиП 3.09.01-85. Укладку арматурных сеток из стержней Æ 22 А III производить краном ДЭК-251 с обеспечением фиксации защитного слоя бетона.
2.10 Бетонирование форшахты производить захватками длиной по 10 метров. Класс бетона для форшахты устанавливается проектом.
Перед бетонированием скальные основания, горизонтальные и наклонные бетонные поверхности рабочих швов должны быть очищены от мусора, грязи, масел, снега и льда, цементной пленки и др. Непосредственно перед укладкой бетонной смеси очищенные поверхности должны быть промыты водой и просушены струей воздуха.
Все конструкции и их элементы, закрываемые в процессе последующего производства работ (подготовленные основания, арматура, закладные изделия и др.), а также правильность установки и закрепления опалубки и поддерживающих ее элементов должны быть приняты в соответствии со СНиП 3.01.01-85*.
Бетонную смесь следует укладывать горизонтальными слоями одинаковой толщины без разрывов, с последовательным направлением укладки в одну сторону во всех слоях.
Поверхность рабочих швов, устанавливаемых при укладке бетонной смеси с перерывами, должна быть перпендикулярна оси бетонируемых конструкций. Возобновление бетонирования допускается производить по достижении бетоном прочности не менее 1,5 МПа.
При укладке бетона из бункера (бадьи) расстояние между нижней кромкой бункера и ранее уложенным бетоном или поверхностью, на которую укладывается бетон, должно быть не более 1 м, если иные расстояния не предусмотрены проектом производства работ или другой технологической документацией.
2.13 Опалубка снимается после достижения бетоном прочности 1,5 МПа, обеспечивающей сохранность поверхности и кромок углов при снятии опалубки и движении людей по забетонированным поверхностям форшахты, после чего производится обратная засыпка песком до отметки верха форшахты.
3 ТРЕБОВАНИЯ К КАЧЕСТВУ И ПРИЕМКЕ РАБОТ
3.1 Все поставляемые материалы и изделия должны соответствовать ГОСТам и иметь сертификат качества.
3.2 Высокое качество и надежность сооружаемой форшахты должны обеспечиваться строительными организациями путем осуществления комплекса технических, экономических и организационных мер эффективного контроля на всех стадиях сооружения форшахты.
3.3 Контроль качества строительно-монтажных работ должен осуществляться специальными службами строительной организации, оснащенными техническими средствами, обеспечивающими необходимую достоверность и полноту контроля.
3.4 Производственный контроль качества строительно-монтажных работ должен включать входной контроль рабочей документации и оборудования, операционный контроль отдельных строительных процессов или производственных операций и приемочный контроль строительно-монтажных работ.
3.5 При входном контроле рабочей документации должна проводиться проверка ее комплексности и достаточности содержащейся в ней технической информации для производства работ.
При входном контроле строительных конструкций, изделий, материалов и оборудования следует проверять внешним осмотром соответствие их требованиям стандартов или других нормативных документов и рабочей документации, а также наличие и содержание паспортов, сертификатов и других сопроводительных документов.
3.6 Операционный контроль должен осуществляться в ходе выполнения строительных процессов или производственных операций и обеспечивать своевременное выявление дефектов и принятие мер по их устранению и предупреждению. При выполнении скрытых работ последние оформляются соответствующими актами.
Таблица 2 — Предельные отклонения контролируемых параметров