СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ ОГРАЖДАЮЩЕЙ СТЕНКИ В ГРУНТЕ Российский патент 1997 года по МПК E02D29/00 E02D5/20 

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при возведении заглубленных в грунт сооружений различного назначения: ограждений котлованов, шпунтовых стенок, причальных и других сооружений, строительстве фундаментов, подвальных помещений, стенок набережных.

Известен способ крепления выемки в грунте, включающий забивку в грунт вертикальных элементов железобетонных свай, бурение между ними скважин, в которые опускают перфорированные трубы с соплами, направленными в стороны соседних свай, и подачу через сопла под высоким давлением воды для размыва грунта между скважинами и сваями и обнажения поверхности свай с одновременным заполнением образующейся полости между сваями цементным раствором, при твердении которого образуется стенка между сваями [1]
Недостатками известного способа является то, что при однорядном расположении свай имеет место недостаточная жесткость ограждения, определяемая моментом инерции свай относительно горизонтальной оси их симметрии.

Наиболее близким к изобретению техническим решением по решаемой задаче, существу и достигаемому результату является способ выполнения ограждающей стенки в грунте, включающий создание в грунте вертикальных элементов ограждения с расположением их вдоль ограждаемого объекта рядами на расстоянии в ряду друг от друга и смещением в каждом ряду относительно элементов смежного ряда, последовательное соединение смежных вертикальных элементов смежных рядов связями и выемку грунта под защитой ограждения до требуемой глубины [2]
В этом способе вследствие расположения свай рядами недостаток, присущий указанному выше известному способу, устранен, однако и этому способу присущи следующие недостатки.

Если часть работы по выполнению ограждения, а именно создание двух рядов свай, выполняют до выемки грунта, то остальные работы, а именно установку сваей, затяжек, поясов и распорок выполняют в процессе выемки грунта, что вынуждает осуществлять выемку грунта послойно, чередуя отрывку грунта в каждом слое с установкой поясов и распорок между сваями. Такое чередование работ снижает производительность труда и увеличивает трудоемкость и продолжительность работ. В несвязных грунтах, т.е. в грунтах с малой величиной сцепления, возможны вывалы максимального грунта в перерывах времени между окончанием выемки слоя грунта у этих свай и созданием затяжек и жестких связей между ними. Такие вывалы вызывают дополнительные трудозатраты по их удалению и могут вызвать подвижки грунта за сваями, что в свою очередь может вызвать увеличение активного давления грунта на ограждение, в расчете на которое необходимо увеличить глубину заглубления свай в грунт и жесткость связей, затяжек и распорок (по сравнению со случаями, когда вывалы грунта между сваями исключены).

Задачей настоящего изобретения является снижение материалоемкости за счет обеспечения возможности оптимизации параметров вертикальных элементов, а именно их длины и жесткости, а также размеров поперечного сечения связей между ними, в том числе при необходимости выполнения их глубиной, большей глубины выемки грунта, а также снижение трудоемкости работ и уменьшение сроков строительства за счет обеспечения возможности полного выполнения ограждения до начала разработки грунта, защищенного этим ограждением, исключения подвижек грунта за ограждением, что в свою очередь способствует снижению материалоемкости, исключения необходимости послойной выемки грунта.

Эта задача решается за счет того, что в способе выполнения ограждающей стенки в грунте, включающем создание в грунте вертикальных элементов ограждения с расположением из вдоль ограждаемого объекта рядами на расстоянии в ряду друг от друга и смещением в каждом ряду относительно элементов смежного ряда, последовательное соединение смежных вертикальных элементов смежных рядов связями и выемку грунта под защитой ограждения до требуемой глубины, вертикальные элементы в каждом последующем ряду смещают относительно вертикальных элементов предыдущего ряда на величину, равную 0,2 ^oC 0,8 шага вертикальных элементов, причем вертикальные элементы выполняют длиной H, определяемой зависимостью h ≅ H ≅ 3h, где h требуемая глубина выемки грунта, причем при выполнении вертикальных элементов длиной, равной требуемой глубине выемки грунта, связи выполняют до глубины, равной длине вертикальных элементов, а при выполнении вертикальных элементов длиной большей требуемой глубины выемки грунта, связи выполняют до глубины, превышающей требуемую глубину выемки грунта на (0,2 ^oC 2,0) h, при этом расстояние в свету между вертикальными элементами в ряду принимают равным (0,5 ^oC 10) d, а расстояние между рядами в свету равным (1 ^oC 5) d, где d наибольший размер поперечного сечения вертикального элемента. При этом связи в связных грунтах могут выполнять с разрывами по высоте, причем высота разрыва составляет (0,5 ^oC 3) d; перед выемкой грунта вертикальные элементы всех рядов могут объединять поверху горизонтальным шапочным элементом; по мере выемки грунта противолежащие участки ограждения могут объединять распорами; до выемки грунта и/или в процессе выемки грунта ограждения могут заанкеривать в грунте посредством анкерных устройств.

