Опускные колодцы: строительство колодцев опускным методом, устройство и технология возведения опускных колодцев

Возведение сооружений методом опускного колодца

Метод опускного колодца при строительстве сооружений водопровода и канализации используют при устройстве заглубленных помещений насосных станций, стволов, шахт, водозаборов, а также различных подземных опор и др. Сущность метода состоит в том, что первоначально на поверхности земли возводят стены колодца, оборудованные ножевой частью, а затем внутри его разрабатывают грунт в направлении от центра к периметру стен. За счет подработки грунта стены утрачивают опору с внутренней стороны и под действием собственной тяжести колодец опускается, выдавливая грунт (благодаря специальной конструкции ножа) внутрь.

Опускные колодцы различаются:
по материалу — бетонные, железобетонные, металлические, каменные и деревянные;
по форме (в плане) — круглые, овальные и прямоугольные (рис. 8.2, а); наиболее экономичны колодцы круглой формы; по виду и способу устройства железобетонных конструкций — из монолитного железобетона, сборных тонкостенных панелей и пустотелых блоков;
по технологии опускания — насухо, с водоотливом или искусственным понижением уровня грунтовых вод и без водоотлива с разработкой грунта под водой.

Первым этапом сооружения колодца является устройство основания под нож, которое гарантирует надежное опирание последнего при возведении стен. Существуют основания различных видов. Наиболее распространенный вид — деревянные подкладки на песчаной подушке (рис. 8.2, б). Толщина подкладок около 20 см, длина 2. 3,5 м.


Рис. 8.2. Опускные колодцы
а — формы (в плане): I — круглые; II — прямоугольные; III — с закругленными боковыми стенками; 1 — стенка; 2 — днище; 3 — поперечная стенка; б — подготовка основания под нож стенки: 1 — нож колодца; 2 — деревянные подкладки; 3 — банкетка ножа; в —схема бетонирования стены; 1,3 — соответственно наружная и внутренняя опалубки стены; 2 — приемная воронка для бетонной смеси; 4 — хобот для подачи бетонной смеси; 5 — армокаркас; 6 — щебень; 7 — конструктивная опалубка; г — устройство основания под нож стен, выполненных из сборных панелей: 1 — нож; 2 — опорные стойки; 3 — уплотненный щебень; 4 — монтажные петли; 5 — опорное кольцо из сборных железобетонных блоков; 6 — обратная песчаная засыпка; 7 —форшахта из бетона; 8 — разделительные доски; д — схема расположения фиксированных зон: 1 — колодец; 2 — фиксированные зоны; 3 — берма; 4 — оси фиксированных зон; с схема разработки грунта в колодце насухо: 1 — колодец; 2 —башенный кран; 3, 4 — экскаваторы (прямая и обратная лопата); 5 —тиксотропная рубашка; ж — устройство кессона: 1 — шлюзовой аппарат; 2 — гидроизоляция; 3 —надкессонное строение; 4 — кессонная камера

При монолитном варианте бетонирование стен ведут по ярусам (рис. 8,2, в). Высота яруса определяется из условий допустимого удельного давления на грунт под ножевой частью. Практически колодцы высотой до 10 м бетонируют в один ярус, более высокие — в несколько ярусов при их высоте 6. 8 м. Укладку бетона очередного яруса производят после набора бетоном предыдущего яруса прочности 1,2. 1,5 МПа.

Устройство стен из сборных железобетонных плоских панелей длиной до 12 м, шириной 1,4. 2 м и толщиной 0,4. 0,8 м предусматривает создание специального основания, выполненного в предварительно отрытой траншее глубиной до 0,8 м (рис. 8.2, г). Вначале бетонируют форшахту, затем отсыпают песчаную подушку (с послойным уплотнением), укладывают сборные плиты опорного кольца и устраивают щебеночное основание. После этого устанавливают стеновые панели, соединяя их между собой пластинами (на сварке), и бетонируют вертикальный стык. При устройстве колодцев глубиной более 12 м стены наращивают такими же панелями, но без ножевой части.

По окончании устройства стен приступают к погружению колодца под действием его собственной силы тяжести. При опускании колодца насухо применяют три схемы разработки и выдачи грунта из колодца.

По первой схеме грунт разрабатывают бульдозерами, экскаваторами на гусеничном ходу и выдают на поверхность кранами в бадьях. При внутреннем диаметре колодца до 20 м используют экскаваторы с объемом ковша 0,25. 0,4 м 3 , свыше 20 м — с объемом ковша 0,65. 1,25 м 3 . В колодцах диаметром более 32 м работы ведут не менее двух экскаваторов. Бульдозер используют для срезки и сброса грунта в отвалы для удобства погрузки его в бадьи. Грунт разрабатывают в следующей последовательности: первоначально — в средней части колодца на глубину 1,5. 4 м (в зависимости от размера колодца), оставляя вблизи ножа берму шириной 1. 3 м; далее, уточнив места и размеры фиксированных зон (рис. 8.2, д), производят послойную (10. 15 см) срезку грунта бермы на участках между фиксированными зонами (момент начала погружения колодца). Если после полной разработки этих участков бермы (до уровня банкетки ножа) колодец не опускается, то начинают разработку грунта фиксированных зон. При первых подвижках колодца переходят к разработке грунта в средней части и т. д. По мере погружения колодца размеры фиксированных зон уменьшаются до полного исключения, при необходимости разрабатывают (вручную) грунт под ножевой частью.

Грунт грузят в саморазгружающиеся бадьи вместимостью от 2 до 5 м краном соответствующей грузоподъемности, поднимающим их на поверхность (рис. 8.2, е). Количество кранов определяется из расчета обеспечения требуемой производительности работы экскаватора. Поднятый на поверхность грунт грузят в самосвалы и отвозят в отвал или для других целей.

По второй схеме предусматривается разработка грунта грейфером. Для этого используют двух-, трех- и четырехлопастные грейферы вместимостью 0,5. 1,5 м 3 . Грейферами разрабатывают грунт I и II групп. Для грунтов III группы используют грейферы вместимостью более 1 м . Последовательность разработки грунта кольцевыми траншеями — от центра к стенам или радиальными траншеями от середины поочередно к дальней и ближней стенкам относительно крана.

При третьей схеме разработки грунта используют гидромеханизированный способ. Возможны три варианта рассматриваемого способа: разработка гидромониторами и транспортировка на поверхность земснарядами или углесосами; разработка гидромониторами и подъем на поверхность гидроэлеваторами; разработка экскаватором и выдача на поверхность средствами гидромеханизации.

Опускание колодца без водоотлива производят при большом притоке воды, когда выполнять водопонижение экономически нецелесообразно. В этом случае грунт разрабатывают и подают из-под воды грейфером.

При строительстве колодца в сильно обводненных грунтах или вблизи существующих зданий и сооружений, когда есть опасность выноса или выпора грунта из-под подошвы фундаментов, применяют кессон (рис. 8.2, ж). Кессонную камеру устраивают из железобетона (в редких случаях — из металла). Высота камеры от банкетки до потолка не менее 2,2 м. Плотный грунт в кессонной камере разрабатывают вручную с использованием отбойных молотков, пневмобуров и взрывного способа, а слабые — средствами гидромеханизации. При ручной разработке первоначально по контуру камеры на некотором расстоянии от банкетки отрывают траншею шириной около 1 м на глубину посадки кессона, но не более 40 см. Затем разрабатывают грунт между траншеей и ножом, оставляя перемычки нетронутого грунта. После посадки кессона (на 30. 40 см) ведут послойную разработку грунта центральной части, а также новых траншей, затем цикл повторяется.

