Метод опускного колодязя при будівництві споруд водопроводу і каналізації використовують при влаштуванні заглиблених приміщень, стовбурів, шахт, водозаборів, а також різних підземних опор і ін. Суть методу полягає в тому, що спочатку на поверхні землі зводять стіни колодязя, обладнані ножовий частиною, а потім всередині його розробляють грунт в напрямку від центру до периметру стін. За рахунок підробітку грунту стіни втрачають опору з внутрішньої сторони і під дією власної ваги колодязь опускається, видавлюючи грунт (завдяки спеціальній конструкції ножа) всередину.
опускні колодязі розрізняються:
за матеріалом - бетонні, залізобетонні, металеві, кам'яні та дерев'яні;
за формою (в плані) - круглі, овальні і прямокутні (рис. 8.2, а); найбільш економічні круглої форми; по виду і способу влаштування залізобетонних конструкцій - з монолітного залізобетону, збірних тонкостінних панелей і пустотілих блоків;
за технологією опускання - насухо, з водовідливом або штучним зниженням рівня грунтових вод і без водовідливу з розробкою грунту під водою.
Першим етапом спорудження колодязя є влаштування основи під ніж, яке гарантує надійне обпирання останнього при зведенні стін. існують підстави різних видів. Найбільш поширений вид - дерев'яні підкладки на піщаній подушці (рис. 8.2, б). Товщина підкладок близько 20 см, довжина 2 ... 3,5 м.
Мал. 8.2. опускні колодязі
а - форми (в плані): I - круглі; II - прямокутні; III - з закругленими бічними стінками; 1 - стінка; 2 - днище; 3 - поперечна стінка; б - підготовка підстави під ніж стінки: 1 - ніж колодязя; 2 - дерев'яні підкладки; 3 - банкетка ножа; в -схема бетонування стіни; 1,3 - відповідно зовнішня і внутрішня опалубки стіни; 2 - приймальня воронка для бетонної суміші; 4 - хобот для подачі бетонної суміші; 5 - армокаркас; 6 - щебінь; 7 - конструктивна опалубка; г - влаштування основи під ніж стін, виконаних із збірних панелей: 1 - ніж; 2 - опорні стійки; 3 - ущільнений щебінь; 4 - монтажні петлі; 5 - опорне кільце зі збірних залізобетонних блоків; 6 - зворотна піщана засипка; 7 -форшахта з бетону; 8 - розділові дошки; д - схема розташування фіксованих зон: 1 - колодязь; 2 - фіксовані зони; 3 - берма; 4 - осі фіксованих зон; з схема розробки грунту в колодязі насухо: 1 - колодязь; 2 -Баштові кран; 3, 4 - екскаватори (пряма і зворотна лопата); 5 -тіксотропная сорочка; ж - пристрій кесона: 1 - шлюзовий апарат; 2 - гідроізоляція; 3 -надкессонное будова; 4 - кесонна камера
При монолітному варіанті бетонування стін ведуть по ярусах (рис. 8,2, в). Висота ярусу визначається з умов допустимого питомого тиску на грунт під ножовий частиною. Практично колодязі висотою до 10 м бетонують в один ярус, більш високі - в кілька ярусів при їх висоті 6 ... 8 м. Укладання бетону чергового ярусу виробляють після набору бетоном попереднього ярусу міцності 1,2 ... 1,5 МПа.
Пристрій стін із збірних залізобетонних плоских панелей довжиною до 12 м, шириною 1,4 ... 2 м і товщиною 0,4 ... 0,8 м передбачає створення спеціальної підстави, виконаного в попередньо відритої траншеї глибиною до 0,8 м ( рис. 8.2, г). Спочатку бетонують форшахти, потім відсипав піщану подушку (з пошаровим ущільненням), укладають збірні плити опорного кільця і \u200b\u200bвлаштовують щебеневу основу. Після цього встановлюють стінові панелі, поєднуючи їх між собою пластинами (на зварюванні), і бетонують вертикальний стик. При влаштуванні колодязів глибиною більше 12 м стіни нарощують такими ж панелями, але без ножової частини.
Після закінчення влаштування стін приступають до занурення колодязя під дією його власної сили тяжіння. При опусканні колодязя насухо застосовують три схеми розробки та видачі грунту з колодязя.
За першою схемою грунт розробляють бульдозерами, екскаваторами на гусеничному ходу і видають на поверхню в цебрах. при внутрішньому діаметрі колодязя до 20 м використовують з об'ємом ковша 0,25 ... 0,4 м 3, понад 20 м - з об'ємом ковша 0,65 ... 1,25 м 3. В колодязях діаметром більше 32 м роботи ведуть не менше двох екскаваторів. використовують для зрізання і скидання грунту в відвали для зручності навантаження його в цебра. Грунт розробляють в наступній послідовності: спочатку - в середній частині колодязя на глибину 1,5 ... 4 м (в залежності від розміру колодязя), залишаючи поблизу ножа берму шириною 1 ... 3 м; далі, уточнивши місця і розміри фіксованих зон (рис. 8.2, д), виробляють пошарове (10 ... 15 см) зрізання грунту берми на ділянках між фіксованими зонами (момент початку занурення колодязя). Якщо після повної розробки цих ділянок берми (до рівня банкетки ножа) колодязь не опускається, то починають розробку грунту фіксованих зон. При перших рухах колодязя переходять до розробки грунту в середній частині і т. Д. У міру занурення колодязя розміри фіксованих зон зменшуються до повного виключення, при необхідності розробляють (вручну) грунт під ножовий частиною.
Грунт вантажать в саморозвантажувальні бадді місткістю від 2 до 5 м краном відповідної вантажопідйомності, що піднімає їх на поверхню (рис. 8.2, е). Кількість кранів визначається з розрахунку забезпечення необхідної продуктивності роботи екскаватора. Піднятий на поверхню грунт вантажать в самоскиди і відвозять у відвал або для інших цілей.
За другою схемою передбачається розробка грунту грейфером. Для цього використовують двох-, трьох- і Чотирьохлопатевий грейфери місткістю 0,5 ... 1,5 м 3. Грейферами розробляють грунт I і II груп. Для грунтів III групи використовують грейфери місткістю понад 1 м. Послідовність розробки грунту кільцевими траншеями - від центру до стін або радіальними траншеями від середини по черзі до далекої і ближньої стінок щодо крана.
При третій схемі розробки ґрунту використовують гідромеханізованим спосіб. Можливі три варіанти даного способу: розробка гідромоніторами і транспортування на поверхню земснарядами або вуглесосами; розробка гідромоніторами і підйом на поверхню гідроелеваторами; розробка екскаватором і видача на поверхню засобами гідромеханізації.
Опускання колодязя без водовідливу виробляють при великому припливі води, коли виконувати водозниження економічно недоцільно. У цьому випадку грунт розробляють і подають з-під води грейфером.
При будівництві колодязя в сильно обводнених ґрунтах або поблизу існуючих будівель і споруд, коли є небезпека виносу або випора грунту з-під підошви фундаментів, застосовують кесон (рис. 8.2, ж). Кесонну камеру влаштовують із залізобетону (в окремих випадках - з металу). Висота камери від банкетки до стелі не менше 2,2 м. Щільний грунт в кесонної камері розробляють вручну з використанням відбійних молотків, пневмобур і вибухового способу, а слабкі - засобами гідромеханізації. При ручній розробці спочатку по контуру камери на деякій відстані від банкетки відривають траншею шириною близько 1 м на глибину посадки кесона, але не більше 40 см. Потім розробляють грунт між траншеєю і ножем, залишаючи перемички незайманого ґрунту. Після посадки кесона (на 30 ... 40 см) ведуть пошарове розробку грунту центральної частини, а також нових траншів, потім цикл повторюється.
