Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Опускной колодец.doc
Скачиваний:
0
Добавлен:
23.08.2019
Размер:
971.26 Кб
Скачать

Технология строительства подземных сооружений

Опускной колодец.

  1. Определение понятия. Сущность.

  2. Назначение опускных колодцев

  3. Типы опускных колодцев (материал, форма, технологии опускания)

1. Метод опускного колодца используют при устройстве фундаментов глубокого заложения, строительстве сооружений водопровода и канализации используют при устройстве заглубленных помещений насосных станций, стволов, шахт, водозаборов, а также различных подземных опор и др. Сущность метода состоит в том, что первоначально на поверхности земли возводят стены колодца, оборудованные ножевой частью, а затем внутри его разрабатывают грунт в направлении от центра к периметру стен. За счет подработки грунта стены утрачивают опору с внутренней стороны и под действием собственной тяжести колодец опускается, выдавливая грунт (благодаря специальной конструкции ножа) внутрь.

Опускные колодцы различаются:

по материалу — бетонные, железобетонные, металлические, каменные, деревянные и кирпичные; Опускные колодцы из дерева, камня и кирпича применяются крайне редко; ФОТО

по форме (в плане) — круглые, овальные (эллиптические или с закругленными торцевыми стенками) и прямоугольные (РИС 1); Прямоугольная или квадратная форма позволяет более рационально использовать площадь внутреннего помещения под оборудование. Однако опускные колодцы круглой формы более экономичны. Круглый опускной колодец лучше работает на сжатие и меньше подвержен кренам при опускании.

по форме, по вертикали цилиндрические и призматические, конические и ступенчатые

Рис.1 - Формы сечений опускных колодцев в плане: а – круглая;

б – квадратная; в – прямоугольная; г – прямоугольная с поперечными перегородками; д – с закругленными торцевыми стенками

1 — стенка; 2 — днище; 3 — поперечная стенка;

Рис.15.2 - Формы вертикальных сечений опускных колодцев:

а – цилиндрическая; б – коническая; в – цилиндрическая ступенчатая; 1 – ножевая часть опускного колодца;

2 – оболочка опускного колодца; 3 – арматура ножа колодца

по технологии опускания — насухо, с водоотливом или искусственным понижением уровня грунтовых вод и без водоотлива с разработкой грунта под водой.

Разработка грунта в опускном колодце:

а – насухо с помощью экскаватора;

б – под водой с помощью грейфера;

1 - колодец; 2 – башенный кран; 3 – экскаватор;

4 – кран-экскаватор; 5 – грейфер

На обводненной территории или в грунтах с высоким уровнем подземных вод предварительно производят водопонижение или откачку воды.

Для уменьшения и равномерной передачи на поверхность грунта давления от первого яруса опускного колодца до начала работ по бетонированию или монтажу под ножевую часть колодца должно быть подготовлено временное основание в виде песчано-щебеночных призм, деревянных или железобетонных подкладок, железобетонных. монолитных или сборных колец.

устройство основания под нож стен, выполненных из сборных панелей: 1 — нож; 2 — опорные стойки; 3 — уплотненный щебень; 4 — монтажные петли; 5 — опорное кольцо из сборных железобетонных блоков; 6 — обратная песчаная засыпка;

7 —форшахта из бетона; 8 — разделительные доски

Производство работ по устройству опускных колодцев разбивается на несколько циклов (строительных технологических комплексов):

1. Устройство основания под ножевую часть.

2. Бетонирование ножевой (опорной) части и нижнего яруса опускного колодца.

3. Наращивание стенок опускного колодца.

4. Гидроизоляция стенок опускного колодца.

5. Опускание колодца.

6. Бетонирование днища опускного колодца.

Гидроизоляция стенок опускных колодцев должна выполнятся до их опускания.

Массивные колодцы, как правило, гравитационные, погружаемые под воздействием собственного веса. Тонкостенные колодцы погружают в тиксотропных рубашках или с использованием задавливания.

При погружении колодцев больших размеров используют такие способы, как подмыв грунта, погружение колодцев в тиксотропных рубашках и использование электроосмоса.

Тиксотропная рубашка слой спец. глинистого раствора, заливаемого в зазор между породной стенкой шахтного ствола (котлована) и внеш. поверхностью погружаемого методом "опускного колодца" сооружения.