Во всех случаях погружение колодца сопровождается преодолением сил трения на поверхности стен. Для уменьшения этих сил применяют способ погружения в тиксотропных рубашках. Принцип его заключается в том, что ножевую часть колодца делают с уступом наружу на 10. 15 см относительно вышерасположенной стены, вследствие чего при погружении в грунт вокруг стен образуется полость. Чтобы грунт не обрушивался, полость заполняют глинистым раствором с тиксотропными свойствами. В результате трение наиболее значительной величины имеет место только на наружной боковой поверхности ножа. Преимущество такого способа погружения колодца способствует значительному уменьшению толщины стен; возможности применения сборных стеновых панелей; отсутствию опасности «зависания» колодца; легкому исправлению возможных кренов колодца при опускании.

Способ опускного колодца

Сущность способа опускного колодца, применяемого для возведения заглубленных сооружений, состоит в том, что конструкцию сооружения собирают из сборных элементов или бетонируют на поверхности земли, и затем внутри нее разрабатывают грунт. Оболочка колодца под действием собственного веса опускается, выдавливая оставшийся грунт из-под ножа внутрь колодца. Принципиальная схема погружения опускного колодца показана на рис. 3.21.

Рис. 3.21. Схема производства работ при опускании колодца:

1 — тиксотропная рубашка; 2 — бункер для перегрузки грунта в самосвал; 3 — кран; 4 — бадья; 5 — экскаватор

Для снижения сил трения по наружной поверхности колодца нижнюю ножевую часть выполняют с уширением, образующим зазор, в который подается глинистый раствор (тиксотропная рубашка) для снижения сил трения (см. рис. 3.21).

Способом опускного колодца при изготовлении конструкции из монолитного железобетона в стране построены сооружения диаметром более 70 м с опусканием на глубину более 60 м.

В последние годы способ применяется достаточно редко. Но при возведении компактных в плане или круглых сооружений в сложных грунтовых условиях при высоком уровне грунтовых вод этот способ может быть наиболее выгодным, поскольку позволяет выполнить работы по сборке или бетонированию сооружения с высоким качеством. Особенно это касается устройства гидроизоляции, выполняемой с наружной стороны сооружения.

Для успешного погружения колодца требуется соблюдение условия:

где G — собственный вес колодца; Gn — дополнительная пригрузка; Кп — коэффициент условий работы, равный 1,15; ZT — силы трения стен по грунту. При погружении тонкостенных колодцев с недостаточным собственным весом применяли также задавливание с использованием домкратов.

При устройстве колодцев из сборных железобетонных плит сборку производят на специальном временном основании, позволяющем обеспечить равномерную осадку колодца при одновременном удалении подкосов перед началом разработки грунта. Сборку ведут с использованием специальных кондукторов, обеспечивающих временное закрепление и выверку панелей с соблюдением допусков по геометрии. Монтажные краны располагают с внутренней или с внешней стороны колодца.

После окончания монтажа панелей производят сварку и замоноличи- вание стыков с обеспечением требуемой прочности и водонепроницаемости. Эффективным способом замоноличивания стыков является торкретирование с применением односторонней опалубки (с внутренней стороны стыка).

Имеется опыт изготовления колодцев из пустотелых прямоугольных блоков, укладываемых на монолитную ножевую часть. Образующиеся вертикальные каналы на всю высоту колодца частично заполняют бетоном, а также используют для заполнения тяжелыми материалами при устранении перекосов в процессе опускания колодца и для предотвращения всплытия в процессе эксплуатации.

Погружение колодца начинают со снятия упоров и подкосов. Для обеспечения равномерной осадки одновременно снимают не менее 4-х упоров, расположенных по направлению перекрещивающихся осей колодца. После снятия упоров удаляют деревянные стойки-подкосы. Для одновременного удаления всех стоек используют взрывной способ. В последнюю очередь тракторами или с помощью лебедок удаляют бетонные плиты внутреннего опорного кольца в той же последовательности, что и упоры, по четыре штуки с перекрещивающихся осей. При посадке на грунт колодец получает осадку примерно 200 мм.

Земляные работы начинают с послойной отрывки траншеи с внутренней стороны ножа колодца по всему периметру на глубину 0,6. 0,8 м бульдозером. Под тяжестью колодца грунт ножом выжимается в траншею и происходит плавное погружение колодца.

Разработанный бульдозером грунт погружается экскаватором обратная лопата в бадьи, поднимаемые кранами, расположенными на поверхности за пределами колодца. Возможна разработка грунта грейфером непосредственно из-под воды без понижения уровня грунтовых вод.

Имеется опыт опускания колодцев средствами гидромеханизации (гидромониторами и землесосами). Этот способ применим при разработке грунтов, поддающихся размыву, и при наличии воды и мест для сброса пульпы.

Вертикальность погружения колодца контролируется с помощью теодолитов. Возникающие перекосы (крены) и зависания устраняются путем более интенсивной разработки грунта под ножевой частью со стороны, имеющей меньшую глубину погружения, или дополнительным пригрузом.

При погружении колодца в водонасыщенные грунты после устройства днища на его подошву действует выталкивающая сила F = А • Н, где А — площадь колодца по внешнему периметру; Н — высота от уровня подземных вод до подошвы днища. Для предотвращения всплытия должно быть выполнено принятое условие: G + 0,5Т > 1,2F, где G — суммарный вес конструкций колодца; Т — сила трения по наружной поверхности колодца. Если данное условие не выполняется предусматривают устройство анкерных креплений.

Введение

Подземные сооружения в зависимости от гидрологических условий и глубины заложения осуществляют различными способами, основными из которых являются открытый, опускной и «стена в грунте»

Площадь сооружения, м2

Глубина, м, при которой рекомендуется метод строительства

в открытом котловане, до

«стена в грунте», более

Пески естественной влажности

Суглинки естественной влажности

Объемно-планировочные и компоновочные решения заглубленных сооружений, принимаются в соответствии с назначением сооружения и технологией строительного производства. Применяемые решения должны обеспечить уменьшение расхода материалов, индустриальность конструкций, снижение стоимости строительства. Форма и размеры подземной части заглубленных сооружений, определяются заданием на проектирование строительной части объекта, условиями производства работ, инженерно-геологическими условиями, применяемым оборудованием для производства работ и предварительными расчетами.

Опускной способ

При строительстве сооружений иногда возникает необходимость устройства мощных или глубоко заложенных фундаментов в сложных гидрогеологических условиях. В этом случае прибегают к устройству опускных систем. Опускная система – ограждающая конструкция в виде бетонной, железобетонной или металлической оболочки, погружаемой в грунт, внутри которой создаётся рабочее пространство для ведения строительно-монтажных работ. Опускные системы выполняются в виде опускных колодцев или кессонов. Опускные колодцы – открытые сверху и снизу полые, как правило массивные, конструкции, погружаемые под действием собственного веса по мере удаления из полости грунта. Кессоны – тонкостенные конструкции, имеющие сверху герметичное перекрытие, образующее рабочую камеру с избыточным давлением, позволяющим работать под водой.

Производство работ по устройству опускных колодцев разбивается на несколько циклов (строительных технологических комплексов):

1. Устройство основания под ножевую часть.

2. Бетонирование ножевой (опорной) части и нижнего яруса опускного колодца.

3. Наращивание стенок опускного колодца.

4. Гидроизоляция стенок опускного колодца.

5. Опускание колодца.

6. Бетонирование днища опускного колодца.

Массивные опускные колодцы большого диаметра и кессоны наряду со стеной в грунте используются при возведении заглубленных помещений зданий и сооружений (подземные гаражи, шахты, скиповые ямы, отстойники, водозаборные сооружения, насосные станции и т.д.). По условиям работы и возведения такие конструкции нельзя рассматривать как фундаменты.

