Что такое форшахта в строительстве
Устройство форшахты для буросекущих свай
На большей части территории России господствуют грунты, отличающиеся рыхлостью и высоким уровнем залегания подземных вод. При возведении котлованов под фундаменты наблюдаются такие явления, как осыпание их стенок и затопление. Для создания отсекающего барьера и предотвращения смещения пластов почвы применяются буросекущие сваи. Готовая конструкция представляет собой монолитную стену, отличающуюся высокой прочностью и герметичностью.
Устройство буросекущих свай
Технология «стена в грунте» позволяет получить прочное монолитное сооружение, расположенное ниже грунтовых вод
Форшахта для буронабивных свай представляет собой замкнутую систему из погруженных ниже уровня грунтовых вод опор (стена в земле). Конструкция состоит из соединенных по краям свай, изготовление которых производится непосредственно на месте строительства. Стенки скважин укрепляются бентонитовым раствором, а по верхней части столбов устанавливается железобетонная стяжка. Благодаря такому инженерному решению сооружение обретает целостность и монолитность.
Особенностью монтажа является полное отсутствие вибрации, что характерно для сваебойной технологии. Подземная стена состоит из непрерывной череды бетонных столбов, края которых пересекаются на величину, составляющую 5-7% от их диаметра. Каждая вторая свая армирована стальным каркасом, проходящим по всей протяженности опоры и замыкающимся на внешнее армирование наподобие монолитного ростверка.
В строительстве используются форшахты с диаметром несущих элементов в пределах 36-150 см, наиболее распространенными являются опоры сечением 62-82 см.
Область применения
Метод используется на сильно увлажненных нестабильных грунтах
Сваи БСС при всех присущих им особенностях, плюсах и минусах, получили широкое распространение в строительстве, особенно при его ведении на неустойчивых и сильно увлажненных грунтах. Устройство конструкции настолько хорошо продумано, что позволяет решать самые сложные монтажные задачи, когда другого решения просто не существует или оно чревато массой нежелательных эффектов.
Буросекущие сваи применяются для создания таких объектов:
Нельзя использовать технологию при наличии пустот в земле
Противопоказано устанавливать форшахты в таких условиях:
Форшахты могут устанавливаться в качестве ограждающей конструкции, а при монтаже в гидротехнических сооружениях — в их теле и основании.
Конструктивные особенности каркаса для буросекущих свай
Бетон имеет высокую устойчивость на сжатие, но плохо переносит изгиб и скручивание. Поперечное давление является основным критическим фактором для глубокозаглубленной конструкции. Противостоять таким нагрузкам без риска поломки могут только железобетонные изделия, в которых прочность сочетается с гибкостью.
Такую функцию в буросекущих сваях выполняет объемный стальной каркас. Наиболее эффективным является квадратное сечение, где между продольными прутами устанавливаются цельногнутые рамки. Размер каркаса делается максимально приближенным к диаметру отверстия, но с тем расчетом, чтобы металл не выступал из бетона после его застывания. Такое решение позволяет каркасу захватить часть ранее установленных бетонных опор без армирования.
Важную задачу по приданию стене в земле прочности выполняет верхний пояс из арматуры. Это сооружение изготавливается в виде балки прямоугольного сечения с прочным креплением с каркасом каждой подземной колонны. После монтажа проводится заливка армопояса бетоном. Готовая конструкция становится полностью монолитной. Снизу ее удерживает плотный слой грунта, а сверху железобетонный замкнутый пояс.
Предназначения форшахты
Буросекущие сваи предохраняют строение от оползней
Форшахта выполняет сразу несколько функций, что делает ее уникальным изобретением, которое значительно продвинуло вперед технологию частного и промышленного строительства.
Подземные сооружения отличаются многофункциональностью и могут быть использованы для таких целей:
Самостоятельное создание стены в земле невозможно. Изготовление этого сооружения проводится на основании профессионально разработанных чертежей, предварительно проведенных исследованиях грунта и с помощью мощного, высокотехнологичного оборудования.
Технология строительства
Обсадные трубы для буросекущих свай
Технология монтажа буросекущих свай отработана до мелочей и состоит из таких этапов:
Заключительной фазой является создание опалубки, монтаж армирующего пояса и наполнение формы бетоном.
Основные отличия буросекущих свай от буронабивных
Буросекущие сваи монтируют вплотную друг к другу с захватом соседнего элемента за счет иссечения его краев
Технологический процесс создания обоих конструкций практически одинаковый, но их назначение разное.
