Опускний колодязь являє собою відкриту зверху і знизу залізобетонну (рідше сталеву і бетонну) конструкцію, стіни якої в нижній частині мають загострення (консолі), зазвичай посилені металом (ножі) (рис. 4.3). Опускні колодязі догружаются в грунт під дією власної ваги в міру розробки і видалення ґрунту, розташованого в порожнині колодязя і нижче його ножа.
Стіни колодязів або споруджують відразу на повну висоту, або нарощують в міру занурення колодязів в грунт. Занурення опускних колодязів в грунт виробляють з відкачуванням або без відкачування води з їх порожнини.
Після досягнення опускним колодязем проектної глибини закладення фундаменту порожнину колодязя цілком або частково заповнюють бетонною сумішшю спочатку підводним способом, а потім насухо. У верхній частині колодязя споруджують розподільну залізобетонну плиту, на якій згодом ведуть кладку надфундаментной частини опори; в деяких випадках таку плиту не роблять.
Опускні колодязі застосовують у випадках розташування грунтів з достатньою несучою здатністю на великих (понад 5-8 м) глибинах, коли спорудження фундаментів у відкритих котлованах через складність кріплення їх стін економічно недоцільно або технічно нездійсненно. Оскільки в подібних випадках крім опускних колодязів можна застосовувати фундаменти з паль або оболонок, вибір типу фундаменту виробляють на основі техніко-економічного порівняння варіантів. Перевагою фундаментів з опускних колодязів є можливість їх занурення без використання складного технологічного обладнання. Недоліками їх є великий обсяг кладки і значні труднощі, що виникають при зустрічі колодязів в водонасичених грунтах з перешкодами у вигляді великих валунів, скельних прошарків, топляков і т.п. Усунення таких перешкод можливо лише після відкачування води з колодязів, що при водонасичених грунтах не завжди вдається зробити. Труднощі, пов'язані з необхідністю осушення колодязя, виникають і при посадці його на скельний грунт, поверхня якого не буває строго горизонтальній і потребує плануванні для можливості того, що спирається на нього колодязя по всьому периметру.
Обрис і габаритні розміри опускного колодязя в плані визначаються формою і розмірами поперечного перерізу надфундаментной частини споруди на рівні обрізу фундаменту, а також несучу здатність грунту, на який намічається опереть колодязь.
Фундаменти з опускних колодязів мають, як правило, витягнуту в плані прямокутну форму або форму, близьку до прямокутної, але відрізняється від неї закругленнями в кутах, або витягнуту форму з короткими сторонами у вигляді півкола; застосовують також круглі колодязі.
Прямокутні колодязі простіше у виготовленні, але занурювати їх в грунт важче, ніж колодязі з обрисами в плані, показаними на рис. 4.5. У зв'язку з цим колодязі прямокутного обриси в плані застосовують в основному у випадках, коли треба подолати шар легкопрохідній грунту товщиною не більше 10 м.
На рівні верху опускного колодязя (на рівні обрізу фундаменту) влаштовують уступи в усіх напрямках шириною не менше 1/50 глибини занурення колодязя і не менше 40 см. Це дозволяє забезпечити проектне положення надфундаментной частини опори при можливих зсувах верху колодязя в плані.
Від горизонтального тиску грунту в зовнішніх стінах колодязя виникають згинальні моменти. Зменшення цих моментів досягають пристроєм внутрішніх стін. Відстані у просвіті між стінами (розміри шахт) повинні бути достатніми для нормальної роботи землерийних снарядів.
При грейферной розробці грунтів розміри шахт повинні мінімум на 0,5 м перевищувати розмір грейфера в розкритому стані. Розміри шахт в плані зазвичай приймають від 2 до 5 м. При зануренні колодязів на глибину 8-10 м їх зовнішні поверхні роблять вертикальними (рис. 4.6).
Товщину зовнішніх стін залізобетонного колодязя зазвичай приймають рівною 0,7-1,5 м, а внутрішніх 0,5-1 м. Прийнята товщина стін повинна забезпечити вага колодязя, достатній для подолання сил тертя грунту про колодязь, що перешкоджають його занурення.
