8-495-589-8-123
8-926-633-94-78
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.
Основным отличием фундамента глубокого заложения является его способность к выдерживанию больших нагрузок.
Существуют разные виды таких фундаментов. Всего их 3:
Фундамент ленточный глубокого заложения
Перед возведением фундамента такого типа нужно выровнять грунт. После этого насыпается песок, щебень и отсев гранита. Затем создается ленточный фундамент.
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:
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.
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.
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.
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.
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.
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
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:
Технология выполнения фундаментов такого типа довольно сложна для самостоятельного выполнения, поэтому обычно для этих работ используют специалистов.
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»
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.
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.
Основной классификацией фундаментов глубокого заложения является их тип – ленточные, столбчатые и плитные. Фундаменты глубокого заложения применяют при следующих условиях:
Если данные условия не соблюдаются, то единственным выходом будет применение свайного фундамента, который также относится к глубинным основаниям.
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:
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 мангаломЭти 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.
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.
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».
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.