СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ ГЕОТЕХНИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ НА АКВАТОРИЯХ ГОРОДСКИХ РЕК И КАНАЛОВ
METHOD FOR CONSTRUCTION OF GEOTECHNICAL STRUCTURES IN THE WATER AREA OF URBAN RIVERS AND CANALS

Настоящее изобретение относится к строительству подземных сооружений на акваториях и в подрусловом пространстве рек и каналов в условиях больших городов. Конкретно, к возведению ограждающих и несущих стен подземных сооружений, сооружаемых по технологии траншейных «стен в грунте», противофильтрационных завес, опорных баррет и др. в акваториях городских рек и каналов.
Известен способ возведения ограждающей «стены в грунте» подземного сооружения в подрусловом пространстве (Патент №2686206, Опубликовано: 24.04.2019, Бюл. №12 «Способ возведения подземных сооружений вдоль русла рек и каналов»). Способ возведения подземных сооружений вдоль русла реки или канала, характеризующийся временным перекрытием водного потока реки или канала посредством дамбы, с пуском водного потока по другому имеющемуся или временно создаваемому обходному маршруту, последующей раскопкой высохшего русла и устройством фундамента, на котором выстраивают сооружения со стенами, поверх стен возводят плиту перекрытия, которая является основанием под руслом потока реки или канала, затем снова пускают водный поток, отличающийся тем, что дамбами в начале и в конце перекрывают весь водный поток части реки или канала в зоне наличия обходного маршрута для течения водного потока, либо создают искусственный временный маршрут для течения водного потока, затем осушают данный перекрытый участок, после чего выполняют раскопку дна и строительство проводят вдоль русла реки или канала, причем предварительно выкапывают котлован и ограждают его стенами, а поверх стен ставят перекрытия. Способ предусматривает понижение уровня подземных вод (УПВ) вокруг проектируемого котлована с последующим производством работ по возведению ограждающей «стены в грунте» по известной технологии строительства в сухих условиях.
Недостатком известного способа является необходимость проведения усиления оснований зданий и сооружений на значительной площади окружающей территории, а также затраты на поддержания пониженного уровня воды в течение длительного времени возведения подземного сооружения.
Известен способ возведения подземного сооружения в подрусловом пространстве без понижения УПВ (Патент №2770187 Опубликовано: 14.04.2022 Бюл. №11). Способ возведения подземных сооружений в подрусловом пространстве реки или канала в условиях существующей застройки, характеризующийся временным перекрытием водного потока посредством дамб, с пуском водного потока по временно создаваемому маршруту, осушением и водопонижением на выделенном участке русла, последующим возведением ограждающих стен с размещением оборудования на дне канала, раскопкой котлована и устройством железобетонного фундамента и каркаса, с последующим восстановлением водного режима поверх подземного сооружения, отличающийся тем, что вдоль берегов канала намывают или отсыпают временные дамбы, на которых размещают технологическое оборудование для устройства «стены в грунте», а возведение продольных ограждающих стен подземного сооружения выполняют без перекрытия водного потока, который перепускают через трубы байпаса, затем отсыпают поперечные дамбы и возводят с них поперечные стены комплекса, затем производят откачку воды из отгороженной части канала, затем выполняют разработку грунта в котловане и возведение конструкций комплекса без понижения уровня подземных вод на окружающей территории. Способ предусматривает возведение временной или постоянной ограждающей «совершенной» стены в грунте по всему периметру строящегося сооружения с пропуском водного потока по трубопроводу байпаса, причем все работы выполняются с поверхности временных пристенных дамб, причем отметка верха форшахт превышает уровень воды в канале не менее полутора метров для эффективного действия бентонитового раствора в траншее, поддерживающего устойчивость стенок траншеи.
Недостатки известного способа, принятого за прототип: отсыпка или намыв временных дамб и последующая их разборка - достаточно дорогая, длительная и трудоемкая операция, т.к. для работы тяжелого бурового оборудования требуется выполнить процесс естественного или искусственного уплотнения грунта дамбы. Намыв грунта неизбежно вызывает замутнение воды и ухудшает экологическую обстановку ниже по течению реки.
Технической задачей изобретения является повышение эффективности работ по освоению подруслового пространства каналов в городах без нанесения вреда экологии пространства.
Техническим результатом является сокращение трудоемкости работ и экологической нагрузки на природную среду и окружающую застройку при возведении конструкции типа ограждающей «стены в грунте» подземного комплекса в условиях сложившейся застройки современного мегаполиса, исключая намыв дамб для сооружения форшахт, нарушение нормального функционирования прилегающих предприятий и комфорта жителей, нарушение экологических требований к режиму водного объекта.
