Строительство мостов (Курлянд) методичка

30

гидравлическим приводом на основе гидромолота, который более надежен при вибрации. В России также применяют вибропогружатели с гидроприводом, которые приводятся в действие дизельными силовыми агрегатам, поэтому подключения к электросети не требуется.

Преимущества вибропогружателей заключаются в том, что они лучше работают в песчаных грунтах, издают меньше шума, могут подвешиваться на крюк крана, монтироваться на стрелу копров или стрелу экскаватора, погружают элементы в вертикальном положении и под углом. Вибропогружатели могут плавно менять мощность, что позволяет щадить погружаемый элемент. При использовании вибропогружателей старого типа в оболочках часто возникали трещины.

Применяют вибропогружатели с электроприводом без проходного отверстия и с проходным отверстием типа ВУ-1,6 (рис. 1.13), которые устанавливают на голову оболочки через специальный переходник и которые не требуется снимать при извлечении грунта из полости оболочки. Масса вибропогружателя 11,9 т. Процесс вибропогружения контролируют с помощью специальных приборов. Перед концом погружения скорость опускания оболочки должна быть не более 1…5 см/мин, а амплитуда колебаний не более 3…5 мм.

Для придания оболочкам проектного положения применяют направляющие стрелы, каркасы и кондукторы. Направляющие стрелы применяют при малом количестве погружаемых оболочек, они устанавливаются на специальные рамы или краны. Направляющие каркасы достаточно металлоемкое вспомогательное сооружение и их целесообразно использовать при большом количестве однотипных фундаментов.

После проведения подготовительных работ:

•секции оболочек доставляют на место и первые (нижние) секции подают в направляющий каркас, отдельные секции объединяют в болтовых или сварных стыках, стыки герметизируют;

•на верхнюю секцию устанавливают переходник и вибропогружатель, оболочку погружают в грунт;

•грунт из внутренней полости оболочки удаляют с помощью грейфера или эрлифта, а основание оболочки при скальных грунтах разбуривают турбобуром или с помощью ударноканатного бурения долотом; шлам удаляют эрлифтами;

32

1.5. Фундаменты опор на опускных колодцах

Фундаменты на опускных колодцах применяют, если прочный грунт залегает на относительно небольшой глубине, но фундаменты мелкого заложения при этом будут слишком дорогостоящими, а свайные фундаменты нецелесообразны из-за недостаточной глубины забивки свай. Опускные колодцы используют также под пилоны висячих и вантовых мостов, при больших нагрузках, в сложных условиях русел рек и морских проливов – во всех случаях при глубине заложения до 70 м. Наиболее просто опускание колодцев осуществляется в мягких грунтах без твердых включений и валунов при глубине до 20 м.

Впервой половине ХХ века в России опускные колодцы были широко распространены. В настоящее время, по статистике, примерно 1% мостов в Московском регионе имеют фундаменты на опускных колодцах.

Вкачестве конструктивных материалов для колодцев используют монолитный и сборный железобетон и бетон, а также сталь. Размеры и форма колодцев зависят от конструкции надфундаментной части и величины расчетного сопротивления грунта несущего слоя.

Поскольку колодец является фундаментом на естественном основании, проводиться проверка прочности грунта основания на стадии эксплуатации.

На стадии погружения колодец рассчитывают на «затирание»: P≥T, где P - вес колодца, Т - силы трения. Колодец должен опускаться под действием собственного веса, преодолевая боковое трение, в среднем имеющее значение в зависимости от вида грунта:

Песок……………………………………………………………1,2…2,5 тс/м2 Гравий……………………………………................................1,5…3 тс/м2 Глина……………………………………………………………..2,5…5 тс/м2.

Бóльшие значения соответствуют более плотным и сухим грунтам. Вес колодца во всех случаях должен быть на 25% больше, чем силы трения по боковой поверхности. Кроме этого, рассчитывают прочность конструкции стенок колодца на всех стадиях производства работ. Методы и последовательность работ по опусканию колодцев зависят от местных природных и производственных условий. Наи-

более распространены следующие схемы (рис. 1.14):

33

Схема 1. С поверхности грунта на сухом месте (для пойменных опор).

