книги / Реконструкция подземного пространства
..pdfкак в подобных случаях кроме опускных колодцев можно применять фунда менты из свай или оболочек, выбор типа фундамента производят на основе технико-экономического сравнения вариантов. Достоинством фундаментов из опускных колодцев является возможность их погружения без использова ния сложного технологического* оборудования. Недостатками их являются большой объем кладки и значительные трудности, возникающие при встрече колодцев в водонасыщенных грунтах с препятствиями в виде крупных валу нов, скальных прослоек, топляков и т. п. Устранение таких препятствий воз можно лишь после откачки воды из колодцев, что при водонасыщенных грунтах не всегда удается сделать. Трудности,, связанные с необходимостью осушения колодца, возникают и при посадке его на скальный грунт, поверх ность которого не бывает строго горизонтальной и нуждается в планировке для возможности опирания на него колодца по всему периметру.
Очертание и габаритные размеры опускного колодца в плане опреде ляются формой и размерами поперечного сечения надфундаментной части сооружения на уровне обреза фундамента, а также несущей способностью грунта, на который намечается опереть колодец.
Фундаменты из опускных колодцев имеют, как правило, вытянутую в плане прямоугольную форму, либо форму, близкую к прямоугольной, но от личающуюся от нее закруглениями в углах, либо вытянутую форму с корот кими сторонами в виде полуокружности; применяют также круглые колод цы.
Прямоугольные колодцы проще в изготовлении, но погружать их в грунт тяжелее, чем колодцы с очертаниями в плане, показанными на рис.3.16. В связи с этим колодцы прямоугольного очертания в: плане приме няют, в основном, в случаях, когда надо преодолеть слой легкопроходимого грунта толщиной не более 10 м.
Рис.3.16 Виды сечений опускных, колодцев*
На уровне верха опускного колодца (Да уровне обреза фундамента) устраивают уступы во всех направлениях шириной не менее 1/50 глубины погружения колодца и йе менее 40 см. Это позволяет обеспечить проектное
положение надфундаментной части опоры при возможных смещениях верха колодца в плане.
От горизонтального давления грунта в наружных стенах колодца воз никают изгибающие моменты. Уменьшения этих моментов достигают уст ройством внутренних стен. Расстояния в свету между стенами (размеры шахт) должны быть достаточными для нормальной работы землеройных сна рядов.
При грейферной разработке грунтов размеры шахт должны как мини мум на 0,5 м превышать размер грейфера в раскрытом состоянии. Размеры шахт в плане обычно принимают от 2 до 5 м. При погружении колодцев на глубин} 8-10 м их наружные поверхности делают вертикальными (рис.3.17).
чщину наружных стен железобетонного колодца обычно принимают равней' ‘‘.7-1,5 м, а внутренних 0,5-1 м. Принятая толщина стен должна обесгп. ть вес колодца, достаточный для преодоления сил трения грунта о коло/и i препятствующих его погружению.
жевая часть; 2 - ярусы опускания; 3 - монолитные пояса; 4,5 - панели и фермы
Стены колодцев армируют горизонтальной и вертикальной арматурой. Площадь сечения арматуры определяют, как правило, расчетом на усилия,
изменяется от 50 кг для массивных конструкций до 300 кг для колодцевоболочек, принудительно погружаемых в грунт.
В зависимости от конструктивных особенностей сооружений, объемов работ и местных условий бетонные и железобетонные колодцы изготовляют из монолитного или сборного железобетона (рис.3.19). Целесообразность применения того или другого вида колодцев определяется исходя из резуль татов сравнения стоимости работ и затрат труда.
Рис.3.19. Конструкция опускного колодца из сборных панелей: а - поперечный разрез; б - разрез панели в плане; в - узел соединения панелей; г-деталь устройства уплотнителя тиксотропной рубашки
При небольших объемах работ монолитные, бетонируемые на месте погружения колодцы применяют более часто, так как доставка сборных кон струкций или их изготовление вблизи объекта во многих случаях связаны с необходимостью значительных дополнительных затрат средств и времени.
