3. Технологический раздел:

А) Опускным способом возводят насос­ные станции, отстойники и другие подземные инженерные сооружения, строительство кото­рых, особенно в обводненных грунтах, представляет большие слож­ности. Сущность способа опускания заключается в том, что на поверх­ности, непосредственно на месте будущего сооружения, изготав­ливается открытая сверху и снизу железобетонная оболочка (ко­лодец), которая опускается под действием собственной массы, если под ней разрабатывают грунтовое основание.

Процесс возведения колодца включает в себя следующие эта­пы: устройство рабочей площадки и временных опор, поярусное или полное изготовление стакана, гидроизоляция стен, опуска­ние колодца, устройство днища и перекрытий, установка обору­дования, устройство покрытия и кровли. (см. Соколов Г.К. «Технология возведения специальных зданий и сооружений», с.218-220).

Основные оси опускных колодцев или кессонов должны быть закреплены на местности посредством обносок (рис. 89). Положение каждой основной оси колодца или кессона следует нанести на четырех обносках - по две обноски с каждой из четырех сторон сооружения, чтобы обеспечить возможность постоянного контроля реек, укрепленных на наружной боковой поверхности сооружения (по его основным осям). Контроль положения каждой рейки осуществляется визированием по меткам двух обносок.

Обноски должны быть установлены на площадках, расположенных вне зоны возможных подвижек грунта в вертикальном и горизонтальном направлениях (за пределами призм обрушения). (см. Пособие к СНиП 3.02.01-83 ).

Рис. 89. Схема закрепления основных осей опускного колодца или кессона на местности

1 - колодец или кессон; 2 - обноски; 3 - рейки, закрепленные на колодце; 4 - границы призмы обрушения

Б) Последовательность методов производства:

1) Подготовительные работы: До начала соору­жения колодца проводят подготовительные работы: готовят места опускания (снятие растительного слоя, устройство пионерного котлована, углубления или насыпи, устройство песчано-гравийной подушки и др.); заготавливают элементы лесов, опалубки, кружал, креплений, металлической ножевой части. (см. Соколов Г.К. «Технология возведения специальных зданий и сооружений», с220). Котлован устраивается открытым способом. Дно котлована должно быть на 0.5...1 м выше уровня грунтовых вод; его планируют под горизонтальную плоскость и уплотняют. (сайт http://www.bibliotekar.ru/spravochnik-161-stroitelnye-tehnologii/80.htm). В случае опускания колодцев на местности, покрытой водой, работы ведут с искусственных островков или подмостей. Верх островков принимают на 0,5 м выше уровня воды, предполагаемого в период опускания колодца. Островки отсыпают с откосами (при малой глубине водоема) либо в шпунтовом ограждении (при большой глубине или сильном течении).

Для уменьшения и равномерной передачи на поверхность грунта давления от первого яруса опускного колодца (кессона) до начала работ по его бетонированию (монтажу) под ножевую часть сооружения должно быть подготовлено специальное временное основание в виде песчано-щебеночных призм, деревянных или железобетонных подкладок, бетонных или железобетонных монолитных или сборных колец или других опорных конструкций. (см. п.9.5. Пособие к СНиП 3.02.01-83).

Рис 91. Конструкции временного основания под нож колодца

а - грунтовая или щебеночная призма; б - в траншее; в - на деревянных подкладках; г - опорное кольцо, 1 - форшахта; l - длина подкладки; b_ст - толщина стены колодца

Временное основание под нож колодца может быть выполнено в виде грунтовых или щебеночных призм (рис 91, а), траншей (рис 91, б), поперечных деревянных подкладок (рис. 91, в), железобетонного опорного кольца (рис 91, г).

Грунтовые призмы и опорная часть основания в траншее должны устраиваться из песчаных или гравелистых (щебеночных) материалов с послойным их уплотнением.

Поперечные деревянные подкладки укладываются по периметру ножа колодца или кессона на предварительно выполненную песчаную подушку. Подкладки могут быть выполнены из окантованных бревен или брусьев. (см. п.9.6. Пособие к СНиП 3.02.01-83).

Для исключения перекоса колодца под ножи устраиваются подкладки (количество определяется ППР). Подкладки размерами 2...3,5 м раскладываются по периметру стен (рис. 10.10, а) по тщательно выровненной песчаной, песчано-гравийной или щебеночной подготовке с зазором 0,15...0,2 м, втапливанием на 1/2 высоты и подбивкой песка. Подкладки выполняются из круглых бревен, отесанных на один или два канта, из брусьев или железнодорожных шпал, распиленных на два-три отрезка (см. сайт http://tc.a3a4.ru/index.php/tvz/32/69.html).

