СПОСОБ СТРОИТЕЛЬСТВА ПОДЗЕМНОГО СООРУЖЕНИЯ
METHOD FOR CONSTRUCTION OF UNDERGROUND STRUCTURE

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при возведении подземных сооружений в стесненных условиях плотной городской застройки.
Известны способы возведения подземных сооружений, при которых стены котлованов возводят методом «стена в грунте», выполняющих двойную функцию: ограждения котлована и конструктивного элемента, что особенно актуально в современных условиях тесной городской застройки. При этом устойчивость стен обеспечивается распорными конструкциями (Мангушев Р.А. Метод «Стена в грунте»//Петербургский строительный рынок. - 2006. - №6-7, июль).
Наиболее близким техническим решением является способ, описанный в патенте на изобретение RU 2220258, МПК 7 E02D29/00, опубликован 27.12.2003. Данный способ включает выполнение по контуру возводимого сооружения стен в грунте, выполнения на спланированной поверхности грунта перекрытия с распорным креплением его к возведенным стенам в грунте, монтаж инвентарной несущей конструкции с опиранием ее на возведенные в грунте стены и крепление к инвентарной несущей конструкции наращиваемых подвесок с последующей разработкой грунта под перекрытием в пространстве, ограниченной стенами, ярусами, с высотой каждого яруса, не меньшей высоты этажа возводимого сооружения, и возведением после разработки грунта каждого яруса.
Недостатком известного способа является значительная трудоемкость монтажа инвентарных несущих и распорных конструкций для укрепления стены подземного сооружения, а также необходимость постепенной разработки котлована.
Задачей настоящего изобретения является снижение трудо- и материалозатрат при возведении подземного сооружения, а также повышение технической возможности строительства подземных сооружений в стесненных условиях городской застройки.
Поставленная задача решается за счет того, что способ строительства подземного сооружения включает устройство по периметру планируемого котлована ростверка и стен в грунте с дальнейшей разработкой котлована. Стена в грунте свайная, а при ее устройстве сваи в ростверк заглубляют методом статического задавливания свай до проектной отметки и дополнительно возводят как минимум один подземный ярус стены. Для этого под ростверком вдоль заглубленных свай вынимают грунт, затем устанавливают арматурный каркас и бетонируют подземный ярус стены. Соотношение глубины котлована к заглубленной части свай должно соответствовать 0,30-0,36. Первый подземный ярус может быть возведен по всему периметру планируемого котлована равномерно, а последующие - с разбивкой на захватки.
Предложенный способ возведения подземного сооружения позволяет сократить трудо- и материалозатраты за счет возведения свайных стен в грунте, обладающих достаточной устойчивостью и не требующих дополнительного укрепления распорными конструкциями, а также повысить техническую возможность строительства подземных сооружений в стесненных условиях городской застройки при использовании метода статического задавливания свай.
Сущность предложенного способа поясняется фиг.1-3, иллюстрирующими способ строительства подземного сооружения.
Строительство подземного сооружения производят следующим образом.
По периметру планируемого котлована непосредственно на поверхности земли формируется железобетонный ростверк 1 с конусообразными отверстиями, через которые производят заглубление свай 2 на проектную глубину с использованием технологии статического задавливания, что минимизирует влияние подземного строительства на соседние здания (фиг.1). При этом свая формируется путем последовательного задавливания трубчатых секций свай, которые соединяются между собой путем приварки к переходной манжете. Далее полость сваи заполняют бетоном на всю длину. После этого производят выемку грунта внутри периметра планируемого котлована на глубину готового ростверка (фиг.2) и приступают к возведению стен подземной части здания, состоящих из одного или нескольких подземных ярусов 3 стены, которые возводят в несколько этапов. Устройство первого подземного яруса стены выполняется одновременно по всему периметру планируемого котлована 4. Для этого под ростверком вручную или с применением средств малой механизации разрабатывают грунт вдоль заглубленных свай 2, устанавливают забирки из обрезанной доски по металлическим уголкам, предварительно приваренным к сваям. Затем устанавливают арматурный каркас подземной части стены (не показано) с выпусками арматуры для следующего подземного яруса стены 3, щитовую опалубку (не показано), контролируя при этом вертикальность стен, а потом бетонируют с уплотнением бетона. После набора бетоном 30-40% начальной прочности опалубку демонтируют. Устройство последующих подземных ярусов стены аналогично первому за исключением того, что второй подземный ярус стены выполняют с разбивкой на захватки в определенной последовательности, например в шахматном порядке.
