Способ крепления откоса грунтового котлована
Изобретение относится к строительству, в частности к способам крепления откосов грунтовых котлованов. Новым в способе является то, что в грунтовое основание до вскрытия котлована погружают забиванием трубчатый инъектор длиной, превышающей глубину котлована не менее чем на 1 м, помещают в трубчатый инъектор армирующий стержень, выталкивают стержнем теряемый наконечник, извлекают из пробитой в грунте скважины инъектор на 1 м, инъектируют закрепляющий и упрочняющий раствор в грунт под давлением, осуществляют гидроразрыв грунта по направлениям щелей, образованных ножами инъектора, уменьшают давление напора до давления разрушения грунта, погружают инъектор вторично в грунт, осуществляют таким образом вторичный гидроразрыв грунта, формуют анкер крестообразного сечения в откосе котлована и после твердения раствора на откопанный участок откоса накладывают упорную плиту с натяжным устройством, на которую натягивают анкер крестообразного сечения с фиксацией, а после крепления откоса первого яруса вскрывают следующий ярус и операции повторяют аналогично креплению первого яруса, причем анкеры располагают под углом к откосу как в вертикальном, так и в горизонтальном направлении, а по мере устройства анкеров упорные плиты объединяют в анкерную стенку - ограждающую конструкцию. Технический результат изобретения состоит в упрощении технологии создания вертикальных элементов крепления, в снижении стоимости крепления, а также в повышении устойчивости откоса грунтового котлована. 4 з.п. ф-лы, 10 ил.
Изобретение относится к строительству, в частности к способам крепления откосов грунтовых котлованов.
Известны способы крепления откосов грунтовых котлованов с помощью анкеров (Тоннели и метрополитены: Учебник для вузов/ Под ред. В.Г.Храпова, Москва, Транспорт, 1989). Известен также способ укрепления откосов грунта, согласно которому с верхней площадки откоса бурят вертикальные скважины на расстоянии, определяемом по формуле, в скважину вставляют инъектор, нагнетают твердеющий состав, получают пластины из закрепленного грунта определенной длины (ширины) и высоты, причем нагнетание составов в скважины производят выше плоскости скольжения в противоположную от откоса сторону, а ниже указанной плоскости - в сторону откоса, при этом укрепленный участок формируют перпендикулярно плоскости скольжения. Недостатками способа являются невозможность использования для крепления вертикальных откосов значительной высоты (10-15 м) вследствие невозможности сформировать пластину из закрепленного грунта шириной 7-10 м и высотой 12-17 м, кроме того, бурение ряда скважин вдоль периметра откоса и одностороннего, высоконапорного, направленного инъектирования в них раствора создает дополнительные касательные напряжения в сторону откоса, что приводит к уменьшению его устойчивости. Наиболее близким по своей сущности и достигаемому техническому результату является способ крепления откоса грунтового основания, включающий погружение инъектора, поэтапное инъектирование закрепляющего и упрочняющего раствора с гидроразрывом грунта на первом этапе инъектирования и последующим поярусным вскрытием котлована (см. , например, Смородинов М.И. Анкерные устройства в строительстве, Москва, Стройиздат, 1983, с.86, 88, 91, 131-132). Техническим результатом, на решение которого направлено заявленное изобретение, является упрощение технологии создания вертикальных элементов крепления на расстоянии не менее 0,15 глубины котлована, расположенных по его периметру в виде армированных грунтоцементных анкеров с крестообразной формой поперечного сечения, крепления стенок откоса горизонтальными анкерами аналогичной конструкции с последующим натяжением этих анкеров на опорные плиты и креплением к ним легкой защитной сетки по всей поверхности стенок котлована, снижение стоимости крепления, а также повышение устойчивости откоса грунтового котлована. Решение поставленной задачи достигается за счет того, что в способе крепления откоса грунтового котлована, включающем погружение инъектора, поэтапное инъектирование закрепляющего и упрочняющего раствора с гидроразрывом грунта на первом этапе инъектирования и последующим поярусным вскрытием котлована, согласно изобретению в грунтовое основание до вскрытия котлована на расстоянии не менее 0,15 глубины котлована от его края по периметру в грунт в вертикальном или наклонном направлениях погружают забиванием трубчатый инъектор длиной, превышающей глубину котлована не менее чем на 1 м, с высокими и низкими ножами, с теряемым наконечником, помещают в трубчатый инъектор армирующий стержень, выталкивают стержнем теряемый наконечник, извлекают из пробитой в грунте скважины инъектор на 1 м, инъектируют закрепляющий и упрочняющий раствор в грунт под давлением, превышающим прочность грунта, например 1,5 МПа, осуществляют гидроразрыв грунта по направлениям щелей, образованных ножами инъектора, уменьшают давление напора до давления разрушения грунта, например 0,7 МПа, инъектируют закрепляющий и упрочняющий раствор по радиусу вокруг скважины до прекращения движения раствора и увеличения давления в