Большинство подземных и заглубленных частей гражданских зданий и сооружений устраиваются открытым или полуоткрытым способами. Строительство открытым методом может осуществляться как в котлованах без крепления, борта которых сформированы под углом естественного откоса грунта, так и в котлованах, подкрепленных ограждающими конструкциями. Устройство котлована в откосах, как правило, является наиболее простым и экономичным решением, однако применение этого способа встречает ряд ограничений. При увеличении глубины заложения существенно возрастает занимаемая площадь и объемы вынутого из котлована грунта. При залегании в пределах глубины котлована грунтовых вод, становится необходимым использование водопонижения.

В стесненных городских условиях в большинстве случаев, при проектировании котлованов используются ограждающие конструкции: в виде вертикальных стальных элементов с забиркой из деревянного бруса или стального листа, шпунтовое ограждение, ограждающие конструкции, устраиваемые способом «стена в грунте», ограждение из буросекущихся свай, из грунтоцементных элементов, ограждений, выполненных по струйной технологии. При проектировании вблизи существующих зданий требуется выполнение специализированных геотехнических расчетов в составе геотехнического обоснования строительства.

Инженерно-геологические условия Санкт-Петербурга характеризуются наличием значительной толщи слабых водонасыщенных грунтов, высоким уровнем грунтовых вод. В этих условиях ограждающая конструкция должна воспринимать не только боковое давление грунта, но и гидростатическое давление подземных вод, должна являться противофильтрационной завесой, обладать достаточной жесткостью. Наиболее полно все эти функции сочетаются в ограждающей конструкции устраиваемой методом «стена в грунте». Более подробно о методах расчета шпунтового ограждения котлована можно узнать здесь.

При строительстве глубоких котлованов применяют различные способы крепления ограждающих конструкций, наиболее распространенным способом является устройство временной распорной системы из металлических элементов.

Для достижения максимальной эффективности строительства подземной части зданий и сооружений были разработаны и на сегодняшний день широко применяются во всем мире, различные технологии устройства котлованов. Среди методов строительства можно выделить: «островной метод», технологию «top-down», «semy-top-down», технологию с применением ограждений с контрфорсами.

При строительстве подземного сооружения «островным» методом на первом этапе, по периметру котлована выполняется ограждающая конструкция в виде шпунтовой стены или «стены в грунте».

Рис. 1. «Островной» метод строительства

Экскавация внутри контура выполняется в две стадии. На первой стадии до проектной отметки разрабатывается центральная часть котлована, по периметру оставляются грунтовые целики – бермы, удерживающие подпорную конструкцию. В центральной части котлована возводятся фундаментные конструкции, возможно совместно с каркасом подземной части. На втором этапе осуществляется разработка грунтовых берм с устройством наклонных подкосов в фундаментную конструкцию (Рис. 1) или распорок, упираемых в перекрытие каркаса центральной части.

При строительстве подземных сооружений в стесненных городских условиях часто используется полузакрытый способ устройства котлованов «top-down» (Рис. 2). Он позволяет минимизировать влияние строительства на природное напряженно-деформированное состояние грунтового массива, и соответственно на близкорасположенные здания и сооружения.

Рис. 2. Устройство котлована по технологии top-down

Метод предполагает выполнение ограждающей конструкции по контору сооружения, устройство с дневной поверхности или с промежуточных отметок в котловане временных или постоянных опор, поддерживающих перекрытия подземной части здания, которое бетонируется по грунту и воспринимает распор от ограждения. Экскавация грунта в котловане производится из-под перекрытий через технологические проемы. По мере удаления грунта бетонируются нижележащие перекрытия.

При значительных размерах котлована в плане возможно использование комбинированного метода «semy-top-down» (Рис. 3), при котором возведение конструкций подземной части по периметру котлована выполняется способом «top-down», а в центральной части – по классической схеме снизу-вверх. Крепление ограждения котлована осуществляется за счет пространственной работы фрагментов дисков перекрытий установленных по периметру.

Рис. 3. Устройство котлована по технологии semy-top-down

Еще одним заслуживающим внимание способом организации котлована, является метод ограждения котлована с контрфорсами (Рис. 4).

Рис. 4. Устройство ограждающей конструкции котлована с контрфорсами.

Контрфорсы позволяют удерживать давление грунта без помощи дополнительного крепления, они могут устраиваться как способом «стена в грунте», так и из монолитного железобетона в пионерном котловане.

Сегодня, при проектировании котлованов, современные технологии и оборудование предоставляют инженерам и строителям возможность устройства подземных и заглубленных сооружений в практически любых инженерно-геологических условиях. Однако выбор конструктивной схемы, типа ограждения, способа его крепления, технологической последовательности работ, в первую очередь зависит от технико-экономического сопоставления вариантов.

Мы специализируемся на выполнении геотехнического обоснования строительства, расчетах ограждения котлована и на проектировании котлованов. Позвоните нам, чтобы получить бесплатную консультацию.

Литература

1. Петрухин В.П. Ограждающие конструкции котлованов, методы строительства подземных и заглубленных сооружений [Текст]/ В.П. Петрухин, И.В. Колыбин, Д.Е. Разводовский; Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт оснований и подземных сооружений им. Н.М. Герсеванова – С. 17.
2. МГСН 2.07-01. Основания, фундаменты и подземные сооружения. – М.: Москомархитектура, 2003. – 108 с.
3. Основания, фундаменты и подземные сооружения. Справочник проектировщика. – М.: Стройиздат, 1985 – 478 с.
4. Драновский А.Н., Фадеев А.Б. Подземные сооружения в промышленном и гражданском строительстве. – Издательство Казанского университета, 1993 – 355 с.
5. Колыбин И.В. Подземные сооружения и котлованы в городских условиях – опыт последнего десятилетия. – М.: Российская геотехника – шаг в XXI век. Труды юбилейной конференции, посвященной 50-тилетию РОМГГиФ, 2007, на диске – 34 с.
6. Конюхов Д.С. строительство городских подземных сооружений мелкого заложения. – М.: Архитектура, 2005 – 298 с.
7. Смородинов М.И., Федоров Б.С. Устройство фундаментов и конструкций способом «стена в грунте». – М.: Стройиздат, 1986 – 216 с.
8. Chang-Yu Ou. Deep Excavations. Theory and Practice. – London, Taylor & Francis, 2006 – 532 p.