3. Перемычки

Для ограждения котлованов на местности, покрытой водой, в случае отсутствия стального шпунта применяют перемычки. Дно реки в месте устройства перемычки предварительно очищают от корчей и камней, планируют, а в необходимых случаях верхний слой грунта удаляют.

Применяют следующие виды перемычек:

1. Грунтовые;

2. Деревянные шпунтовые стенки с односторонней засыпкой грунта;

3. Двухрядные деревянные шпунтовые стенки с засыпкой грунтом между рядами;

4. Ряжевые перемычки;

5. Бездонные ящики;

6. Ледяные перемычки

Грунтовые перемычки не допускают перелива через них воды и не могут применяться для ограждения котлованов, затапливаемых в паводок. Грунтовые перемычки отсыпают из мелких песков, супесей и суглинков с содержанием глинистых частиц не более 20%. Обычно грунт перемычки намывают с помощью гидромеханизмов, располагаемых на плавучих средствах, зимой отсыпают со льда.

Их применяют при неразмываемом, слабофильтрующем дне водотока, при глубине воды до 2 м, скорости течения без укрепления откоса – до 0.5 м/с, при укреплении откоса – до 1.5 м/с. Откосы в сторону котлована назначают с уклоном от 1:1 до 1:2, а речные — от 1:3 до 1:4. Наличие откосов существенно стесняет живое сечение русла реки, поэтому увеличивается скорость течения, что может привести к размыву самой перемычки или дна.

Рис. Грунтовая перемычка

Уменьшить размеры грунтовой перемычки можно устройством односторонней деревянной шпунтовой стенки по периметру котлована.

Деревянные шпунтовые стенки с односторонней засыпкой грунта применяют при глубине воды 2…3 м. Деревянное шпунтовое ограждение применяют, если в грунтах отсутствуют твёрдые включения (галька, валуны и т.д.), прослойки мергеля, плотной глины и др.

Рис. Грунтовая перемычка с односторонней шпунтовой стенкой

При глубине воды 3…4 м и скорости течения реки до 1.5…2 м/с применяют двухрядные шпунтовые стенки с засыпкой грунтом

Рис. Грунтовая перемычка с двухрядной шпунтовой стенкой

Шпунт изготавливают из леса хвойных пород не ниже 2-го сорта. Каждая шпунтина снабжается гребнем и пазом. Наилучшая форма гребня и паза – прямоугольная. Гребень и паз треугольной формы применяют при толщине шпунта до 8 см.

Д ля удобства погружения деревянный шпунт сплачивают в пакеты из двух-трёх шпунтин, скрепляемых скобами впотай через 1…1,5 м., а по концам через 0,5 м. скобы забивают в шпунт под углом 45⁰ попеременно в противоположных направлениях.

Головы шпунтин срезают перпендикулярно их продольной оси и объединяют бугелем прямоугольной формы, а концы заостряют на правильный клин длиной от одной (для тяжёлых грунтов) до трёх (для лёгких грунтов) толщин шпунта. Забивку шпунта всегда ведут гребнем вперёд.

Рис. Конструкция пакетной шпунтины

а – пакет из двух шпунтин; б – обработка головы и заострение низа пакета;

1 – скобы; 2 - бугель

Направляющие для забивки шпунта прикрепляют к маячным сваям, размещаемым снаружи шпунтовой стенки, и к одной из угловых шпунтовых свай, забиваемой одновременно с маячными. Внутренние направляющие прикрепляют к маячным сваям через деревянные прокладки, удаляемые по мере забивки шпунта (см. рис.).

При глубине воды до 6 м и скальном основании дна водотока устраивают ряжевые перемычки. Ряжевая перемычка выполняется из ряжа заполненного песком или камнем. Скорость потока не должна превышать 3 м/с.

Рис. Ряжевая перемычка

3 – камень; 4 – мелкий песок; 5 – дощатый экран; 6 – подводный бетон

Ледяные перемычки применяют в районах с суровым климатом с продолжительной зимой и при глубинах воды в реке до 3-4 м. На очищенной от снега поверхности первоначально вырубают углубление во льду на площади несколько большей размеров фундамента. Благодаря сокращению толщины слоя льда снизу намерзает новый слой, после чего в такой же последовательности повторно срубают сверху слой части льда. И так постепенно, намораживая лёд снизу и вырубая его сверху, создают ледяную перемычку на полную высоту до дна реки и ниже вплоть до грунта основания. В период вымораживания следят за тем, чтобы не ослаблять чрезмерно намерзающие ледяные стенки во избежание прорыва через них воды.