Сущность погружения колодцев в тиксотропных рубашках заключается в следующем: полость, возникающую под наружным выступом ножа, заполняют глинистым раствором с тиксотропными свойствами. Глинистый раствор (тиксотропная рубашка) предотвращает обрушение грунта и таким образом стены колодца не соприкасаются с грунтом. Силы трения остаются только в пределах поверхности ножа, которая составляет около 10 % всей поверхности опускного колодца, контактирующего с грунтом.

Погружение колодцев в тиксотропной рубашке позволяет уменьшить толщину стен колодцев и исключить зависание колодцев в грунте. Все это по сравнению с традиционными методами снижает затраты труда на 30—35%, а стоимость работ — на 15—20%.

В глинистых грунтах для снижения трения может применяться электроосмос. Сущность электроосмоса состоит в периодическом привлечении к наружной поверхности колодца воды, которая содержится в грунтовом массиве в свободном или связном состоянии. Эта вода перемещается от анода к катоду при наложении на массив постоянного электрического поля. Для этого погружаемый колодец оборудуется системой электродов: один — в виде металлических поясов (катоды) крепится на наружной поверхности колодца; другие — в виде металлических труб забиваются на определенном расстоянии вокруг погружаемого колодца.

При погружении колодцев больших размеров целесообразно совместное использование электроосмоса и тиксотропной рубашки.

В некоторых случаях опускные колодцы погружают задавливанием. Устройства для задавливания колодцев должны обеспечить их многократное использование. Для снижения сил трения по наружной поверхности иногда выполняют антифрикционные покрытия. Способ погружения опускных колодцев задавливанием может применяться как при наращивании стен сборными элементами, так и монолитным железобетоном при глубине более 20 м. Не рекомендуется его применять в скальных и полускальных грунтах, а также в грунтах с валунными включениями.

Погружение колодца.

Погружение опускных колодцев в грунт является наиболее сложным и ответственным процессом при их строительстве. Перед погружением необходимо провести распалубочные работы, снять колодец с искусственного основания (подкладок), установить землеройное водоотливное и другое специальное оборудование. Последовательность удаления подкладок должна быть такой, чтобы не произошло перекоса кольца. При погружении грунт разрабатывается слоями равномерно по всей площади колодца.

Сухие грунты разрабатываются землеройной техникой внутри колодца и удаляются краном-грейфером или в бадьях. Обводнённые грунты разрабатываются средствами гидромеханизации (землесосом, гидромонитором) или с водоотливом. В этом случае предусматривается система водоотвода с мощными насосами. В практике строительства часто применяют водопонижение иглофильтровыми установками.

Систематический контроль за погружением колодца ведут с помощью рисок, нанесённых на стенки или нивелировочных контрольных реек, закреплённых по концам двух взаимно перпендикулярных диаметров кольца. Колодцы при погружении могут накренятся, поэтому проверку вертикальности следует производить на всех этапах погружения.

С целью уменьшения трения по наружной поверхности стен возможно применять способы нагнетания тиксотропного раствора, устройства полимерных покрытий и обмазок (снижают трение на 25...50%).

Кроме способа естественного погружения под действием собственного веса используют более прогрессивный (но более дорогой) способ принудительного погружения с помощью домкратов (вдавливания).

Устройство днища.

Устройство днища опускного колодца является завершающей операцией. При сухих грунтах производится бетонирование по щебёночной подготовке и гидроизоляция металлическими листами.

При разработке рыхлых водонасыщенных грунтов возможны наплывы грунта из под ножа, что затрудняет устройство днища. В этом случае вначале устраивают бетонную подушку, укладываемую методами подводного бетонирования: восходящего раствора или вертикально перемещающейся трубы. После набора её бетоном достаточной прочности воду из колодца откачивают и под прикрытием подушки устраивают гидроизоляцию, а затем насухо бетонируют днище.

4.2.1. Технология «стена в грунте».

Технология «стена в грунте» применяется при возведении заглубленных сооружений в условиях городской застройки: подпорные стенки, противо-фильтрационные завесы, тоннели мелкого заложения, котлованы, подземные гаражи, пешеходные переходы, ёмкости для хранения жидкостей и др.).

Сущность технологии: в грунте устраиваются выемки и траншеи различной конфигурации в плане, которые заполняются ограждающими конструкциями из монолитного или сборного железобетона; внутреннее земляное ядро разрабатывается землеройными машинами, после чего выполняются основные проектные конструкции. Конструктивно технология «стена в грунте» разделяется на два вида: свайный и траншейный.

С вайный – ограждающая конструкция образуется из сплошного ряда вертикальных буронабивных свай.

