Организационно-технологический блок / ОТБ_8

Вопрос №8(ОТБ)

Типы ограждений котлованов для сооружения фундаментов опор.

Ограждающие конструкции котлованов могут быть в виде закладного креп­ления, опускного железобетонного ящика, шпунтовых перемычек в виде деревянных или металлических стенок.

Закладное крепление выполняют из досок или желе­зобетонных плит, закладываемых в пазы вертикальных стоек ог­раждения. Стойки из двутавровых балок № 30—50 забивают в грунт сразу на всю глубину котлована и дополнительно на 0,5— 1,0 м ниже его дна или же погружают по мере разработки котло­вана. Стойки располагают по контуру и раскрепляют поперек дере­вянными или металлическими распорками.

Ограждающие устройства в виде бездонного опускного ящика из железобетонных плит монтируют автокраном на сухом месте ярусами по высоте в предварительно устроенном котловане небольшой глубины. Такие ограждения целесообразно сочетать с устройством фундамента опор из монолитного бетона, укладывае­мого, в котлован. В этом случае стенки ящика служат опалубкой и входят в состав фундамента, не вызывая особого его удорожания.

Шпунтовые ограждения котлованов в виде деревянных пли металлических стенок из забивных свай наиболее распростра­нены в мостостроении.

Ограждение из деревянного шпунта устраивают при малых глубинах его погружения в грунт (не более 6 м) и отсутст­вии включений в виде, камней, крупного гравия, затонувших деревьев и т. п. Деревянный шпунт изготавливают обычно из леса хвойных пород. При напоре воды до 3 м можно применять дощатый шпунт толщиной до 10 см с треугольной формой паза и гребня, а при напоре более 3 м — брусчатый шпунт толщиной до 24 см с прямоугольной формой гребня.

Для удобства погружения деревянный шпунт сплачивают в па­кеты из двух-трех шпунтин, скрепляемых между собой скобами «впотай», расположенными по длине сваи через 100—150 см, а по концам через 50 см. Скобы забивают в шпунт под углом 45° попеременно в противоположных направлениях, предотвращая сдвиг одной шпунтины относительно другой. Головы шпунта срезают перпендикулярно к их продольной оси, верх объединяют бугелем прямоугольной формы, что предохраняет сваи от быстрого разрушения, нижние концы заостряют на правильный клин, а со стороны гребня скашивают. Все это обеспечивает плотное прижатие забиваемого пакета к ранее забитому в результате отпора грунта при погружении.

Ограждение из стального шпунта устраивают при глуби­не погружения в грунт более 6 м, а также и при меньших глубинах в плотных глинистых и гравелистых грунтах, когда невозможна за­бивка деревянного шпунта. Такой шпунт—инвентарное имущество строительной организации, и после устройства фундамента его из­влекают для повторного использования.

Стальной шпунт для ограждения котлованов применяется раз­ных профилей. Они бывают легкие плоского типа с малым моментом сопротивления (типа ШП-1) и более жесткие и тяжелые корытного профиля (ШК-1, Ларсен III, Ларсен IV, Ларсен V).

Заводы поставляют стальной шпунт длиной от 8 до 22 м; при необходимости шпунтины наращивают с перекрытием стыка на­кладками длиной не менее 600 мм со сварными или болтовыми соединениями. Чтобы обеспечить совпадение замков наращиваемых шпунтин, нужно предварительно собрать стык и временно его за­крепить, пропуская в замках с обеих сторон отрезки шпунтины длиной 2—3 м. Шпунтины различного профиля соединяют между собой на болтах, на сварке внахлестку и с применением продольных накладок уголкового профиля.

До начала забивки необходимо проверить правильность и пря­молинейность замков шпунта, протаскивая по замкам шаблон (из отрезка шпунтины длиной 2 м). Чтобы забивка происходила пра­вильно и шпунтина не вырвалась из ранее поставленной сваи, кон­цы стального шпунта обрезают строго перпендикулярно его про­дольной оси. Шпунт погружают между парными направляющими схватками, прикрепляемыми к маячным сваям болтами. Направ­ляющие схватки погружаемого деревянного шпунта охватывают маячные сваи, или же располагаются изнутри. При погружении стального шпунта маячные сваи обыч­но располагают вне линии шпунтовой стенки. Расстояние между схватками в этом случае фиксируют временными проклад­ками, устанавливаемыми на расстоянии 2—3 м и извлекаемыми по мере забивки шпунтового ряда.

Диаметр деревянных маячных свай принимают от 18 до 26 см, направляющие схватки из пластин 22/2—26/2 см, из окантованных бревен — не менее 18 см или из брусьев сечением не менее 14х14 см. Деревянные шпунтовые сваи и пакеты забивают так, чтобы паз погружаемой шпунтины скользил по гребню ранее погружен­ной. Угловые и маячные сваи должны иметь по два гребня, а за­мыкающие шпунтины по два паза.

Для предотвращения наклона шпунтового ряда и создания воз­можности его замыкания шпунтовые сваи выставляют секциями между маячными сваями, после чего погружают в два-три приема. По окончании погружения шпунтового ряда возможно несовпаде­ние или расхождение замковых частей стыкуемых сторон ряда. В этом случае забивают клиновую шпунтину, изготовленную по точно замеренным размерам замыкающего шва. Для облегчения погружения и извлечения забитого стального шпунта его замки смазывают солидолом.