Опускные колодцы используются при устройстве заглубленных подземных помещений насосных станций, водозаборов, скиповых ям доменных печей, вагоноопрокидывателей, установок непрерывной разливки стали, подземных гаражей, в качестве массивных и заглубленных фундаментов для опор мостов, набережных, механических прессов и различных испытательных стендов.

Опускные колодцы классифицируются: по материалу – на железобетонные, бетонные, металлические, деревянные, каменные и кирпичные. Опускные колодцы из дерева, камня и кирпича применяются крайне редко; по форме колодца (в плане) – на круглые, прямоугольные, квадратные и с закругленными торцовыми стенками.

Рис.1 Формы сечений опускных колодцев: а – круглые; б – квадратные; в – прямоугольные; г – с закругленными боковыми стенками; 1 – стена; 2 -днище; 3 – поперечная стенка

Прямоугольная или квадратная форма позволяет более рационально использовать площадь внутреннего помещения под оборудование. Однако опускные колодцы круглой формы более экономичны. Круглый опускной колодец лучше работает на сжатие и меньше подвержен кренам при опускании. Первым этапом процесса сооружения колодца является устройство основания под нож. Надежное основание, рациональная и правильно выбранная схема опирания ножа колодца на грунт гарантируют сохранность колодца при снятии его с временных опор и равномерность погружения в грунт на первых метрах опускания. Чаще всего применяются пять типов оснований под нож опускного колодца.

Подкладки выполняются из круглых бревен, отесанных на один или два канта, из брусьев или железнодорожных шпал, распиленных на два-три отрезка. Деревянные подкладки укладывают на песчаную (песчано-гравийную) подушку с заглублением их на 0,5 диаметра подкладки. Песчаная подушка равномерно распределяет давление на грунт основания и увеличивает площадь опирания.

Читайте также:  Сбор воды на даче с крыши и из скважины своими руками: устройство и установка накопителя

Песчаные подушки делают втопленными в естественный грунт основания и насыпными. Высота подушки 50-70 см, ширина определяется длиной деревянных подкладок плюс 100 см (по 50 см с каждой стороны). Диаметр подкладок не менее 22-25 см, длина определяется по расчету в зависимости от веса колодца и грунта основания. Обычно длина подкладок находится в пределах 2-3,5 м. Деревянные подкладки на втопленной и на насыпной песчаных подушках применяют для сравнительно небольших колодцев и с незначительным первоначальным их весом.

Для более крупных опускных колодцев сооружают опоры из песчано-гравийных призм, из деревянных опор-подмостей на щебеночном основании и осуществляют бетонирование ножа колодца враспор в подготовленной траншее (котловане).

Такие опоры используются и при бетонировании опускных колодцев на слабых грунтах. Если на месте установки колодца залегают илистые грунты или торф, то их удаляют и заменяют песчаными грунтами. Песчаные и песчано-гравийные призмы для удержания опалубки отсыпают по контуру стен опускного колодца.

Рис.2 Схема подготовки оснований под нож и установка ножа опускного колодца: а – на втопленной песчаной подушке и деревянных подкладках; б – на насыпной песчаной подушке и деревянных подкладках; в – на насыпной песчаной призме; г -в специально подготовленной траншее (котловане); д – на песчано-гравийной (щебеночной) призме и деревянных опорных подмостях; 1 – нож колодца; 2 -деревянные подкладки; 3 – деревянная опалубка или железобетонные плиты-оболочки; 4 – деревянные подмости

Наружный откос призмы выравнивают вручную с уклоном, соответствующим углу наклонной грани ножа опускного колодца. На наружный откос призмы и под банкетку ножа укладывают сборные железобетонные плиты-оболочки, которые затем крепят к армокаркасам ножа. В дальнейшем они служат опалубкой. Могут быть использованы и деревянные щиты опалубки.

Широкое распространение получил способ бетонирования ножа колодца в траншее враспор. При этом одна из сторон траншеи делается с уклоном, соответствующим уклону наклонной грани ножа колодца. На этот откос укладывается опалубка чаще всего из железобетонных плит-оболочек, затем устанавливается армокаркас ножа, закрепляется опалубка у вертикальной грани ножа с другой стороны и нож бетонируется. Подготовка основания под нож сборного из железобетонных панелей опускного колодца имеет некоторые особенности. При монолитном ноже колодца, т. е. когда нож армируется и бетонируется непосредственно на месте погружения колодца, подготовку основания под нож производят так же, как и при монолитных опускных колодцах. В этом случае, чаще всего в грунте основания, делается пионерный котлован, одна сторона которого планируется строго по уклону наклонной ножевой части колодца, а с другой стороны котлована оставляется проход примерно 1 м шириной для установки вертикальных щитов опалубки ножа.

На рис. 3 приведена схема опирания ножа круглого опускного колодца диаметром 60 м и высотой 20,5 м, стены которого выполнены из плоских сборных железобетонных панелей. Таким образом, общий вес колодца передается через опорные стойки, шпалы и упоры на два опорных бетонных кольца, благодаря чему нагрузка равномерно распределяется на всю площадь опоры.

Конструкции опускных колодцев обычно делают массивными с толщиной стен до 1 – 1,5 м и более, что обусловлено не столько требованиями прочности или жесткости, сколько условиями опускания – необходимостью иметь достаточную массу для преодоления сил трения. Широкое внедрение прогрессивного способа опускания колодцев в тиксотропнои рубашке позволило во многих случаях отказаться от массивных колодцев и перейти к облегченным конструкциям оболочкам, толщина стен которых не превышает 60 – 80 см. Оболочки больших диаметров (до 50-60 м) могут быть возведены из монолитного железобетона, что позволяет легко создать нужную массу для погружения колодца. В зависимости от глубины погружения колодца оболочка может собираться по высоте из одного или нескольких ярусов панелей. Длину панелей при глубине погружения колодца менее 15 м следует принимать равной глубине колодца. В многоярусных конструкциях отдельные ярусы соединяют при помощи сплошной монолитной обвязки, до бетонирования которой сваривают выпуски арматуры из верхних и нижних панелей. Горизонтальные стыки могут быть устроены также и на болтах. Для объединений панелей и выравнивая их по высоте в верхней части устраивают сплошной монолитный пояс. Конструкция ножевой части должна обладать повышенной прочностью и распределять нагрузки от массы колодца на грунт, обеспечивая устойчивость всего сооружения. Ножевую часть выполняют сплошного или ребристого (пустотного) сечения высотой 2-3 м. В стенках колодца должны быть предусмотрены пазы или консольные выступы для опирания междуярусных перекрытий и днища, а также закладные детали для крепления инъекторов и манжет.

Рис.3 Схема подготовки оснований под нож опускного колодца из сборных железобетонных панелей: 1 – нож; 2 -деревянные опорные стойки; 3-шнур для взрывчатого вещества; 4 – деревянные брусья (шпалы); 5 – рым; 6- внутреннее опорное кольцо; 7 – уплотненный щебень; 8 – металлическая пластинка; 9-опорное бетонное кольцо форшахты; 10 – фиксирующий металлический уголок; 11 – металлические упоры; 12 – металлические крепежные болты; 13 – металлический резец

При крупнообломочных грунтах либо при наличии в грунтах валунов, обломков скальных пород, остатков деревьев и других предметов, мешающих погружению опускного колодца, применяют кессоны. Кессон представляет собой жесткую коробчатую конструкцию, имеющую потолок и боковые стенки консоли, располагаемые в нижней части фундамента. В рабочую камеру подается сжатый воздух по трубам, давление которого назначается таким, чтобы уравновесить давление столба воды высотой Н и обеспечить ее отсутствие в рабочей камере. Для сообщения с рабочей камерой, которое необходимо в основном для прохода людей, подачи материалов и оборудования, на шахтной трубе устанавливают шлюзовой аппарат. Разработку грунта часто осуществляют гидромонитором, а его удаление – с помощью эрлифта.

