7.2. Опускной способ
При опускном способе сооружение предварительно возводят полностью или частично на поверхности земли, или в неглубоком котловане, а затем погружают в грунт на проектную глубину. Погружение осуществляется способом опускного колодца или кессонным способом.
Сущность способа опускного колодца состоит в следующем. Сооружение возводят на поверхности земли в соответствии с планом его расположения на отведенной площадке. Внутри такого сооружения послойно разрабатывают грунт, в результате сооружение под действием собственного веса погружается в грунт.
Технология возведения фундамента глубокого заложения способом опускного колодца (Рис. 47).
Рис. 47. Схема погружения опускного колодца
1 – козловый кран; 2 – бадья; 3- лестница; 4 – вибропогружатель; 5 – насос; 6 – экскаватор; 7 – бульдозер.
Сначала, под будущее сооружение отрывают котлован глубиной 1,2÷1,5 м. не доходя до неустойчивых водоносных грунтов на 0,5 м.
Затем по контуру стен колодца возводят железобетонное кольцо на высоту 1÷1,2 м, которое в нижней части имеет скос – ножевую часть. Иногда, для лучшего погружения колодца в грунт ножевую часть обрамляют стальным уголком или листом. Для уменьшения трения опускного сооружения о грунт стенки колодца делают с одним или несколькими уступами. Стенки сооружения выполняют из монолитного железобетона или сборных железобетонных панелей. В зависимости от назначения сооружения и его заглубления стены возводят на всю высоту или постепенно наращивают (ярусами) по мере погружения сооружения в грунт.
На строительстве сооружений диаметром более 20 м разработка грунта внутри опускного колодца ведется экскаваторами с погрузкой разработанного грунта в бадьи вместимостью 1,5÷2,0 мᶾ. Бадьи поднимают на поверхность башенными или козловыми кранами и разгружают в отвал или в автотранспорт. Экскаваторы опускают в колодец в разобранном виде. При работе во влажных грунтах для стоянки экскаватора в котловане создают земляные островки или устраивают деревянный настил.
При незначительном притоке грунтовых вод и отсутствии вблизи колодца сооружений , чувствительных к осадкам, разработку грунта ведут с водоотливом.
Если в котлован интенсивно поступает вода через днище, грунт разрабатывается гидромеханическим способом и помощью гидроэжеторов и реже эрлифтов с дополнительным подмывом.
При погружении сооружения в грунт необходимо следить за тем, чтобы силы бокового трения (примерно 10÷30кН/м2 ) были меньше массы сооружения более чем на 25%. Преодоление таких значительных сил достигается различными способами: утяжелением нижней части колодцев, использованием массы предусмотренных проектом наземных сооружений над колодцем, вибрацией, подмывом, уменьшением шероховатости боковых поверхностей колодца путем покрытия их специальными составами. Для уменьшения сил трения грунта о боковую поверхность стенок колодца используют (и довольно часто) тиксотропную рубашку (Рис 48).
Рис. 48. Опускной колодец в тиксотропной рубашке
1 – трубы для подачи глинистого раствора; 2 - ограждение форшахты; 3 – опорное кольцо; 4 - опускной колодец; 5 – глинистый раствор (тиксотропная рубашка)
В этом случае ножевую часть колодца изготавливают на 5÷10 см шире толщины стены и в образовавшуюся полость между грунтом и поверхностью сооружения нагнетают коллоидный (глинистый) раствор (Рис. 49).
Рис. 49. Конструкция форшахты (а) и замка для удержания
тиксотропного раствора
1 – стена колодца; 2 – стальная форшахта; 3 – полость с тиксотропным раствором; 4 – мятая глина; 5 – замок из трех слоев транспортерной ленты; 6 – упорное кольцо форшахты; 7 – болт для крепления транспортерной ленты; 8 – дюбели; 9 – двухслойная резиновая манжета; 10 – расклинивающий элемент; 11 – плоская пружина
Слой глинистого раствора, образующий рубашку, снижает силы бокового трения на 88÷90%. Этот способ дает экономию труда примерно на 35% и снижает стоимость работ на 15÷20%.
В процессе опускания колодца ведется постоянный геодезический контроль вертикальности и скорости погружения. Когда в колодце обнаружено зависание в его верховой части, необходимо выбирать грунт у ножа отстающей стороны. Это делается вручную или размывом водой, подаваемой по трубам, установленным с внешней стороны стены.
Иногда для увеличения массы колодца, зависшую сторону пригружают железобетонными блоками. В исключительных случаях создают искусственные колебания почвы методом направленного взрыва в стороне от сооружения.
После достижения ножом проектной отметки бетонируют днище, изолирующее подземное помещение от грунтовых вод. В колодцах, погружаемых с водоотливом, бетонную смесь укладывают на осушенное основание с принятием мер против отмывания цемента фильтрующимися грунтовыми водами.
Когда грунт из колодца удаляют без водоотлива, его нижняя часть находится под слоем воды, бетонную смесь укладывают в плиту днища методом подводного бетонирования. После достижения бетоном достаточной прочности воду из колодца откачивают, плиту покрывают водоизолирующей пленкой и пригружают ее слоем бетона.