Подготовка основания под нож сборного из железобетонных панелей опускного колодца имеет некоторые особенности. При монолитном ноже колодца, т. е. когда нож армируется и бетонируется непосредственно на месте погружения колодца, подготовку основания под нож производят так же, как и при монолитных опускных колодцах. В этом случае, чаще всего в грунте основания, делается пионерный котлован, одна сторона которого планируется строго по уклону наклонной ножевой части колодца, а с другой стороны котлована оставляется проход примерно 1 м шириной для установки вертикальных щитов опалубки ножа.

Рис. 2 Схема подготовки оснований под нож опускного колодца из сборных железобетонных панелей. 1 — нож; 2 — деревянные опорные стойки; 3— шнур для Взрывчатого вещества; 4 — деревянные брусья (шпалы); 5 — рым; 6— внутреннее опорное кольцо; 7 — уплотненный щебень; 8 — металлическая пластинка; 9—опорное бетонное кольцо форшахты; 10 — фиксирующий металлический уголок; 11 — металлические упоры; 12 — металлические крепежные болты; 13 — металлический резец

На рис. 2 приведена схема опирания ножа круглого опускного колодца диаметром 60 м и высотой 20,5 м, стены которого выполнены из плоских сборных железобетонных панелей. Первоначально по наружному контуру стены колодца бетонируют опорное кольцо форшахты, затем внутреннее опорное кольцо, которое размещается с внутренней стороны колодца, в 60 см от опорного кольца форшахты. Внутреннее опорное кольцо бетонируют отдельными блоками. Между блоками устанавливают деревянные щиты, чтобы облегчить в дальнейшем возможность удаления блоков внутреннего опорного кольца. Каждый блок должен иметь строповочные петли.

Пространство между опорным кольцом форшахты и внутренним опорным кольцом заполняют хорошо уплотненным щебнем или гравийной смесью. На внутреннее опорное кольцо и межкольцевое пространство укладывают деревянные брусья из железнодорожных шпал с таким расчетом, чтобы каждая панель опиралась на три шпалы. Один конец шпалы находится под банкеткой ножа колодца (панели), а во второй конец упирается стойка, поддерживающая внутренний уступ консоли и передающая давление на внутреннее опорное кольцо. Под каждую панель устанавливают одну-две деревянные стойки, воспринимающие вертикальную нагрузку от веса стены колодца. С наружной стороны ножа панели располагают на опорном кольце форшахты специальные металлические упоры — по одному-два упора на каждое кольцо. Каждый упор крепится к панели болтами. С наружной стороны упоры ограничивают фиксирующим металлическим уголком, который приваривают к металлической пластине (закладной части) форшахты. Расчетная нагрузка на каждый упор полностью воспринимается болтами, рассчитанными на срез. Таким образом, общий вес колодца передается через опорные стойки, шпалы и упоры на два опорных бетонных кольца, благодаря чему нагрузка равномерно распределяется на всю площадь опоры. (см. сайт http://tc.a3a4.ru/index.php/tvz/32/69.html).

2) На следующем этапе работ укладывают металлический нож и устанавливают опалубку первого (ножевого) яруса колодца. Обычно используется щитовая разборно-переставная опалубка или опа­лубка из отдельных досок. Колодцы высотой до 10 м можно бетонировать в один ярус. Стены колодцев большей высоты опалубливают и бетонируют ярусами высотой до 6...8 м. При этом может быть применена как подвесная и щитовая деревометаллическая опалубка, так и опалуб­ка, оставляемая в конструкции стен в качестве гидроизоляции — несъемная металлическая или опалубка из железобетонных тон­костенных плит. Но наибольшее распространение получила разборно-переставная опалубка, монтируемая из деревянных щитов со стационарных или инвентарных лесов и подмостей.

Распространена следующая технологическая схема работ: уста­навливают опалубку внутренней поверхности стены и арматуру на всю высоту яруса; устанавливают опалубку с наружной стороны стены высотой на один блок (в зависимости от высоты щитов -. 1,2...2 м); бетонируют блок; наращивают наружную опалубку и бетонируют следующий по высоте блок.

Монолитные опускные колодцы следует изготавливать с двухрядной арматурой. Продольная арматура предназначена для восприятия эксплуатационных нагрузок, а горизонтальная – для предотвращения раскрытия трещин в период погружения.

Для армирования стен применяются армокаркасы, армосетки и армоблоки, изготовляемые из арматуры классов A-II или А-III и поставляемые к месту установки в готовом виде. Их монтируют последовательно по контору стен колодца с помощью крана и скрепляют между собой поперечными связями и скрутками. Ме­таллические хоботы и приемные бункеры для укладки бетонной смеси монтируют в собранном виде одновременно с арматурой.