Стіни колодязів армують горизонтальною і вертикальною арматурою. Площа перерізу арматури визначають, як правило, розрахунком на зусилля, що виникають в процесі занурення колодязів. Нижні частини зовнішніх стін (консолі) колодязів влаштовують змінного перерізу по висоті. Консолі, як правило, закінчуються сталевими ножами з горизонтальною площадкою (банкеткою) шириною 0,15-0,20 м або загостреними.
Щоб виключити можливість того, що спирається внутрішніх стін колодязя на грунт, їх низ розташовують вище низу зовнішніх стін на 0,5 м. Для можливості сполучення між шахтами у внутрішніх стінах передбачають отвори або низ цих стін розташовують не менш ніж на 2 м вище ножа колодязя.
Вище консолі (на відстані не менше ніж 2,2 м від низу колодязя) в зовнішніх і внутрішніх стінах колодязів влаштовують штраби глибиною 25-30 см і заввишки 80-160 см, що забезпечують надійний зв'язок між стінами колодязя і бетоном заповнення, а також можливість в випадку крайньої необхідності влаштування стелі для перетворення опускного колодязя в кесон.
Опускний колодязь спирають на товщу грунту, що володіє достатньою несучою здатністю. Поверхня цієї товщі не буває строго горизонтальної, тому для забезпечення того, що спирається на неї колодязя по всій підошві його заводять в цю товщу на 1-2 м. Відповідно до цього призначають позначку підошви фундаменту.
З досвіду побудованих споруд витрата бетону на виготовлення колодязів в загальному обсязі кладки фундаментів змінюється від 10% для колодязів-оболонок, що заповнюються суцільно бетоном, до 90% для товстостінних колодязів без бетонного заповнювача. Витрата арматури на 1 м кладки колодязів змінюється від 50 кг для масивних конструкцій до 300 кг для колодязів-оболонок, примусово занурюються в грунт.
Залежно від конструктивних особливостей споруд, обсягів робіт і місцевих умов бетонні та залізобетонні колодязі виготовляють з монолітного або збірного залізобетону (рис. 4.8). Доцільність застосування того чи іншого виду колодязів визначається, виходячи з результатів порівняння вартості робіт і витрат праці.
При невеликих обсягах робіт монолітні, бетоновані на місці занурення колодязі застосовують більш часто, так як доставка збірних конструкцій або їх виготовлення поблизу об'єкта в багатьох випадках пов'язані з необхідністю значних додаткових витрат коштів і часу.
На фундаменти з одного колодязя орієнтуються, як правило, при необхідності опускання бетонованих на місці колодязів під дією власної ваги. На спорудження таких фундаментів витрачається менше часу в порівнянні з фундаментами з декількох колодязів.
У побудованих фундаментах з декількох колодязів-оболонок витрата бетону зменшений в 2-4 рази в порівнянні з фундаментами з одиночних колодязів, заповнених бетоном. При такому скороченні обсягу кладки економічно виправдано і доцільно широке застосування конструкції із збірного залізобетону. Оскільки різко зменшуються сумарні обсяги і вагу елементів одного фундаменту, то відповідно знижуються витрати праці, вартість виготовлення і монтажу колодязів-оболонок в порівнянні з товстостінними колодязями великих розмірів. Можливо їх примусове заглиблення в різні грунти віброзанурювачами.
На рис. 4.9 показана конструкція збірного опускного колодязя.
За даними досвіду будівництва в нашій країні і за кордоном встановлено, що застосування колодязів-оболонок, сприяючи значному скороченню обсягів робіт, забезпечує при ховаю освоєної технології зниження на 10-25% вартості фундаментів і зменшення трудомісткості в 1,5-3 рази.
У випадках занурення колодязів на велику глибину доводиться долати значні сили тертя, що виникають між зовнішніми поверхнями колодязів і грунтом. Для забезпечення занурення колодязів у цих випадках їх зовнішні поверхні роблять з одним або декількома уступами (рис. 4.10) шириною не менше 10 см, з яких перший у своєму розпорядженні на висоті 2-4 м від низу колодязя. Іноді замість уступів зовнішніх поверхнях надають нахили, зберігаючи вертикальність цих поверхонь лише в межах нижньої частини колодязів висотою 3-4 м.