Технический результат, обеспечиваемый указанной выше определенной последовательностью определенных операций, состоит в том, что вследствие оптимизации параметров вертикальных элементов и связей между ними снижается материалоемкость возводимой в грунте по изобретенному способу ограждающей стенки, обеспечивается возможность выполнения связей ниже глубины требуемой выемки грунта, что позволяет расположить связи в зоне действия максимальных моментных нагрузок и увеличить жесткость ограждения без увеличения материалоемкости.

На фиг. 1 изображен фрагмент ограждения в плане, возводимого согласно заявляемому способу; на фиг. 2 разрез по А-А на фиг. 1; на фиг. 3 то же, со связями, которые выполняют до глубины, превышающей глубину выемки грунта; на фиг. 4 разрез по Б-Б на фиг. 1, со связями, расположенными по высоте с разрывами; на фиг. 5 то же, с шапочным элементом; на фиг. 6 то же, с распорками, объединяющими противолежащие участки ограждения; на фиг. 7 разрез по Б-Б на фиг. 1 с анкерными устройствами.

Способ согласно изобретению осуществляют следующим образом.

За контуром ограждаемого объекта 1 производят создание в грунте 2, по крайней мере, двух рядов вертикальных элементов 3, 4. Элементы 3 расположены в одном ряду, а элементы 4 в другом. В качестве вертикальных элементов 3, 4 могут быть элементы любого поперечного сечения, в том числе сваи, шпунтовые сваи и т.п. строительные конструкции. В каждом ряду вертикальные элементы 3, 4 создают на расстоянии друг от друга, при этом в каждом последующем ряду вертикальные элементы 4 смещают относительно вертикальных элементов 3 предыдущего ряда на величину, равную 0,2 ^oC 0,8 шага вертикальных элементов. Вертикальные элементы 3, 4 выполнены длиной H, определяемой зависимостью h ≅ H ≅ 3h, где h требуемая глубина выемки грунта. При выполнении вертикальных элементов 3, 4 длиной, равной требуемой глубине выемки грунта, элементы 3 и 4, смежные между собой в смежных рядах, последовательно соединяют связями 5, которые выполняют до глубины, равной длине вертикальных элементов 3 и 4. Если вертикальные элементы согласно приведенной выше зависимости выполняют длиной большей требуемой глубины выемки грунта, то сваи 5 выполняют до глубины, превышающей требуемую глубину выемки грунта на (0,2 ^oC 2,0) h, при этом расстояние в свету между вертикальными элементами 3 и 4 в ряду принимают равным (0,5 ^oC 10) d, а расстояние между рядами в свету равным (1 ^oC 5) d, где d наибольший размер поперечного сечения вертикального элемента 3 или 4. Связи 5 в связных грунтах могут выполнять с разрывами 6, высота которых составляет (0,5 ^oC 3) d. После возведения вертикальных элементов 3 и 4 всех рядов их могут объединять поверху горизонтальным шапочным элементом 7, который выполняют перед выемкой грунта. Таким образом, выемку грунта оказывается возможным производить после выполнения всего ограждения сразу на всю требуемую глубину с использованием всех имеющихся строительных средств. По мере выемки грунта противолежащие участки 8 ограждения могут объединять распорами 9. Связи 5 могут выполнять любым известным способом. В песчаных или маловлажных лессовых грунтах связи 5 могут быть выполнены химзакреплением, силикатизацией массива грунта между вертикальными элементами 3 и 4; в мягкопластиных глинистых грунтах для возведения связей 5 возможно использовать известную струйную технологию с бурением скважин между вертикальными элементами 3 и 4 на необходимую глубину, погружением в скважины специального снаряда, состоящего из двух труб, в одну из которых подают воду и размывом грунта образуют прорезь между скважиной (не показана) и вертикальным элементом, а во вторую (не показана) твердеющий материал, например цементный раствор, заполняющий образованную прорезь, создавая тем самым связь 5 между вертикальными элементами 3 и 4. Расстояние между вертикальными элементами назначают исходя из глубины выемки грунта внутри создаваемого ограждения и состояния грунта за ограждающей стенкой: крупности его частиц, сцепления, угла внутреннего трения, влажности, плотности, консистенции. Как показали проведенные многочисленные эксперименты и наблюдения, с учетом всех указанных выше факторов оптимальные параметры расстояния в свету между вертикальными элементами в ряду находятся в интервале (0,5 ^oC 10) d, а между рядами в свету (1 ^oC 5) d, где d наибольший размер поперечного сечения вертикального элемента. По выемки грунта и/или в процессе выемки грунта ограждения могут заанкеривать в грунте посредством анкерных устройств 10.