Буронабивные сваи устанавливаются на расстоянии друг от друга, армируются и выполняют исключительно несущую функцию в обустройстве фундамента.
Буросекущие сваи соединяются с захватом соседних фрагментов, выполняя задачи по гидроизоляции, удержания пластов земли и укрепления аварийных опорных систем.
Преимущества буросекущих свай
Использование буросекущих свай отличается такими достоинствами:
Все это делает данную технологию незаменимой при проведении строительства и реставрационных работ в условиях плотной застройки населенных пунктов и объектов промышленности.
Стена в грунте
В промышленных городах все сильнее становится заметным дефицит свободного пространства. Крупные застройщики ищут доступные способы рационального использования каждого метра. Раньше архитекторы придумали гигантские небоскребы. Сегодня специалисты нашли более эффективный метод использования свободной земли: здания «растут» вверх, а теперь и вглубь — в грунт.
Появилась возможность размещать в многоуровневых подземных пространствах супермаркеты, стоянки для транспорта, склады, развлекательные комплексы. Чтобы сооружения были добротными строители применяют универсальную технологию.
Краткое описание новой методики строительства
Она была разработана группой специалистов для сооружения подземных конструкций. Это касается промышленного строительства и частной застройки. Подход особенно уместен, если дом строится на дорогом участке вблизи мегаполиса и владелец недвижимости хочет максимально использовать каждый сантиметр земли. Глубина залегания стены в грунт ограничивается подпочвенными водами.
Важно! Основная суть методики «в грунте» заключается в ограждающей перегородке по периметру будущего помещения. Конструкцию заглубляют до нижней точки строительных работ.
В зависимости от технологии специалисты используют свайный, траншейный, мокрый или сухой способ сооружения защитной стены. У каждого метода есть особенности и преимущества.
Использование специализированной техники
Сухой траншейный способ
Этот вариант предполагает применение готовых элементов из прочного железобетона или заливки монолитного бетона. Экскаватором либо фрезой по периметру будущей стройки выкапывают траншею форшахты глубиной от 2 до 4 метров. Она нужна для четкого обозначения периметра будущего здания, для существенного укрепления стенок траншеи. У глубокой выемки самое уязвимое место – верхняя часть.
Если строительная бригада все сделает правильно – это предотвратит в будущем осыпание слабого грунта, так как стенки форшахты будут укреплены. Выборку грунта производят экскаваторами или крановыми грейферами. Глубина достигает нескольких десятков метров. Когда габариты траншеи достигнуты, в нее заливают монолитный железобетон или монтируют сборные бетонные конструкции.
Важно! Сухая методика самая простая, из-за чего ее часто применяют в строительстве. Этот вариант актуален даже по отношению к прочным грунтам с минимальным уровнем почвенных вод.
Применение специалистами мокрой технологии
Строительная система была основана на разжижении субстанции, когда отдельные материалы и составы самостоятельно восстанавливают первоначальную форму. Эти характеристики относятся к бентонитовым глинам. Их суспензия может постепенно разжижаться под воздействием вибрации. После перехода в спокойное состояние плотностные параметры возвращаются к исходному состоянию.
Первый этап возведения прочных стен практически не отличается от сухого метода. Сооружаются форшахты для обозначения четкого контура глубины траншеи. Остальные строительные работы производятся по другой технологии.
Траншею заполняют универсальной глиняной суспензией. Она оказывает давление на стены и не дает им обвалиться, удерживая заданную форму. Суспензия находится в жидком состоянии, что позволяет продолжать углублять конструкцию. Для приготовления раствора смешивают воду и глину. Плотность массы зависит от прочности грунта.
Важно! В крупном строительстве просто нельзя без мокрой технологии, когда запланированы работы на слабых почвах. Она эффективна, когда стена должна пройти сквозь грунтовые воды. В частном строительстве этот метод неактуален, так как нужно вложить крупную сумму.
Проверенная временем методика
Стена из сборного или монолитного железобетона заменяется сплошной конструкцией из буронабивных свай. Их заглубляют до нужного показателя. Вместо классической копки траншеи применяют универсальную технологию глубинного бурения.
После обустройства скважин, их армируют и заливают бетонным раствором. Чтобы создать прочное заграждение, которое будет препятствовать проникновению разрушительной влаги, используют технологию лидерного бурения. Вместо классических свай монтируют особые трубы, у которых одна сторона имеет характерный вогнутый желоб, проходящий вдоль.
