НЕСЪЕМНАЯ ОПАЛУБКА ДЛЯ ВОЗВЕДЕНИЯ СТЕН В ГРУНТЕ
STAY-IN-PLACE FORM FOR ERECTION OF WALLS IN SOIL

Изобретение относится к области строительства - к фундаментостроению, может использоваться при возведении стен в грунте, ограждении котлованов, противооползневых заграждений и т.п. в условиях слабых, плывунных грунтов и плотной существующей застройки.
Известна конструкция ограждения котлована в виде «стены в грунте» из соприкасающихся буронабивных свай (Мангушев Р.А., Осокин А.И. Геотехника Санкт-Петербурга, Монография. М.: Изд-во АСВ, 2010, стр.146, рис.6.2). Данная конструкция представляет из себя один или два ряда расположенных вплотную друг к другу в плане свай, выполненных с выемкой грунта.
Недостатком данной конструкции является возможность чрезмерной выборки грунта из под острия свай, что приводит к чрезмерным деформациям окружающей застройки. Также к недостаткам можно отнести сложность контроля сплошности стены, то есть наличия зазоров между сваями, что может привести к затоплению котлована.
Известна также конструкция ограждения котлована в виде «стены в грунте» из соприкасающихся цементно-грунтовых свай, выполненных по технологии SMW (Soil Mixing Wall System - «система смешивания грунта»), предназначенная для создания ограждающих конструкций и противофильтрационных завес. Работа выполняется захватками шириной 1 метр. Рабочий инструмент выполнен в виде трех одновременно работающих коротких шнеков, что позволяет производить равномерное перемешивание грунта с рабочим раствором на глубину до 14 метров (Мангушев Р.А., Осокин А.И. Геотехника Санкт-Петербурга, Монография. М.: Изд-во АСВ, 2010, стр.146, рис.6.3).
Технология сооружения конструкций ограждений данного типа хорошо отработана, а все технологические процессы механизированы, вместе с тем применение конструкций такого типа в условиях существующей плотной застройки вызывает нежелательные деформации грунтового основания близрасположенных зданий и сооружений. Недостатком является то, что в условиях тиксотропных грунтов применение конструкций рассматриваемого типа часто невозможно по условиям надежности и безопасности.
Известна разработка фирмы «Бауэр» - CSM (Cutter Soil Mixing - «механическое перемешивание грунта») (Мангушев Р.А., Осокин А.И. Геотехника Санкт-Петербурга, Монография. М.: Изд-во АСВ, 2010, стр.147).
Система CSM применяется для устройства несущих и ограждающих стен способом механического перемешивания при бурении траншеи грунта и цементной суспензии и из полученной смеси формируют стены.
Недостатком системы CSM является повышенный расход цемента, так как гранулометрический состав бетонной смеси - грунтоцементная суспензия - не представляется возможным оптимизировать для создания бетона достаточной прочности.
При устройстве стен в водонасыщенных плывунных грунтах возможны обрушения стенок траншеи и, соответственно, подвижка грунтового основания вследствие динамического воздействия от вибрации применяемого оборудования.
Известен также способ устройства траншейной «стены в грунте» (Мангушев Р.А., Осокин А.И. Геотехника Санкт-Петербурга, Монография. М.: Изд-во АСВ, 2010, стр.146-147, рис.6.4), который заключается в сооружении ограждающих и несущих стен подземных сооружений как противофильтрационных завес путем отрывки глубоких узких траншей под защитой глинистого раствора с последующей установкой армирующих каркасов и укладкой в траншею бетона или сборных железобетонных элементов. При устройстве монолитной бетонной или железобетонной стенки бетонная смесь укладывается в траншею способом вертикально перемещающейся трубы (ВПТ), глинистый раствор выдавливается, очищается от шлама и может использоваться на следующих захватках.
Недостатки данного способа устройства «стены в грунте» следующие:
- «пассивное» воздействие «стены» на грунтовое основание, что в некоторых условиях может снизить надежность конструкции в целом;
- наличие технологических процессов ниже уровня грунтовых вод, что ухудшает качество выполняемых работ и увеличивает трудозатраты;
- использование стен траншеи в качестве опалубки в условиях слабых грунтов существенно снижает качество и, как следствие, надежность конструкции стены, кроме того, становятся возможными деформации грунтового основания из-за обрушения стен траншеи;
- арматурные каркасы, устанавливаемые в траншею, снижают качество укладки бетонной смеси.
Наиболее близкой по технической сущности является конструкция несъемной опалубки (ЦНИИОМТП Госстроя СССР, Руководство по конструкциям опалубок и производству опалубочных работ. М.: Стройиздат, 1983, стр.152-171).
Несъемную опалубку для возведения «стен в грунте» по данному руководству рекомендуется собирать из железобетонных армоцементных, стеклоцементных плит, стальных листов или тканой стальной сетки.
Данный тип опалубки после бетонирования основной конструкции не снимается, а остается в ее теле и работает вместе с ней, являясь внешним армирующим и гидроизолирующим элементом конструкции.
Вместе с тем сборка несъемной опалубки для возведения «стен в грунте» в траншее весьма затруднительна.
