ИНВЕНТАРНАЯ ОПАЛУБКА ДЛЯ СООРУЖЕНИЯ СТЕНЫ В ГРУНТЕ, ОГРАЖДАЮЩЕЙ КАПИТАЛЬНОЕ ПОДЗЕМНОЕ СООРУЖЕНИЕ

Предлагаемое техническое решение относится к области строительства подземных сооружений.
Известна инвентарная опалубка для сооружения стены в грунте, содержащая вертикально ориентированные трубы и размещенные между ними каркас с опалубочными щитами (СТО-ГК «Трансстрой» 014 - 2007, с. 36, рис. 22,а).
Недостатком является недостаточная точность установки секций, что приводит к дополнительным сложностям при обеспечении водонепроницаемости.
Известна инвентарная опалубка для сооружения стены в грунте, ограждающая капитальное подземное помещение, содержащий расположенные на расстоянии друг от друга вертикально ориентированные трубы и размещенные между ними каркас с внутренним, расположенным со стороны капитального подземного помещения, и внешним, расположенным со стороны грунта, опалубочными щитами (СТО-ГК «Трансстрой» 014 - 2007, с. 36, рис. 22,в).
Устройство соединяющихся захваток, т.е. разделение их на боковые и центральные, существенно повышает точность формирования стены в грунте. Однако существующая схема опалубочного комплекта не позволяет поверхность, обращенную к внутреннему капитальному помещению, превратить в плоскость, поэтому возникают трудности с устройством гидроизоляции, снижается надежность и повышаются трудовые и материальные затраты.
Целью данного технического решения является повышение точности установки стенки.
Поставленная цель достигается тем, что инвентарная опалубка для сооружения стены в грунте, ограждающей капитальное подземное помещение, содержит расположенные на расстоянии друг от друга вертикально ориентированные опорные трубы и размещенные между ними каркас с внутренним, расположенным со стороны капитального подземного помещения, и внешним, расположенным со стороны грунта, опалубочными щитами, при этом он выполнен из двух опорных труб, расположенных на фиксированном расстоянии «b» между их центрами, металлического каркаса с опалубочными щитами, размещенного между ними, верхнего и нижнего ограничительных элементов, размещенных соответственно в верхней и нижней частях опорных труб рядом с их торцами. Верхний и нижний ограничительные элементы выполнены из двух патрубков, объемлющих опорные трубы, и жестких соединительных элементов, расположенных по бокам патрубков и жестко к ним присоединенных. Металлический каркас выполнен в виде жесткой сквозной конструкции с высотой, равной высоте опорных труб, и шириной «с» вместе с опалубочными щитами. Торцевые части каркаса по форме в плане вписаны в вогнутую поверхность, огибающую опорную трубу. По всей высоте опорной трубы со стороны металлического каркаса по его центру расположены ограничительные выступы одинакового между собой поперечного сечения, причем внутренний опалубочный щит выполнен в виде металлического листа. Основные размеры связаны следующими соотношениями:
c=d·cosα, м;
б
l=b-d·sinα+2δ, м;
бц
l=b-d-2δ, м;
бок
b=b+d, м;
где c - полная ширина металлических каркасов 2 и 8 с учетом опалубочных щитов, м;
d - внешний диаметр опорных труб, м;
б
α - угол, определяющий разницу «b», «l» и «c», град, α<20°;
б
l - полная длина металлического каркаса 2, м;
бц
l - длина металлического каркаса 2 по продольной оси, м;
b - расстояние между центрами опорных труб, м;
δ - зазор между металлическим каркасом 2 и опорными трубами 1, м;
бок
b - полная длина инвентарного опалубочного комплекта, м.
Зазор δ в чертеже и в формулах указывает на то, что монтаж производится путем «свободной вставки» одного элемента в другой. Он исключает такие формы монтажа (сборки), как запрессовка. В данном техническом решении предполагается изготовление сборочных единиц (каркасов, ограничительных элементов и др.) в заводских условиях или на хорошо оборудованных полигонах, поэтому точность изготовления - 2-3 мм, а зазор не превышает 5 мм.
