Обычно морские и речные причальные набережные принято сооружать способом, при котором линия кордона причалов выносится от уреза воды в сторону акватории на глубоководье. При этом можно выполнять строительно-монтажные работы при помощи плавучих средств, уменьшается объем дноуглубительных работ перед причалами.
Существует способ строительства, при котором линию кордона будущих причалов относят от уреза в сторону суши.
При линии кордона, отнесенной в акваторию, эту сушу готовят путем отсыпки грунта в акваторию, ограниченную урезом воды и проектной линией кордона причалов. В этих случаях возможно возведение фундаментной части причалов как подземных сооружений на суше, без обычных для морского строительства подводных работ. При таком способе в дальнейшем отчерпывают груш перед причалом со стороны акватории до проектной глубины.
В строительную практику широко вошел подобный прогрессивный способ устройства подземных сооружений, именуемый «стена в грунте». За рубежом в последнее время этим способом также возводят причальные сооружения.
Способ «стена в грунте» заключается в сооружении подземных несущих стен различной конфигурации в плане путем отрывания глубоких узких траншей с последующей укладкой в траншее бетона.
При устройстве монолитной бетонной или железобетонной стенки бетонную смесь укладывают путем подводного бетонирования методом вертикально перемещающихся труб (ВПТ). Принципиальная схема последовательности устройства стен в грунте (рис. 64) включает: устройство форшахты, рытье траншей, установку ограничителей и армокаркаса, бетонирование методом ВПТ.
При возведении несущих стен из сборных железобетонных элементов их устанавливают в траншею, заполненную глинистым раствором. При этом монтаж сборных элементов не требует выделения из траншеи изолированных захваток. После монтажа конструкций глинистый раствор в траншее заменяют тампонажным цементным раствором, который заполняет стыки панелей, за-стенное пространство между стеной из панелей и грунтовыми стенами траншеи, передавая нагрузку на ограждение от массива грунта ненарушенной структуры.
Для устройства стенок траншей применяют глинистые тиксотропные растворы. В качестве основного сырья для них используют бентонитовые глины, в составе которых преобладают минералы монтмориллонитовой группы. Присущие бентонитам высокие обменные емкости, влагоемкость, набухаемость, дисперсность, структурно-механические и тиксотропные свойства обусловливают их широкое применение.
При устройстве траншейных стен для глинистых растворов в европейской части СССР чаще всего применяют глинопорошки и бентонит. Учитывая большую потребность в этих материалах и высокую стоимость привозных бентонитовых глинопорошков, начали осваивать местные глины с их дополнительной обработкой.
Глинистые растворы служат для обеспечения устойчивости стенок траншей при возведении в них конструкций. Для этого создается гидростатическое давление глинистой суспензии со стороны траншеи, превышающее активное давление окружающего грунта и грунтовых вод. Глинистые суспензии укрепляют поверхностный слой грунта на стенах траншей, проникая на некоторую глубину и образуя при этом малопроницаемую для воды корку (экран), уменьшающую фильтрацию воды в окружающий грунт. Рекомендуется применять раствор бентонитовых глин с плотностью 1040—1160 кг/м3. При отсутствии бентонитовых глин глинистые растворы готовят из обычных глин, качество которых значительно ниже. Стоимость раствора из бентонитовых глин обычно составляет около 70% общей стоимости сооружения стенок.
Бентонитовый раствор закачивают насосом в разрабатываемую траншею, откуда он с буровым шламом либо с отсасываемым эрлифтом, разработанным разрыхленным грунтом подается на вибросито. После очистки бентонитовый раствор используют повторно, а шлам направляют в отвал.
Опыт показывает, что уровень глинистой суспензии в траншее должен быть всегда не менее чем на 1 м выше уровня грунтовых вод. Эта разница в уровнях обеспечивает проникновение суспензии в окружающий грунт, тампонируя его и одновременно образуя на поверхности траншей глинистую мембрану. Толщина мембраны (по К. Нэшу) растет пропорционально корню квадрат ному из времени, а коэффициент устойчивости траншеи равен
где с — удельное сцепление грунта; H — глубина траншеи; (?—?с) разность плотностей соответственно грунта и глинистой суспензии, м.
