Содержание, карта.

Фундаменты глубокого заложения


Виды фундаментов глубокого заложения

При строительстве крупных зданий с большими размерами и весом нужно учитывать, что они будут оказывать значительное давление на грунт. Для них необходима опора, которая сможет выдержать такое давление. Поэтому строители используют в таких случаях фундаменты глубокого заложения. Такой тип базовой части постройки отличается от других, подобных ей, глубиной, на которой ее закладывают.

Возводят такие фундаменты не только при больших габаритах здания. Их создают также в случаях, если постройка будет расположена на достаточной глубине, если предполагаются серьезные горизонтальные нагрузки или при чрезмерном давлении на почву в верхних ее слоях. Размещают такой фундамент на глубине, которая находится за пределами уровня замерзания грунта.

Виды фундаментов глубокого залегания

Основным отличием фундамента глубокого заложения является его способность к выдерживанию больших нагрузок.

Существуют разные виды таких фундаментов. Всего их 3:

  1. Буронабивной. При его создании используется бетонирование. Предварительно необходимо высверлить скважины в грунте глубиной до полуметра, установить в них специальный арматурный каркас, а затем залить бетонный раствор. Преимуществом буронабивного фундамента является его устойчивость на почвах, склонных к вспучиванию.

    Фундамент ленточный глубокого заложения

  2. Ленточный. Его используют в случаях, когда почва является песчаной, скальной или глинистой. Если грунт отличается высоким уровнем влажности, ленточный фундамент лучше заменить другим. Важно помнить о необходимости хорошей вентиляции пространства под полом, чтобы избежать сырости.

Перед возведением фундамента такого типа нужно выровнять грунт. После этого насыпается песок, щебень и отсев гранита. Затем создается ленточный фундамент.

  • Столбчатый. Такой тип основания используется, если почва под постройкой глинистая или влажная. Также эти фундаменты подходят для вспучивающихся почв. Принцип выполнения такого основания – размещение в грунте столбов из камня, бетона или дерева.

Данные виды фундаментов глубокого залегания иногда используются в сочетании друг с другом. На основе принципов их конструирования формируется несколько разных типов основания под постройку. Наиболее распространенные их виды:

  1. Основание в виде опускного колодца.
  2. Кессон.
  3. Фундамент на буровой опоре.
  4. Стены в грунте.
  5. Тонкостенная оболочка.

Для возведения этих конструкций очень часто используется ленточный тип фундамента. Его предпочитают из-за меньшего объема работ при возведении, поскольку нет необходимости выкапывать котлован. Однако, независимо от технологии глубокое заложение фундамента отличается высоким уровнем качества.

Возведение основания в виде опускного колодца

Опускные колодцы являются симметричными конструкциями, которые формируются из бетона во время строительства или компонуются из заготовленных деталей. В числе материалов для изготовления используются камни, металл, кирпичи и т.д.

Колодец необходимо погрузить в грунт, что делается либо под воздействием его веса, либо с применением вибрационного метода. Погружение должно быть вертикальным. По мере вхождения системы в грунт, нужно удалять излишки почвы.

На этом видео распространенные ошибки при закладывании фундамента. Обязательно посмотрите.

Формирование кессонных конструкций

Если фундамент будет пролегать ниже грунтовых вод, используется этот тип основания.

Кессон представляет собой специальную камеру, с помощью которой воздухом высушивают и удаляют грунт. Когда кессон помещен на необходимую глубину, его заполняют раствором из бетона.

Данная технология является трудоемкой, поэтому используют ее очень редко, предпочитая современные способы возведения фундамента.

Использование тонкостенных оболочек

Эта конструкция представляет собой цилиндр из металла, пустой изнутри. Внизу цилиндра расположена заостренная режущая часть, которая позволяет опустить его в грунт. При погружении применяются вибрационные технологии. После установки цилиндра его заполняют бетоном.

Применение опор бурового типа

После установки элементов в вертикальном положении внутренние пустоты заливают бетоном.

Перед возведением такой основы необходимо подготовить яму или шахту. Опоры бурового типа выполнены в виде бетонных столбов, которые полностью армируются в нижней части. Низ конструкции отличается несколько большей шириной, чем ее верх. Это способствует снижению давления на грунт. Такой способ возведения является одним из самых устойчивых, поскольку препятствует разрушениям при движениях почвы.