Кроме того инвентарная опалубка может иметь также следующие соотношения:
d=1,0, м;
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где изображены:
на фиг. 1 - пара инвентарных опалубок, расположенных в плане на проектном расстоянии;
на фиг. 2 - вид инвентарной опалубки сбоку;
на фиг. 3 - вид соединительного элемента в плане;
на фиг. 4 - этап сборки пары инвентарных опалубок (вид в плане котлованов с инвентарной опалубкой);
на фиг. 5 - этап сооружения «стены в грунте» (вид в плане общего котлована с забетонированными боковыми частями и соединительным элементом);
на фиг. 6 - общий вид забетонированного элементарного участка «стены в грунте».
Бетонирование «стены в грунте» осуществляется отдельными элементарными участками, для которых используется две инвентарных опалубки для сооружения стены в грунте и соединительный элемент.
ст
Инвентарная опалубка для сооружения стены в грунте выполнена (фиг. 1 и 2) из двух опорных труб 1, расположенных вертикально на фиксированном расстоянии «b» между их центрами, металлического каркаса 2 с внешним 3 опалубочным щитом, расположенным со стороны грунта, и внутренним 4 опалубочным щитом, расположенным со стороны капитального подземного помещения. Опорные трубы 1 содержат верхний 5 и нижний 6 ограничительные элементы, которые выполнены из патрубков с толщиной стенки «δ», объемлющих опорные трубы 1 с зазором «δ»,, и жестких соединительных элементов 7, расположенных по бокам патрубков 5 и 6 и жестко к ним присоединенных. Металлический каркас 2 выполнен в виде жесткой сквозной конструкции с высотой, равной высоте опорных труб, и шириной «с» вместе с опалубочными щитами.
Соединительный элемент (фиг. 3) выполнен из соединительного металлического каркаса 8 с внешним 9 опалубочным щитом, расположенным со стороны грунта, и внутренним 10 опалубочным щитом, расположенным со стороны капитального подземного помещения.
Соединительный металлический каркас выполнен в виде жесткой сквозной конструкции с высотой, равной высоте инвентарной опалубки, и шириной «с» вместе с опалубочными щитами, при этом обе торцевые части вписаны в выпуклую поверхность, соответствующую поверхности опорной трубы с учетом допуска.
По всей высоте опорной трубы со стороны бокового металлического каркаса по его центру и по всей высоте соединительного металлического каркаса на торцевых частях по их центру расположены ограничительные выступы 11 одинакового между собой поперечного сечения. Примерное поперечное сечение ограничительного выступа - равносторонний треугольник со сторонами 10 см. Торцевые части каркаса 2 по форме в плане вписаны в вогнутую поверхность, огибающую опорную трубу 1 с учетом выступа 11.
Внутренние опалубочные щиты 4 и 10 выполнены в виде металлического листа, играющего роль гидроизоляции.
Основные размеры связаны следующими соотношениями:
c=d·cosα, м;
б
l=b-d·sinα-2δ, м;
бц
l=b-d-2δ, м;
бок
b=b+d, м;
ц
цо
b=b+d(1-sinα), м;
общ
ц
бц
l=b+l+4δ, м;
где c - полная ширина металлических каркасов 2 и 8 с учетом опалубочных щитов, м;
d - внешний диаметр опорных труб, м;
б
α - угол, определяющий разницу «b», «l» и «c», град, α<20°;
б
l - полная длина металлического каркаса 2, м;
бц
l - длина металлического каркаса 2 по продольной оси, м;
b - расстояние между центрами опорных труб, м;
δ - зазор между боковым металлическим каркасом 2 и опорными трубами 1, м;
ц
b - длина металлического каркаса 8 по продольной оси, м;
цо
b - длина прямоугольной части металлического каркаса 8, м;
общ
l - общая длина участка стены, забетонированной на протяжении одного инвентарного комплекта и соединительного элемента, м;
бок
b - полная длина инвентарного опалубочного комплекта, м;
1
2
S и S - вспомогательные (поясняющие) размеры на контакте металлических каркасов 2 и 8 (см. фиг. 1 и 3), м.
Угол «α» (см. фиг. 1) назначается из условия, чтобы величина «c», с одной стороны, как можно более приближалась к диаметру «d» опорной трубы (в этом случае поверхность поперечного сечения котлована наиболее приближается к поверхности поперечного сечения инвентарного опалубочного комплекта для сооружения стены в грунте, т.е. не производится лишних земляных работ), а, с другой стороны, - чтобы угол «β» не был слишком малым (иначе не обеспечивается прочность этих концов в монтажной стадии).
