Устройство стены в грунте из монолитного железобетона

Метод Стена в грунте

Разработка траншеи грейферной установкой

Метод Стена в грунте – это технология крепления стен котлована и устройство постоянного фундамента здания на его основе. Она состоит в возведении железобетонных стен подземных сооружений в траншеях-щелях до рытья котлована. Применяется при строительстве городских подземных сооружений (транспортных тоннелей и станций метрополитена, парковок и гаражей, многоярусных подземных комплексов и т. п.), фундаментов домов и мостов, подпорных стен, противофильтрационных завес. Метод применим практически в любых типах грунтов. Ограничение: скальные, текучие и плывунные, дисперсные насыпные, грунты с крупными пустотами.

Устройство стены в грунте — видео

Стену в грунте можно построить на самых разных нескальных грунтах. Не разрешается строить на грунтах-плывунах, текучих, насыпных или намывных. Не рекомендуются грунты карстовые, т. е. с крупными естественными пустотами или карстами. Очень эффективно использовать этот способ при небольшой глубине расположения водонепроницаемых слоев.

Для устройства стены в грунте вначале отрывают узкую вертикальную траншею, ширина которой может быть от 0,4 до 1,5 и даже 2 м. Максимальная глубина определяется возможностями землеройной техники, а она позволяет рыть до 40 м и даже глубже.

Траншеи от обрушения стенок защищают глинистым раствором на основе бентонитовых глин. Этот раствор имеет тиксотропные свойства: частицы глины, расположенные на небольшом расстоянии друг от друга, взаимодействуют между собой и образуют нечто вроде пространственной сетки рыхлой структуры. После небольшого внешнего воздействия рыхлая структура не размывается и не разрушается, только возможно небольшое движение частиц. Небольшая, но постоянная нагрузка вызывает постоянное движение среды.

При сильном механическом воздействии сетка разрушается и начинается образование новых сеток.

Эти свойства таких глинистых систем назвали тиксотропией. Если тиксотропный раствор «не беспокоить», то он ведет себя как густой холодец, а если перемешивать – то, как густая жидкость, которая превращается в «холодец» за очень короткое время.

Это свойство позволяет под слоем бентонитового глинистого раствора вести выемку грунта, например, грейферным механизмом. Выбранный грунт замещают раствором, который в небольшом количестве проникает между частицами грунта и скрепляет их, а своим давлением не позволяет осыпаться стенкам траншеи.

В траншею, отрытую на заданную глубину и заполненную глинистым раствором, опускают арматурные каркасы, и с помощью бетонопроводов заливают бетонный раствор, начиная процесс со дна траншеи под слоем глинистого раствора.

«Сухая» и «мокрая» технология возведения

Различают два способа строительства: сухой и мокрый. Строительство «сухим» методом разрешается при отсутствии грунтовых вод и достаточной устойчивости самого грунта. Он наиболее более экономный и простой, так как при строительстве нет необходимости использования глинистого раствора.

«Мокрая» позволяет защитить вертикальные стенки траншеи с помощью вязкого глинистого раствора – бентонитовой суспензии. Это тиксотропный материал, который имеет стабильную предсказуемую структуру: не расслаивается в состоянии покоя, а при механическом воздействии разжижается до состояния текучести, оставаясь достаточно вязким, сохраняющим заданные показатели водоотдачи. Бентонит обладает ещё одним важным свойством: он является водоупором и в состоянии покоя (без механического воздействия) способен образовывать на стенах траншеи корку глины толщиной до 4 мм. Именно поэтому «мокрый» способ отлично подходит при строительстве стены в сложных гидрогеологических условиях, в т.ч. при неглубоком залегании водоупорного горизонта.

Приготовление тиксотропного раствора выполняется на основе специальных высокодисперсных или местных глин, удовлетворяющих требованиям по плотности, верхнему и нижнему пределам пластичности и набуханию. Приготовление глинистого раствора из местных материалов позволяет значительно удешевить строительство.

Используемая техника

Количество и номенклатура привлекаемой техники полностью зависит от объёмов работ и технологии их проведения. Если «стена в грунте» для малоэтажного загородного дома может быть сооружена при помощи лёгкого колёсного экскаватора, то строительство подземной конструкции при строительстве небоскрёба потребует привлечения большого количества специализированной техники.