В настоящее время кессоны применяются, когда: подземное сооружение возводится в непосредственной близости от существующих зданий или сооружений и есть опасность выноса или выпора грунта из-под подошвы их фундаментов; подземное сооружение строится в сильно обводненных грунтах. В этих условиях опускной колодец требует больших затрат на водоотлив, и поэтому экономически выгоднее использовать кессон. Кроме того, кессон находит применение при проходке горизонтальных туннелей в водонасыщенных грунтах.

По назначению различают кессоны: для устройства глубоких фундаментов и заглубленных зданий; для выполнения различных строительных работ под водой. По способу опускания кессоны делят на: опускаемые с поверхности земли и из котлованов; островные, погружаемые на местности, покрытой водой, с искусственных островков; наплавные, опускаемые с воды путем затопления кессонной камеры, которой предварительно сообщается плавучесть.

Кессоны для устройства глубоких фундаментов и заглубленных зданий

Форма сечения кессонной камеры – прямоугольная, квадратная или круглая. Стенки камеры наклонные и заканчиваются ножом. Высота камеры от банкетки до потолка принимается не менее 2,2 м. В потолке оставляются отверстия для установки шахтной трубы, патрубков для трубопроводов сжатого воздуха, воды, электроэнергии.

Собственно кессон (рис.4) состоит из кессонной камеры, надкессонного строения, гидроизоляции. Обычно кессонная камера устраивается из железобетона и лишь в редких случаях – из металла.

Рис.4 Схемы устройства кессона: а – для заглубленного здания; б – для глубокого фундамента; 1- кессонная камера; 2 надкессонное строение; 3 – гидроизоляция; 4 -шлюзовой аппарат

Рис.5 Нож кессона а-тупой; б- с резцом; 1- опалубка; 2 – хомуты

Надкессонное строение выполняется в зависимости от назначения кессона как колодец с железобетонными стенками (рис.4, а) или в виде сплошного массива из монолитного бетона или железобетона (рис.4, б). Иногда в конструкции надкессонного строения предусматривается установка по наружному контуру кессона тонких железобетонных плит-оболочек, выполняющих роль внешней опалубки. С внутренней стороны плиты-оболочки снабжается выпусками арматуры или покрываются мелким щебнем (щебеночная шуба). То и другое служит связью для бетона, укладываемого в надкессонное строение.

Гидроизоляция наносится на наружные стенки кессона для защиты от проникания воды внутрь кессона. В качестве гидроизоляции применяются торкрет, покраска битумно-бензиновым раствором, штукатурка из холодных битумных мастик и из горячих асфальтовых растворов, металлические листы, свариваемые в виде ванны. Перед нанесением гидроизоляции поверхность бетона должна быть хорошо очищена от грязи, краски, масляных пятен и т. п.

Поскольку опускные колодцы пли кессоны, погружаемые в тиксотропных рубашках, чаще подвержены кренам, следует, как минимум, в начале и в конце каждой смены производить геодезический контроль вертикальности данного колодца. Навалы опускного колодца на грунтовую стену тиксотропной рубашки могут повлечь за собой смятие инъекционных труб и поломку форшахты. Геодезический контроль степени вертикальности опускных сооружений обычно выполняется следующим, хорошо зарекомендовавшим себя простым способом. Подготовленное к погружению опускное сооружение разбивается в плане двумя взаимно перпендикулярными диаметрами на четыре сектора. На наружной поверхности стены по вертикальным линиям, проходящим через концы вышеуказанных диаметров, наносят риски с интервалом, например, в 1 м, разбивая таким образом все сооружение по высоте на несколько ярусов. Риски каждого яруса должны находиться на равных расстояниях от верха или низа колодца. Величина и направление крена, а также общее перемещение вниз определяются нивелиром привязкой отметок рисок одного из, ярусов к реперу. Для того чтобы экскаваторщик, ведущий разработку грунта, мог в любой момент приблизительно определить крен, с внутренней стороны стен закрепляют два отвеса с длиной нити почти на всю глубину колодца. Отвесы располагают в диаметрально противоположных точках.

Глава 8. Возведение фундаментов и подземной части зданий и сооружений глубокого заложения

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, а по вертикали цилиндрические и призматические, конические и ступенчатые. В нижней части колодец снабжен ножом, режущая кромка которого облицована стальными уголками или листами.

Сущность опускного колодца состоит в том, что конструкцию вначале устанавливают или бетонируют на поверхности земли, а затем внутри нее разрабатывают грунт в направлении от центра к ножу.

Массивные колодцы, как правило, гравитационные, погружаемые под воздействием собственного веса. Тонкостенные колодцы погружают в тиксотропных рубашках или с использованием задавливания.

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

Работы по возведению опускных колодцев 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 располагают на 0,5—1 м выше уровня подземных вод.

Основные оси опускных колодцев должны быть закреплены на местности посредством обносок — по две обноски с каждой из четырех сторон сооружений. Обноски устанавливают 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 должно быть подготовлено временное основание в виде песчано-щебеночных призм, деревянных или железобетонных подкладок, железобетонных . монолитных или сборных колец.

При устройстве монолитных опускных колодцев в качестве опалубки применяются: разборно-переставная опалубка; железобетонные тонкостенные плиты-оболочки, оставляемые в конструкции колодца; переставная металлическая опалубка и стационарная деревянная опалубка.

Для возведения колодцев применяют бетон класса В20 с водоцементным отношением 0,4—0,45, водонепроницаемостью W4 и W6. Бетонировать колодцы рекомендуется малоподвижными бетонными смесями с осадкой конуса 40—60 мм с применением пластифицирующих добавок.

Арматура должна изготовляться в виде укрупненных элементов: армо-каркасов, армосеток или армоблоков.

В начале на подготовленное временное основание монтируют армокаркас ножа. Затем на ар-мокаркас закрепляют опалубку. Иногда под нож отсыпают песчаную призму и тщательно уплотняют грунт с подбивкой его под наклонную грань ножа. Широкое распространение получил способ бетонирования ножа колодца в траншее враспор. При этом форма траншеи соответствует форме ножа.

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 допускается только после набора бетоном прочности 1,2—1,5 МПа. Ярусы разбивают на блоки бетонирования в зависимости от принимаемой ППР интенсивности подачи бетонной смеси и конструкции стен колодца. При больших размерах колодцев допускается разрезка стен на блоки с вертикальными швами. Бетонирование стен опускных колодцев может выполняться не только отдельными блоками, но и последовательно по всему периметру. В обоих случаях бетонирование должно производиться слоями толщиной 25—50 см. Толщина слоев должна также выбираться в зависимости от интенсивности бетонирования и своевременного перекрытия слоев бетонирования.

Бетонную смесь подают в стены бадьями вместимостью 1—2,5 м3 с помощью кранов. Применяют башенные, стреловые и козловые краны. В некоторых случаях транспортировку бетонной смеси осуществляют бетононасосами.

Укладку бетонной смеси в стены опускных колодцев выполняют следующими способами. При толщине стен до 0,5 м смесь подается на площадки лесов и затем по лоткам — к месту укладки. В этом случае одна из сторон опалубки наращивается по мере бетонирования. Высота наращивания опалубки не должна превышать 2 м.

При толщине стен более 1,2 м и малой насыщенности конструкций арматурой разгрузку бадьей можно производить непосредственно у места укладки. Бетонную смесь уплотняют вибраторами И-21, И-22, И-50, И-116 и др. Распалубку ножа и нижнего яруса колодца начинают только после достижения бетоном 100 %-ной проектной прочности. Верхние ярусы колодца можно распалубликать при 70 %-ной проектной прочности.

Гидроизоляция стен колодцев должна выполняться до начала их опускания.

