Опускные колодцы
Принятые обозначения основных расчетных величин
Геометрические размеры колодца (рис. 1)
— цилиндрические координаты.
Характеристика грунта
— объемный вес грунта в состоянии естественной влажности, т/м3;
— угол внутреннего трения, град;
— коэффициент сцепления, кгс/см2;
— модуль линейной деформации грунта, кгс/см2;
— коэффициент Пуассона;
— коэффициент бокового давления грунта в состоянии покоя;
Классификация опускных колодцев
Опускные колодцы получили значительное развитие в начале XX века на строительстве мостовых опор. Проводившееся в те годы интенсивное строительство железных, а позднее автомобильных дорог с многочисленными мостовыми переходами способствовало совершенствованию конструктивных решений и способов возведения опускных сооружений.
С развитием свайных оснований в мостостроении опускные колодцы в значительной степени были оттеснены, а накопленный опыт возведения отдельных фундаментов и подземных сооружений с помощью опускных колодцев нашел широкое применение во многих других областях строительства. Так, на строительстве объектов металлургических заводов и горно-обогатительных комбинатов (ГОК) применение опускных колодцев позволило решить размещение технологического оборудования в заглубленных помещениях.
Унификация геометрических размеров колодца
Центральным научно-исследовательским институтом промышленных зданий (ЦНИИпромзданий) проведен анализ проектирования и строительства опускных колодцев более чем в двадцати строительных организациях. Результаты анализа показали, что сооружения имеют самые разнообразные геометрические размеры и показатели по трудоемкости и стоимости. Большинство колодцев имело круглую форму в плане. В монолитном железобетоне было построено 88,4, в сборном 11,6% колодцев. Разработка грунта в забое на объектах производилась без водоотлива на 60, с водоотливом на 30 и с глубинным водопонижением на 10%.
Материалы, применяемые для сооружения опускных колодцев
Бетон. Марка бетона для опускных колодцев устанавливается:
для монолитных конструкций — бетон гидротехнический — не ниже 200;
для сборных конструкций — бетон гидротехнический — не ниже 300.
При подводном бетонировании марка бетона назначается на 20% больше требуемой по расчету.
По водонепроницаемости марка бетона назначается в соответствии с требованиями СНиП.
Напорный градиент определяется, как отношение напора к толщине конструкции. Кроме этого, учитывается агрессивность грунтовых вод по отношению к цементам и выбор последнего производится для бетонов и растворов в соответствии с СН—262—67.
Процесс опускания колодца и классификация нагрузок
Погружаясь, опускные колодцы врезаются на значительную глубину в грунтовой массив, являющийся весомой средой. Объемные силы собственного веса грунта формируют основные горизонтальные нагрузки на стены и силы трения, препятствующие погружению.
Строительство подземных сооружений опускным методом может производиться в любых гидрогеологических условиях. Прорезаемые колодцем толщи грунта обычно бывают слоистыми, часто с переменным уровнем грунтовых вод. Вследствие значительной неоднородности грунтов их расчетные характеристики определяют с некоторым приближением.
Горизонтальное давление грунта на опускные колодцы
При опускании колодца происходит постепенное, развивающееся снизу вверх обжатие его стен. Контактная с ними поверхность грунта, образуемая все более и более обжимаемой по мере погружения ножевой частью, имеет небольшую конусность.
Смещения грунтовой стенки следуют деформациям стенок колодца, но соответствуют только приросту и меньше их общей величины. Непрерывный контакт стен с грунтом наблюдается в ножевой части и колодцах с тиксотропной рубашкой и по всей высоте в конструкциях без наружных уступов.
Горизонтальное давление грунта на стены колодца от вертикальных нагрузок, приложенных на поверхности земли
Вблизи опускных колодцев на поверхности земли устраивают отвалы вынутого грунта, прокладывают дороги, устанавливают строительные краны и другие механизмы; на естественном основании возводят фундаменты зданий и сооружений. Перечисленные объекты создают местные пригрузки поверхности, увеличивающие интенсивность горизонтального давления грунта на стены колодцев.
Под пригрузкой обычно отсутствуют зоны пластических деформаций грунта и определение горизонтальных напряжений в массиве грунта, к поверхности которого приложена та или иная нагрузка, может быть сделано по уравнениям теории упругости для полупространства.
Силы трения при погружении опускных колодцев
По мере опускания колодца на контакте его наружной поверхности с грунтом возникают силы трения, которые направлены в сторону, противоположную силам собственного веса колодца (реактивны по отношению к ним) и препятствуют погружению. Эти силы являются весьма существенными нагрузками, влияющими на выбор конструктивного решения. Точное определение этих сил и эпюр распределения их по поверхности колодца необходимы для расчета опускания и прочности колодца.
Современные опускные колодцы возводятся почти исключительно из железобетона, поэтому задача сводится к определению трения бетона по грунту в условиях вдавливания жесткого цилиндра в линейно деформируемое полупространство.
