Зведення фундаментів і підземних споруд методом опускного колодязя
Опускні колодязі використовують при влаштуванні фундаментів глибокого закладення і різноманітного роду заглиблених споруд (водозаборів, насосних станцій, гаражів, вагоноперекидувачів, опор мостів і т.ін.).
Технологічний процес зведення споруджень способом опускного колодязя є комплексним процесом, що складається з ряду простих процесів: підготовка будівельного майданчика; будування стін колодязя; виїмка ґрунту і занурення колодязя; заповнення порожнини колодязя бетоном чи пристрій днища.
За формою в плані опускні колодязі бувають круглими, еліптичними, прямокутними, а по вертикалі циліндричними, призматичними, конічними і ступінчастими. У нижній частині колодязь має ножа, ріжуча крайка якого облицьована сталевими кутниками або листами.
Технологія зведення споруд методом опускного колодязя полягає в тому, що конструкцію колодязя спочатку встановлюють або бетонують на поверхні землі або штучного острова у випадку водозабору, а потім усередині її розробляють ґрунт у напрямку від центру до ножа. Оболонка колодязя, втрачаючи опору ґрунту під ножем, під дією власної ваги опускається, видавлюючи ґрунт, що залишився, з-під ножа усередину колодязя.
Занурення опускного колодязя в ґрунт відбувається в результаті подолання сил тертя стін по ґрунту силами власної ваги колодязі в деяких випадках із використанням додаткових навантаження чи зусилля, переданого на колодязь. Для успішного занурення колодязя потрібно дотримуватися умови: 
, (3.5)
де G-власна вага колодязя (кН); Gп – додаткове навантаження чи зусилля, передане на колодязь (кН); 
-сили тертя стін по ґрунту (кН); Ку - коефіцієнт умови роботи при зануренні, рівний 1,15.
Опускні колодязі можуть бути масивними і тонкостінними. Масивні колодязі застосовують частіше всього для зведення фундаментів глибокого закладення. Тонкостінні застосовують для зведення заглиблених будинків і споруд, у яких підземна частина використовується в господарських цілях. Масивні колодязі, як правило гравітаційні, занурюються під впливом власної ваги. Тонкостінні колодязі занурюють у тиксотропних сорочках або з використанням надавлення.
Опускні колодязі будують із монолітного, збірного і збірного-монолітного залізобетону.
До початку занурення опускного колодязя виконують підготовчі роботи - влаштування піонерного котловану, дно якого розташовують на 0,5…1 м вище рівня підземних 
вод. Головні вісі опускних колодязів повинні бути закріплені на місцевості за допомогою обносок - по дві обноски з кожного з чотирьох боків споруд (рис.3.14). Обноски встановлюють поза зоною можливих рухів ґрунту.
Рис.3.14. Схема закріплення головних осей опускного колодязя; 1 - колодязь; 2 - обноски; 3 - рейки, закріплені на колодязі; 4 - межа призми завалення.
Для зменшення і рівномірної передачі на поверхню ґрунту тиску від першого ярусу опускного колодязя до початку роботи з бетонування або монтажу під ножову частину колодязя треба підготувати тимчасову основу у вигляді піщано-щебеневих призм, дерев'яних або залізобетонних підкладок, монолітних залізобетонних або збірних кілець
Залізобетонне опорне кільце, розрізане на ділянки довжиною не більш 1,5 м, виконують на піщаній подушці. Ширина залізобетонної кільця складає 0,8…1,2 м.
При влаштуванні монолітних опускних колодязів як опалубка застосовуються: розбірно-переставна опалубка; залізобетонні тонкостінні плити-оболонки, які залишаються в конструкції колодязя, переставна металева опалубка і стаціонарна дерев'яна опалубка.
Для зведення колодязів застосовують бетон класу В20 із водоцементним відношенням 0,4…0,45, водонепроникністю W4 і W6. Бетонування колодязя рекомендується виконувати малорухомими бетонними сумішами з осіданням конуса 40…60 мм із застосуванням додатків, що пластифікують.
Арматура повинна виготовлятися у вигляді укрупнених елементів: армокаркасів, армосіток або армоблоків. Спочатку на підготовлену тимчасову основу монтують армокаркас ножа. Потім на ньому закріплюють опалубку. Іноді під ніж відсипають піщану призму і старанно ущільнюють ґрунт із підбиванням його під похилу грань ножа. Велике поширення знайшов спосіб бетонування ножа колодязя в траншеї “в розпір”. При цьому форма траншеї відповідає формі ножа.