Для устройства форшахты может использоваться фреза или лёгкий экскаватор. Закачка глиняной суспензии требует наличия специализированного растворного узла для её приготовления и бетононасосной станции для подачи жидкого раствора в траншею.

Глубинные траншеи копаются при помощи линейных (плоских) грейферов, навешанных на кран или экскаватор. Создание скважин для буронабивных свай производится буровыми установками вращательного или ударно-вращательного действия.

Стена в грунте

По назначению различают три типа стен:

• несущие
• ограждающие
• противофильтрационные

Технология устройства стены в грунте

Технология строительства стены в грунте состоит из пяти основных технологических этапов:

• разработка траншеи под защитой глинистого раствора
• установка арматурного каркаса
• заполнение траншеи монолитным или сборным железобетоном
• разработка грунта в ядре сооружения с замоноличиванием стыков и устройством распорных конструкций
• устройство днища внутренних конструкций

Преимущества технологии «стена в грунте»

Способ «стена в грунте» позволяет осуществлять строительство:

• в непосредственной близости от существующих зданий и сооружений;
• при значительной глубине сооружения;
• при больших размерах в плане и сложной форме сооружения;
• при высоком уровне подземных вод.

По грунтовым условиям «стена в грунте» может применяться в любых дисперсных грунтах.

Оборудование для выполнения работ по строительству стены в грунте

При наличии грунтов, содержащих твердые включения природного или техногенного происхождения (крупные валуны, обломки бетонных конструкций, каменной кладки и др.) при проходке траншеи используется техника, оснащенная фрезерным оборудованием, например, фирм «Бауэр», «Касагранде».

Стена в грунте строится с использованием щелевой стенной технологии. В технологию «стена в грунте» входит вырезание узкой захватки, заполненной специальной жидкостью или суспензией. Суспензия оказывает гидравлическое давление на стены захватки и исполняет роль крепления для предотвращения разрушения стены в грунте.

Вырезание щелей может производиться во всех типах грунта, даже ниже уровня подземных вод. Специфическое применение и основополагающие условия для строительства стены в грунте требуют использования фрезы с гидравлическим управлением и обратной циркуляцией, которая использует вырезную технику экскавации в противоположность копательной технике. Эта техника применяется при строительстве более глубоких стен в грунте и стен, располагаемых в сыпучих материалах и мягком камне.

Мощность крутящего момента колес фрезы в совокупности с весом фрезы достаточна для того, чтобы разбивать грунт любого типа и крошить булыжник, небольшие валуны или слабые горные породы, либо срезать бетон со смежных панелей. Применение данной технологии при строительстве стены в грунте позволяет устраивать в грунте протяженные вертикальные монолитные железобетонные конструкции шириной 800 мм и глубиной до 32,0 м. Протяженные конструкции возводятся путем объединения захваток с длиной до 7,2 м. Конфигурация захваток может быть прямоугольной, тавровой, двутавровой, угловой.

Для выполнения конструкций при строительстве стены в грунте применяется бетон класса прочности В30, с осадкой конуса 150…180 мм, что позволяет укладывать его методом вертикального подъема бетонолитной трубы. Марка по водонепроницаемости W10…W12.

При выполнении фундаментов высоконагруженных зданий используются сваи – баретты. Для устройства баретт гидрофрезой или грейфером под защитой суспензии отрывается траншея, в которую впоследствии опускается арматурный каркас и производится бетонирование. Технология устройства баретт соответствует технологии выполнения одной захватки – устраиваются параллельно несколько участков стены в грунте (не менее двух), которые выполняют роль прямоугольных сваи, объединяемых ростверком.

Область применения технологии «стена в грунте»

Стена в грунте позволяет осуществлять строительство в непосредственной близости от существующих зданий и сооружений, при значительной глубине сооружения (до 20-30 м), а также при высоком уровне подземных вод. Технология «стена в грунте» может применяться в любых грунтах.

Геометрические размеры монтируемого в траншею или ее захватку арматурного каркаса должны быть:

По длине – меньше глубины траншеи на 0,2 – 0,3 м;

По ширине – меньше длины захватки на 0,10 – 0,15 м;

По толщине – меньше ширины траншеи на 0,12 – 0,15 м.

Внутри арматурных каркасов должны быть предусмотрены технологические проемы для установки ВПТ. Арматурный каркас перед установкой в траншею должен быть очищен от коррозии, налипшего на него грунта, льда, снега и других загрязнений, ухудшающих сцепление бетона с арматурой.

