64. Особенности погружения опускных колодцев в грунт

При устройстве фундаментов методом опускного ко­лодца (рис. 13.12) на поверхности грунта возводят пустотелую нижнюю часть фундамента в виде колодца. Через вертикальную полость в колодце с помощью землеройных механизмов из-под него извлекают грунт. Под действием силы тяжести ко­лодец погружается в грунт.

Рис. 13.12. Последовательность устройства фундамента

По мере опускания колодца егонаращивают. После погружения на проектную глубину ниж­нюю часть колодца заполняют бетонной смесью(в).

В настоящее время опускные колодцы применяют (иногда с автоматической разработкой грунта) для устройства фунда­ментов под тяжелые сооружения'' (мосты, башни и др.) и для возведения подземных сооружений. При строительстве канали­зационных насосных станций иногда

опускают колодцы диа­метром более 70 м на глубину 70 м и более.

Использование метода опускного колодца для возведения подземных сооружений весьма целесообразно: не требуется крепление стенок котлована, объем земляных работ сводится к минимуму, а расход материала на изготовление самого ко­лодца определяется из условия восприятия давления грунта вертикальными стенками цилиндрической оболочки.

Конструкции колодцев

Колодцы во многих случаях проектируют цилиндриче­ской формы.

Для уменьшения трения поверхности стенок колодца о грунт при его погружении с их внешней стороны делают уступ (рис. 13,13) и образующийся зазор заполняют раствором тиксотропной бентонитовой глины. Давление раствора глины под­держивает вертикальные стенки грунта.

Для облегчения погружения колодца нижнюю часть его обо­рудуют специальным ножом из стали

В ряде случаев опускные колодцы устраивают сборной кон­струкции с вертикальным или горизонтальным членением напанели или кольца. Сборные элементы замоноличиваются.

Нагрузки, действующие на колодцы

Конструкции опускного колодца рассчитывают на уси­лия, возникающие в них как при погружении, так и при экс­плуатации колодца. Во время погружения колодца на него действуют следующие основные нагрузки: давление грунта на стенки колодца р_а, реактивное давление грунта на его нож E_kn и собственный вес колодца Q

При однородном грунте вокруг круглого колодца в каждой горизонтальной плоскости или при наличии в зазоре между его стенками и грунтом раствора тиксотропной глины боковая на-ружная поверхность колодца испытывает всестороннее равно­мерное давление. В таком случае в вертикальных сечениях ко­лодца возникают напряжения сжатия, величина которых у вну­тренней боковой поверхности находится исходя из формулы Ляме по выражению

apr = 2R²p_a/(R²-r*), (13.6)

где R и r — наружный и внутренний радиусы опускного колодца; р_а — давление грунта или раствора тиксотропной глины на данной глубине с учетом коэффициента надежности по нагрузке.

При негоризонтальном залегании слоев грунта, в случае на- вала колодца одной стороной на грунт в момент его опуска­ния с перекосом, при несимметричной пригрузке его насыпью (или разгрузке выемкой) или же при одностороннем воздей­ствии сейсмической нагрузки давление грунта на боковую на­ружную поверхность колодца будет неравномерным, что и учи­тывают при расчете.

Для погружения колодцев можно использовать дополни­тельную нагрузку, создаваемую с помощью вертикальных ан­керов, заделываемых в грунт намного ниже проектного поло­жения колодца. Дополнительная нагрузка позволяет прини­мать меньшую массу колодца и гарантировать его погружение в заданном направлении.

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

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..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,