Стіни колодязя при бетонуванні розбивають на яруси, а останні - на блоки. Висота ярусу приймається в залежності від розрахункового опору ґрунту під ножем, конструкції тимчасової основи і продуктивності кранів. Висота ярусів приймається 6…8 м. Бетонування кожного наступного ярусу можливе тільки після набору бетоном міцності 1,2…1,5 МПа. Яруси розбивають на блоки бетонування в залежності від прийнятої ПВР інтенсивності подаванні бетонної суміші і конструкції стін колодязя. При великих розмірах колодязів припускається розрізка стін на блоки з вертикальними швами. Бетонування стін опускних колодязів може виконуватися не тільки окремими блоками, але й послідовно по всьому периметру. В обох випадках бетонування повинно проводитися шарами завтовшки 25...50 см. Товщина шарів також вибирається в залежності від інтенсивності бетонування і своєчасного перекриття шарів бетонування (рис.3.15).
Рис.3.15. Бетонування стіни опускного колодязя; 1- опалубка; 2 - лійка для прийому бетонної суміші; 3 - гнучкий хобот; 4 - арматурний каркас; 5 - щебенева призма; 6 - плити опалубки; 7 - ніж колодязя.
Бетонну суміш подають у стіни баддями місткістю 1...2,5 м 3 за допомогою кранів. Застосовують баштові, стрілові і козлові крани. У деяких випадках транспортування бетонної суміші здійснюють бетононасосами.
Вкладання бетонної суміші в стіни опускних колодязів виконують такими способами: при товщині стін до 0,5 м суміш подається на майданчики помостів і потім по лотках - до місця вкладання. У цьому випадку один з боків опалубки нарощується відповідно бетонуванню. Висота нарощування опалубки не повинна перевищувати 2 м. При товщині стін 0,5…1,2 м і висоті бетонування більше 3 м бетонування ведуть через ланкові хоботи, встановлені з кроком 3 м по периметру стін. При товщині стін більш 1,2 м і малій насиченості конструкцій арматурою розвантаження бадей можна виконувати безпосередньо в місця вкладання. Бетонну суміш ущільнюють вібраторами І-21, І-22, І-50, І-116 т. ін. Розпалубку ножа і нижнього ярусу колодязя починають після досягнення бетоном 100 % проектної міцності. Верхні яруси можна розпалублювати при 70 % проектної міцності.
Рис.3.16. Монтаж опускного колодязя ыз збірних панелей; 1 - монтажний кран; 2 - збірна панель; 3 - кільцеві помости; 4 - кондуктор.
Гідроізоляція стін колодязів має виконуватися до початку їх опускання.
Широке поширення отримали опускні колодязі із збірних елементів, для чого застосовують тонкостінні панелі і пустотілі блоки. При глибині опускання колодязів 20…25 м доцільніше використовувати плоскі тонкостінні залізобетонні панелі. При більшій глибині доцільно використовувати пустотілі бетонні блоки.
При зведенні збірних колодязів застосовують залізобетонні панелі довжиною до 12 м, шириною 1,4…2 м і товщиною 0,4…0,8. Монтаж збірних колодязів із залізобетонних панелей слід проводити з застосуванням кондукторів рухливого, стаціонарного або консольно-обертового типу. Монтаж ведеться кранами на заздалегідь виконаній тимчасовій бетонній підставці, що має монтажну розмітку.
Застосований рухливий кондуктор складається з трьох головних елементів: рухливої трубчастої розпірки з рухливим візком, нерухомої і рухливої трубчастих розпірок. Основою для розпірок є металева труба, один кінець якої жорстко забитий у нерухомій бетонній опорі, а на інший вільно одягнуті три відрізки труби (рис.3.16).
Панелі монтують так: рухливу розпірку встановлюють у положення для монтажу першої панелі і прикріплюють до неї; на визначеній висоті від землі встановлюють і жорстко закріплюють на першій панелі нерухому розпірку, рухливу розпірку звільняють від першої панелі і встановлюють у положення для монтажу другої; панелі стін колодязя приварюють одна до одної єднальними планками, встановлюючи при необхідності арматуру стиків, наварюють внутрішні накладки, бетонують стики і нагнітають в них розчин.
