15 Опускные колодцы

15.1. Опускные колодцы

Опускные колодцы представляют собой сборную или монолитную железобетонную конструкцию, которая под собственным весом или при дополнительной пригрузке по мере разработки грунта внутри ее опускается до проектной отметки. По форме поперечного сечения опускные колодцы могут быть круглыми, квадратными, прямоугольными, смешанной формы с внутренними перегородками или без них (рис.15.1). В зависимости от назначения опускного колодца как фундамента и размещаемого в нем технологического оборудования принимают их определенную форму, размеры в плане и глубину. Исходя из величины действующих нагрузок и особенностей грунтовых условий, разрабатывают метод погружения и конструкцию опускных колодцев. Наиболее рациональной является круглая форма, при которой активное давление окружающего грунта распределяется равномерно, а стенки колодца в горизонтальных сечениях будут испытывать только напряжения сжатия.

По способу изготовления опускные колодцы выполняют из железобетона и подразделяют на монолитные и сборные. Монолитные колодцы изготавливают на месте погружения на предварительно подготовленной площадке.

Стенки колодца армируют вертикальными пространственными каркасами, которые изготавливают на заводе и соединяют сваркой на месте. Для бетонирования стенок колодца применяют высокопрочный бетон класса В35-В40. Кроме прочностных показателей необходимо выдерживать заданную плотность и водонепроницаемость бетона поскольку опускные колодцы часто располагаются ниже УПВ.

Рис.15.1 - Формы сечений опускных колодцев в плане: а – круглая;

б – квадратная; в – прямоугольная; г – прямоугольная с поперечными перегородками; д – с закругленными торцевыми стенками

Ножевую часть оболочки колодца делают шире стенки на 100-150 мм со стороны грунта для снижения трения на боковой поверхности при погружении (рис.15.2). Оболочку чаще выполняют шире основания с наклоном кверху 1/100. Ширину режущей кромки ножевой части принимают в зависимости от размеров колодца и плотности проходимых грунтов, но не менее 150-400 мм. Снаружи режущую часть обрамляют уголком ?100х100. Толщину стенок монолитных колодцев принимают из условия веса, необходимого для преодоления сил трения при погружении. В более крупных по размерам колодцах, погружаемых без тексотропной рубашки, толщину стен принимают 2,0-2,5 м и более.


Монолитные железобетонные колодцы просты в изготовлении, их можно выполнять любой формы, но они требуют большого количества металла, значительной трудоемкости и времени на приобретение прочности бетона при наращивании стенок по высоте.

В этом отношении преимуществом обладают сборные опускные колодцы, выполняемые из панелей заводского изготовления длиной 12,0, шириной 1,4-2,0 и толщиной стенки 0,4-0,8 м (рис.15.3). Между собой панели соединяют с помощью петлевых стыков и накладками на сварке. Сборку производят на месте одновременно с ножевой частью и армируют дополнительно вертикальной и горизонтальной арматурой с наружной и внутренней сторон. Как и в монолитных железобетонных колодцах, наружную ножевую часть делают шире на 150 мм для образования полости вокруг колодца при его опускании, в которую заливают суспензию из глинистого раствора для уменьшения сил трения по наружной стенке колодца. Учитывая эти требования, изготовляют опускные колодцы диаметром 8,0-24,0 и глубиной 25,0 м и более.

Рис.15.2 - 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

Рис.15.3 - Сборный опускной колодец из вертикальных панелей:

1 – панели; 2 – форшахта

Монтаж колодцев из вертикальных готовых панелей значительно сокращает сроки строительства, снижает его трудоемкость. Недостатком сборного опускного колодца является его небольшой вес, который не позволяет стабилизировать колодец, расположенный ниже УПВ, и требует дополнительных устройств для удержания его от всплытия.

В последние годы стали применять пустотелые криволинейные блоки, укладываемые с перевязкой швов, соединением с помощью петлевых стыков.

