16.5.4. Заполнение траншей монолитным или сборным железобетоном

Заполнение траншей монолитным железобетоном. Устройство железобетонных «стен в грунте» из монолитного бетона методом ВПТ под глинистым раствором (рис. 16.13) проектируется в соответствии с требованиями СНиП III-15-76 [7].

Схема бетонирования способом ВПТ
Рис. 16.18. Схема бетонирования способом ВПТ
а — исходное положение трубы перед бетонированием; б — подача бетона в трубу; в — выход пробки из трубы; г — начало укладки бетона в траншею; д—г — этапы бетонирования с последовательным удалением секций бетонолитной трубы; 1 — клапан; 2 — пробка; t — заглубление трубы в бетон; KI — зона подвижной смеси; H — уровень смеси при очередном удалении секции трубы; h1 — превышение трубы над уровнем раствора; h2 —глубина бетонирования; r — радиус действия трубы

При проектировании монолитных стен следует предусматривать выполнение их захватками в шахматном порядке (через одну). Такая технология работ исключает попадание бетона в соседнюю захватку.

В исключительных случаях, когда длина захватки меньше длины откопанной траншеи, необходимо в проекте разрабатывать конструкции ограничителей, которые должны удерживать бетонную смесь на границах захваток и исключать попадание бетона в соседнюю захватку. В качестве ограничителей могут быть использованы, например, железобетонные круглые полые или призматические сваи, оставляемые в траншее. Полости свай (труб) заполняются бетоном.

Установка сборных панелей в траншею
Рис. 16.14. Установка сборных панелей в траншею
1 — уголки для подвески панелей; 2 — подвески из двутавров; 3 — панели; 4 — лоток для раствора; 5 — скважина; 6 — форшахта; 7 –– направляющий двутавр; 8 — кран
Заполнение пазух траншеи при сборном варианте стена в грунте
Рис. 16.15. Заполнение пазух траншеи при сборном варианте «стена в грунте»
а — инъецирование растворов; б — заполнение пазух твердеющим и сыпучим материалом; в — вытеснение твердеющего материала; 1 — форшахта; 2 — сборный элемент; 3 — инъецированный твердеющий материал; 4 — засыпка нетвердеющим материалом; 5 — бетон, уложенный методом ВПТ; 6 — твердеющий материал, вытесненный сборным элементом; 7 — твердеющий материал, уложенный до монтажа сборных элементов

Армокаркасы проектируют, как правило, заводского изготовления с учетом возможности их транспортирования. Жесткость сварных каркасов и способ строповки должны обеспечивать транспортирование и подъем их краном без деформаций и изменения проектных размеров. Каркасы могут иметь длину до 25 м и устанавливаться в траншею одним блоком.

Проектом должен предусматриваться непрерывный технологический процесс: разработка траншеи, установка армокаркаса и ограничителей в траншею, укладка бетонной смеси методом ВПТ.

Число бетонолитных труб определяют исходя из радиуса растекания бетонной смеси: при длине захватки до 4 м — одна труба, при 4—6 м — две трубы.

Длина бетонолитной трубы принимается такой, чтобы после установки ее в траншею и подвешивания на форшахту низ трубы не доходил до дна траншеи на 20—30 см.

Заполнение траншей сборным железобетоном. Сборные железобетонные элементы стен устанавливают в траншею после проверки наличия закладных деталей и устройств, необходимых для навески элементов на форшахту и соединения их между собой (рис. 16.14) .

Тампонаж застенного пространства (заполнение пазух и полости под подошвой панелей). Тампонаж предусматривается одним из способов, указанных на рис. 16.15, и производится отдельными захватками с Устройством между ними разделительных диафрагм.

Тампонажный раствор приготовляют из цемента, бентонита, глины, песка и химических добавок для его пластификации и замедления сроков твердения, а также противоагрессивных добавок. Подбор состава тампонажного раствора производится лабораторией.

Могут быть рекомендованы следующие характеристики тампонажного раствора:

Начало схватывания, ч 12—48
Расплыв по конусу АзНИИ, см 12—18
Прочность на сжатие в возрасте 7—28 сут на цементе марки М400, МПа 0,3—2,6
Плотность, г/см3 ≥ 1,55
Коэффициент фильтрации, м/с  ≤ 10–8
Марка по водопроницаемости не ниже W4

Расход цемента в зависимости от требований прочности затвердевшего тампонажного раствора определяется по табл. 16.7.

