Устройство котлованов

При устройстве котлованов для фундаментов приходится выполнять комплекс из трех видов работ: крепление стен, откопка (удаление грунта) и борьба с водой, что называют осушением котлована.

Осушение. Для осушения котлованов в глубокой древности применяли различные черпаки , потом простейшие водоотливные машины , в том числе и Архимедов винт . В более поздние времена широкое применение получили ручные насосы .

Было замечено , что при откачке воды из котлована грунт на его дне сильно разрушается . Для борьбы с этим явлением с древних времен применялись различные средства , например , укрепление дна слоем гравия или щебня или даже втрамбованием мелкого камня , причем эти меры характерны для 19 в.

Крепление стен. Крепление отвесных граней выемок было известно человеку в весьма отдаленные времена .Крепление граней применялось не только в котлованах , но и в постоянных сооружениях . В наше время укрепление отвесных стен котлованов и вообще выемок в большинстве случаев делается из металлического и деревянного шпунта , а постоянных ограждений – из железобетонного шпунта .

Опускные колодцы и кессоны

Способ постройки фундаментов , известный в фундаментостроении под названием опускного колодца .Сущность этого способа состоит в следующем . На поверхности грунта или , если выгодно , то в котловане , откопанном до уровня грунтовой воды , строят нижнюю часть фундамента , оставляя по вертикальной его оси шахту 2 , внизу которой делают расширение , образуя этим рабочую камеру 1 . Затем через шахту в рабочую камеру опускаются рабочие , которые , подкапывая колодец снизу, производят его погружение. Откопанный грунт через шахту поднимают наверх и выбрасывают в отвал

Современные средства позволяют опускать колодцы практически любых, даже очень больших, размеров и формы в плане на любую глубину; имеются примеры колодцев с размерами в плане 40*50 м. и погружением на 50-55 м от поверхности.

Из железобетона стены колодца можно делать тонкими, и тогда его применяют в качестве оболочки для постройки различных приямков, резервуаров, шахт. При постройке шахт опускные колодцы называют опускной крепью .

В наше время колодцы делают в виде круговых тонкостенных железобетонных оболочек , которые погружают в грунт посредством вибропогружателей или мощных молотов , устанавливаемых на верхнем торце . Удаление грунта осуществляется механическим способом . Погружение кольцевых оболочек в принципе сходно с погружением пустотелых свай большого диаметра .Кессон в отличие от опускного колодца , представляет собой как бы опрокинутый ящик , наполненный сжатым воздухом , который вытесняет воду из камеры под нож его стены. Доступ в камеру производится через шахтные трубы и воздушные шлюзы .Давление воздуха должно увеличиться на 1 ат на каждые 10 м заглубление ножа ниже уровня воды .

Первый из кессонов для постройки фундамента опоры железнодорожного моста был опущен в Англии. В России впервые металлические кессоны были опущены в Ковано (Каунас) для сооружения опор железнодорожного моста через р. Неман .В России деревянные кессоны были применены при постройке мостов на Сибирской железной дороге по проекту инженера Е.К.Кнорре.

В 1899 г. в России инженер А.Н. Лентовский впервые в мире построил кессон с боковыми стенами (консолями) из бутовой кладки и толстым бетонным армированным рельсами потолком.

В целях экономии металла , острый недостаток которого ощущался в СССр в 20-х годах , инженер Ф.Ф. Антропов разработал проект деревобетонного кессона , в котором арматура была сделана из деревянных брусков .Эти кессоны некоторое время применялись вполне успешно , но вскоре были вытеснены массивными бетонными кессонами со слабым металлическим армированием . Там , где это было необходимо , снова сооружались железобетонные кессоны .

Погружение кессона с рабочими , находящимися в сжатом воздухе , обуславливает , во-первых , ограничение глубины погружения его ниже уровня воды – не более 35-37 м и , во-вторых , относительную дороговизну работ .