В опалубку опускного колодца бетонную смесь подают бетоно­насосами. Подача бетонной смеси бадьями непосредственно в конструкцию обычно практикуется при бето­нировании крупных блоков, например днища. При устройстве стен смесь желательно подавать по хоботам, располагаемым по пери­метру колодца и укрепляемым на несущих арматурных каркасах или опалубке (см. рис. 10.10). Расстояние между приемными загру­зочными воронками назначается с таким расчетом, чтобы не воз­никало необходимости дополнительной перекидки бетонной смеси при укладке. При небольших объемах работ смесь может подавать­ся по лоткам.

Бетонная смесь укладывается последовательно по всему пери­метру стены слоями толщиной 0,2...0,5 м, но не больше, чем 1,25 длины рабочей части глубинного вибратора. Укладка каждого слоя должна производиться до схватывания бетона ранее уложенного слоя. При перерывах в бетонировании ранее уложенный слой бе­тона должен набрать прочность не менее 1,5 МПа, затем следует произвести насечку поверхности и очистить ее от мусора сжатым воздухом и струей воды. Поверхность также должна быть очищена проволочными щетками от грязи и образовавшейся на ней це­ментной пленки.

После бетонирования стен первого яруса удаляют крепления опалубки, срезают скрутки, освобождают болты, удаляют расклинья и т. п. Опалубочные щиты снимают с помощью крана в последовательности, обратной порядку их установки. Перед погружением на наружные поверхности колодца наносят гидроизоляцию, удаляют прокладки.

Снятие колодца или кессона с временного основания (опорных конструкций) производится для перевода сооружения на естественное основание и опускания.

Снятие колодца или кессона с временного основания должно быть оформлено актом, в котором должны быть зафиксированы осадки и деформации конструкции, являющиеся результатом выполнения указанной работы.

Последовательность разборки временного основания под нож колодца или кессона решается в ППР. (см. Пособие к СНиП 3.02.01-83)

Извлечение прокладок — наиболее ответственная работа, тре­бующая особого внимания и тщательности, чтобы не допустить перекосов колодца при погружении и обеспечить постепенное и равномерное включение его стен в работу. Прокладки удаляют попарно, симметрично с противоположных сторон, взамен уда­ляемых прокладок под нож подбивают грунт. Последними извле­кают так называемые фиксирующие пары прокладок, расположенные перпендикулярно друг другу.

Рис. 94. Последовательность снятия колодцев с деревянных подкладок

а - круглый колодец; б - прямоугольный колодец; 1-5 - последовательность снятия подкладок

Рис. 95. Последовательность снятия колодцев с опорного кольца

1-5 - последовательность разборки опорного кольца

Деревянные подкладки удаляются участками в диаметрально-противоположных местах периметра банкетки ножа. Удаление подкладок производится путем подкапывания их с боков и снизу и вытаскивания внутрь опускного сооружения. После удаления каждой подкладки банкетка ножа немедленно должна быть подбита песком как снаружи, так и изнутри (рис. 94).

Разборка временного основания в виде железобетонного опорного кольца производится поэлементно тем же способом (рис. 95), (см. п.9.11. Пособие к СНиП 3.02.01-83).

Систематический контроль посадок следует производить с помощью рисок, нанесенных на поверхность стен, или нивелировочных контрольных реек, закрепленных на наружной поверхности стен по концам двух взаимно-перпендикулярных диаметров колодца, совмещенных с осями фиксированных зон

Распалубливание нижнего (опорного) яруса стен разрешается после приобретения бетоном 70 %-ной проектной прочности. Снятие с опор и погружение первого яруса колодца произво­дится после достижения бетоном стен проектной прочности.

При погружении разработку грунта в сухих условиях (лучше всего) можно выполнять экскаваторами или бульдозерами, размещаемыми внутри оболоч­ки, а подъем грунта осуществлять в бадьях при помощи кранов, установленных на дневной поверхности земли, или сверху грейфером.

Рис.Ф.16.2. Опускной колодец:  а - установка на поверхность; б - заглубление; в - наращивание новой секции; г - опускной колодец опущен до прочного грунта; д - у опускного колодца сделано дно

Первоначально грунт разрабатывают в центральной части оболочки, оставляя берму у ножевой части колодца. По мере умень­шения ширины бермы колодец врезается в грунт и отваливает оставшуюся часть бермы. Когда нож опускается до уровня повер­хности грунта внутри колодца, экскаватором вновь производят углубление — таким способом колодец погружается до заданной отметки.

Систематический контроль посадок следует производить с помощью рисок, нанесенных на поверхность стен, или нивелировочных контрольных реек, закрепленных на наружной поверхности стен по концам двух взаимно-перпендикулярных диаметров колодца, совмещенных с осями фиксированных зон.

