Способ возведения заглубленного в водонасыщенные грунты сооружения

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1511 4 Е 02 В 27/1 Е ИЗОБ ПИ ИДЕТЕЛЬСТВ АВТОРСКОМ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Научно-исследовательский институт строительного производства Госстроя УССР(56) Авторское свидетельство СССР М 1028782, кл. Е 02 0 7/00, 1981;Авторское свидетельство СССР У 414371, кл. Е 02 В 29/00, 1971, (54) СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ ЗАГЛУБЛЕННОГО В ВОДОНАСЬЭЕННЫЕ ГРУНТЫ СООРУЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при возведении заглубленных сооружений в водонасыщенных груи тах и позволяет сократить объемы работ по водоотливу. Способ возведения заглубленного в водонасыщенные грунты сооружения включает выполнение в грунте стен 1 О сооружения, подводную разработку грунта между стенами, выполнение фильтрующего пригруза и удаление воды, причем при подводной разработке грунта поверхности основания 13 придают куполообразную форму с уклоном в сторону стен сооружения, после чего укладывают на основание до удаления воды перфорированный, имеющий более частое расположение отверстий у стен экран 1 из эластичного материала, смонтиоованный на имеющем трубчатые уплотнители 4 с отверстиями для подачи твердеющего раствора жестком каркасе 2, повторяющем форму основания между стенами 10,и пригружают экран слоем щебня 14 уменьшающейся к центру сооружения толщиной, причем удельную площадь отверстий экрана 1 определяют из заданного соотношения.11 ил.Изобретение относится к строительству и может быть использовано прн возведении эаглубленных сооружений в водонасыщенных грунтах,5Целью изобретения является сокращеНие объемов работ по водоотливу.На фиг, 1 изображен эластичный экран, оконтуренный металлической тр бой, снабженной полым эластичным 10 уп отнительным элементом; на фиг,2 - то. же, вид в плане; на фиг. 3 - ст ьная труба с деталями крепления эк ана, уплотнительного элемента ианга для подачи тампонажного раст в а,поперечное сечение; на фиг.4 - д таль размещения экрана оконтурив щей трубы, снабженной уплотнительнь элементом на дне котлована соо ужения до заполнения уплотнительног элемента тампонажным раствором; на ф г, 5 - то же, после заполнения упл тнительного элемента тампонажным р створом; на фиг. 6 - схема опуска" н я экрана на дно котлована сооружен я; на фиг. 7 - схема укладки экран на дно котлована сооружения; на ф г. 8 - схема заполнения уплотнит льного элемента тампонажным раство - ом; на фиг. 9 - экран с щебеночным п игрузом; на фиг. 10 - схема устр йства экрана при переменной толщинке щебеночного пригруза; на фиг,11 рафики градиентов фильтрационного отака без экрана (1) с экраном (1 э )фильтрационного давления на экран1 1 э)Заглубленное сооружение строят ледующим образом. На поверхности земли рядом с кот лованом сооружения монтируют иэ эластичного материала экран 1 с размерами полотнища, равными размерам внутренней полости сооружения. По наруж- НомУ контуру экрана 1 размещают сталь 45 Ную трубу 2, к которой экран 1 крепится клеевым или сварным швом 3.К трубе 2, охватывая ее, крепят обо" дочку полого эластичного уплотнительного элемента 4 при помощи клеевых или сварных швов 5, Полость трубы 2 при помощи отверстий 6 соединяют с полостью оболочки уплотнительного элемента 4, а также со шлангом 7 для подачи тампонажного раствора. В экране 1 перфорируют сквозные отверстия 8, диаметр и количество которык определяют расчетом. Собранный экран 1 при помощи такелажных уст ройств опускают на дно котлована 9так, что экран 1 ложится на дно, аоболочка уплотнительного элемента 4располагается вертикально, вдольстен 10 сооружения. Через шланг 7трубу 