Во время установки заготовку плотно прижимают к выпуклой части другой трубы. Это позволяет создать прочную и плотную стену, сквозь которую просто не может проникнуть грунтовая вода.
Важно! Универсальная свайная технология пользуется большим спросом при строительстве подземных конструкций, которые расположены близко от других массивных зданий.
Основные преимущества
В строительстве все чаще используют технологию возведения стен на глубине более 6 м. Большая популярность этого метода связана с несколькими весомыми преимуществами:
Важно! Мастерам нужно помнить, что существенным ограничением для такой технологии служит наличие в грунте больших пустот или массивного слоя насыпного грунта.
В видеоролике интересные факты строительства подземного паркинга, тонкости укрепления стенок котлована:
Помощь техники
Мощность и количество агрегатов зависит от объема запланированных работ, используемой строительной технологии. Для малоэтажного дома траншеи в грунте сооружают колесным экскаватором. Для многогранной подземной конструкции под небоскребом понадобиться много специализированной техники.
Небольшой экскаватор и фреза – для сооружения форшахты. Высококачественный растворный узел пригодиться для закачки глиняной суспензии. Бетононасосная станция – для подачи жидкого раствора. Большие траншеи сооружаются плоскими грейферами, которые навешивают на экскаватор или кран. Скважины – буровыми агрегатами ударно-вращательного принципа действия.
Плановое армирование
Усиление скважин и трещин подразумевает монтаж каркасов объемного типа, состоящих из арматуры. Во время их производства и установки следует соблюдать ряд строительных требований:
Важно! Перед помещением армирующего каркаса в глиняную суспензию металлические элементы смачивают обычной водой. Это уменьшает налипание глиняной взвеси, увеличивает адгезию с раствором.
Профессиональная заливка прочным бетоном
В промышленных масштабах процедура выполняется специальными трубами. Они перемещаются по территории строительным краном. Их диаметр от 18 до 30 см, толщина стенки составляет 1 см. Монтируют трубы из отдельных секций длиной до двух метров длиной. Конструкцию подключают к вместительному бункеру для бетона или специальной станции.
Чтобы результат проделанных работ был долговечным, раствор заливают согласно установленным нормам:
Важно! В частном строительстве при возведении стен на глубине можно использовать бетон, который был приготовлен самостоятельно, а не в специальных условиях.
Установка сборной железобетонной системы
Вместо классической заливки раствора можно смонтировать систему из готовых элементов. Это на 25% сокращает затраты, так как используется узкая траншея. Мастерам не нужно сооружать армированный каркас, осуществлять трудоемкую заливку раствора. После установки подземной стены из готовых металлических конструкций можно приступать к удалению грунта для устройства подземного этажа.
Заключение
Универсальная методика сооружения прочных стен в грунте позволяет устраивать просторные подземные помещения под многоэтажными домами и настоящими небоскребами. Это в несколько раз сокращает объем наземных работ, позволяет избежать обязательного понижения уровня подземных вод. Выполнять такое необычное задание может только специалист, реализовав необходимые подготовительные работы и сделав правильный чертеж будущей конструкции.
Больше интересной и познавательной информации по этой теме можно узнать из видеоролика:
1 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
Конструкции форшахты могут различаться как по форме (Г-образные, трапециевидные), так и по способу применения (постоянные, переносные). Конструкция форшахты разрабатывается совместно со свайными основаниями и «стеной в грунте» в составе проекта.
1.2 Настоящая технологическая карта применяется при:
— строительстве оснований зданий и сооружений в стесненных условиях и реконструкции действующих предприятий;
— устройстве форшахты в различных грунтовых условиях (пески, супеси, суглинки и т.д.), когда уровень грунтовых вод находится на глубине более 1,5 м от поверхности планировки площадки;
— разработке грунта траншеи экскаватором, оборудованным грейферным ковшом, или скважин буровыми установками.
1.3 Устройство форшахты должно отвечать следующим требованиям:
— продольная ось крепления должна совпадать с продольной осью ограждающей стены, здания или сооружения;
— расстояние между вертикальными стенками должно быть на 50 мм больше рабочего органа землеройного оборудования;
— для предупреждения возможных смещений вертикальных стенок форшахты между ними следует устанавливать временные деревянные распорки;
— начинать разработку грунта траншеи или скважины допускается только после набора бетоном форшахты проектной прочности.
1.4 Привязка настоящей карты к проектируемому объекту и местным условиям заключается в корректировке всех параметров, связанных со строительной группой грунтов, с глубиной и шириной траншеи, выбором крепления верха траншеи, с конструкцией разделительных элементов и армокаркасов, а также корректировке ведомости объемов работ, калькуляции и календарного плана производства работ.
