Портал о строительстве и ремонтных работах

5.1. Технология «опускной колодец»

Опускные колодцы используют при устройстве фундаментов глубокого заложения и различного рода заглубленных сооружений (насосных станций, гаражей, вагоноопрокидывателей, опор мостов и др.).

По форме в плане опускные колодцы бывают круглые, эллиптические, прямоугольные. В нижней части колодец снабжен ножом, режущая кромка которого облицована металлом.

Конструкция вначале устанавливается или бетонируется на поверхности земли, а затем внутри нее разрабатывается грунт в направ­лении от центра к ножу. Оболочка колодца, утрачивая опору грунта под ножом, под действием собственного веса опускается, выдавливая оставшийся грунт из-под ножа внутрь колодца.

Погружение опускного колодца в грунт происходит в результате преодолении сил трения стен по грунту силами собственного веса колодца или с использованием дополнительной пригрузки (усилия), передаваемой на колодец.

Опускные колодцы бывают массивные и тонкостенные. Массивные колодцы используются для возведения фундаментов глубокого заложения, Они, как правило, гравитационные, погружаемые под воздействием собственного веса. Тонкостенные применяют для возведения загубленных зданий и сооружений, у которых подземная часть используется в хозяйственных целях. Тонкостенные колодцы погружают в тиксотропных рубашках или с использованием задавливания.

Опускные колодцы возводят из монолитного, сборного и сборно- монолитного железобетона.

Процесс возведения включают следующие этапы:

— подготовка строительной площадки и приспособлений для погружения;

— сооружение стен колодца;

— выемка грунта и погружение колодца;

— заполнение полости колодца бетоном или устройство днища.

До начала погружения опускного колодца выполняют подготовительные работы, которые заключаются в устройстве пионерного котлована. Дно котлована устраивается на 0,5-1 м выше уровня подземных вод (при их наличии).

Основные оси опускного колодца закрепляются на местности посредством обносок — по две обноски с каждой из четырёх сторон соору­жений. Обноски устанавливаются вне зоны возможных подвижек грунта.

Для уменьшения и равномерной передачи на поверхность грунта давления от первого яруса опускного колодца до начала работ по бетонированию или монтажу под ножевую часть колодца подго­тавливается временное основание в виде песчано-щебеночных призм, деревянных или железобетонных подкладок, железобетонных монолитных или сборных колец (рис. 5.1).

Рис. 5.1. Схемы установки ножа опускного колодца на временные основания: а — на песчаной подушке и деревянных подкладках; б — на насыпной грунтовой или щебеночной призме; в — на песчаной подушке и деревянной опоре; г — в траншее: 1 — нож колодца; 2 — деревянная подкладка; 3 — песчаная подушка; 4 — грунтовая призма; 5 — деревянная опора; 6 — траншея; 7 — деревянная опалубка или железобетонные плиты

При массивных колодцах под нож отсыпают песчаную призму с тщательным уплотнением грунта с подбивкой его под наклонную грань ножа.

Железобетонное опорное кольцо, разрезанное на участке длиной не более 1,5 м, выполняют на песчаной подушке. Ширина железобетонного кольца составляет 0,8-1,2 м.

Вначале на подготовленное временное основание монтируют армокаркас ножа. Затем на армокаркасе закрепляют опалубку (рис. 5.2). Используется разборно-переставная опалубка; железобетонные тонко­стенные плиты-оболочки, оставляемые в конструкции колодца; переставная металлическая опалубка и стационарная деревянная опалубка.

Стены колодца при бетонировании разбивают на ярусы, а ярусы — на блоки. Высота яруса назначается в зависимости от расчетного сопротивления грунта под ножом, конструкции временного основания и производительности кранов. Высота ярусов принимается 6-8 м. Бетонирование каждого последующего яруса ведется после набора бетоном прочности 1,2-1,5 МПа. Ярусы разбиваются на блоки бетонирования в зависимости от принимаемой ПОС интенсивности подачи бетонной смеси конструкции стен колодца. Бетонирование производится слоями толщиной 25-50 см с использованием бетона класса В20 с водоцементным отношением 0,4-0,5, водонепроницаемостью W4 и W6.

Рис. 5.2. Возведение монолитного колодца: а — опалубка; б — бетон

Бетонную смесь с осадкой конуса 40-60 мм подают в стены бадьями вместимостью 1-2,5 м3 с помощью кранов: башенных, стреловых и козловых.

При толщине стен до 0,5 м бетонная смесь подается на площадки лесов и затем по лоткам — к месту укладки. При толщине стен 0,5-1,2 м и высоте бетонирования более 3 м для бетонирования используются звеньевые хоботы, устанавливаемые с шагом 3 м по периметру стен. При толщине стен более 1,2 м и малой насыщенности конструкций арматурой разгрузка бадьи производится непосредственно у места укладки. Бетонная смесь уплотняется глубинными вибраторами И-22, И-50, И-116 и др. Распалубка ножа и нижнего яруса колодца ведется после достижения бетоном 100 % проектной прочности, верхних ярусов колодца — при 70% проектной прочности.