На фундаменты из одного колодца ориентируются, как правило, при необходимости опускания бетонируемых на месте колодцев под действием
собственного веса. На сооружение таких фундаментов затрачивается меньше времени по сравнению с фундаментами из нескольких колодцев.
В построенных фундаментах из нескольких колодцев-оболочек расход бетона уменьшен в 2-4 раза по сравнению с фундаментами из одиночных ко лодцев, заполненных бетоном. При таком сокращении объема кладки эконо мически оправданно и целесообразно широкое применение конструкции из сборного железобетона. Поскольку резко уменьшаются суммарные объемы и вес элементов одного фундамента, то соответственно снижаются затраты труда, стоимость изготовления и монтажа колодцев-оболочек по сравнению с толстостенными колодцами больших размеров. Возможно их принудитель ное заглубление в разные грунты вибропогружателями.
На рис. 3.20 показана конструкция сборного опускного колодца.
Рис.3.20. Конструкция сборного опускного колодца
По данным опыта строительства в нашей стране и за рубежом установ лено, что применение колодцев-оболочек, способствуя значительному со кращению объемов работ, обеспечивает при хорошо освоенной технологии снижение на 10-25% стоимости фундаментов и уменьшение трудоемкости в 1,5-3 раза.
В случаях погружения колодцев на большую глубину приходится пре одолевать значительные силы трения, возникающие между наружными по верхностями колодцев и грунтом. Для обеспечения погружения колодцев в этих случаях их наружные поверхности делают с одним или несколькими ус тупами (рис.3.21) шириной не менее 10 см, из которых первый располагают на высоте 2-4 м от низа колодца. Иногда вместо уступов наружным поверх
ностям придают наклоны, сохраняя вертикальность этих поверхностей лишь в пределах нижней части колодцев высотой 3-4 м.
Рис.3.21. Схема подвижного кондуктора для монтажа железобетонных пане лей опускного колодца: 1 - фундамент мачты кондуктора; 2 - растяжка; 3 - мачта; 4 -поворотная распорка; 5 - монтажный кран; 6 - опорная часть кон струкции; 7- железобетонная панель; 8 - панелевоз
При развитии уступов или увеличении наклонов наружной поверхно сти колодца облегчается его погружение в грунт, но в то же время колодец в процессе погружения становится менее устойчивым, легче кренится и сме щается в стороны, что затрудняет обеспечение его проектного положения. В связи с этим развитие уступов и наклоны наружных поверхностей колодцев ограничивают прямыми, имеющими наклоны не более 20:1.
Резкого снижения сил трения грунта о колодец удается достичь применением тиксотропной рубашки. В этом случае колодец изготовляют с одним уступом шириной до 15 см, расположенным в его нижней части, и вертикальной боковой поверхностью независимо от размеров и глубины погружения колодца в грунт. Тиксотропная рубашка образуется из глинистого раствора, нагнетаемого через специальную трубу (в процессе погружения колодца) в пространство между наружной поверхностью колодца и грунтом. Применение тиксотропных рубашек позволяет снизить толщину стен колодцев до 0,4-0,6 м.
Для принудительного погружения опускных колодцев применяют раз личные типы опорных конструкций. При строительстве заглубленных на 45-
55 м сооружений диаметром 9-12 м успешно используют опорные конструк ции в виде набора двухконсольных балок, шарнирно закрепленных в опор ном воротнике, при этом одна консоль каждой балки оборудована домкра том, а противоположная жестко оперта на грунт. В шахтном строительстве при переходе от обычного способа проходки к опускной применяют тре угольные упоры, шарнирно закрепленные в крепь ранее пройденного участ ка. При задавливании колодцев со стенами, собираемыми из колец высотой более величины хода штоков домкратов, используют опорную конструкцию в виде стойки, закрепленной шарнирно в опорном воротнике и оснащенной съемной консолью, которая устанавливается на нужный уровень по мере по гружения колодца (рис. 3.22).
Рис.3.22.Технологическая схема погружения колодца способом задавливания: 1 - опорный во ротник; 2 - двухконсольная балка (6 шт.); 3 - гидроцилиндры; 4 - стена колодца; 5 - тиксотропная рубашка
Для задавливания опускных колодцев применяют гидравлические дом краты грузоподъемностью 500-1500 кН с величиной хода штока 8001200 мм, причем гидравлическая схема домкратной системы должна преду сматривать независимое включение и отключение каждого отдельного дом крата.
