Общие положения по возведению сооружений способом "стена в грунте".

Выбор способа разработки грунтовых выработок (скважины, траншеи) для возведения стены в грунте должен производиться в зависимости от назначения сооружения, глубины его заложения, инженерно-геологических условий участка строительства, расстояния до существующих сооружений и допускаемых осадок последних.

Разработка грунтовых выработок должна производиться специализированными механизмами: буровыми, грейферными или фрезерными. При устройстве противофильтрационных завес разработка грунтовых выработок в виде траншей также может производиться специально переоборудованными (удлиненная рукоять, суженый ковш) общестроительными землеройными механизмами (экскаваторами), а также драглайнами.

В зависимости от назначения сооружения разрабатываемые грунтовые выработки заполняются монолитным бетоном и железобетоном, сборными железобетонными конструкциями, противофильтрационным материалом (глиной или смесью глины с цементом). Заполнение выработки также может быть комбинированным - сборно-монолитным.

Ширина и глубина грунтовых выработок ограничиваются возможностями применяемых землеройных механизмов. Ширина выработок может быть в пределах от 0,4 до 2 м, глубина - от 4 до 50 м и более. Устройство выработок глубиной меньше 4 м для возведения "стены в грунте" в большинстве случаев экономически нецелесообразно.

Применение способа "стена в грунте" может быть ограничено наличием грунтов с кавернами и пустотами (карст), рыхлых насыпных грунтов, неустойчивых грунтов типа плывунов и водонасыщенных илов, трещиноватых скальных пород, включением валунов и обломков строительных конструкций, подземных коммуникаций и других препятствий.

Разработка грунтовых выработок, как правило, должна производиться под защитой раствора, удерживающего их стенки от обрушения. В качестве таких растворов используют глинистые растворы (глинистые суспензии), полимерно-бентонитовые и полимерные растворы.

Для приготовления глинистых растворов (глинистых суспензий) должны использоваться бентонитовые глины, а при их отсутствии - местные глины, удовлетворяющие требованиям, изложенным в таблице 14.1 СП 45.13330.2012.

Приготовленный глинистый раствор должен удовлетворять требованиям, изложенным в таблице 14.2 СП 45.13330.2012.

Для улучшения свойств глинистых растворов могут применяться различные химические реагенты. Перечень наиболее употребляемых реагентов и их назначение приведены в таблице 14.3 СП 45.13330.2012. Наиболее универсальным и широко применяемым реагентом является кальцинированная сода, служащая для улучшения качества раствора, приготовляемого из глин практически всех видов.

В случае невозможности достижения требующихся показателей качества глинистых растворов, приготовленных из местных глин и обработанных химическими реагентами, в состав растворов следует вводить бентонитовую глину.

При работе в неустойчивых грунтах с напорными водами для повышения плотности глинистых растворов в их состав следует вводить барит, магнетит и другие утяжелители в количестве до 7% массы глины.

Качество глинистых растворов должно обеспечивать устойчивость стенок грунтовых выработок в период их разработки и заполнения материалом и одновременно не затруднять укладку в выработку материала заполнения.

Вода для приготовления глинистого раствора должна быть пресной, иметь жесткость не более 12° и соответствовать требованиям ГОСТ 23732.

Необходимое количество глинистого раствора на 1 м3 траншеи следует определять с учетом потерь, связанных с поглощением раствора грунтом и составляющих 15 - 20%.

Для повторного использования глинистые растворы должны восстанавливаться путем очистки в регенерационных установках.

Приготовление глинистых растворов и их очистка должны производиться на технологическом комплексе, включающем узел приготовления глинистого раствора, емкости для хранения готового глинистого раствора, узел его перекачки, емкости-отстойники использованного раствора, узел его очистки, склады для хранения глины и химреагентов.

Верхняя часть грунтовых выработок должна быть закреплена форшахтой (воротником), предотвращающей обрушение верха их бортов и служащей направляющей для землеройного органа. Форшахта также служит для подвешивания на ней арматурных каркасов.

Высота форшахты должна быть не меньше 0,8 - 1 м. Внутреннее расстояние между стенками форшахты в свету при применении грейферных и фрезерных механизмов должно быть на 5 - 10 см больше проектной ширины траншеи, при применении буровых механизмов - соответствовать диаметру скважины.

Высотное положение форшахты должно быть таким, чтобы уровень глинистого раствора в ней был выше уровня подземной воды на 1 - 1,5 м. По этим соображениям при высоком уровне подземной воды для устройства форшахты должна быть отсыпана насыпь.

При разработке грунта глинистый раствор в выработке должен поддерживаться на уровне не ниже 50 см. от верха форшахты. Разработка грунта не допускается, если уровень глинистого раствора находится ниже низа форшахты.

Сброс отработанного глинистого раствора в водоемы, канализацию и водопропускные сооружения категорически запрещен. Отработанный глинистый раствор должен вывозиться в отвалы.