Особенности стен в грунте

Такая конструкция оптимальна для установки на большую глубину. Перед ее возведением выкапывается траншея по периметру постройки. Затем ее заливают раствором из бетона. Такой способ возведения опоры для постройки широко используется в городах или в местности с большим количеством грунтовых вод.

Посмотрите видео-консультацию о выборе фундамента для строительства дома

Технология возведения фундаментов глубокого залегания ленточного типа

Фундаменты глубокого заложения используют для строительства многоэтажных зданий

Фундамент глубокого заложения позволяет создать опору на более плотный слой грунта. Однако, для его возведения требуется гораздо больше усилий и средств. Но за счет своей устойчивости такие конструкции широко используются при строительстве многоэтажных зданий.

Процесс возведения подразумевает несколько этапов работы. Это:

  1. Разметка. Необходимо отметить важные участки на территории стройки. Зачастую для этого применяются колышки и веревка.
  2. Подготовка. Важно определить, на какую глубину будет залегать фундамент. Для этого необходимо учесть уровень залегания грунтовых вод, особенности почвы и предполагаемый масштаб эксплуатации постройки.
  3. Опалубка. Ее изготавливают либо самостоятельно, либо используют специальные промышленные заготовки.
  4. Армирование. На этом этапе отделают основание постройки от грунта в нужных участках, чтобы избежать воздействия на фундамент.
  5. Замешивание и заливка раствора. Желательно заливать раствор за один раз. Если это сделать невозможно, то стоит заливать бетон вертикальными слоями, поскольку это позволит формирование прочной конструкции на случай движения грунта.
  6. Гидроизоляция. Чтобы избежать скорого разрушения опоры необходимо уменьшить силу воздействия влаги на нее. Для этих целей используют полиэтилен либо рубероид.
  7. Снятие опалубки. Она производится после застывания бетона. После производится обратная засыпка.

Технология выполнения фундаментов такого типа довольно сложна для самостоятельного выполнения, поэтому обычно для этих работ используют специалистов.

20. Типы фундаментов глубокого заложения. Области и условия их применения.

При больших сосредоточенных нагрузках, когда устройство ФМЗ в котловане невыполнимо или невыгодно, а сваи не обеспечивают необходимой НС, а также при строительстве тяжелых и чувствительных к неравномерным осадкам сооружений (массивные кузнечные молоты, крупные прессы, зданий и насосных станций и водозаборов, опоры мостов, заглубленные и подземные сооружения – гаражи, склады, емкости, глубокие колодцы и т.п.) стремятся передавать нагрузки на скальные или полускальные основания, т.е. малосжимаемые грунты. В ряде случаев при этом приходится прорезать значительную (несколько десятков метров) толщу слабых водонасыщенных грунтов.

Для этого прибегают к устройству ФГЗ. Их разделяют на следующие виды:

- Опускные колодцы;

- Кессоны;

- Тонкостенные оболочки;

- Буровые опоры и фундаменты, возводимые методом «Стена в грунте»

21. Устройство фундаментов и подземных сооружений методом опускного колодца. Основные понятия. Схемы нагрузок, порядок расчёта.

4.2 Опускные колодцы

Представляют собой замкнутую в плане и открытую сверху и снизу полую конструкцию, бетонируемую или собираемую из сборных элементов на поверхности грунта и погружаемую под действием собственного веса или дополнительной пригрузки по мере разработки грунта внутри нее (рис.13.1 и 13.2.).

Рис.13.1 Последовательность устройства опускного колодца:

а – изготовление первого яруса опускного колодца на поверхности грунта; б – погружение первого яруса опускного колодца в грунт; в – наращивание оболочки колодца; г – погружение колодца до проектной отметки; д – заполнение бетоном полости опускного колодца в случае использования его как фундамента глубокого заложения

Рис.13.2. Формы сечений опускных колодцев в плане:

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

  • Форма колодца в плане определяется конфигурацией проектируемого сооружения См. рис.13.2.

Наиболее рациональной является круглая форма, т.к. стенка круглого колодца работает только на сжатие, и при заданной площади основания

  • В любом случае очертание колодца должно быть в плане симметричным, т.к. всякая асимметрия осложняет его погружение (прекосы, отклонения).