У рассматриваемой конструкции имеются следующие недостатки:
- установка объемных блоков опалубки данного типа в траншею не представляется возможной, поскольку в условиях слабого грунтового основания стенки траншеи могут быть повреждены;
- помимо всего прочего у поверхности опалубочных плит, обращенной к бетону (активная поверхность) должна быть обеспечена хорошая адгезия к бетону для обеспечения совместной работы бетона и опалубки, что невозможно гарантировать при производстве работ в траншее;
- ориентация и фиксация элементов опалубки также затруднена в стесненных условиях.
Таким образом, в настоящее время применяемые конструкции и оборудование не обеспечивают в полной мере надежности при устройстве стен в грунте в условиях существующей плотной застройки и слабых водонасыщенных грунтовых оснований.
Помимо этого физико-механические свойства материалов, из которых возводится стена, должны иметь определенные и стабильные характеристики, что определит в конечном счете несущую способность сооружения.
Основными задачами при разработке новой конструкции устройства для возведения стен в грунте является повышение надежности как самой конструкции, так и грунтового основания, в котором возводится стена, а также устойчивость фундаментов и оснований расположенных в непосредственной близости зданий и сооружений.
Указанные задачи решаются следующим образом.
Несъемная опалубка для возведения стены в грунте в подготовленной траншее образована сваей, используемой как трубопровод для подачи бетонной смеси в основание сваи для фиксации сваи на дне траншеи, выполненной из трубы, вдоль которой симметрично относительно продольной оси трубы с внешней стороны закреплены два прямоугольных блока несъемной опалубки, выполненные из упруго-деформируемого материала, например тонколистовой стали, стеклопластика, углепластика. Высота блоков опалубки равна высоте или несколько больше возводимой стены. Расстояние между вертикальными стенками определяется шириной траншеи. Между собой вертикальные стенки дополнительно соединены гибкими связями, которые распределены с определенным шагом по всей поверхности опалубки, так что, когда наполнитель заполняет под определенным давлением отсеки стыков опалубки, размер опалубки в поперечном направлении увеличивается и боковые стенки опалубки оказывают активное давление на стенки траншеи, обеспечивая устойчивость не только стенок траншеи, но и устойчивость грунтового основания и фундаментов существующих зданий и сооружений, расположенных в непосредственной близости. По высоте опалубки разделяются на несколько отдельных отсеков гибкими перегородками.
Несъемная опалубка для возведения стен в грунте поясняется чертежом, где на фиг.1 представлен общий вид устройства, которое образовано сваей 1, выполненной из трубы и двух прямоугольных блоков опалубки 2, которые прикреплены к свае 1 и расположены симметрично относительно продольной оси сваи 1; блоки опалубки 2 снабжены внутренними перегородками 3, которые разделяют блоки 2 по высоте на некоторое количество отсеков; боковые стенки емкости 2 соединены между собой гибкими связями 3, которые расположены на определенном расстоянии друг от друга и которые определяют максимальный поперечный размер опалубки, при этом связи 3 могут быть отрегулированы по своей длине в зависимости от заданной ширины траншеи.
На фиг.2 представлен вертикальный поперечный разрез Б-Б. На фиг.3 приведен горизонтальный продольный разрез А-А.
Внутреннее пространство сваи 1 снабжено дополнительно системой трубопроводов, которая предназначена для подачи бетонной смеси под острие сваи 1 и во внутренние отсеки опалубки 2.
Работа по возведению стены в грунте осуществляется следующим образом: в грунтовом основании прорезается траншея необходимой глубины и ширины, в траншею опускается устройство, свая 1 закрепляется в заранее приготовленной скважине и при необходимости фиксируется бетонным раствором, который может нагнетаться под определенным давлением вокруг острия сваи. После установки устройства и фиксации сваи 1 опалубку 2 заполняют бетонным раствором таким образом, чтобы толщина заполненных емкостей 2 составляла не более половины ширины траншеи, после чего производят разработку траншеи для установки следующего устройства, при этом установку устройства производят так, чтобы опалубка 2 следующего устройства была бы ориентирована и соприкасалась бы одной плоскостью с плоскостью опалубки 2 ранее установленного устройства, после чего производится фиксация сваи 1 и заполнение бетонной смесью опалубок 2, в результате чего на участке, образованном опалубкой 2 первого устройства и опалубкой 2 заполняют траншею на всю ширину, при этом на стенки траншеи возможно оказывать активное и контролируемое давление, которое может варьироваться в случае необходимости по высоте стены.
Разрабатывая траншею по захваткам и устанавливая последовательно предлагаемые устройства, возможно возвести стену в грунте большой протяженности достаточной несущей способности.
Таким образом, при разработке новой конструкции поставленные задачи решены и предлагаемое устройство позволит возводить стены в грунте, в полной мере обеспечивая «щадящую» технологию возведения, в условиях существующей плотной застройки в слабых плывунных грунтах, так как бетон с заранее заданными физико-механическими свойствами в сочетании со стенками несъемной опалубки и внутренними связями образует железобетонную конструкцию с внешним армированием, при этом при заполнении опалубки возможно осуществить активное и необходимое давление на стенки траншеи для гарантированной устойчивости грунтового основания.