1.5 При привязке карты к сооружаемому объекту в г. Москве необходимо учитывать требования, изложенные в «Организационно-технологических правилах строительства (реконструкции) объектов в стесненных условиях существующей городской застройки» (введены в действие в 1998 г.) и «Правилах производства земляных и строительных работ, прокладки и переустройства инженерных сетей и коммуникаций в г. Москве», (утверждены постановлением Правительства Москвы № 603 от 08.08.2000 г).
2 ТЕХНОЛОГИЯ И ОРГАНИЗАЦИЯ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТ
2.1 До начала производства земляных работ необходимо отключить и вынести с трассы форшахты и рабочей зоны все подземные и надземные коммуникации. При невозможности выноса надземных коммуникаций разрешается производить работы при условии их отключения под непосредственным руководством прораба или мастера, а в охранной зоне кабелей, кроме того, под наблюдением работников электро- или газового хозяйства. Готовность объекта к устройству форшахты должна определяться комиссией, назначенной руководителем управления, с оформлением акта.
2.2 До начала работ по устройству форшахты необходимы следующие подготовительные работы:
— ограждение строительной площадки забором в соответствии со стройгенпланом и с требованиями ГОСТ 23407-78;
— планировка строительной площадки на заданной отметке;
— укладка железобетонных дорожных плит для проезда автотранспорта, работы буровых машин, экскаваторов и строительных кранов;
— срезка и складирование растительного слоя грунта в специально отведенных местах, вертикальная планировка строительной площадки с уплотнением насыпей до плотности грунта в естественном состоянии (или заданной проектом), отвод поверхностных вод, устройство постоянных и временных внутриплощадочных дорог и инженерных сетей, предусмотренных проектами организации строительства;
— размещение бытовых и подсобных помещений для рабочих и ИТР;
— оборудование мест для складирования материалов, конструкций, изделий и инвентаря, а также для установки строительной техники.
2.3 После выполнения подготовительных работ должен быть оформлен акт о соответствии выполненных внеплощадочных и внутриплощадочных подготовительных работ требованиям безопасности труда и готовности объекта к началу строительства.
2.4 Работы по устройству форшахты в монолитном исполнении производятся в следующей последовательности:
— разбивка котлована по верху;
— срезка растительного слоя грунта;
— разбивка габаритов для выемки грунта;
— разработка грунта в котловане;
— планировка откосов и дна котлована;
— установка заранее изготовленных щитов опалубки по габаритам форшахты;
— укладка арматурных изделий;
— бетонирование форшахты захватками;
— выдерживание бетона, включая уход за ним;
— засыпка песком пазух котлована форшахты.
2.5 Схемой производства работ сооружения форшахты должно быть предусмотрено использование комплекта высокопроизводительных строительных машин и грузоподъемных механизмов, эффективной опалубки и других материалов.
Таблица 1 — Технические характеристики экскаваторов
Наибольшая глубина копания
Усилие на кромке зуба челюстей ковша
Угол поворота стрелы в плане
Преодолеваемый уклон твердого сухого пути
Группа разрабатываемого грунта
2.6 Размеры котлована должны обеспечивать размещение форшахты и механизированное производство работ по ее бетонированию, а также возможность перемещения людей вдоль фронта работ. Размеры выемок по дну в натуре должны быть не менее установленных проектом.
2.7 Планировку откосов и дна котлована выполняют вручную по данным визировочных отметок со срезкой неровностей толщиной до 0,1 м. Визировочные отметки отбивают маячными бороздами или приямками, после чего производится срезка грунта между маяками с откидыванием грунта на сторону.
2.8 Типы опалубок следует применять в соответствии с ГОСТ 23478-79 «Опалубка для возведения монолитных бетонных и железобетонных конструкций».
Нагрузки на опалубку следует рассчитывать в соответствии с требованиями СНиП 3.03.01-87 (обязательное приложение 11). Для устройства форшахты изготавливаются щиты опалубки из досок толщиной 40 мм.
Завод-изготовитель опалубки должен произвести контрольную сборку фрагмента на заводе. Схема фрагмента определяется заказчиком по согласованию с заводом-изготовителем.
Испытания элементов опалубки и собранных фрагментов на прочность и деформацию проводятся при изготовлении первых комплектов опалубки, а также замене материалов и профилей. Программу испытаний разрабатывают организация-разработчик опалубки, завод-изготовитель и заказчик.