ТАБЛИЦА 16.7. РАСХОД ЦЕМЕНТА ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ТАМПОНАЖНОГО РАСТВОРА

Масса цемента марки М400 на 1 м3 раствора, кг Прочность раствора, МПа, возрасте
7 сут 28 сут
100 0,1 0,25
200 0,3 0,55
300 0,4 0,85
400 1 1,2
500 2 2,6

На приготовление 1 м3 раствора расходуется (при влажности составляющих 2—3 %): воды 685 л, бентонита 40—70 кг, глины 137—170 кг.

Необходимая масса рассчитывается по формуле

Масса песка на 1 м3 тампонажного раствора,
(16.7)

где mgms — масса песка на 1 м3 тампонажного раствора, кг; ρms — плотность песка, т/м3; ρgm — требуемая плотность тампонажного раствора, т/м3; ρbccm — плотность бентонито-глинисто-цементного раствора, т/м3;

ρbccm = 0,63(mbn + mc + mcm),
(16.8)

здесь mbn — масса бентонита, т; mc — масса глины, т; mcm — масса цемента, т.

Рекомендуемое количество химических добавок в тампонажный раствор приведено в табл. 16.8.

ТАБЛИЦА 16.8. ХИМИЧЕСКИЕ ДОБАВКИ В ТАМПОНАЖИЫЙ РАСТВОР

Цемент Добавки в расчете на сухое вещество, % от массы цемента, %
СДБ, ССБ СНВ мылонафт, ГКЖ-10, ГКЖ-11, ГКЖ-94
Портландцемент 0,15—0,25 0,01—0,02 0,1—0,2
Портландцемент сульфатостойкий 0,1—0,2 0,01—0,02 0,05—0,15
Портландцемент пластифицированный – – 0,05—0,15
Портландцемент гидрофобный 0,1—0,2 0,01—0,02 –
Портландцемент пуццолановый 0,2—0,3 0,01—0,02 0,1—0,2
Шлакопортландцемент 0,2—0,3 0,01—0,02 0,1—0,2

При расчете содержания сухого вещества СДБ, ССБ и СНВ в зависимости от плотности их водных растворов рекомендуется пользоваться формулами:

Ppa = 172,2(ρss – 1)/0,727;
(16.9)
mss = mpa · 100/Ppa,
(16.10)

где Рpa — содержание сухого вещества, %; ρss — плотность концентрированного раствора, г/см3; mss — необходимая масса концентрированного раствора, г; mpa — необходимая масса сухой добавки, г.

При агрессивности грунтовых вод в тампонажный раствор необходимо вводить противоагрессивные добавки. Вид добавок и их количество в зависимости от требований к тампонажным растворам подбираются в лаборатории.

16.5.5. Контроль качества и приемка работ

Проектом производства работ (или основных положений) по возведению подземных сооружений способом «стена в грунте» должен предусматриваться контроль:

  • – геометрических размеров траншеи, качества глинистого раствора (плотность, вязкость, содержание песка) и количества удаляемого осадка со дна траншеи;
  • – правильности установки арматурных каркасов и ограничителей между захватками, состава и консистенции бетонной смеси, режима бетонирования (в порядке, установленном для метода ВПТ), качества уложенного бетона и сборных элементов;
  • – правильности установки панелей и качества заполнения полостей и пазух тампонажным раствором при устройстве стен из сборного железобетона.

Составной частью контрольных работ является геодезический контроль, который должен включать наблюдения за вертикальными деформациями и горизонтальными смещениями при разработке траншеи, в период бетонирования или установки панелей, во время тампонажа и снятия панелей с подвесок, в период разработки грунта внутри ограждения и в период эксплуатации.

При приемке готовых сооружений и конструкций, выполненных способом «стена в грунте», проверяется соответствие всех показателей по прочности, устойчивости, сплошности и водонепроницаемости, предусмотренных в проекте.

Сорочан Е.А. Основания, фундаменты и подземные сооружения