Файл: Рис. 13 Последовательность устройства опускного колодца.docx

Фундаменты глубокого заложения. Заглубленные сооружения

При залегании прочных грунтов на значительной глубине, когда устройство фундаментов в открытых котлованах становится трудновыполнимым и экономически невыгодным, а применение свай не обеспечивает необходимой несущей способности, прибегают к устройству фундаментов глубокого заложения. Необходи­мость устройства фундаментов глубокого заложения может быть вызвана и особенностями самого сооружения, например когда оно должно быть опущено на большую глубину (заглубленные и под­земные сооружения). К таким сооружениям относятся подземные гаражи и склады, емкости очистных, водопроводных и канализаци­онных сооружений, здания насосных станций, водозаборы, глубокие колодцы для зданий дробления руды, непрерывной разливки стали и многие другие.

В настоящее время в строительной практике применяют следу­ющие виды фундаментов глубокого заложения: опускные колодцы, кессоны, тонкостенные оболочки, буровые опоры и фундаменты, возводимые методом «стена в грунте».

13.1. Опускные колодцы

Опускной колодец представляет собой замкнутую в плане и отрытую сверху и снизу полую конструкцию, бетонируемую или собираемую из сборных элементов на поверхности грунта и погру­жаемую под действием собственного веса или дополнительной пригрузки по мере разработки грунта внутри ее (рис. 13.1).



Рис. 13.1. Последовательность устройства опускного колодца:

а — изготовление первого яруса опускного колодца на поверхности грунта; б — погружение первого яруса опускного колодца в грунт; в — наращивание оболочки колодца; г — погружение колодца до проектной отметки; д — заполнение бетоном полости опускного колодца в случае использования его как фундамента глубокого заложения

После погружения до проектной отметки внутреннюю полость опускного колодца полностью или частично заполняют бетоном или используют для устройства заглубленного помещения.

Опускные колодцы могут быть выполнены из дерева, каменной или кирпичной кладки, бетона, железобетона, металла. Наибольшее распространение в современной практике строительства получили железобетонные колодцы.

По форме в плане опускные колодцы могут быть круглыми, квадратными, прямоугольной или смешанной формы с внутрен­ними перегородками и без них (рис. 13.2). Форма колодца определя­ется конфигурацией проектируемого сооружения, выбираемой из условия обеспечения требований технологии. Наиболее рациональ­ной является круглая форма. Такие колодцы лучше работают на сжатие и при заданной площади

---

основания обладают наименьшим наружным периметром, что уменьшает силы трения по их боковой поверхности, возникающие при погружении.



Рис. 13.2. Формы сечений опускных колодцев в плане:

а — круглая; б — квадратная; в — прямоугольная; г — прямо­угольная с поперечными перегородками; д — с закругленными торцевыми стенками



Рис. 13.3. формы вертикальных сечений опускных колодцев:

а —цилиндрическая; б — коническая; в — цилиндрическая ступенчатая; 1 — ножевая часть опускного колодца;

2 — оболочка опускного колодца; 3 — армату­ра ножа колодца

С другой стороны, прямоугольная и квадратная форма опускных колодцев позволяет более рационально использовать площадь внутреннего помещения для размещения оборудования. В любом случае очертание колодца в плане делают симметричным, поскольку всякая асимметрия осложняет его погружение, ведет к перекосам и отклонению от проектного положения.

По способу устройства стен опускные колодцы из железобетона подразделяют на монолитные и из сборных элементов.

Колодцы со стенами из монолитного железобетона рекоменду­ется применять, когда подземные помещения по технологическим требованиям имеют сложное очертание в плане, нет возможности изготовить сборные элементы, необходимо проходить скальные грунты или грунты с большим числом валунов и когда сборный опускной колодец конструктивно более сложно выполнить, чем монолитный. Во всех других случаях рекомендуется сооружать опускные колодцы из сборных железобетонных элементов.

Монолитные опускные колодцы. Оболочка опускного колодца из монолитного железобетона (массивного опускного колодца) состо­ит из двух основных частей: ножевой и собственно оболочки (рис. 13.3).

