Главная Минимаркер Мосты и тоннели Минимаркер Строительство городских мостовых сооружений Минимаркер Технология сооружения опор на опускных колодцах

Технология сооружения опор на опускных колодцах

Страница 17 из 17

Опускной колодец – пустотелая железобетонная конструкция, которая погружается в грунт под действием собственного веса при одновременной разработке грунта из внутренней полости и наращивании стенок в процессе погружения (рис. 2.57).

После опускания колодца до заданной отметки пространство внутри колодца полностью или частично заполняют бетонной смесью.

Глубина погружения колодца может достигать 40–50 м и более.

Стенки опускного колодца могут быть вертикальными, наклонными (i ≥ 1:100) и ступенчатыми.

Достоинства технологии сооружения опор на опускных колодцах:

  • простота и доступность;
  • погружение с помощью простейшего оборудования (кран с грейфером или эрлифты);
  • малая энергоемкость (это важно для отдаленных районов и при малых объемах работ);
  • возможность сооружения мощных фундаментов с глубиной заложения до 40–80 м.

Недостатки данной технологии:

  • большой расход бетона;
  • неполное использование (всего на 15–20%) прочностных свойств бетона как материала для колодца;
  • длительные сроки сооружения;
  • повышенная (по сравнению с сооружением свайных и столбчатых фундаментов) трудоемкость работ;
  • невозможно использовать колодец, если в грунте есть валуны или скальные прослойки.

Общий вид опускного колодца

Рис. 2.57 – Общий вид опускного колодца

Сейчас опускные колодцы применяют редко, так как они менее экономичны и индустриальны по сравнению со свайными и столбчатыми фундаментами глубокого заложения. Тем не менее, в определенных условиях (например, при ограниченности энергоресурсов на объекте и наличии свободной рабочей силы) этот метод фундирования мостовых опор возможен.

Серьезной проблемой при опускании колодца являются препятствия в виде валунов, утонувших бревен и т. п., удалить которые трудно. Если в процессе опускания попадается такое препятствие, водоотлив, организуемый внутри колодца, может привести к прорыву грунта во внутреннюю полость. Для предупреждения прорыва воды с грунтом колодец иногда обкладывают снаружи мешками с глиной. В некоторых случаях препятствия можно удалить с помощью водолазов. Если удалить препятствие невозможно, колодец превращают в кессон.

Опускные колодцы в основном сооружают на островке (или на суходоле), специально отсыпаемом на месте будущей опоры зли на берегу, с последующей доставкой к месту установки.

Методы опускания колодцев:

  1. С островков.
  2. С доставкой на плаву с берега (наплавной колодец).
  3. С подмостей на подвесках.

Первый способ опускания колодца возможен на реках с глубиной до 2–2,5 м и скоростью течения до 0,8 м/с. Островок отсыпают с естественными откосами (рис. 2.58, а).

Устройство островка

Рис. 2.58 – Устройство островка: а – без ограждения; б – в ограждении

Если скорость течения реки превышает 0,8–1,5 м/с, а глубина – около 2,5–4 м, вокруг островка устраивают защитное ограждение (рис. 2.58, б).

Если глубина и скорость течения велики, обычно устраивают кольцевые в плане, металлические шпунтовые ограждения, заполненные грунтом засыпки (рис. 2.59). Шпунт используют плоский, типа ШП-1 и ШП-2.

В шпунтовом ограждении кольцевого очертания шпунт работает только на растяжение. На уровне поверхности грунта горизонтальные усилия в шпунте определяют по формуле:

200114_f1

при допустимом усилии [S] = 100 тс/п. м (с коэффициентом запаса, равным 2), где D – диаметр островка;

200114_f2

Здесь G – вес островка и опускного колодца;

γвзв, γгр – удельный вес грунта засыпки во взвешенном и естественном состоянии соответственно;

φ – угол внутреннего трения грунта засыпки.

Проверка основания островка производится по формуле:

200114_f3

Расчетная схема островка

Рис. 2.59 – Расчетная схема островка

Часто колодец изготовляют непосредственно на островке, месте его опускания. Если запроектирован колодец высотой до 7–8 м, его сооружают целиком. По периметру выкладывают подкладки, собирают опалубку, конструируют арматуру и бетонируют колодец. После выстойки бетона подкладки удаляют: сначала под внутренними и торцевыми стенами, а затем равномерно (через одну) под продольными. В последнюю очередь удаляют 4 фиксированные подкладки по углам колодца. По мере удаления подкладок под нож колодца подсыпают песок.

Колодец опускается, главным образом, за счет преодоления боковых сил трения собственным весом. Одновременно извлекают грунт из шахт (проемов) колодца механическим способом (грейфером, подвешенным к стреле крана) или гидромеханическим (гидроэлеватором или эрлифтом), который чаще применяют для несвязных грунтов. Для обеспечения гарантированного опускания колодца требуется выполнение условия

Gкол > 1,25·Tтр,

где

Tтр = fтр·h.

Здесь fтр = 1–2,5 тс/м2 для песков и 2,5–5,0 тс/м2 для глин;

P – периметр колодца;

h – глубина погружения колодца в грунт;

Gкол – вес колодца.

Облегчить погружение можно с помощью вибропогружателей, задавливанием (пригружая островок, например, водным балластом в понтонах), а также уменьшением силы трения, чего достигают:

  • подмывая грунт под ножом и по боковой поверхности наружных стен (для этого в стены закладывают специальные подмывные трубы);
  • делая стены в нижней части колодца толще, чем в верхней части, на 10–15 см. Создаваемая таким образом щель заполняется глинистым раствором, т. е. образуется тиксотропная рубашка. Силы трения при опускании колодца в пределах рубашки практически отсутствуют (потом раствор затвердевает, и силы трения восстанавливаются).

