7. Насосные станции

Насосные станции чаще всего сооружаются в водонасыщенных и неустойчивых грунтах, при этом применяются специальные методы строительства:

• метод опускного колодца;

• метод «стена в грунте».

Метод «опускного колодца» состоит в том, что по мере разработки грунта внутри бетонного колодца, стены которого внизу выполнены в виде заостренной ножевой части, он под действием собственного веса погружается на заданную глубину.

Таблица 7.1. Примерный перечень работ при строительстве насосных станций опускным способом.

№№ п/п	Вид работ	Ед. измерения
	Разбивка сооружения на местности	м^2
	Водоотлив, водопонижение	дни
	Разработка пионерного котлована	100 м^3
	Устройство основания	м^3
	Монтаж опалубки и арматуры ножевой части	м^2/т
	Устройство стен (сборных или монолитных)	шт. (м^3)
	Гидроизоляционные работы	м^2
	Монтаж установки для подачи глинистого раствора	дни
	Выемка грунта и погружение колодца	м^3
	Устройство днища	м^3
	Устройство перегородок, перекрытий и др.	шт.
	Монтаж оборудования	−
	Сдача системы	шт.

Перед началом строительства должны быть выполнены следующие работы:

• отведение строительной площадки;

• отведение поверхностных вод;

• выполнены временные здания, сооружения, дороги и пр.;

• принята геодезическая разбивка и опорная геодезическая сеть;

• выполнено водопонижение, которое работает весь период строительства.

Разработка пионерного котлована. Глубина пионерного котлована принимается 1,50−3,00 м. Ширина пандуса пионерного котлована принимается 3,50 м, длина пандуса , м, принимается по формуле

.

(4.1)

Устройство основания. Временное основание под колодец устраивается в пионерном котловане (рис. 7.1).

Основание под нож монолитного колодца выполняется в виде грунтовых или щебеночных призм, траншей. При слабых грунтах на спланированную площадку пионерного котлована отсыпается песчаная подушка толщиной 300−600 мм в зависимости от вида грунта. При неплотных и несвязных грунтах основание выполняется из песчано-гравийных или щебеночных призм.

Для сборных опускных колодцев временные опоры (основание) выполняют из бетона.

Рис. 7.1. Конструкции временных опор: а – временная опора в траншее, имеющая с одной стороны форму ножевой части колодца; б, в – временные опоры на призме из сыпучих материалов; 1 – ножевая часть опускного колодца; 2 – шаблоны-козлы; 3 – призма из песчано-гравийного грунта; 4 – опалубка; φ − угол естественного откоса грунта призмы; φ₁ – угол наружного откоса призмы

Монтаж опалубки и арматуры ножевой части. Опускные колодцы монолитные и сборно-монолитные (с монолитной ножевой частью) возводятся с использованием временных опорных конструкций, которые должны легко разбираться для обеспечения быстрого и равномерного перевода колодца на грунт и затем свободного его погружения. Для монолитных колодцев опоры устраиваются из деревянных брусьев, бревен или шпал (рис. 7.2). Их укладывают на грунт основания, втапливая в грунт на половину толщины. Для сборно-монолитных колодцев в качестве опор применяются сборные железобетонные блоки или плиты. Они укладываются по периметру с расстоянием между ними 50 мм. Вначале по контуру бетонируется наружное опорное кольцо, которое служит основанием для металлической форшахты, а затем − внутреннее опорное кольцо. Пространство между ними заполняется щебнем с послойным уплотнением.

Рис. 7.2 Возведение монолитных железобетонных колодцев: а – установка подкладок; б – бетонирование стены; 1, 2 – подкладки под ножевую часть; 3 – металлический нож; 4 – опалубка; 5 – хобот; 6 – песчано-гравийная призма

Опалубка применяется при бетонировании ножевой части и стен для монолитных колодцев (ножевой части и стен первого яруса − для сборно-монолитных колодцев). При строительстве опускных колодцев применяются следующие виды опалубки:

• разборно-переставная опалубка из отдельных щитов;

• железобетонные тонкостенные плиты-оболочки, которые остаются в конструкции колодцев в качестве гидроизоляции;

• сетчатая опалубка из проволоки.