У всіх випадках занурення колодязя супроводжується подоланням сил тертя на поверхні стін. Для зменшення цих сил застосовують спосіб занурення в тиксотропних сорочках. Принцип його полягає в тому, що ножевую частина колодязя роблять з уступом назовні на 10 ... 15 см щодо вишерасположенной стіни, внаслідок чого при зануренні в грунт навколо стін утворюється порожнина. Щоб грунт не руйнуються, порожнину заповнюють глинистим розчином з тиксотропні властивості. В результаті тертя найбільш значної величини має місце тільки на зовнішній бічній поверхні ножа. Перевага такого способу занурення колодязя сприяє значному зменшенню товщини стін; можливості застосування збірних стінових панелей; відсутності небезпеки «зависання» колодязя; легкому виправлення можливих кренів колодязя при опусканні.
опускний колодязь являє собою відкриту зверху і знизу залізобетонну (рідше сталеву і бетонну) конструкцію, стіни якої в нижній частині мають загострення (консолі), зазвичай посилені металом (ножі) (рис. 4.3). Опускні колодязі догружаются в грунт під дією власної ваги в міру розробки і видалення ґрунту, розташованого в порожнині колодязя і нижче його ножа.
Стіни колодязів або споруджують відразу на повну висоту, або нарощують в міру занурення колодязів в грунт. Занурення опускних колодязів в грунт виробляють з відкачуванням або без відкачування води з їх порожнини.
Після досягнення опускним колодязем проектної глибини закладення фундаменту порожнину колодязя цілком або частково заповнюють бетонною сумішшю спочатку підводним способом, а потім насухо. У верхній частині колодязя споруджують розподільну залізобетонну плиту, на якій згодом ведуть кладку надфундаментной частини опори; в деяких випадках таку плиту не роблять.
Опускні колодязі застосовують у випадках розташування грунтів з достатньою несучою здатністю на великих (понад 5-8 м) глибинах, коли спорудження фундаментів у відкритих котлованах через складність кріплення їх стін економічно недоцільно або технічно нездійсненно. Оскільки в подібних випадках крім опускних колодязів можна застосовувати фундаменти з паль або оболонок, вибір типу фундаменту виробляють на основі техніко-економічного порівняння варіантів. перевагою фундаментів з опускних колодязів є можливість їх занурення без використання складного технологічного обладнання. недоліками їх є великий обсяг кладки і значні труднощі, що виникають при зустрічі колодязів в водонасичених грунтах з перешкодами у вигляді великих валунів, скельних прошарків, топляков і т.п. Усунення таких перешкод можливо лише після відкачування води з колодязів, що при водонасичених грунтах не завжди вдається зробити. Труднощі, пов'язані з необхідністю осушення колодязя, виникають і при посадці його на скельний грунт, поверхня якого не буває строго горизонтальній і потребує плануванні для можливості того, що спирається на нього колодязя по всьому периметру.
Обрис і габаритні розміри опускного колодязя в плані визначаються формою і розмірами поперечного перерізу надфундаментной частини споруди на рівні обрізу фундаменту, а також несучу здатність грунту, на який намічається опереть колодязь.
Фундаменти з опускних колодязів мають, як правило, витягнуту в плані прямокутну форму або форму, близьку до прямокутної, але відрізняється від неї закругленнями в кутах, або витягнуту форму з короткими сторонами у вигляді півкола; застосовують також круглі колодязі.
Прямокутні колодязі простіше у виготовленні, але занурювати їх в грунт важче, ніж колодязі з обрисами в плані, показаними на рис. 4.5. У зв'язку з цим колодязі прямокутного обриси в плані застосовують в основному у випадках, коли треба подолати шар легкопрохідній грунту товщиною не більше 10 м.
На рівні верху опускного колодязя (на рівні обрізу фундаменту) влаштовують уступи в усіх напрямках шириною не менше 1/50 глибини занурення колодязя і не менше 40 см. Це дозволяє забезпечити проектне положення надфундаментной частини опори при можливих зсувах верху колодязя в плані.
Від горизонтального тиску грунту в зовнішніх стінах колодязя виникають згинальні моменти. Зменшення цих моментів досягають пристроєм внутрішніх стін. Відстані у просвіті між стінами (розміри шахт) повинні бути достатніми для нормальної роботи землерийних снарядів.
При грейферной розробці грунтів розміри шахт повинні мінімум на 0,5 м перевищувати розмір грейфера в розкритому стані. Розміри шахт в плані зазвичай приймають від 2 до 5 м. При зануренні колодязів на глибину 8-10 м їх зовнішні поверхні роблять вертикальними (рис. 4.6).
Товщину зовнішніх стін залізобетонного колодязя зазвичай приймають рівною 0,7-1,5 м, а внутрішніх 0,5-1 м. Прийнята товщина стін повинна забезпечити вага колодязя, достатній для подолання сил тертя грунту про колодязь, що перешкоджають його занурення.
Стіни колодязів армують горизонтальною і вертикальною арматурою. Площа перерізу арматури визначають, як правило, розрахунком на зусилля, що виникають в процесі занурення колодязів. Нижні частини зовнішніх стін (консолі) колодязів влаштовують змінного перерізу по висоті. Консолі, як правило, закінчуються сталевими ножами з горизонтальною площадкою (банкеткою) шириною 0,15-0,20 м або загостреними.
Щоб виключити можливість того, що спирається внутрішніх стін колодязя на грунт, їх низ розташовують вище низу зовнішніх стін на 0,5 м. Для можливості сполучення між шахтами у внутрішніх стінах передбачають отвори або низ цих стін розташовують не менш ніж на 2 м вище ножа колодязя.
Вище консолі (на відстані не менше ніж 2,2 м від низу колодязя) в зовнішніх і внутрішніх стінах колодязів влаштовують штраби глибиною 25-30 см і заввишки 80-160 см, що забезпечують надійний зв'язок між стінами колодязя і бетоном заповнення, а також можливість в випадку крайньої необхідності влаштування стелі для перетворення опускного колодязя в кесон.
Опускний колодязь спирають на товщу грунту, що володіє достатньою несучою здатністю. Поверхня цієї товщі не буває строго горизонтальної, тому для забезпечення того, що спирається на неї колодязя по всій підошві його заводять в цю товщу на 1-2 м. Відповідно до цього призначають позначку підошви фундаменту.
З досвіду побудованих споруд витрата бетону на виготовлення колодязів в загальному обсязі кладки фундаментів змінюється від 10% для колодязів-оболонок, що заповнюються суцільно бетоном, до 90% для товстостінних колодязів без бетонного заповнювача. Витрата арматури на 1 м кладки колодязів змінюється від 50 кг для масивних конструкцій до 300 кг для колодязів-оболонок, примусово занурюються в грунт.
Залежно від конструктивних особливостей споруд, обсягів робіт і місцевих умов бетонні і залізобетонні колодязі виготовляють з монолітного або збірного залізобетону (рис. 4.8). Доцільність застосування того чи іншого виду колодязів визначається, виходячи з результатів порівняння вартості робіт і витрат праці.
При невеликих обсягах робіт монолітні, бетоновані на місці занурення колодязі застосовують більш часто, так як доставка збірних конструкцій або їх виготовлення поблизу об'єкта в багатьох випадках пов'язані з необхідністю значних додаткових витрат коштів і часу.
На фундаменти з одного колодязя орієнтуються, як правило, при необхідності опускання бетонованих на місці колодязів під дією власної ваги. На спорудження таких фундаментів витрачається менше часу в порівнянні з фундаментами з декількох колодязів.
У побудованих фундаментах з декількох колодязів-оболонок витрата бетону зменшений в 2-4 рази в порівнянні з фундаментами з одиночних колодязів, заповнених бетоном. При такому скороченні обсягу кладки економічно виправдано і доцільно широке застосування конструкції із збірного залізобетону. Оскільки різко зменшуються сумарні обсяги і вагу елементів одного фундаменту, то відповідно знижуються витрати праці, вартість виготовлення і монтажу колодязів-оболонок в порівнянні з товстостінними колодязями великих розмірів. Можливо їх примусове заглиблення в різні грунти віброзанурювачами.