системе инъектирования до 1,5 МПа, увеличивают давление до значения, в 1,5-2 раза превышающего прочность грунта, например 2-3 МПа, перекрывают подачу раствора, погружают инъектор вторично в грунт, осуществляют таким образом вторичный гидроразрыв грунта, поднимают инъектор на 1 м на каждом этапе упрочнения, с инъектированием раствора при давлении 1,5 МПа и одноразовым гидроразрывом, после вертикального армирования откоса осуществляют вскрытие первого яруса котлована, погружают инъектор в откос образованного котлована, формуют анкер крестообразного сечения в откосе котлована по описанной выше технологии и после твердения раствора на откопанный участок откоса накладывают упорную плиту с натяжным устройством, на которую натягивают анкер крестообразного сечения с фиксацией, а после крепления откоса первого яруса вскрывают следующий ярус и операции повторяют аналогично креплению первого яруса, причем анкеры располагают под углом к откосу как в вертикальном, так и в горизонтальном направлении, а по мере устройства анкеров упорные плиты объединяют в анкерную стенку - ограждающую конструкцию. Кроме того, у анкеров, размещенных вертикально по периметру котлована, первая пара чередующихся выступов может иметь высоту в 2 - 3 раза большую, чем вторая пара, а выступы первой пары анкера ориентируют параллельно линии периметра котлована. Целесообразно в откосы котлована ряды анкеров каждого яруса могут устанавливать наклонно под углом 10-30o к горизонту в зависимости от прочностных характеристик грунта и возможности перекрещивания анкеров в горизонтальной плоскости без контакта между собой. В нечетных ярусах часть анкеров могут устанавливать под углом друг к другу в горизонтальной плоскости с перекрещиванием в зоне прохождения вертикального анкера, а в четных рядах анкеры устанавливают прямолинейно по середине между вертикальными анкерами. В слабых нарушенных зонах откоса к одной упорной плите могут крепить несколько анкеров и размещать их в грунте в виде расходящихся лучей. Изобретение поясняется графически, где на фиг.1 - показана схема армирования котлована вертикальными анкерами; на фиг.2 - сечение 1-1 на фиг.1; на фиг.3 - схема расположения анкеров в откосе; на фиг.4 - схема расположения ярусов и наклон анкеров в откосе; на фиг.5 - сечение в горизонтальной плоскости зоны инъектирования грунта при первичном гидроразрыве; на фиг. 6 - сечение в вертикальной плоскости зоны инъектирования грунта при первичном гидроразрыве; на фиг.7 - сечение в горизонтальной плоскости зоны инъектирования грунта при вторичном гидроразрыве; на фиг. 8 - сечение в вертикальной плоскости зоны инъектирования грунта при первичном гидроразрыве; на фиг. 9 - варианты расположения в горизонтальной плоскости одного анкера, прикрепленного к одной опорной плите;на фиг.10 - варианты расположения в горизонтальной плоскости нескольких анкеров, прикрепленного к одной опорной плите одного яруса. Сущность предлагаемого способа крепления откоса грунтового котлована иллюстрируется на примере конкретного выполнения и заключается в том, что в грунтовое основание 1 (фиг.1) до вскрытия котлована 2 на расстоянии не менее 0,15 глубины котлована от его края по периметру в грунт в вертикальном или наклонном направлениях погружают забиванием трубчатый инъектор 3 длиной, превышающей глубину котлована 2 не менее чем на 1 м, с высокими 4 и низкими 5 ножами, с теряемым наконечником 6 (фиг.8), помещают в трубчатый инъектор 3 армирующий стержень 7 (фиг.2) вертикального анкера 8, выталкивают стержнем 7 теряемый наконечник 6 (фиг.8), извлекают из пробитой в грунте скважины инъектор 3 на 1 м, инъектируют закрепляющий и упрочняющий раствор в грунт под давлением, превышающим прочность грунта, например 1,5 МПа, осуществляют гидроразрыв 9 грунта (фиг.5, 6) по направлениям щелей, образованных ножами 4, 5 инъектора 3, уменьшают давление напора до давления разрушения грунта, например 0,7 МПа, инъектируют закрепляющий и упрочняющий раствор по радиусу вокруг скважины до прекращения движения раствора и увеличения давления в системе инъектирования до 1,5 МПа, увеличивают давление до значения, в 1,5-2 раза превышающего прочность грунта, например 2-3 МПа, перекрывают подачу раствора, погружают инъектор 3 вторично в грунт, осуществляют таким образом вторичный гидроразрыв 10 грунта (фиг. 7, 8), длиной до 1 м с одной парой высоких и второй парой низких участков. Затем поднимают инъектор 3 на 1 м на каждом этапе упрочнения, с инъектированием раствора при давлении 1,5 МПа и одноразовым гидроразрывом 9 грунта, после вертикального армирования откоса осуществляют вскрытие первого яруса котлована 2, погружают инъектор 3 в откос образованного котлована 2, формуют анкер крестообразного сечения в откосе котлована 2 по описанной выше технологии и после твердения раствора на откопанный участок откоса накладывают упорную плиту 11 с натяжным устройством, на которую натягивают анкер крестообразного сечения с фиксацией, а после крепления откоса первого яруса вскрывают следующий ярус и операции повторяют аналогично креплению первого яруса, причем анкеры располагают под углом к откосу как в