Широкое распространение получили опускные колодцы из сборных элементов, в качестве которых применяют тонкостенные панели и пустотелые блоки. При глубине опускания колодцев 20—25 м наиболее целесообразно использовать плоские тонкостенные железобетонные панели. При большей глубине целесообразно использовать пустотелые железобетонные блоки.

При возведении сборных колодцев применяют сборные железобетонные панели длиной до 12 м, шириной 1,4—2 м и толщиной 0,4—0,8 м.

Монтаж сборных колодцев из железобетонных панелей должен производиться с применением кондукторов подвижного, стационарного или консольно-поворотного типа. Монтаж ведется кранами на заранее выполненном временном бетонном основании, имеющем монтажную разметку.

Применяемый подвижной кондуктор состоит из трех основных элементов: подвижной трубчатой распорки с подвижной тележкой, неподвижной и подвижной трубчатых распорок. Основанием всех распорок служит металлическая труба, один конец которой жестко заделан в неподвижной бетонной опоре, а на другой конец ее свободно надеты три отрезка трубы.

Панели монтируют в такой последовательности. Подвижную распорку устанавливают в положение для монтажа первой панели и прикрепляют к ней. Затем на определенной высоте от земли устанавливают и жестко закрепляют на первой панели неподвижную распорку. Затем подвижную распорку освобождают от первой панели и устанавливают в положение для монтажа второй панели. Все панели стен колодца приваривают друг к другу соединительными планками, при этом при необходимости устанавливают арматуру стыков. Затем наваривают внутренние накладки и производят бетонирование стыков и нагнетание 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. В некоторых случаях 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.

Читайте также:  Как и какой выбрать насос: установка погружного и поверхностного типа

При возведении опускных колодцев глубиной более 11 м 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.

Для возведения стен колодцев применяют пустотелые блоки, размеры которых зависят от размеров г>л.ЗРмнОГО сооружения и грузоподъемности кранов. Ножевые блоки выполняют сплошными. Стеновые и ножевые блоки по вертикали соединяют приваркой вертикальных металлических пластин к закладным частям соседних блоков. По горизонтали блоки соединяют приваркой сплошных горизонтальных пластин к закладным горизонтальным пластинам двух смежных по высоте блоков

При сооружении сборно-монолитных колодцев из пустотелых блоков ножевая часть выполняется монолитной. Перед началом монтажа блоков на горизонтальной по верхности производят разбивку рас положения сборных блоков с нане сением рисок масляной краской. Сборные элементы монтируют с помощью кондукторов, выставляя арматуру, приваривая накладки и бетонируя стыки. После окончания монтажа второго ряда блоков их пустоты заполняют бетоном на высоте 400—500 мм Дальнейший монтаж блоков выпол няют на цементно-песчаном растворе марки 100. После окончания монтажа блоков яруса производят монтаж арматуры стыков и горизонтальных мо нолитных поясов, а также их бетонирование. Опускание колодца следует производить только после достижения бетоном стыков и монолитных поясов проектной прочности.

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

Опускные колодцы погружают с водоотливом и без водоотлива. Погружение с водоотливом применяется, если приток подземных вод небольшой и вблизи нет сооружений, чувствительных к осадкам. В осушенных колодцах большого диаметра для разработки грунта используются экскаваторы с прямой лопатой и бульдозеры. Разработанный грунт нагружают в бадьи и удаляют кранами. 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.

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.

При опускании колодцев без водоотлива разрабатывают грунт и выдают его на поверхность грейфером. Грейферы наиболее целесообразно применять для разработки легких грунтов, например: песчаных, легких супесей, илистых и др.

В грунтах, исключающих наплывы из-под ножа, опускание колодцев может производиться с открытым водоотливом, который осуществляется отрывкой траншей по контуру колодца и ряда траншей, для сбора воды в зумпф, заглубленный на 1—2 м ниже отметки разрабатываемого грунта в колодце. Вода из зумпфа откачивается центробежными насосами.

При больших притоках воды опускание колодцев производится с применением глубинного водопонижения, которое осуществляют через водопонизительные скважины, пробуренные за контуром опускного колодца и заглубленные ниже отметки опускания колодца. Вода из скважин откачивается глубинными насосами в течение всего срока производства работ по опусканию колодца и бетонированию днища. Иногда для водопонижения используют иглофильтровые установки.

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

Рекомендуется следующий порядок разработки грунта в опускном колодце. Разработка грунта производится равномерно по всей его площади с оставлением расчетных зон опирания. 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. 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.

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 предот:о, вращает наплыв грунта 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. Однако при погружении колодцев больших размеров этого недостаточно, поэтому используют такие способы, как подмыв грунта, погружение колодцев в тиксотропных рубашках и использование электроосмоса.

Сущность погружения колодцев в тиксотропных рубашках заключается в следующем: полость, возникающую под наружным выступом ножа, заполняют глинистым раствором с тиксотропными свойствами. 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. Чтобы предотвратить обрушение грунта, в верхней части прорези по периметру колодца закрепляют на бетонном основании фор-шахту высотой 1 —1,5 м из листовой стали или дерева. Для обеспечения своевременной подачи глинистой суспензии в полость между грунтовой стенкой и опускным колодцем следует иметь резервные емкости с готовой глинистой суспензией.

Погружение колодцев в тиксотропной рубашке позволяет уменьшить толщину стен колодцев и исключить зависание колодцев в грунте. Все это по сравнению с традиционными методами снижает затраты труда на 30—35%, а стоимость работ — на 15—20%.

В глинистых грунтах с коэффициентом фильтрации менее 0,05 м/сут для снижения трения может применяться электроосмос. Сущность электроосмоса состоит в периодическом привлечении к наружной поверхности колодца воды, которая содержится в грунтовом массиве в свободном или связном состоянии. Эта вода перемещается от анода к катоду при наложении на массив постоянного электрического поля. Для этого погружаемый колодец оборудуется системой электродов: один — в виде металлических поясов (катоды) крепится на наружной поверхности колодца; другие — в виде металлических труб забиваются на определенном расстоянии вокруг погружаемого колодца.

При погружении колодцев больших размеров целесообразно совместное использование электроосмоса и тиксотропной рубашки.

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 как при наращивании стен сборными элементами, так и монолитным железобетоном при глубине более 20 м. Не рекомендуется его применять в скальных и полускальных грунтах, а также в грунтах с валунными включениями.

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 необходимо вести постоянное геодезическое наблюдение за его вертикальностью и скоростью погружения. Когда в колодце обнаружено зависание в его верхней части, необходимо выбрать грунт у ножа отстающей стороны или размыть 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 создают искусственные-динамические колебания почвы путем направленного взрыва ВВ в стороне от сооружения.

Погруженные до проектной отметки колодцы в зависимости от назначения полностью или частично заполняют бетоном. Чаще всего бетонируют днище. При незначительном притоке подземных вод его бетонируют в осушенном колодце. До начала работ по устройству днища колодца необходимо зачистить и спланировать ложе под него, удалить илистые и пылеватые фракции, уложить щебеночную подготовку и обеспечить полный водоотлив из дренирующего слоя. При толщине днища более 1,5 м применяют двухъярусную систему бетонирования. Каждый ярус бетонирования в плане разбивают на несколько блоков. При разбивке на блоки необходимо обеспечить перевязку швов бетонирования блоков в плане и по высоте. Начинать бетонирование следует с блоков, примыкающих к внутреннему периметру ножевой части колодца.

Если погружение колодца проводилось без водоотлива, то днище бетонируют под водой. При этом применяют метод ВПТ или восходящего раствора. После приобретения бетоном днища проектной прочности воду откачивают и в осушенном колодце бетонируют обычным способом внутренние конструкции.