На рис. 4.9 показана конструкція збірного опускного колодязя.
За даними досвіду будівництва в нашій країні і за кордоном встановлено, що застосування колодязів-оболонок, сприяючи значному скороченню обсягів робіт, забезпечує при ховаю освоєної технології зниження на 10-25% вартості фундаментів і зменшення трудомісткості в 1,5-3 рази.
У випадках занурення колодязів на велику глибину доводиться долати значні сили тертя, що виникають між зовнішніми поверхнями колодязів і грунтом. Для забезпечення занурення колодязів у цих випадках їх зовнішні поверхні роблять з одним або декількома уступами (рис. 4.10) шириною не менше 10 см, з яких перший у своєму розпорядженні на висоті 2-4 м від низу колодязя. Іноді замість уступів зовнішніх поверхнях надають нахили, зберігаючи вертикальність цих поверхонь лише в межах нижньої частини колодязів висотою 3-4 м.
При розвитку уступів або збільшенні нахилів зовнішньої поверхні колодязя полегшується його занурення в грунт, але в той же час колодязь в процесі занурення стає менш стійким, легше крениться і зміщується в сторони, що ускладнює забезпечення його проектного положення. У зв'язку з цим розвиток уступів і нахили зовнішніх поверхонь колодязів обмежують прямими, що мають нахили не більше 20: 1.
Різкого зниження сил тертя грунту про колодязь вдається досягти застосуванням тиксотропної сорочки. В цьому випадку колодязь виготовляють з одним уступом шириною до 15 см, розташованим в його нижній частині, і вертикальної бічною поверхнею незалежно від розмірів і глибини занурення колодязя в грунт. Тиксотропна сорочка утворюється з глинистого розчину, що нагнітається через спеціальну трубу (в процесі занурення колодязя) в простір між зовнішньою поверхнею колодязя і грунтом. Застосування тиксотропних сорочок дозволяє знизити товщину стін колодязів до 0,4-0,6 м.
Для примусового занурення опускних колодязів застосовують різні типи опорних конструкцій. При будівництві заглиблених на 45-55 м споруд діаметром 9-12 м успішно використовують опорні конструкції у вигляді набору двоконсольних балок, шарнірно закріплених в опорному комірі, при цьому одна консоль кожної балки обладнана домкратом, а протилежна жорстко оперта на грунт. У шахтному будівництві при переході від звичайного способу проходки до опускний застосовують трикутні упори, шарнірно закріплені в кріплення раніше пройденого ділянки. При задавливания колодязів зі стінами, що збираються з кілець висотою більше величини ходу штоків домкратів, використовують опорну конструкцію у вигляді стійки, закріпленої шарнірно в опорному комірі і оснащеної знімною консоллю, яка встановлюється на потрібний рівень по мірі занурення колодязя.
Для задавливания опускних колодязів застосовують гідравлічні домкрати вантажопідйомністю 500-1500 кН з величиною ходу штока 800-1200 мм, причому гідравлічна схема домкратної системи повинна передбачати незалежне включення і відключення кожного окремого домкрата.
Занурення колодязів способом задавливания може здійснюватися як без водовідливу, так і в осушених грунтах. Для розробки грунту використовують грейфери або засоби гідромеханізації. У нас в країні цим способом зведено понад 200 споруд глибиною 50 м і більше, круглих в плані з діаметром 5-30 м і прямокутних з площею перетину до 420 м2. Є приклади застосування способу задавливания колодязів в Японії і Мексиці. Цей спосіб доцільно застосовувати при зведенні споруд, заглиблюють на 20 м і більше, в тих випадках, коли необхідно забезпечити їх сувору вертикальність, а також коли роботи ведуться поблизу існуючих будівель і комунікацій.
Роботи за регульованим занурення колодязів за допомогою домкратів за другою схемою виконуються в наступній послідовності (рис. 4.12).
Перед початком робіт зі зведення заглибленого споруди по його периметру пробуривают свердловини 1, причому в залежності від інженерно-геологічних умов в нижній частині свердловин можуть бути влаштовані розширення 2. У свердловину опускають канат 6 з анкерним пристроєм 7 на його кінці, після чого анкерні палі бетонують до позначки на 0,5 м нижче закладення ножа колодязя. Потім по поверхні грунту зводять зовнішні стіни 4 колодязя, влаштовуючи в них канали 5 для пропуску тяжів канатів 6. Після набору бетоном стін колодязя проектної міцності на них встановлюють спеціальні домкрати 3, до яких приєднують вільний кінець тяжа-каната.
У процесі занурення колодязя здійснюється виїмка грунту з центральної частини колодязя з залишенням берм у ножа. Розробивши грунт на глибину одного ярусу, включають домкрати та спорудження придушують в грунт, після цього розробляють грунт берми, зруйнованої під час задавливания колодязя, і цикл повторюється.
Опускні колодязі використовують при влаштуванні фундаментів глибокого закладення і різного роду заглиблених споруд ( насосних станцій, Гаражів, вагоноперекидачів, опор мостів і ін.).
За формою в плані опускні колодязі бувають круглі, еліптичні, прямокутні, а по вертикалі циліндричні і призматичні, конічні і ступінчасті. У нижній частині колодязь забезпечений ножем, ріжучакромка якого облицьована сталевими ріжками або листами.
Сутність опускного колодязя полягає в тому, що конструкцію спочатку встановлюють або бетонують на поверхні землі, а потім всередині неї розробляють грунт в напрямку від центру до ножа.
Масивні колодязі, як правило, гравітаційні, що занурюються під впливом власної ваги. Тонкостінні колодязі занурюють в тиксотропних сорочках або з використанням задавливания.
Опускні колодязі зводять з монолітного, збірного і збірно-монолітного залізобетону.
Роботи зі зведення опускних колодязів включають наступні етапи:
підготовка будівельного майданчика і пристосувань для занурення;
спорудження стін колодязя;
виїмка грунту і занурення колодязя;
заповнення порожнини колодязя бетоном або пристрій днища.
До початку занурення опускного колодязя виконують підготовчі роботи, які полягають в пристрої піонерного котловану. Дно котловану розташовують на 0,5-1 м вище рівня підземних вод.
Основні осі опускних колодязів повинні бути закріплені на місцевості за допомогою обносок - по дві обноски з кожної з чотирьох сторін споруд. Обноски встановлюють поза зоною можливих переміщень грунту.
Для зменшення і рівномірної передачі на поверхню грунту тиску від першого ярусу опускного колодязя до початку робіт з бетонування або монтажу під ножевую частина колодязя має бути підготовлено тимчасове підставу у вигляді піщано-щебеневих призм, дерев'яних або залізобетонних підкладок, залізобетонних. монолітних або збірних кілець.