До установки арматурного каркаса в траншею необходимо проверить качество зачистки дна траншеи от шлама, а также заменить, в случае необходимости, загрязненную суспензию на свежеприготовленную.

Строповка арматурного каркаса должна обеспечивать вертикальное погружение арматурного каркаса в траншею на принятую в РД глубину и исключать возможность повреждения арматурным каркасом стенок траншеи. В случае повреждения арматурным каркасом стенок траншеи и их локального обрушения, необходимо извлечь арматурный каркас из траншеи, произвести повторную зачистку дна траншеи от шлама и заменить загрязненную суспензию на свежеприготовленную.

Для фиксации арматурных каркасов в рабочем положении необходимо применять ограничители различной конструкции, в том числе устанавливаемые на конструкцию форшахты. Продолжительность нахождения арматурного каркаса в заполненной суспензией траншее от момента его погружения до момента начала бетонирования не должна превышать 4 ч.

Материалы и инструменты для самостоятельного строительства

Когда расчеты проведены, можно приступать к подготовке материалов и инструментов.

Для самостоятельного строительства железобетонных стен понадобится:

• бетономешалка;
• деревянный брус;
• ведра;
• вода;
• гвозди;
• простой карандаш;
• керамзит;
• лопата;
• мастерок;
• рулетка;
• строительный уровень;
• цемент марки М200 или класса b

Также потребуется арматура для усиления стенок. Для создания опалубки под заливку пригодятся деревянные доски, которые необходимо будет расположить по периметру будущей подпорной стены и затем залить бетоном.

Керамзит используется для дренажа, но, если этот материал достать сложно, вместо него можно использовать щебень и гравий. Гвозди помогут надежно закрепить опалубку с досками, а если есть риск ее выгибания от бетона, то можно воспользоваться металлическими уголками.

Возведение стенки

Для возведения на участке надежной опорной конструкции из строительных блоков или монолитного бетона нужно правильно сделать предварительные расчеты и выполнять монтаж согласно проектным чертежам изделия. При соблюдении всех требований защитно-декоративное строение прослужит продолжительный период.

Рытье траншеи

Первый этап возведения подпорки на земельном участке — это подготовка траншеи по контуру будущего строения. Для сокращения сроков выполнения строительных работ рекомендуется арендовать экскаватор. Но выравнивание и зачистка траншеи осуществляются вручную при помощи лопат.

Глубина рва будет зависеть от предполагаемых размеров железобетонной защиты. Если ее высота будет меньше 1 м, тогда достаточно вырыть котлован глубиной 0,4 м.

На дно насыпается первоначально слой щебня, поверх которого укладываются металлические прутья или специальная армирующая сетка. Это придаст фундаменту прочность. Арматурные стержни устанавливаются вертикально по всему контуру рва. Это нужно для лучшей связки цементного раствора.

Если траншея не предусмотрена, тогда необходимо тщательно подготовить под бетонную подпорку поверхность грунта — очистить ее от сорняков, снять лопатой верхний слой почвы с травой и выровнять.

Сооружение опалубки

Опалубка для заливки тяжелой бетонной конструкции должна изготавливаться из прочного массивного материала. Для этой цели можно использовать деревянные щиты толщиной 3 см и бруски для их соединения между собой сечением 5х10 см.

Монтаж опалубки начинается с установки задней стенки, вдоль которой забиваются колья, затем монтируются остальные элементы конструкции. На этом этапе строительных работ изготавливается система дренажа.

Обустройство дренажа

Правильно обустроенная система дренажа удаляет воду от задней стены опорной конструкции и предупреждает вымывание почвы.

• поперечный;
• продольный;
• комбинированный.

При выполнении монтажа дренажной системы поперечного типа в подпорной стенке проделываются отверстия Ø 10 см или закладываются готовые трубки.

Чтобы водоотвод обеспечивал удаление воды за пределы подпорки, его делают под наклоном. Шаг дренажа составляет 1 м.

Можно использовать асбоцементные (пластиковые) гофрированные трубы, имеющие перфорацию. Геотекстильный материал впитывает влагу и задерживает песок, по трубам осуществляется отвод воды за пределы строения.

Расчет и замес цементного раствора

Чтобы сделать прочную декоративную бетонную подпорку и она не разрушалась в процессе эксплуатации от температурных перепадов, для изготовления смеси рекомендуется использовать качественный морозостойкий цемент.