Із зовнішнього боку колодязя вертикальні стики закріплюють окремими металевими пластинами з кроком 200 мм, а з внутрішнього боку приварюють суцільну металеву пластину на всю висоту панелі. Пластини приварюють до закладних частин панелей. Між пластинами з зовнішнього боку закріплюють на прихватках металеву сітку з малими осередками, що слугує опалубкою. У деяких випадках для з’єднання панелей використовують стик Передерія. Тоді панелі виготовляють із дугоподібними випусками горизонтальної арматури, що при монтажі заводять один за одного, а в площині стику додатково встановлюють вертикальну арматуру на всю висоту панелей і бетонують стик.
При зведенні опускних колодязів глибиною більше 11 м стіни нарощують такими ж панелями, але без ножової частини. При цьому горизонтальний стик між ярусами панелей роблять із двох горизонтальних металевих смуг, приварених суцільним швом із зовнішнього боку до закладних пластин, а з внутрішньої до металевої гідроізоляції.
Для зведення стін колодязів застосовують пустотілі блоки, розміри яких залежать від розмірів підземної споруди і вантажопідйомності кранів. Ножові блоки роблять суцільними. Стінові та ножові блоки по вертикалі з'єднують приварюванням вертикальних металевих пластин до закладних частин сусідніх блоків. По горизонталі блоки з'єднують приварюванням суцільних горизонтальних пластин до закладних горизонтальних пластин двох суміжних по висоті блоків.
При спорудженні збірно-монолітних колодязів із пустотілих блоків ножова частина виконується монолітною. Перед початком монтажу на горизонтальній поверхні виконують розбивання збірних блоків із нанесенням рисок олійною фарбою. Збірні елементи монтують за допомогою кондукторів, виставляючи арматуру, приварюючи накладки і бетонуючи стики. Після закінчення монтажу другого ряду блоків їх пустоти заповнюють бетоном на висоту 400...500 мм. Подальший монтаж блоків виконують на цементно-піщаному розчині марки 100. Після закінчення монтажу блоків ярусу виконують монтаж і бетонування арматури стиків та монолітних горизонтальних поясів. Опускання колодязя слід робити після досягнення бетоном стиків і монолітних поясів проектної міцності
Занурення опускних колодязів починають з розбирання тимчасових основ під ножовою частиною (рис.3.17). Розробка піщано-щебеневих призм провадиться по всьому контуру банкетки ножа, крім розрахункових зон опирания, розміри яких визначаються проектом. Дерев'яні підкладки видаляються ділянками в діаметрально протилежних місцях периметру банкетки ножа. Видалення прокладок провадиться шляхом їх підкопування і витягування усередину споруди. Після видалення кожної підкладки банкетка ножа негайно повинна бути підбита піском як зовні, так і зсередини. Розбирання тимчасового залізобетонного опорного кільця провадиться поелементно тим же способом.
Рис. 3.17. Схеми встановлення ножа опускного колодязя на тимчасову основу; а) - на піщану подушку; б) - на ґрунтову або щебеневу призму; в) - на піщану подушку і дерев'яні опори; г) - у траншею; д на залізобетонне кільце; 1 - ніж колодязя; 2 - дерев'яна підкладка; 3 - піщана подушка; 4 - ґрунтова призма; 5 - дерев'яна опора; 6 - траншея; 7 - опалубка; 8 - форшахта; 9 - опорна стійка; 10 - піщана засипка; 11 - опорне залізобетонне кільце; 12 - ущільнений щебінь; 13 - розділові дошки.
Опускні колодязі занурюють з водовідливом та без нього. Занурення з водовідливом застосовується, якщо приток підземних вод невеликий і поблизу немає споруд, чутливих до опадів. В осушених колодязях великого діаметру для розробки ґрунту беруть екскаватори з прямою лопатою і бульдозери. Розроблений ґрунт навантажують у бадді і видаляють краном. Замість бадей також використовують грейфери. У деяких випадках для розпушування ґрунту проводять вибухові роботи. Вибір технології і комплекту машин при розробці ґрунту залежить від способу опускання колодязя, його розмірів і виду розроблюваного ґрунту.
