Нагрузки, действующие на колодец в процессе эксплуатации

1. В условиях нормальной эксплуатации

2. При всплытии

Р_д – сопротивление грунта под днищем колодца

N₀ – внешняя нагрузка

G_k – вес строительных конструкций

G_дл – нагрузка от оборудования

При проектировании опускных колодцев так же должны быть выполнены следующие расчеты:

1. Расчет прочности и устойчивости наружных стен и днища колодца

Для сооружений 1, 2 класса колодцы рассчитываются на ЭВМ, как толстостенные железобетонные оболочки, при этом необходимо учитывать их совместную работу с грунтом. Для сооружений 3, 4 классов допускается приближенный расчет прочности колодца по формулам. Расчет выполняется на строительные и эксплуатационные нагрузки

2. Расчет на погружение колодца

Этот расчет выполняется

(G0+Gпр)/(N+Rн)≥Kн

Kн – коэффициент надежности

3. Расчет колодца на всплытие

Данный расчет выполняется на строительные и эксплуатационные нагрузки. Всплытие колодца под действием выталкивающей силы не произойдет, если соблюдается следующее условие:

А) во время строительства

(G0+Gпр+T’)/(F0*Hw*γw)≥Kн

Б) во время эксплуатации

(N0+G0+Gk+Gдл+Gд+T’)/(F0*Hw*γw)≥ Kн

F0 – площадь основания колодца

Hw - расстояние от низа днища до УГВ

Γw – удельный вес воды

4. Расчет осадок колодца

Производится как для фундаментов как на естественном основании, с учетом сил трения грунта по боковой поверхности колодца. СНиП 2.02.01 – 83.

5. Расчет колодца на сдвиг и опрокидывание

Проводится в соответствии со СНиП 2.02.83, как для фундамента мелкого заложения, при действии на колодец значительных горизонтальных усилий и при размещении колодца на откосе.

Кессоны.

В сильно обводненных местах опускные колодцы требуют больших затрат на водоотлив, в этом случае иногда целесообразно использовать так называемый кессонный ф-т. Кроме

Этого кессоны исп-ся в сложных геологических условиях:

А) при наличии в грунтах крупных твердых включений

Б) при необходимости операния ф-та на не ровную скальную поверхность

Этот метод дорогостоящий опасный для здоровья и прибегают к нему крайне редко. Вредные воздействия на организм человека сжатого воздуха является недостатком данного метода.

Кессон представляет собой ж/б короб, круглый или прямоугольный в плане перевернутый вверх дном.

При возведении кессонного ф-та в рабочую камеру в которой разрабатывается грунт подают от компрессорной установки сжатый воздух отжимающий из грунта воду, по мере удаления грунта из рабочей камеры кессон опускается. Одновременно наверху ведут кладку тела ф-та называемую надкессонной. Сообщение с рабочей камеры обеспечивается через шлюзовой аппарат и шахтные трубы установленный в шахтных колодцах. Давление воздуха в камере не должно привышать 4 а.т.м.

Разработка грунта в кессоне производится в основном гидромониторами, а пульпа удаляется землесосами. Разрушение встречающихся валунов и скальных грунтов производятся взрывным способом с применением мелких шпуровых зарядов, по мере удаления грунта из рабочей камеры происходит опускание кессона под действием собственного веса. Из за ограничения воздуха в камере кессон можно опустить не более чем на 40 метров. После опускания кессона до проектной отметки, рабочую камеру заполняют бетоном, шахтные трубы со шлюзовым аппаратом демонтируют, а шахтные колодцы бетонируют или засыпают песком. На кессон действуют те же нагрузки что и на опускной колодец + давление сжатого воздуха на стенки и потолок рабочей камеры. Принципы расчета кессонов те же что и опускных колодцев.

Оболочки.

Опускные колодцы и кессоны погружаются под действием собственного веса, поэтому их стенки приходится делать значительно толще чем требуется по расчету, в связи с этим возникла идея принудительного погружения колодцев с более тонкими стенками, которые назвали оболочками.

Оболочки представляют собой полые тонкостенные ж/б трубы, которые имеют диаметр от 1,2 до 3 метров. При диаметре оболочек до 1,2 их называют – свая-оболочка. Для изготовления оболочек исп-ся бетон не ниже класса В-40, толщина стенок оболочки от 8 до 12 см. Оболочки погружают в грунт вибромолотами большой мощности или низкочастотными вибропогружателями, под действием вибрации оболочка погружается в грунт на несколько метров, а затем из её внутренней полости извлекают грунт.

