3. Сооружение опоры с ограждением котлована. Виды ограждений. Области применения различных типов ограждения.

Ограждение котлована закладным креплением

Если уровень грунтовых вод ниже дна котлована, его ширина не больше 4-х, а глубина – 5 м, применяют закладное крепление. В некоторых случаях его выполняют полностью деревянным. Для другого варианта используют вертикальные стойки из двутавровых балок, за которые с внешней стороны котлована горизонтально закладывают доски (рис. 2.4).

Рис. 2.4 – Закладное крепление стенок котлована с металлическими двутавровыми стойками

Если грунт котлована способен удерживать вертикальные откосы, закладное крепление устраивается сразу после отрывки котлована на полную глубину. Если же грунт недостаточно устойчив, крепление устраивают в несколько приемов. Сначала забивают стойки по периметру, после чего, по мере отрывки котлована, устанавливают горизонтальные доски крепления и распорки. Закладное крепление удаляют снизу вверх по мере возведения фундамента и уплотнения грунта в пазухах.

Шпунтовое ограждение котлована

Шпунтовое ограждение котлованов состоит из стенки, выполненной из деревянных, металлических или железобетонных вертикальных шпунтин (шпунтовых свай), горизонтальных обвязок (наружных и внутренних), распорок (или анкеров, работающих на растяжение) и маячных свай. Применять шпунт целесообразно, когда уровень грунтовых вод расположен выше дна котлована, в неустойчивых и водоносных грунтах. Ограждение не только удерживает стены в вертикальном положении, но и препятствует поступлению грунтовых вод в котлован. Для этого поперечному сечению шпунтины придается форма, которая обеспечивает плотное сопряжение с другими шпунтовыми сваями.

Деревянный шпунт применяют для забивки до 4–6 м, если в грунте нет включений (например, затонувших бревен, камней и пр.). На открытых водотоках с глубиной воды до 4 м возможно двойное ограждение с расстоянием между шпунтовыми стенками не менее 1 м. Пространство между стенками заполняют песчаным, супесчаным и суглинистым грунтом.

Для ускорения работ деревянные шпунтины объединяют в пакеты из 2–3 штук. Шпунт забивают гребнем вперед, что обеспечивает плотность прижатия соседних шпунтин. Шпунтовые стенки располагаются между парными направляющими схватками, где поставлены временные прокладки. Их удаляют по мере забивки шпунта.

В плотных глинистых и гравелистых грунтах для ограждения котлованов глубиной более 4–6 м применяется металлический инвентарный шпунт (рис. 1.7). Характеристики металлического шпунта приведены в табл. 1.2, а устройство ограждения показано на рис. 2.5.

Рис. 2.5 – Ограждение из металлического шпунта: а, б – угловые шпунтины; в – план ограждения; 1 – маячная свая; 2 – направляющие; 3 – коротыши; 4 – шпунт

Чтобы гарантировать замыкание стенки, шпунтины ограждения выставляют на всю длину стенки, а затем осаживают в несколько приемов.

Верх шпунтового ограждения в период производства работ должен быть на 0,2–0,4 м выше максимально возможного уровня грунтовых вод и на 0,7 м выше рабочего уровня воды в акватории. Глубина погружения шпунта ниже дна котлована должна соответствовать проекту. Однако она не должна быть менее 1 м в связных, крупнопесчаных, гравелистых грунтах и менее 2м – в мелкопесчаных и плывунных грунтах. Глубина погружения внешнего ряда двойного шпунтового ограждения во всех случаях принимается не менее 2 м.

Для погружения в грунт металлического шпунта часто применяется навесное оборудование к кранам,– вибромолоты отечественного и зарубежного производства. Принцип их действия заключается в том, что при синхронном вращении эксцентриков молота возникает вынуждающая сила, обеспечивающая периодическое нанесение ударов по шпунтине через наголовник. При извлечении шпунта эксцентрики вращаются в обратном направлении.

Сооружение ограждения в виде бездонного ящика

Бездонные ящики применяют при строительстве в акватории фундаментов на естественном основании, не заглубляемых в грунт (например, в скальные грунты или твердые глины), а также при возведении высоких свайных ростверков (в любых грунтах).

Бездонный ящик представляет собой конструкцию с водонепроницаемыми стенками, которую изготовляют непосредственно на месте опускания на подмостях (на поверхности льда зимой) или на берегу с последующей транспортировкой на плаву к месту сооружения опоры.

Ограждения в виде бездонных ящиков обычно используют на реках с глубиной до 4–6 м. Они бывают неразборными (чаще деревянными) или разборными (их монтируют из щитов). Неразборные ящики состоят из брусчатого или металлического каркаса с жесткими распорками, с водонепроницаемой дощатой или брусчатой обшивкой.

Бездонный ящик имеет ножевую часть, которую оставляют на месте после разборки ящика. В месте контакта бездонного ящика с дном реки с внешней стороны по периметру присыпают песок либо укладывают подводный бетон, мешки с глиной или бетонной смесью. Дно в месте установки ящика необходимо предварительно спланировать.

Надежное сопряжение ящика (основание которого водонепроницаемо) с дном котлована позволяет произвести водоотлив, после чего кладка фундамента ведется насухо. При фильтрации грунта основания или некачественном примыкании ящика ко дну водоема приходится прибегать к укладке тампонажного слоя подводного бетона. Толщина слоя определяется из условия недопущения всплытия ящика вместе с бетонной подушкой после откачки воды из ограждения под действием гидростатического давления воды (рис. 2.7).

Рис. 2.7 – Ограждение в виде бездонного ящика: 1 – обшивка; 2 – обвязка; 3 – распорки

Для обеспечения водонепроницаемости ящика доски стенок зашивают в 2 слоя и прокладывают между ними рубероид. Если стенки брусчатые, стыки между брусьями конопатят. Во время откачки воды из ограждения его можно снаружи обсыпать опилками, перемешанными с песком, чтобы щели в стенке заилились.

Когда сооружают свайный фундамент в виде высокого ростверка, после установки ящика на дно водоема внутрь него засыпают песок. Далее погружают (забуривают) сваи и методом вертикально перемещаемой трубы (ВПТ) укладывают подводный бетон. Затем из котлована откачивают воду, срубают головы свай и насухо сооружают ростверк.

Укладка бетонной смеси под воду методом ВПТ производится:

• в огражденные котлованы опор для создания тампонажного слоя;

• в скважины, пробуренные при устройстве буронабивных свай;

• во внутренние полости свай-оболочек.