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.
Источник
III. Опускной способ, его технологические особенности. Области применения
Опускные колодцы используют при устройстве заглубленных подземных помещений насосных станций, водозаборов, скиповых ям доменных печей, установок непрерывной разливки стали, подземных гаражей, в качестве массивных и заглубленных фундаментов для опор мостов, механических прессов и различных испытательных стендов.
Опускные колодцы классифицируются:
− по материалу – на железобетонные, бетонные, металлические, деревянные, каменные и кирпичные;
− по форме колодца (в плане) – на круглые, прямоугольные, квадратные и с закругленными торцевыми стенками.
По способам устройства стен опускные колодцы подразделяются на 3 группы:
● из монолитного ж/б;
● из сборных тонкостенных ж/б панелей;
● сборных ж/б пустотелых блоков.
Колодцы со стенами из монолитного ж/б рекомендуется применять, когда подземное помещение по технологическим требованиям имеет сложное очертание в плане; необходимо проходить скальные грунты или грунты с большим числом валунов и когда сборный опускной колодец конструктивно более сложно выполнить, чем монолитный.
Технология устройства опускного колодца состоит из следующих процессов:
− устройства основания под нож; изготовление ножа; устройство стен колодца;
− опускание колодца на проектную отметку;
− устройство днища колодца и гидроизоляционных работ.
Важным этапом процесса сооружения колодца является устройство основания под нож. Правильно выбранная схема опирания ножа колодца на грунт гарантирует сохранность колодца при снятии его с временных опор и равномерность погружения в грунт на первых метрах опускания.
Применяют 5 типов основания под нож опускного колодца:
● на втопленной песчаной подушке и деревянных подкладках;
● на насыпной песчаной подушке и деревянных подкладках;
● на насыпной песчаной призме;
● в специально подготовленной траншее (котловане);
●на песчано-гравийной (щебеночной) призме и деревянных опорах-подмостях.
Деревянные подкладки укладывают на песчано-гравийную подушку с заглублением их на 0,5 диаметра подкладки. Высота подушки 50−70 см, ширина определяется длиной деревянных подкладок + 100 см. Обычная длина подкладок находится в пределах 2−3,5 м.
Основными требованиями, предъявляемыми к бетону опускных колодцев, помимо прочности являются: плотность и водонепроницаемость. Для стен и днища колодца применяют бетон М 200 и выше, водонепроницаемость В:4 и В: 6.
Стены колодца при бетонировании разбивают на ярусы, а ярусы − на блоки. Высоту яруса назначают в проекте производства работ, исходя из условий допустимого удельного давления на грунт под ножевой частью колодца, а также работы кранов. Колодцы высотой до 10 м бетонируют в один ярус. Более высокие бетонируют в несколько ярусов, принимая высоту яруса 6 − 8 м. Бетонирование каждого последующего яруса допускается только после набора бетоном прочности 1,2 − 1,5 мПа. Стены и днища колодцев гидроизолируют, чем исключается попадание воды внутрь колодца и предохраняют бетон стен и днища от агрессивного воздействия грунтовых вод.
Основные типы гидроизоляции:
– покраска битумно-бензиновым раствором;
Колодцы погружают в грунт под действием собственного веса. В настоящее время применяют два способа опускания колодца: насухо, с водоотливом или с искусственным водопонижением уровня грунтовых вод; без водоотлива, с разработкой грунта под водой.
При опускании колодцев насухо используют три схемы разработки и выдачи грунта из колодцев.
По первой схеме грунт в колодце разрабатывают экскаваторами или бульдозерами и на поверхность выдают кранами в бадьях.
Вторая схема предусматривает разработку грунта в колодце грейдерами.
По третьей схеме используют гидромеханический способ, состоящий из трех подсхем:
− грунт разрабатывают гидромониторами и транспортируют на поверхность землесосными снарядами или углесосами;
− разработку грунта ведут гидромониторами, а на поверхность выдают гидроэлеваторами;
− грунт разрабатывают экскаваторами, а на поверхность выдают средствами гидромеханизации.
Способ опускания колодцев определяется в проекте производства работ, в зависимости от гидрогеологических условий стройплощадки и местных условий строительства. При сооружении опускных колодцев могут происходить перекосы и зависание их, самопроизвольное опускание. В таких случаях перекосы исправляют следующими способами:
− опережающей и более интенсивной разработки грунта под ножевой частью колодца, менее заглубленной в грунт;
− дополнительной пригрузки того участка стены колодца, который менее заглублен в грунт;
− размыва грунта гидроиглой.
Самопроизвольное опускание колодца останавливают путем установки под наклонную грань специальных фигурных ж/б блоков или фундаментных блоков. Зависание колодцев исправляют теми же способами, что и перекосы.
Источник
Что такое опускным способом
Приемку погруженных свай оформляют актом с приложением перечисленных выше документов. Во время сдачи-приемки набивных свай и монолитного ростверка представляют акты приемки арматуры и паспорта на бетонную смесь. При сдаче-приемке ростверка из сборных элементов должны быть представлены паспорта на железобетонные изделия, сертификаты на электроды и т. д.
§ 43. СПОСОБЫ ВОЗВЕДЕНИЯ ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ
Подземные сооружения в зависимости от гидрологических условий и глубины заложения осуществляют различными способами, основными из которых являются открытый, «стена в грунте» и опускной.
Открытый способ основан на отрывке котлована с естественными откосами или шпунтовым ограждением, на дне которого возводят подземное сооружение. По окончании работ котлован засыпают грунтом. Способ применяют при сравнительно небольшом заглублении сооружения (до 15 м) и преимущественно в сухих грунтах. При других условиях используют способы «стена в грунте» (рис. VIII.25) или опускной.