  • Конструкционные материалы для опускных колодцев:

- дерево;

- каменная или кирпичная кладка;

- металл;

- бетон

- ж/б- наиболее распространен:

1.Монолитные (только когда форма колодца в плане имеет сложное очертание, нет возможности изготовления сборных элементов, при проходке скальных грунтов и грунтов с большим числом валунов).

2.Сборные (наибольшее предпочтение)

  • Погружению колодца в основание сопротивляются силы трения стен колодца о грунт. Для уменьшения трения колодцам придают коническую или цилиндрически уступчатую форму, с использованием тиксотропной суспензии. Оболочка опускного колодца из монолитного ж/б состоит из двух основных частей : 1 – ножевой; 2 – собственно оболочки. См. рис. 13.3.

Рис.13.3. Форма вертикальных сечений монолитных опускных колодцев:

а – цилиндрическая; б – коническая; в – цилиндрическая ступенчатая; 1 – ножевая часть опускного колодца; 2 – оболочка опускного колодца; 3 – арматура ножа колодца

  • Ножевая часть шире стены оболочки на 100…150мм со стороны грунта.

  • Толщина стен монолитных колодцев определяется из условия создания веса, необходимого для преодоления сил трения.

Рис.13.5. Сборный опускной колодец из вертикальных панелей:

1 – панели; 2 – форшахта;

  • Каждая из плоских вертикальных панелей (клепок) представляет собой элемент стены колодца на всю его высоту (рис.13.5). Между собой панели соединяются с помощью петлевых стыков или накладками на сварке.

  • При необходимости возведения такого опускного колодца большей высоты стены его наращивают такими же панелями, но уже без ножевой части. При этом в горизонтальном стыке панели верхнего и нижнего яруса соединяют сваркой закладных деталей.

Рис.13.6. 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

Эти две схемы погружения колодцев называются:

1.Насухо (при отсутствии подземных вод или с применением открытого водоотлива или водопонижения).

2. С разработкой грунта под водой.

  • Выбор способа разработки грунта зависит от размеров колодца, геологических условий строительной площадки и местных условий строительства. Так, например, грейферы применяют для разработки рыхлых песков, легких супесей, галечников и т.д.

  • Глубина разработки грунта на одну «Посадку» колодца принимается равной 1,5…2,0м при использовании экскаваторов и бульдозеров и не более 0,5м при применении средств гидромеханизации.

  • Разработка грунта под водой осуществляется преимущественно экскаваторами, оборудованными грейфером (рис.13.6 б). В случае очень слабых грунтов (плывуны), чтобы предотвратить их наплыв из-под ножа, рекомендуется поднимать уровень воды в колодце на 1…3м выше УГВ, накачивая в него воду.

  • Недостатком «под водой» является:

- сложность контроля процесса откопки;

- трудность удаления крупных включений.

Виды фундаментов глубокого заложения: особенности расчета

Один из видов фундаментов глубокого заложения

При возведении массивных зданий, с несколькими этажами, поверхностные фундаменты не могут обеспечить должной устойчивости. В таких случаях прибегают к возведению фундамента глубокого заложения. Такая конструкция отличается рытьем более глубокого котлована, как правило, ниже уровня промерзания грунта. Расчет такой конструкции следует производить только после геологической разведки участка застройки.

Условия для строительства глубокого фундамента

Основной классификацией фундаментов глубокого заложения является их тип – ленточные, столбчатые и плитные. Фундаменты глубокого заложения применяют при следующих условиях:

  1. Уровень грунтовых вод должен быть ниже предполагаемой отметки. Производя расчет такой конструкции, следует учитывать тот факт, что если грунт под фундаментом обладает высокой способностью пропускать влагу (пучинистый грунт), то глубина заложения должна превышать уровень промерзания, иначе в такой конструкции нет смысла.
  2. Основание, на которое будет опираться будущий фундамент должно состоять из плотных пород и быть достаточно плотным, чтобы выдержать расчетный вес здания. Если грунт рыхлый, то его необходимо заменить на речной песок. Укладку следует производить с соблюдением всех норм и требований технологии, увлажняя и уплотняя каждый слой.