Схема 2. С искусственных островков в русловой части моста. Схема 3. С подачей наплавного колодца по воде буксирами

при достаточной глубине водотока.

Схема 4. С доставкой на оси опор плавучими кранами большой грузоподъемности.

Колодцы в зависимости от условий опускания могут быть массивными, со сплошными стенками (при опускании с поверхности грунта или с искусственного островка по схемам 1 и 2) или облегченными (при опускании на плаву по схеме 3). Искусственные островки отсыпают из песка или гравия(глинистые, торфянистыеипрочиеслабыегрунтынедопускаются).

Массивные колодцы изготавливают из монолитного или сборного железобетона или бетона, если растягивающие напряжения в стенках при погружении не будут превосходить расчетного сопротивления бетона растяжению.

Наружные стенки колодцев рекомендуется устраивать с наклоном не менее 1/100 или с уступами.

Нижний конец колодца должен быть защищен в соответствии с крепостью грунта специальным ножом из железобетона или металла. Размеры землечерпательных шахт принимают не меньше габаритных размеров рабочих органов землеройных машин, например, грейферов.

Как правило, колодцы опускают под действием собственного веса. В исключительных случаях в стенки колодцев закладывают подмывные трубки, в которые при погружении подается вода под давлением до 6 кг/см2 для снижения сил трения при погружении.

Наплавные колодцы изготавливают из стали или тонкостенного сборного железобетона. К месту погружения колодцы доставляют буксирами (схема 3, рис. 1.14).

Колодец может доставляться на ось опоры плавучими кранами большой грузоподъемности (схема 4, рис. 1.14). Например, сборный железобетонный опускной колодец фундамента пилона вантового моста в Южной Корее весил 2400 т.

На сухой местности (см. схема 1, рис. 1.14) после планировки площадки место предполагаемого опускания колодца обследуют бурением (не менее двух скважин на колодец). После проведения подготовительных работвозведениеколодцапроводятвпятьосновныхстадий(рис. 1.15).

36

Стадия 1. Сооружение нижней части колодца:

•подготавливают достаточно прочное грунтовое основание и укладывают специальные подкладки для равномерного распределения весапервыхсекцийколодцанагрунт, устраиваютножевуючасть;

•бетонируют первую секцию в опалубке с минимальной шероховатостью (строганые доски, фанера, пластик), колодец снимается с подкладок.

Стадия 2. Разработка грунта и опускание колодца:

•разрабатывают грунт в шахтах равномерно, как правило, грейферами без водоотлива (целесообразно применять 4х лопастной грейфер); при опускании не допускается глубокая подборка грунта (более 2 м) ниже ножа (при очень слабых грунтах подборка грунта ниже ножа не производится).

Увеличение давления на грунт под ножом достигают путем дополнительной кладки самого колодца или с помощью специального пригруза (плитами, блоками). Не допускают понижения уровня воды в шахтах.

Постоянно контролируют вертикальность погружения колодца. Исправление перекосов производят односторонней выемкой грунта или односторонним подмывом.

После достижения проектной отметки при отсутствии воды производят освидетельствование грунта основания на глубину не менее 2 м ниже ножа. В случае скальных грунтов поверхность будущей подошвы фундамента очищают водяной струей с отсосом образовавшейся пульпы эжектором. В нижней части устраивается подушка из щебня или гравия толщиной не менее 20 см.

Стадия 3. Бетонирование нижней плиты:

•при наличии воды в колодце нижнюю тампонажную плиту бетонируют способом подводного бетонирования только в огражденное пространство, хорошо защищенное от действия те-

кущей воды.

