Рабочие и технологические швы при бетонировании строительных конструкций.

Порядок и правила укладки бетонной смеси зависят от вида конструкции, ее размеров, формы и места расположения.

Во всех случаях смесь должна иметь надлежащее сцепление с арматурой и закладными частями и полностью, без пустот и раковин, заполнять объем бетонируемой части сооружения.

Рабочие швы — это место соприкосновения ранее уло­женного, затвердевшего бетона с вновь уложенным после пере­рыва бетоном. Они ослабляют конструкцию, поэтому их необхо­димо устраивать в местах менее нагруженных изгибающими и поперечными силами. В колоннах рабочие швы располагают (рис. 5.13, а): на уровне верха фундамента /, у низа прогонов 2, балок или подкрановых консолей 3, у низа капителей колонн безбалочных перекрытий 4; в рамных конструкциях (рис. 5.13, б)—у верха вута между стойками и ригелями рам 5. В балках рабочие швы допускаются в пределах средней части пролета. При бетонировании ребристых перекрытий руковод­ствуются следующим: если бетонирование идет (рис. 5.13, в) по направлению второстепенных балок 6, то рабочий шов должен располагаться в пределах средней трети пролета балок 7, если бетонирование идет (рис. 5.13, г) по направлению прогонов 8,— то в пределах двух средних четвертей пролета балок и плит 9. В безбалочных перекрытиях рабочие швы делают в середине пролета плиты. Во всех случаях плоскость рабочих швов должна быть перпендикулярна к действующим нормальным силам, что обеспечивает работу стыка на сжатие без скола. При укладке нового бетона поверхность стыка очищают от мусора, цементной пленки, промывают струей воды, протирая проволочными щетка­ми, и покрывают цементным раствором или коллоидным клеем. В бункерах, арках, сводах, резервуарах место стыков указывают в проектах. В это место обязательно закладывают короткие стержни арматуры, входящие в старый и новый бетон. Стыки могут иметь фигурное очертание (выступ — паз и т. п.).

Уплотнение — основная операция технологического про­цесса" бетонирования, от качества ее выполнения во многом зависят качество бетона в конструкции, его прочность и долго­вечность, морозостойкость, водонепроницаемость и другие фи­зико-механические характеристики.

Неуплотненная, рыхлая бетонная смесь содержит большое количество воздуха. Объем воздуха в неуплотненных бетонных смесях в зависимости от консистенции (пластичности, жест­кости) колеблется от 10 до 40%. Уплотнение, в основном, производят с помощью вибраторов.

Метод виброуплотнения заключается в передаче бетонной смеси механических колебаний от источника этих колебаний виб­ратора. Под действием вибратора происходит тиксотропное раз­жижение бетонной смеси, уменьшение ее внутреннего вязкого сопротивления, плотная укладка составляющих бетонной смеси под действием гравитационной силы и вытеснение (удаление) содержащегося в смеси воздуха.

Уплотнение бетонной смеси в зависимости от характера конструкции (массивная, горизонтальная или вертикальная тон­костенная и т. п.), степени ее армирования, условий укладки и консистенции выполняют глубинными, поверхностными или наве­шиваемыми на опалубку наружными вибраторами.

Глубинные вибраторы выпускают с встроенным элек­тродвигателем, с гибким валом и пневматические. Наиболее ши­роко их применяют при бетонировании монолитных конструкций. Вибратор выбирают по диаметру наконечника в зависимости от густоты армирования и размеров конструкции по открытой поверхности. При выборе вибратора для бетонирования арми­рованных конструкций следует учитывать расстояние между стержнями арматуры «в свету», которое должно быть не менее 1,5 диаметра вибронаконечника.

При вибрировании вибратор погружают в слой бетона верти­кально или под углом не более 35° к вертикали, причем вибро­наконечник примерно на 5 см углубляют в ранее уложенный слой. Шаг перестановки ручного глубинного вибратора не должен превышать полуторного радиуса его действия.

При уплотнении больших массивов, например, плиты фун­дамента башенного копра для обеспечения равномерного уплот­нения бетонной смеси необходимо соблюдать определенную рас­становку бетонщиков. Перемещение их в процессе виброуплот­нения бетонной смеси должно происходить упорядоченно, на определенном расстоянии друг от друга.

Работающий вибратор не должен касаться стержней армату­ры, так как вибрация может нарушить сцепление арматуры с бетоном. Вибратор устанавливают на расстоянии 5—10 см от щитов опалубки.