При небольших перекосах при погружении колодца (кренах) его можно выровнять путем выемки грунта под ножом с отстаю­щей стороны. При значительных кренах колодец можно выровнять методом последовательных качаний. Если это не дает желаемого результата, то под пониженную часть ножа устанавливают специ­альные железобетонные опоры и разрабатывают грунт с противо­положной крену стороны или сверху пригружают стены в этом месте.

После погружения первого яруса устанавливают опалубку, бе­тонируют стену и выдерживают бетон до 70 % проектной прочно­сти, после чего опускают следующий ярус.

Для уменьшения сил трения наружной поверхности колодца о грунт полость вокруг стен колодца заполняют тиксотропным раствором (суспензией) бен­тонитовой глины, для чего предварительно по периметру наруж­ного выступа стены устраивают горизонтальное замковое уплот­нение из эластичного материала и мятой глины (0,5...0,7 м), а на дневной поверхности земли срезают часть бровки или устанавли­вают форшахту (рис. 10.10, в). По мере погружения колодца уро­вень раствора в форшахте поддерживается постоянным.

Разработку грунта без водоотлива (так же как и «насухо») можно выполнять грейферами вместимостью 0,5...2 м³, которые разра­батывают грунты без опускания экскаватора на дно выемки, ло­пасти грейферов должны быть снабжены специальными зубьями (см. рис. 10.9), которые позволяют грейферу успешно врезаться в грунт.

Рис. 103. Схема разработки грунта в колодцах с использованием бульдозера и грейфера

Н - высота колодца

Рис. 104. Разработка грунта экскаватором

1 - башенный кран; 2 - бункер; 3 - экскаватор

Разработку грунта в колодце насухо рекомендуется производить по следующим схемам:

- бульдозерами с последующим транспортом грунта на поверхность земли башенными или гусеничными кранами (с погрузкой экскаваторами) или кранами, оборудованными грейфером. Для обеспечения безопасности грейферных работ при работе в колодце бульдозеров загрузка грейферов должна производиться на участках площади опускного колодца, удаленных от места работы бульдозера. При данной схеме работ бульдозер должен транспортировать разрыхленный грунт к указанным выше участкам. Одновременная работа на одном участке бульдозера и грейфера запрещается (рис. 103);

- экскаваторами (рис. 104), оборудованными прямой или обратной лопатой с выдачей грунта на поверхность земли гусеничными или башенными кранами в бадьях.

Во всех случаях разработка грунта должна выполняться равномерно по всей площади колодца с оставлением расчетных зон опирания. Разработка зон опирания должна производиться одновременно.

В колодце при работе механизмов с дизельным двигателем рекомендуется предусматривать вентиляцию.

При работе башенных кранов вблизи опускаемого колодца исправность состояния подкрановых путей должна проверяться после каждой посадки, но не реже одного раза в сутки. При обнаружении просадок немедленно производить выравнивание и рихтовку путей.

После погружения опускного колодца до проектной отметки приступают к бетонированию днища колодца.

Бетонирование днища: желательно бетонировать в осушенном колодце (устраивать водопонижение и.т.д.). До начала работ по устройству днища колодца зачищают и планируют ложе под него (площадку), удаляют илистые и пылеватые фракции (в зависимости от грунтов), укладывают щебеночную подготовку. Бетонирование осуществляется блоками. При толщине днища более 1,5м применяют двухъярусную систему бетонирования. Каждый ярус бетонирования разбивают на несколько блоков. При разбивке на блоки необходимо обеспечить перевязку швов бетонирования блоков в плане и по высоте. Начинают бетонирование с блоков примыкающих к внутреннему периметру ножевой части колодца. Устройство опалубки (разборно-переставной). Устройство гидроизоляции днища: Укладку рулонной гидроизоляции днища опускных колодцев следует производить полосами от нижних точек к более высоким, причем продольные швы должны быть выполнены внахлестку на 10 см, а поперечные - на 20 см с тщательной промазкой мастикой и затиркой. Продольные швы последующего слоя должны сдвигаться по отношению к швам предыдущего слоя на половину ширины наклеиваемого полотнища.

При наклейке рулонного материала необходимо промазать мастикой как наклеиваемую сторону полотнища, так и изолируемую поверхность. Полотнище должно быть плотно прижато при помощи разглаживания шпателем или укатки катком. Признаком хорошего уплотнения являются ясно выраженные перегибы полотнищ и швов внахлестку.

Установка арматурных каркасов. Бетонирование. Подача бетона бадьями краном.

Так же методы последовательности выполнения работ описаны в учебнике [Штоль Т. М. Технология возведения подземной части зданий и сооружений: Учеб пособие для вузов: – М.: Стройиздат, 1990.]. С.196-204.