S&T (Super Tehnology)

Известно, что технология «стена в грунте» нашла широкое применение в отечественной практике строительства для протяженных объектов. В США имеется опыт использования данной технологии при проходке вертикальных стволов, служащих для доступа к строящимся через них тоннелям глубокого заложения различного назначения. Эти стволы используются также для вентиляции туннелей при их эксплуатации или создания буферных емкостей и насосных станций систем канализации.

Далее приводятся примеры строительства вертикальных стволов с применением «стена в грунте».

В Портленде (Portland), штат Орегон, США строится туннель, объединяющий бытовую и ливневую канализацию. Стволы, пройденные вдоль трассы туннеля, соединяют существующую канализационную систему с новым туннелем. Всего строится 6 стволов, включая насосную станцию на острове Свон Айленд (Swan Island). Стволы имеют наружный диаметр 13,4-41,8 м, внутренний диаметр
11, 6-39,4 м и глубину 41-61 м.

Стены ствола формируются из отдельных панелей - вертикальных траншей, сооружаемых по его периметру рядом друг с другом. Их глубина равна глубине ствола, а толщина, в основном, составляет 90 см, кроме ствола Николаи, где она равна 105 см и ствола насосной станции - 120 см.

Общая последовательность строительства стволов по этой технологии описана далее.

На поверхности сооружается направляющее бетонное кольцо, с помощью которого фиксируется положение вертикальных панелей, составляющих стену в грунте. Это же кольцо предотвращает разлив бентонитовой пульпы на поверхности (рис. 1).

Направляющее бетонное кольцо, фиксирующее расположение панелей, составляющих стену в грунте
а) многоугольный периметр по контуру ствола; б) окружность по контуру
ствола

Выемка траншеи осуществляется либо грейфером, подвешенном на кране, либо буровой машиной с режущей головкой, состоящей из двух вращающихся цилиндров, расположенных горизонтально с осями, перпендикулярными стенам траншеи (рис.2). Длина единичной траншеи составляет обычно 2,7 м, ее ширина равна толщине крепи ствола. Вначале группами по 3 сооружаются первичные панели, затем - вторичные, оставленные по одной между первичными. В ходе сооружения траншея заполняется пульпой, состоящей, в основном, из смеси бентонитовой глины и воды. В зависимости от свойств грунтов в пульпу могут вводиться химические добавки. Благодаря этому, траншея удерживается открытой и не обрушается, поскольку густая пульпа, находящаяся в ней, противостоит давлению пород и подземных вод на стены траншеи. При проходке траншеи буровой машиной пульпа также является средством выноса измельченной породы. На поверхности порода отделяется, а пульпа используется повторно.

Механизмы для производства земляных работ по устройству
панелей
а) грейфер; б) экскаватор с вращающимися режущими цилиндрами

После завершения сооружения траншеи в нее опускается стальная решетчатая ферма (рис. 3) и через трубу, подвешенную в ней, траншея заполняется бетоном снизу вверх, начиная со дна. Бетон, поднимаясь, выдавливает из траншеи пульпу. Внутри решеток на расстоянии 0,9 м друг от друга смонтированы направляющие трубы для последующего бурения сквозь них цементационных скважин по окружности ствола. В эти трубы, опережая экскавационные работы в стволе, нагнетается раствор, создающий завесу, которая изолирует ствол от притока подземных вод (рис. 4).

После формирования бетонного цилиндра из завершенных панелей в стволе начинается выемка грунта. Здесь, в зависимости от геологических условий, применяется различная технология. При слабых наносных грунтах ствол заполняется водой и использованной ранее бентонитовой пульпой. Затем грунт в забое ствола размельчается вращающимися рыхлителями, соединенными с входной (всасывающей) трубой землесосной машины (рис. 5). Образовавшаяся водопородная смесь откачивается на поверхность. При более плотных грунтах их выемка осуществляется экскаваторами, грузящими отбитую породу в бадьи, поднимаемые на поверхность кранами. При скальных породах их экскавация производится буровзрывными работами (рис. 6-8).