Обмазочная гидроизоляция стен колодцев выполняется горячим битумом. Ввиду значительного объема работ разогретый битум доставляется автогудронатором.

Для колодцев из сборных элементов при глубине опускания до 20- 25 м используются плоские тонкостенные железобетонные панели, при большей глубине — пустотелые железобетонные блоки.

Применяются сборные железобетонные панели длиной до 12 м, шириной 1,4-2 м и толщиной 0,4-0,8 м. Для монтажа железобетонных панелей используются кондукторы подвижного, стационарного или консольно-поворотного типа (рис. 5.3).

Рис. 5.3. Типы кондукторов: а — неподвижный; б — консольно-поворотный; в — установка панелей краном

Панели стен колодца соединяются между собой закладными деталями, при этом при необходимости устанавливают арматуру стыков. Затем наваривают внутренние накладки и производят замоноличивание стыков путем нагнетания в них раствора.

С наружной стороны колодца вертикальные стыки закрепляют от­дельными металлическими пластинами с шагом 200 мм, а с внутренней стороны приваривают сплошную металлическую пластину на всю высоту панели. Пластины приваривают к закладным частям панелей. Между пластинами с наружной стороны прихватывают сваркой металлическую сетку с малыми ячейками, которая служит опалубкой.

Для сопряжения панелей используют стык Передерия. В этом случае панели изготовляют с дугообразными выпусками горизонтальной арматуры, которые при монтаже заводят друг за друга, а в плоскости стыка дополнительно устанавливают вертикальную арматуру на всю высоту панелей и бетонируют стык.

В процессе возведения опускных колодцев стены его наращивают такими же панелями, но без ножевой части. При этом горизонтальный стык между ярусами панелей делают из двух горизонтальных полос, приваренных сплошным швом с наружной стороны к закладным пластинам, а с внутренней — к металлической гидроизоляции.

Погружение опускных колодцев начинают с разборки временных оснований под ножевой частью. Разработка песчано-щебеночных призм производится по всему контуру банкетки ножа, исключая расчетные зоны опирання, размеры которых определяются проектом. Деревянные подкладки удаляются участками в диаметрально противоположных местах периметра банкетки ножа. Удаление прокладок производится путем подкапывания их с блоков снизу и вытаскивания внутрь сооружения. После удаления каждой подкладки банкетка ножа немедленно подбивается песком как снаружи, так и изнутри. Разборка временного железобетонного опорного кольца производится поэлементно тем же способом.

При высоком уровне грунтовых вод в зависимости от величины притока воды устраиваются системы водопонижения: закрытые дренажи; водоотлив иглофильтровыми установками или глубинными насосами через скважины, пробуренные за контуром опускного колодца ниже отметки его днища.

В колодцах большого диаметра для разработки грунта используются экскаваторы с прямой лопатой и бульдозеры. Разработанный грунт нагружают в бадьи и удаляют кранами (рис. 5.4). Вместо бадей также ис­пользуют грейферы. В некоторых случаях для рыхления грунта проводят взрывные работы. Выбор технологии и комплекта машин при разработке грунта зависит от способа опускания колодца, его размеров и вида разрабатываемого грунта.

Рис. 5.4. Разработка грунта в колодце: 1 — бадья с грунтом; 2 — приемный пункт; 3 — автосамосвал

При опускании колодцев насухо используют три схемы разработки и выдачи грунта из колодцев. По первой схеме грунт разрабатывают экска­ваторами или бульдозерами и выдают на поверхность кранами и бадьями. Вторая схема предусматривает разработку грунта грейферами. Эту схему можно использовать при небольшом диаметре колодца. При третьей схеме используют гидромеханизированный способ.

Толщина слоев разработки грунта по периметру ножевой части колодца в процессе его опускания должна назначаться с учетом его деформационных свойств.

Разработка грунта производится равномерно по всей его площади с оставлением расчетных зон опирання. Первоначально разрабатывают грунт в средней части колодца на глубину 1,5-2 м (иногда до 4 м). Со стороны ножа оставляют берму шириной 1-3 м, которую разрабатывают в последнюю очередь. Берму разрабатывают слоями толщиной не более 10- 15 см и шириной по 20-30 см равномерно по всему периметру колодца.

Разработку грунта под ножом колодца ведут одновременно между всеми фиксированными зонами или одновременно на двух диаметрально противоположных участках, начиная от середины участка по направлению к фиксированным зонам (рис. 5.5). Если после полной разработки берм между фиксированными зонами до уровня банкетки ножа колодец не опускается, приступают к разработке фиксированных зон, которые разра­батывают одновременно от краев к середине. По мере погружения колодца размеры фиксированных зон уменьшаются, и на последних метрах опускания они исключаются полностью. Грунт под ножевой частью колодца разрабатывают в основном вручную. В некоторых случаях раз­работка грунта бермы и осадка колодца осуществляется постепенным размывом грунта гидромониторами.