Не следует прекращать вибрирование сразу по окончании оседания бетонной смеси под действием вибрации — этого еще недостаточно. Уплотнение бетонной смеси можно прекращать, когда на ее поверхности и в местах примыкания к опалубке появилось цементное молоко и прекратилось выделение больших пузырьков с поверхности. Продолжительность вибрирования зависит от толщины вибрируемого слоя, так как требуется время для выделения пузырьков воздуха из глубины уплотняемого слоя. В среднем оно составляет 20—40 с плюс время, в течение кото­рого вибратор медленно вытаскивают, обеспечивая заполнение освобожденного им пространства.

2 . Водопонижение эжекторными иглофильтровыми установками.

Эжекторные иглофильтровые установки (ЭИ) используют для вакуумирования грунтов и понижения уровня подземных вод до 25м при коэффициенте фильтрации 0,1—10 (в лекции до 3) м/сут и при близком залегании водоупора от почвы выработки. Подъем откачиваемой воды в эжекторных иглофильтрах производится с помощью водоструйных насосов (эжекторов). В основу ра­боты этих насосов положен принцип непосредственной переда­чи энергии одним потоком другому, реализация которого осу­ществляется непосредственно в иглофильтре.

Эжекторный иглофильтр (рис. 2.8) состоит из фильтрового звена 2 с наконечником 1, аналогичного фильтровому звену установок ЛИУ, надфильтровой трубы 5, в верхней части ко­торой подсоединен патрубок 7 для подачи рабочей воды, при­емной трубы 3, которая с одной стороны соединена с эжектор-ным устройством 4, а с другой со сливной трубой 8. Рабочая вода центробежным насосом под давлением подается в кольцевое пространст­во между надфильтровой и приемной колон­ками труб и устремляется в насадку эжекто­ра. Струя воды, выходящая из насадки с большой скоростью, создает разряжение в окружающем пространстве, благодаря кото­рому обеспечивается отсос воды из обводнен­ного грунта. Грунтовая вода у входа в гор-, ловину диффузора 6 смешивается с рабочей водой и, пройдя через диффузор, поднимает­ся на поверхность по сливной трубе.

Установки с зжекторными иглофильтрами выполняются с циркуляционным резервуа­ром или без него., Установка с циркуляцион­ным резервуаром (рис. 2.9) состоит из ряда эжекторных иглофильтров /, вдоль которых на поверхности земли расположены распреде­лительный напорный трубопровод 2 для по­дачи рабочей воды к иглофильтрам с помо­щью рабочего 6 или запасного 7 насосов и самотечный лоток или трубопровод 3, отво­дящий от иглофильтров воду. Эжекторные иглофильтры подсоединяют к распределитель­ному трубопроводу шлангами или патруб­ками.

Вода из иглофильтров через лоток (трубо­провод) сливается в циркуляционный резер­вуар 5, из которого часть ее снова засасыва­ется насосом и подается в эжектор (рабочая вода), а избыток отводится самотеком или по сбросному трубопроводу 4 за пределы строительной пло­щадки.

Водопонизительные установки без циркуляционного резерв вуара (рис. 2.10) отличаются от описанной тем, что вода от эжекторных иглофильтров 1 поступает не в самотечный лоток, а в трубопровод 2, соединенный со вспомогательным низкона­порным насосом 3. Избыток воды перекачивается по напорно­му трубопроводу 4 за пределы строительного участка, а цир­куляционный расход под небольшим давлением подается к рабочему насосу 5, который нагнетает воду в распределитель­ный трубопровод 6 под повышенным давлением. Для запуска водопонизительной установки без циркуляционного резервуа­ра необходимо иметь определенный объем воды.

В настоящее время в отечественной практике используют эжекторные иглофильтровые установки ЭИ-2,5, ЭИ-4, ЭИ-4а и ЭИ-6, различающиеся диаметром иглофильтров. Наибольшее распространение получила установка ЭИ-2,5, имеющая наи­меньшую массу, что облегчает и ускоряет ее монтаж.

Рис. 2.9. Схема работы уста­новки с циркуляционным ре­зервуаром (рисунок левый)

Рис. 2.10. Схема эжекторной установки без циркуляционно­го резервуара (рисунок правый)

Для подачи рабочей воды к эжекторным иглофильтрам ис­пользуют центробежные насосы типов К, МС, и НДВ. На один насос 10-15 штук - все по расчетам. Пара­метры насосного агрегата определяют расчетом, исходя из диаметра насадки, ожидаемого притока грунтовых вод, пол­ной высоты подъема откачиваемой воды и КПД установки.