При опусканні колодязів використовують три схеми розробки і видачі ґрунту з колодязів (рис.3.18). По першій схемі ґрунт розробляють екскаваторами або бульдозерами і видають на поверхню кранами та баддями. Друга схема передбачає розробку ґрунту грейферами, її можна використовувати при невеликому діаметрі колодязя. У третій схемі використовують гідромеханізований спосіб.
Рис.3.18. Схема розробки ґрунту в колодязі; 1 - опускний колодязь; 2 - бункер;
3 - баштовий кран; 4 - баддя; 5 - екскаватор.
При опусканні колодязів без водовідливу розробляють ґрунт і видають його на поверхню грейфером, який найбільше доцільно застосовувати для розробки легких ґрунтів, наприклад: піщаних, легких супісів, мулистих і т. ін.
У ґрунтах, де виключений наплив з-під ножа, опускання колодязів може проводитися з відкритим водовідливом за допомогою розробки траншей по контуру колодязя і ряду траншей для збирання води в зумпф, заглиблений на 1…2 м нижче позначки розроблюваного ґрунту в колодязі. Вода із зумпфа відкачується відцентровими насосами (рис.3.19).
При великих притоках води опускання колодязів проводиться з застосуванням глибинного водопониження. Використовуються водопонижуючі щілини, пробурені за контуром опускного колодязя і заглиблені нижче позначки опускання колодязя. Вода зі шпарин відкачується глибинними насосами протягом усього терміну виробництва робіт по опусканню колодязя та бетонуванню його днища. Іноді для водопониження використовують голкофільтрові установки.
Товщина шарів розробки ґрунту по периметру ножової частини колодязя в процесі опускання повинна призначатися з урахуванням його деформаційних властивостей.
Рис.3.19. Схема відкритого водовідливу; 1 - насоси; 2 - радіальні траншеї; 3 - вальцьова траншея; 4- берма.
Рекомендується такий порядок розробки ґрунту в опускному колодязі. Розробка проводиться рівномірно по всій площі з залишенням розрахункових зон спирання. Спочатку розробляють ґрунт у середній частині колодязя на глибину 1,5…2 м (іноді до 4 м). З боку ножа лишають берму завширшки 1…3 м, яку розробляють в останню чергу шарами завтовшки не більше 10…15 см і завширшки 20… 30 см рівномірно по периметру колодязя. Розробку ґрунту під ножем колодязя ведуть одночасно між усіма фіксованими зонами або на двох діаметрально протилежних ділянках, від середини до фіксованих зон.
Якщо після повної розробки берм між фіксованими зонами до рівня банкетки ножа колодязь не опускається, приступають до розробки фіксованих зон, які розробляють одночасно від країв до середини. У відповідності до занурення колодязя розміри фіксованих зон зменшуються, і на останніх метрах опускання вони виключаються взагалі. Ґрунт під ножовою частиною колодязя розробляють в основному вручну. Деколи розробка ґрунту берми й осадження колодязя здійснюється поступовим розмивом його гідромоніторами.
Без водовідливу колодязі можна опускати в сусідстві з будь-якими спорудами. Щільні ґрунти в цих умовах розробляють грейферами, а слабкі - гідроелеваторами з додатковим підмивом або ерліфтами. При зануренні без водовідливу необхідно увесь час підтримувати позначку води в колодязі на рівні підземних вод. Це запобігає напливу ґрунту з-під ножа в колодязь і виключає осадку сусідніх споруд.
Для зменшення сил тертя стін колодязя об ґрунт на зовнішній поверхні колодязя влаштовують один або декілька уступів. Однак, при зануренні колодязів великих розмірів цього недостатньо, тому використовують такі способи, як підмив ґрунту, занурення колодязів у тиксотропних сорочках і використання електроосмосу.
Суть занурення колодязів утиксотропних сорочках така: порожнину, що виникає під зовнішнім виступом ножа, заповнюють глинистим розчином.
Глинистий розчин (тиксотропна сорочка) запобігає заваленню ґрунту, завдяки чому стіни колодязя не дотикаються до ґрунту. Сили тертя залишаються тільки в межах поверхні ножа, яка складає біля 10% поверхні опускного колодязя, що контактує з ґрунтом.