2. Електропрогрів бетонної суміші.
| Електропрогрів бетону заснований нє тому, що електрострумом ,. проходячи через вологий бетон, перетворюється в тепло і нагріває масу бетону, прискорюючи тим самим процес його твердіння. Для електропрогрівання застосовують електроди у вигляді металевих стрижнів або пластинок, приєднаних до різних полюсів (фазами) електромережі. Замикання ланцюга між електродами відбувається через вологий бетон, в який закладають електроди. Схема пристрою мережі електропрогрівання і місця установки електродів, відстань їх від арматури, трансформатори, групові щитки та інше обладнання розробляються спеціальними проектами для кожного окремого випадку. Завдяки електропрогріву час твердіння бетону різко скорочується. Бетон на портландцементі до 28-денного віку після електропрогрева набуває 80 - 90% від міцності бетону, що твердіє в нормальних умовах. Бистротвер-деюще портландцементу з підвищенням температури до -f- 50 ° і вище іноді дають зниження кінцевої міцності бетону до 25% -. Тому при таких цементах корисно перед початком прогріву попередньо витримувати бетон "при знижених температурах. Малоактивні і повільно тверднуть портландцементу при сприятливому вологісного режиму можуть не давати зниження міцності бетону за рахунок прогріву. В деяких випадках добавка хлористого кальцію в кількості 3% від ваги води замішування зменшує втрати міцності бетону на портландцементі внаслідок прогріву. при цьому тривалість прогріву бетону на портландцементі може бути скорочена на 25-30%. Особливо хороші результати дає добавка хлористого кальцію при застосуванні шлако-портландцементу. Щоб уникнути пересушування електропрогрев бетону, як правило, повинен проводитися із застосуванням трансформаторів, що допускають зниження напруги в межах 50- 90 ст. Якщо ж починається висушування відкритої поверхні бетону, необхідно вимкнути струм і зволожити поверхню водою. |
Електропрогрів бетону електродами при напрузі 120-380 в допускається тільки для:
а) неармованих бетонних конструкцій;
б) малоармованих залізобетонних конструкцій з зі
триманням арматури не більше 50 кг на 1 м'бетону; при на
пряженого струму 380 в необхідно здійснювати з'єднання
електродів з нульовим проводом, щоб робоча напруга
в бетоні не перевищувало 220 в; застосування напруг вище
380 в забороняється.
Відстань між електродами і арматурою повинна бути не менше половини "відстані між електродами. Щоб уникнути місцевого перегріву бетону і -коротке замикання встановлені електроди повинні бути надійно закріплені на своїх місцях.
Прогрів бетону розбивається на два етапи: перший етап - підйом температури до гранично допустимої і другий - ізотермічний, який проводиться на граничній температурі.
3. Види арок і їх технічні характеристики . . арка - архітектурний елемент, криволінійне перекриття наскрізного або глухого отвору в стіні або прольоту між двома опорами (колонами, засадами моста). Як і будь-яка склепінна конструкція, створює бічний розпір. Як правило, аркісімметрічни щодо вертикальної осі.
Арки вперше з'явилися в II тисячолітті до н. е. в архітектурі Стародавнього Сходу, зокрема в Стародавній Месопотамії, де будівництво цегляних споруд досягло високого рівня. Широке поширення також отримали арки в архітектурі Стародавнього Риму
Обрис осі арки може бути найрізноманітнішим, але частіше зустрічаються такі види:
Обриси осей арок
Циркульна (кругова)
параболічна
коробова
трикутна
«Повзуча»
Найбільш поширеними є такі типи розрахункових схем арок:
Трёхшарнірная арка
Двошарнірна арка
безшарнірних арка
Кожен з типів має свої переваги і недоліки, і вибір тієї чи іншої конструкції визначається інженером-проектувальником виходячи як з міцності вимог, так і з необхідності застосування тих чи інших матеріалів для арки, архітектурних завдань, вартості та місцевих умов будівництва. Так, наприклад, трёхшарнірная арка є статично визначної системою, в силу чого подібна конструкція не так чутлива до температурних впливів і опадам опор. Також трёхшарнірние арочні конструкції зручні з точки зору монтажних робіт і транспортування, так як складаються з двох окремих частин. Однак наявність додаткового шарніра призводить до великої різниці моментів по довжині обох частин, що, відповідно, вимагає додаткової витрати матеріалу. Протилежна їй в цьому плані безшарнірних арка, яка завдяки затискання п'ят арок в опорах має найбільш сприятливий розподіл моментів по довжині і може бути виготовлена \u200b\u200bз мінімальними перетинами. Але защемлення в опорах, в свою чергу, призводить до необхідності пристрої більш потужних фундаментів, арка чутлива як до переміщень опор, так і до температурних напружень. Найбільшого поширення набула двухшарнирная арка. Будучи одного разу статично невизначеної системою, вона також має хороший розподіл моментів по довжині і врятована від необхідності влаштування масивних опор.
Кафедра «ТПГС»
15.1. опускні колодязі
Опускні колодязі являють собою збірну або монолітну залізобетонну конструкцію, яка під власною вагою або при додатковій прігрузкой в \u200b\u200bміру розробки грунту всередині її опускається до проектної позначки. За формою поперечного перерізу опускні колодязі можуть бути круглими, квадратними, прямокутними, змішаної форми з внутрішніми перегородками або без них (ріс.15.1). Залежно від призначення опускного колодязя як фундаменту і розміщується в ньому технологічного обладнання приймають їх певну форму, розміри в плані і глибину. Виходячи з величини діючих навантажень і особливостей ґрунтових умов, розробляють метод занурення і конструкцію опускних колодязів. Найбільш раціональною є кругла форма, при якій активний тиск навколишнього грунту розподіляється рівномірно, а стінки колодязя в горизонтальних перетинах будуть відчувати тільки напруги стиснення.
За способом виготовлення опускні колодязі виконують із залізобетону і поділяють на монолітні та збірні. Монолітні колодязі виготовляють на місці занурення на попередньо підготовленому майданчику.
Стінки колодязя армують вертикальними просторовими каркасами, які виготовляють на заводі і з'єднують зварюванням на місці. Для бетонування стін колодязя застосовують високоміцний бетон класу В35-В40. Крім міцних показників необхідно витримувати задану щільність і водонепроникність бетону оскільки опускні колодязі часто розташовуються нижче УПВ.
Ріс.15.1 - Форми перетинів опускних колодязів в плані: а - кругла;
б - квадратна; в - прямокутна; г - прямокутна з поперечними перегородками; д - з закругленими торцевими стінками
Ножову частину оболонки колодязя роблять ширше стінки на 100-150 мм з боку грунту для зниження тертя на бічній поверхні при зануренні (ріс.15.2). Оболонку частіше виконують ширше підстави з нахилом догори 1/100. Ширину ріжучої кромки ножової частини приймають в залежності від розмірів колодязя і щільності прохідних грунтів, але не менше 150-400 мм. Зовні ріжучу частину обрамляють куточком ∟100х100. Товщину стінок монолітних колодязів приймають з умови ваги, необхідного для подолання сил тертя при зануренні. У більших за розмірами колодязях, що занурюються без тексотропной сорочки, товщину стін приймають 2,0-2,5 м і більше.
Монолітні залізобетонні колодязі прості у виготовленні, їх можна виконувати будь-якої форми, але вони вимагають великої кількості металу, значною трудомісткості і часу на придбання міцності бетону при нарощуванні стінок по висоті.
В цьому відношенні перевагою володіють збірні опускні колодязі, виконуються з панелей заводського виготовлення довжиною 12,0, шириною 1,4-2,0 і товщиною стінки 0,4-0,8 м (ріс.15.3). Між собою панелі з'єднують за допомогою петльових стиків і накладками на зварюванні. Збірку виконується на місці одночасно з ножовий частиною і армують додатково вертикальної і горизонтальної арматурою з зовнішньої і внутрішньої сторін. Як і в монолітних залізобетонних колодязях, зовнішню ножевую частина роблять ширше на 150 мм для утворення порожнини навколо колодязя при його опусканні, в яку заливають суспензію з глинистого розчину для зменшення сил тертя по зовнішній стінці колодязя. З огляду на ці вимоги, виготовляють опускні колодязі діаметром 8,0-24,0 і глибиною 25,0 м і більше.
