подземные сооружения, устраиваемые в сложных инженерно-геологических условиях

Формула изобретения

Подземное сооружение, образованное стенами, перекрытиями и основанием, отличающееся тем, что стены помещения выполнены из вертикальных оболочек Гауссовой кривизны и основание помещения - из оболочки двоякой кривизны, а устойчивость конструкции в целом обеспечивается системой перекрытий, распорок и диафрагм.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к области строительства, а точнее к конструкциям подземных сооружений в условиях существующей застройки и в «слабых» и водонасыщенных грунтах.

Известны конструкции стен подземных сооружений, образованные вертикальными стальными двутавровыми стойками, погруженных в грунт методом забивки, вибрирования или в заранее пробуренные скважины, и закладываемых между ними деревянных, металлических или железобетонных заполнителей (забирок); промежутки между стойками могут быть также заполнены таркрет-бетоном (см. рис.4.2., стр.64, А.Н.Драновский, А.Б.Фадеев. Подземные сооружения в промышленном и гражданском строительстве, изд. Казанского университета, 1993 г.).

В водонасыщенных глинистых грунтах и мелкозернистых, пылеватых песках с плывунными свойствами применяются шпунтовые стены, которые представляют собой ряд забитых по контору подземного помещения до его откопки вплотную к друг другу деревянных, металлических или железобетонных элементов специального профиля (рис.4.3., стр.54, см. там же).

Шпунт корытного профиля (см. рис.4.3. г, стр.54, там же) обладает значительной изгибной жесткостью. Стыки между шпунтинами быстро заплываются при фильтрации воды и шпунтовая стенка, образованная шпунтинами такого профиля, представляет собой водонепроницаемый экран.

Как отмечается (см. там же, стр.55), при глубине подземных сооружений до 6 метров применение шпунта корытного профиля может обеспечить устойчивость стенки без дополнительного ее крепления (консольная стенка). При большей глубине подземного сооружения необходимо анкерное крепление верхней части шпунтовой стенки.

Однако в настоящее время подземные сооружения, устраиваемые в условиях существующей застройки, требуют новых технических решений, т.к. укрепление стен приходится производить в «слабых», плывунных грунтах, при этом размеры и глубина подземных помещений увеличиваются, вследствие чего шпунтовые стенки становится невозможным закрепить даже с помощью грунтовых анкеров.

Известны также конструкции стен подземных сооружений, устраиваемые способом «стена в грунте» (см. А.Н.Драновский, А.Б.Фадеев. Подземные сооружения в промышленном и гражданском строительстве, изд. Казанского университета, 1993 г., стр.121).

Устройство «стен в грунте» в «слабых», плывунных грунтах не представляется возможным, поскольку сооружение стенки траншей для формирования стены в таких грунтах представляет собой невыполнимую задачу. Что же касается фиксации стены в проектном положении, то обеспечить его при значительных размерах и глубинах помещений также представляется весьма сложной задачей.

Известны также конструкции подпорных стен (см. А.Н.Драновский, А.Б.Фадеев. Подземные сооружения в промышленном и гражданском строительстве, изд. Казанского университета, 1993 г., стр.39, 40). Но подпорные стены, как правило, обладают значительной массой, что не только обуславливает большой расход строительных материалов, но и влечет за собой значительные деформации грунтового основания.

Таким образом, в настоящее время нет удовлетворительного технического решения для системы, надежно стабилизирующей несущие конструкции помещения, которые необходимо устраивать в условиях существующей застройки, в «слабых», плывунных, водонасыщенных грунтах.

Следует также отметить, что какие-либо крепления конструкций системы к грунтовому основанию (типа грунтовых анкеров или заделки шпунтового ограждения в грунтовое основание ниже основания помещения и т.п.) в слабых грунтах не обеспечат надежной работы системы в целом, в указанных условиях.

Таким образом, основной задачей, которая должна быть поставлена при разработке системы обеспечения надежности конструкций подземных помещений, сооружаемых в сложных инженерно-геологических условиях, является исключить какие-либо крепления конструкций к грунтовому основанию и обеспечить надежность стен и основания помещения.

Для решения поставленной задачи предложено выполнить вертикальные стены помещения из отдельных и связанных между собой секций оболочек Гауссовой кривизны, при этом вертикальные концы каждой оболочки соединены между собой горизонтальными стяжками, для восприятия распорных усилий. Вертикальное положение оболочек поддерживается вертикальными колоннами, которые, в свою очередь, удерживаются горизонтальными перекрытиями помещения. Дополнительно могут быть установлены для укрепления колонн поперечные вертикальные диафрагмы.

Основание подземного помещения для противодействия напору грунтовых вод и приведенных грунтовых масс выполняется в виде оболочки двоякой кривизны.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на Фиг.1 и Фиг.2 показана принципиальная схема конструкции.

1 - вертикальная оболочка

2 - колонна

3 - горизонтальная стенка

4 - перекрытие помещения

5 - соединительная диафрагма

6 - основание помещения (оболочка двоякой кривизны)

Следует отметить, что вертикальные оболочки (поз.1) могут быть выполнены из материалов, хорошо работающих под нагрузкой на сжатие, в отличие от традиционных конструкций, укрепляющих стены помещения, материалоемкость предлагаемых конструкций будет значительно меньше.

Более того, если оболочки (поз.1) выполнять из материалов, хорошо работающих на растяжение (сталь, углепласты и т.п.), то оболочки (поз.1) возможно установить для работы на растяжение, а стяжки (поз.3) заменить на распорки, работающие на сжатие. Очевидно, что материалоемкость конструкции при таком техническом решении будет значительно уменьшена, соответственно будет уменьшена и трудоемкость.

Таким образом, при использовании предлагаемого технического решения отпадает необходимость крепить каким-либо образом конструкции, поддерживающие стены помещения, к грунтовому основанию, что зачастую и невозможно вследствие сложных инженерно-геологических условий (существующая застройка, высокий уровень грунтовых вод, плывунные грунты и т.п.).

Помимо того, основание помещения, выполненное в виде оболочки двоякой кривизны, обеспечит надежную защиту помещения от прорыва плывунных грунтов и грунтовых вод.