Изобретение относится к области строительства, а именно к способам возведения в грунте ограждающих стенок. Новым в способе является то, что вертикальные элементы, которые создают в грунте с расположением их вдоль ограждаемого объекта рядами на расстоянии друг от друга в каждом ряду и смещением в каждом ряду относительно смежных элементов смежного ряда, смещают на величину, равную 0,2 ^oC 0,8 шага вертикальных элементов, причем вертикальные элементы выполнены длиной H, определяемой зависимостью h ≅ H ≅ 3h, где h - требуемая глубина выемки грунта, причем после образования в грунте вертикальных элементов осуществляют последовательное соединение смежных вертикальных элементов связями, причем при выполнении вертикальных элементов длиной, равной требуемой глубине выемки грунта, связи выполняют до глубины, равной длине вертикальных элементов, в при выполнении вертикальных элементов длиной большей требуемой глубины выемки грунта связи выполняют до глубины, превышающей требуемую глубину выемки грунта на (0,2 ^oC 2,0) h, при этом расстояние в свету между вертикальными элементами в ряду принимают равным (0,5 ^oC 10) d, а расстояние между рядами в свету - (1 ^oC 5) d, где d - наибольший размер поперечного сечения вертикального элемента. 4 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Способ выполнения ограждающей стенки в грунте, включающий создание в грунте вертикальных элементов ограждения с расположением их вдоль ограждаемого объекта рядами на расстоянии в ряду друг от друга и смещением в каждом ряду относительно элементов смежного ряда, последовательное соединение смежных вертикальных элементов смежных рядов связями и выемку грунта под защитой ограждения до требуемой глубины, отличающийся тем, что вертикальные элементы в каждом последующем ряду смещают относительно вертикальных элементов предыдущего ряда на величину, равную 0,2 0,8 шага вертикальных элементов, причем вертикальные элементы выполняют длиной Н, определяемой зависимостью h ≅ H ≅ 3h, где h требуемая глубина выемки грунта, причем при выполнении вертикальных элементов длиной, равной требуемой глубине выемки грунта, связи выполняют до глубины, равной длине вертикальных элементов, а при выполнении вертикальных элементов длиной, большей требуемой глубины выемки грунта, связи выполняют до глубины, превышающей требуемую глубину выемки грунта на (0,2 2,0) h, при этом расстояние в свету между вертикальными элементами в ряду принимают равным (0,5 10) d, а расстояние между рядами в свету равным (1 5) d, где d наибольший размер поперечного сечения вертикального элемента. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что связи в связных грунтах выполняют с разрывами по высоте, причем высота разрывов составляет (0,5 3) d. 3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что перед выемкой грунта вертикальные элементы всех рядов объединяют поверху горизонтальным шапочным элементом. 4. Способ по пп. 1 3, отличающийся тем, что по мере выемки грунта противолежащие участки огражения объединяют распорками. 5. Способ по пп. 1 3, отличающийся тем, что до выемки грунта и/или в процессе выемки грунта ограждение заанкеривают в грунте посредством анкерных устройств.