Если данные условия не соблюдаются, то единственным выходом будет применение свайного фундамента, который также относится к глубинным основаниям.

Опускные и кессонные глубинные колодцы

Схема глубоко заложенного основания здания

По технологии строительства свайные основания подразделяются на виды, одними из которых являются опускные колодцы, они еще называются массивными.

Такой фундамент состоит из колец, которые заглубляются в грунт под силой собственной тяжести. Постепенно грунт в кольцах выбирают и наращивают сверху еще кольца. После того как вся конструкция будет опущена на расчетную отметку, полость бетонируют.

Если полость не будет заполняться бетоном, а будет использоваться в качестве резервуара или подвального помещения, то такую конструкцию называют «колодец-оболочка». Данные опоры могут быть выполнены не только в виде круглых колец, профиль погружаемой секции может иметь любую конфигурацию.

При устройстве такого фундамента важно правильно произвести расчет стенок конструкции, чтобы они выдержали вес бетонной смеси и не лопнули под ее давлением. Чтобы не делать стенки слишком толстыми, можно использовать сборную конструкцию из нескольких секций.

Особенности расчета параметров колодца опоры происходит в несколько этапов:

  • сначала нужно рассчитать наружные размеры котлована и глубину закладки фундамента;
  • после этого, расчетным путем выводят форму его сечения в поперечном профиле;
  • на последнем этапе производят расчет толщины стен и материалов, из которых они будут изготавливаться, а также определяют состав смеси, которой будет заполняться колодец.

Еще одним видом свайных оснований являются кессонные колодцы. Работы по кессонному типу фундаментов одни из сложных и дорогостоящих. Поэтому его применяют только в случае крайней необходимости, к примеру, если нужно возвести массивное здание на рыхлом основании, а перенести его в другое место застраиваемого участка нет возможности. Также подобный метод применяют при высоком уровне расположения грунтовых вод.

Способ производства работ похож на погружение колодца с тем различием, что рабочая зона погружаемого фундамента накрыта кессонной прокладкой, через которую проходит шахта. Воздух поступает в рабочую область по шахте через верхний шлюз, давая рабочим необходимое количество кислорода. Максимальная глубина такого фундамента ограничивается 40 метрами, так как на большей глубине рабочие уже не смогут работать без специальных средств защиты. Строители в рабочей камере производят работу по удалению грунта небольшими группами, смена происходит каждые 3—6 часов.

Читайте также:  Виды фундаментов и их обустройство для беседок с мангалом

Технология производства работ с буровыми опорами

Эскиз устройства буровых опор для заглубленных оснований зданий

Эти конструкции относятся к новым видам фундаментов. Главная особенность таких опор – большая глубина погружения (до 60 метров) при диаметре сечения до двух метров. Их применяют не только при рыхлых грунтах или высоком уровне грунтовых вод. Область применения ограничивается лишь скальными грунтами и грунтом с большим содержанием валунов.

Возможность регулировки шага опор и ширины их сечения позволяют возводить высотные конструкции практически на любых грунтах. Расчет такой опоры очень сложный, для получения всех необходимых исходных данных придется провести целый комплекс изыскательских работ.

На начальном этапе производят бурение скважины до расчетной отметки. Далее, специальной бурильной машиной эту скважину расширяют до необходимого диаметра, после чего укладывают арматурный каркас и производят бетонирование. Такой тип фундаментов применяют не только при строительстве зданий, но также при строительстве дорог в труднодоступных местах, например, в болотистой местности.

Технология строительства ленточного фундамента большой глубины

Вид ленточного основания глубокого заложения

Самым распространенным видом фундамента глубокого заложения является ленточный фундамент. Он дает возможность строить многоэтажные здания на слабых грунтах, при этом основание и является стенами для подвала или цокольного этажа.

Расчет такого фундамента производить самому не рекомендуется, лучше воспользоваться услугами специалистов. Когда будут готовы чертежи или схемы, перед началом строительных работ следует произвести разбивку участка, наметив не только общие границы котлована, но и расположение траншей для заливки.

