СТРОИТЕЛЬСТВО ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ В РЫХЛЫХ, СЛАБОУСТОЙЧИВЫХ ВОДОНОСНЫХ ПОРОДАХ С ПРИМЕНЕНИЕМ СПЕЦИАЛЬНЫХ СПОСОБОВ

При строительстве подземных сооружений в рыхлых, слабоустойчивых водоносных породах типа плывунов и мягких пластичных глин,  невозможно осуществить обнажение массива даже на незначительной площади.  В этих случаях до начала горно-строительных работ предварительные мероприятия выполняют не только для гидроизоляции места строительства выработки от окружающего водоносного массива, но и для закрепления горных пород, а также придания им большей устойчивости при обнажении. Таким образом, при любом специальном способе строительства подземных сооружений предполагается выполнение дополнительных специальных мероприятий, которые осуществляются заблаговременно до начала горно-строительных работ.

В сложных инженерно-геологичских условиях при сторительстве подземных сооружений все чаще и в россии и зарубежом испульзуются буросекущиеся сваи, являющиеся модификацией буронабивных свай. [1]

Приемуществами которых являются:

• отсутствие негативного влияния рабочего процесса на окружающую местность. При устройстве таких конструкций не используются ударные и вибрационные установки. Поэтому не возникает вибрационных и динамических колебаний, которые могут негативно воздействовать на грунт, вызывая его смещение и деформацию расположенных поблизости сооружений;
• отсутствие сильного шума при работе. Так как технология устройства буросекущихся свай проводится по аналогии с буронабивной, то при работе оборудования не возникает шум. Это позволяет использовать метод в городских условиях;
• получение прочной герметичной конструкции (стены);
• при достаточно простой технологии изготовления подобного сооружения оно имеет хорошие технические параметры. Стена способна сдержать даже сильные грунтовые воды, обеспечивая тем самым сухость вырытого котлована;
• способность конструкции выдерживать большие нагрузки как статического, так и динамического типа. Высокая прочность и устройство свай впритык друг к другу гарантирует стойкость сооружения. Такие стены подходят для условий высокого давления грунта;
• простота работы. Буросекущиеся сваи выполняются непосредственно на стройплощадке. Нет необходимости в предварительной подготовке крупногабаритных конструкций и их доставке на объект.

Свайное ограждение (рисунок 1) состоит из бетонных опережающих свай, чередующихся с железобетонными пересекающимися сваями. На первом этапе изготавливают несколько бетонных опережающих свай без арматурных каркасов. Затем забуривают промежуточные скважины между бетонными опережающими сваями, срезая часть бетона опережающих свай. Скважины для пересекающих свай армируют арматурными каркасами, после чего производят укладку бетонной смеси.

Такая технология позволяет устраивать ограждения из рассматриваемых свай любой глубины в неустойчивых и водонасыщенных грунтах без применения глинистого раствора, что упрощает производство работ.

Рисунок 1. Этапы возведения ограждения из опережающих и пересекающих буронабивных свай:

а) первый этап - изготовление бетонных опережающих буронабивных свай; б) второй этап - изготовление железобетонных пересекающих буронабивных свай; 1 - бетонная опережающая буронабивная свая; 2 - железобетонная пересекающая буронабивная свая

Технология производства работ предопределена конструктивным решением свайного ограждения из пересекающих буронабивных свай. На первом этапе бетонируют несколько опережающих свай без арматурных каркасов в течение 40 ч, но не более 72 ч, а на втором этапе промежуточные пересекающие сваи с армокаркасами. Далее поочередно изготавливают опережающие и пересекающие буронабивные сваи. Бурение каждой скважины должно начинаться после инструментальной проверки отметок спланированной поверхности земли и положения осей каждой буронабивной сваи на площадке.

Для сооружения буросекущихся свай используется бурильная установка «Casagrande В-125».

Стартовая камера (шахта) глубиной 10,36 м кругового поперечного сечения диаметром 7.7 м в свету сооружается с опережающим креплением в виде кольцевой стенки из буросекущих железобетонных свай диаметром 820 мм. В донной части предусмотрено упрочнение грунтов.

Рисунок 2. Конструкция крепления стартовой камеры

Для этих условий определяем количество буросекущих свай в ограждении:

                                                                                       (1)

где: C – длина окружности;

 – расстояние, на которое сваи накладываются друг на друга,  = 600мм.     

Длина окружности находится по формуле:

                                                                               (2)

где: d – диаметр ограждения в свету, d = 7700мм;

Найдем число скважин:

Количество буросекущих свай принимаем 44 по всей окружности ограждения. Вертикальное армирование буросекущихся свай производится одиночной арматурой АIII диаметром 22 мм.

После создания ограждения из буросекущихся свай производится закрепление грунтов по дну будущей шахты методом струйной цементации. Толщина слоя составит 2 м, данная величина выбрана исходя из рекомендаций ГУП «Ленгипроинжпроект» для данных инженерно-геологических условий. Принятая область распространения инъектирования составляет диаметр 800 мм вокруг скважины. Исходя из этого принимается шаг расстановки между скважинами 550 мм. [2]

Бурение скважин для устройства цементно-грунтового массива выполняется станком С-6 (см. табл. 1).

Бурение скважин для устройства цементно-грунтового массива выполняется станком С-6 в два этапа – производство прямого и обратного хода буровой колонны. В процессе прямого хода производится бурение скважины диаметром 151мм, в процессе обратного хода осуществляют подъем колонны с одновременным ее вращением. При этом происходит разрушение и перемешивание грунта высоконапорной струей цементного раствора. Состав раствора: цементный раствор с В/Ц=0,6 с добавкой хлористого кальция. Состав рабочих жидкостей уточняется в процессе производства работ.

Таблица 1.

Технические характеристики бурового санка С-6

В процессе производства работ ведется контроль за:

• качеством применяемых материалов;
• дозировкой компонентов, входящих в состав растворов и их соответствие предъявляемым параметрам;
• основными характеристиками растворов: плотностью, вязкостью, временем схватывания, выходом тампонажного камня;
• по окончанию работ, посредством бурения контрольных скважин, производится отбор проб закрепленного грунта с последующими испытаниями образцов по действующим методикам.

Список литературы:

1. Насонов И.Д., Ресин В.И., Шуплик М.Н. Технология строительства подземных сооружений. Специальные способы строительства. М.:Изд. Академии горных наук, 1998.- 352 с.
2. Малинин А.Г. Струйная цементация грунтов. Пермь: Пресстайм, 2007.-168 с.