2 и полость уплотнительногоэлемента 4 заполняют твердеющим тампонажным раствором 11, что обеспечивает уплотнение щели между трубой2 и стенами 10 сооружения. Послетвердения тампонажного раствора 11экран 1 пригружают слоем щебня 12;При необходимости дно котлована 13планируют с переменным уклоном отцентра оси сооружения к его стенам10, а слой щебня 14 выполняют переменной толщины с учетом графика давления фильтрационного потока на экран (фиг, 11), При этом толщину слоящебня, количество и диаметр отверстий в экране опрпделяют из следующих сооружений:(3) где Ь - толщина слоя щебня;1 - максимальный градиент выхомаксдящего фильтрационного потока при отсутствии экрана;1 - то же с учетом фильтрационЗмаКС фного сопротивления экрана;в - объемный вес воды;1 д - объемный вес щебня, взвешенного в воде;2Я-.площадь отверстий на 1 м.экрана в точке с координатой х2(1 ) - приток воды через 1 м экраэчна в точке с координатои х;ц - коэффициент, характеризующий условия истечения водычерез отверстие в экране;я - ускорение силы земного тя"готения;й - диаметр отверстий в экране;п - количество отверстий нам экране;й - размер частиц грунта на днегркотлована;х - координата точки, отсчитываемая в плоскости дна котлована в направлении от стенсооружения к его центру.Сооружение имеет следующие размеры, м: глубина 1 10, полуширина Ь=10,10 4 заглубление стен ниже дна котлована Б=1, Размер сооружения в плане перпендикулярный полушнрине Ь значительно больше 2 Ь, что позволяет рассматривать задачу фильтрации в котлован как плоскую и все расчеты вести на 1 п.м. длинной стороны котлована. Глубина воды за стенами сооружения, отсчитываемая от дна котлована, равна Н=10 м. Водоупор отсутствует, фильтрация протекает в напорном режиме, Коэффициент фильтрации грунта К =20 м/сут, диаметр частиц грунта основания Й =1 мм. Используягргидромеханическое решение для аналогичных предельных условий, вычисляют для различных координат Х, отсчитываемых в плоскости дна котлована в направлении к оси симметрии сооружения и перпендикулярно ей, градиенты фильтрационного потока 1 на уровне дна котлована в предположении, что экран отсутствует. Затем вычисляют градиенты фильтрационного.потока 1 25 на уровне дна котлована при наличии экрана с отверстиями. При этом допускают, что фильтрационное сопротивле.ние экрана равно фильтрационному сопротивлению определенного слоя грунта. В целях выбора оптималвного фильтрационного сопротивления экрана толщину эквивалентного слоя грунта варьируют с некоторым интервалом, например (0,1-0,2)Ь, Для всех рассматриваемых вариантов определяется так же приведенный приток ог Результаты расчетов сведены в таблицу.40 Учитывая, что заглубление стен сооружения составляет 0,1 Ь, получают в соответствии с данными в таблице 1,=2,15 и с 1.=1,67. Предположив, 45 что фильтрационное сопротивление экрана эквивалентно фильтрационному сопротивлению слоя грунта толщиной 0,8 Ь=8 м, получают в соответствии с данными в таблице 1=0,52 и ц =0,98, Абсолютный приток на 1 п.м. сооружения определяют по формуле Я=К Н который равен при отсутствии экрана 334 м/сут, а при наличиир Ъфэкрана - 196 м/сут, т.е. после устройства экрана приток сократится примерно на 417. Удельный приток на 1 м дна котлована в точке с координатой х определяют по формуле Для точки х=О, т,е, у стен он имеет максимальное х значение и равен(1 )=20 0,52 1 10 =10,4 м /сут м10 зг Б этой точке толщина щебеночногопригруза равна При увеличении координаты х вычисляемая толщина щебеночного пригруза быстро уменьшается пропорционально 1-1 (см. график на фиг. 11), Дпя точек - =0,25; - =0,50; - =0,75х, х, ххи - =1 в рассматриваемом примере онаЬсоответственно равна, м: 0,41; 0,13 0,05; и 0,04, Это позволяет устраивать щебеночный пригруз переменной толщины, что достигается за счет соответствующей планировки днн котлована.