Рис. 5.5. Порядок разработки грунта в колодце: 1 — стенка колодца; 2 — фиксированная зона; 3 — направление разработки

Без водоотлива колодцы можно опускать в соседстве с любыми сооружениями. Плотные грунты в этих условиях разрабатывают грейферами, а слабые — гидроэлеваторами с дополнительным подмывом или эрлифтами. При погружении без водоотлива необходимо все время поддерживать отметку воды в колодце на уровне подземных вод. Это предотвращает наплыв групта из-под ножа в колодец и исключает осадку соседних сооружений.

Для уменьшения сил трения стен колодца о грунт на внешней поверхности колодца делают один или несколько уступов (рис. 5.2). Однако при погружении колодцев больших размеров этого недостаточно, поэтому используют такие способы, как подмыв грунта, погружение колодцев в тиксотропных рубашках и использование электроосмоса.

Тиксотропная рубашка создается из глинистого раствора, которым заполняется пространство между стенкой колодца и грунтом вначале опускания ножевой секции.

Глинистый раствор (тиксотропная рубашка) предотвращает обрушение грунта и таким образом стены колодца не соприкасаются с грунтом. Силы трения остаются только в пределах поверхности ножа,
которая составляет около 10 % всей поверхности опускного колодца, контактирующего с грунтом.

Для предотвращения прорыва глинистого раствора в полость колодца применяют уплотнитель из листовой резины толщиной 10-15 мм и шириной 40-50 см. Уплотнитель закрепляют по периметру уступа колодца (рис. 5.6). Чтобы предотвратить обрушение грунта, в верхней части прорези по периметру колодца закрепляют на бетонном основании форшахту высотой 1-1,5 м из листовой стали или дерева. Для обеспечения процесса необходимым количеством глинистого раствора создается вспомогательное производство — «глинистое хозяйство».

Рис. 5.6. Погружение колодца в тиксотропной рубашке: 1 — глинистый раствор;

2 — листовая резина; 3 — крепление резины; 4 — нож колодца

Погружение колодцев в тиксотропной рубашке позволяет уменьшить толщину стен колодцев и исключить зависание колодцев в грунте.

В некоторых случаях опускные колодцы погружают задавливанием. Устройства для задавливания колодцев должны обеспечить их много­кратное использование. Для снижения сил трения по наружной поверхности иногда выполняют антифрикционные покрытия. Способ погружения опускных колодцев задавливанием может применяться при наращивании стен как сборными элементами, так и монолитным железобетоном при глубине более 20 м.

По мере погружения колодца в грунт бетонируют верхние ярусы колодца. Скорость погружения в этом случае должна быть увязана со ско­ростью наращивания колодца и достижением бетоном требуемой прочности.

В процессе опускания колодца ведется непрерывное инструментальное наблюдение за его вертикальностью и скоростью погружения. Периодически проверяется положение осей колодца, которые закрепляют створными столбами, расположенными на расстояниях, исключающих их смещение при опускании колодца. Для наблюдения за положением колодца по середине его сторон до начала опускания наносят шкалы с делениями 5-10 см.

При обнаружении зависания в его верхней части выбирается грунт у ножа отстающей стороны или размывается водой, подаваемой по трубам, установленным с внешней стороны стены. Иногда для увеличения массы колодца зависшую его сторону утяжеляют пригрузами из железобетонных блоков. В исключительных случаях для опускания зависшего колодца создаются искусственные динамические колебания грунта путем направленного взрыва ВВ в стороне от сооружения.

Погруженные до проектной отметки колодцы в зависимости от назначения полностью или частично заполняются бетоном или бето­нируется днище. При незначительном притоке подземных вод бето­нирование производится в осушенном колодце. До начала работ по устройству днища колодца зачищается и планируется ложе под него, при необходимости удаляются илистые и пылеватые фракции, выполняется щебеночная подготовка и обеспечивается полный водоотлив из дрени­рующего слоя.

При толщине днища более 1,5 м применяется двухъярусная система бетонирования: каждый ярус бетонирования в плане разбивается на несколько блоков; обеспечивается перевязка швов бетонирования блоков в плане и по высоте. Бетонирование начинается с блоков, примыкающих к внутреннему периметру ножевой части колодца.

Если погружение колодца проводилось без водоотлива, то днище бетонируется под водой с применением метода ВПТ или восходящего раствора. После приобретения бетоном днища проектной прочности из колодца вода откачивается и внутренние конструкции бетонируют обычным способом.

При погружении колодцев ниже уровня подземных вод необходимо обеспечить устойчивость их против всплытия, которое может произойти после устройства днища.

При необходимости по внутренней поверхности стен устраивается гидроизоляция: обмазочная битумная; оклеенная рубероидом, изолом или другими материалами; торкретирование; листовая стальная.

Для предотвращения образования трещин в стенах колодцев категорически запрещается.

— разгружать вынутый из колодца грунт в зоне призмы обрушения грунта вокруг колодца, так как это создает дополнительные неравномерные нагрузки;

— разрабатывать грунт более чем на 50-70 см ниже банкетки ножа, так как в случае быстрого опускания колодца возникают большие динамические нагрузки в стенах колодца;

— допускать неравномерное обжатие стен колодца грунтом.

Комментарии закрыты.