Для приготовления полимерных растворов используются водорастворимые высокомолекулярные полимеры: полиакрилонитрил (гипан, пасты К-4, К-9), полиакриламид (ПАА), карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ), сополимер М-14 и другое.

Оптимальные рецептуры полимерных растворов, показатели качества которых в значительной степени зависят от конкретных геолого-гидрохимических условий участка строительства, подбираются опытным путем. Плотность полимерных растворов обычно составляет 1,01 - 1,1 г/см3.

Укладка бетона в грунтовые выработки (независимо от их глубины и заполнены они раствором или нет) должна осуществляться методом ВПТ (вертикально перемещаемой трубы).

Соответственно, свойства бетонных смесей, применяемых для устройства "стены в грунте", должны удовлетворять требованиям, предъявляемым к бетонным смесям, укладываемым методом ВПТ, а также общим требованиям к бетонным смесям и бетону.

Осадка стандартного конуса, укладываемого в выработку бетона, должна составлять 18 - 20 см, а крупность заполнителя - не превышать 50 мм.

Укладка бетона в грунтовые выработки может также производиться путем напорного бетонирования, заключающегося в нагнетании бетонной смеси в выработку под избыточным давлением.

Для повышения прочности, сплошности и водонепроницаемости монолитных "стен в грунте" производят укладку в выработку малоподвижных бетонных смесей (осадка конуса 5 - 9 см) с вибрационным уплотнением.

Вибраторы, служащие для облегчения укладки бетона и его уплотнения, размещаются на нижней части бетонолитной трубы или (и) у приемного бункера. Мощность вибраторов и режим виброукладки устанавливаются ППР в зависимости от глубины траншеи и размеров захватки.

Следует удалять ослабленный из-за перемешивания с глинистым раствором слой бетона толщиной 0,5 - 1 м в верхней части возведенной конструкции. Эта операция может быть совмещена с устройством по верху стены в грунте обвязочного пояса.

Перед укладкой бетона в выработку заполняющий ее загрязненный глинистый раствор должен быть замещен на свежий, а дно выработки очищено от выпавшего шлама. Очистка дна выработки от шлама должна производиться с помощью грейфера, погружных насосов или эрлифтных установок.

Укладка бетона в выработку должна производиться не позже 8 ч после окончания разработки грунта и не позже 4 ч после опускания в выработку арматурного каркаса. При вынужденных перерывах глинистый раствор в выработке во избежание его расслаивания должен периодически перемешиваться.
Укладка бетона в выработку должна производиться без перерывов. Скорость бетонирования должна быть не меньше 20 м3/ч, скорость подъема укладываемой бетонной смеси в выработке - не меньше 3 м/ч.

В случае вынужденного перерыва в бетонировании укладка бетона в выработку может быть продолжена не раньше, чем через 3 сут. При этом перед началом бетонирования поверхность уложенного бетона должна быть очищена от выпавшего шлама с помощью погружных насосов или эрлифтных установок.

В случае обнаружения при откопке в готовых стенах непробетонированных мест эти места должны быть расчищены от грунта и глинистого раствора и заделаны бетоном такого же класса. В бетон заделки должны быть установлены инъекционные трубки и после набора им прочности проведено контрольное нагнетание цементного раствора. Аналогичные работы должны быть выполнены и в местах со слабым бетоном, перемешанным с грунтом или глинистым раствором.

Допустимые отклонения при проведении работ по возведению сооружений способом "стена в грунте" приведены в таблице 14.4 СП 45.13330.2012.

При использовании внутреннего пространства, образуемого замкнутой "стеной в грунте", устройство нулевого цикла может осуществляться двумя способами: "снизу-вверх" и "сверху-вниз".

При способе "снизу-вверх" производится поярусная разработка грунта в котловане с установкой, при необходимости, временного крепления в виде распорок, подкосов или грунтовых анкеров. Котлован отрывается до проектной отметки и затем последовательно возводятся фундаментная плита и плиты перекрытия, начиная с нижнего яруса.

Осуществлять строительство способом "снизу-вверх" экономически выгодно для сооружений, имеющих большие размеры в плане.

При способе "сверху-вниз" производится поярусная разработка грунта в котловане с единовременным возведением плит перекрытий. Разработка каждого нижнего яруса котлована осуществляется под защитой уже возведенного над ним перекрытия.

Способ "сверху-вниз", как обеспечивающий минимальное влияние разработки котлована на окружающую застройку, рекомендуется использовать при многоуровневых подземных сооружениях и близком расположении к ним существующих строений и коммуникаций.

Арматурные каркасы для "стены в грунте", как правило, должны изготавливаться в заводских условиях. Заводской контроль используемой арматуры должен выполняться в соответствии с требованиями ГОСТ 5781.

Каркасы, поставляемые на стройплощадку, должны проходить входной контроль. Состав входного контроля арматурных каркасов приведен в таблице 14.5 СП 45.13330.2012.

Бетонная смесь, укладываемая в грунтовую выработку, должна проходить входной контроль. Состав входного контроля бетонной смеси приведен в таблице 14.6 СП 45.13330.2012.