Ножевую часть делают обычно шире стены оболочки на 100...150 мм со стороны грунта. Наличие уступа позволяет снизить силы трения по боковой поверхности погружаемого колодца. Ино­гда с этой же целью боковые грани делают наклонными или ступен­чатыми. Наклон боковых граней следует назначать менее 1/100, так как при больших наклонах колодец при опускании недостаточно устойчив, легко кренится или смещается с проектных осей. Ступен­чатое очертание также вписывают в уклон 1/100.

---

Ширину режущей части ножа (банкетки) в зависимости от раз­меров колодца и плотности проходимых грунтов назначают равной 150...400 мм. Для предохранения от повреждений банкетку обрамля­ют металлом. Чаще всего для этого используют прокатный уголок или при ширине банкетки более 250 мм сварной профиль.

Толщина стен монолитных колодцев определяется из условия создания веса, необходимого для преодоления сил трения, возника­ющих при погружении. В наиболее крупных колодцах, погружаемых без тиксотропной рубашки, толщина стен достигает 2...2,5 м и бо­лее.

Стенки колодцев армируются вертикальными пространственны­ми каркасами, изготовленными на заводе или в арматурных ма­стерских и доставленными на место строительства отдельными секциями. При монтаже армокаркасы свариваются между собой ванной сваркой внахлестку.

Для бетонирования стен колодцев чаще всего применяют бетон класса В35. Основными требованиями к бетону являются помимо прочности плотность и водонепроницаемость, так как колодцы в большинстве случаев погружаются ниже уровня подземных вод. Укладка бетонной смеси ведется обычным способом с применением вибрации. В качестве опалубки используют деревянные щиты или тонкостенные железобетонные плиты-оболочки.

Монолитные железобетонные колодцы изготовляют непосредст­венно над местом их погружения на специально подготовленной выровненной площадке. Иногда для уменьшения глубины опуска­ния колодца предварительно разрабатывают открытый без крепле­ний котлован, называемый пионерным, на дне которого и начинают возведение колодца. При высоте колодца более 10 м его бетониро­вание ведется последовательно, отдельными ярусами. К опусканию колодца приступают только после того, как бетон всего яруса наберет 100%-ную прочность. Каждый последующий ярус бетони­руется после погружения предыдущего с перерывом в погружении.

К настоящему времени из монолитного железобетона выпол­нено большое число крупных опускных колодцев. В нашей стране наиболее крупные монолитные колодцы были построены в 1965 г. на Новолипецком металлургическом заводе. Их размер в плане составлял 78,6 х 28,6 м, глубина погружения 26 м. Колодцы пред­назначались для размещения в них установок непрерывной разлив­ки стали конверторного цеха. Толщина наружных стен этих колод­цев составляла внизу 3,8 м, вверху — 1,9 м.

Опускные колодцы из монолитного железобетона имеют суще­ственные недостатки, главными из которых являются большой расход материалов, не оправданный требованиями прочности, и значительная трудоемкость за счет их изготовления полностью на строительной площадке. Сюда же следует отнести и непроизводи­тельную потерю времени, связанную с необходимостью остановки погружения колодца на время наращивания монолитного бетона.

---

Преимуществами монолит­ных железобетонных колодцев являются простота их изготовле­ния, возможность придания им любой формы и отсутствие, как правило, опасности всплытия.

Сборные опускные колодцы. В последние годы разработаны различные конструкции опускных колодцев с применением сборных облегченных элементов, наиболь­шее распространение из которых получили колодцы из пустотелых прямоугольных элементов и из вертикальных панелей.

Колодец из пустотелых пря­моугольных элементов выполня­ют, как правило, с



Рис. 13.4. Сборный опускной колодец из пустотелых прямоугольных блоков:

1 — блоки; 2 — форшахта; 3 — моно­литный железобетонный пояс; 4 — нож из монолитного железобетона

монолитной ножевой частью, на которой мон­тируется оболочка из сборных двухпустотных блоков (рис. 13.4). Блоки укладывают на растворе без перевязки швов, в результате чего образуются вертикальные швы на всю высоту сооружения. Блоки скрепляют между собой только в вертикальных швах, после чего их заполняют бетоном. Если колодец разбит по высоте, то в верхней части каждого яруса опускания устраивают монолитный пояс.

