Стена в грунте — назначение и технология возведения

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.

Новости СМИ2

Одной из технологией, позволяющей производить подземное строительство, является «стена в грунте». В статье мастер сантехник расскажет об особенностях технологии.

Что это такое

Технология применяется городах и в районах сплошной застройки, предназначена для строительства подземных сооружений поблизости от эксплуатируемых объектов.

Сущность метода заключается в рытье траншей, в которых потом устанавливаются железобетонные конструкции. Назначение конструкций – ограждать территорию внутри контура траншеи, на которой производится строительство.

Плюсы и минусы

У стены в грунте есть ряд преимуществ:

Метод деликатный благодаря отсутствию вибраций. Можно использовать без риска повредить расположенным поблизости постройкам;
Практически нет шума;
Нет необходимости в мерах по водопонижению и цементации грунта;
Сравнительно небольшой объем земляных работ;
Низкая энергоемкость, высокая скорость;
Нет необходимости перекрывать движение транспорта и приостанавливать работу коммуникаций;
Экономичность;
Возможность установки на большой глубине;
Возможность работать в стесненных условиях, где нет места для маневра обычной строительной техники.

Есть и минусы. Точнее, ограничения:

Метод не используется на территориях с сильными подземными течениями;
На рыхлых грунтах;
При наличии в грунте крупных полостей и пустот.

Приминение

«Стена» может располагаться по центру различных городских коммуникаций – в процессе строительства никакого влияние на коммуникации не будет оказано, они могут функционировать в обычном режиме.

Где применяется:

При строительстве различных сооружений крупных размеров, на большой глубине, со сложной конфигурацией.
При строительстве в стесненных условиях поблизости от городской застройки.
В случаях разной глубины заложения стен.
При закладке линейно-протяженных сооружений (пример – противофильтрационная завеса).
Для быстрой постройки на водонасыщенном грунте (например, сооружение канализационного коллектора).
Для заложения фундаментов зданий.
Для строительства линий метро.
Для сооружения подземных гаражей и переходов.

Иногда это не просто оптимальный, а единственно возможный метод строительства.

Нормы и правила возведения

Монтаж ограждения регламентируется следующими нормативами:

3.02.01-87 СНиП – земляные сооружения, фундаменты;
45.13330.2012 СП – актуализированная редакция предыдущего документа.

Перед началом работ составляется технологическая карта, которая включает в себя следующую информацию:

Характеристики грунта;
Параметры траншеи – ширина, глубина;
Необходимая техника;
Регламент работ;
Требования к материалам;
Контроль и приемка;
Расчет необходимых материалов и оборудования;
График работы специалистов и техники;
Нормативные документы.

Принцип возведения сооружений способом стена в грунте

Подобная технология может быть условно разделена на несколько разновидностей по способу сооружения защитной стены:

Траншейный или свайный.
Сухой или мокрый.

Траншейный сухой способ

Технологическая схема возведения монолитной «стены в грунте»:

I — разработка грунта под глинистым раствором;
II — опускание разделительных элементов;
III — установка арматурных каркасов;
IV — бетонирование стены и извлечение ограничителей;
V — разработка грунтовых целиков;
VI — установка арматурных каркасов;
VII — бетонирование стены;
1 — жесткая штанга;
2 — грейфер;
3 — автомобильный кран;
4 — глинистый раствор;
5 — ограничители;
6 — арматурный каркас;
7 — бетонолитная труба с приемным бункером;
8 — автобетоносмеситель

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.

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.

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.

При строительстве используется следующая техника

Оборудование для устройства траншей в трудноразрабатываемых плотных грунтах:

а — установка с гидрофрезой;
6 — установка с компактной гидрофрезой;
в — установка с многошпиндельным буровым агрегатом;
1 — гидрофреза;
2 — многошпиндельный буровой агрегат;
3 — гусеничный кран;
4 — базовая машина на гусеничном ходу

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

При армировании траншей или скважин применяются армокаркасы объёмного типа из рифлёной арматуры. При их изготовлении и установке следует соблюдать ряд строительных нормативов:

Готовые каркасы должны быть по длине равными глубине траншеи или скважины.
Для образования защитного бетонного слоя вокруг арматуры ширина каркаса должна быть на 120 – 150 мм уже ширины траншеи или скважины.
При сооружении каркаса следует учитывать конструкцию стен, предполагаемую нагрузку, которую должна будет выдерживать «стена в грунте».
В конструкции каркасов должны быть предусмотрены промежутки для введения внутрь них труб для заливки бетона.

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

Схема бетонирования методом ВПТ:

а — исходное положение бетонолитной трубы;
б — подача бетонной смеси в трубу;
е — бетонирование траншеи с последовательным удалением секций трубы;
г — готовая стена;
1 — глинистый раствор;
2 — приемный бункер;
3 — пробка;
4 — бетонная смесь;
5 — шламовый бетон;
t —- заглубление трубы в бетон;
R — радиус действия трубы

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 бетонирования применяется бетон марки не ниже М-200 с размером фракции наполнителя около 5 см.
Заливка должна производиться непрерывным методом во избежание образования трещин и расслоений.
При «мокром» методе копки траншеи бетон заливается прямо в глиняный раствор. При этом суспензия по мере заполнения траншеи бетоном будет выталкиваться наверх, поэтому следует заранее предусмотреть пути отвода жидкого глиняного раствора.
Бетонолитная труба должна быть опущена в траншею таким образом, чтобы она была выше дна на 10 – 15 см.
При заливке бетона в яму, заполненную глиняным раствором, бетонолитная труба должна быть постоянно погружена в заливаемый бетон. Это поможет избежать расслаивания бетона при его опускании вниз, так как в противном случае тяжёлые наполнители (щебень, гравий) быстрее опускались бы, чем цементная смесь. Кроме того, при погружении горловины трубы в бетон предотвращается возможность смешения бетонного и глиняного растворов.
В процессе заливки обязательно следует использовать глубинные вибраторы для уплотнения бетона.
В частном строительстве при сооружении «стены в грунте» можно использовать бетон, приготовленный своими руками.

Монтаж сборного железобетона

Схема возведения стен из сборных железобетонных панелей:

1 — экскаватор;
2 — песчаная смесь;
3 — автомобильный кран;
4 — гусеничный кран;
5 — железобетонная панель;
6 — кондуктор;
7 — участок траншеи, заполненный глинистым раствором;
8 — штанговый экскаватор;
9 — цементный раствор

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.