Трубы для подачи глинистого раствора можно закладывать в стены в районе ножа изнутри колодца. По трубам нагнетают глинистый раствор на основе бентонитовых или местных глин, обработанных, например, едким натром (NaOH). Из опыта известно, что применение глинистого раствора более эффективно, чем подмыв.

Второй способ опускания колодца (с предварительным приданием ему плавучести) целесообразен, если глубина воды превышает 10–12 м. В этом случае колодец изготавливают на берегу, затем спускают на воду и подают на плаву к месту опускания. Сооружение островка в этих условиях экономически неэффективно.

Колодец сооружают зимой у межени, с повышением уровня воды весной он всплывает, и, предварительно придав плавучесть, его транспортируют к месту установки.

Есть и другой способ: колодец стаскивают с берега в воду по специальному стапелю (слипу) катером-буксиром (рис. 2.60).

Спуск опускного колодца на воду по слипу

Рис. 2.60 – Спуск опускного колодца на воду по слипу

В обоих случаях плавучесть колодцу придается с помощью:

  • специального днища (рис. 2.61, а);
  • съемного колпака из тканепленочных материалов (рис. 2.61, б).

Придание колодцу плавучести

Рис. 2.61 – Придание колодцу плавучести: a – устройством днища; б – устройством колпака; A – площадь колодца; H – глубина погружения; P – выталкивающая сила

По первому варианту (рис. 2.61, а) колодец опускают на месте будущей опоры, затапливая его водой. Для этого днище разбирают водолазы. Однако этот способ неудобен для регулирования высотного положения колодца. Второй вариант (рис. 2.61, б) при наличии компрессора, расположенного на плашкоуте поблизости, значительно удобней. Для посадки на дно необходимо выпустить воздух из внутренней полости конструкции, затопить колодец. Непосредственно перед опусканием колодца грунт основания может размыться из-за повышения скорости течения, обусловленного стеснением русла колодцем. Чтобы избежать этого, необходимо обсыпать основание щебнем.

Можно сконструировать колодец в виде дерево-металлической конструкции, обладающей плавучестью. На дно его можно опустить, заполнив бетонной смесью промежуток между каркасом стен и его обшивкой (рис. 2.62).

Дерево-металлический колодец

Рис. 2.62 – Дерево-металлический колодец

Третий способ предполагает изготовление колодца непосредственно на плавучих подмостях. Затем его транспортируют к месту установки, где приподнимают лебедками через полиспасты, после чего балки подмостей разбирают, и колодец опускается на дно (рис. 2.63).

Опускание колодца с плавучих подмостей

Рис. 2.63 – Опускание колодца с плавучих подмостей

Чтобы можно было нарастить стенки колодца, необходимо обеспечить плавучесть опускаемой секции во время изготовления второй секции.

Раскрепляют наплавной колодец в русле реки с помощью якорей и полиспастов. Течение действует на колодец с силой

T = Tлоб + Tбок,

где

200114_f4

Здесь Алоб, А6ок – площадь лобовой и боковой поверхности колодца соответственно;

v – скорость течения воды + скорость движения буксира;

g = 9,81 м/с2;

γ (плотность воды) = 1 тс/м3;

φ = 0,75–1,0 (коэффициент формы колодца, при прямоугольной форме равен 1);

f (коэффициент трения) = 0,00017.

Наводка плавучего колодца на ось опоры производится по схеме, изображенной на рис. 2.64.

Первоначально плавсистему устанавливают несколько ниже места опускания по течению (на 20–50 м), после чего колодец медленно наводят на ось опоры.

Наводка плавучего колодца на ось опоры

Рис. 2.64 – Наводка плавучего колодца на ось опоры: 1 – секция колодца; 2 – плашкоут; 3 – анкерный трос; 4 – якорница; 5 – полиспаст; 6 – лебедка; 7 – становые якоря; 8 – якорный канат; 9 – пеленажный якорь; 10– расчалка

Количество якорей, удерживающих плавсистему во время наводки колодца, надо проверить по несущей способности Rя с учетом грунтовых условий и типа якоря (табл. 2.19).

Таблица 2.19 – Расчет несущей способности якорей в зависимости от их типа и грунтовых условий

Тип якоря

Грунт

Rя

Адмиралтейского типа массой 2-3 т

 

Железобетонный якорь-присос массой 5-15 т

песчаный

глинистый

(5-6) Pяк

(8-12) Pяк

(2-5) Pяк

Примечание: Pяк – масса якоря.

Для этих целей используют якоря адмиралтейского типа и железобетонные якоря-присосы.

Для нормальной работы необходимо, чтобы сила от троса действовала на якорь вдоль поверхности дна. Принимается, что канат провисает по параболе (рис. 2.65).

Схема к расчету якорного троса

Рис. 2.65 – Схема к расчету якорного троса

Тогда усилие в нити, передаваемое на якорь, приближенно определится по формуле

200114_f5

откуда

200114_f6

Здесь qH – погонный вес троса;

H – глубина воды.

Обычно

L = (10 - 15)·H.

По усилию S подбирается якорный канат и якорь (SRя).


© 2013 - 2017 Учебно-образовательный портал "Все лекции"
Материалы, представленные на страницах нашего сайта, созданы авторами сайта, присланы пользователями, взяты из открытых источников и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Все авторские права на материалы принадлежат их законным авторам.
Разработка сайта - Скобелев Алексей





Яндекс.Метрика