Способи кріплення котлованів і розробка ґрунту

Більшість станцій споруджують у котлованах глибиною 10...12 м, а іноді до 20 м і більше. Ширину котловану приймають залежно від ширини конструкції і її матеріалу. При збірних або монолітних конструкціях, гідроізоляцію яких виконують із зовнішньої сторони, між стінами конструкції і кріпленням котловану необхідно передбачити робочий простір шириною 0,8...1,2 м.

Металеві палі для кріплення стін котловану залежно від його ширини й глибини виконують з двотаврів від № 30 до № 55. Крок паль залежить від глибини котловану, кута внутрішнього тертя ґрунту й числа ярусів розстрілів і перебуває в межах 1,2...2 м. Для занурення паль використовують дизель - молоти, вібромолоти й віброзанурювачі. Палі забивають на 3...5 м нижче дна котловану. Більша довжина паль приводить до значного відхилення їх від вертикального положення. Допускається граничне відхилення палі на рівні дна котловану до 150 мм. Тому при влаштування кріплення глибоких котлованів перед забиванням паль проводять буріння лідерних свердловин. Буріння останніх варто також передбачати у зимовий час при промерзанні ґрунту на 1 м і більше.

Між палями встановлюють затягування.

Огородження стін котлованів із залізобетонних буронабивних паль влаштовують, використовуючи різні технології. За однією з них спочатку з кроком 1,5...1,8 м пробурюють свердловини діаметром до 0,8...1 м і встановлюють у них сталеві обсадні труби, потім опускають арматурні каркаси й починають укладати бетонну суміш, поступово витягуючи обсадні труби. За іншою - буріння проводять під глинистим розчином, що утримує стінки свердловини від обвалення, а після того як забурять свердловину до проектної відмітки, в неї опускають арматурний каркас і методом ВПТ (вертикально переміщуваної труби) укладають бетонну суміш. За допомогою бетонних вкладишів у палях залишають вертикальні канали, в які в міру розробки ґрунту в котловані закладають залізобетонні плити (рис.1.14,а). З буронабивних паль, розташованих впритул одна до другої «палі, що січуться» можна спорудити суцільну залізобетонну стіну (рис.1.14,б).

Більш розробленим способом влаштування одночасно залізобетонного огородження й несучих конструкцій станції є спосіб «стіна в ґрунті». У загальному випадку технологія цих робіт була розглянута раніше. Стіни в траншеї можуть виконуватися як монолітні, так і зі збірних елементів.

Спосіб розробки ґрунту й послідовність виконання земляних робіт повинні відповідати категорії ґрунту, системі кріплення та глибині котловану. Схема розробки й кріплення котловану показана на рис. 1.15. З великої глибини котлованів під станційні споруди ґрунт розробляють у кілька ярусів.

Рис.1.14 – Залізобетонна стіна з буронабивних паль із затягуванням (а),

«з паль, що січуться» (б)

Використовують екскаватори – драглайни з ковшем ємкістю 0,65…1,0м³. Виїмку ґрунту слід вести із середини котловану до бортів, залишаючи біля бортів берми шириною не менше 1м з природними укосами. Грунт, що залишився з боків котловану, зрізають і переміщують у зону дії екскаватора за допомогою бульдозерів. Розроблений ґрунт завантажують в автосамоскид, частину його вивозять у відвали, а частину використовують для зворотного засипання котловану. Безпосередньо в стіні ґрунт розробляють вручну.

Аналогічними прийомами розробляють ґрунт наступних ярусів, улашто-вуючи з'їзди з ухилом до 1:10 і площадки для розміщення екскаваторів і автосамоскидів довжиною не менше 20 м. Розробку наступних ярусів можна

вести екскаваторами пряма лопата з відставанням на 10...12 м від розробки вищєрозташованого ярусу.