Первым делом следует подготовить участок застройки – убрать мусор, снять растительный слой чернозема на участке застройки и разметить местоположение траншей. Разбивку лучше всего производить при помощи колышков и строительной лески. Очень важно убедиться, что все углы и параллели размечены правильно, для чего можно воспользоваться геодезическими приборами.

Когда разметка готова, можно приступать к землеройным работам. Чтобы во время работ не отклониться от разметки, нужно пользоваться отвесом, а также постоянно измерять глубину и ширину траншеи. После того как траншея готова, можно устанавливать опалубку. Ее поверхность должна быть ровной и не иметь щелей, чтобы бетон не терял быстро влагу. Далее, в опалубку устанавливается арматурный каркас, как правило, для глубинных фундаментов применяют каркас минимум из двух поясов.

На последнем этапе происходит заливка фундамента. Бетонные работы лучше всего производить сразу, а если это сделать не удается – разбить опалубку на секции, отделив их между собой вертикальными перегородками.

Заливать бетон следует строго по технологии, используя глубинный вибратор для удаления излишков воздуха. После затвердевания бетона опалубку нужно снять, а наружную поверхность, после полного ее высыхания, обработать гидроизоляционными материалами, после чего засыпать грунт обратно и послойно утрамбовать его.

Глава 13 фундаменты глубокого заложения. Заглубленные сооружения

При залегании прочных грунтов на значительной глубине, когда устройство фундаментов в открытых котлованах становится трудновыполнимым и экономически невыгодным, а применение свай не обеспечивает необходимой несущей способности, прибегают к устройству фундаментов глубокого заложения. Необходи­мость устройства фундаментов глубокого заложения может быть вызвана и особенностями самого сооружения, например когда оно должно быть опущено на большую глубину (заглубленные и под­земные сооружения). К таким сооружениям относятся подземные гаражи и склады, емкости очистных, водопроводных и канализаци­онных сооружений, здания насосных станций, водозаборы, глубокие колодцы для зданий дробления руды, непрерывной разливки стали и многие другие.

В настоящее время в строительной практике применяют следу­ющие виды фундаментов глубокого заложения: опускные колодцы, кессоны, тонкостенные оболочки, буровые опоры и фундаменты, возводимые методом «стена в грунте».

13.1. Опускные колодцы

Опускной колодец представляет собой замкнутую в плане и отрытую сверху и снизу полую конструкцию, бетонируемую или собираемую из сборных элементов на поверхности грунта и погру­жаемую под действием собственного веса или дополнительной пригрузки по мере разработки грунта внутри ее (рис. 13.1).

Рис. 13.1. Последовательность устройства опускного колодца:

а — изготовление первого яруса опускного колодца на поверхности грунта; б — погружение первого яруса опускного колодца в грунт; в — наращивание оболочки колодца; г — погружение колодца до проектной отметки; д — заполнение бетоном полости опускного колодца в случае использования его как фундамента глубокого заложения

После погружения до проектной отметки внутреннюю полость опускного колодца полностью или частично заполняют бетоном или используют для устройства заглубленного помещения.

Опускные колодцы могут быть выполнены из дерева, каменной или кирпичной кладки, бетона, железобетона, металла. Наибольшее распространение в современной практике строительства получили железобетонные колодцы.

По форме в плане опускные колодцы могут быть круглыми, квадратными, прямоугольной или смешанной формы с внутрен­ними перегородками и без них (рис. 13.2). Форма колодца определя­ется конфигурацией проектируемого сооружения, выбираемой из условия обеспечения требований технологии. Наиболее рациональ­ной является круглая форма. Такие колодцы лучше работают на сжатие и при заданной площади основания обладают наименьшим наружным периметром, что уменьшает силы трения по их боковой поверхности, возникающие при погружении.

Рис. 13.2. Формы сечений опускных колодцев в плане:

а — круглая; б — квадратная; в — прямоугольная; г — прямо­угольная с поперечными перегородками; д — с закругленными торцевыми стенками

Рис. 13.3. 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

С другой стороны, прямоугольная и квадратная форма опускных колодцев позволяет более рационально использовать площадь внутреннего помещения для размещения оборудования. В любом случае очертание колодца в плане делают симметричным, поскольку всякая асимметрия осложняет его погружение, ведет к перекосам и отклонению от проектного положения.

