СПОСОБ РАЗРАБОТКИ КОТЛОВАНА Российский патент 2003 года по МПК E02D17/00 

Изобретение относится к области строительства, а именно к способам разработки котлованов под сооружения различного назначения, и может быть использовано при возведении открытым способом заглубленных в грунт, в частности в слабый водонасыщенный грунт, тоннелей, в условиях стесненной городской застройки с большим количеством коммуникаций.

В стесненных условиях городской застройки строительство любых новых объектов значительно затруднено. Строительство новых объектов, в частности тоннелей, возводимых открытым способом, усложняется из-за наличия значительного количества коммуникаций, заглубленных в грунт, как правило, на 1,5-5 м. Разработка котлована в непосредственной близости от расположенных коммуникаций создает возможность возникновения просадки грунтов, что может приводить к нарушению целостности коммуникаций, особенно при проведении строительных работ в слабых водонасыщенных грунтах. Кроме того, фундаменты и основания зданий, сооружений и дорог, расположенных в непосредственной близости от вновь строящегося объекта, подвержены деформациям и разрушению.

Известен способ разработки котлована, согласно которому с целью предотвращения обрушения стенок котлована по контуру котлована бурят вертикальные и наклонные скважины, в которых изготавливают сваи. На стенках скважин, обращенных внутрь котлована, размещают арматурные стержни с выпуском их концов на поверхность. Вертикальные сваи соединяют между собой гибким ограждением, верхний конец гибкого ограждения размещают на бровке котлована и пропускают через него концы арматурных стержней, которые объединяют между собой ростверком, а затем откапывают котлован на заданную отметку /SU 1530674, E 02 D 17/04, 1989 г./. Недостатками этого способа являются возможность просадки грунтов под расположенными в непосредственной близости от возводимого котлована коммуникациями, что приводит к нарушению их целостности, а также его сложность, поскольку все элементы после их возведения должны быть соединены между собой, что приводит к удорожанию работ и увеличению сроков строительства.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является способ разработки котлована, включающий проектное оконтуривание будущего котлована, проходку по его контуру скважин с последующим извлечением грунта на пректную глубину /SU 1469027 А1, E 02 D 17/00, 1989 г./. Недостатками этого способа являются невысокая надежность стенок котлована, выполненных из грунта, уплотненного вытрамбовыванием, а также невозможность использования способа в условиях стесненной городской застройки с большим количеством коммуникаций вблизи рядомстоящих зданий и сооружений.

Задачей настоящего изобретения является снижение степени риска нарушения целостности уже проложенных к моменту строительства коммуникаций, предотвращение деформаций и разрушений фундаментов зданий и сооружений, находящихся в непосредственной близости от разрабатываемого котлована при одновременном создании противофильтрационной завесы и повышении надежности конструкции котлована.

Задача решается за счет того, что в способе разработки котлована, включающем проектное оконтуривание будущего котлована, проходку по его контуру скважин с последующим извлечением грунта на проектную глубину, согласно изобретению проходку скважин по контуру котлована ведут с поверхности над контуром будущего котлована веерным бурением от продольной оси проектируемого котлована с возведением по контуру массива из рядов грунтоцементных свай с формированием верхних грунтоцементных свай каждого ряда ниже уровня проложенных коммуникаций, причем ряды грунтоцементных свай возводят с шагом 0,8-1 диаметра грунтоцементных свай. При этом перед извлечением грунта на проектную глубину могут возводить стенки из бетона по методу "стена в грунте" или в виде ряда бурокасательных и/или буросекущих буронабивных свай. Стенки могут возводить на 2-7-е сутки после создания массива из грунтоцементных свай.

Технический результат заключается в снижении степени риска нарушения целостности уже проложенных к моменту строительства коммуникаций, предотвращении деформаций и разрушений фундаментов зданий и сооружений, находящихся в непосредственной близости от разрабатываемого котлована, при одновременном создании противофильтрационной завесы и повышении надежности конструкции котлована.

Изобретение поясняется чертежом.

На чертеже схематически изображен вертикальный разрез проектируемого котлована с оконтуриванием грунтоцементными сваями с поверхности над контуром будущего котлована.

Способ разработки котлована осуществляют следующим образом.