Поэтапное возведение стен подземного сооружения при постепенном возведении подземных ярусов стены сверху вниз минимизирует влияния выемки грунтов на соседние здания.
Когда подземные стены готовы, приступают к разработке котлована 4 и пола подземного сооружения. В результате высота стены подземного сооружения будет соответствовать глубине котлована h (фиг.3). Соотношение глубина котлована h к высоте заглубленной части сваи Н составляет 0,30-0,36.
При заглублении свай используется известная технология статического задавливания свай, которая позволяет проводить работы по строительству подземного здания непосредственно вблизи существующих зданий за счет отсутствия динамического воздействия на грунт и его ослабления, что минимизирует влияние подземного строительства на соседние здания. В то время как большинство способов погружения свай предполагают либо динамические воздействия на грунт - забивание либо бурение, что ослабляет грунт, повышает вероятность возникновения вывалов и просадок.
макс
Свайная стена в грунте, одновременно выполняющая функцию ограждения котлована и стены подземного сооружения, должна выдерживать давление массива грунта, а при плотной городской застройке дополнительное воздействие оказывают расположенные вблизи здания. Поэтому, для того чтобы свайная стена в грунте не потеряла устойчивость без использования дополнительного укрепления в виде распорных конструкций, необходимо обеспечить стабильность сложившегося напряженно-деформированного состояния грунта. Расчет свайной стены в грунте представляет сложности из-за трудностей определения закона распределения давления в грунте, примыкающем к сваям. Основным параметром в данном случае является отношение глубины котлована h к заглубленной части сваи Н (фиг.3). Для расчета максимальной горизонтальной силы P, не нарушающей устойчивости сваи, эмпирическим путем выведена формула (1), при этом, для обеспечения дополнительной устойчивости, при расчете было принято минимальное расстояние между сваями, равное их диаметру.
где m - коэффициент, описывающий состояние однородного грунта;
d - диаметр сваи;
h - глубина котлована;
Н - высота заглубленной части сваи.
С использованием формулы 1 получено соотношение
Например, в табл.1 приведен расчет для сохранения устойчивости абсолютно жесткой сваи диаметром 250 мм с толщиной стенки 6-7 мм. Из сравнительной таблицы видно, что при соблюдении соотношения (2) получаем трехзначный запас прочности. При меньшем значении соотношения (2) получаем недостаточный запас прочности, что приведет к потере устойчивости свайной стены, а при бóльшем значении получаем необоснованный запас прочности, что экономически нецелесообразно, так как требует заглубления сваи на большую глубину, а также большего расхода материальных ресурсов.
Зависимость максимального горизонтального давления P<sub>макс </sub>от отношения <img file="00000003.tif" he="10" wi="4" img-content="undefined" img-format="tif" />
h, м
5
5
5
5
H, м
5
10
15
20
отношение h/H
1,00
0,50
0,33
0,25
P<sub>макс</sub>, Н
1.5m
17m
65m
2667m
Предложенный способ возведения подземного сооружения позволяет в стесненных условиях плотной городской застройки возводить свайные стены в грунте методом статического задавливания, не теряющие устойчивость при разработке котлована на всю его глубину без применения дополнительных распорных конструкций за счет поэтапного возведения стен посредством устройства подземных ярусов.