Находит применение сборно-монолитный вариант опускного колодца, когда нижнюю режущую часть выполняют из монолитного

железобетона, на который по мере погружения колодца наращивают сборные двухпустотные блоки, которые укладывают на растворе. Блоки крепят между собой в местах вертикальных швов, после чего их заполняют бетоном. Такую конструкцию чаще используют при строительстве крупных опускных колодцев с глубиной погружения 30,0-40,0 м и при диаметре более 20,0 м. Основным недостатком этого способа является значительный объем расходуемого монолитного железобетона на замоноличивание стыков и изготовление ножевой части, а преимуществом - применение одного типоразмера, наличие в блоках пустот, что позволяет регулировать вес колодца при заполнении их бетоном, выравнивая его при перекосах и удерживая от всплытия.

15.2. Погружение опускных колодцев

В зависимости от назначения, размеров в плане, гидрогеологических условий и экономической целесообразности используют следующие методы погружения опускных колодцев.

При отсутствии подземных вод или в условиях водопонижения применяют разработку грунта в колодце экскаваторами или бульдозерами (рис.15.4, а ). Вынутый грунт бадьями поднимают на поверхность. Этот метод приемлем при разработке рыхлых песков, легких супесей, галечника. Используют также средства гидромеханизации в легко размываемых грунтах (пески, супеси, мелкие суглинки), но при наличии на стройплощадке необходимого количества воды, обеспечении достаточной электроэнергией и трубами для сброса пульпы за пределы строительной площадки. Глубину разработки грунта на одну высоту опускания принимают равной 1,5-2,0 м.

На обводненной территории или в грунтах с высоким уровнем подземных вод предварительно производят водопонижение или откачку воды. Глубинное водопонижение осуществляют с помощью иглофильтров, расположенных по периметру, и откачкой насосами.

Разработку грунта под водой обычно осуществляют грейфером (рис.15.4, б ).

По мере наращивания веса опускного колодца вертикальность его перемещения в грунте контролируется инструментально. Могут возникнуть сложности при недостаточно проведенных инженерно-геологических изысканиях - появляются включения твердых пород под ножевой частью колодца, что создает неравномерное перемещение по вертикали, вызывает перекос или зависание, а иногда приводит к разрушению стенок опускного колодца.

Рис.15.4 - 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

Для преодоления сил трения о стенки опускного колодца применяют способ погружения с помощью тиксотропной рубашки. В результате этого контакт колодца с грунтом при нормальном опускании происходит только в пределах ножевой части и по небольшой площади. Выше ножевой части создается тиксотропная рубашка из глинистого раствора, закачиваемого сверху через инъекционные трубы. Раствор приготавливают из бентонитовых глин, содержащих монтмориллонит, обладающий тиксоторопными свойствами – он легко переходит из жидкого состояния в гелеобразную массу. Такими свойствами обладают пластичные глины, содержащие мелкие частицы (0,005 мм) не менее 30 %. Суспензию закачивают по всей площади кольца круглой или прямоугольной формы, от уступа ножевой части до верха погружения, что позволяет равномерно производить погружение, снижает трение о боковую поверхность.

15.3. Расчет фундаментов глубокого заложения

( опускные колодцы)

Расчет фундамента в виде опускного колодца производят по материалу как для железобетонных конструкций на нагрузки и воздействия, возникающие в условиях строительства и эксплуатации сооружения. При погружении колодца в грунт учитывают следующие виды нагрузок: собственный вес колодца , нагрузку колодца при погружении , горизонтальное давление грунта на стенки колодца , гидростатическое давление воды на колодец , силы трения грунта по боковой поверхности колодца , реактивное давление грунта под подошвой ножа .

Расчет опускных колодцев на строительные нагрузки включает: расчет на погружение, расчет стен на разрыв, расчет ножевой части колодца, расчет стен колодца на боковое давление грунта, расчет прочности стен на изгиб в вертикальной полости, расчет на всплытие.

Расчетом на период погружения необходимо проверить:

По материалам сайта: http://gigabaza.ru