Будівництво споруд методом опускних колодязів

Максимюк Ю.М., Комогорцева Н.О., Гажур К.О., Варламова О.І.
- студенти 4 БГМФ
Федорченко О. М.  - к.с.-г.н., доцент

Цей метод застосовують при необхідності будівництва споруд на великій глибині, високому стоянні рівня ґрунтових вод, в пливунних ґрунтах та стиснених умовах.

Опускний колодязь представляє замкнуту в грунті симетричну відкриту і знизу, і зверху конструкцію. Він або бетонується на місці, або збирається з готових елементів

Опускні колодязі занурюються під дією власної ваги, хоча для занурення збірних елементів додатково може застосовуватися вібрація. У міру занурення зсередини з колодязя виймається грунт. Для цього можуть застосовуватися екскаватори з грейферними або іншого типів ковшами, іноді гідроразмив грунту. Після опускання колодязя до заданої відмітки його внутрішня порожнина частково або повністю заповнюється бетоном. Опускний колодязь може бути використаний для устрою заглиблених у грунт споруд.

Матеріалом опускного колодязя можуть бути камінь, цегла (кладка), дерево, метал, але найчастіше бетон і залізобетон.

У плані опускні колодязі мають симетричну форму, можуть бути круглими, квадратними, прямокутними з внутрішніми перегородками або без них. Найбільш раціональний є кругла форма. Гострі кути в плані округлюються. Симетрія визначається тим, що при цьому зменшується ймовірність перекосів опускних колодязів при їх зануренні.

Опускні колодязі в плані часто повторюють контур споруди, наприклад мостової опори, водозабірного пристрою і т.д. Для опускного колодязя прагнуть, щоб периметр по відношенню до його площі був найменшим, щоб зменшити сили тертя по боковій поверхні, яке перешкоджає його зануренню, а площа обпирання - найбільша. Нею визначаються опорний тиск на підстиляючий шар грунту від зовнішнього навантаження і можливість використання внутрішнього приміщення в опускних колодязів, потрібного для розміщення обладнання.

Застосування залізобетону дозволяє по відношенню до бетону зробити більш тонкими стінки, а також, у разі потреби, застосувати для колодязя більш складну форму.

Знизу опускні колодязі мають ножову ріжучу частину - в стінці робиться скіс з внутрішньої сторони. Ножова частина посилено армується, в неї можуть закладатися металеві прокатні профілі. Товщина ріжучої частини низом становить 150-400 мм. Зовнішні стінки колодязя або повністю вертикальні, або ступінчасті зі зменшенням діаметра догори, або похилі. Товщина стін іноді досягає 2-2,5 м. Уступ дозволяє знизити тертя об грунтовий масив при опусканні, а також зменшити витрату матеріалу, так як бічний тиск на колодязь догори зменшується. Ухил  бічної поверхні до вертикалі становить зазвичай менше 1°. Бетонування колодязя ведеться зазвичай на місці ярусами в міру його опускання. Глибина опускних колодязів може бути призначена будь-якою, а розробка грунту в них може здійснюватися як з водовідливом, так і без водовідливу. Розробка грунту здійснюється грейфером, або (при здійсненні водозниження й осушення) шляхом занурення після осушення механізму всередину колодязя. При розробці грунту всередині колодязя може застосовуватися гідромеханізації.

Опускання колодязів проводиться з поверхні під дією власної ваги. Занурення повинно вестися вертикально, без перекосів. У разі осідання з одного боку привантажують іншу сторону для вирівнювання. Обстежується можливість перешкоди для занурення - валунів, стовбурів похованих дерев і ін. Водозниження може полегшити опускання, так як при цьому знижується дія протитиску води. Для полегшення опускання можуть застосовуватися місцеві гідроподмив та вибірка грунту.

При зануренні опускних колодязів вони можуть "зависнути" через велике тертя на контакті з грунтом масиву, до якого вони занурюються. Щоб цього не виникло, в порожнину між масивом і боковою поверхнею колодязя нагнітається глинистий розчин, який утворює так звану "тиксотропну сорочку". Цей розчин готується з бентонітових глин, що володіють тиксотропними властивостями, тобто глин, які переходять у желеподібний стан. Потім, після закінчення опускання колодязя, бічний простір заповнюється цементно-піщаним розчином.

При опусканні колодязя можуть виникнути перекоси, зависання, мимовільне опускання, поява тріщин у стінах. Перекоси усуваються більш інтенсивною розробкою грунту в місцях, де ускладнено опускання, місцевим додатковим привантаження, місцевим зменшенням бічного тертя шляхом часткового відкопування. Зависання усувається збільшенням ваги та зменшенням бічного тертя. При мимовільному опусканні можна підвести підкладки під ножову частину.

Розрахунок ведеться на будівельні і експлуатаційні навантаження. Діючі навантаження:

-власна вага колодязя;

-сили тертя по боковій поверхні;

-бічний тиск грунту на стінки колодязя;

-тиск води зовні і зсередини.