Глава 4 фундаменты глубокого заложения

§ 1. Область применения

Под здания и сооружения, чувстви­тельные к неравномерным осадкам или передающие на фундамент значительные сосредоточенные нагрузки, необходимы надежные основания из скальных, полу­скальных пород или малосжимаемых грунтов. Такие основания обычно за­легают на большой глубине, иногда в несколько десятков метров, и часто пе­рекрыты водоносными пластами. В этих условиях применение открытого способа устройства фундаментов глубокого зало­жения технически сложно и экономиче­ски нецелесообразно. Их сооружают в виде глубоких буровых опор, опор из тонкостенных сборных оболочек, стен, сооружаемых методом «стена в грунте», отпускных колодцев, кессонов.

§ 2. Глубокие буровые опоры

Глубокие буровые опоры являются разновидностью буронабивных свай и аналогичны им по технологии устройст­ва, но отличаются размерами: их диамет­ры достигают 1,6; 2 и 3 м, а глубина — 60 м. Для их изготовления специальным оборудованием бурят скважины, затем буровым расширителем разбуривают в основании уширения диаметром соответ­ственно 2,5; 4 и 5 м. Оборудование при­годно в любых грунтах, кроме скаль­ных и включающих крупные валуны (рис. V. 13, а). Все работы выполняют под слоем глинистого раствора.

В реках глубиной до 4 м для бурового агрегата устраивают искусственные ост­ровки; при большей глубине бурение ве­дут с подмостей или плавсредств через инвентарную обсадную трубу, погру­жаемую предварительно в дно на 2 м ни­же уровня возможного размыва.

После разбуривания уширения в сква­жину устанавливают арматурный кар­кас и бетонируют ее способом ВПТ, с ин­тенсивностью не менее 4 м по длине ство­ла в 1 ч. Верхний слой бетонной смеси, поднимающийся из скважины, удаляют на высоту загрязнения его глинистым раствором.

§ 3. Опоры из тонкостенных сборных оболочек

Металлические и железобетонные обо­лочки, собираемые из секций длиной до 12 м, диаметром до 4,5 м, погружают завинчиванием или вибрированием с под­мывом. Способы эти аналогичны приме­няемым при погружении свай и отли­чаются лишь используемым оборудова­нием.

Преимуществом фундаментов из сбор­ных тонкостенных оболочек является индустриальность их изготовления и воз­можность механизировать процессы по­гружения. Во многих случаях такими фундаментами заменяют опускные ко­лодцы и кессоны. Несколько меньшая несущая способность фундаментов-обо­лочек компенсируется возможностью устройства из них кустовых опор, объ­единяемых общим железобетонным рост­верком.

Оболочки, погружаемые завинчиванием, состоят из гладкого цилиндрического "ствола, винтовых лопастей и острого на-Ьконечника. Лопасти и наконечник ■— металлические, ствол оболочки — из же­лезобетонных звеньев, соединенных бол­тами.

Для завинчивания крупных оболочек -./ применяют специальный механизм — I кабестан (рис. V.13, б), который вращает |оболочку с частотой "до 0,5 об/мин, раз-

вивая крутящий момент в 1000 кН-м. Кабестан, установленный на оболочку, расчаливают за платформу к неподвиж­ным точкам (анкерным сваям, берегу) четырьмя тросами, обеспечивая устойчи­вость системы в рабочем положении и восприятие реактивного крутящего мо­мента.

Оболочки завинчивают до момента, когда винтовые лопасти погружаются в плотный грунт. После этого полость обо­лочки полностью или частично запол-няют-бетоном низких марок.Метод вибропогружеиця оболочек в jco; чет^нии с гидромеханизацией и бурением (рйс. V.13, в) применим в различных грунтовых условиях и обеспечивает на­дежный контакт с любыми основаниями.

Возмущающая сила вибропогружате­лей должна превосходить в полтора—два раза их вес с оболочкой. Для погружения на большую глубину (30...40 м) вибро­погружатели синхронного действия спа­ривают, доводя возмущающую силу до 500 кН. Оболочки погружают вертикаль­но и с наклоном до 6 : 1. Проектное по­ложение им придают направляющие кар­касы, которые собирают из универсаль­ных инвентарных элементов, закрепля­емых на местности анкерными сваями.

При опускании оболочки из нее не­прерывно или периодически удаляют грунт. Непрерывную разработку грунта ведут способом гидромеханизации, про-

Рис. V.13. Устройство опор глубокого заложения:

а — глубокая буровая опора; б — винтовая свая-оболочка; в — вибропогружение оболочек: / — копер; 2 — ротор; 3 — буровая колонна; 4 — инвентарная обсадная труба; 5 — направляющий барабан; 6 — фреза; 7 — раскрывающиеся ножи; 8 — электрокабестан; 9 — полиспасты; 10 — перекидная лестница к люльке кабеста­на; // — расчалки кабестана; 12 — портальный кран; 13 — винтовая свая-оболочка; 14 — эстакада; 15 — пульт управления; 16 — люлька, подвешенная к кабестану; П — вибропогружение оболочки с подмывом; IS — удаление грунта промывкой оболочки водой под давлением до 1 МН/м²; 19 — заполнение оболочки бетон­ной смесью

пуская подающий и отводящий трубопро­воды через специальные отверстия в на­головнике вибропогружателя. Периоди­ческую разработку применяют, если грун­ты содержат каменистые включения или в тех случаях, когда требуется пробури­вать верхний слой скалистых пород при посадке подошвы оболочки на основание.

Работы организуют одновременно на рядом стоящих оболочках, чтобы, сняв вибропогружатель на период разработки грунта с одной оболочки, его можно было использовать для погружения второй. Вибропогружатель переставляют после опускания каждой оболочки на 3...5 м. Песчаные грунты в процессе разработки удаляют до уровня ножа оболочки, гли­нистые грунты для облегчения погруже­ния на 1...2 м ниже.

Скальные грунты разрабатывают на глубину выветрелого слоя или при на­клонном залегании пласта методом удар­но-канатного бурения, применяя тяже­лые долота массой до 7 т. Посаженную на проектную отметку оболочку очищают от грунта, промывают и бетонируют.

Если есть подпор грунтовых вод, обо­лочку перед бетонированием заполняют водой до уровня грунтовых вод и затем тампонируют методом подводного бето­нирования.

Когда бетон тампона приобретает тре­буемую прочность, воду откачивают и дальнейшее бетонирование ведут насухо, заполняя всю полость оболочки или толь­ко утолщая ее стенки.