3.5. Конструктивно-технологические решения по обеспечению устойчивости опускных сооружений в строительный период
В процессе опускания колодцев, в связи с неоднородностью грунта под ножом, а также неравномерной разработкой грунта внутри сооружения, часто происходят его крены и навалы на грунт. Способы регулируемого погружения колодцев приведены в § 3.3.
По достижению ножом колодца проектной отметки, внутри сооружения разрабатывается грунт под днище, как правило ниже основания ножа .При наличии под ножом в этот период водонасыщенных грунтов возникает опасность (подтвержденная опытом строительства ) самопроизвольного погружения колодца ниже проектных отметок .Для обеспечения посадки стен колодцев точно на проектную отметку и предотвращения их дальнейшего погружения ,принимают следующие конструктивно – технологические мероприятия:
- погружение колодца останавливают на глубине 1-1,5м выше проектной; отрывают траншею под фрагменты днища, бетонируют в траншеях участок днища(см.рис.3.20а) и на них производят окончательную посадку колодца;
- нож делают с 2-х ярусной развитой банкеткой (см.рис.3.20.б);
- по верху колодца устраивают воротник (см.рис.3.20.в),который садится на предварительно отсыпанную песчаную призму с заданной отметкой ее верха.
Рис. 3.20. Конструктивно-технологическе решения по обеспечению посадки стен колодца на проектную отметку: а – посадка колодца на предворительно-возведенные участки днища:1-предворительно изготовленные часи днища; б – применение 2-х ярусного ножа с развитой банкеткой; в.–испольование воротника с предварительно-отсыпанной песчаной призмой: 1-песчаная призма;2-воротник.
После возведения днища колодца и прекращения водопонижения ,как указано в § 3.4, на днище действует гидростатическое давление воды,которое выталкивает оболочку колодца вверх.Величина выталкивающего усилия достигает в некоторых случаях десятки тысяч тонн.Устойчивость опускного сооружения отвсплытия в этот период обеспечивают использованием следующих конструктивно-технологических мероприятий (см. рис. 3.21, 3.22, 3.23):
- задавливание кортких горизонтальных свай через проемы в ноже колодца(рис3.21а);
- вибронагружение вертикальных свай под днищем (рис.3.21б);
- комбинация горизонтальных и вертикальныхсвай (рис.3.21б);
- устройство ж.б. воротника по примеру стена колодца с последующей нагрузкой(рис3.22);
- устройство бетонных массивов за за пределами оболочки в уровне ножа (рис3.23).
Рис.3.21. Обеспечение
устойчивости опускного сооружения от
всплытия горизонтальными (а)
и вертикальными (б)
сваями:
1-горизонтальная
свая;2-вертикальная свая;3-бетонная
подготовка;4-железобетонное днище;
5-уровень грунтовых вод
Рис. 3.22. Удержание
колодца от всплытия с помощью воротника,
пригруженного грунтом: 1 - оболочка
колодца; 2 - железобетонное днище; 3 -
железобетонный воротник; 4 - арматурные
выпуски из оболочки колодца или закладные
детали; 5-обратная засыпка (пригруз)
воротника
Рис. 3.23. Удержание
колодца от всплытия с помощью бетонных
выступов, образованных за пределами
оболочки в уровне ножа:
1
– оболочка колодца; 2 – бетонный выступ
за пределами оболочки; 4-арматурные
стержни
Глубину
забивки анкерных свай
определяют исходя из требующейся
величины дополнительной нагрузки
:
,
(3.10)
где S- площадь днища.
Необходимое
количество анкерных свай –n,определяют
исходя из их несущей способности на
выдергивание -
:
,
(3.11)
Согласно СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты», определяют по формуле :
,
(3.12)
где
-коэффициент
условий работы сваи в грунте; для свай
погруженных на глубину не менее 4м,
=0,8;
-наружный
периметр поперечного сечения сваи;
-коэффициент
условий работы грунта на боковой
поверхности сваи ,равный 1,0-для песчаных
грунтов и 0,9-для глинистых;
-расчетное
сопротивление i-го
слоя грунта на боковой поверхности сваи
(принимается по табл.2 СНиП 2.02.03-85 );
-толщина
i-го
слоя грунта, соприкасающегося с боковой
поверхностью сваи.
Горизонтальные короткие сваи задавливаются в грунт через отверстия, заранее образованные деревянными пробками в ножевой части стен колодца. Задавливание сваи производят либо методом прокалывания, либо методом вибропрокалывания. В первом случае используют гидродомкраты с наружным диаметром цилиндра 320 мм, длиной 2400 мм, рабочим ходом штока-1150 м. Во втором-установку УВП-2 или вибромолоты С-402 и С-467. Длину задавливания горизонтальных свай принимают 1,2-2,3 м. После задавливания, бетон в головах сваи разбивают и их арматура стыкуется с арматурой днища.
При использовании железобетонного воротника по периметру стен колодца (рис.2.22), в стенах, на отметке у дна котлована, предусматривают арматурные выпуски или закладные детали для крепления воротника.
При устройстве бетонных выступов за пределами ножа (рис.3.23),полость в грунте разрабатывают таким образом, чтобы обеспечить плотную укладку бетона в них.
При опускании колодцев в зимнее время необходимо принимать меры по предусмотрению возможности промерзания стен колодца (тиксотропной рубашки) к грунту в период вынужденных перерывов в процессе опускания. В качестве конструктивно-технологических мероприятий, предотвращающих примерзание стен колодцев к грунту применяют:
- устройство с наружной стороны по периметру стен колодца защитного теплоизоляционного покрытия(рис.3.24.а) в виде кольцевого воротника высотой 25-30 см, шириной 1,5-2,0 м из деревянных опилок, соломенных матов и других материалов;
- электропрогрев грунта по наружному контуру колодца в зоне шириной до 1 м на глубину до 1,5-2,0 м (рис.3.24.б);
- паропрогрев окружающего колодец грунта полосой шириной 1-1,5 м (рис.3.24.в);
- насыщение грунта окружающего верхнюю часть колодца, водным раствором поваренной соли через систему скважин необходимой глубины (рис.3.24.г).
Рис. 3.24. Конструктивно-технологические мероприятия по предотвращению примерзания стен колодца к грунту : а – защитное теплоизоляционное покрытие:
б – электропрогрев грунта; в – паропрогрев грунта; г – насыщение грунта солевым раствором. 1-стена колодца; 2-теплоизоляционный воротник; 3-провода к источнику питания; 4-электроды ; 5 - шланги к паропроводу; 6 - перфорированные трубки для подачи сухого пара; 7 - скважины с солевым раствором