Поставленная задача решается за счет того, что в отличие от известного способа, включающего намыв дамб, возведение наземных форшахт в теле дамб, разработку траншей и бетонирование «стены в грунте» с помощью оборудования, размещенного на поверхности дамб, в предлагаемом способе вместо поверхностных бетонных форшахт на поверхности дамб используют погружные металлические форшахты.
Причем в качестве стенок форшахт могут использовать борта плавучих понтонов, которые притапливают в месте производства работ и опирают днищем на дно канала. При этом отметка палубы понтона, где размещают технологическое оборудование, должна быть выше УПВ не менее, чем на 1,6 м. Форшахты могут быть образованы в пространстве между бортов двух понтонов путем их параллельного расположения с зазором, либо между бортом понтона и стеной набережной, либо между шпунтовой стеной и бортом понтона.
Содержание изобретения поясняется на фигурах 1-4. На фиг.1 показан разрез площадки строительства «стены в грунте» на берегу с понтона, на фиг.2 - разрез по форшахте из бортов двух понтонов, на фиг.3 - разрез по форшахте из шпунтовой стены и бортом понтона, на фиг.4 - план на фиг.2.
1 - канал или рукав реки
2 - стенки набережных
3 - «стена в грунте»
4 - подземный Комплекс
5 - форшахта
6 - понтон
7 - грунт на дне канала
8 - палуба
9 - уровень воды в канале
10 - технологическое оборудование
11 - траншея
12 - шпунтовая стена
13 - арматурный каркас
14 - бетонолитная труба
15 - торцевые стенки форшахты
Особенность предлагаемого способа - не допускать загрязнения воды в канале буровой жидкостью, типа бентонитовой глины, обеспечивая при этом устойчивость стенок траншеи 11 за счет избыточного гидростатического давления столба бурового раствора высотой не менее 1,6 м над уровнем воды в канале или УПВ. Способ реализуется в следующей технологической последовательности. Понтон 6 транспортируют по воде к месту возведения «стены в грунте», затем его трюм заполняют водой и понтон притапливают на грунт на дне канала. Форшахта 5 образуется из бортов спаренных понтонов и инвентарных торцевых стенок и заполнятся буровым раствором. Затем производится разработка грунта в траншее через форшахту.
Пример реализации способа возведения подземного комплекса глубиной до 15 м в подрусловом пространства канала
Канал 1 или рукав реки, расположен в центре большого города. Берега канала ограничены бетонными стенками 2 набережных. Окружающие здания - объекты исторической застройки. Глубина канала - в пределах 2-3 м. Планируется возвести подземный Комплекс 4 в виде монолитного железобетонного трехуровневого сооружения ниже уровня дна канала. Требования городских властей: не размещать производственные и бытовые помещения на набережных; не допускать понижения уровня подземных вод; не загрязнять воды рек и каналов; все работы выполнять не выходя за пределы акватории.
На акватории вдоль берега канала на винтовых инвентарных сваях устраивают настил и размещают бытовые и вспомогательные помещения. Все пространство проектируемого подземного сооружения ограждают совершенной «стеной в грунте» 3, заглубляемой в слой водоупора, для гарантированного исключения понижения УПВ при раскопке котлована под строительство подруслового Комплекса. Из-за стесненности территории границы Комплекса 4 могут не совпадать с границами канала 1, поэтому «стена в грунте» 3 в отдельных местах может проходить по земле, набережным, местами по воде канала. «Стена в грунте» -траншейная, выполняется с помощью форшахт 5. По предлагаемому способу технология работ, оборудование и конструкция стены - одинаковы с прототипом, специальными являются понтоны 6 и форшахты 5. Плавсредства, которыми являются понтоны 6, снабжены емкостями в трюме, которые могут заполняться водой и погружать понтон на грунт 7 на дне канала в расчетном месте акватории, при этом верхняя часть палубы 8 остается над уровнем воды 9 для удобства размещения и работы бурового и другого технологического оборудования 10. В отдельных местах, где «стена в грунте» сооружается по сухому пространству, оборудование размещают на понтоне, а форшахты 5 возводятся в грунте известным способом (СТО Нострой 2.5.74-2012 Устройство «стены в грунте»), если по воде - с помощью предлагаемого способа. В зависимости от места возведения стеньг в грунте предлагаются варианты способа.
Вариант способа: форшахту образовывают из борта понтона и стены набережной - в зазоре - «борт понтона - стена набережной».
Вариант способа: форшахта образуется из бортов двух понтонов.
Вариант способа: стена возводится через форшахту в зазоре - «шпунтовая стенка-борт понтона»
Литература
1. Патент №2686206 (RU), Способ возведения подземных сооружений вдоль русла рек и каналов.
2. Патент №2770187 (RU), Способ возведения сооружения в подрусловом пространстве рек и каналов в городской застройке.
3. А.С. №369240 Затапливаемый понтон для буровой установки Е21 7/12, 1973.
4. СТО Нострой 2.5.74-2012 Устройство «стены в грунте».