По способу устройства стен опускные колодцы из железобетона подразделяют на монолитные и из сборных элементов.

Колодцы со стенами из монолитного железобетона рекоменду­ется применять, когда подземные помещения по технологическим требованиям имеют сложное очертание в плане, нет возможности изготовить сборные элементы, необходимо проходить скальные грунты или грунты с большим числом валунов и когда сборный опускной колодец конструктивно более сложно выполнить, чем монолитный. Во всех других случаях рекомендуется сооружать опускные колодцы из сборных железобетонных элементов.

Монолитные опускные колодцы. Оболочка опускного колодца из монолитного железобетона (массивного опускного колодца) состо­ит из двух основных частей: ножевой и собственно оболочки (рис. 13.3).

Ножевую часть делают обычно шире стены оболочки на 100...150 мм со стороны грунта. Наличие уступа позволяет снизить силы трения по боковой поверхности погружаемого колодца. Ино­гда с этой же целью боковые грани делают наклонными или ступен­чатыми. Наклон боковых граней следует назначать менее 1/100, так как при больших наклонах колодец при опускании недостаточно устойчив, легко кренится или смещается с проектных осей. Ступен­чатое очертание также вписывают в уклон 1/100.

Ширину режущей части ножа (банкетки) в зависимости от раз­меров колодца и плотности проходимых грунтов назначают равной 150...400 мм. Для предохранения от повреждений банкетку обрамля­ют металлом. Чаще всего для этого используют прокатный уголок или при ширине банкетки более 250 мм сварной профиль.

Толщина стен монолитных колодцев определяется из условия создания веса, необходимого для преодоления сил трения, возника­ющих при погружении. В наиболее крупных колодцах, погружаемых без тиксотропной рубашки, толщина стен достигает 2...2,5 м и бо­лее.

Стенки колодцев армируются вертикальными пространственны­ми каркасами, изготовленными на заводе или в арматурных ма­стерских и доставленными на место строительства отдельными секциями. При монтаже армокаркасы свариваются между собой ванной сваркой внахлестку.

Для бетонирования стен колодцев чаще всего применяют бетон класса В35. Основными требованиями к бетону являются помимо прочности плотность и водонепроницаемость, так как колодцы в большинстве случаев погружаются ниже уровня подземных вод. Укладка бетонной смеси ведется обычным способом с применением вибрации. В качестве опалубки используют деревянные щиты или тонкостенные железобетонные плиты-оболочки.

Монолитные железобетонные колодцы изготовляют непосредст­венно над местом их погружения на специально подготовленной выровненной площадке. Иногда для уменьшения глубины опуска­ния колодца предварительно разрабатывают открытый без крепле­ний котлован, называемый пионерным, на дне которого и начинают возведение колодца. При высоте колодца более 10 м его бетониро­вание ведется последовательно, отдельными ярусами. К опусканию колодца приступают только после того, как бетон всего яруса наберет 100%-ную прочность. Каждый последующий ярус бетони­руется после погружения предыдущего с перерывом в погружении.

К настоящему времени из монолитного железобетона выпол­нено большое число крупных опускных колодцев. В нашей стране наиболее крупные монолитные колодцы были построены в 1965 г. на Новолипецком металлургическом заводе. Их размер в плане составлял 78,6 х 28,6 м, глубина погружения 26 м. Колодцы пред­назначались для размещения в них установок непрерывной разлив­ки стали конверторного цеха. Толщина наружных стен этих колод­цев составляла внизу 3,8 м, вверху — 1,9 м.

Опускные колодцы из монолитного железобетона имеют суще­ственные недостатки, главными из которых являются большой расход материалов, не оправданный требованиями прочности, и значительная трудоемкость за счет их изготовления полностью на строительной площадке. Сюда же следует отнести и непроизводи­тельную потерю времени, связанную с необходимостью остановки погружения колодца на время наращивания монолитного бетона.

Преимуществами монолит­ных железобетонных колодцев являются простота их изготовле­ния, возможность придания им любой формы и отсутствие, как правило, опасности всплытия.

Сборные опускные колодцы. В последние годы разработаны различные конструкции опускных колодцев с применением сборных облегченных элементов, наиболь­шее распространение из которых получили колодцы из пустотелых прямоугольных элементов и из вертикальных панелей.