Пропорция компонентов раствора для отливки защитного сооружения:

• 1 доля цемента;
• 3 доли песка;
• 1 доля мелкого щебня (гравия);
• 1 доля воды.

Компоненты тщательно перемешиваются в емкости вручную с помощью лопаты. Можно арендовать бетономешалку, чтобы ускорить выполнение строительных работ. Полученная однородная масса заливается в предварительно установленную опалубочную конструкцию.

После заливки необходимо обеспечить правильную просушку сооружения. Влага из бетона должна удаляться постепенно, материал не должен пересохнуть. Для этого конструкцию накрывают полиэтиленовой пленкой, периодически приподнимают для контроля схватывания раствора.

Чтобы бетон не потрескался в жаркий летний период, не начал деформироваться, на этапе схватывания и высыхания его периодически смачивают водой.

Демонтаж опалубочной конструкции выполняется не раньше истечения 5-7 суток. А полностью материал высыхает на протяжении 28 суток. После этого шпателем осуществляется зачистка поверхности от образовавшихся бугорков и наплывов.

Заполнение пространства за опорной конструкцией

Первоначально укладывается дренажное полотно или засыпается дренажный грунт. Затем укладываются слои отобранного грунта по 20-40 см, каждый из которых тщательно трамбуется. Сверху кладется срезанный ранее растительный слой почвы.

Гидроизоляция поверхности

Задняя часть защитной подпорки надежно гидроизолируется. В качестве материала можно использовать рубероид или толь. Гидроизоляционный материал укладывается в 2 слоя на битумную мастику. При обустройстве бетонной конструкции на сухом грунте ее заднюю поверхность достаточно покрыть битумом в 2 слоя.

Выбор и монтаж опалубки

Опалубка представляет собой систему ограждающих конструкций из листовых материалов, предназначенную для формирования бетонного монолита в соответствии с проектными размерами. Средний вес 1м 3 бетона около 180 кг. Поэтому устройство опалубки монолитных стен и перекрытий должно быть прочным настолько, чтобы выдерживать создаваемые весовые нагрузки при заливке смеси. Кроме этого установленная форма должна обеспечить полную герметичность рабочего шва. Утечка жидкости и уменьшение влагосодержания бетона увеличат время гидратации цемента и приведут к снижению качества материала.

Лучший вариант комплекта для опалубки монолитных стен состоит из штатных щитов заводского изготовления и набора элементов фиксирующего инвентаря. Стоит такая опалубка очень дорого, но строительные компании очень часто предлагают свой инвентарь на прокат. Воспользоваться такой услугой будет вполне оправдано и более дешево, чем покупать доски или фанеру, которые к окончанию работ полностью придут в негодность.

Монтаж штатной опалубки довольно прост и может выполняться рабочим звеном из 3-4 человека. Щиты соединяются в единую поверхность при помощи зажимных или клиновых замков, гарантируя плотное соединение стыков и герметичность конструкции. Устойчивая фиксация опалубки обеспечивается путем установки наклонных откосов и стоек. Точность геометрических размеров и прочность при установке достигается с помощью стяжных винтов.

СНиП на монтаж стены в грунте

Монтаж ограждения регламентируется следующими нормативами:

• 3.02.01-87 СНиП – земляные сооружения, фундаменты;
• 45.13330.2012 СП – актуализированная редакция предыдущего документа.

Перед началом работ составляется технологическая карта, которая включает в себя следующую информацию:

• характеристики грунта;
• параметры траншеи – ширина, глубина;
• необходимая техника;
• регламент работ;
• требования к материалам;
• контроль и приемка;
• расчет необходимых материалов и оборудования;
• график работы специалистов и техники;
• нормативные документы.

Универсальная методика сооружения прочных стен в грунте позволяет устраивать просторные подземные помещения под многоэтажными домами и настоящими небоскребами. Это в несколько раз сокращает объем наземных работ, позволяет избежать обязательного понижения уровня подземных вод. Выполнять такое необычное задание может только специалист, реализовав необходимые подготовительные работы и сделав правильный чертеж будущей конструкции.