При погружении колодцев ниже уровня подземных вод необходимо обеспечить устойчивость их против всплытия, которое может произойти после устройства днища. Проверку колодца на всплытие производят с учетом наиболее высокого уровня подземных вод #в, когда колодец погру-.жен на проектную отметку и забетонировано днище, по формуле для круглого колодца

В связи с использованием подземной части колодцев в хозяйственных целях стены и днище колодца подлежат гидроизоляции. Основными типами гидроизоляции являются: торкрет, металлическая, битумная, оклеечная и литая асфальтовая.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Настоящие рекомендации составлены в развитие главы СНиП III-9-74 «Основания и фундаменты» и в дополнение к «Инструкции по производству работ методом опускных колодцев» МСН 151-67/ММСС СССР и «Рекомендациями по погружению опускных сооружений в тиксотропной рубашке», разработанным НИИОСП Госстроя СССР.

Рекомендации предназначены для экспериментального строительства опускных сооружений, погружаемых способом задавливания.

1.2. Рекомендации распространяются на опускные колодцы, погружаемые способом задавливания, и регламентируют технологию и механизацию работ, приемку работ и технику безопасности.

1.3. Работы выполняются в следующей последовательности (рис. 1). Перед началом работ по погружению опускного колодца изготавливают опорную конструкцию, например, в виде круговой контрфорсной подпорной стенки 1, заглубленной в грунт.

Опорную конструкцию оборудуют устройством для задавливания, например, в виду двухконсольных балок 2 с гидродомкратами 3.

Внутри опорной конструкции монтируют ножевую часть 4 и нагружают ее ярусами стен колодца 5 в сборном или монолитном варианте до уровня убранных штоков гидродомкратов и начинают цикличное задавливание колодца по мере наращивания стен и выдачи грунта.

1.4. Сущность технологии строительства опускных сооружений способом задавливания (авт. свид. №№ 527515, 57182, 19662) заключается в задавливании в грунт системой гидродомкратов колодца, наращиваемого ярусами высотой, кратной величине хода штоков гидродомкратов по мере разработки и выдачи грунта. При этом погружение опускного колодца производится при обязательном опережении режущей кромкой ножа поверхности забоя.

1.5. Способ догружения опускных колодцев задавливанием может применяться как при наращивании стен сборными железобетонными или чугунными элементами, так и монолитным железобетоном.

1.6. Указанный способ строительства применим в различных гидрогеологических условиях, кроме скальных и полускальных пород, а также пород с валунными включениями диаметром более 0,2 м.

Рис. 1. Технологическая схема погружения колодца способом задавливания

1 – опорный воротник; 2 – двух консольная балка; 3 – гидроцилиндры; 4 – ножевая часть; 5 – крепь ствола; 6 – полок.

Рациональная область применения: сооружения глубиной более 20 м, сооружения с повышенными требованиями соблюдения вертикальности и производство работ вблизи зданий и коммуникаций.

1.7. Задание на проектирование конструкций опускных колодцев, погружаемых задавливанием, должно содержать исходные данные, указанные в п. 3.1. «Инструкции по проектированию опускных колодцев». МСН 125-66/ММСС СССР.

Перед началом проектирования следует составить технические задания, в которых совместно со специализированной строительной организацией и генпроектировщиком определить основные положения производства работ, взаимосвязанные с проектированием.

1.8. Инженерные изыскания для сооружений, возводимых погружением опускного колодца задавливанием следует осуществлять в соответствии с главой СНиП II-9-78 «Инженерные изыскания для строительства».

На строительной площадке должно быть пробурено не менее 4 разведочных скважин в пределах контура будущего сооружения. При этом должны быть выявлены и оконтурены все напластования с указанием характеристик пород, мощности слоев и характера их залегания.

Глубина заложения разведочных скважин должна быть ниже проектной отметки сооружения не менее, чем на 10 м.

1.9. Проект опускного колодца, погружаемого задавливанием, должен разрабатываться совместно с проектом производства работ и учитывать особенности технологии производства работ.

1.10. При разработке проекта опускного колодца, погружаемого задавливанием, должны учитываться:

производственные условия строительства;

наиболее экономичные способы производства работ;

экономически оправданная механизация и индустриализация строительства;

экономия строительных материалов.

Помимо общих вопросов, проект производства работ должен включить:

детальные технологические карты на погружение колодца;

рабочие чертежи устройства для задавливания опорной конструкции, гидравлическую и электрическую схемы домкратной системы; порядок работы домкратных установок и рекомендации по устранению кренов и контролю за погружением колодца;

проект глинистого хозяйства;

рецептуру приготовления глинистых суспензий и рекомендации по контролю их качества.

1.12. При погружении опускных колодцев способом задавливания целесообразно осуществлять измерение напряжений, возникающих в стенках и в ножевой части, с целью контроля их состояния в процессе погружения.

1.13. Замеры напряжений следует производить при помощи электрических или акустических датчиков, устанавливаемых на горизонтальной и вертикальной рабочей арматуре.

1.14. Установка датчиков напряжений и регистрация их показаний должна производиться специализированной организацией, имеющей опыт подобных работ.

1.15. Схема расположения датчиков и порядок проведения замеров должны быть разработаны при проектировании с учетом конструктивных особенностей сооружения, его расчетных схем и порядка производства работ по погружению.

1.16. Для измерения напряжений, возникающих в ножевой части колодца от изгиба при задавливании, датчики следует устанавливать в одном поперечном сечении ножевой части равномерно по длине окружности в количестве 8 штук на горизонтальных арматурных стержнях, связывающих наружную и внутреннюю арматурные сетки.

Для измерения напряжений, возникающих в стенках колодца от изгибающих моментов, обусловленных давлением грунта, датчики следует располагать в нескольких поперечных сечениях колодца равномерно по длине окружности по 8 штук на наружной и по 4 на внутренней горизонтальной арматуре.

Для измерения напряжений, возникающих в стенах колодца и ножевой части от действия продольных сил при задавливании, датчики следует устанавливать в поперечном сечении ножевой части и поперечном сечении стен колодца равномерно по окружности по 8 штук на арматурных стержнях, расположенных вертикально между наружной и внутренней арматурой.

2. РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ОПУСКНЫХ КОЛОДЦЕВ, ПОГРУЖАЕМЫХ ЗАДАВЛИВАНИЕМ

2.1. Принципиальные положения расчета и конструирования опускных колодцев, погружаемых задавливанием, принимаются в соответствии с «Инструкцией по проектированию опускных колодцев» МСН 125-66/ MMCC СССР и «Руководством по расчету опускных колодцев, погружаемых в тиксотропной рубашке», разработанным Харьковским ПромстройНИИпроектом и Приднепровским Промстройпроектом.

Читайте также:  Коммуникации в каркасном доме: прокладка системы отопления, канализации, водопровода, вентиляции и крытой электропроводки

в песках – на 1,5 м;

в супесях и суглинках – на 0,75 м;

в глинах – на 0,5 м;

в плывунах – не менее 2 м.

2.3. Суммарную нагрузку задавливания, состоящую из веса колодца, нагрузки, создаваемой домкратами, за вычетом взвешивающей силы при погружении колодца без водоотлива, для обеспечения необходимого врезания ножа в забой следует принимать:

в песках – 400 – 600 кН, в супесях, в суглинках, в глинах – 300 – 400 кН, в плывунах – 400 – 500 кН на 1 п.м. окружности режущей кромки ножа.

2.4. Статический расчет оболочки колодца осуществляется в соответствии с действующими нормативными материалами с учетом вертикальных усилий, вызываемых домкратами.

Проверку прочности и трещиностойкости колодца следует производить для условий исправления кренов колодца, когда вся домкратная нагрузка сосредоточена на 1/3 окружности торца.