Перед монтажом опалубки на площадке предварительно размечаются контуры стен в плане, которые фиксируют и закрепляют.

Для армирования применяется арматура периодического профиля класса АII и АIII. Арматура устанавливается после устройства внутренней опалубки. Армокаркасы устраиваются по контуру стен и скрепляются между собой монтажными скрутками.

Рис. 7.3. Способы укладки бетонной смеси: а, б, в – непосредственно в конструкцию; г – с помощью вибропитателя и виброжелобов; д, е – кранами в бадьях; ж – с помощью ленточных бетоноукладчиков со стрелой постоянной длины; з – то же, с телескопической стрелой; 1 – автосамосвал; 2 – автобетоновоз; 3 – автобетоносмеситель; 4 – вибратор; 5 – упорный брус; 6 – опалубка; 7 – лоток; 8 – воронка; 9 – труба; 10 – стойка; 11 – виброжелоб (или лоток); 12 – вибропитатель; 13 – краны; 14 – звеньевой хобот; 15; 16 – самоходные бетоноукладчики

Устройство монолитных стен (рис.7.3) Технологическая схема работ:

1. установка опалубки внутренней поверхности стены и арматуры на всю высоту яруса (высота яруса принимается 6,00−8,00 м; колодцы высотой до 10,00 м бетонируют в один ярус);

2. установка опалубки с наружной стороны стены высотой на один блок (высота блока зависит от высоты щита опалубки и принимается 1,20−2,00 м);

3. бетонирование блока;

4. наращивание наружной опалубки и бетонирование следующего по высоте блока и т. д.

Особенности бетонирования. Бадьями бетон подают только при бетонировании днища. Для бетонирования стен бетон подается бетононасосами по хоботам через специальные воронки, которые располагают по периметру колодца и укрепляют на опалубке. Расстояние между загрузочными воронками (3,00 м) принимается таким образом, чтобы не было необходимости в дополнительной перекладке бетона при его укладке.

Бетон укладывают слоями толщиной 0,20−0,5 м, но не более чем 1,25 м длины рабочей части глубинного вибратора.

Бетонирование должно быть непрерывным. Непрерывно бетонируется та часть конструкции колодца, которая в период эксплуатации будет находиться под напором воды. При перерывах в бетонировании:

• ранее уложенный слой бетона должен набрать прочность не менее 1,50 МПа;

• на поверхности бетона производят насечки;

• поверхность бетона зачищается от мусора;

• поверхность бетона зачищается проволочными щетками от грязи и от образовавшейся цементной пленки, если цементная пленка затвердела, она удаляется с помощью пневмомолотка;

• подготовленная поверхность промывается 1 %-м раствором сульфитно-дрожжевой барды (СДБ).

Устройство сборных стен (рис. 7.4). Монтаж стеновых панелей первого яруса осуществляется с помощью стационарных или консольно-поворотных кондукторов.

Кондукторы стационарного типа (рис. 7.4, а) используются при монтаже небольших колодцев, диаметром до 12,00 м включительно. При этом монтажный кран располагается с наружной стороны сооружения, панели монтируются по периметру первого яруса.

Кондукторы с поворотными раскосами (рис. 7.4, б) применяются для монтажа сооружений диаметром 8,00−24,00 м с толщиной стеновых панелей 0,40−0,80 м. При этом в фундамент бетонируется короткая трубчатая опора. На опору свободно надевается 3 патрубка, которые жестко соединяют с подвижной фермой и двумя упорными трубами. Длина труб равна внутреннему диаметру колодца. Упорные трубы фиксируют положение верхней части панели. Две соседние панели скрепляются между собой металлическими накладками, после чего упорные трубы отсоединяются и поворачиваются к следующей устанавливаемой панели.

Кондукторы с поворотной распоркой (рис. 7.4, в) применяются для строительства сооружений диаметром до 60,00 м включительно с толщиной стеновых панелей 0,60−0,90 м. При этом в центре колодца устанавливается центральная мачта на растяжках, дополнительно устанавливается поворотная распорка, фиксирующая положение верхней части стеновой панели. Монтажный кран размещается внутри колодца и перемещается по внутреннему периметру. Последние 3−4 панели монтируются с наружных стоянок крана.