Ріс.15.2 - Форми вертикальних перетинів опускних колодязів:
а - циліндрична; б - конічна; в - циліндрична
ступінчаста; 1 - ножова частина опускного колодязя;
2 - оболонка опускного колодязя; 3 - арматура ножа колодязя
|
Ріс.15.3 - Збірний опускний колодязь з вертикальних панелей: 1 - панелі; 2 - форшахти |
Монтаж колодязів з вертикальних готових панелей значно скорочує терміни будівництва, знижує його трудомісткість. Недоліком збірного опускного колодязя є його невелика вага, який не дозволяє стабілізувати колодязь, розташований нижче УПВ, і вимагає додаткових пристроїв для утримання його від спливання. В останні роки стали застосовувати пустотілі криволінійні блоки, що укладаються з перев'язкою швів, з'єднанням за допомогою петльових стиків. Знаходить застосування збірно-монолітний варіант опускного колодязя, коли нижню ріжучу частину виконують з монолітного |
залізобетону, на який у міру занурення колодязя нарощують збірні двохпустотний блоки, які укладають на розчині. Блоки кріплять між собою в місцях вертикальних швів, після чого їх заповнюють бетоном. Таку конструкцію частіше використовують при будівництві великих опускних колодязів з глибиною занурення 30,0-40,0 м і при діаметрі більше 20,0 м. Основним недоліком цього способу є значний обсяг витрачається монолітного залізобетону на замонолічування стиків і виготовлення ножової частини, а перевагою - застосування одного типорозміру, наявність в блоках пустот, що дозволяє регулювати вагу колодязя при заповненні їх бетоном, вирівнюючи його при перекоси і утримуючи від спливання.
15.2. Занурення опускних колодязів
Залежно від призначення, розмірів в плані, гідрогеологічних умов і економічної доцільності використовують такі методи занурення опускних колодязів.
При відсутності підземних вод або в умовах водопониження застосовують розробку грунту в колодязі екскаваторами або бульдозерами (ріс.15.4, а). Вийнятий грунт баддями піднімають на поверхню. Цей метод прийнятний при розробці пухких пісків, легких супісках, галечника. Використовують також засоби гідромеханізації в легко розмиваються грунтах (піски, супіски, дрібні суглинки), але при наявності на будмайданчику необхідної кількості води, забезпеченні достатньої електроенергією і трубами для скидання пульпи за межі будівельного майданчика. Глибину розробки грунту на одну висоту опускання приймають рівною 1,5-2,0 м.
На обводненной території або в грунтах з високим рівнем підземних вод попередньо виробляють водозниження або відкачування води. Глибинне водозниження здійснюють за допомогою голкофільтрів, розташованих по периметру, і відкачуванням насосами.
Розробку грунту під водою зазвичай здійснюють грейфером (ріс.15.4, б).
У міру нарощування ваги опускного колодязя вертикальність його переміщення в грунті контролюється інструментально. Можуть виникнути складнощі при недостатньо проведених інженерно-геологічні дослідження - з'являються включення твердих порід під ножовий частиною колодязя, що створює нерівномірне переміщення по вертикалі, викликає перекіс або зависання, а іноді призводить до руйнування стінок опускного колодязя.
Ріс.15.4 - Розробка грунту в опускному колодязі:
а - насухо за допомогою екскаватора;
б - під водою за допомогою грейфера;
1 - колодязь; 2 - баштовий кран; 3 - екскаватор;
4 - кран-екскаватор; 5 - грейфер
Для подолання сил тертя об стінки опускного колодязя застосовують спосіб занурення за допомогою тиксотропної сорочки. В результаті цього контакт колодязя з грунтом при нормальному опусканні відбувається тільки в межах ножової частини і по невеликій площі. Вище ножової частини створюється тиксотропна сорочка з глинистого розчину, що закачується зверху через ін'єкційні труби. Розчин готують з бентонітових глин, що містять монтморилоніт, що володіє тіксоторопнимі властивостями - він легко переходить з рідкого стану в гелеобразную масу. Такими властивостями володіють пластичні глини, що містять дрібні частинки (0,005 мм) не менше 30%. Суспензію закачують по всій площі кільця круглої або прямокутної форми, від уступу ножової частини до верху занурення, що дозволяє рівномірно виробляти занурення, знижує тертя об бічну поверхню.
15.3. Розрахунок фундаментів глибокого закладення
(Опускні колодязі)
Розрахунок фундаменту у вигляді опускного колодязя виробляють за матеріалом як для залізобетонних конструкцій на навантаження і впливи, що виникають в умовах будівництва і експлуатації споруди. При зануренні колодязя в грунт враховують такі види навантажень: власна вага колодязя 
, Навантаження колодязя при зануренні 
, Горизонтальний тиск грунту на стінки колодязя 
, Гідростатичний тиск води на колодязь 
, Сили тертя грунту по боковій поверхні колодязя 
, Реактивне тиск грунту під підошвою ножа 
.
Розрахунок опускних колодязів на будівельні навантаження включає: розрахунок на занурення, розрахунок стін на розрив, розрахунок ножової частини колодязя, розрахунок стін колодязя на бічний тиск грунту, розрахунок міцності стін на вигин у вертикальній порожнини, розрахунок на спливання.
Розрахунком на період занурення необхідно перевірити:
міцність зовнішніх, внутрішніх стін, перекриттів;
на зрушення по підошві, на перекидання і на загальну стійкість споруди разом з основою;
на спливання колодязя.
Робота опускного колодязя як фундаменту можна порівняти з роботою висячої палі в грунті. Різниця полягає в розмірах обох конструкцій і великий несучої здатності колодязя за рахунок того, що спирається на міцні грунти, розташовані на значній глибині (ріс.15.5).
Розрахунок проводять відповідно до відомими методами обліку впливу сил тертя, що розвиваються по бічній поверхні фундаменту. При цьому слід мати на увазі, що опускний колодязь занурюється без днища, працюють бокова поверхня і ножова частина і в міру розробки грунту по площі підстави і у ножової частини відбувається переміщення його по вертикалі. У міру опускання виробляють нарощування стінок опускного колодязя, збільшуючи навантаження на ножову частину. Розрахунки проводять для умов будівництва і експлуатації.
Занурення колодязя забезпечується при дотриманні умови
,
(15.1)
де 
- вага будівельних конструкцій стін; - пригрузка колодязя при по навантаженого; 
- сила тертя стін колодязя по грунту при зануренні; 
- опір грунту під підошвою ножа; 
- коефіцієнт надійності занурення (зазвичай приймають рівним 1,15).
Розрахунок виконують поетапно в міру нарощування кожного ярусу і на повну глибину.
Якщо колодязь опускається з днищем і підводного розробкою грунту, розрахункові зусилля (моменти і поперечні сили) збільшують на 15% через складність контролю за становищем опорних зон.
Міцність залізобетонного днища з шарнірним обпиранням по контуру на стіни колодязя розраховують на такі навантаження: відсіч грунту під днищем колодязя 
і гідростатічское тиск підземних вод за формулою
,
(15.2)
де 
- сума всіх постійних вертикальних навантажень на колодязь з урахуванням сил тертя.
При розрахунку опускного колодязя в умовах експлуатації потрібно враховувати:
міцність зовнішніх і внутрішніх стін, днища, перекриттів;
спливання колодязя;
зсув по підошві, перекидання і загальну стійкість споруди разом з основою.
Тоді розрахунок в умовах експлуатації слід проводити з урахуванням навантажень:
.
(15.3)
тут 
- розрахункові навантаження; 
- сума зусиль тертя при розрахунку на спливання; 
- площа підстави колодязя; 
- розрахункове перевищення рівня підземних вод над підставою днища колодязя; 
- питома вага води; 
- коефіцієнт надійності від спливання.
Залізобетонні елементи конструкцій опускного колодязя розраховують відповідно до вимог СНиП 2.03.01-84-М "Бетонні та залізобетонні конструкції".
Якщо умова (15.3) не виконується, то необхідно передбачити пристрій анкерних кріплень або збільшувати вагу колодязя.
Розрахунок колодязя на зрушення по підошві і перекидання, а також загальної стійкості спільно з підставою проводять тільки в разі великих горизонтальних зусиль.