Ущільнювач закріплюють по периметру уступу колодязя. Щоб запобігти завалення ґрунту, у верхній частині прорізу по периметру колодязя закріплюють на бетонній основі форшахту висотою 1…1,5 м з листової сталі або дерева. Для забезпечення своєчасної подачі глинистої суспензії в порожнину між ґрунтовою стінкою та опускним колодязем встановлюють резервні ємкості з глинистою готовою суспензією.
Занурення колодязів у тиксотропній сорочці дозволяє зменшити товщину стін колодязів і виключити їх зависання у ґрунті. Все це в порівнянні з традиційними методами знижує витрати праці на 30…35%, а вартість робіт - на 15…20%
У глинистих ґрунтах із коефіцієнтом фільтрації менше 0,05 для зниження тертя може застосовуватисяелектроосмос. Сутність електроосмосу полягає в періодичному притягненні до зовнішньої поверхні колодязя води, що утримується в ґрунтовому масиві у вільному або зв'язаному стані. Ця вода переміщується від анода до катода при накладенні на масив постійного електричного поля. Для цього колодязь, що занурюється, обладнується системою електродів: один - у вигляді металевих поясів (катоди)- кріпиться на зовнішній поверхні колодязя інші - у вигляді металевих труб - забиваються на визначеній відстані навколо колодязя. При зануренні колодязів великих розмірів доцільно використання електроосмосу разом з тиксотропною сорочкою.
У деяких випадках опускні колодязі занурюють утискуванням (рис.3.20). Пристрої для утискування колодязів мають забезпечити їх багаторазове використання. Для зниження сил тертя по зовнішній поверхні іноді виконують антифрикційні покриття. Спосіб занурення опускних колодязів утискуванням може застосовуватися як при нарощуванні стін збірними елементами, так і монолітним залізобетоном при глибині більше 20 м. Не застосовується цей метод у скельних і напівскельних ґрунтах, а також у ґрунтах із валунними включеннями.
Відповідно до занурення колодязя в ґрунт бетонують верхні яруси. Швидкість занурення в цьому випадку має пов'язуватися зі швидкістю нарощування колодязя і досягненням бетоном необхідної міцності.
Рис.3.20. Технологічна схема занурення колодязя способом утискування. 1 - двоконсольна балка; 2 - опорна конструкція; 3 - колодязь.
У процесі опускання колодязя необхідно вести постійне геодезичне спостереження за його вертикальністю і швидкістю занурення. Коли в колодязі виявлене зависання у верхній частині, необхідно вибрати ґрунт біля ножа з відстаючого боку або розмити водою, що подається по трубах, встановлених із зовнішнього боку стіни. Іноді для збільшення маси колодязя завислий бік обважнюють тягарем з залізобетонних блоків. У виняткових випадках для опускання завислого колодязя створюють штучні динамічні коливання ґрунту шляхом спрямованого вибуху ВР (вибухової речовини) осторонь від споруди. Занурені до проектної позначки колодязі, в залежності від призначення, повністю або частково заповнюють бетоном. Частіше всього бетонують днище. При незначній течії підземних вод його бетонують в осушеному колодязі. До початку робіт з влаштування днища необхідно зачистити і спланувати ложе під нього, видалити мулисті і пилуваті фракції, укласти щебеневу підготовку і забезпечити повний водовідвід з шару, що дренує. При товщині днища більш 1,5 м застосовують двоярусну схему бетонування. Кожний ярус бетонування в плані розбивають на кілька блоків. При розбивці необхідно забезпечити перев'язку швів бетонування блоків у плані і по висоті. Починати бетонування слід з блоків, що приєднуються до внутрішнього периметру ножової частини колодязя.
Якщо занурення колодязя проводилося без водовідливу, то днище бетонують під водою, застосовуючи метод ВПТ або висхідного розчину. Після придбання бетоном днища проектної міцності воду відкачують і в осушеному колодязі бетонують звичайним способом внутрішні конструкції.
При зануренні колодязів нижче рівня підземних вод необхідно забезпечити їх сталість проти спливання, який можливий після влаштування днища. Перевірку колодязя на спливання роблять з урахуванням найбільш високого рівня підземних вод Нв, коли колодязь занурений на проектну позначку і днище забетоноване за формулою для круглого колодязя
(3,6)
де G-власна вага колодязя (кН); -сили тертя стін по ґрунту (кН); де Rн - зовнішній радіус колодязя; Ку - коефіцієнт умов роботи при спливанні, рівний 1,25.