Необходимую плотность глинистой суспензии определяют из условий предельного равновесия бортов траншеи по формуле
где ?, ?0 — плотность грунта и воды, т/м3; hr, hc — глубина траншеи и залитой суспензии, м; hв — расстояние от дна траншеи до уровня грунтовых вод, м; ?А — функция угла внутреннего трения, равная
здесь ? — угол внутреннего трения грунта, град.
где n — пористость грунта.
Практически способ «стена в грунте» применим почти для всех грунтов, за исключением крупнообломочных с пустотами между камнями, не позволяющими создать глинистый экран. Не пригодны грунты плавунные и с крупными валунами, а также текучие илы.
Способ «стена в грунте», которым возводят как монолитные, так и сборные несущие конструкции, предусматривает следующие основные формы их заглубления. Свайные стенки устраивают бурением скважин и устройством свай в две очереди. Первую очередь выполняют при расстояниях между центрами свай менее их двух диаметров. Затем между сваями первой очереди выполняют сваи второй очереди, секущие тело свай первой очереди. Траншейные стенки устраивают либо из отдельных секций, либо непрерывными. Стенки можно армировать в любом направлении. Организация работ по устройству траншей менее сложна но сравнению с возведением свайных стенок.
Способ работ и выбор оборудования для устройства траншейной стенки зависят от инженерно-геологических условий по трассе стенки, ее параметров и назначения. При сложных грунтовых условиях и большом заглублении стенки траншею разрабатывают при помощи ударного или вращательного бурения. В легких грунтах и при меньшем заглублении стенки применяют вращательное бурение, скреперную или грейферную выемку.
Для армирования стен используют сталь периодического профиля, так как сцепление бетона с арматурными стержнями снижается из-за смазки их поверхностей глинистым раствором. Арматуру вяжут в каркасы длиной, соответствующей глубине траншеи, и шириной — длине захватки.
Траншейные стенки обычно делят на отдельные секции — захватим шириной 3, 6 и 9 м. Для удобства перевозки на автомашинах арматурные каркасы делят на секции шириной по 3 м и длиной до 10 м, которые при надобности сваривают на месте установки.
Стыки между армокаркасами могут быть нерабочими (рис.65, а), когда в них не возникают растягивающие усилия, и рабочими (рис. 65, б), испытывающими растягивающие напряжения в горизонтальной плоскости из-за приложения к ним изгибающих моментов.
Траншеи заполняют бетонной смесью под глинистый раствор через вертикально перемещаемые трубы (методом подводного бетонирования ВПТ). С целью беспрепятственного спуска и подъема для бетонолитных труб в армокаркасах должны быть предусмотрены специальные вертикальные проемы.
После затвердения верхний слой бетона, смешавшийся в глинистой суспензией, удаляют и обвязывают все секции сплошным железобетонным поясом верхнего строения.
Для предупреждения возможного завала стены от действия опрокидывающего момента со стороны грунта при обнажении одной плоскости изготовленной стены иногда производят грунтовую анкеровку. Анкеровка стен может быть наземной — при помощи стальных тяжей, закрепленных вне зоны обрушения грунта, или же с использованием наклонных грунтовых анкеров, забуренных через стену в грунт.
Технология устройства прямолинейных стенок и расстановка оборудования машинокомплект с агрегатом СВД-500 фрезерного типа с электробуром, скользящим по полозьям направляющего шаблона, показана на рис. 67. После достижения снарядом проектной глубины его поднимают на поверхность, после чего базовая машина передвигается с повторением цикла работ. Зарубежные фирмы выпускают значительное число оригинальных типов агрегатов для устройства стенок траншейным способом.