11.4 Опускные колодцы

Опускной колодец представляют собой полую конструкцию, открытую сверху и снизу, любого (чаще всего симметричного) очертания в плане, погружаемую под действием собственного веса, но при необходимости используется дополнительная пригрузка или вибрация. В нижней части колодец оснащается режущим элементом – «ножом». Материалом служит, как правило, железобетон, но иногда могут использоваться и другие материалы (бетон, камень, кирпичная кладка, металл, дерево). Режущая часть (нож) часто облицовывается стальными листами или уголками. Такая конструкция бетонируется на месте, либо собирается из готовых элементов на поверхности земли, а затем внутри нее разрабатывают грунт (в направлении от центра к ножу). Оболочка колодца в результате такого «подкопа» утрачивает опору под ножом и опускается под действием собственного веса, выдавливая оставшийся грунт из-под ножа внутрь колодца. На рисунке 96 приведена схема устройства опускного колодца.

Опускные колодцы применяются в качестве береговых устоев, опор мостов, фундаментов и стен глубоких подземных сооружений (как и несущие стены в грунте). Обычно это крупные конструкции: наиболее распространенные глубины их заложения 10…30м, размеры в плане такого же порядка. Имеются примеры заглубления колодцев до 80м. Толщина стенок чаще всего составляет 0,5…1м, но может достигать и 2…2,5м. Для облегчения погружения на внешней поверхности колодца делают уступы или создается небольшой наклон стенок колодца к вертикали в сторону центра колодца (обычно не более 1⁰).

В зависимости от назначения конструкции, выполняемой методом опускного колодца, внутреннее пространство колодца полностью или частично заполняется бетоном. При устройстве подземных помещений бетонируется только днище.

Разработку грунта внутри опускного колодца производят при малых размерах этого колодца с помощью грейферов, при больших – используются экскаваторы с прямой или обратной лопатой и бульдозеры, размещаемые внутри колодца. В последнем случае грунт грузится в бадьи и доставляется на поверхность краном, находящимся за пределами контура колодца. В некоторых случаях используются гидромеханизация.

В процессе опускания колодца необходимо вести постоянный геодезический контроль вертикальности и скорости погружения.

Основные проблемы устройства опускных колодцев связаны с возникающими перекосами, зависанием, иногда самопроизвольным опусканием, появлением трещин в стенках.

Рисунок 96 Схема устройства опускного колодца:

а – установка на поверхность, б – удаление грунта из внутренней зоны опускного колодца и заглубление колодца, в – наращивание новых секций, г – опускной колодец опущен до проектной отметки, д – у опускного колодца сделано дно

Перекосы устраняются более интенсивной разработкой грунта в местах, где затруднено опускание, местной дополнительной пригрузкой, местным уменьшением бокового трения путем частичной откопки. В особых случаях используется динамические колебания грунта, создаваемые путем направленного взрыва ВВ в стороне от сооружения.

Зависание устраняется увеличением веса (пригрузка), иногда вибрацией, предотвращается уменьшением бокового трения путем применения «тиксотропных» рубашек. Тиксотропной рубашкой называют искусственно создаваемый слой глинистого раствора, обволакивающий наружную поверхность опускного колодца, и снижающий боковое трение. Такой раствор нагнетается в полость между боковой поверхностью колодца и окружающим массивом грунта. По составу это тот же раствор из бентонитовых глин, о котором говорилось в предшествующем разделе, но в отличие от описанного применения (защита от обрушения вертикальны стенок траншей или скважин) в данном случае он используется для уменьшения сил трения, возникающих по боковой поверхности стенок опускного колодца.

При самопроизвольном опускании колодца обычно подводятся подкладки под ножевую часть.

Трещины в стенках колодца свидетельствуют о чрезмерном перекосе или недостаточной прочности стенок. В этих случаях сначала устраняются причины перекосов, затем производится заделка трещин методами, описанными в разделе 3.9.

Контрольные вопросы:

1. Что такое опускной колодец? Где применяется опускные колодцы?

2. Какие основные проблемы возникают при погружении опускных колодцев, как они решаются?