способ строительства подземного сооружения

Формула изобретения

1. Способ строительства подземного сооружения, включающий устройство по периметру планируемого котлована ростверка и стен в грунте с дальнейшей разработкой котлована, отличающийся тем, что стена в грунте свайная, а при ее устройстве сваи в ростверк заглубляют методом статического задавливания свай до проектной отметки и дополнительно возводят, как минимум, один подземный ярус стены, для чего под ростверком вдоль заглубленных свай вынимают грунт, затем устанавливают арматурный каркас и бетонируют подземный ярус стены; при этом, соотношение глубины котлована к заглубленной части свай должно соответствовать 0,30-0,36.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что первый подземный ярус возводят по всему периметру планируемого котлована равномерно, а последующие - с разбивкой на захватки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при возведении подземных сооружений в стесненных условиях плотной городской застройки.

Известны способы возведения подземных сооружений, при которых стены котлованов возводят методом «стена в грунте», выполняющих двойную функцию: ограждения котлована и конструктивного элемента, что особенно актуально в современных условиях тесной городской застройки. При этом устойчивость стен обеспечивается распорными конструкциями (Мангушев Р.А. Метод «Стена в грунте»//Петербургский строительный рынок. - 2006. - № 6-7, июль).

Наиболее близким техническим решением является способ, описанный в патенте на изобретение RU 2220258, МПК 7 E02D29/00, опубликован 27.12.2003. Данный способ включает выполнение по контуру возводимого сооружения стен в грунте, выполнения на спланированной поверхности грунта перекрытия с распорным креплением его к возведенным стенам в грунте, монтаж инвентарной несущей конструкции с опиранием ее на возведенные в грунте стены и крепление к инвентарной несущей конструкции наращиваемых подвесок с последующей разработкой грунта под перекрытием в пространстве, ограниченной стенами, ярусами, с высотой каждого яруса, не меньшей высоты этажа возводимого сооружения, и возведением после разработки грунта каждого яруса.

Недостатком известного способа является значительная трудоемкость монтажа инвентарных несущих и распорных конструкций для укрепления стены подземного сооружения, а также необходимость постепенной разработки котлована.

Задачей настоящего изобретения является снижение трудо- и материалозатрат при возведении подземного сооружения, а также повышение технической возможности строительства подземных сооружений в стесненных условиях городской застройки.

Поставленная задача решается за счет того, что способ строительства подземного сооружения включает устройство по периметру планируемого котлована ростверка и стен в грунте с дальнейшей разработкой котлована. Стена в грунте свайная, а при ее устройстве сваи в ростверк заглубляют методом статического задавливания свай до проектной отметки и дополнительно возводят как минимум один подземный ярус стены. Для этого под ростверком вдоль заглубленных свай вынимают грунт, затем устанавливают арматурный каркас и бетонируют подземный ярус стены. Соотношение глубины котлована к заглубленной части свай должно соответствовать 0,30-0,36. Первый подземный ярус может быть возведен по всему периметру планируемого котлована равномерно, а последующие - с разбивкой на захватки.

Предложенный способ возведения подземного сооружения позволяет сократить трудо- и материалозатраты за счет возведения свайных стен в грунте, обладающих достаточной устойчивостью и не требующих дополнительного укрепления распорными конструкциями, а также повысить техническую возможность строительства подземных сооружений в стесненных условиях городской застройки при использовании метода статического задавливания свай.

Сущность предложенного способа поясняется фиг.1-3, иллюстрирующими способ строительства подземного сооружения.

Строительство подземного сооружения производят следующим образом.