Останній ярус розробляють з недобором ґрунту на дні котловану в 50...150 мм при роботі драглайном й 50...100 мм при роботі екскаватором з зворотною лопатою. Перебори при влаштуванні котловану в нескельних ґрунтах не припустимі.

При наявності води застосовують штучне водозниження. Мерзлий ґрунт розробляють екскаватором без попереднього розпушування тільки при товщині мерзлого шару до 0,25 м при місткості ковша 0,5...0,65м³ і до 0,4 м при об’ємі ковша 1...1,25м³. Якщо ґрунт у зимовий період промерзає на глибину, що перевищує ці величини, його спушують, відтаюють або охороняють від промерзання.

Одночасно з розробкою ґрунту виконують кріплення ґрунту між палями. Як затягування використовують дошки товщиною 50...70 мм або при значному кроці паль круглий ліс діаметром 120...140 мм.

Після розробки котловану на певну глибину влаштовують розпірне або анкерне кріплення стін котловану. При влаштуванні розпірного кріплення спочатку встановлюють пояси зі здвоєних двотаврових або швелерних балок № 45, закріплюючи їх на кронштейнах, приварених до полиць паль або заставних деталей залізобетонних стін. При спорудженні стін з буронабивних паль пояси влаштовують з монолітного бетону.

Після влаштування поясів козловим краном монтують трубчасті розстріли діаметром 300...600 мм. Їх влаштовують з кроком 4..6 м.

У торцях котловану встановлюють підкоси (куткові розстріли), розташовані під кутом 45˚ до стіни, впираючи їх в поздовжні пояси. На висоту перегінних тунелів зводять торцеві бетонні стіни з круговими прорізами по контуру панелей.

У котлованах глибиною до 10 м при сприятливих умовах ставлять один ряд розстрілів, а при глибині більше 10 м два або три ряди.

З огляду на масивність розстрілів, необхідність їхньої установки в кілька рядів, а також значні труднощі, створювані ними при виконані будівельних робіт й особливо при монтажі збірних конструкцій для забезпечення стабільності паль або залізобетонних конструкцій стін можна застосовувати анкерне кріплення.

Анкерне кріплення котлованів створюють зі сталевих стрижнів, які вводять з певним кроком у похилі свердловини, пробурені за межі обвалення ґрунту. Кінці стрижнів закріплюють у ґрунті нагнітанням цементно-піщаного розчину. Із внутрішньої сторони котловану – сталеві стрижні з’єднують з поясами нарізним сполученням.

Для влаштування анкерного кріплення використовують комплект устаткування, що складається з верстатів для буріння свердловин, агрегатів для приготування і нагнітання цементно-піщаного розчину в свердловини, а також устаткування для натягу анкерів. Для кріплення стін глибиною до 10 м у супіщаних або суглинних ґрунтах природної вологості може бути рекомендований спосіб стрижневого (нагельного) кріплення котлованів. Сутність цього способу полягає в наступному. В міру пошарової виїмки ґрунту в масив забивають або вдавлюють арматурні стрижні діаметром 20...30 мм. У щільних ґрунтах стрижні довжиною 3 м вдавлюють у раніше пробурені свердловини меншого, ніж переріз стрижнів, розміру. Стрижні довжиною 5 м вставляють у пробурені шпари діаметром 105 мм, які заповнюють цементно-піщаним розчином. Стрижні розташовують в шаховому порядку з кроком 1...1,2 м в обох напрямках. На виступаючі кінці стрижнів навішують металеву сітку з дроту діаметром 3...6 мм з чарунками 150×150....250×250 мм і наносять шари торкрету або набризк бетону товщиною не менше 50 мм.

Початкове кріплення надає масиву ґрунту стабільність, що дозволяє збільшити крутість укосів котлованів до 80˚, а в окремих випадків при сприятливих геологічних умовах зробити стіни колодязя вертикальними.

Розробку ґрунту й закріплення укосів проводять послідовними заходками на глибину 1,0...1,5 м.

Дно котловану вирівнюють бульдозером і вручну.