На поверхности 1 разрабатываемого котлована 2 из точки 3, расположенной на продольной оси контура 4 котлована 2, расходятся веерные скважины 5, в которых по контуру 4, ниже зоны проложенных коммуникаций 6, возведены грунтоцементные сваи 7.

Работы по разработке котлована осуществляют следующим образом.

Вблизи проложенных в грунте коммуникаций 6 на безопасном расстоянии, определяемом условиями производства работ, проводят проектное оконтуривание котлована 2. На поверхности 1 разрабатываемого котлована 2 на продольной оси его контура 4 в точке 3 устанавливают оборудование для веерного возведения ряда грунтоцементных свай. Формируют верхнюю грунтоцементную сваю ряда ниже зоны проложенных коммуникаций 6, для чего монитор с форсунками (на чертеже не показано) в процессе бурения скважины опускают под углом ниже уровня коммуникаций на необходимую глубину за проектный контур для последующего возведения грунтоцементной сваи 7. Затем, изменяя угол бурения следующей скважины, возводят следующую грунтоцементную сваю и т.д. Осуществляя веерное бурение, возводят ряд грунтоцементных свай 7, расположенных по контуру 4 котлована 2. После этого оборудование для возведения грунтоцементных свай перемещают вдоль продольной оси котлована 3 преимущественно на расстояние от 0,8 до 1 диаметра грунтоцементной сваи и веерным бурением возводят следующий ряд грунтоцементных свай 7, секущих или касательных первому ряду грунтоцементных свай, в зависимости от шага между рядами возводимых свай. Такие ряды возводят по всей длине котлована 2 с образованием массива, под защитой которого извлекают грунт на проектную глубину. На 2 - 7-е сутки после возведения грунтоцементного массива до извлечения грунта могут быть возведены стенки из бетона по методу "стена в грунте" или в виде ряда бурокасательных и/или буросекущих буронабивных свай (на чертеже не показаны). Грунт на проектную глубину извлекают с помощью землеройно-транспортных средств. После извлечения грунта производят бетонирование стенок котлована.

Возведение стенок по методу "стена в грунте" или в виде ряда бурокасательных и/или буросекущих буронабивных свай на 2-7-е сутки после возведения массива из грунтоцементных свай обусловлено тем, что к этому времени прочностные характеристики грунтоцементных свай достигают более 30% проектных, и возведение стенок производят под защитой укрепляющего грунтоцементного массива.

Грунтоцементные сваи, возведенные под проложенными в грунте коммуникациями, укрепляют под ними грунт, что предотвращает нарушение целостности коммуникаций в процессе выработки котлована. Кроме того, массив из секущих и/или касательных грунтоцементных свай обеспечивает противофильтрационную завесу ограждающих бетонных стенок котлована, при этом бетонные стенки находятся под защитой массива из грунтоцементных свай или массива из грунтоцементных свай и стенок, выполненных из бетона по методу "стена в грунте" или в виде ряда бурокасательных и/или буросекущих буронабивных свай.

Примеры осуществления способа.

Пример 1. При строительстве тоннеля возникла необходимость устройства котлована глубиной 4 м шириной 10,2 м в текучепластичных суглинках на расстоянии 5 м от жилого дома. Непосредственно по границе проектируемого котлована проходят теплотрасса, водопровод и телефонные кабели. Коммуникации располагаются на глубине 2,2 м. На продольной оси проектируемого тоннеля ставят установку для возведения грунтоцементных свай методом Jet 1. Из этой точки производят веерное бурение и формирование грунтоцементных свай диаметром 1,2 м, таким образом, что оси верхних свай пересекают проектный контур котлована на глубине 3,0 м. Угол наклона выбирают из расчета, чтобы на расстоянии 1,5 м за проектным контуром котлована грунтоцементные сваи образовали сплошной массив. Длина каждой сваи составляет 2,4 м. После оконтуривания проектируемого котлована рядом грунтоцементных свай установку передвигают на расстояние 1 м вдоль продольной оси котлована и формируют следующий ряд грунтоцементных свай и т.д. Секущие друг друга грунтоцементные сваи соседних рядов образуют сплошной массив. На 3 сутки после окончания работ по формированию массива грунтоцементных свай под его защитой для оконтуривания проектируемого котлована производят выемку грунта изо всего объема проектируемого котлована. В его основании устраивают бетонный лоток. На третьи сутки после укладки бетона лотка возводят опалубку вдоль стен котлована и заливают бетон для образования тела конструкции тоннеля шириной 0,8 м.