По периметру планируемого котлована непосредственно на поверхности земли формируется железобетонный ростверк 1 с конусообразными отверстиями, через которые производят заглубление свай 2 на проектную глубину с использованием технологии статического задавливания, что минимизирует влияние подземного строительства на соседние здания (фиг.1). При этом свая формируется путем последовательного задавливания трубчатых секций свай, которые соединяются между собой путем приварки к переходной манжете. Далее полость сваи заполняют бетоном на всю длину. После этого производят выемку грунта внутри периметра планируемого котлована на глубину готового ростверка (фиг.2) и приступают к возведению стен подземной части здания, состоящих из одного или нескольких подземных ярусов 3 стены, которые возводят в несколько этапов. Устройство первого подземного яруса стены выполняется одновременно по всему периметру планируемого котлована 4. Для этого под ростверком вручную или с применением средств малой механизации разрабатывают грунт вдоль заглубленных свай 2, устанавливают забирки из обрезанной доски по металлическим уголкам, предварительно приваренным к сваям. Затем устанавливают арматурный каркас подземной части стены (не показано) с выпусками арматуры для следующего подземного яруса стены 3, щитовую опалубку (не показано), контролируя при этом вертикальность стен, а потом бетонируют с уплотнением бетона. После набора бетоном 30-40% начальной прочности опалубку демонтируют. Устройство последующих подземных ярусов стены аналогично первому за исключением того, что второй подземный ярус стены выполняют с разбивкой на захватки в определенной последовательности, например в шахматном порядке.

Поэтапное возведение стен подземного сооружения при постепенном возведении подземных ярусов стены сверху вниз минимизирует влияния выемки грунтов на соседние здания.

Когда подземные стены готовы, приступают к разработке котлована 4 и пола подземного сооружения. В результате высота стены подземного сооружения будет соответствовать глубине котлована h (фиг.3). Соотношение глубина котлована h к высоте заглубленной части сваи Н составляет 0,30-0,36.

При заглублении свай используется известная технология статического задавливания свай, которая позволяет проводить работы по строительству подземного здания непосредственно вблизи существующих зданий за счет отсутствия динамического воздействия на грунт и его ослабления, что минимизирует влияние подземного строительства на соседние здания. В то время как большинство способов погружения свай предполагают либо динамические воздействия на грунт - забивание либо бурение, что ослабляет грунт, повышает вероятность возникновения вывалов и просадок.

Свайная стена в грунте, одновременно выполняющая функцию ограждения котлована и стены подземного сооружения, должна выдерживать давление массива грунта, а при плотной городской застройке дополнительное воздействие оказывают расположенные вблизи здания. Поэтому, для того чтобы свайная стена в грунте не потеряла устойчивость без использования дополнительного укрепления в виде распорных конструкций, необходимо обеспечить стабильность сложившегося напряженно-деформированного состояния грунта. Расчет свайной стены в грунте представляет сложности из-за трудностей определения закона распределения давления в грунте, примыкающем к сваям. Основным параметром в данном случае является отношение глубины котлована h к заглубленной части сваи Н (фиг.3). Для расчета максимальной горизонтальной силы P_макс, не нарушающей устойчивости сваи, эмпирическим путем выведена формула (1), при этом, для обеспечения дополнительной устойчивости, при расчете было принято минимальное расстояние между сваями, равное их диаметру.

где m - коэффициент, описывающий состояние однородного грунта;

d - диаметр сваи;

h - глубина котлована;

Н - высота заглубленной части сваи.

С использованием формулы 1 получено соотношение

Например, в табл.1 приведен расчет для сохранения устойчивости абсолютно жесткой сваи диаметром 250 мм с толщиной стенки 6-7 мм. Из сравнительной таблицы видно, что при соблюдении соотношения (2) получаем трехзначный запас прочности. При меньшем значении соотношения (2) получаем недостаточный запас прочности, что приведет к потере устойчивости свайной стены, а при бóльшем значении получаем необоснованный запас прочности, что экономически нецелесообразно, так как требует заглубления сваи на большую глубину, а также большего расхода материальных ресурсов.

Зависимость максимального горизонтального давления Pмакс от отношения
h, м	5	5	5	5
H, м	5	10	15	20
отношение h/H	1,00	0,50	0,33	0,25
P макс, Н	1.5m	17m	65m	2667m

Предложенный способ возведения подземного сооружения позволяет в стесненных условиях плотной городской застройки возводить свайные стены в грунте методом статического задавливания, не теряющие устойчивость при разработке котлована на всю его глубину без применения дополнительных распорных конструкций за счет поэтапного возведения стен посредством устройства подземных ярусов.