2.5. Количество домкратов следует назначать в зависимости от их грузоподъемности и диаметра погружаемого колодца. При погружении колодцев диаметром 3 – 6 м необходимо предусматривать 3 – 4 домкрата; при диаметре 6 – 10 м – 4 – 6 домкратов, при погружении опускных колодцев больших диаметров следует предусматривать установку домкратов не реже, чем через 6 – 7 м окружности торца.

2.6. Нагрузка, создаваемая домкратами, должна назначаться на 20 % больше, чем это необходимо для требуемого зарезания ножа колодца в забой.

2.7. Наружные стены колодцев следует выполнять ярусами, высотой, кратной величине хода штоков домкратов.

2.8. Стены колодцев диаметром 3 – 6 м в сборном варианте сле дует выполнять из цельных железобетонных колец. Для колодцев диаметром 7 м и более следует применять кольца из блоков, предложенных НИИ оснований и подземных сооружений (рис. 2).

Такие блоки представляют собой сегменты с круговым пазом на верхнем торце и имеют продольные сечения в форме трапеции с меньшим основанием в нижней части, равным основанию паза. Соединение блоков в кольца и колец между собой выполняется посредством электросварки закладных деталей.

2.9. Возможно применение в качестве деталей стен колодца чугунных тюбингов.

2.10. Стены колодцев могут устраиваться из монолитного железобетона (рис. 3). Бетонирование стен таких колодцев производят ярусами, используя опорную конструкцию в качестве наружной опалубки, при этом внутреннюю опалубку монтируют на подвесной полке.

2.11. Ножевую часть выполняют из металла с заполнением полости бетоном (рис. 4). Угол заострения ножа принимают равным 16 – 18°, а ширину режущей кромки 0,05 – 0,07 м.

3. КОНСТРУКЦИИ УСТРОЙСТВ ДЛЯ ЗАДАВЛИВАНИЯ И ОПОРНЫЕ КОНСТРУКЦИИ

3.1. Устройства для задавливания в грунт опускных колодцев включают упоры, анкеры для их защемления и гидравлические домкраты.

3.2. При конструировании устройства для задавливания следует предусматривать их многократную оборачиваемость и пригодность для задавливания опускных колодцев различных размеров и форм в плане и обеспечивать минимальное стеснение сечения колодца залавливающими устройствами.

3.3. Возможно использование устройства для задавливания, включающее комплект двухконсольных балок, закрепленных шарнирно в опорной конструкции (рис. 5 «а»). Одна консоль каждой балки обращена внутрь колодца и взаимодействует с гидравлическим домкратом, а противоположная – жестко оперта на грунт.

Для удобства монтажа стен устройство для задавливания может быть снабжено дополнительным шарниром с возможностью поворота двухконсольных балок вокруг вертикальной оси (рис. 5 «б»).

Для наиболее эффективного исправления перекоса колодца возможно размещение шарнирного крепления балок в желобчатой направляющей, закрепленной на верхнем торце опорной конструкции (рис. 5 «в»).

3.4. Возможно применение устройства для задавливания, состоящее из угловых упоров, закрепленных внутри опорной конструкции посредством шарнира (рис. 6). Горизонтальная плоскость каждого упора взаимодействует с гидравлическим домкратом, а вертикальная жестко оперта на внутреннюю поверхность опорной конструкции.

3.5. При задавливании колодцев со стенами, собираемыми из колец высотой более величины хода штоков домкратов, следует использовать устройство, включающее стойку с консолью, закрепленную шарнирно в анкерном поясе, расположенном в нижней части опорной конструкции (рис. 7). Стойка выполнена с непрерывным по высоте рядом отверстий для крепления съемной консоли. Задавливание колодцев на глубину, равную высоте секции производят за несколько перестановок консоли.

3.6. Опорную конструкцию следует выполнять в виде круговой контрфорсной подпорной стенки, возводимой в открытом котловане, с внутренними размерами в плане, превышающими на 0,5 – 0,75 м наружные размеры опускного колодца.

3.7. Расчет заглубления и определение размеров нижней части опорной конструкции следует производить с учетом ее массы и обратной засыпки, которые должны превышать выдергивающие усилия от действия домкратов не менее, чем на 20 %.

3.8. Опорную конструкцию следует выполнять из монолитного железобетона или из сборных железобетонных уголковых элементов.

3.9. Для уменьшения глубины защемления опорной конструкции необходимо использовать грунтовые анкеры, устраиваемые в ее основной опорной конструкции. Анкеры следует применять, как правило, инъекционные или с камуфлетным уширением (рис. 8).

3.10. Общая длина анкера, длина рабочей части, масса заряда ВВ и другие параметры конструкции и технологии устройства анкеров должны уточняться до начала производства работ при проведении пробных испытаний не менее 3-х анкеров.

3.11. Несущая способность каждого установленного анкера должна быть проверена контрольным испытанием нагрузкой, в 1,2 раза превышающей расчетную.

3.12. Возможен вариант использования свайной опорной конструкции (рис. 9).

Рис. 2. Стеновой железобетонный блок

Рис. 3. Схема бетонирования стен опускного колодца

1 – двух консольная балка; 2 – гидроцилиндр; 3 – опорный воротник; 4 – полок (внутренняя опалубка); 5 – стена колодца

P и c . 4. Ножевая часть опускного колодца

1 – отверстия для заливки бетона; 2 – полость заполненная бетоном

а) – двухконсольная балка шарнирно закреплена в опорной конструкции

б) – устройство для задавливания снабжено дополнительным шарниром с возможностью поворота двухконсольных балок вокруг вертикальной оси

в) – размещение шарнирного крепления балок в желобчатой направляющей

Рис. 5. Устройства для задавливания опускного колодца

Рис. 6. Задавливание колодца посредством угловых упоров

1 – опорная конструкция; 2 – угловой упор; 3 – домкрат; 4 – сборные стены колодца

Рис. 7. Устройство для задавливания в виде шарнирной стойки

1 – стойка; 2 – консоль; 3 – домкрат; 4 – секция стен колодца

I Анкер инъекционный с манжетной колонной при наружном расположении тяги.

II Анкер инъекционный с манжетной колонной при внутреннем расположении тяги.

III Анкер инъекционный с резиновым обтюратором.

1 – скважина, 2 – манжетная колонна, 3 – тяга, 4 – пакер, 5 – манжета, 6 – распорная звездочка, 7 – стяжной хомут, 8 – заделка анкера в грунте, 9 – опорная плита, 10 – конусная обойма, 11 – запрессовывающий конус, 12 – упорный патрубок, 13 – конусный патрубок, 14 – резиновый обтюратор, 15 – отводная трубка с заглушкой, 16 – инъекционная трубка с обратным клапаном, 17 – распорная шайба, 18 – стопорная гайка.

Рис. 9. Опорная конструкция свайного типа

1 – консоль; 2 – домкрат, 3 – свая; 4 – сборная стена колодца

3.13. При задавливании опускных колодцев в грунт диаметром до 4 м на глубину не более 16 м следует использовать облегченную опорную конструкцию, устанавливаемую на дневной поверхности (рис. 10).

4. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ

4.1. Для погружения опускных колодцев способом задавливания в тиксотропной рубашке необходимо иметь оборудование, обеспечивающее выполнение следующих работ:

– погружение колодца задавливанием;

– разработку забоя с выдачей грунта на поверхность;

– бункеризацию выданного грунта;

– монтаж стен колодца или их бетонирование;

– приготовление и транспортирование глинистой суспензии;

– сопутствующие подъемно-транспортные операции.

4.2. Разработка грунта в колодцах производится механизмами, тип которых назначают в зависимости от размеров колодца и принятой схемы производства земляных работ.

грейферы «Темп» конструкции института «ЦНИИподземмаш» и грейферы для подвижной разработки грунта, выпускаемые Туапсинским заводом сваебойного оборудования Минэнерго СССР при подводной разработке грунта;

бульдозеры и экскаваторы при осушении забоя водопонижением;

4.3. Для задавливания опускных колодцев следует применять гидравлические домкраты грузоподъемностью 50000 – 150000 кг с ходом штока 0,8 – 1,2 м (табл. 1).