15.4. кесони
Одним із різновидів фундаментів глибокого закладення є кесони (ріс.15.6). Кесони застосовують давно, особливо в обводнених ґрунтах з шарами, що чергуються слабких грунтів і твердих порід - скельних, напівскельних, в яких опускні колодязі влаштовувати важко.
Кесон порівнюють з перевернутою догори днищем коробчатой \u200b\u200bконструкцією, що має стелю, бічні стінки і два приміщення - робочу камеру 1, в яку під тиском нагнітається стиснене повітря, що врівноважує тиск води на даній глибині і не заважає проводити роботи по розробці грунту, і надкессонное будова 3, через яке проходить шахтна труба 5 і шлюзовий апарат 4, що відкриває доступ людям в кесон і забезпечує подачу матеріалів, обладнання та підйом вийнятого ґрунту.
Надкессонное будова в залежності від призначення кесона як фундаменту глибокого закладення виконують у вигляді суцільного масиву з монолітного бетону або залізобетону. Якщо надкессонное будова використовується під заглиблене приміщення, то його конструкція дещо відрізняється за вагою і технології виготовлення. Зовнішні стіни ретельно гідроізолюють від проникнення води. Вони можуть бути зроблені зі збірних елементів. Надкессонное будова виконують по всій висоті або ж ярусами в міру занурення.
Ріс.15.6 - Схема влаштування фундаментів глибокого закладення
методом кесона: а - для заглибленого приміщення; б - для
глибокого фундаменту; 1 - кесонна камера; 2 - гідроізоляція;
3 - надкессонное будова; 4 - шлюзовий апарат; 5 - шахтна труба
Основними елементами, необхідними для занурення кессонов, є шлюзові апарати, шахтні труби і компресорна станція. Шлюзовий апарат з'єднаний з кесонної камерою шахтними трубами, по яких робочі потрапляють в камеру. Попередньо відбувається адаптація організму людини в умовах підвищеного тиску і поступового зниження його, щоб уникнути декомпресії після закінчення робіт. Тиск в робочій камері відповідає величині 350-400 кПа при глибині занурення кесона на 35,0-40,0 м. Воно запобігає потраплянню води, навколишнього кесон, в робочу камеру. Робочі знаходяться в кесоні протягом 2 годин. Адаптація їх до роботи в камері входу становить 15-20 хв, а при виході з камери - в межах 1 години зі зниженням тиску повітря до атмосферного. Тому даний спосіб влаштування фундаментів є дорогим, складним як для людей, які працюють в кесоні, так і за технологією виробництва робіт.
Спочатку на поверхні монтують кесонну камеру, шлюзовий апарат і шахтні труби. Одночасно поблизу кесона споруджують компресорну станцію, монтують обладнання для подачі стисненого повітря в кесон. Після того як бетон кесонної камери досяг проектної міцності, починають занурення. У кесонну камеру, як тільки вона досягла рівня підземних вод, подають стиснене повітря для віджимання води з камери кесона. У міру занурення кесона виробляють нарощування шахтної труби і надкессоной частини споруди. Грунт в камері кесона розробляють вручну або гідромеханічним способом і подають наверх через шахтне отвір і шлюзову камеру.
Розрахунок кесона виконують аналогічно розрахунку опускного колодязя.
15.5. тонкостінні оболонки
У зв'язку з появою потужних віброзанурювачів, що дозволяють занурювати елементи великих розмірів на значну глибину, як фундаментів глибокого закладення стали використовувати тонкостінні залізобетонні оболонки, виготовлені на заводі (ріс.15.7).
Ріс.15.7 - Конструкція типовий тонкостінної оболонки
діаметром 1,6 м
Тонкостінні оболонки являють собою порожнистий циліндр, виконаний з попередньо напруженого залізобетону. Оболонки виготовляють секціями довжиною 6,0-12,0 м з зовнішнім діаметром 1,0-3,0 м. Елементи оболонки зварюють до початку занурення і в міру занурення нарощують. Занурення оболонок в грунт виробляють віброзанурювачем. Нижня частина оболонки забезпечується ножем для запобігання від руйнування при зустрічі з твердими включеннями. Після занурення оболонки до заданої глибини її порожнину заповнюють бетоном. Щоб знизити обсяг бетону, що укладається або взагалі виключити заповнення оболонки бетоном, застосовують оболонки з потовщеною стінкою до 160 ... 200 мм. Посилені оболонки мають підвищену міцність при зануренні в важкопрохідні грунти з включенням гальки, валунів і не вимагають заповнення порожнини бетоном, що значно скорочує процес виготовлення фундаменту, так як на твердіння та набір міцності бетону потрібен певний час.
У нескельних ґрунтах для збільшення несучої здатності оболонки по грунту влаштовують внизу розширену п'яту розбурювання або камуфлетном вибуху з подальшим заповненням бетонною сумішшю. Такий тип фундаменту глибокого закладення є економічним, так як дозволяє значно скоротити час на його виготовлення, підвищує несучу здатність оболонки, сприяє зменшенню трудомісткості при виконанні робіт, дозволяє краще використовувати міцнісні властивості матеріалу фундаменту.
Фундаменти з оболонок широко застосовуються при великих вертикальних і горизонтальних навантаженнях, характерних для мостів і гідротехнічних споруд.
15.6. Підземні споруди, які влаштовують
методом "стіна в ґрунті"
Фундаменти підземних споруд, що влаштовуються методом "стіна в ґрунті", отримали розвиток в містах в умовах забудованої території. Цей метод дозволяє влаштовувати підземні споруди поблизу існуючих будівель і споруд без порушення їх стійкості, приймає частину динамічних навантажень на себе. Його конструктивні елементи є невід'ємною складовою конструкцією для транспортних споруд - підземні переходи, тунелі, станції метрополітену, підземні автомагістралі, а також при будівництві гідротехнічних споруд - водозабірні та насосні станції, протифільтраційні завіси гребель і дамб, набережні, причальні стінки та ін..
"Стіна в грунті" одночасно може служити кріпленням стінок котловану, підземних поверхів.
Стійкість стін підземних споруд забезпечується закладенням їх нижньої частини в грунтах, а також застосуванням розпірних конструктивних елементів у вигляді розпірних балок і анкерів (ріс.15.8). При відстані між паралельними стінами підземних споруд до 15,0 м стійкість стін повністю забезпечується, при більшій відстані необхідно передбачати їх анкерного кріплення.
Глибину закладення (висоту) стін в грунті приймають в залежності від гідрогеологічних умов майданчика, конструкції стін, технології виконання робіт по їх зведенню, з урахуванням техніко-економічного порівняння варіантів. В умовах пристрою споруд у водонасичених грунтах рекомендується заглиблювати стіну в водотривких шар (суглинки, глини) на глибину 1,0-1,5 м, в скельні грунти - на 0,5-1,0 м.
Ріс.15.8 - Конструктивні схеми споруд з паралельними
стінами: а - консольна стіна ( Н - глибина закладення стіни);
б - стіна з кріпленням паралельними розпірками; в - стіна
з кріпленням анкерами; 1 - стіна; 2 - розпірки; 3 - анкери
Технологія виготовлення "стіни в грунті" передбачає застосування як монолітного залізобетону, так і збірних залізобетонних елементів.
При спорудженні траншейних стін попередньо влаштовують збірну або монолітну форшахти. Вона служить направляє для землерийних механізмів, опорою для підвішування армокаркасів, бетонолитну труб, збірних залізобетонних панелей.
Глибину пионерной траншеї 
приймають 0,8-1,5 м залежно від міцності поверхневого шару грунту, довжину захватки в поздовжньому напрямку - 4,0-6,0 м, ширину траншеї - в залежності від обладнання, товщини несучих монолітних стін (40, 60, 80 і 100 см). Обсяг захватки з урахуванням укладається бетону повинен становити не більше 50-60 м 3.
