Способы работы в открытых котлованах, траншеях и колодцах
|
При сооружении автодорожных тоннелей мелкого заложения, главным образом для городских магистралей, применяют открытый способ работ, имеющий несколько разновидностей. Открытый или, точнее, котлованный способ предусматривает вскрытие котлована с поверхности земли на всю ширину и высоту конструктивного профиля тоннеля (с учетом необходимого строительного запаса), с искусственным ограждением его откосов для уменьшения полосы отвода и объема земляных работ. В незастроенной местности возможно сооружение котлованов с естественными откосами на всю их глубину или на ее части. Боковое ограждение котлована обычно устраивают вертикальным с применением двутавровых балок, забиваемых на глубину 3—5 м ниже основания конструкции тоннеля и на расстоянии 0,3—1,0 м от наружной грани стен тоннеля. Шаг свай вдоль оси тоннеля — 1,2—1,5 м назначают с учетом рода грунта, глубины котлована и размера сечения сваи. При наличии в черте города густой сети подземных сооружений (газ, водопровод, электрокабели и т. п.) необходимо сначала прорыть по обеим сторонам котлована узкую контрольную траншею на глубину 2—3 м для обеспечения от повреждений устройств городского подземного хозяйства, если они случайно не показаны на соответствующих планах. Кроме того, наличие траншей позволяет уменьшить глубину забивки свай и высоту копра. Большинство подземных сооружений прокладывают в чугунных трубах с раструбными соединениями или в стальных, соединяемых сваркой стыков и находящихся под большим давлением протекающих в них жидкостей или газов. Иногда подземные сооружения (канализация, телефон и пр.) могут быть проложены в гончарных и бетонных трубах. Их подвешивают на гибких стержнях, прикрепляемых к распоркам котлована или посредством жесткой вспомогательной конструкции, обеспечивающей неподвижность стыков подвешиваемых труб. По мере разработки котлована между сваями закладывают доски-забирки, передающие боковое давление грунта на сваи. Доски закладывают у внутренней полки двутавра и закрепляют клиньями и рейками. Для придания сваям продольной жесткости к ним прикрепляют пояс из швеллерных балок (обычно № 24), в который упирают концы горизонтальных распорок, которые ставят в один и более рядов по высоте. При расположении дна котлована ниже уровня грунтовых вод необходимо предварительно осушить котлован тем или иным способом в Зависимости от грунтовых условий. В грунтах, отдающих воду, лучший способ — искусственное водопонижение, экономичное и обеспечивающее неподвижность земляной массы вблизи выработки. В грунтах, не отдающих воду (плывунных), применяют шпунтовое ограждение котлована и открытый водоотлив при помощи насосных установок. При этом следует предотвращать вынос из котлована взвешенных в воде частиц грунта, так как в противном случае это может привести к осадке поверхности и повреждению зданий, расположенных вблизи бровки котлована. При значительной глубине залегания водоупора (более 20 м) прибегают к методу искусственного замораживания грунтов вдоль котлована. Для сооружения конструкции из монолитного бетона после разработки котлована до проектной глубины по дну его дают подготовку из тощего бетона (рис. XI.1) толщиной 0,10—0,15 м и возводят боковые защитные стенки из тонких (3—4 см) железобетонных сборных плит, легких сборных железобетонных блоков (лотков), бетонитовых блоков или, наконец, из кирпича.  Поверхность лотка и защитных стенок выравнивают слоем цементного раствора в 2—3 см с закруглением всех углов и сопряжений. На созданную таким образом гладкую поверхность после ее просушки наклеивают многослойную гибкую изоляцию (на тканевой основе), которую покрывают слоем цементного растзора толщиной до 3 см для защиты от возможных повреждений при последующем бетонировании. Изоляцию вверху защитной стенки нужно надежно укреплять и предохранять ее от повреждения и влияния солнечных лучей. Для этого верхнюю часть изоляции обычно выпускают и отгибают с устройством защитного короба. По окончании изоляционных работ возводят конструкцию тоннеля из бетона или железобетона с одновременным заполнением песком пространства между защитными стенками и боковым ограждением, которое обеспечивает сохранность защитной стенки, а также передачу распора грунта от укладываемой бетонной смеси. Кроме того, такое заполнение уменьшает возможную подвижку грунта и предохраняет поверхность земли от просадок после удаления сваи. При нескольких ярусах распорок приемы возведения защитных стенок для изоляции и стен конструкции соответственно видоизменяют, применяя необходимое число этапов работ. Вслед за возведением и выстойкой стен сооружают перекрытие, которое после твердения бетона изолируют с тщательным стыкованием наносимой изоляции, выпущенной из-за стен. После этого укладывают защитный слой из тощей бетонной смеси для предохранения изоляции от механических повреждений. Поверхности слоя придают уклон от середины перекрытия к стенам. После возведения перекрытия тоннеля и устройства на нем постоянных опор опускают с подвесок подземные сооружения. Вслед за этим засыпают перекрытие песком слоями 30—40 см с поливкой его и тщательной утрамбовкой во избежание просадок. Ведение этих работ в зимнее время недопустимо. В случае применения металлического шпунта вместо свай ход работ оставляют в основном неизменным. Достоинства котлованного способа работ — высокие темпы производства работ, небольшая стоимость сооружения и возможность применять внешнюю гидроизоляцию конструкции, обеспечивающую полную водонепроницаемость тоннеля. В тех случаях, когда ввиду застроенности участка нельзя применить для возведения тоннеля (шириною более 4 м) котлованный способ, применяют траншейный, при котором сооружаемую конструкцию расчленяют на элементы с последовательным вскрытием отдельных котлованов. Такими