Разборка опалубки должна производиться после достижения бетоном заданной прочности с разрешения производителя работ.
2.9 Заготовка и обработка арматуры должны выполняться в специально предназначенных для этого и соответственно оборудованных местах. При выполнении работ по заготовке арматуры необходимо:
— ограждать места, предназначенные для разматывания бухт (мотков) и выправления арматуры;
— при резке станками стержней арматуры на отрезки длиной менее 0,3 м применять приспособления, предупреждающие их разлет;
— ограждать рабочее место при обработке стержней арматуры, выступающей за габариты верстака, а у двусторонних верстаков, кроме этого, разделять верстак посередине продольной металлической предохранительной сеткой высотой не менее 1 м;
— складывать заготовленную арматуру в специально отведенные для этого места;
— закрывать щитами торцевые части стержней арматуры в местах общих проходов, имеющих ширину менее 1 м.
Элементы арматуры необходимо пакетировать с учетом условий их подъема, складирования и транспортирования к месту монтажа.
При устройстве ненапрягаемых арматурных изделий следует выполнять требования СНиП 3.09.01-85. Укладку арматурных сеток из стержней Æ 22 А III производить краном ДЭК-251 с обеспечением фиксации защитного слоя бетона.
2.10 Бетонирование форшахты производить захватками длиной по 10 метров. Класс бетона для форшахты устанавливается проектом.
Перед бетонированием скальные основания, горизонтальные и наклонные бетонные поверхности рабочих швов должны быть очищены от мусора, грязи, масел, снега и льда, цементной пленки и др. Непосредственно перед укладкой бетонной смеси очищенные поверхности должны быть промыты водой и просушены струей воздуха.
Все конструкции и их элементы, закрываемые в процессе последующего производства работ (подготовленные основания, арматура, закладные изделия и др.), а также правильность установки и закрепления опалубки и поддерживающих ее элементов должны быть приняты в соответствии со СНиП 3.01.01-85*.
Бетонную смесь следует укладывать горизонтальными слоями одинаковой толщины без разрывов, с последовательным направлением укладки в одну сторону во всех слоях.
Поверхность рабочих швов, устанавливаемых при укладке бетонной смеси с перерывами, должна быть перпендикулярна оси бетонируемых конструкций. Возобновление бетонирования допускается производить по достижении бетоном прочности не менее 1,5 МПа.
При укладке бетона из бункера (бадьи) расстояние между нижней кромкой бункера и ранее уложенным бетоном или поверхностью, на которую укладывается бетон, должно быть не более 1 м, если иные расстояния не предусмотрены проектом производства работ или другой технологической документацией.
2.13 Опалубка снимается после достижения бетоном прочности 1,5 МПа, обеспечивающей сохранность поверхности и кромок углов при снятии опалубки и движении людей по забетонированным поверхностям форшахты, после чего производится обратная засыпка песком до отметки верха форшахты.
3 ТРЕБОВАНИЯ К КАЧЕСТВУ И ПРИЕМКЕ РАБОТ
3.1 Все поставляемые материалы и изделия должны соответствовать ГОСТам и иметь сертификат качества.
3.2 Высокое качество и надежность сооружаемой форшахты должны обеспечиваться строительными организациями путем осуществления комплекса технических, экономических и организационных мер эффективного контроля на всех стадиях сооружения форшахты.
3.3 Контроль качества строительно-монтажных работ должен осуществляться специальными службами строительной организации, оснащенными техническими средствами, обеспечивающими необходимую достоверность и полноту контроля.
3.4 Производственный контроль качества строительно-монтажных работ должен включать входной контроль рабочей документации и оборудования, операционный контроль отдельных строительных процессов или производственных операций и приемочный контроль строительно-монтажных работ.
3.5 При входном контроле рабочей документации должна проводиться проверка ее комплексности и достаточности содержащейся в ней технической информации для производства работ.
При входном контроле строительных конструкций, изделий, материалов и оборудования следует проверять внешним осмотром соответствие их требованиям стандартов или других нормативных документов и рабочей документации, а также наличие и содержание паспортов, сертификатов и других сопроводительных документов.
3.6 Операционный контроль должен осуществляться в ходе выполнения строительных процессов или производственных операций и обеспечивать своевременное выявление дефектов и принятие мер по их устранению и предупреждению. При выполнении скрытых работ последние оформляются соответствующими актами.
Таблица 2 — Предельные отклонения контролируемых параметров