При розвитку уступів або збільшенні нахилів зовнішньої поверхні колодязя полегшується його занурення в грунт, але в той же час колодязь в процесі занурення стає менш стійким, легше крениться і зміщується в сторони, що ускладнює забезпечення його проектного положення. У зв'язку з цим розвиток уступів і нахили зовнішніх поверхонь колодязів обмежують прямими, що мають нахили не більше 20: 1.
Різкого зниження сил тертя грунту про колодязь вдається досягти застосуванням тиксотропної сорочки. В цьому випадку колодязь виготовляють з одним уступом шириною до 15 см, розташованим в його нижній частині, і вертикальної бічною поверхнею незалежно від розмірів і глибини занурення колодязя в грунт. Тиксотропна сорочка утворюється з глинистого розчину, що нагнітається через спеціальну трубу (в процесі занурення колодязя) в простір між зовнішньою поверхнею колодязя і грунтом. Застосування тиксотропних сорочок дозволяє знизити товщину стін колодязів до 0,4-0,6 м.
Для примусового занурення опускних колодязів застосовують різні типи опорних конструкцій. При будівництві заглиблених на 45-55 м споруд діаметром 9-12 м успішно використовують опорні конструкції у вигляді набору двоконсольних балок, шарнірно закріплених в опорному комірі, при цьому одна консоль кожної балки обладнана домкратом, а протилежна жорстко оперта на грунт. У шахтному будівництві при переході від звичайного способу проходки до опускний застосовують трикутні упори, шарнірно закріплені в кріплення раніше пройденого ділянки. При задавливания колодязів зі стінами, що збираються з кілець висотою більше величини ходу штоків домкратів, використовують опорну конструкцію у вигляді стійки, закріпленої шарнірно в опорному комірі і оснащеної знімною консоллю, яка встановлюється на потрібний рівень по мірі занурення колодязя.
Для задавливания опускних колодязів застосовують гідравлічні домкрати вантажопідйомністю 500-1500 кН з величиною ходу штока 800-1200 мм, причому гідравлічна схема домкратної системи повинна передбачати незалежне включення і відключення кожного окремого домкрата.
Занурення колодязів способом задавливания може здійснюватися як без водовідливу, так і в осушених грунтах. Для розробки грунту використовують грейфери або засоби гідромеханізації. У нас в країні цим способом зведено понад 200 споруд глибиною 50 м і більше, круглих в плані з діаметром 5-30 м і прямокутних з площею перетину до 420 м2. Є приклади застосування способу задавливания колодязів в Японії і Мексиці. Цей спосіб доцільно застосовувати при зведенні споруд, заглиблюють на 20 м і більше, в тих випадках, коли необхідно забезпечити їх сувору вертикальність, а також коли роботи ведуться поблизу існуючих будівель і комунікацій.
Роботи за регульованим занурення колодязів за допомогою домкратів за другою схемою виконуються в наступній послідовності (рис. 4.12).
Перед початком робіт зі зведення заглибленого споруди по його периметру пробуривают свердловини 1, причому в залежності від інженерно-геологічних умов в нижній частині свердловин можуть бути влаштовані розширення 2. У свердловину опускають канат 6 з анкерним пристроєм 7 на його кінці, після чого анкерні палі бетонують до позначки на 0,5 м нижче закладення ножа колодязя. Потім по поверхні грунту зводять зовнішні стіни 4 колодязя, влаштовуючи в них канали 5 для пропуску тяжів канатів 6. Після набору бетоном стін колодязя проектної міцності на них встановлюють спеціальні домкрати 3, до яких приєднують вільний кінець тяжа-каната.
У процесі занурення колодязя здійснюється виїмка грунту з центральної частини колодязя з залишенням берм у ножа. Розробивши грунт на глибину одного ярусу, включають домкрати та спорудження придушують в грунт, після цього розробляють грунт берми, зруйнованої під час задавливания колодязя, і цикл повторюється.
Інші новини по темі: