Интенсивное освоение подземного пространства больших городов связано с необходимостью внедрения в строительную практику новых прогрессивных способов возведения подземных сооружений. В настоящее время в отечественной практике и за рубежом успешно внедряется способ, который условно именуется «стена в грунте». Сущностью этого способа является устройство в грунте траншей, выемок различной в плане конфигурации, устойчивость которых в процессе разработки достигается заполнением глинистыми растворами с тиксотропными свойствами. После разработки в грунте выемок или траншей их заполняют монолитным бетоном, сборными элементами, различного рода смесями глины с цементом, в результате чего формируются несущие, ограждающие конструкции или противофильтрующие завесы. По сравнению с обычным возведением фундаментов в открытых котлованах способ «стена в грунте» имеет ряд преимуществ: объем земляных работ уменьшается в 5–6 раз: исключается применение стального шпунта и профильного проката: упрощается выемка грунта между стенками (можно разрабатывать экскаватором, как в карьере).
Стоимость разработки грунта для устройства фундаментов способом «стена в грунте» сокращается более чем на 50 % по сравнению со строительством опускного колодца и может выполняться в монолитном, сборно-монолитном и сборном исполнении. При производстве работ по устройству «стены в грунте» в монолитном исполнении в разработанную под глинистым раствором траншею-щель укладывается бетон. При значительных размерах туннелей и больших нагрузках на них все элементы предусматриваются из железобетона. При высоком уровне подземных вод и использовании обмазочных или оклеечных гидроизоляционных покрытий внутри туннеля производится дополнительная отделка. При применении сборных конструкций вместо укладки бетона в траншею устанавливают готовые железобетонные панели сплошного сечения или с пустотами.
Рис. 3.22. Конструкции, сооружаемые способом «стена в грунте»:
а – котлованы в городских условиях; б – подпорные стенки; в – тоннели;
г – противофильтрационные диафрагмы; д – подземные резервуары
Выбор машин и оборудования для устройства траншей диктуется инженерно-геологическими условиями строительства и объемом работ. Широко применяются грейферы с жесткой штангой или их подвешивают к стреле экскаватора. Зачастую используется многоковшовый роторный экскаватор, гидромеханизированные траншеекопатели, установки ударно-штангового бурения. При выполнении больших объемов работ целесообразно применять землеройное оборудование непрерывного действия, отличающееся большой производительностью. Таким оборудованием является машина БМ-0,5/50-2м, оснащенная двумя режущими штангами, она позволяет рыть траншеи глубиной до 50 и шириной 0,5 м. Значительный объем строительных работ выполняется машинами СВД-500Р, позволяющими копать траншеи глубиной 50 и шириной 0,7 м. Эти машины снабжены рабочим органом фрезерного типа и способны разрабатывать слабые и прочные грунты. При выполнении малых объемов земляных работ применяется оборудование циклического действия. К таким машинам относятся двухчелюстной канатный грейфер с цепным устройством и электрогидравлический грейфер с приводом челюстей от гидравлических цилиндров. Они могут копать траншеи глубиной до 30 м и шириной 0,6...0,8 м.
Фундаменты типа «стена в грунте» рассчитывают в большинстве своем как подпорные сооружения. Расчеты выполняют на действие следующих сил: 1) отпорного давления грунта при бетонировании стенок и траншей; 2) бокового давления от веса грунта и временной нагрузки на его поверхность; 3) гидростатического давления грунтовых вод и эксплуатационных нагрузок. При расчете на прочность усилия в ограждающей стене следует определять как для конструкций, взаимодействующих с упругопластическим основанием (по методу Б. Н. Жеремочкина).