Пример 2. При строительстве тоннеля возникла необходимость устройства котлована глубиной 8 м и шириной 15,5 м в водонасыщенных песках на расстоянии 6 м от жилого дома. Непосредственно по границе проектируемого котлована проходят инженерные коммуникации на глубине 2,7 м. На продольной оси проектируемого тоннеля ставят установку для возведения грунтоцементных свай методом Jet 1. Из этой точки производят веерное бурение и формирование грунтоцементных свай диаметром 1,2 м таким образом, что оси верхних свай пересекают проектный контур котлована на глубине 3,5 м. Угол наклона выбирают из расчета, чтобы на расстоянии 2,6 м за проектным контуром котлована грунтоцементные сваи образовали сплошной массив. Длина каждой сваи составляет 3,4 м. После оконтуривания проектируемого котлована рядом грунтоцементных свай установку передвигают на расстояние 1 м вдоль продольной оси котлована и формируют следующий ряд грунтоцементных свай и т.д.

Секущие друг друга грунтоцементные сваи соседних рядов образуют сплошной массив. На 3 сутки после окончания работ по формированию массива грунтоцементных свай под его защитой для оконтуривания проектируемого котлована по его длине возводят стенки в виде ряда буронабивных бурокасательных свай диаметром 0,8 м для ограждения котлована на период проведения строительных работ. Эти стенки могут быть использованы также в качестве несущей конструкции строящегося тоннеля.

Таким образом, предложенный способ позволяет разрабатывать котлованы и возводить, например, тоннели в условиях стесненной городской застройки, снизить степень риска нарушения целостности уже проложенных к моменту начала строительства коммуникаций, предотвратить деформации и разрушения фундаментов зданий и сооружений, находящихся в непосредственной близости от разрабатываемого котлована при одновременном повышении надежности конструкции котлована и создании противофильтрационной завесы, особенно в слабых водонасыщенных грунтах.

Изобретение относится к области строительства, а именно к способам разработки котлованов под сооружения различного назначения, и может быть использовано при возведении открытым способом заглубленных в грунт, в частности в слабый водонасыщенный грунт, тоннелей в условиях стесненной городской застройки с большим количеством коммуникаций. Способ разработки котлована включает проектное оконтуривание будущего котлована, проходку по его контуру скважин с последующим извлечением грунта на проектную глубину. Новым является то, что проходку скважин по контуру котлована ведут с поверхности над контуром будущего котлована веерным бурением от продольной оси проектируемого котлована с возведением по контуру массива из рядов грунтоцементных свай с формированием верхних грунтоцементных свай каждого ряда ниже уровня проложенных коммуникаций, причем ряды грунтоцементных свай возводят с шагом 0,8 - 1 диаметра грунтоцементных свай. Перед извлечением грунта на проектную глубину могут возводить стенки из бетона по методу "стена в грунте" или в виде ряда бурокасательных и/или буросекущих буронабивных свай. Стенки могут возводить на 2 - 7-е сутки после создания массива из грунтоцементных свай. Технический результат заключается в снижении степени риска нарушения целостности уже проложенных к моменту строительства коммуникаций, предотвращении деформации и разрушения фундаментов зданий и сооружений, находящихся в непосредственной близости от разрабатываемого котлована, при одновременном создании противофильтрационной завесы и повышении надежности конструкции котлована. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ разработки котлована, включающий проектное оконтуривание будущего котлована, проходку по его контуру скважин с последующим извлечением грунта на проектную глубину, отличающийся тем, что проходку скважин по контуру котлована ведут с поверхности над контуром будущего котлована веерным бурением от продольной оси проектируемого котлована с возведением по контуру массива из рядов грунтоцементных свай с формированием верхних грунтоцементных свай каждого ряда ниже уровня проложенных коммуникаций, причем ряды грунтоцементных свай возводят с шагом 0,8 - 1 диаметра грунтоцементных свай. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перед извлечением грунта на проектную глубину возводят стенки из бетона по методу "стена в грунте" или в виде ряда бурокасательных и/или буросекущих буронабивных свай. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что стенки возводят на 2 - 7-е сутки после создания массива из грунтоцементных свай.