Шпунтовые сваи обычно погружают высокочастотными вибро­погружателями или молотами. Во избежание расклепы­вания свай при забивке тяжелыми молотами на верхнюю часть пары шпунтин надевают специальный наголовник. Требуемая мощ­ность вибропогружателей и молотов зависит от вида шпунта и глубины его погружения. Для погружения шпунта, особенно сталь­ного, применяют вибромолоты, в которых наряду с высокой ча­стотой вибраций на сваю передаются и ударные воздействия. Достоинство таких агрегатов — быстрота погружения при относительно небольшом расходе энергии; кроме того, вибро­молот МШ-2 может извлекать шпунт ударами кверху.

Вибромолоты обычно крепят к шпунтовой свае болтами. Шпун­товые ограждения закрепляют внутри котлована системой горизон­тальных контурных обвязок и распорных креплений, препятствую­щих деформации стенок и обеспечивающих устойчивость огражде­ния при разработке грунта в котловане. Число и расстояние по вы­соте между обвязками и распорками определяют расчетом в зави­симости от типа шпунта, глубины его забивки и глубины котлова­на. Расположение горизонтальных распорок между обвязками на­значают с учетом принятого способа разработки котлована и при­меняемых механизмов, Крепления внутри котлована устанавлива­ют по мере освобождения его от воды и грунта. Горизонтальные обвязки и поперечные распорки закрепляют от выпадения при слу­чайных ударах, возможных в период разработки грунта, забивки свай в котловане и бетонирования фундамента.

Размер заглубления шпунта в грунт ниже дна котлована устанавливают расчетом на устойчивость стенки и фильтрацию во­ды в зависимости от вида грунта и напора воды. Во всех случаях заглубление должно быть не менее 1 м в связных, крупнопесчаных и гравелистых грунтах и не менее 2 м в мелкопесчаных и плывун­ных. Верх шпунтового ограждения должен быть расположен на 0,2—0,4 м выше уровня грунтовых вод и не менее чем на 0,7 м выше рабочего уровня воды в реке (возможный уровень десятилетней повторяемости, опреде­ляемой по гидрологическим данным на период производства работ в котловане).

На местности, покрытой водой, для ограждения котлованов иногда применяют перемычки грунтовые, шпунтовые (стенки) с од­носторонней засыпкой грунтом, двухрядные шпунтовые с засыпкой между рядами грунта, а также перемычки из понтонов, ледяные и др. Дно реки очищают от корней, камней и других препятствий, которые могут помешать устройству перемычек или уменьшить ее водонепроницаемость.

Наиболее проста грунтовая перемычка, при­меняемая при глубинах воды до 2—3 м и скоростях течения до 0,4—0,5 м/с. Нельзя допускать перелива воды через нее, особенно возможного в период паводков. Грунтовые перемычки намывают с помощью гидромеханизмов, располагаемых на плавучих средствах, зимой отсыпают со льда и другими способами. Материалом для пе­ремычек может быть мелкий песок и супесок. Ширину по верху пе­ремычки назначают не менее 2 м, откосы в сторону котлована — от 1:1 до 1:2, а речные—от 1:3 до 1:4. Недостаток земляной перемычки — большая ее ширина, вызывающая значительное стес­нение русла и увеличение скоростей течения воды в реке. Умень­шить размеры перемычки можно устройством односторонней шпун­товой стенки по периметру котлована.

Распространены в строительстве двухрядные деревянные шпун­товые перемычки с засыпкой между рядами супесчаного или лучше суглинистого грунта. При глубинах воды в реке до 4—5 м и скоростях течения до 0,7—1,0 м/с расстояние между шпун­товыми рядами должно быть не менее 2 м.

На постройке опор больших мостов применяют инвентарные металлические перемычки из понтонов типа КС. Такие перемычки состоят из замкнутого по периметру железобетонного или дерево-металлического ножа, на котором смонтирована верхняя часть из понтонов. Между собой понтоны соединяют, обеспечивая повышение водонепроницаемости их швов с помощью резиновой прокладки или резинового жгута, устанавливаемых перед затяги­ванием соединительных болтов. Понтоны крепят к ножу на болтах. Все понтоны объединяют между собой воздушной сетью через верх­ние штуцера, присоединяя к компрессору. Нижние отверстия в пон­тонах позволяют регулировать наполнение водой и создание плаву­чести.

Перемычки из понтонов КС могут ограждать котлованы при глубине воды в реке до 10—12 м. Конструкции инвентарных пере­мычек собирают на берегу, на стапеле и после спуска доставляют по воде к месту опускания. Для опускания перемычки на дно ре­ки в воздушной ее сети снижают давление воздуха. В открытые от­верстия входит вода в понтоны, и перемычка погружается на дно ре­ки, а после дополнительной балластировки врезается своим ножом в верхние слои грунта.

После устройства фундамента опоры нижнюю часть перемыч­ки с ее ножом обычно оставляют в грунте. Водолазы разбирают болтовые соединения ножа с понтоном, и верхняя инвентарная часть перемычки всплывает, что обеспечивается повышением давления воздуха, вызывающего вытеснение воды из понтонов через нижние открытые отверстия. Такие перемычки удобны для устройства фун­даментов на сваях и оболочках.

Ледяные перемычки применяют в районах сурового климата 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 лед снизу и вырубая его сверху, создают ледяную перемычку на полную высоту до дна реки и ниже вплоть до грун­та основания. Ледяные перемычки особен­но эффективны при наличии скального основания.