Погружение колодцев способом задавливания может осуществляться как без водоотлива, так и в осушенных грунтах. Для разработки грунта ис пользуют грейферы или средства гидромеханизации. У нас в стране этим способом возведено более 200 сооружений глубиной 50 м и более, круглых в плане с диаметром 5-30 м и прямоугольных с площадью сечения до 420 м2. Есть примеры применения способа задавливания колодцев в Японии и Мек сике. Этот способ целесообразно применять при возведении сооружений, за глубляемых на 20 м и более, в тех случаях, когда необходимо обеспечить их строгую вертикальность, а также когда работы ведутся вблизи существую щих строений и коммуникаций.
Работы по регулируемому погружению колодцев с помощью домкратов по второй схеме выполняются в следующей последовательности (рис.3.23).
Рис.3.23. Технологическая схема строительства опускного колодца мето дом регулируемого погружения: 1 - скважина; 2 - уширение скважины; 3 - домкрат; 4 - стена колодца; 5 - канал в стене; 6 - канат; 7- анкерное устройство; 8 - форшахта; 9 - тиксотропная рубашка
Перед началом работ по возведению заглубленного сооружения по его периметру пробуривают скважины 1, причем в зависимости от инженерно геологических условий в нижней части скважин могут быть устроены уширения 2. В скважину опускают канат 6 с анкерным устройством 7 на его кон це, после чего анкерные сваи бетонируют до отметки на 0,5 м ниже заложе ния ножа колодца. Затем по поверхности грунта возводят наружные стены 4 колодца, устраивая в них каналы 5 для пропуска тяжей канатов 6. После на бора бетоном стен колодца проектной прочности на них устанавливают спе циальные домкраты 3, к которым присоединяют свободный конец тяжаканата.
В процессе погружения колодца осуществляется выемка грунта из цен тральной части колодца с оставлением берм у ножа. Разработав грунт на глу бину одного яруса, включают домкраты и сооружение залавливают в грунт, после этого разрабатывают грунт бермы, разрушенной во время задавливания колодца, и цикл повторяется.
3.4. Кессоны
Конструктивной разновидностью опускного колодца является кессон (рис.3.24). Кессон представляет собой открытую снизу железобетонную или стальную конструкцию, состоящую из потолка и боковых стен. Толщина стен кессона книзу уменьшается и они заканчиваются консолью со стальным
ножом. Полость в нижней части кессона называют рабочей камерой. В ней производят разработку грунта, по мере которой кессон опускается под дейст вием собственного веса, а также веса надкессонной кладки, возводимой из бетона над потолком в процессе погружения кессона в грунт. Подачей в ра бочую камеру сжатого воздуха обеспечивают отжатие из нее воды, что по зволяет вести разработку грунта насухо.
Рис.3.24. Конструкция кессона: 1-кессонная камера; 2 - надкессонное строение; 3 - шахтная труба; 4 - шлюзовой аппарат; 5 - гидро изоляция; 6 - защитная стенка
Сжатый воздух вырабатывается компрессорной станцией и подается по трубам как в рабочую камеру кессона, так и в шлюзовой аппарат. Последний состоит из центральной шлюзовой камеры и двух прикамерков - один для рабочих, второй для материалов. Шлюзовой аппарат устанавливают на две шахтные трубы, которые собирают из отдельных металлических звеньев и используют для подъема и спуска рабочих, а также вертикального транспор та материалов и грунта.
Спуск рабочих в камеру кессона производят в следующем порядке* Из пассажирского прикамерка выпускают сжатый воздух, что позволяет открыть вовнутрь наружную дверь прикамерка, в которую входят рабочие. Дверь за крывают и в прикамерок из центральной шлюзовой камеры подают сжатый воздух. Когда давление воздуха в прикамерке станет равным давлению воз духа в центральной шлюзовой камере* открывают дверь между нимй н рабо чие переходят в эту камеру, а потом по металлической лестнице, установлен ной в шахтной трубе, спускаются в камеру кессона. Подъем рабочих в цен-