Гравитационные нагрузки опускных колодцев
Собственный вес строительных конструкций и грунтов определяют по проектным размерам в соответствии с полученными со строительства данными о фактическом объемном весе материалов. Для этих материалов применяют два значения коэффициентов перегрузки: равный 0,9 в тех случаях, когда уменьшение нагрузки вызывает ухудшение работы конструкций, например, при погружении, всплытии, давлении тиксотропной суспензии на грунтовую стенку.
Коэффициенты перегрузки больше 1 применяются в расчетах, когда увеличение нагрузки вызывает ухудшение работы конструкций, например, в расчетах на прочность и т. п. Вес опускных колодцев, погружаемых в тиксотропной рубашке, и необходимые для последующих расчетов предварительные геометрические параметры сооружений могут быть вычислены исходя из толщины стен в зоне тиксотропной рубашки.
Горизонтальные нагрузки на колодцы с тиксотропной рубашкой
Заполняя щель рубашки, тиксотропная суспензия создает гидростатическое давление, с одной стороны, на колодец и, с другой, на грунтовую стенку. Тиксотропная суспензия должна иметь такой удельный вес, чтобы ее гидростатическое давление могло обеспечить устойчивость грунтового откоса щели рубашки. Удельный вес суспензии выбирают в зависимости от гидрогеологических свойств грунтов строительной площадки.
При расчете стен колодцев коэффициент перегрузки объемного веса суспензии рекомендуется принимать 
. На формирование 
влияют условия изготовления, перевозки, заливки в щель и режим работы рубашки. Наибольшее увеличение объемного веса суспензии происходит непосредственно в рубашке за счет засорения локальными осыпями грунта, тампонажем при случайных прорывах суспензии в забой, глиняным замком у манжета и пр.
Расчетные схемы опускных колодцев
Опускные колодцы в период строительства и эксплуатации имеют напряженно-деформированное состояние, соответствующее расчету по разным расчетным схемам (рис. 15). Нагрузки, воздействия и расчетные схемы в разные периоды значительно отличаются. При этом в отдельных элементах конструкций могут меняться не только величины, но и знаки усилий
В сборных железобетонных колодцах прочность стеновых панелей или блоков проверяют на усилия, возникающие при их изготовлении, перевозке и монтаже. Нагрузкой для элементов является собственный их вес; размещение опор зависит от принятой системы строповки.
Перед погружением проверяют прочность колодца в момент снятия его с подкладок. Размещение подкладок и высота первой зоны колодца зависит от условий технологии строительных работ.
Погружение опускных колодцев
Погружение колодца происходит в результате преодоления сил трения стен по грунту 
гравитационными силами собственного веса сооружения 
в некоторых случаях с пригрузкой 
. Возможность опускании колодца проверяется по формуле
, (3.1)
где 
— коэффициент условий работы при погружении, равный 1,15.
Устойчивость опускных колодцев против всплытия
Большинство опускных колодцев погружается ниже уровня грунтовых вод, в связи с чем возникает необходимость обеспечения устойчивости их против всплытия. В «Инструкции по проектированию опускных колодцев» и другой технической литературе рекомендуется, чтобы собственный нес колодца был в 1,25 раза больше гидростатической силы всплытия.
При этом расчетный уровень грунтовых вод должен быть принят наиболее высоким по долговременному прогнозу гидрогеологических условий площадки в период эксплуатации.
Заанкеривание опускных колодцев
Заанкеривание осуществляется путем забивки систем коротких горизонтальных свай через проемы в стенах (рис. 17, а) или коротких вертикальных свай под днищем (рис. 17, б), или комбинации горизонтальных и вертикальных свай. Данная конструкция легко осуществляется при разработке грунта насухо с устройством водопонижения.
Вертикальные сваи забиваются в грунт вибропогружателем после посадки колодца до изготовления днища. Забивать сваи желательно с наклоном в 6—8°. После забивки бетон в головках свай разбивается, и арматура стыкуется с арматурой днища. Этим обеспечивается заанкеривание их в днище.
Так же рекомендуем посмотреть:
-
Виды торговой мебели
Оборудование для торговли необходимо для того, чтобы осуществлять хранение и демонстрацию различного товара. -
Особенности алюминиевых и медных листов
Современная промышленность нуждается в качественных материалах, которые не будут окисляться и подойдут для штамповки любого типа. -
Использование облицовочной керамической плитки
Сегодня, пожалуй, использованием облицовочной керамической плитки уже и не удивишь совсем никого: встретить ее можно если и не в каждом доме, то в трети точно. -
Как сделать подвесной потолок в офисе
Когда на рынке появился гипсокартон, заниматься ремонтом стало проще. Раньше для отделки можно было использовать кафельную плитку, обои. -
Аренда экскаватора: особенности выбора техники и ее эксплуатации
В строительстве, при проведении дорожных работ, в процессе демонтажа зданий активно используется землеройная техника.