Рис. 7.4. Монтаж сборных опускных колодцев: а – подготовка основания; б – устройство стен при помощи кондуктора стационарного в - то же, с поворотными раскосами; г – то же, с поворотной распоркой; 1 – нож; 2 – распорные стойки; 3 – уплотненный щебень; 4 – опорное кольцо; 5 – песчано-гравийная подушка; 6 – форшахта; 7 – стеновые панели; 8 – подмости; 9 – кондуктор; 10 – подвижная ферма; 11, 12 – упорные трубы; 13 – трубчатая опора; 14 – мачта; 15 – растяжки; 16 – поворотная распорка; 17 – опорная часть кондуктора; – диаметр ножевой части

Панели между собой скрепляются временной сваркой с обеих сторон с помощью металлических накладок. Эти накладки служат внутренней опалубкой стыков панелей.

Работы по армированию и бетонированию стыков выполняются с подвесных лесов.

При монтаже второго яруса стеновых панелей используются только распорки, все остальные приспособления демонтируются.

Горизонтальный стык между верхним и нижним ярусами выполняется из стальных полос. Полосы привариваются сплошным швом: с наружной стороны − к закладным деталям, с внутренней − к металлической гидроизоляции.

Стены сборных колодцев монтирует одна комплексная бригада, состоящая из 3 звеньев:

• 1-е звено монтирует панели;

• 2-е звено сваривает элементы сооружения и армирует стыки;

• 3-е звено замоноличивает и герметизирует стыки.

Гидроизоляционные работы выполняются по мере бетонирования стен колодца. Гидроизоляцию выполняют торкретированием (δ = 30 мм), покраской битумным раствором, применением асфальтовой или эпоксидно-стеклопластиковой гидроизоляции, а также выполняют облицовку из металлических листов или ребристых полиэтиленовых покрытий.

Монтаж установки для подачи глинистого раствора. Для уменьшения сил трения наружной поверхности колодца о грунт, при его погружении, полость вокруг стен колодца заполняют тикстотропным раствором (суспензией) бентонитовой глины, для чего предварительно по периметру наружного выступа стены устраивается горизонтальное замковое уплотнение из эластичного материала и мятой глины (0,50−0,7 м), а на дневной поверхности земли срезается часть бровки или устанавливается форшахта (рис. 7.5). По мере погружения колодца уровень раствора в форшахте поддерживается постоянным.

Выемка грунта и погружение колодца. Снятие колодца с временного основания производят в следующей последовательности:

• по всему контуру банкетки ножа разрабатываются песчано-щебеночные призмы, кроме зоны опирания;

• у колодцев удаляются попарно, симметрично с противоположных сторон деревянные подкладки, взамен под нож подбивается грунт;

• одновременно удаляются подкладки и стойки в фиксированных зонах (обычно оставляются 4 фиксированные зоны по осям колодца), и колодец врезается в грунт.

Работы по снятию колодца с временного основания ведутся без перерыва.

При погружении разработку грунта можно выполнять экскаваторами или бульдозерами, размещаемыми внутри оболочки, а подъем грунта осуществлять в бадьях при помощи кранов, установленных на дневной поверхности земли, или грейферными ковшами (рис. 7.6).

Грунт разрабатывают в центральной части, оставляя берму у ножевой части. По мере уменьшения бермы колодец врезается в грунт и отваливает оставшуюся часть бермы.

Рис. 7.5. Конструкция замка на наружном уступе колодца: 1 – металлическая форшахта; 2 − тикстотропный раствор (суспензия) бентонитовой глины; 3 – опускной колодец; 4 – замок (уплотнение) на наружном уступе опускного колодца; 5 – мятая глина; 6 – опорное железобетонное кольцо форшахты; 7 – болт; 8 – полосы конвейерной резиновой ленты

Устройство днища является завершающей операцией. При отсутствии в основании воды днище устраивают в обычном порядке. При погружении колодца в обводненные грунты вначале устраивается бетонная подушка методом подводного бетонирования (рис. 7.7). После набора бетоном подушки достаточной прочности воду из колодца откачивают и под прикрытием подушки устраивают гидроизоляцию, армируют и бетонируют днище.