При производстве водопонизительных работ эжекторными иглофильтрами выполняются те же технологические процессы, что и при применении установок ЛИУ. В связи с этим следует лишь отметить особенности производства работ по монтажу эжекторных иглофильтров.

В зависимости от инженерно-геологических условий и на­личия рабочей воды эжекторные иглофильтры погружают в грунт гидравлическим способом или устанавливают в предва­рительно пробуренные скважины. Условия применения того или иного способа погружения те же, что и для установок ЛИУ. Установку эжекторных иглофильтров в предварительно пробуренные скважины выполняют в мелкозернистых песках, в грунтах, содержащих значительное количество крупнообло­мочного материала, а также при ведении работ по водопони-жению в условиях плотной городской застройки непосредствен­но у жилых зданий и промышленных сооружений.

Скважины в мягких и сыпучих грунтах бурят шнековыми установками, обычно долотами РХ без принудительного осево­го давления с максимальной частотой вращения 5 с-1. При бу­рении твердых грунтов применяют ступенчатые трехперые до-, лота, армированные резцами из твердых сплавов, при этом частоту вращения шнека снижают до 10,6с-1 и дополнитель­ное усилие на долото доводят до 8 кН. Скважины в процессе бурения закрепляют обсадными трубами.

Перед установкой эжекторного иглофильтра скважину про­мывают до полного осветления воды. После промывки сква­жины устанавливают эжекторный иглофильтр. В переслаива­ющихся грунтах и в однородных грунтах с коэффициентом фильтрации менее 5 м/сут с целью защиты от кольматажа и обеспечения гидравлической связи между отдельными водо-насыщенными прослоями устраивают песчано-гравийную об­сыпку иглофильтра и ведут до отметки статического уровня

грунтовых вод с одновременным извлечением обсадных труб. Затрубное пространство выше отметки статического уровня грунтовых вод засыпают плотным грунтом.

После опускания всех эжекторных иглофильтров на проект­ную глубину и монтажа поверхностного оборудования осуще­ствляют пуск установки в работу. Среднее расстояние между ЭИ - 1.5-2.25м

3 . Технологические схемы строительства сопряжений скиповых стволов с камерами околоствольного двора.

Камеры загрузочных устройств, как правило, примыкают к скиповому стволу с одной стороны и имеют размеры в плане 4х6 и 6х7м,апо высоте до 20 м. В этих камерах размещают дозаторное устройство с затвором для загрузки скипов. Работы по сооружению камер осуществляют с исполь­зованием стволового проходческого оборудования по совмещенной или последовательной схемам. При совмещенной схеме проходку ствола и ка­меры выполняют одновременно, а при последовательной сооружение ка­меры начинают после того, как ствол будет пройден до отметки подошвы камеры.

Совмещенная схема сооружения камеры. Она предусматривает вы­емку породы слоями сверху вниз. При этом постоянную крепь камеры можно возводить сверху вниз и снизу вверх. Высоту слоя принимают 2-2,5 м.

Работы по выемке породы и возведению постоянной крепи органи­зуются в следующем порядке. Ствол проходят до нижней отметки верх­него слоя (фаза 1 на рис. 7.6), затем вынимают породу верхнего слоя (фаза 2) и возводят временную поддерживающую крепь из деревянных стоек под распил или анкерную крепь. Затем возводят постоянную крепь из монолитного бетона с двутавровыми балками перекрытия. В нижней части верхнего слоя сооружают опорный венец, который удерживает стенки крепи. В кровле камеры оставляют проем для течки из бункера. Далее ствол углубляют до нижней отметки следующего слоя (фаза 3), вынимают породу нижележащего слоя и возводят постоянную крепь стен камеры. В дальнейшем работы выполняют в таком же порядке до со­оружения камеры на полную высоту.

Породу при разработке каждого слоя выдают в ствол и затем с по­мощью стволовой погрузочной машины загружают в бадьи и выдают на поверхность. Бетонную смесь для крепи опускают по трубам и гибкому шлангу за опалубку. В подошве камеры по периметру сооружают опор­ный венец, который поддерживает крепь камеры.

Совмещенную схему сооружения камеры применяют в крепких ус­тойчивых породах.