Схема образования непрерывных стенок

- пересекающиеся сваи 1 – первая проходка 2 – вторая

Сначала забуриваются скважины первой проходки на

р асстоянии 1,5Д (по осям), потом второй проходкой пробуриваются объединяющие скважины. В скважины опускается арматура и производится бетонирование методом «вертикально перемещающейся трубы» ВПТ.

Т раншейный способ предусматривает разработку узких траншей специальной землеройной техникой (многоковшовыми экскаваторами, грейфером и др.) с последующим армированием и бетонированием траншей. При этом способе может применятся вертикальная установка (монтаж) в траншеи сборных железобетонных плит.

Траншеи могут разрабатываться двумя проходками (аналогично свайному способу) или непрерывной прорезью с секционным заполнением.

заполнение разработка направление движения экскаватора

бетон перемычка

Технология «стена в грунте» применяется для сооружений любой длины и конфигурации. В качестве захватки принимается секция бетонирования. Длина секции зависит от производительности бетоноукладочного комплекса.

В зависимости от свойств грунта и его влажности применяют два метода возведения «стен в грунте».

Сухой – применяется в сухих, маловлажных грунтах, без применения глинистых растворов.

Мокрый – применяется с водонасыщенных, неустойчивых грунтах, требующих закрепления стенок траншей от обрушения грунта в процессе его разработки и при укладки бетонной смеси.

Устойчивость стенок выемок и траншей обеспечивается заполнением их глинистыми растворами с тиксотропными свойствами. Тиксотропность – способность раствора загустевать в состоянии покоя и сдерживать стенки от обрушения, а при динамических воздействиях разжижаться. Глинистый раствор приготовляется из бентонитовых глин на глиномешалках, с добавлением химических реактивов(соды, крахмала, ССБ и др.). После очистки от песка и крупных включений раствор перекачивается в ёмкости для хранения (объёмом до 10м3), откуда поступают в траншею (скважину). После использования раствор направляется в ёмкость- отстойник, узел очистки (вибросита) и на повторное использование. Обычно используется глинопорошок заводского изготовления.

Очерёдность производства работ:

Длину захватки бетонирования назначают от 3 до 6 м определяют по следующим критериям:

        • условиям обеспечения устойчивости траншеи;

        • принятой интенсивности бетонирования;

        • типу машин разрабатывающих траншею;

        • конструкции и назначению «стены в грунте».

Очерёдность производства работ:

Сухой способ

    1. Разбивка участка на захватки (по производительности землеройного оборудования) – 3…6м длиной.

    2. Разработка грунта с устройством форшахты (укрепление верха траншеи).

    3. Заполнение выемки проектным материалом (буронабивные сваи, сборные железобетонные элементы, монолитный бетон с армированием).

Мокрый способ

  1. То же, с учётом :

а) обеспечения устойчивости траншей;

б) принятой интенсивности производства работ;

в) используемых типов машин;

г) конструкции и назначения «стены в грунте».

  1. Разработка грунта с установкой перемычек между захватками экскаватором «обратная лопата», грейфером, роторным рабочим органом, буровой установкой .

  2. Нагнетание тиксотропного раствора с помощью грязевых и центробежных насосов производительностью 6…200м3/час (вместе с разработкой грунта).

  3. Арматурные работы.

  4. Опускание в траншею бетонолитных труб и бетонирование методом ВПТ (вертикально-перемещаемой трубы).

  5. Монтаж сборных элементов (как вариант).

  6. Откачка насосами отработанного тиксотропного раствора, очистка и вторичное использование.

  7. Разработка котлована (или другое инженерное мероприятие по проекту).

При использовании мокрого метода необходимо учитывать следующее:

  • инженерно-геологическое строение должно быть изучено на глубину 1,5Н+5м, где Н – глубина заложения основного сооружения. Рекомендуемая сетка скважин 20×20м (для линейных сооружений через 20м);

  • мокрый способ не применим при наличии грунтов с кавернами, пустотами, илистых, рыхлых, насыпных; если в грунте имеются обломки строительных конструкций, металл, выходы скалы; при небольших глубинах котлована (до 3…5м), если можно использовать более простые и дешёвые способы разработки котлована;

  • наличие грунтов или его прослоек, разрабатываемость которых выше технологических возможностей землеройной техники.