Подводное бетонирование производят методом ВПТ через трубы Ø30 см, всегда погруженные своим нижним концом в массу укладываемого бетона и перемещаемые только в вертикальном направлении. Подводное бетонирование должно проводиться без перерывов и с максимально возможной интенсивностью. По мере

37

повышения уровня укладываемого бетона труба поднимается (перемещение труб в горизонтальном направлении не допускается). Нижнее отверстие трубы должно располагаться не меньше чем на 1 м ниже поверхности укладываемого бетона. Труба на всю свою высоту должна быть постоянно заполнена бетонной смесью. Радиус действия трубы принимается не более 3…3,5 м, в соответствии с чем должно быть назначено количество бетонолитных труб. Для подводного бетонирования применяют пластичную смесь (ОК=12 см) с повышенным (не менее 350 кг/м3) содержанием цемента.

Стадия 4. Заполнение колодца:

•после набора прочности нижней плиты воду откачивают и бетонируют насухо внутренние полости шахт колодца.

Стадия 5. Устройство верхней крышки колодца, на которую в дальнейшем будет передано давление от тела опоры. Крышка может быть выполнена в сборном или монолитном варианте.

2. Строительство устоев и промежуточных опор

2.1. Возведение устоев

Устои могут иметь обсыпную (свайные, козловые, безростверковые) или необсыпную (с обратными стенками, с откосными крыльями) конструкцию [13]. Под железобетонные пролетные строения длиной до 33 м и более обычно используют обсыпную козловую конструкцию устоев с фундаментами на забивных и буронабивных сваях.

Плиту свайного ростверка для обсыпного устоя часто располагают над поверхностью грунта в теле конуса.

В качестве примера рассмотрим технологию и последовательность работ по возведению козлового устоя при свайном фундаменте на забивных сваях и сопряжения моста с насыпью (рис. 2.1).

Стадия 1. Сооружение свайного фундамента устоя:

1.Срезают растительный слой грунта и складируют его в отведенном месте.

2.Проводят планировку грунта срезкой или подсыпкой до расчетной отметки.

3.Отсыпают щебеночную подушку толщиной 10 см, укладывают железобетонные плиты размером 2×3 м под сваебойную установку с подачей плит на бортовых автомобилях с выгрузкой кранами.

39

4.Забивают сваи с поверхности грунта.

5.Срубают головы свай и очищают арматуру для заделки ее в плиту ростверка на длину 30 диаметров арматуры.

6.Отсыпают щебеночную подушку под плиту ростверка.

7.Устанавливают деревянную или стальную опалубку с нанесением на поверхности, обращенные к бетону (палубу), разделительной смазки.

8.Армируют плиту ростверка сеткой.

9.Бетонируют плиту послойно с подачей бетонной смеси из «миксеров», либо кранами в бадьях объемом 1,5 м3, либо бетононасосами c уплотнением смеси глубинными ручными вибраторами.

10.Осуществляют уход за твердеющим бетоном.

Стадия 2. Возведение тела устоя:

1.Устанавливают краном железобетонные стаканы, омоноличивают их с плитой ростверка.

2.Устанавливают стойки в стаканы в проектное положение с геодезической проверкой, вертикальные стойки фиксируют стальными или деревянными клиньями, наклонные стойки - с помощью стальных кондукторов.

3.Устанавливаютподмостииопалубкудлябетонированияригеля.

4.Бетонируют ригель, шкафную стенку, открылки, закрылки с подачейсмесикранамиилибетононасосом, обеспечиваютуходзабетоном.

5.Раскружаливают и снимают опалубку.

6.Бетонируют подферменники и сливы.

7.Обмазывают все поверхности, соприкасающиеся с грунтом, обмазочной гидроизоляцией на битумной основе в два слоя.

Стадия 3. Устройство сопряжения с насыпью:

1.Послойно отсыпают конус из дренирующего грунта, уплотняют грунт проливкой водой, катками и вибротрамбовками, виброплитами (тщательное уплотнение насыпи необходимо для предотвращения просадок и искривления продольного профиля в процессе эксплуатации моста).

2.Устраивают переходную плиту, которая является главным элементом сопряжения моста с насыпью и предупреждает просадки грунта, переломы продольного профиля, размывы насыпи, сопровождающиеся выносом песка на конус. Переходная плита может быть: