Котлован зданий и сооружений в водонасыщенных грунтах
Полезная модель относится к области строительства, а именно к области возведения подземной части строительных сооружений. Котлован зданий и сооружений в водонасыщенных грунтах содержит боковые ограждения в виде сплошной водонепроницаемой стенки, противофильтрационную защиту (ПФЗ) снизу, устройство для обеспечения стабильности ПФЗ в вертикальном направлении и распорную систему между боковым ограждением. Новым в предлагаемой полезной модели является то, что устройство для обеспечения стабильности ПФЗ в вертикальном направлении выполнено в виде анкеров, а сама ПФЗ усилена упрочняющим материалом. Анкеры выполнены в виде нижних и верхних грунтобетонных массивов и тяг, которые в них жестко заделаны. При этом нижние массивы расположены в коренном грунте ниже поверхности ПФЗ, а верхние на верхней поверхности ПФЗ. Тяги выполнены из материала, способного воспринимать растяжение. Кроме того анкеры расположены в местах сосредоточенных нагрузок от колонн и других подобных элементов конструкций будущего строительного сооружения. Технический результат - экономия материалов и трудозатрат за счет уменьшения размеров в плане и глубины котлована с одновременным повышением надежности ПФЗ. 3 илл.
Полезная модель относится к области строительства, а именно к области возведения подземной части строительных сооружений.
Известен котлован зданий и сооружений в водонасыщенных грунтах, содержащий боковые ограждения в виде сплошной водонепроницаемой стенки и распорную систему (Мангушев Р.А. и др. Проектирование и устройство подземных сооружений в открытых котлованах. Изд. Ассоциации строительных вузов. М., 2013, с. 59, 60). Особенностью котлована является то, что боковое ограждение доведено до водоупора («стена в грунте»), поэтому оно полностью ограждает котлован от фильтрации воды.
Недостатком данного технического решения является то, что при глубоком заложении водоупора «стена в грунте» становится слишком дорогой.
Известен котлован зданий и сооружений в водонасыщенных грунтах, содержащий боковые ограждения в виде сплошной водонепроницаемой стенки, противофильтрационную защиту (ПФЗ) снизу, устройство для обеспечения стабильности ПФЗ в вертикальном направлении и распорную систему между боковым ограждением (Малинин А.Г. Струйная цементация грунтов. М., Стройиздат, 2010, с. 95, рис.2.19). Особенностью данного технического решения является то, что боковое ограждение не доводится до водоупора, а ограждение от фильтрации снизу осуществляется с помощью ПФЗ, и устройство для обеспечения стабильности ПФЗ в вертикальном направлении выполнено в виде слоя грунта, расположенного над ПФЗ, и вес которого предотвращает выпор ПФЗ снизу.
Недостатком данного технического решения является то, что ПФЗ работает при давлении снизу на изгиб. Для его компенсации требуется сверху достаточно мощный слой грунта - балласта, расположенного ниже дна проектного котлована. Это либо увеличивает глубину заложения бокового ограждения, либо (особенно при больших размерах котлована в плане) снижает надежность ПФЗ.
Задачей предлагаемого технического решения является снижение затрат труда и материалов.
Поставленная задача достигается тем, что котлован зданий и сооружений в водонасыщенных грунтах содержит боковые ограждения в виде сплошной водонепроницаемой стенки, противофильтрационную защиту (ПФЗ) снизу, устройство для обеспечения стабильности ПФЗ в вертикальном направлении и распорную систему между боковым ограждением, причем устройство для обеспечения стабильности ПФЗ в вертикальном направлении выполнено в виде анкеров, а ПФЗ усилена упрочняющим материалом, при этом анкера выполнены в виде нижних грунтобетонных массивов, расположенных в коренном грунте ниже поверхности ПФЗ, верхних грунтобетонных массивов, расположенных на верхней поверхности ПФЗ, и тяг, заделанных в верхний и нижний грунтобетонные массивы, причем тяги выполнены из материала, способного воспринимать растяжение. Кроме того анкеры расположены в местах сосредоточенных нагрузок от колонн и других подобных элементов конструкций будущего строительного сооружения.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где изображено:
на фиг. 1 - схема котлована в аналоге;
на фиг. 2 - схема котлована в прототипе;
на фиг. 3 - схема котлована в соответствии с предлагаемым техническим решением.