Для розробки грунту в траншеї використовують землерийне обладнання безперервної дії - екскаватори типу "зворотна лопата" з подовженою стрілою і вузьким ковшем, що дозволяє рити траншею глибиною до 7,0-8,0 м, бурові верстати обертального буріння і спеціальні ковшові і фрезерні агрегати.
Для утримання стінки від обвалення в неї заливають тиксотропний глинистий розчин. Рівень розчину повинен бути вище рівня підземних вод. Для приготування глинистих розчинів щільністю 1,15-1,30 т / м 3 застосовують спеціальні бентонітові глини або місцеві глини. Опускають арматурний каркас, роблять бетонування і переходять до виконання робіт в наступній захватці через одну, а після її пристрою - до проміжної і т.д. В результаті виходить суцільна стіна. Така конструкція стіни може служити кріпленням стін котловану, стіною підземних поверхів і фундаментом.
Поряд з пристроєм "стіни в грунті" з монолітного залізобетону цей процес можна прискорити шляхом заповнення траншеї збірними залізобетонними панелями. Для зручності монтажних робіт товщину панелей приймають на 6,0-10,0 см менше ширини траншеї Утворився зазор заповнюють спеціальним цементно-піщаним або цементно-глиняним розчином. Розчин повинен бути рідким, після затвердіння купувати міцність не нижче міцності навколишнього грунту і бути водонепроникним.
В останні роки в практику фундаментобудівництва почали впроваджувати шліцьові (щілинні) фундаменти (ріс.15.9). Цей тип фундаментів доцільно застосовувати при будівництві на практично непридатних грунтах, при повній прорізці просідаючої товщі, в складних нашаруваннях водонасичених грунтів, в зсувних умовах, де стіна виконує функції як фундаменту, так і утримує споруди.
Шліцьові фундаменти влаштовують на глибину від 4,0 до 50 м і більше. Глибина пристрою фундаменту обмежується застосуванням землерийних механізмів. Ширина траншеї може бути 0,2-1,2 м і залежить від можливостей застосовуваних механізмів. За способом виготовлення шліцьові фундаменти можуть бути збірні, монолітні та збірно-монолітні, за способом передачі навантаження від споруди на грунт - шліци-стійки, що передають навантаження на практично нестисливої \u200b\u200bгрунт, висячі, передають навантаження бічною поверхнею і підошвою фундаменту (ріс.15.10).
Товщина стінок монолітного шлицевого фундаменту - 400-600 мм, збірного -200-1200 мм. Збірні шліцьові фундаменти опускають в заздалегідь прорізає траншею. Товщину шлицевого фундаменту
Ріс.15.9 - Конструкції збірних шліцьових фундаментів з
плоских панелей: а - однорядний; б - дворядний; 1 - колона;
2 - ростверк зі склянкою під колону; 3 - збірний плоский
елемент; 4 - тампонажний розчин
приймають на 10 см менше ширини траншеї для полегшення монтажу і проведення тампонажних робіт по закладенню пазух. Тампонажним матеріалом служать глино-цементно-піщані розчини або глино-щебені-піщані композиції. Конструкції стиків між збірними елементами необхідно приймати такими, щоб вони дозволяли легко вести монтаж елементів під глинистою суспензією і проводити тампонажні роботи. Збірні шліцьові фундаменти застосовують з суцільних плоских панелей, з пустотілих панелей і тонкостінних об'ємних елементів.
При проектуванні шліцьових фундаментів потрібно виконувати розрахунок стійкості стінок траншей з урахуванням гідрогеологічних умов будівельного майданчика, фізико-механічних властивостей ґрунтів, рівня ґрунтових вод і навантаження від поблизу розташованих будинків.
Шліцьові фундаменти працюють не тільки в поздовжньому, а й в поперечному напрямку. Тому розрахунок шліцьових фундаментів і їхніх основ повинен проводитися за двома групами граничних станів:
1) по міцності матеріалу фундаментів і їх елементів; по несучої
Ріс.15.10 - Схеми поперечних розрізів шліцьових фундаментів:
а - працюючі нижньою частиною; б - працюючі нижньою частиною і
бічною поверхнею; в - працюючі консольно; г - працюючі
з елементами жорсткості - перекриття, защемлення
здатності основи; по стійкості підстав шліцьових фундаментів, якщо на них передаються горизонтальні навантаження;
2) за деформаціями підстав шліцьових фундаментів; по переміщенням фундаментів з урахуванням взаємодії фундаменту з грунтом від дії вертикальних, горизонтальних навантажень і моментів, за освітою і розкриття тріщин в елементах залізобетонних фундаментів.
ГЛАВА 16
ФУНДАМЕНТИ, що зводяться В УМОВАХ
СТРУКТУРНО-нестійких грунтах
16.1. просадні грунти
Окремі види грунтів при зволоженні здатні ущільнюватися і втрачати стійкість. Деформації, які при цьому виникають, називаються просадками. До просідаючих грунтів відносяться лесси і лесовидні пилувато-глинисті грунти. Особливістю цих ґрунтів є присутність в них великих, видимих \u200b\u200bнеозброєних оком пір, великий вміст пилуватих частинок, наявність розчинних солей (карбонатів, сульфатів і хлоридів).
Макропористі лесовидні грунти поширені широко. Частина їх має дуже високу пористість - до 50 і більше відсотків, тому в природному стані при замочуванні вони можуть давати значні просадочні деформації.
опускні колодязі, опускні (Занурювальну) кріплення, опускні секції підводних тунелів, опускні тунелі-кесони ... особливі правила використання транспорту і т. п. 12.1. 15 У проектах підводного тунелю, істотно ...
Будівельні норми і правила (3)
документ600 40 6 25 15 -39 До 3 4 7 9 10 15 15 21 24 27 35 ... гравітаційна: з массівовой кладки 15 1 К 15 30 56 82 100 з ... опор глибокого закладання на опускних колодязях, Палях-оболонках або ...
Посібник з виробництва робіт при влаштуванні основ і фундаментів (до СНиП 02. 01-83) (1)
документ... », пальові фундаменти, шпунтові огорожі і анкери, опускні колодязі і кесони. У кожному розділі наведені як ... насоса ГНОМ 10-10 ГНОМ 15 -15 ГНОМ 25-20 ГНОМ 40 ... каламуті 2 Щільність при 20 ° С, г / см3 1, 15 -1,2 1,15 -1,2 1,15 -1,2 1,25-1,27 3 В'язкість при 20 ...
Колодязі опускні споруджуються за спеціальними будівельними технологіями, які можуть використовуватися при зведенні різних будівель, де потрібно фундамент значного заглиблення. Застосування довело їх високу надійність і ефективність.
В даний час опускні колодязі і кесони вже не вважаються рідкістю і стають досить популярними. При використанні такої технології важливо правильно провести всі розрахунки на стадії проектування, і цю роботу краще довірити фахівцям.
За своєю суттю опускний колодязь являє собою порожню форму, яка заглиблюється в землю і виконує роль оболонки для подальшого формування певної конструкції.
Будівництво на такій основі отримало назва спосіб опускного колодязя . Застосовується ця технологія для будівництва заглиблених споруд, зведення фундаментів і опор з поглибленим закладенням. Дана система дозволяє перерозподіляти навантаження на нижні шари грунту, які мають підвищену міцність.
Принцип способу заснований на зануренні в грунт стінок конструкції під власною вагою. Цьому сприяє ножова частина опускного колодязя, яка є однією з його складових.
Підземна колона збирається на поверхні, а ніж контактує з грунтом. Після виїмки землі з внутрішньої порожнини починається поступове заглиблення системи. Причому ніж опускного колодязя встановлений так, що грунт видавлює всередину форми.
Розглянуті конструкції виготовляються з бетону, залізобетону, сталі, дерева та каменю. Найбільш поширені залізобетонні. За геометрії поперечного перерізу розрізняються круглі, овальні і прямокутні (квадратні) форми.
