Образование воронок на поверхности грунта при погружении

Во время погружения колодца на прилегающей к стенке поверхности грунта образуются воронки. При погружении возникающие силы трения увлекают частицы грунта вниз. На поверхности грунта появляются растягивающие усилия, что приводит к появлению на поверхности грунта трещин.

При пересечении горизонтов породы, находящейся в текучем состоянии, возможны выпоры этой породы в забой, сопровождающиеся, как правило, провальным явлением на поверхности грунта.

Образуемые в процессе погружения колодца воронки влияют на устойчивость близко расположенных фундаментов и подземных сооружений. Исходя из этих условий определяют габариты приближения к сооружениям.

Автором изучены особенности образования воронок и проанализированы данные о погружении 10 круглых опускных колодцев. Установлено, что ширина воронки зависит главным образом от глубины погружения колодца и почти не зависит от его диаметра. По ширине воронки можно выделить зону а (с микротрещинами), почти не имеющую просадки, и зону b (с большими трещинами). По мере погружения внутренняя часть зоны а переходит в зону b. Ширина зоны а обычно равна или несколько меньше (80%) ширины зоны b. Неравномерность ширины воронки поверху В достигла 150—200%.

В разрезе воронки имеют ступенчатую форму. Глубина воронки зависит от массы переместившегося грунта. В нормальных условиях погружения грунт при сдвиге заполняет пазухи, образованные уступами стен колодцев. Подсчеты показали, что объемы воронок и пазух примерно одинаковы. Преодоление бокового трения грунта о стены колодца может также способствовать наплыву некоторого количества его в забой. Объемы наплыва при погружении в плотные грунты невелики, а в грунты, находящиеся в текучем состоянии, могут быть значительными. Наплывы грунта происходят вследствие выноса мелких частиц фильтрующей водой и в результате потери устойчивости грунтового массива под воздействием гидродинамического давления. В первом случае процесс протекает плавно, и объем воронки по периметру колодца увеличивается достаточно равномерно. При потере грунтовым массивом устойчивости наплыв сопровождается быстрым образованием местных провалов на поверхности. Такие провалы достигают глубины до 3 м и более.

На основании анализа результатов погружения колодцев можно рекомендовать для определения ширины b и глубины hB воронок следующие формулы:

                                  ;                             (5.15)

                                    ,                        (5.16)

где  — ширина уступа ножа, м;

 — величина, зависящая от выпора грунта в забой, м.

Проведенные геодезические наблюдения за поверхностными марками, установленными в глубоких котлованах, отрытых с откосами, показали, что дно всюду подымается. Высота подъема может достигать нескольких дециметров (табл. 61).

Наибольший наплыв грунта в забой происходит в водонасыщенных грунтах. Е. П. Хализев показал, что можно избежать аварийного выпора грунтов в опускных колодцах, если разность напоров S не превышает следующих приближенных величин, м:

Значения S соответствуют расстоянию между уровнем грунтовых вод у стен колодца и средним горизонтом грунта в забое. Если разность напоров больше табличных значений, необходимо проводить глубинное водопонижение.

Вследствие разрыхления грунта при сдвиге и увеличения при этом его объема фактическая глубина воронки может уменьшаться до 20—30 %.

На основании экспериментальных данных в формуле (2.22) величину h можно принимать равной: для суглинков 0,1—0,20; для песков и супесей 0,20—0,3 м.

Для предотвращения наплывов грунта в забой при прохождении недостаточно устойчивых слоев грунта целики у ножа следует уширять и погружение в этой зоне производить по возможности быстрее. Если по условиям размещения сооружения появление большой воронки нежелательно, то снаружи стен гравитационных колодцев не следует делать уступов (а в сооружениях с тиксотропной рубашкой — произвести последующий ее тампонаж); воронка при этом будет иметь минимальные размеры. Тампонаж тиксотропной рубашки производят мелким щебнем с песком или цементно-песчаным раствором, который по мере заполнения пазухи вытесняет глинистую суспензию наружу.

Расстояние от колодца до путей строительных кранов, уложенных на щебеночном балласте, желательно принимать равным 1,2 b.

Габариты приближения сооружений к колодцам (рис. 72), пропускаемых без аварийного выпора грунтов в забой, определяют по следующим неравенствам:

Рис. 72. Габариты приближения сооружений к колодцам:
а — отдельно стоящего фундамента; б — фундамента на сваях; в — положение расчетной опоры тоннеля; 1,2 — фундамент; 3 — тоннель.

отдельно стоящий фундамент

                                   м,                                  (5.17)

где ;

фундамент на свайном основании

                                               .                         (5.18)

Тоннель на расстоянии а работает как консоль, т. е.

.

Понравилось? Поделитесь материалом