Что такое опускной колодец, и как его сооружать

Когда разговор заходит о таком понятии, как опускные колодцы, то необходимо понимать, что это чисто технический термин, и обозначает он конструкцию фундамента здания. То есть, никакого отношения он к питьевым колодцам, который выкапываются на территориях загородных коттеджей и дач, не имеет. Обычно эти конструкции имеют монолитную форму, полую изнутри, которую устанавливают в неустойчивых грунтах. По сути, монолитный колодец выполняет функции защитного сооружения. Он формирует стенки скважины, куда впоследствии заливается бетонный раствор.

Опускной колодец под фундамент

Технология сооружения такого фундамента достаточно проста. Сначала изготавливается сам колодец в виде монолитной бетонной конструкции, которую заглубляют в грунт. Процесс заглубления также прост. Необходимо изнутри колодца выкапывать землю, постепенно выбирая ее сначала по центру, затем под стенками конструкции. Таким образом, производится опускание бетонного изделия. Нередко для глубоких фундаментов возводится сборная конструкция, состоящая из нескольких одинаковых элементов. То есть, выбирая изнутри грунт, сначала опускается один элемент, затем на него устанавливается второй, который крепится к первому, и так далее.

Привязка технологии к даче

Теперь, что касается дачных колодцев. Не секрет, что сегодня самым популярным материалом, из которого возводится ствол сооружения, являются железобетонные кольца. Они прочные, монолитные, нейтральны к воде, то есть, не испортят ее качество. К тому же это уже готовое изделие, которое просто надо опустить в шахту колодца.

Подготовка котлована под бетонное кольцо

Раньше так и делали: откапывали ствол и устанавливали в него бетонные кольца, скрепляя их между собой. Правда, данную технологию можно было использовать лишь на территории загородных участков, где грунт был прочный. На песчаных и других слабых грунтах, где происходило осыпание стенок шахты, данный вариант установки колец был просто невозможен. Поэтому и стали здесь применять технологию опускных колодцев. То есть, по месту расположения колодезного сооружения устанавливалось железобетонное кольцо, а изнутри него выкапывался грунт. Таким образом, опускали его вниз, заодно формировали ствол и защищали шахту от осыпания грунта.

Необходимо отметить, что метод опускного колодца не так прост, как может показаться на первый взгляд. Во-первых, необходимо отметить, что внутреннее пространство бетонного кольца не очень широкое. Хотя все зависит от выбранного диаметра изделия, где максимальный размер 2 м. Правда, такого размера колодцы редкость, потому что оптимальный вариант – диаметр сооружения 1,0-1,2 м.

Установка двух колец друг на друга

Поэтому внутри бетонного кольца лопатой не размашешься. При этом приходится все время вырабатывать грунт, а чем глубже в него, тем он плотнее. К тому же придется вытаскивать землю наружу, используя не самые передовые технологии и приспособления. Ведь дачный колодец чаще всего выкапывают вручную, используя лопаты, ведро с веревкой. Так что в шахту обычно спускают самого изящного из работников.

Во-вторых, существуют определенные правила выкапывания грунта. А именно:

  • Сначала надо выкопать яму под первое кольцо. Он должно быть глубиною 70-80 см. При этом диаметр ямы должен быть на 10-20 см больше внешнего диаметра кольца.
  • Далее производится установка самого железобетонного изделия, для чего необходимо воспользоваться или подъемным краном, или самодельным подъемным приспособлением. К примеру, тренога со шкивом и ручной талью. Сегодня на рынке можно приобрести ручные подъемные механизмы разных конструкций, размеров и грузоподъемности. Хотя самодельный вариант обойдет в разы дешевле, да и использовать его придется всего лишь один раз в процессе установки железобетонных колец.
  • Так как высота самого кольца стандартная – 90 см, то торчать над поверхностью грунта первое установленное кольцо будет на 10-20 см. Это необходимое условие, которое даст возможность провести точную и беспроблемную установку второго кольца.
  • После чего производится последующее удаление грунта и опускание сдвоенной конструкции.

Самодельный подъемный механизм

Таким способом устанавливаются все необходимые бетонные кольца, и формируется ствол дачного колодца. Но есть в создании опускного колодца две позиции, на которые необходимо обратить внимание. Обе позиции зациклены на одном вопросе, как правильно выкапывать грунт.

  1. Выкапывать надо сначала по всему объему сечения бетонного кольца, затем под его стенками.
  2. Выкапывать сначала надо под стенками, и только после этого выбирать остальной грунт.

Так вот первый вариант обычно используется, если на дачном участке грунт не очень твердый. То есть, он мягкий и рыхлый. Если, наоборот, грунт глинистый с вкраплениями каменных кусков, то лучше использовать второй вариант.

В строительстве монолитных колодцев опускным методом, при сооружении фундаментов, используются конструкции, на нижних торцах которых установлены металлические ножи. Они прочно закрепляются к стенкам бетонных изделий. Таким образом, упрощается сам процесс погружения колец в грунт. Конечно, этот технологический прием на даче использовать никто не будет, поэтому очень важно равномерно выгребать землю изнутри кольца и под его стенками. Как показывает практика, именно процесс удаления грунта из-под стенок бетонного изделия самый сложный. Нередко зажимает кольцо лопаты, которые приходится с трудом вытаскивать.

Выкапывание грунта из бетонного колодца

Как глубоко копать

Понятно, что чем глубже лопата вгрызается в землю, тем сложнее это удается сделать. Соответственно больше число колец надо буде установить. Поэтому в первую очередь надо определиться, на какую глубину придется вырабатывать шахту. Эта информация не под запретом, ее можно узнать в районной геологической организации. А можно поступить проще – узнать у соседа глубину его колодца. Конечно, если он на его участке выкопан. Обычно водоносный слой распространяется на километры, так что величина выработки будет одинаковой.

Кстати, копать надо до тех пор, пока из водоносного пласта не станут бить сразу три ключа. Это показатель того, что вы достигли необходимой глубины. При этом рекомендуется углубиться еще дальше, чтобы создать водосборник. На него потребуется еще полметра глубины. Обратите внимание, в каких грунтах располагается водоносный пласт. Если песок или известняк, то повезло, если глина, то придется несколько дней не эксплуатировать колодец после его сооружения, чтобы в водосборнике собралась чистая вода.

Внимание! Для таких колодцев с глинистым дном рекомендуется на дно установить площадку, изготовленную из досок. Поверх нее засыпается донный фильтр из щебня толщиною 40-50 см.

И еще один момент. Опускные колодцы на даче из железобетонных колец устанавливаются с формированием оголовка. По сути, это когда последнее кольцо устанавливается так, чтобы ее основная часть торчала из земли.

Формирование оголовка

Обязательное условие – это герметизация стыков между железобетонными кольцами. Процесс герметизации производится при каждой установке верхнего элемента сборной бетонной конструкции. Для чего лучше всего использовать натуральные природные материалы, потому что всегда присутствует вероятность, что они будут взаимодействовать с водой. Синтетические герметики могут повлиять на качество воды. Так что в этом случае лучше не рисковать. Обычно в качестве герметизирующего материала используется пенька.

Заключение по теме

Метод опускного колодца стал использоваться, когда в качестве формирующего ствол элемента стали применяться именно железобетонные кольца. До них при выкапывании скважины применялись совершенно другие технологии. Но, как показала практика, данный способ является на сегодняшний день одним из эффективных. Поэтому его в настоящее время применяют повсеместно. Рекомендуется для упрощения самой технологии в качестве копающего инструмента использовать саперную лопату.


Добавить комментарий