Колодец из пустотелых пря­моугольных элементов выполня­ют, как правило, с

Рис. 13.4. Сборный опускной колодец из пустотелых прямоугольных блоков:

1 — блоки; 2 — форшахта; 3 — моно­литный железобетонный пояс; 4 — нож из монолитного железобетона

монолитной ножевой частью, на которой мон­тируется оболочка из сборных двухпустотных блоков (рис. 13.4). Блоки укладывают на растворе без перевязки швов, в результате чего образуются вертикальные швы на всю высоту сооружения. Блоки скрепляют между собой только в вертикальных швах, после чего их заполняют бетоном. Если колодец разбит по высоте, то в верхней части каждого яруса опускания устраивают монолитный пояс.

Поскольку оболочка колодца собирается из блоков прямоуголь­ной формы, она имеет в плане форму многоугольника.

Конструкции из пустотелых блоков чаще всего используют при строительстве крупных опускных колодцев с глубиной погружения 30...40 м и более, диаметром более 20 м. Основным недостатком колодцев этого типа является значительный объем монолитного железобетона, расходуемый на замоноличивание стыков и устрой­ство ножевой части. К преимуществам следует отнести возмож­ность их монтажа из блоков одного типоразмера и без применения специальных приспособлений (кондукторов). Наличие в блоках сквозных пустот позволяет регулировать вес колодца при его опу­скании или для выравнивания при перекосах путем заполнения их тяжелыми местными материалами в различных (в плане) зонах колодца. Заполнение пустот тяжелыми материалами можно при ^необходимости использовать и для удержания колодца от всплы­тия.

Один из самых крупных колодцев такого типа был построен для корпуса крупного дробления Михайловского горно-обогатительного комбината. Диаметр колодца составил 38м, глубина — 60 м, высота монолитной ножевой части — 11м. Проект этого уникаль­ного сооружения был разработан и осуществлен институтами «Центрогидроруда» и «Фундамент-про­ект» с участием треста «Гидроспецфундаментстрой».

В последнее время широкое рас­пространение получили сборные опускные колодцы из плоских вер­тикальных панелей (клепок), каж­дая из которых представляет собой элемент стены колодца на всю его высоту (рис. 13.5). Между собой панели соединяются с помощью петлевых стыков или накладками на сварке.

Рис. 13.5. Сборный опускной колодец из вертикальных панелей:

1— панели; 2 — форшахта

В строительной практике при­меняют панели длиной до 12 м, шириной 1,4...2 м, толщиной 0,4...0,8 м. Наиболее часто исполь­зуемая унифицированная панель имеет - длину 11 м; ширину 1,4 м, толщину 0,45 м.

Плоские панели формуются в опалубке одновременно с ножевой частью и армируются вертикальной и горизонтальной арматурой с наружной и внутренней стороны. С наружной стороны панели у ножа делается специальный уступ шириной 150 мм для образова­ния полости вокруг колодца при его опускании, в которую залива­ют тиксотропную суспензию для уменьшения сил трения грунта о наружные стенки колодца.

Из унифицированных панелей можно собрать одноярусные ко­лодцы высотой до 11 м. При необходимости возведения опускного колодца большей высоты стены его наращивают такими же панеля­ми, но уже без ножевой части. В этих случаях в колодце устраивают горизонтальный стык, в котором панели верхнего и нижнего ярусов соединяют сваркой закладных деталей.

Таким образом возводят опускные колодцы диаметром 8...24 м, глубиной 25 м и более. Эти размеры являются наиболее распрост­раненными для насосных станций, отстойников различного назначе­ния, скиповых ям и ряда других подземных сооружений.

Сооружение колодцев из вертикальных панелей позволяет значи­тельно снизить трудоемкость работ по устройству стен и существен­но сократить сроки строительства. Серьезным недостатком таких конструкций является то, что при наличии подземных вод веса колодца часто бывает недостаточно и требуются специальные меро­приятия по удержанию его от всплытия. Кроме того, сооружения этого типа можно опускать только в тиксотропной рубашке, а не­значительные искажения формы колодца в плане приводят к рез­кому увеличению напряжений в его конструкции, что предъявляет повышенные требования к качеству монтажа панелей.