элементами являются боковые стены, перекрытие и лоток. До возведения стен будущего тоннеля сначала разрабатывают узкие траншеи на глубину от поверхности земли до отметки подошвы лотка. Разработку траншей ведут с деревянным креплением, так как применение металла для этой цели нецелесообразно вследствие необходимости частого перекрепления распорок. При мелких и коротких траншеях работу ведут горизонтальным забоем, а при большей глубине и длине траншей — вертикальными забоями-уступами длиной около 3 м и высотой до 2 м. Разработка траншей глубже 15 м и ширной более 4 м сложна и недопустима с точки зрения условий безопасности. Последовательным углублением траншей и заменой временных крепей постоянными доходят до проектной отметки дна траншеи. Далее сразу же приступают к возведению конструкции, так как нельзя оставлять открытую траншею на продолжительное время по условиям техники безопасности. По траншейному способу работ бетонируют стены тоннеля отдельными вертикальными столбами или сплошными горизонтальными слоями вдоль траншеи. При работе вертикальными столбами распределительные брусья и распорки размещают через 1,8—1,2 м. Такая неравномерная поочередная расстановка распорок по длине траншеи должна предотвращать перенапряжение досок при двух очередях бетонирования. Перед бетонированием первой очереди столбов в секциях шириной 1,8 м устраивают подготовку из тощего бетона и ведут кладку защитной стенки (обычно из бетонитовых камней или кирпича на цементном растворе). Одновременно с трех сторон устанавливают опалубку для бетонной смеси с постановкой распорок, выполняемых из пластин и коротышей. Перед установкой опалубки по защитной стенке наклеивают изоляцию с отгибом концов для последующего стыкования с изоляцией столбов второй очереди. Для лучшей связи отдельных столбов между собою в вертикальной плоскости устраивают отвесные штробы. Когда бетон столбов первой очереди отвердеет, делают перекрепление и подготовку перед укладкой бетонной смеси для столбов второй очереди. При этом боковую опалубку готовых столбов снимают. После окончания бетонных работ и выдержки разрабатывают котлован для устройства перекрытия тоннеля. Хотя такой котлован иногда достигает глубины котлована открытого способа работ, однако крепление оказывается достаточным без помощи свай, так как вместо них устанавливают стойки рядом с вертикальными брусьями крепления траншей. К стойкам приболчивают металлические (обычно швеллерные) пояса для связи в продольном направлении, а затем устанавливают горизонтальные распорки. Конструкция этих распорок может быть такой же, как и при котлованном способе работ, в том числе и деревянной. После окончания крепления устанавливают опалубку перекрытия непосредственно на грунт ядра, а затем укладывают арматуру и бетонируют перекрытие. После достижения бетоном 50-процентной прочности наклеивают гидроизоляцию, укладывают защитный слой и засыпают перекрытие грунтом. По достижении бетоном перекрытия проектной прочности переходят к разработке ядра под защитой перекрытия. Для этой цели в перекрытии оставляют отверстия, а в особых случаях ядро разрабатывают из шахт, соединенных с тоннелем подходными штольнями. Разрабатывают последние 1,0—1,5 м ядра (по глубине) отдельными поперечными полосами в две очереди, после чего устраивают бетонную подготовку, на которую наклеивают изоляцию. Эту изоляцию тщательно стыкуют с концами изоляции, заложенной под стены, и бетонируют лоток также полосами в две очереди. На этом заканчивают основные работы. Современный траншейный (миланский) способ основан на применении суспензии из бентонитовой глины в качестве средства временного крепления траншей (рис. XI.2). В траншеи шириной 0,6 м и глубиной до 10 м и более, заполненные суспензией, опускают каркасы из арматуры и подводным бетонированием возводят стены тоннеля, с выжиманием раствора глины, используемого повторно. Раствор препятствует проникновению грунтовой воды во внутреннее пространство тоннеля. Количество бентонита в растворе принимают от 4 до 18%.  Последовательность возведения перекрытия и лотка, а также удаление породы ядра аналогичны описанному выше. Гидроизоляция — внутренняя. При сооружении тоннелей на застроенных городских участках, когда стены тоннеля необходимо возводить вблизи зданий или под ними, применяют видоизмененный траншейный способ — колодезный. При колодезном способе вместо вскрытия траншеи на значительную длину разрабатывают грунт и возводят стены небольшими участками в колодцах, работая в несколько очередей в зависимости от плотности грунта, близости расположения зданий и прочности конструкций надземных сооружений. В таких случаях необходимо устройство козырька стен, который делают выше перекрытия тоннеля до отметки низа подошвы фундамента здания. Козырек обеспечивает устойчивость грунтов за боковыми стенами тоннеля и под подошвой фундамента зданий. Укладывая гидроизоляцию, обходят весь козырек, сохраняя ее полную непрерывность. В колодцах возводят только стены тоннеля с соблюдением следующего порядка работ: сначала осуществляют проходку колодцев до проектной отметки, подготавливают под изоляцию подошвы стенки, сооружают и изолируют защитную стенку, после чего устанавливают опалубку и бетонируют столб, который представляет собой часть стены тоннеля. Ввиду опасности подвижки грунта и деформации крепления совершенно недопустим длительный перерыв между земляными и бетонными работами. После окончания бетонных работ в двух боковых стенах тоннеля на определенном участке его вынимают грунт между стенами тоннеля до отметки низа перекрытия, устанавливают его опалубку и бетонируют. После этого разрабатывают земляное ядро под перекрытием и сооружают лоток. Особенность колодезного способа — в одном поперечном сечении тоннеля земляные и бетонные работы три раза чередуются друг с другом. |
