13.4.4. Особенности погружения колодцев

Часть колодца, возводимую до его опускания, обычно располагают на временных подкладках. Погружение колодца начинают с симметричного относительно двух взаимно перпен­дикулярных осей удаления этих подкладок. В результате насту­пает момент, когда колодец будет опираться на четыре под­кладки, которые должны удаляться одновременно. Такое опи-рание колодца иногда является расчетным.

В процессе опускания важно сохранять вертикальное поло­жение колодца. Возникающие крены следует немедленно устра­нять. Выправление крена при еще небольшой глубине погруже­ния колодца возможно путем опережающей разработки грунта и опережающей кладки колодца в той его части; которая опу­стилась на меньшую глубину.

Для разработки грунта в колодце применяют грейферы или экскаваторы с бульдозером, которые опускаются в колодец и заполняют ковш или бадью, поднимаемые башенным краном. При такой разработке грунта в колодец не должна поступать подземная вода, поэтому в зоне его опускания либо искусствен-

328

но понижают уровень подземных вод, либо устраивают водо-непроницаемый экран до водоупора.

Разработка грунта механизмами (грейфером, эрлифтом) или иным способом возможна без водоотлива или устройства экрана. В этом случае в колодце поддерживают уровень воды, несколько превышающий уровень подземных вод, чтобы вместе с подземными водами в колодец не поступал (не наплывал) грунт, так как это ведет к последующей осадке поверхности грунта около колодца.

К недостаткам разработки грунта из-под воды относятся сложность контролирования этого процесса, неполное заполне­ние ковша грейфера, а также трудность удаления крупных включений (валунов, стволов" деревьев), которые могут попасть под нож колодца. В таких случаях иногда применяют кессон­ный метод устройства фундаментов.

13.4.5. Особенности устройства

фундаментов с помощью кессона

Сущность устройства фундаментов с помощью кессона заключается в отжатии подземных вод от места разработки грунта сжатым воздухом. Для этого на месте устройства фун­дамента делают кессон — большой ящик, перевернутый вверх дном (рис. 13.15). Кессон образует рабочую камеру, в которую могут опускаться рабочие и инженерный персонал. В рабочей камере по мере погружения ее в грунт повышают давление воздуха. Это давление уравновешивает давление подземных вод на данной глубине.

Рис. 13.15. Схематичный разрез по кессону

/ — рабочая камера; 2 — кессон; 3 — надкессонная кладка; 4 — шлюзовый аппарат с двумя шлюзами; 5 —шахта; 6 — трубопровод для подачи воды в гидромонитор; 7 —

эрлифт

329

Над рабочей камерой делают шахту, на которую сверху устанавливают шлюзовой аппарат. Все эти устройства герме­тизируют. Рабочие входят в шлюз, где давление постепенно повышают до имеющегося в рабочей камере. На этот процесс затрачивается 5... 15 мин, чтобы организм человека успел при­способиться к условиям повышенного давления. Продолжи­тельность пребывания рабочих и инженеров при повышенном давлении воздуха строго лимитирована требованиями техники безопасности. Выход через шлюз требует примерно в З...3,5 раза больше времени, чем вход. Все это удорожает работы по устройству фундаментов кессонным методом. Кроме того, из-за ограничения максимального давления кессон можно опустить на глубину не более 35...40 м. Применяют кессоны главным об­разом при наличии в грунте крупных включений или при необ­ходимости опирания фундамента на неровную поверхность скалы.

Работы в кессоне максимально механизируют и даже авто­матизируют. Для разработки грунта часто применяют гидро­мониторы, а для его удаления наружу — эрлифты.

После опускания кессона на проектную глубину рабочую камеру заполняют бетоном.

На кессон, кроме нагрузок, действующих на опускные ко­лодцы, оказывают воздействие вес кладки и давление сжатого воздуха.

13.5. Оболочки, глубокие опоры

и расчет оснований фундаментов глубокого заложения

13.5.1. Способы опускания оболочек и их конструкции

Поскольку опускные колодцы погружаются под дей­ствием собственного веса, нередко приходится их стенки де­лать значительно толще,, чем требуется по расчету на проч­ность. В связи с этим возникла идея принудительного погру­жения колодцев. Такие конструкции приобрели новое каче­ство— тонкие стенки. Их стали называть оболочками или (при наружном диаметре 0Д..1,2 м) сваями-оболочками. Сущность способа устройства фундаментов с помощью обо­лочек сводится к погружению в грунт мощными вибромоло­тами или низкочастотными вибропогружателями железобетон­ных труб диаметром 0,8...3 м. Под действием вибрации обо­лочка врезается в грунт на несколько метров. Для возмож­ности дальнейшего погружения оболочки из нее извлекают грунт, После погружения одного звена оболочку наращивают,

330

Нижнее звено оболочки снабжается ножом. Звенья оболочки, имеющие фланцы, соединяют жестко на болтах или на сварке.

Железобетонные звенья длиной 6... 10 м должны быть арми­рованы продольными стержнями и спиралью. При необходим мости повышенной трещиностойкости оболочек- обязательно предварительное напряжение арматуры. Для изготовления обо-лочек используется бетон класса не ниже В40.

При достижении скальной породы через оболочку бурят скважину диаметром, равным внутреннему диаметру оболочки. Затем скважину и оболочку заполняют бетоном. Это позволяет заделывать фундамент в скальной породе.

В наскальных грунтах ниже оболочки можно делать уши--рение камуфлетными взрывами или разбуриванием полости в грунте.

Заполнение оболочки бетонной смесью осуществляют в два этапа. Сначала из забоя оболочки удаляют шлам (под забоем оставляют пробку из грунта высотой около 2м) ив оболочку укладывают методом подводного бетонирования слой бетонной смеси толщиной 2...S м. После того как уложенный бетон на­берет необходимую прочность, воду из оболочки откачивают и дальнейшую укладку бетонной смеси (по всему сечению или только у стен с целью их утолщения) выполняют насухо. Виб­рогрейфер ВНИИГСа позволяет укладывать бетонную смесь жесткой консистенции.

Оболочки можно погружать на глубину 30 м и более. Такие оболочки способны передавать на грунт большие нагрузки (10 000 кН и более).

К недостаткам фундаментов из оболочек относится возник­новение при их устройстве значительных колебаний грунта в пределах окружности радиусом, измеряемым иногда сотнями метров. В связи с этим оболочки не рекомендуется применять в застроенных районах городов.