2.4. Метод «опускного колодца»
В природоохранном строительстве, при возведении подземных сооружений, достаточно широко используется метод «опускного колодца», который является весьма прогрессивным в настоящее время. Применение этого метода даёт возможность сооружать колодцы больших диаметров. Успешно применяется принудительное регулирование опускания при помощи системы домкратов, располагаемых по его периметру. Методом опускного колодца строят многоэтажные подземные гаражи, подземные сооружения на металлургических заводах и т.п. Опускной колодец (О. к.), полая цилиндрическая оболочка (чаще круговая в плане), погружаемая в грунт. О. к. применяются главным образом для устройства глубоких опор, передающих давление на нижние, более прочные слои грунта, и строительства заглубленных в грунт помещений. Материалом для О. к. служит преимущественно железобетон (сборный и монолитный). Стены О. к. делают вертикальными гладкими или уступчатыми со скосом снизу изнутри, облегчающим погружение его в грунт.
Внутри О. к. по мере его опускания производится выемка грунта экскаваторами, грейферами, гидроэлеваторами и др. По достижении проектной отметки внутренняя полость О. к. заполняется бетоном полностью, (при устройстве опор) или частично (образуя днище, опирающееся на грунт и изолирующее устраиваемое внутри О. к. подземное помещение от проникновения воды). Наиболее целесообразно погружать О. к. до глубины 20—25 м (особенно в водонасыщенных грунтах). Диаметр О. к. достигает 80 м. Для обеспечения жёсткости в больших О. к. предусматриваются перегородки, разделяющие их внутренние полость на отсеки.
Для опускания О. к. в малосвязных грунтах и песках применяются виброустановки; в глинистых грунтах могут использоваться т. н. тиксотропные рубашки: между окружающим грунтом и стенкой О. к. нагнетается глинистый раствор, служащий при погружении смазкой и приобретающий впоследствии прочность, особенно при добавлении в него цемента.
Недостаток О. к. – возможность отклонения его от вертикальной оси при опускании. В этом случае применяются односторонний подмыв грунта снизу, дополнительная пригрузка сверху и др. меры.
Подводное бетонирование с помощью опускного колодца (рис. 9) заключается в непрерывной подаче бетонной смеси по опущенной сквозь толщу воды и погруженной в смесь на дно трубе в условиях, исключающих вымывание цемента. Только верхний слой первой порции бетонной смеси соприкасается с водой, остальная смесь, поступающая через нижнее отверстие трубы, остается защищенной верхним слоем от контакта с водой (рис. 9). Бетонирование этим методом можно производить при глубине воды до 50 м. и толщине укладываемого слоя бетона не менее 1 м. Подводную конструкцию (блок, захватку) бетонируют непрерывно до уровня, превышающего проектную отметку на величину, равную 2% высоты конструкции, но не менее чем 20 см.
При строительстве сооружений методом опускного колодца используются следующие основные положения по технологии работ.
Отметку спланированной площадки, искусственного островка или дна пионерного котлована следует принимать не менее чем на 0,5 м выше максимального уровня грунтовых вод или воды в водоеме (с учетом нагона и высоты наката волны), возможного в период времени от начала возведения и до окончания опускания сооружения. Бермы островка должны иметь ширину, достаточную для обеспечения безопасной работы техники, но не менее 2 м.
а – укладка бетонной смеси способом ВПТ (в подушку опускного колодца); б – бетонирование способом ВПТ с плавучим бетонным заводом; в – бетонирование способом ВР с шахтой; г - то же, без шахты; д – бетонирование способом утрамбования бетонной смеси; 1 — опускной колодец; 2 - заливочные трубы; 3 – воронка; 4 – свежеуложенная и уложенная бетонная смесь; 5 – бездонный железобетонный ящик; 6 – лебёдка; 7 – рабочая площадка; 8 – соединение звеньев трубы; 9 – башенный подъёмник; 10 – загрузочный ковш подъемника; 11 – плавучий бетонный завод; 12 – крупный заполнитель; 13 – опалубка; 14 – новая порция бетонной смеси
Размещение в пределах призмы обрушения временных сооружений и оборудования для строительства опускных колодцев и кессонов (бетонорастворный и глинорастворный узлы, компрессорная станция, краны и т.п.) Допускается при условии обеспечения их нормальной работы в случае возможного перемещения грунта. Для сооружения колодца (кессона) должно быть подготовлено временное основание в виде песчано-щебеночной призмы, деревянных подкладок, сборных или монолитных опорных бетонных плит и т.п. Транспортирование наплаву колодцев (кессонов) следует производить при высоте надводного борта не менее 1 м. после проверки их остойчивости (с учетом высоты волны и возможного крена). Для акватории в месте установки опускных колодцев (кессонов) должно быть предварительно спланировано. Погружение всех видов опускных колодцев без применения специальных мероприятий по снижению сил трения их стен о грунт (тиксотропная рубашка, антифрикционные обмазки и др.) не допускается. Применение гидравлического и гидропневматического подмыва грунта разрешается только при отсутствии в пределах призмы обрушения постоянных сооружений и инженерных коммуникаций. Опускание колодцев и кессонов вблизи существующих сооружений должно сопровождаться инструментальным контролем возможных появлений деформаций этих сооружений. Допустимые величины осадок не должны превышать установленных проектом и СНиП 2.02.01-83. При наличии прослоек грунта имеющих скальные и полускальные включения, их разработку следует предусматривать не только под банкеткой ножа, но и за пределами его наружной грани на величину не менее 10 см, незамедлительно заполняя образующиеся пазухи глинистым грунтом. При опускании колодцев в водонасыщенных грунтах без водоотлива (водопонижения) или на акватории во избежание наплыва грунта в полость колодца из-под ножа уровень воды в полости должен поддерживаться не ниже уровня воды с наружной стороны колодцев или превышать его. Открытый водоотлив при опускании колодцев не допускается применять на участках с оплывающими грунтами, а также в случаях применения тиксотропной рубашки в песчаных водоносных грунтах. При погружении колодцев в зимнее время года следует применять растворы с пониженной температурой замерзания, не оказывающие вредного коррозионного воздействия на конструкции, а также принимать меры по предотвращению примерзания колодцев к грунту.
Допускается устройство подушек путем укладки вспененного раствора с применением в качестве крупного заполнителя обломков старого, использованного бетона. Откачка воды из колодцев, опущенных без водоотлива и имеющих в конструкции подушку, выполненную способом подводного бетонирования, допускается только после приобретения бетоном подушки проектной прочности.
Контрольные вопросы:
Какие противофильтрационные мероприятия применяют на водоемах и водотоках?
Что такое гидроизоляция?
Раскройте сущность метода «стена в грунте»?
4. Назовите основные элементы технологического процесса строительства сооружений методом опускного колодца.