Устройство противофильтрационных завес «СТЕНА В ГРУНТЕ»

Суть технологии:

в грунте разрабатывается узкая глубокая траншея под защитой бентонитового (глинистого) раствора, который удерживает стенки от обрушения. Затем траншея заполняется бетоном или монтируются сборные железобетонные элементы, образуя вертикальную несущую и водонепроницаемую стену. При устройстве монолитной стены бетонная смесь подаётся методом вертикально перемещающейся трубы (ВПТ), вытесняя глинистый раствор снизу вверх. Использованный бентонитовый раствор очищается от шлама и используется повторно.

Особенности применения:

• эффективна при реконструкции исторических объектов и в условиях плотной городской застройки;
• применима в непосредственной близости от действующих инженерных коммуникаций;
• стены могут иметь в плане прямоугольную, многоугольную или круглую форму.

При строительстве подземных этажей, паркингов, тоннелей и других заглублённых сооружений необходимо ограждать котлован — не допускать обрушения стенок и притока грунтовых вод. Один из наиболее эффективных методов для глубоких котлованов (более 4 м) — «стена в грунте».

Конструктивное исполнение:

Монолитная железобетонная стена — наиболее распространённый вариант. Траншея разрабатывается захватками (секциями), в каждую захватку устанавливается арматурный каркас и методом ВПТ (вертикально перемещающейся трубы) укладывается бетон, вытесняя бентонитовый раствор. Между захватками устраиваются стыки — шпунтовые или цилиндрические — для обеспечения водонепроницаемости.

Сборная (панельная) стена — в траншею опускают готовые железобетонные панели, что ускоряет работы, но требует точного позиционирования элементов.

«Стена в грунте» совмещает функции:

• временного ограждения котлована в период строительства;
• постоянной несущей и/или ограждающей стены подземного сооружения.

Это исключает необходимость устройства дополнительных конструкций и сокращает общий объём работ.

В гидротехническом строительстве к конструкциям типа «стена в грунте» предъявляются повышенные требования по водонепроницаемости и долговечности. «СПАРТА» применяет для этих целей несколько технологических решений.

• Буронабивные секущиеся сваи

Монолитная стена из пересекающихся буронабивных свай. Обеспечивает высокую водонепроницаемость за счёт взаимного перекрытия сечений. Применима в условиях ограниченных фронтов работ и стеснённых пространств.

• Метод струйной цементации (jet grouting)

Грунтоцементные колонны, выполненные вплотную, формируют сплошной массив. Диаметр и физико-механические характеристики колонн контролируются в процессе работы. Подходит для усиления существующих конструкций и устройства завес в условиях действующих сооружений.

• Безманжетная технология

Применяется при инъектировании цементных или полимерных растворов через цельные (без манжетных клапанов) инъекторы. Обеспечивает заполнение трещин и пор без обратного перетока материала.

• Система DEPS (Double Element Pile System)

Бурение двойной колонной - внутренним буровым инструментом и внешней обсадной трубой одновременно. Применяется в мягких и неустойчивых грунтах, в том числе в условиях водных акваторий. Обеспечивает точное позиционирование свай и предотвращает обрушение стенок скважины.

Противофильтрационная завеса (ПФЗ) - это инженерная конструкция в грунте, создающая барьер на пути фильтрации подземных вод. Её задача - снизить или полностью исключить приток воды в защищаемую зону: котлован, тоннель, фундамент, грунтовую плотину.

Принцип работы: в грунте формируется вертикальный (реже - наклонный или горизонтальный) экран из материала с низкой водопроницаемостью. Вода, встречая этот барьер, не может проникнуть за него, изменяет направление фильтрационного потока или полностью блокируется.

Методы устройства противофильтрационных завес:

• Цементационные завесы - нагнетание цементного, силикатного или полимерного раствора в трещиноватые скальные породы или крупнопористые грунты. Применяется в гидротехническом строительстве - под плотинами и на берегах водохранилищ.
• Завесы методом jet grouting - грунтоцементные колонны, устроенные вплотную, образуют сплошной экран. Применяется в широком диапазоне грунтов.
• «Стена в грунте» - монолитная или сборная железобетонная стена в траншее. Обеспечивает наиболее высокую водонепроницаемость при значительных глубинах.
• Шпунтовые завесы - стальной шпунт, погружённый по периметру защищаемой зоны. Относительно быстро монтируется и демонтируется.

Область применения:

строительство котлованов в водонасыщенных грунтах, гидротехнические объекты, подземные хранилища, рекультивация загрязнённых территорий (для предотвращения распространения загрязнения с фильтрационными водами).

Ограждение котлована из свай - это конструкция, при которой ряд свай (буронабивных, буросекущихся или бурокасательных) образует вертикальную стенку по периметру котлована. В зависимости от расположения свай относительно друг друга и требований к водонепроницаемости различают несколько исполнений.

• Дискретное (шпалерное) ограждение

Буронабивные сваи устраиваются с промежутками, а пространство между ними закрепляется (цементацией, набрызг-бетоном или анкерными тягами). Применяется в плотных грунтах, где расстояние между сваями не создаёт риска обрушения грунта.

• Бурокасательное ограждение

Сваи расположены вплотную, их контуры в плане касаются. Обеспечивает сплошную стенку, но без полного перекрытия зазоров - фильтрация воды возможна в зонах касания.

• Буросекущееся ограждение

Наиболее надёжный вариант. Вторичные сваи прорезают первичные, образуя монолитную водонепроницаемую конструкцию.

• Совместная работа с анкерами

Для котлованов значительной глубины свайное ограждение усиливается грунтовыми анкерами или распорками, обеспечивающими устойчивость стенки под давлением грунта.

Шпунтовая стенка - это ограждающая конструкция, формируемая из стальных (реже деревянных или железобетонных) шпунтовых свай, погружаемых в грунт вплотную друг к другу. Замковые соединения на краях каждого элемента обеспечивают их совместную работу и препятствуют фильтрации воды.

Материалы и профили

Стальной шпунт: наиболее распространён. Выпускается в виде плоского шпунта, Z-образного (Larssen), U-образного (Hoesch) и комбинированного (трубчатого) профиля.

Выбор профиля определяется расчётными нагрузками.

Деревянный шпунт: применяется редко, для временных ограждений в несложных грунтах.

Железобетонный шпунт: используется в том случае, когда конструкция остаётся постоянной (в гидротехническом строительстве).

Способы погружения шпунта:

• вибрационный (вибропогружение) - наиболее распространённый;
• статическое вдавливание - применяется в условиях чувствительной застройки, когда вибрации недопустимы;
• ударный (молот) - при необходимости преодоления плотных слоёв.

Применение: ограждение котлованов, берегоукрепление, стены набережных, противофильтрационные барьеры.

Особенности: шпунтовая стенка, как правило, является временной конструкцией и извлекается после завершения строительства подземной части, хотя возможно её оставление в грунте как постоянного элемента.