Больше интересной и познавательной информации по этой теме можно узнать из видеоролика:

Недостатки

Этот способ возведения не идеальный. Для таких зданий присущи следующие негативные качества:

• Большой вес. Для монолитных стен и перекрытий необходимо строить мощную фундаментную основу. Почва тоже может не выдержать такую массу. Поэтому перед строительными работами проводят геоизыскательские работы.
• Материал стен отличается тепло- и звукопроводностью. Для защиты жилых и промышленных сооружений следует монтировать дополнительную систему теплоизоляции.
• Низкая воздухопроницаемость материала. Нарушает естественный процесс циркуляции воздуха. Поэтому при составлении проекта здания предусматривается монтаж мощной принудительной вентиляции.
• Прочность монолитного бетона усложняет незапланированное усовершенствование сооружения. Для прокладки внеплановых коммуникаций придется использовать специальный аппарат алмазного бурения отверстий, перфоратору такие работы не по силам.
• Сложный этап в процессе — монтаж опалубки. Она должна иметь запас прочности, в случаях ее прорыва процесс заливки остановится на неопределенный срок. В этом такой способ строительства уступает перед применением сборно-монолитного железобетона.
• При работах зимой материал требуется подогревать. Учитывая объемы необходимого раствора для возведения, финансовые затраты на этот процесс можно оценить как существенные, ведь придется использовать электрику и монтировать дополнительную проводку.

2 Возведение домов

В соответствии с ГЭСН и СП строительство и возведение фундамента, будь то плитный или ленточный, должно осуществляться с соблюдением стандартов. Залив смеси осуществляется с установкой опалубки. Устройство последней должно быть деревянным или металлическим, в частности – съемным.

Но строительство домов может производиться с обустройством скользящей или несъемной опалубки. Устройство несъемной опалубки подразумевает использование пенополистирольных секций, каждая плита может не только удержать бетон до того момента, как он окончательно застынет, но и будет исполнять утеплительную роль.

В том случае, если согласно СП и ГЭСН возведение здания осуществляется с применением скользящей опалубки, она должна перемещаться в соответствии с тем, как бетон будет становиться более прочным.

Процесс монолитного строительства частного дома

Если вы не хотите, чтобы впоследствии из бетона получилась одна плита с деревянными элементами опалубки, ее устройство должно быть дополнено полиэтиленом, который прокладывается на дерево изнутри.

Строительство фундамента по СП и ГЭСН начинается с обустройства армированного скелета. Прочность, которым будет обладать монолитный железобетонный фундамент или стены из монолитного бетона в грунте, перекрытия, каркас, во многом зависит от толщины арматуры. Выбор толщины металлических прутьев с учетом СП и ГЭСН определяется на стадии проектировки.

Технология монолитного бетона из железобетона подразумевает правильный выбор цемента, поскольку следующим этапом станет заливка бетона.

Здесь основную роль играет марка стройматериала. Марка определяется в соответствии с тем, строительство и возведение какого здания происходит. Чтобы плита получилась прочной, обычно бригады используют цемент М300, в некоторых случаях допускается использование марки М400.

По ГЭСН и СП строительство фундамента, перекрытия или стен в грунте для коттеджей осуществляется по аналогичной технологии с некоторыми изменениями. К примеру, вместо традиционной опалубки возводятся кирпичные стены, а уже между ними заливается состав бетона.

Благодаря этому строительство стен перекрытия и каркасов и других элементов позволяет создать не менее надежную монолитную конструкцию, а проектировщику не придется ломать голову над тем, как дополнительно отделать фасад.

Монолитное строительство позволяет воплощать в жизнь любые архитектурные идеи

2.1 Строительство стен в грунте

Строительство стен в грунте в соответствии ГЭСН и СП осуществляется поэтапно:

1. Сначала готовится площадка.
2. Затем для установки стен в грунте монтируются форшахты по всей оси будущей конструкции. Эти оси будут направляющими для землеройного оборудования. Кроме того, эти форшахты позволят сделать стены траншеи более устойчивыми.
3. После этого для возведения стен в грунте разрываются траншеи.
4. Далее, в траншею монтируется арматура вместе с ограничителями.
5. Затем в траншею укладывается сама бетонная смесь.

Что касается подготовительных работ по возведению стен в грунте:

1. Сначала планируется площадка так, чтобы по ней беспрепятственно могла проходить техника.
2. Делается геодезическая разбивка траншей и стенок.
3. После того нужно выровнять основание котлована.
4. Технологическая схема выбирается в зависимости от имеющейся техники.

к меню ↑

2.2 Расчет монолитного перекрытия на изгиб (видео)