Колодязі можуть мати монолітну бетонну або сталеву конструкції, збиратися з тонкостінних елементів або являти собою колону порожнистих блоків. За технологічним міркувань будівництво колодязя може здійснюватися в сухому грунті; при штучному заглибленням водоносного пласта (з водовідливом, водовідведенням) або безпосередньо під водою (без водовідливу, водовідведення).
облаштування колодязя
Найбільш поширеним варіантом є відпускної колодязь круглої форми. У вертикальному напрямку він може виконуватися у вигляді циліндра, конуса і ступінчастою конструкції. На нижньому торці формується загострення зі скосом всередину. Просте загострення називається консоллю, а якщо воно посилено металом - ножем. Природно, що сталевий ніж полегшує опускання блоку в грунт.
Зводити колодязь можна двома основними способами: нарощування колони у міру занурення або збірка всієї колони з наступним її опусканням. Після того, як блоки занурюються на задану глибину, осаджування колони припиняється, а внутрішня порожнину частково або повністю заповнюється бетонною сумішшю. Монолітне заповнення забезпечується при будівництві опор (фундаменту), а часткове - при формуванні підземних підвальних приміщень.
Зведення споруд методом опускного колодязя усуває необхідність риття котловану для фундаменту і установки опалубки. Це дуже важливо при проведенні будівельних робіт в болотистій місцевості, при високо залягають підземних водах, пухких грунтах. Глибина опускання колодязя найчастіше становить 6-8 м, а часом досягає 20-25 м. Зрозуміло, що копання ями такої глибини дуже важко, а часом неможливо. Опускний колодязь виправляє становище і служить оболонкою (незнімної опалубкою) глибокої підземної частини споруди.
Розміри опускного колодязя можуть бути різними в залежності від призначення. Досить часто таким методом зводяться досить великі споруди, і діаметр блоків може складати 60-80 м. При великих габаритах для посилення бетонної конструкції їх внутрішня порожнина поділяється перегородками (пористий тип).
Опускання колони блоків, як правило, забезпечується ручним способом, тобто простим підкопування під стінами з видаленням грунту наверх . У той же час для прискорення будівництва і підвищення надійності застосовуються і специфічні методики. Так, в піщанику або сипучих грунтах використовуються вібратори.
При проходженні глинистих ділянок застосовується система введення розчину на основі глини в зазор між колоною і грунтом, що дає змазує ефект. В подальшому в такий розчин додається цемент, що забезпечує монолітний зміцнюючий шар. У разі проходження водонасичених ділянок можуть встановлюватися насоси для відкачування води.
Якщо роботи ведуться на досить надійний грунт, то часом використовується засіб примусового осаджування колодязя, наприклад, гідравлічний домкрат.
Основна перевага опускних колодязів полягає в зведенні глибоких фундаментів без застосування спеціальної дорогої техніки . У той же час необхідно відзначити складності, які можуть виникати при будівництві. Дана технологія не може застосовуватися в кам'янистих грунтах.
Навіть наявність великих валунів на трасі опускання колони створює часом нерозв'язну проблему. Складністю методики є і забезпечення суворої вертикальності колони. Осаджування блоків вимагає рівномірного підкопування і постійного контролю процесу занурення.
Що враховується при проектуванні
Проектування опускних колодязів включає такі напрямки, як розрахунок необхідних розмірів блоків, глибини їх занурення, а також вибір матеріалів і конструкції. Головна мета даної технології - установка опори на твердий, міцний грунт. Глибина колодязя найчастіше визначається саме заляганням такого пласта.
Розрахунок опускних колодязів визначає розмір поперечного перерізу блоків, товщину стінок, необхідність внутрішніх перемичок, площа опори на грунт. При проведенні розрахунків важливо врахувати всі небезпечні впливу. До основних механічних факторів можна віднести наступні навантаження:
- маса споруди, яка припадає на дану опору з урахуванням перерозподілу зусиль, і самого колодязя;
- сила тертя при зануренні колони;
- бічний тиск грунту, в т.ч. при його промерзанні і зрушення;
- розпирає зусилля грунту зсередини при осадженні колодязя.
Характеристики міцності формованої опори залежать також від несучої здатності шару грунту, на який спирається спорудження. Виходячи з цього параметра визначається необхідна площа підошви колодязної колони.
конструктивні елементи
Нижній кінець колодязя (підошва) спирається на твердий шар грунту. Така природна підкладка дуже рідко буває ідеально рівною, і для забезпечення горизонтальності установки нижнього блоку, підошва заглиблюється в опорний грунтовий шар на 0,8-1,5 м. Це необхідно враховувати при розрахунках як нижню позначку рівня заливки бетонної суміші.
У верхній частині колодязя облаштовуються виступи в різні боки з шириною, що становить не менше 2% всієї довжини підземної частини колодязя (але не менше 45 см). Така умова забезпечує можливість кріплення будь надфундаментной конструкції опори (фундаменту).
При великому заглибленні колодязя виникають значні бічні навантаження. Погасити надмірні зусилля покликані внутрішні перемички, що забезпечують підвищену жорсткість форми.
Товщина основної стінки залізобетонного колодязного блоку вибирається виходячи з розрахунків, але найчастіше приймають близько 0,6-1,6 м залежно від зовнішніх габаритів. Товщина внутрішніх перегородок становить 0,3-1,2 м.
При виготовленні стінок блоків виробляється горизонтальне і вертикальне армування сталевими стрижнями. Розміри арматури визначаються з розрахунків навантажень, що виникають під час осаджування колодязя.
Нижня консоль формується зі змінним поперечним перерізом по вертикалі. Консолі найчастіше комплектуються сталевими ножами з горизонтальною ділянкою (банкеткою) розміром 16-25 см з гострою кромкою.
Для усунення упору внутрішніх перегородок на грунт їх нижній торець розміщується на 40-50 см вище зрізу стінок. При необхідності зведення підвального приміщення між осередками блоку організовуються проходи в перемичках, для чого виготовляються відповідні отвори.
У нижній частині колодязя на відстані близько 2,3-2,5 м від ножа в зовнішніх стінах і перемичках формуються штраби глибиною 20-35 см і заввишки 90-140 см для поліпшення адгезії між колодязні елементами і бетонної заливальної масою.
При опусканні колодязів на значну глибину необхідно долати великі навантаження за рахунок тертя стінок блоку про грунт. З метою підвищення надійності конструкції в цьому напрямку на зовнішній поверхні стінки влаштовуються один або кілька уступів шириною більше 12 см. Перший такий елемент розміщується на висоті 2,5-3 м від нижнього краю колодязя.
Інший варіант вирішення проблеми - виготовлення зовнішньої поверхні з нахилом (не більше 20: 1), а вертикальна ділянка присутня тільки внизу на довжині 3,5-5 м від краю.
Деякі тонкощі будівництва
При використанні примусового занурення колодязя зазвичай застосовують гідравлічні домкрати потужністю 600-1400 кН з ходу штока 9-15 м. Для забезпечення рівномірного тиску гідравлічна схема повинна мати можливість незалежного включення (відключення) кожного елемента домкрата.
Для виїмки видаляється грунту у великих кількостях підходять грейфери або пристрої, що працюють за принципом гідромеханізації. Такими способами вдається забезпечити зведення споруд площею до 450 кв.м і діаметром до 50 м. При цьому глибина занурення колодязів сягає 45-50 м.
Опускні колодязі давно використовуються в різних країнах світу при необхідності установки опор або фундаментів глибокого закладення. Останнім часом технологія набула популярності і в нашій країні.
Застосування даного способу позбавляє будівельників від трудомісткою і витратною операції копання котловану, а також допомагає значно економити бетон. При правильних розрахунках створюється можливість будівництва дуже надійних опор навіть на сипучих і болотистих ґрунтах.