13.4.1. Особенности погружения опускных колодцев в грунт

При устройстве фундаментов методом опускного ко­лодца (рис. 13.12) на поверхности грунта возводят пустотелую нижнюю часть фундамента в виде колодца. Через вертикаль­ную полость в колодце с помощью землеройных механизмов из-под него извлекают грунт. Под действием силы тяжести ко­лодец погружается в грунт. По мере опускания колодца его

Ряс. 13.12. Последовательность устройства фундамента методом опускного

колодца

о —возведение части фундамента на поверхности грунта; б —разработка грунта грей» фером; в — заполнение нижней части двухъячейконого колодца бетонной смесью

825

наращивают. После погружения на проектную глубину ниж­нюю часть колодца заполняют бетонной смесью. Этим спосо­бом, разрабатывая грунт вручную, делали фундаменты в древ­ней Индии несколько тысяч лет назад.

В настоящее время опускные колодцы применяют (иногда с автоматической разработкой грунта) для устройства фунда­ментов под тяжелые сооружения (мосты, башни и др.) и для возведения подземных сооружений. При строительстве канали­зационных насосных станций иногда опускают колодцы диа­метром более 70 м на глубину 70 м и более.

Использование метода опускного колодца для возведения подземных сооружений весьма целесообразно: не требуется крепление стенок котлована, объем земляных работ сводится к минимуму, а расход материала на изготовление самого ко­лодца определяется из условия восприятия давления грунта вертикальными стенками цилиндрической оболочки.

13.4.2. Конструкции колодцев

Колодцы во многих случаях проектируют цилиндриче­ской формы. При одинаковом давлении грунта со всех сторон вертикального цилиндрического сооружения в радиальных се­чениях стенок в горизонтальном направлении будут действо­вать только напряжения сжатия. Напряжения изгиба в ради­альных сечениях стенок таких сооружений могут возникнуть лишь при неодинаковом давлении грунта по их периметру.

Для уменьшения трения поверхности стенок колодца о грунт при его погружении с их внешней стороны делают уступ (рис. 13.13) и образующийся зазор заполняют раствором тик-сотропной бентонитовой глины. Давление раствора глины под­держивает вертикальные стенки грунта.

Для облегчения погружения колодца нижнюю часть его обо­рудуют специальным ножом из стали (узел 1 на рис. 13.13).

В ряде случаев опускные колодцы устраивают сборной кон­струкции с вертикальным или горизонтальным членением на

панели или кольца. Сборные элементы замоноличиваются.

Рис. 13.13. Опускной колодец для устройства подземной части соору­жения

/ — стенки колодца из железобетона; 2 — щель, заполненная раствором бентонито­вой глины; 3 — железобетонное днище ко­лодца; 4 — ножеаат часть колодца, нэ сварной стали

326

Рис. 13.14. Схема нагрузок, действующих на опускной колодец во время

его погружения

13.4.3. №агрузки, действующие на колодцы

Конструкции опускного колодца рассчитывают на уси­лия, возникающие в них как при погружении, так и при экс­плуатации колодца. Во время погружения колодца на него дей­ствуют следующие основные нагрузки: давление грунта на стен­ки колодца р_а, реактивное давление грунта на его нож Е_кп и собственный вес колодца Q (рис. 13.14).

При однородном грунте вокруг круглого колодца в каждой горизонтальной плоскости или при наличии в зазоре между его стенками и грунтом раствора тиксотропиой глины боко'вая на­ружная поверхность колодца испытывает всестороннее равно­мерное давление. В таком случае в вертикальных сечениях ко­лодца возникают напряжения сжатия, величина которых у вну­тренней боковой поверхности находится исходя из формулы Ляме по выражению

a_pr = 2R^s_Pa/{R²-r^a), (13.6)

где R и г — наружный и внутренний радиусы опускного колодца; р_а — дав« лекие грунта или раствора тиксотропиой глины на данной глубине с учетоы коэффициента надежности по нагрузке.

Если задаться величиной а_рг, то из выражения (13.6) мож­ но получить значение требуемой толщины стенок опускного ко­ лодца:

[Vl]. (13.7)

327

При негоризонтальном залегании слоев грунта, в случае на* вала колодца одной стороной на грунт в момент его опуска-ния с перекосом, при несимметричной пригрузке его насыпью (или разгрузке выемкой) или же при одностороннем воздей­ствии сейсмической нагрузки давление грунта на боковую на­ружную поверхность колодца будет неравномерным, что и учи­тывают при расчете.

Прямоугольные в плане опускные колодцы, в т. ч. много­ячейковые (см. рис. 13.12), рассчитываются на изгиб как рамы с замкнутым контуром.

Реактивное давление грунта на нож колодца Е_кп действует на него как на консоль. Вес колодца Q должен превышать сум­му сил трения, развивающихся по его наружной боковой по­верхности. Поскольку в неблагоприятных условиях возможно зависание колодца вследствие его заклинивания в верхней ча­сти, колодец армируют вертикальными стержнями из расчета зависания нижней трети колодца. Днище колодца рассчиты­вают на реактивное давление грунта и гидростатическое дав­ление воды. Опускные колодцы, погружаемые ниже уровня подземных вод, проверяют на всплытие.

Для погружения колодцев можно использовать дополни­тельную нагрузку, создаваемую с помощью вертикальных ан­керов, заделываемых в грунт намного ниже проектного поло­жения колодца. Дополнительная нагрузка позволяет приник мать меньшую массу колодца и гарантировать его погружение в заданном направлении.