Поскольку оболочка колодца собирается из блоков прямоуголь­ной формы, она имеет в плане форму многоугольника.

Конструкции из пустотелых блоков чаще всего используют при строительстве крупных опускных колодцев с глубиной погружения 30...40 м и более, диаметром более 20 м. Основным недостатком колодцев этого типа является значительный объем монолитного железобетона, расходуемый на замоноличивание стыков и устрой­ство ножевой части. К преимуществам следует отнести возмож­ность их монтажа из блоков одного типоразмера и без применения специальных приспособлений (кондукторов). Наличие в блоках сквозных пустот позволяет регулировать вес колодца при его опу­скании или для выравнивания при перекосах путем заполнения их тяжелыми местными материалами в различных (в плане) зонах колодца. Заполнение пустот тяжелыми материалами можно при ^необходимости использовать и для удержания колодца от всплы­тия.

Один из самых крупных колодцев такого типа был построен для корпуса крупного дробления Михайловского горно-обогатительного комбината. Диаметр колодца составил 38м, глубина — 60 м, высота монолитной ножевой части — 11м. Проект этого уникаль­ного сооружения был разработан и осуществлен институтами «Центрогидроруда» и «Фундамент-про­ект» с участием треста «Гидроспецфундаментстрой».

---

В последнее время широкое рас­пространение получили сборные опускные колодцы из плоских вер­тикальных панелей (клепок), каж­дая из которых представляет собой элемент стены колодца на всю его высоту (рис. 13.5). Между собой панели соединяются с помощью петлевых стыков или накладками на сварке.



Рис. 13.5. Сборный опускной колодец из вертикальных панелей:

1— панели; 2 — форшахта

В строительной практике при­меняют панели длиной до 12 м, шириной 1,4...2 м, толщиной 0,4...0,8 м. Наиболее часто исполь­зуемая унифицированная панель имеет - длину 11 м; ширину 1,4 м, толщину 0,45 м.

Плоские панели формуются в опалубке одновременно с ножевой частью и армируются вертикальной и горизонтальной арматурой с наружной и внутренней стороны. С наружной стороны панели у ножа делается специальный уступ шириной 150 мм для образова­ния полости вокруг колодца при его опускании, в которую залива­ют тиксотропную суспензию для уменьшения сил трения грунта о наружные стенки колодца.

Из унифицированных панелей можно собрать одноярусные ко­лодцы высотой до 11 м. При необходимости возведения опускного колодца большей высоты стены его наращивают такими же панеля­ми, но уже без ножевой части. В этих случаях в колодце устраивают горизонтальный стык, в котором панели верхнего и нижнего ярусов соединяют сваркой закладных деталей.

Таким образом возводят опускные колодцы диаметром 8...24 м, глубиной 25 м и более. Эти размеры являются наиболее распрост­раненными для насосных станций, отстойников различного назначе­ния, скиповых ям и ряда других подземных сооружений.

Сооружение колодцев из вертикальных панелей позволяет значи­тельно снизить трудоемкость работ по устройству стен и существен­но сократить сроки строительства. Серьезным недостатком таких конструкций является то, что при наличии подземных вод веса колодца часто бывает недостаточно и требуются специальные меро­приятия по удержанию его от всплытия. Кроме того, сооружения этого типа можно опускать только в тиксотропной рубашке, а не­значительные искажения формы колодца в плане приводят к рез­кому увеличению напряжений в его конструкции, что предъявляет повышенные требования к качеству монтажа панелей.

Погружение опускных ко­лодцев. В зависимости от условий строительной пло­щадки, а также с учетом эко­номической целесообразности в настоящее время применяют две схемы погружения колод­цев: насухо (при отсутствии подземных вод или с примене­нием открытого водоотлива или водопонижения) и с раз­работкой грунта под водой.

---