В качестве одного из вариантов этой схемы можно рассматривать со­оружение камеры на полную высоту с поддержанием стен временной крепью

Рис. 7.6. Сооружение камеры загрузочного устройства по совмещенной схеме:

а — общий вид камеры; б — фазы выполнения работ

При этом ствол проходят до нижней отметки верхнего слоя, затем вынимают породу в верхнем слое, укладывают двутавровые балки в кров­ле камеры и заделывают бетоном, далее осуществляют послойную вы­емку породы на полную высоту камеры с поддержанием стен временной крепью. В качестве временной крепи для ствола применяют швеллерные полукольца, а стены камеры крепят швеллерными балками с затяжкой. Балки и полукольца подвешивают на крючьях к ранее установленным балкам и дополнительно укрепляют анкерами. Для временной крепи можно также применять анкерную крепь с металлической сеткой. После выемки породы в объеме всей камеры снизу вверх возводят постоянную бетонную крепь. В стволе постоянную крепь возводят с подвесного полка, а в камере делают деревянный настил, опирающийся на подвесной полок. Этот вариант сооружения камеры можно применять в крепких устой­чивых породах, когда допускается значительное обнажение боковых пород на продолжительное время.

Последовательная схема сооружения камеры. Она предусматривает разновременное выполнение работ по проходке ствола и сооружению

камеры. Ствол проходят до нижней кромки камеры или до проектной глубины с возведением постоянной крепи. На месте камеры в крепи ство­ла оставляют проемы. Затем проходят камеру слоями сверху вниз по технологии, изложенной ранее, или слоями снизу вверх. При проходке камеры слоями снизу вверх сначала осуществляют выемку породы в ниж­нем слое и возводят бетонные или железобетонные стены. Кровлю слоя закрепляют деревянной рамной крепью. На месте сопряжения камеры 1 со стволом в проеме возводят кирпичную перемычку. После этого вы­нимают породу в верхнем смежном слое с наращиванием постоянной крепи стен и поддержанием кровли временной крепью и так далее до верхней отметки камеры. После выемки породы в верхнем слое в кровле камеры укладывают двутавровые балки и заделывают бетоном.

В качестве разновидности этой схемы сооружения камер в слабых породах можно применять проведение бортовых выработок.

Последовательную схему можно использовать при сооружении камер в устойчивых породах, она отличается большой трудоемкостью и слож­ностью.

Рис. 7.7. Сооружение бункерной камеры скипового ствола:

а, б, в — фазы выполнения работ

Сооружение бункерных камер. Бункерная камера включает в себя комплекс выработок, предназначенных для приема, спуска и загрузки скипов полезным ископаемым или породой. В комплекс выработок входят камера опрокидывателя, бункер, породоспуск и дозаторная камера, при­мыкающая к стволу.

Бункерную камеру можно сооружать с передовой выработкой, про­ходимой из ствола снизу вверх с последующим расширением ее до про­ектных размеров бункера, или сверху вниз на полное сечение без пред­варительно пройденной выработки.

В первом варианте в контуре сечения будущего бункера снизу вверх проходят гезенк небольшого сечения (рис. 7.7 а). Он соединяет камеру загрузочного устройства с камерой опрокидывателя. Гезенк закрепляют деревянной венцовои крепью и разделяют на два отделения — лестнич­ное и породное. Внизу породного отделения устанавливают люк с затво­ром. Далее гезенк расширяют до проектного сечения бункера (см. рис. 7.7, б). Вынимаемую породу самотеком через люк загружают в бадью и выдают на поверхность. Стенки бункера закрепляют анкерной или дере­вянной распорной крепью. После окончания расширения возводят по­стоянную бетонную или железобетонную крепь бункера снизу вверх (см. рис. 7.7, б), бетон за опалубку подают по трубам из камеры опро­кидывателя, а к опрокидывателю в вагонетках.

Во втором варианте выемку породы осуществляют сверху вниз на пол­ное сечение бункера, а затем снизу вверх возводят постоянную бетонную или железобетонную крепь. Породу вынимают с помощью БВР. Для подъема породы из забоя и спуска материалов в камере опрокидывателя монтируют лебедку и разгрузочный станок. В забое породу грузят в бадью, поднимают на горизонт и грузят в вагонетки. Далее вагонетки откатывают к стволу и в клетях породу выдают на поверхность.

Проветривание при проходке бункера осуществляют вентилятором местного проветривания, установленным в околоствольном дворе.

По мере углубки камеры бункера стены крепят временной крепью из швеллерных подвесных балок с затяжкой. В устойчивых породах приме­няют анкерную крепь с сеткой. Постоянную крепь возводят после выемки породы на всю глубину бункера. Опалубка деревянная. Бетонную смесь доставляют к месту укладки так же, как и в первом варианте.

Этот способ сооружения бункерной камеры является по сравнению с первым более трудоемким и принимается в том случае, когда невоз­можно производить подъем породы в бадьях через скиповой ствол.