1. СПОСОБ «СТЕНА В ГРУНТЕ»
Сущность этого способа состоит в том, что в грунте сначала возводят из монолитного бетона (железобетона) или сборных железобетонных элементов конструкции ограждающих стен подземного сооружения, а затем под их защитой разрабатывают грунтовое ядро, устраивают днище и строят внутренние конструкции.
Обычно ограждающие стены выполняют роль и фундамента (опоры) подземного сооружения.
В отечественной практике применяют два типа стен, возводимых способом «стена в грунте»: свайные — образуемые из сплошного ряда вертикальных буронабивных свай и траншейные — образуемые сплошной стеной из монолитного бетона (железобетона) или сборных железобетонных панелей.
В зависимости от свойств грунта и его влажности применяют два вида возведения стен способом «стена в грунте» — мокрый и сухой.
Мокрым способом возводят стены подземных сооружений в водонасыщенных неустойчивых грунтах, обычно требующих закрепления стенок траншеи от обрушения грунта в процессе его разработки, а также при укладке бетонной смеси. Траншею в процессе ее разработки и возведения стен заполняют глинистым раствором, предотвращающим обрушение грунта. Это позволяет отказаться от выполнения таких работ, как забивка шпунта, водопонижение и замораживание.
При возведении стен в маловлажных устойчивых грунтах применяют сухой способ, при котором не требуется глинистый раствор. При мокром способе существенное влияние на ведение и качество работ оказывает технологическая характеристика глинистого раствора — его способность кольматировать, т. е. отлагать на поверхности и в порах грунта принесенные частицы глины, образуя на ней практически водонепроницаемую пленку толщиной 2. 5 мм. Такие свойства присущи бентонитовым глинам Кавказских месторождений.
Свайные стены возводят последовательным бурением и бетонированием свай. При этом работы ведут насухо в малоувлажненных устойчивых грунтах или с применением глинистого раствора в водонасыщенных неустойчивых грунтах.
Монолитные железобетонные стены при их возведении разбивают на захватки длиной 4. 6 м, которые отделяют друг от друга железобетонными сваями или инвентарной перегородкой. Затем грунт извлекают из этой захватки траншеи под слоем глинистого раствора, устанавливают арматурные каркасы и укладывают бетонную смесь методом ВПТ по аналогии с сооружением буронабивных свай. При бетонировании соблюдают очередность: сначала бетонируют четные, а затем нечетные захватки траншей, которые стыкуют между собой.
Для разработки траншей под защитой глинистого раствора применяют землеройные машины общего назначения (грейферы, драглайны, обратные лопаты), буровые станки вращательного и ударного бурения и специальные ковшовые и фрезерные установки.
Для снижения трудоемкости работ, выполняемых на строительной площадке по устройству ограждающих конструкций подземных сооружений способом «стена в грунте», начали использовать сборные железобетонные панели.
Панели устанавливают в открытую траншею, соединяют их между собой и заполняют пазухи (застенные пространства) и полости под подошвой панели в направлении снизу вверх методом ВПТ тампонажными растворами, имеющими хорошую подвижность.
Так как все работы по устройству подземных сооружений методом «стена в грунте» являются скрытыми и их качество можно установить только после выемки грунта из котлована, то контролю за выполнением каждого процесса уделяют большое внимание.
В проекте сооружения требования по контролю качества должны включать проверку характеристик глинистого раствора, траншеи и зачистки дна перед установкой армокаркасов и укладкой бетонной смеси или установкой сборных панелей, правильности установки ограничителей между захватками, которые должны удерживать бетонную смесь от попадания в смежную захватку.
2. опускной способ
При опускном способе сооружение предварительно возводят полностью или частично на поверхности (или в неглубоком котловане), а затем погружают в грунт на проектную глубину. Погружение осуществляют способами опускного колодца и кессона.
Сущность способа опускного колодца состоит в следующем. Сооружение возводят на поверхности земли в соответствии с планом его расположения на отведенной площадке. Внутри такого сооружения послойно разрабатывают грунт, в результате чего оно под собственной массой опускается в грунт. Технология возведения опускного колодца: сначала под будущее сооружение отрывают котлован глубиной 1,2. 1,5 м, не доходя до неустойчивых водоносных грунтов на 0,5 м; затем по контуру стен колодца возводят железобетонное звено на высоту 1. 1,2 м, которое в нижней части имеет скос — ножевую часть. Иногда, для лучшего погружения колодца в грунт, ножевую часть обрамляют стальным уголком или листом. Для уменьшения трения опускаемого сооружения о грунт стенки его делают с одним или несколькими уступами. Стены сооружения выполняют из монолитного железобетона или сборных железобетонных панелей. В зависимости от назначения сооружения и его заглубления стены возводят на всю высоту или постепенно наращивают (ярусами) по мере погружения сооружения в грунт.
На строительстве опускным способом (рис. VIII.26) сооружений диаметром более 20 м используют одноковшовые экскаваторы, которыми внутри опускного колодца разрабатывают грунт и грузят его в бадьи вместимостью 1,5. 2 м 3 . Бадьи поднимают на поверхность башенными или козловыми кранами и разгружают в отвал или в автотранспорт. Учитывая значительную массу экскаватора, его опускают в котлован в разобранном виде.
При работе во влажных грунтах для стоянки экскаватора в котловане создают земляные островки или устраивают деревянный настил.
Источник
