УСТРОЙСТВО ПОДЗЕМНОГО СООРУЖЕНИЯ ДЛЯ ВОЗВЕДЕНИЯ ЗДАНИЙ ПЛОТНОЙ ГОРОДСКОЙ ЗАСТРОЙКИ

Полезная модель относится к строительству, а именно касается возведения подземных сооружений в зоне плотной застройки в условиях городского мегаполиса.
Известна конструкция устройства подземного сооружения для возведения зданий в зоне «точечной» застройки, содержащего защитную шпунтовую стенку из металлического профиля и завесу из глинистого раствор между котлованом и фундаментом существующего здания.. /1/
Такая конструкция обладает повышенной жесткостью, но не может исключить осадок фундаментов существующих зданий.
Наиболее близкой конструкцией устройства подземного сооружения для возведения зданий в зоне городской застройки является устройство, содержащее ограждение котлована и расположенный между фундаментом существующего здания и ограждением котлована геотехнический барьер в виде ряда инъекторов, установленных с возможностью подачи под давлением рабочего раствора в грунт до восстановления напряженно-деформированного состояния грунта в зоне существующего здания, сооружения /2/.
Недостатками таких защитных конструкций является недостаточность жесткости геотехнического барьера, который не может препятствовать большим перемещениям грунтового массива в случае аварийных ситуаций в котловане, в том числе подземных водонесущих
подземных коммуникаций, что приводит к обвалу стенок котлована и осадкам существующего здания.
Техническая задача заключается в повышении надежности конструкции подземного сооружения и обеспечения безопасности строительных работ и его эксплуатации за счет предотвращения перемещения грунта в сторону открытого котлована в период экскавации грунта и возведения фундамента в случае аварийных ситуаций в процессе устройства глубоких котлованов.
Поставленная задача решается таким образом, что устройство подземного сооружения в зоне плотной городской застройки, включающее ограждение котлована и расположенный между фундаментом существующего здания и ограждением котлована геотехнический барьер в виде ряда инъекторов диаметром 50-70 мм, установленных вертикально с возможностью подачи под давлением рабочего раствора в грунт до восстановления исходного напряженно деформированного состояния грунта в зоне существующего здания, согласно полезной модели, снабжено расположенной между фундаментом существующего здания и геотехническим барьером, шпунтовой стенкой, выполненной из вертикально установленных длиной не менее глубины котлована металлических труб, или буронабивных свай диаметром 200-400 мм с шагом равным 1,5-2,0 диаметра трубы или сваи, или профильных двутавровых элементов с шагом равным 1,5-2 высотам двутавра. Причем, между шпунтовой стенкой и фундаментом здания дополнительно смонтирован геотехнический барьер из ряда инъекторов, установленных с возможностью подачи под давлением рабочего раствора в грунт до восстановления его исходного напряженно деформированного состояния в процессе устройства шпунтовой стенки в зоне ограждения котлована.
Предлагаемое устройство подземного сооружения отличается от известного тем, что снабжено расположенной между фундаментом существующего здания и геотехническим барьером, шпунтовой стенкой, выполненной из вертикально установленных длиной не менее глубины котлована металлических труб, или буронабивных свай диаметром 200-400 мм с шагом равным 1,5-2,0 диаметра трубы или сваи, или профильных двутавровых элементов с шагом равным 1,5-2 высотам двутавра.
Геотехнический барьер позволяет поддерживать напряженно-деформированное состояние грунта, а в случае аварийной ситуации, например прорыва водонесущих подземных коммуникаций или некачественного бетонирования «стены в грунте» и ее обвала, или образования карстовых полостей в грунте, работает шпунтовая стенка, которая предотвращает перемещение грунта в сторону котлована, причем параметры шага шпунтовых элементов выбраны из расчета обеспечения препятствия перемещению вместе с грунтом и инъекторов геотехнического барьера.
Кроме того, для слабых грунтов между шпунтовой стенкой и фундаментом существующего здания может быть дополнительно смонтирован геотехнический барьер из ряда инъекторов, установленных с возможностью подачи под давлением рабочего раствора в грунт до восстановления его исходного напряженно-деформированного состояния в процессе устройства шпунтовой стенки в зоне ограждения котлована.
При возведении устройства подземного сооружения для зданий в зоне плотной городской застройки происходит разуплотнение грунта, что приводит к осадкам фундаментов рядом расположенных зданий и сооружений. При близком расположении строительных объектов практически сложно влиять на напряженно-деформированное состояние
грунта. Предлагаемая конструкция ограждения обеспечивает выполнение двух функций одновременно: защитной - от вывалов грунта в котлован, и предотвращение осадок существующего здания, что значительно повысит надежность конструкции подземного сооружения и обеспечит безопасность строительных работ и эксплуатации здания.
На фиг.1 представлено устройство подземного сооружения для возведения зданий плотной городской застройки; фиг.2 - элементы шпунтовой стенки (сечения); фиг.3-то же, что и на фиг.1 (вариант с дополнительным геотехническим барьером).
Устройство подземного сооружения состоит из ограждения котлована - "стены в грунте" 1, фундамента существующего здания 2, геотехнического барьера 3 из ряда инъекторов 4 и шпунтовой стенки 5 из элементов: металлических труб 6, или буронабивных свай 7, или профильных двутавровых элементов 8. Между шпунтовой стенкой 5 и фундаментом здания 2 при необходимости (слабых грунтах) устраивают дополнительно геотехнический барьер 9 из ряда инъекторов 10.
Пример.
До начала работ по устройству подземного сооружения между ограждающей конструкцией котлована 1 и фундаментом 2 существующего здания выполняют геотехнический барьер 3 путем установки ряда инъекторов 4 на глубину превышающей глубину котлована с возможностью подачи под давлением рабочего раствора в грунт и выполняют нагнетание раствора в грунт (заполнительная цементация). Затем между фундаментом существующего здания и рядом инъекторов 4 геотехнического барьера 3 возводят шпунтовую стенку 5 путем вертикальной установки металлических труб диаметром 320 мм с шагом
600 мм, или путем устройства ряда буронабивных свай диаметром 320 мм с шагом 600 мм, или путем забивки профильного двутаврового элемента, высотой 350 мм с шагом 525 мм в зависимости от свойств эксплуатируемых грунтов и расчета жесткости конструкции.
При наличии слабых грунтов геотехнические барьеры 3 и 9 устраивают по обе стороны шпунтовой стенки 5. После устройства шпунтовой стенки 5 выполняют первый цикл компенсационного нагнетания для компенсации напряжений в грунтовом массиве, возникших при устройстве шпунтовой стенки. В слабых грунтах первый цикл компенсационного нагнетания выполняется через оба геотехнических барьера 3 и 9.
При этом происходит компенсация изменения напряженно-деформированного состояния возникающего в процессе экскавации грунта из выработки, и в аварийных ситуациях с перемещением массива грунта. В процессе экскавации грунта из котлована по результатам мониторинга выполняют еще один или два цикла компенсационного нагнетания. Всего компенсационное нагнетание производят в 3 цикла.
Для контроля за изменением напряженно-деформированного состояния грунта основания предварительно, до устройства "стены в грунте", устраивают скважины для инклинометра и устройства для измерений послойных деформаций грунта. В процессе выполнения работ проводили наблюдения за перемещением ограждающей конструкции и окружающего массива грунта.
Источники информации:
1.Патент РФ №2042013, кл. E02D 29/045, публ. 1995.08.20.
2. Патент РФ №2245966, кл. E02D 31/08, публ. 10.02.2005 (прототип)