Площадь отверстий в экране, обеспечивающую приток о ( ) при напоре Е -Т. =Ь -д, определяют по форму 3 Коэффициент р =0,59-0,6 1, а при необходимости он может быть уточнен опытным путем для конкретного материалаэкрана и способа образования в нем отверстий. Для практических расчетов принимают р=0,6,ф Ов 6729 в 81 ф 4 ф 1:1)2460600,6 10 м Диаметр одного отверстия принимают равным 0,8 мм й 1 мм. Количество отверстий на 1 мф экрана в точ" ке х = 0 равно4 са 40 6и= -=2 = ----- 120 шт.й 7 Р 3, 1 4 О, 08 г Аналогично определяют количество отверстий и в других точках.Сооружение строят следующим образом,Полотнище экрана монтируют путемсварки полиэтиленовой пленки толщиной1381248 х х х х 1 х- =0Ъ 0,50 1,67 0,52 0,54 0,51 1,50 0,52 1,37 0,51 1,28 0,50 1,10 0,55 0,53 0,51 0,2-0,3 мм. Полый уплотннтельный эпемент монтируют из двух слоев полиэтиленовой пленки толщиной 0,4 мм, Отверстия в полотнище экрана перфорйруют в количестве, определяемом расчетом при помощи набора игл дна етром 0,8 мм. Возможен вариант устройства отверстий диаметром большеаметра частиц грунта, но при этом 10 тверстие должно быть перекрыто ильтрующей синтетической тканью, наример клеевым прокладочным полотом. Оконтуривающую экран стальную рубу принимают диаметром 150 мм, монтированный экран при помощи таелажных приспособлений опускают на но котлована. Уплотнительный элемент аполняют через шланг цементно-песч аным раствором М. После твердеия раствора экран пригружают щебем, толщина слоя которого определеа расчетом,Экономический эффект при применеии предлагаемого способа определяетя в основном заменой фракционированого фильтрующего материала рядовым ебнем и сокращением водоотлива.Таким образом, предлагаемый спооб позволяет снизить стоимость стро тельства и существенно сократить бъемы водоотливных работ. ормула изобретения Способ возведения заглубленного водонасыщенные грунты сооружения,ключающий выполнение в грунте стен сооружения, подводную разработку грунта между стенами, выполнение фильтрующего пригруза и удаление воО 2000 0,87 0,57 0,1 2,15 0,96 0,63 0,2 1,30 0,89 0,64 0,3 1,00 0,81 0,63 0,4 0,84 0,74 0,60 0,6 0,63 О)60 0,54 ды, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью сокращения объемов работ по водоотливу, при .подводной разработке грунта поверхности основания придают куполообразную форму с уклоном в сторону стен сооружения, после чего укладывают на основание до удаления воды перФорированный, имеющий более частое расположение отверстий у стен, экран из эластичного материала, смонтированный на имеющем трубчатые уплотнители с отверстиями для подачи твердеющего раствора жестком каркасе, повторяющем форму основания между стенами, и пригружают экран слоем щебня уменьшающейся к центру сооружения толщиной, причем удельную площадь отверстий экрана определяют из соотношениягЬ=1 к(Та)/ 2 дй8где и - площадь отверстий на 1 мэкрана в точке с координатой х;х - координата точки, отсчитываемая в плоскости дна котлована в направлении от стенсооружения к его центру;(Т ) - приток воды через 1 м экрана в точке с координатой х;м - коэффициент, характеризующий условие истечения водычерез отверстие в экране;8 - ускорение силы тяжести;- толщина слоя щебня;и- объемная масса соответствен 8но щебня, взвешенного в воде,и воды. 0,48 0,46 2,001381248 к з 1172/3 Тираж б 37 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 035, Москва, Ж, Раушс/5 П водственно-полиграфиче редприятие,Редактор Ю.Сер ставитель В.хред М Дидык рректор В. Бутяга Подписноеоиитета СССРоткрытийя наб., д. 4 Ужгород, ул. Проектная