Исходя из результатов экспериментов, следует также учитывать следующие соотношения
d=1,0, м;
Для описания сущности работы предлагаемого технического решения введены также следующие позиции:
12 - граница котлована для инвентарной опалубки;
13 - граница котлована для двух инвентарных опалубок и одного соединительного элемента;
14 - поверхность, ограничивающая котлован со стороны грунта;
15 - поверхность, ограничивающая капитальное подземное помещение;
16 - грунт обратной засыпки.
Инвентарная опалубка для сооружения стены в грунте, ограждающей капитальное подземное помещение работает следующим образом. Сооружение стены осуществляется в 8 этапов:
общ
1) разработка котлована с размерами, указанными на фиг. 4, под одну инвентарную опалубку. Он разрабатывается на расстоянии l от предыдущего котлована. При разработке он заполняется бентонитовой суспензией;
2) установка двух опорных труб 1 с верхними 5 и нижними 6 ограничительными элементами и фиксация расстояния между ними с помощью жестких соединительных элементов. Трубы и ограничительные элементы смазывают специальной смазкой для ликвидации сцепления с бетоном;
3) установка металлического каркаса 2;
2
4) бетонирование зоны металлического каркаса 2. При этом внутренний опалубочный щит 4, состоящий из металлического листа, играющего в дальнейшем роль гидроизоляции, не допускает протекание бетонной смеси, а внешний опалубочный щит 3, состоящий из частой сетки, не допускает попадание грунта во внутреннюю часть каркаса 2. Обеспечивают выстойку для достижения бетоном прочности 100 кг/см;
2
5) извлечение опорных труб 1. При этом верхний ограничительный элемент (элементы 5 с элементом 7) извлекается, а нижний ограничительный элемент (элементы 6 и 7) остается. Затворение суспензии цементным молоком с ускорителем схватывания. Выдержка до достижения прочности 20 кг/см;
6) разработка промежуточной заходки для соединительного элемента между двумя первичными направляющими (фиг. 5);
7) установка металлического каркаса 8 (фиг. 5);
8) бетонирование объема внутри металлического каркаса 8 (фиг. 6).
общ
На этом цикл заканчивается. Следующий цикл начинается опять с разработки котлована под инвентарную опалубку на расстоянии l (фиг. 4) от центра уже забетонированной инвентарной опалубки.
Размеры котлованов определяются следующими соотношениями (фиг. 4, 5, 6):
котл
бок
огр
b=b+2δ, м,
огр
где δ - зазор между опорной трубой 1 и стенкой котлована, м. Определяется из опытных данных;
ст
d - расстояние между стенкой котлована и поверхностью стены в грунте, м.
Существенные признаки:
1) опорные трубы 1, поскольку это основной определяющий элемент;
2) жесткие ограничительные элементы 5 и 6 - они фиксируют расстояние между трубами 1 и тем самым обеспечивают технический результат - повышение точности установки стенки;
3) металлический каркас 2 между трубами 1, «надеваясь» на ограничительные выступы 11, обеспечивает расположение продольных осей обеих труб 1 в одной плоскости;
4) внутренний опалубочный лист 4, стыкуясь после бетонирования элементарного участка стены с внутренним опалубочным листом 10 соединительного элемента, обеспечивает главное в данном техническом решении - непрерывную металлическую гидроизоляцию. Вся конструкция и технология ее возведения разработаны таким образом, что щиты 4 и 10 располагаются в одной плоскости, и стык остается заварить сварным швом.
Все четыре существенных признака необходимы и достаточны для обеспечения заявленного технического результата.
Эффективность предложенного технического решения определяется повышением точности установки, что повышает надежность гидроизоляции и снижает трудовые и материальные затраты. Точность установки достигается применением системы жестких составных частей, соединяемых с применением фиксаторов. Жесткой является инвентарная опалубка, жесткими являются металлические каркасы 2 и 8 (они целиком изготавливаются отдельно на полигоне). Фиксаторы 11 обеспечивают соосность отдельных частей. В результате металлические листы 4 и 10 точно стыкуются, обеспечивая надежную гидроизоляцию.