Последовательность работ при устройстве монолитных конструкций по способу «стена в фунте» (рис. 6.1):

1) забуривание торцевых скважин на захватке;

2) разработка траншеи участками или последовательно на всю длину при постоянном заполнении открытой полости бентонитовым раствором, с ограничителями, разделяющими траншею на отдельные захватки;

3) монтаж на полностью отрытой захватке арматурных каркасов и опускание на дно траншеи бетонолитных труб;

4) укладка бетонной смеси методом вертикально перемещаемой трубы с вытеснением глинистого раствора в запасную емкость или на соседний, разрабатываемый участок траншеи.

Арматура «стены в фунте» представляет собой пространственный каркас из стали периодического профиля, который должен быть уже траншеи на 10... 12 см. Перед опусканием арматурных каркасов в траншею стержни целесообразно смачивать водой для уменьшения толщины налипаемой глинистой пленки и увеличения сцепления арматуры с бетоном.

Бетонирование осуществляют методом вертикально перемещаемой трубы с непрерывной укладкой бетонной смеси и равномерным заполнением ею всей захватки снизу вверх.

Бетонолитные трубы – металлические трубы диаметром 250...300 мм, толщина стенок 8...10 мм, горловина – на объем трубы, съемный клапан ниже горловины, пыжи из мешковины.

Ограничители размеров захватки:

  • при глубине траншеи до 15 м применяют трубы диаметром, меньшим ширины траншеи на 30...50 мм; их извлекают через 3...5 ч после окончания бетонирования на захватке и образовавшаяся полость сразу заполняется бетонной смесью;

  • при глубине траншеи до 30 м устанавливают ограничитель в виде стального листа, который приваривают к арматурному каркасу. При необходимости лист усиливается приваркой швеллеров.

При длине захватки более 3 м бетонирование обычно осуществляют через две бетонолитные трубы одновременно Для повышения пластичности бетона и его удобоукладываемости применяют пластифицирующие добавки – спиртовую барду, суперпластификаторы.

Перерывы в бетонировании – до 1,5 ч летом и до 30 мин – зимой.

Бетонную смесь укладывают до уровня, превышающего высоту конструкции на 10...15 см для последующего удаления слоя бетона, загрязненного глинистыми частицами. При использовании виброуплотнения вибраторы укрепляют на нижнем конце бетонолитной трубы. При трубах длиной до 20 м применяют один вибратор, длиной до 50 м - два вибратора.

Трубы на границе захваток обязательно извлекают. Раннее извлечение приводит к разрушению кромок образовавшейся сферической оболочки, что нежелательно, а позднее приводит к защемлению трубы между бетоном и землей, и требуются значительные усилия для ее извлечения. Поэтому часто вместо труб ставят неизвлекаемые перемычки из листового железа швеллеров или двутавров, обязательно привариваемых к арматурным каркасам сооружения.

Иногда для предохранения устья траншеи от разрушения и осыпания устраивают из сборных элементов или металла форшахты – оголовки траншей глубиной до 1м для усиления верхних слоев грунта, или это траншея с укрепленными на глубину до 1м верхними частями стенок.

Недостатки технологии -стена в грунте»: ухудшается сцепление арматуры с бетоном, так как на поверхность арматуры налипают частицы глинистого раствора; много сложностей возникает при ведении работ в зимнее время, поэтому, когда позволяют условия, используют сборный и сборно-монолитные варианты.

Применение сборного железобетона позволяет:

• повысить индустриальность производства работ;

• применять конструкции рациональной формы: пустотные, тавровые и двутавровые;

• иметь гарантии качества возведенного сооружения.

Недостатки сборного железобетона: требуется специальная технологическая оснастка для изготовления изделий, каждый раз индивидуального сечения и длины; сложность транспортирования изделий на строительную площадку; требуются мощные монтажные краны; стоимость сборного железобетона значительно выше, чем монолитного.

Вертикальные зазоры между сборными элементами заполняются цементным раствором при сухом способе производства работ. При мокром способе наружную пазуху траншеи заполняют цементно-песчаным раствором, а внутреннюю — песчано-гравийной смесью. Наружное заполнение в дальнейшем будет служить в качестве гидроизоляции.

Применяют два варианта сборно-монолитного решения:

нижняя часть сооружения до определенного уровня состоит из монолитного бетона, вышележащие конструкции — из сборных элементов;

сборные элементы применяют в виде опалубки-облицовки, которую устанавливают к внутренней поверхности траншеи, наружная полость заполняется монолитным бетоном.

При строительстве туннелей и замкнутых в плане сооружений после устройства наружных стен грунт извлекается из внутренней части сооружения и его отвозят в отвал, днище бетонируют или устраивают фундаменты под внутренние конструкции сооружения.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.