Рис. 7.6. Схемы организации работ по погружению опускного колодца при разработке грунта различными способами: а – с применением экскаваторов и бульдозеров; б – с применением землесоса, расположенного внутри колодца на понтоне; 1 – самосвал; 2 – кран башенный; 3 – опускной колодец; 4 – экскаватор; 5 – бадья; 6 – бункер; 7 – иглофильтровальные установки; 8 – бульдозер; 9 – подъездные дороги; 10 – пульпопровод; 11 – напорный водопровод; 12 – тикстотропная рубашка; 13 – консольные подмостки для пульпопроводов и водопроводов; 14 – землесос; 15 − гидромонитор; 16 − зумпф

Рис. 7.7. Схема подводного бетонирования подушки днища опускного колодца: а – методом восходящего раствора; б – методом вертикально перемещающейся трубы; 1 – раствороподающие шланги; 2 – растворосмесительный узел; 3 – металлические воронки; 4 – перекрытие над колодцем; 5 – раствороподающие трубы; 6 – наброска из камня; 7 – поверхность раствора; 8 – шахта из арматуры; 9 − башенный кран; 10 – бетонолитные трубы; 11 – выравнивающий щебеночный слой; 12 – поверхность бетона; 13 – кран на подаче бетонной смеси

Список литературы

Основная

1. Белецкий, Б. Ф. Технология и механизация строительного производства : учеб. для студентов вузов, обучающихся по направлению «Строительство», специальность № 290800 «Водоснабжение и водоотведение». – М. : АВС, 2001. –416 с. : ил.

2. Белецкий, Б. Ф. Технология строительного производства : учеб., 3-е изд. Ростов н/Д : Феникс, 2004. –752 с. (Серия «Строительство»).

Дополнительная

3. Владыченко, Г. П., Белецкий, Б. Ф. Технология строительства водопроводных и канализационных сооружений. – Киев : Вища шк. Головное изд–во, 1982. – 335 с.

4. Гринько, Е. А. Методические указания по оформлению курсовых проектов и дипломных работ по специальности «Водоснабжение и водоотведение». – Ижевск : Изд-во ИжГТУ, 1999. – 56 с.

5. Организация строительного производства : метод. указания по выполнению курсового проекта по дисциплине «Организация строительного производства» для студентов специальности 290800 «Водоснабжение и водоотведение» заочной формы обучения. – Ижевск : Изд-во ИжГТУ, 2003. – 26 с.

6. СНиП 2.04.02–84*. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения / Госстрой России. – М. : ГУП ЦПП, 2002. – 128 с.

7. СНиП 2.04.03–85. Канализация. Наружные сети и сооружения / Госстрой России. – М. : ГУП ЦПП, 2002. – 87 с.

8. СНиП 3.02.01–87. Земляные сооружения, основания и фундаменты. – М. : ЦИТП Госстроя СССР, 1988. – 98 с.

9. СНиП 3.05.4–85. Наружные сети и сооружения водоснабжения и канализации. – М. : ЦИТП Госстроя СССР, 1990. – 32 с.

10. СНиП ΙΙΙ–4–80*. Техника безопасности в строительстве / Госстрой России. – М. : ГУП ЦПП, 2000. – 24 с.

11. СНиП 12–03–99. Безопасность труда в строительстве. – М. : ЦИТП Госстроя СССР, 1999. – 52 с.

12. Трояновский, Ю. В. Пример расчета к курсовому проекту «Технология строительства подземных сооружений методом опускного колодца». − Уфа, 1997. – 53 с.

Приложение 1

Варианты заданий

на курсовой проект по дисциплине

«Технология возведения сетей и сооружений водоснабжения

и водоотведения»

Исходные данные (начало)

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Сооружение	РЧВ	НС	РЧВ	НС	РЧВ	НС	РЧВ	НС	РЧВ
Строительные конструкции:
− днище, подземная часть	монолитное
− стены, колонны, фундаменты под колонны, перекрытия	сборные
Грунты:
− песок								+
− супесь				+	+
− суглинок	+	+	+						+
− глина						+	+
Грунтовые воды, на отм.					+2,00	−4,00	+2,20		+1,50
Коэффициент фильтрации, м^3/сут					1,20	0,0005	0,0045		1,15
Наибольшая масса монтажного элемента, т	7,5	7,5	7,3	9,5	7,3	10,5	8,4	8,7	8,7