У зв'язку з використанням підземної частини колодязів у господарських цілях, його стіни і днище гідроізолюють. Головними типами ізоляції є: торкрет, металева, бітумна, обклеювальна і лита асфальтова.
При зануренні колодязів необхідно виконувати заходи, що забезпечують рівномірне опускання колодязів при їх розташуванні на косогорі і на майданчиках, складених на глибину опускання ґрунтами з малою носійною здатністю або ґрунтами, різнорідними по периметру ножа, а також заходи, пов'язані з виконанням вимог техніки безпеки.
При опусканні колодязів у тиксотропній сорочціпідтримується рівень глинистого розчину не нижче 20 см від верха форшахти.
Перевіряється і регулюється вертикальність опускання колодязя. Не можна робити розробкуґрунту в безпосередній близькості від банкетки ножа при проходженні водонасичених шарів ґрунту. Не рідше одного разу в зміну контролюється якість приготованого глинистого розчину і того, що нагнітається.
При опусканні колодязів у водонасичених ґрунтах без водовідливу (водопониження) або на акваторії для уникнення напливу ґрунту в порожнину колодязя з-під ножа рівень води в порожнині, повинен підтримуватися не нижче рівня води з зовнішньої сторони колодязя або перевищувати його.
Спосіб закріплення головних осей опускних колодязів на місцевості повинен забезпечувати можливість перевірки їх становища в плані в будь-який момент опускання.
Ствірні знаки і репери для контролю закріплення головних осей та вертикальних позначок колодязів слід установлювати за межами ділянок із можливими деформаціями ґрунту, викликаними опусканням споруди, в місцях, безпечних у відношенні розмиву й зсуву.
Відхилення в розмірах і становищі колодязів від проектних не повинні перевищувати показаних у табл.3.2.
Таблиця 3.2.
Контроль якості робіт при зведенні опускних колодязів.
| Відхилення | Розмір відхилення | |||
| У розмірах поперечного перетину: По довжині і ширині По радіусу закруглення По діагоналі | 0,5%, але не більш 12 см 0,5%, але не більш 6 см 1% | |||
| По товщині стін: Бетонних і бутобетонних Залізобетонних |
| |||
| Горизонтальний зсув | 0,01 глибини занурення | |||
| Тангенс кута відхилення від вертикалі | 0,01 | |||
При зведенні споруди опускним способом для забезпечення якості робіт необхідно враховувати особливості роботи конструкцій при зануренні їх у ґрунт. До моменту заглиблення в ґрунт бетон нижньої секції колодязя повинен мати міцність, рівну 100% проектної; інших секцій - не менше 70% проектної.
Для забезпечення правильності опускання колодязя ведуть постійний контроль за зануренням і своєчасно усувають відхилення від проектного стану, періодично перевіряючи положення осей колодязя, які закріплюють створними стовпами, розташованими на відстанях, що виключають їх зсув при опусканні колодязя. Виявлений перекіс слід усувати своєчасно шляхом створення відновлюючих моментів, під дією яких колодязь повертається у вертикальне положення. Звичайно, відновлюючий момент створюється за рахунок власної ваги колодязя. При цьому видаляють ґрунт з-під ножа підвищеної сторони колодязя. Внаслідок зменшення реактивного опору ґрунту на банкетку ножа, колодязь під дією власної ваги нахиляється в бік, де проводиться розробка ґрунту. Іноді додатково для виправлення крену уздовж бічної поверхні підвищеної сторони здійснюють розмив ґрунту, що знижує сили тертя.
Якщо ці прийоми виявляються неефективними, то використовують вагу колодязя з підвищеної сторони.
Для запобігання утворення тріщин у стінах колодязів категорично забороняється:
розвантажувати вийнятий із колодязя ґрунт у зоні призми завалення ґрунту навколо колодязя, тому що це створює додаткові нерівномірні навантаження;
розробляти ґрунт більш ніж на 50…70 см нижче банкетки ножа, бо у випадку швидкого опускання колодязя виникають великі динамічні навантаження в стінах колодязя;
припускати нерівномірне обтиснення стін колодязя ґрунтом.
Дата добавления: 2015-05-21; просмотров: 1816;