Процесс образования котлована происходит медленно, однако он не требует больших средств. Ледяные перемычки особенно эффективны при наличии скального основания.

Рис. Последовательные этапы создания ледяной перемычки:

1 – лед; 2 – слой льда намерзающего снизу; 3 – снег; 4 – замороженный грунт

В тех же условиях, как и ряжевые перемычки могут быть применены перемычки – бездонные ящики. Применяют их при глубине воды до 12 м и скорости потока до 1.5…2 м/с. Закладываются при незначительном (до 0.5 м) заглублении в основание.

Ограждения из бездонных ящиков применяют главным образом в виде съёмной конструкции, монтируемой из понтонов типа КС. Бездонные ящики имеют ножевую часть, являющуюся несъёмным элементом нижней части ограждения и водонепроницаемую перемычку, выполняемую из отдельных секций и системы распорных креплений. Для возможности разборки перемычки после сооружения фундамента, между ножом и перемычкой устраивают замковые устройства.

Понтон типа КС представляет собой стальную прямоугольную коробку с размерами сторон 1,8х3,6х7,2 м. Название понтонов КС дано по первым буквам фамилий авторов, предложивших этот тип конструкций в 1947 г., профессоров Н. М. Колоколова и К. С. Силина.

Конструктивные элементы понтона имеют наружную тонкостенную обшивку толщиной 3—4 мм, систему внутренних продольных и поперечных подкрепляющих ребер (кильсонов и шпангоутов) и внутренние поперечные решетчатые связи. Для доступа и осмотра внутреннего пространства в палубе понтона устроена закрепленная на болтах крышка - люк, через который в понтон можно заливать или откачивать забортную воду при балластировании плашкоутов. Конструкция понтона допускает возможность набора и сброса водного балласта также и путем регулирования давления сжатого воздуха внутри понтона. Для этого штуцер воздухопровода присоединяют к одному из отверстий в понтоне, закрываемых пробкой с резьбой, а вода набирается в понтон или уходит из него через другие такие же отверстия внизу.

Рис. Боковой вид и план понтона КС: 1 — люк,

2 — отверстие, закрытое пробкой с резьбой.

Перемычка из понтонов представляет собой замкнутый контур, состоящий из металлических понтонов КС, соединённых между собой посредством болтов и накладок. Для обеспечения водонепроницаемости стыков между понтонами прокладывают специальные резиновые жгуты или маты. Нижнюю часть перемычки посредством съёмных замковых соединений присоединяют к железобетонному или металлическому ножу, оставляемому в конструкции ростверка.

Для возможности опускания и подъёма понтонной перемычки отверстия в понтонах КС с наружной стороны оставляют открытыми, а с внутренней объединяют воздухопроводом и подключают к источнику сжатого воздуха.

Рис. Схема плавучей перемычки из понтонов КС для сооружения низкого ростверка:

1 – подача сжатого воздуха; 2 – тело опоры; 3 – воздухопровод; 4 – распорные крепления перемычки; 5 – секции инвентарной пустотелой перемычки; 6 – вода в секциях перемычки; 7 – плита фундамента; 8 – отверстия в секциях перемычки для отжатия воды; 9 – железобетонный или металлический нож перемычки; 10 – замковые соединения съёмной и ножевой части перемычки; 11 и 12 на рисунке не показывать

Технология устройства перемычки из понтонов заключается в следующем (см. рис.):

1. На отдельных понтонах (в последующем используемых в верхней части перемычки) изготавливают железобетонный (металлический) нож, на выступах которого монтируют первый ряд перемычки;

2. Затопляя поддерживающие понтоны, опускают первый ярус перемычки до состояния плавучести;

3. Первый ярус перемычки транспортируют буксиром на ось будущей опоры и раскрепляют на якорях

4. Наращивают следующие секции перемычки с постепенным затапливанием её до опускания на дно реки.

5. Извлекая грунт в пределах ножевой части и пригружая водным балластом в понтонах, перемычку погружают до проектной отметки.

6. По окончании сооружения опоры с помощью водолазов понтонную перемычку отсоединяют от ножа и, вытесняя воздухом воду из понтонов, поднимают последнюю на поверхность. По мере всплытия перемычки её демонтируют для последующего использования.

Рис. Технологическая схема устройства инвентарной перемычки

из понтонов КС: 1 – понтоны КС; 2 – нож; 3 - эрлифт