Погружение опускных ко­лодцев. В зависимости от условий строительной пло­щадки, а также с учетом эко­номической целесообразности в настоящее время применяют две схемы погружения колод­цев: насухо (при отсутствии подземных вод или с примене­нием открытого водоотлива или водопонижения) и с раз­работкой грунта под водой.

При погружении по первой схеме грунт в забое колодца разрабатывается одним из следующих способов: экскава­торами и бульдозерами с по­грузкой его в бадьи и выдачей на поверхность башенными или гусеничными кранами;

грейферами; гидромонитора­ми с транспортировкой на по­верхность гидроэлеваторами или землесосными снарядами.

Выбор способа разработки грунта зависит от размеров колодца, геологических усло­вий строительной площадки и местных условий строитель­ства. Так, грейферы применя­ют для разработки рыхлых песков, легких супесей, галечников. Использование средств гидромеханизации целесооб­разно при легкоразмываемых грунтах (пески, супеси, легкие суглин­ки), но при этом надо учитывать наличие на стройплощадке необ­ходимого количества воды, обеспеченность электроэнергией, а так­же возможность сброса пульпы. Во всех остальных случаях колод­цы чаще всего опускают с помощью экскаваторов и бульдозеров (рис. 13.6).

Рис. 13.6. 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

Глубина разработки грунта на одну «посадку» колодца прини­мается равной 1,5...2 м при использовании экскаваторов и буль­дозеров и не более 0,5 м при применении средств гидромеханизации.

Для осушения полости колодцев при их погружении по схеме насухо в водонасыщенные грунты применяют два способа: откры­тый водоотлив и глубинное водопонижение.

Открытый водоотлив применяют в устойчивых грунтах с относительно малым коэффициентом фильтрации (k 15 м. Если высота верхнего, более плотного, слоя при этом меньше половины глубины погружения, расчетная нормальная сила N может быть определена из условия

N = pl Ti (13.3)

где Ti — расчетная сила трения стен колодца по прочному грунту, кН.

При высоте более плотного верхнего слоя более половины про­ектной глубины догружения

N=G –Ti (13.4)

Для обеспечения прочности колодца на возможный разрыв вер­тикальное армирование стен проектируется исходя из определенной таким образом силы N.

Расчет на всплытие. При погружении колодца в водонасыщенные грунты после устройства днища на его подошву будет действовать гидростатическое давление воды, направленное снизу вверх. От всплытия колодец будут удерживать его вес и силы трения по наружной поверхности. Колодец не всплывет, если будет выпол­няться условие

(G + 0,5T)/(Aw Hw w)  em (13.5)

где G — суммарный вес оболочки колодца и днища, кН, определя­емый с коэффициентом надежности по нагрузке 0,9; Т — сила тре­ния по наружной поверхности колодца, кН; Aw — площадь колодца по внешнему периметру ножа, м2; Hw — расстояние от уровня подземных вод до низа ножа, м; em = 1,2 — коэффициент надежности на всплытие.

При проверке колодца на всплытие в эксплуатационном режиме величина G включает также и другие постоянно действующие на­грузки (внутреннее обустройство колодца, нагрузки от вышерасположенных конструкций и т. п.).

Если условие (13.5) не выполняется, то необходимо предусмот­реть устройство анкерных креплений или увеличить вес колодца.

При расчете на всплытие колодцев в тиксотропной рубашке учитывается последовательность ведения работ. Если колодец осу­шается до замены глинистого раствора цементно-песчаным, то в расчет принимается только сила трения на участке от низа колод­ца до тиксотропной рубашки. Если колодец осушается после заме­ны рубашки цементно-песчаным раствором, то сила трения учиты­вается и на остальной боковой поверхности колодца и принимается равной 20 кПа.

Расчет на прочность и устойчивость отдельных элементов конст­рукции колодца производят по действующим нормативным до­кументам с учетом всех реально возможных условий его эксплу­атации.

Расчет колодцев на сдвиг по подошве и опрокидывание, а также проверку их общей устойчивости вместе с основанием осущест­вляют только в случае больших горизонтальных нагрузок или расположения колодцев на косогоре в соответствии с изложенным в гл. 6.


Смотрите также