Котлован зданий и сооружений в водонасыщенных грунтах для подземной части строительных сооружений содержит боковые ограждения 1 в виде сплошной водонепроницаемой стенки, противофильтрационную защиту (ПФЗ) 2, распорную систему 3 и устройство для обеспечения стабильности ПФЗ в вертикальном направлении. Это устройство в аналоге (фиг. 1) не требуется, поскольку боковое ограждение 1 доведено до водоупора 4. В прототипе устройство для обеспечения стабильности ПФЗ выполнено в виде слоя 5 грунта, вес которого предотвращает выпучивание ПФЗ вверх. В предлагаемом техническом решении это устройство выполнено в виде анкеров, состоящих из нижних грунтобетонных массивов 6, верхних грунтобетонных массивов 7 и тяг 8, заделанных в массивы 6 и 7. При этом тяги выполнены из материала, способного воспринимать растяжение.
Требуемая глубина h котлована должна как можно меньше отличаться от общей глубины h1 ограждающей стенки 1. В этом случае затраты минимальны. Это как раз достигается в предлагаемом решении за счет замены массива 5 на анкеры. Однако ПФЗ работает в более тяжелых условиях на сжатие в горизонтальном направлении, поэтому она усиливается путем инъекции упрочняющего материала, например, цемента. В данном случае ПФЗ становится «силовым ПФЗ».
Сооружение ПФЗ и анкеров в предлагаемом техническом решении осуществляется тем же способом, что и в прототипе сооружение ПФЗ, т.е. с помощью струйной цементации грунтов (Малинин А.Т. Струйная цементация грунтов. М., Стройиздат, 2010).
Элементы конструкции котлована в предлагаемом техническом решении работают следующим образом. ПФЗ, усиленная цементным раствором, работает на сжатие и воспринимает давление противоположных сторон ограждения 1. Анкеры обеспечивают стабильность положения ПФЗ от ее выгиба вверх. Важной особенностью предлагаемого технического решения является то, что при сооружении самой строительной конструкции в месте анкеров устанавливаются колонны или другие подобные элементы, формирующие сосредоточенную нагрузку. Поэтому в период эксплуатации строительного сооружения анкеры работают уже не на выдергивание, а на сжатие.
Эффективность предлагаемого технического решения заключается в существенном снижении затрат труда и материалов на сооружение бокового ограждения 1, которое определяется следующими составляющими:
1) уменьшением высоты h1 ограждения за счет замены массива 5 на анкеры;
2) уменьшением размеров в плане ограждения за счет проектирования более экономичной подземной части сооружения, поскольку имеется возможность для передачи сосредоточенной вертикальной нагрузки на анкеры;
3) снижением мощности (толщины стенки) ограждения за счет лучшего восприятия бокового давления грунта силовой ПФЗ.
1. Котлован зданий и сооружений в водонасыщенных грунтах для подземной части строительных сооружений, содержащий боковые ограждения в виде сплошной водонепроницаемой стенки, противофильтрационную защиту (ПФЗ) снизу, устройство для обеспечения стабильности ПФЗ в вертикальном направлении и распорную систему между боковым ограждением, отличающийся тем, что устройство для обеспечения стабильности ПФЗ в вертикальном направлении выполнено в виде анкеров, а ПФЗ усилена упрочняющим материалом, при этом анкера выполнены в виде нижних грунтобетонных массивов, расположенных в коренном грунте ниже поверхности ПФЗ, верхних грунтобетонных массивов, расположенных на верхней поверхности ПФЗ, и тяг, заделанных в верхний и нижний грунтобетонные массивы, причём тяги выполнены из материала, способного воспринимать растяжение.
2. Котлован зданий и сооружений в водонасыщенных грунтах для подземной части строительных сооружений по п. 1, отличающийся тем, что анкеры расположены в местах сосредоточенных нагрузок от колонн и других подобных элементов конструкций будущего строительного сооружения.