вертикальном, так и в горизонтальном направлении, а по мере устройства анкеров упорные плиты 11 объединяют в анкерную стенку - ограждающую конструкцию. При этом у анкеров, размещенных вертикально по периметру котлована 2, первая пара чередующихся выступов имеет высоту в 2-3 раза большую, чем вторая пара, а выступы первой пары анкера ориентируют параллельно линии периметра котлована. Кроме того, в откосы котлована ряды анкеров каждого яруса устанавливают наклонно под углом 10-30o к горизонту в зависимости от прочностных характеристик грунта и возможности перекрещивания анкеров в горизонтальной плоскости без контакта между собой, а в нечетных ярусах часть анкеров устанавливают под углом друг к другу в горизонтальной плоскости с перекрещиванием в зоне прохождения вертикального анкера, а в четных рядах анкеры устанавливают прямолинейно по середине между вертикальными анкерами. В слабых нарушенных зонах откоса к одной упорной плите 11 крепят несколько анкеров и размещают их в грунте в виде расходящихся лучей. Для набора прочности раствором в вертикальных анкерах и окружающем их грунтовом основании выдерживают интервал времени до двух суток. После набора прочности осуществляют вскрытие первого яруса котлована 2 глубиной 3 м (фиг. 4). Величина глубины первого яруса обусловлена безопасностью и удобством проведения работ. На глубине 2,5 м в откос котлована 2 наклонно под углом














Для строительства здания необходимо вскрыть котлован глубиной 9,2 м. Участок строительства с двух сторон ограничен автомагистралями, а с двух других сторон - существующим зданием, поэтому откосы котлована необходимо устроить вертикально. Из-за близкого расположения существующего здания, имеющего повреждения строительных конструкций, забивать свайное или шпунтовое ограждение было невозможно, поэтому было устроено грунтоцементное анкерное крепление откоса следующим образом. В полутора метрах от предлагаемого откоса котлована вертикально с поверхности погружался забивной трубчатый инъектор с теряемым наконечником и боковыми ножами, прикрепленными к головной трубе, с шагом 2,5 м и глубиной погружения 11,5 м. Боковые ножи на головной секции имели попарно разную высоту: по одному диаметру располагались ножи высотой 3 см, а перпендикулярно им - 6 см. Ножи высотой 6 см были ориентированы параллельно линии будущего откоса котлована. После погружения инъектора на проектную глубину он был поднят на 1,0 м и освобожден от теряемого наконечника с помощью армирующего стержня длиной 12 м. Через инъектор в скважину подавался раствор под давлением 1,2-1,5 МПа, что привело к первичному гидроразрыву грунта. После первичного гидроразрыва грунта давление в системе инъектирования понижалось до 0,6-0,7 МПа. Под этим давлением в грунт подавался цементно-песчаный раствор до прекращения его движения и увеличения давления инъектирования до 1,2-1,5 МПа. После короткого интервала времени (2-3 мин) давление в системе инъектирования увеличивалось до значения в 1,5-2 раза превышающего прочность упрочненного грунта, например 2-3 МПа. В системе инъектирования перекрывалась подача раствора и инъектор вторично погружался в упрочненный грунт на глубину 1 м. На этом участке осуществлялся вторичный гидроразрыв грунта, что позволило существенно увеличить выступы грунтоцементной части анкера с крестообразной формой поперечного сечения, длиной до 1 м. Далее инъектор поднимался на высоту 2 м, с открытой системой инъектирования с давлением раствора 1,5 МПа и на участке скважины с неупрочненным грунтом длиной в 1 м, осуществлялся одноразовый гидроразрыв грунта по направлению щелей, образованных ножами инъектора. Далее инъектор поднимался на 1 м, на каждом этапе упрочнения осуществлялась операция упрочнения грунта и формирования тела анкера с одноразовым гидроразрывом до поверхности основания, пока не появились первые признаки выдавливаемого раствора. После этого давление в системе инъектирования прекращалось и она отсоединялась от инъектора. Затем последняя часть трубы инъектора с боковыми ножами извлекалась из скважины, формовался оголовок анкера. Аналогично и последовательно формовались все остальные ограждающие вертикальные анкеры, расположенные по периметру запроектированного котлована. Для набора прочности раствором в вертикальных анкерах и окружающем их основании выдерживался интервал времени до двух суток. После набора прочности осуществлялось вскрытие первого яруса котлована глубиной 3 м. На глубине 2,5 м в откос котлована наклонно, под углом 15o к горизонту (угол определялся расчетным путем в зависимости от прочностных характеристик грунта), погружался инъектор с боковыми ножами и полной длиной, определяемой также расчетом из условий обеспечения устойчивости откоса. Для первого яруса длина инъектора составляла 7 м. Кроме того, инъектор первого яруса погружался в откос еще и под углом в горизонтальной плоскости для обеспечения возможности перекрещивания анкеров в зоне вертикальных анкеров, формуемых в горизонтальном направлении, т.е. в стенке откоса котлована. В реальных условиях угол




Формула изобретения
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10