Нижнее звено оболочки снабжено ножом, после погружения одного звена оболочку наращивают, каждая из оболочек состоит из нескольких звеньев длинна которых колеблется от 6 до 10 метров. Оболочки могут погружаться в грунт до 30 метров и обладают весьма значительной несущей способностью, после погружения оболочки до проектной мощности её заполняют бетоном в два этапа:

1.из оболочки удаляют шлам (мусор) оставляя внизу грунтовую пробку высотой два метра далее в оболочку методом подводного бетонирования укладывают бетонную смесь толщиной 2 – 5 метров.

2.после того как уложенный бетон наберет необходимую прочность воду из оболочки откачивают и остальной бетон укладывают насухо, оболочку заполняют бетоном либо по всему сечению, либо только у стенок с целью их утолщения.

Недостатки: при погружении оболочек возникают значительные колебания грунта в радиусе на несколько сотен метров, что может вызвать повреждение ф-тов существующих зданий, поэтому устройство оболочек не рекомендуется применять рядом с существующими зданиями и сооружениями.

Метод «стена в грунте».

Данный метод не применим на площадках в сложенных крупнообломочными грунтами без мелкого заполнителя, илами, а также там где развиты или могут развиваться оползневые процессы, кастообразования и т.д. Существует землеройное оборудование, которое позволяет разрабатывать траншеи шириной от 40 см до метра и глубиной до 30 метров.

Сущность возведения ф-та методом стена в грунте сводиться к следующему:

1.отрывают участок глубокой траншеи шириной 50-80 см, используют грейфера, буровые станки, фрезы.

2.для поддержания вертикальных стен траншеи её в процессе отрывки заполняют раствором бентонитовой глины, раствор обеспечивает устойчивое состояние траншеи.

3.далее устанавливают в траншеи металлический каркас.

4.помещают в траншею бетонолитную трубу для заполнения бетоном, по мере заполнения траншеи бетоном глинистый раствор вытесняется на поверхность и собирается для вторичного его исп-ия. Если стена в грунте сборная в траншею помещают отдельные сборные элементы с выпусками арматуры, стыки бетонируются при помощи бетонолитной трубы, поперечные сечения несущих конструкций ф-тов сооружаемых методом стена в грунте могут быть различными:

А – ф-т стенка

Б и В – замкнутая форма ф-та

Г,Д и Е – можно исп-ть как несущие элементы в качестве столбчатого ф-та с устр-вом поверх них ростверка

Стена в грунте устраивается по периметру здания и может играть роль не только ф-та, но и стен подземных этажей здания. В этом случае внутри замкнутой в грунте, грунт разрабатывают и извлекают.

Новые технологии устройства ф-та методом «стена в грунте».

Для обеспечения устойчивости стены в грунте применяются либо анкеры, либо исп-ся в качестве распорок междуэтажные перекрытия подземной части здания.

Расчет ведется на вертикальную нагрузку с учетом сопротивления на подошву ф-та и трения по блоковой поверхности, а также на горизонтальную нагрузку давления грунта, как подпорная стенка.

Искусственное улучшение свойств грунтов.

Методы укрепления грунтов.

Укреплением грунтов принято называть ряд последовательных технологических операций по размельчению грунта, перемешиванию его с вяжущими, увлажнению и уплотнению смеси, что в конечном итоге придает грунту высокую прочность и длительную устойчивость. Грунты после их укрепления способны выдерживать значительные нагрузки без образования заметных деформаций. Они характеризуются большой связностью и прочностью, как в сухом так и в водонасыщенном состоянии, не размокают и обладают незначительной набухаемостью и влагоёмкостью. Применение укрепленных грунтов в конструктивных слоях обеспечивает значительное снижение стоимости строительства и уменьшает в три четыре раза потребность в привозных каменных материалах. Применяют укрепление грунтов если на строительной площадке залегает слабый грунт. Все методы искусственного улучшения оснований делятся на три группы;

1. Конструктивные методы

2. Методы уплотнения грунтов

3. Методы закрепления грунтов