Сущность метода и классификация опускных колодцев

ТЕМА 7. ВОЗВЕДЕНИЕ ПОДЗЕМНЫХ ИНЖЕНЕРНЫХ СООРУЖЕНИЙ

МЕТОДОМ ОПУСКНОГО КОЛОДЦА

План

    Введение                    

1. Сущность метода и классификация опускных колодцев

    2. Технология устройства монолитных колодцев

    3. Возведение сборных колодцев

    4. Возведение опускных колодцев под водой

 

Сущность метода и классификация опускных колодцев

 Опускным способом возводят насос­ные станции, отстойники и подземные резервуары, скиповые ямы, подземные части установок для непрерывной разливки стали и крупного дробления руды, фундаменты тяжелого оборудования и другие подземные инженерные сооружения, строительство кото­рых, особенно в обводненных грунтах, представляет большие слож­ности.

Сущность способа (рис. 7.1, а,б,д) опускания заключается в том, что на поверх­ности, непосредственно на месте будущего сооружения, изготав­ливается открытая сверху и снизу железобетонная оболочка (ко­лодец, рис. 7.1-а), которая опускается под действием собственной массы, если под ней разрабатывают грунтовое основание (рис. 7.1-д).

Условие опускания может быть выражено следующей форму­лой:

G + G_П > 1,2 · Т

где 1,2 — коэффициент усло­вий работы; G — собственный вес колодца; G_П — дополнительная пригрузка или усилие на колодец;   Т -сила трения стен колодца по грунту.

 

    Вес круглого колодца можно определить по формуле:

G = π (R² – r²) h γ  т (кН),

где R и r – наружный и внутренний радиусы стен колодца; h – высота стен колодца; γ  - плотность материала стен колодца (уд. вес).

    В случае, если часть колодца находится ниже уровня грунтовых вод расчетный вес 1 м³ его стен γ_р.с принимают с учетом взвешивающего давления воды по формуле:

,

где h_ПВ – высота стен под водой; γ_В – плотность воды.

Силу трения вычисляют так:  Т = π D h_ГР f          т (кН),

где π D –  периметр стен колодца; h_ГР  - высота слоя грунта, контактирующая со стенами колодца; f – удельная сила трения между бетоном и грунтом (сила трения на единицу боковой поверхности стены колодца), принимается постоянной 1…3 т/м².

Классификация опускных колодцев:

по форме в плане: круглые, прямоугольные, эллиптические;

по форме в пространстве: цилиндрические, конические, призматические и ступенчатые;

по способу изготовления: монолитные, сборные и сборно-монолитные;

по способу погружения: гравитационные (под действием собственного веса) и выполняемые способом задавливания;

в зависимости от размеров и толщины стен: тонкостенные (толщина стен до 0,5 м), средней массивности (0,5…1,2 м), массивные (1,2 м и более).

 Для облегче­ния опускания стены колодца изготавливают ступенчатого сече­ния с уступом 7... 15 см (рис. 7.1-а) или придают стенам наклон 1 % для уменьшения сечения в верхней части стен (конические), в полость между стеной и грунтом закачивают тиксотропный раствор бентонито­вой глины («тиксотропная рубашка»), значительно снижающей силы бокового трения (рис. 7.1, г-8). Для этих же целей нижнюю часть стен ко­лодца оборудуют стальным «ножом» из уголка или тавра. Силы трения между опускаемым колодцем и грунтом можно значитель­но уменьшить, если по специально подведенным к ножу и на­ружным поверхностям стен колодца трубкам подвести воду.

Предварительно (для уменьшения высоты оболочки) отрывают котлован (рис. 7.1, д-18), дно которого должно находиться выше уровня грунтовых вод приблизительно на 0,5... 1 м, или (на местности, залитой водой) насыпают насыпь высотой не менее 0,5 м над поверхностью воды. Перпендикулярно осям стен уста­навливают временные опоры из бревен, пластин или шпал (рис.7.1.а-1), на которые опирают возводимое опускное сооружение. Перед погру­жением опоры убирают, разрабатывают грунт внутри сооруже­ния, в результате чего оно опускается под действием собственной тяжести (гравитационный колодец).

Технологическая схема возведения опускного колодца включает в себя следующие эта­пы:

• устройство рабочей площадки и временных опор,

•  поярусное или полное изготовление стакана,

• гидроизоляция стен,

• опуска­ние колодца,

• устройство днища и перекрытий,

• установка обору­дования,

 • устройство покрытия и кровли.

В основном применяются опускные железобетонные колодцы ди­аметром до 50 м и более, иногда на глубину до 70 м. Обычно изготавливаются круглой формы, так как круглый опуск­ной колодец лучше работает на сжатие и меньше подвержен кре­нам при опускании.

Грунт обычно разрабатывают механическим способом, но иног­да может применяться гидромеханическая разработка с использо­ванием для размыва и подъема грунта гидромониторов, землесос­ных снарядов, эрлифтов или гидрожелонок. Различают механичес­кую разработку грунта «насухо» и с выемкой из-под воды. В первом случае землеройные механизмы работают под землей, для чего их опускают на дно выемки (рис.7.1, д-15), а подъем грунта осуществляют в бадъях при помощи кранов, установленных на дневной поверхностиземли; грунтовые воды  понижают иглофиль­трами или откачивают (рис.7.1, г-10), во втором — экскаваторы, располагаясь на земной поверхности, разрабатывают грунт с использованием четырех- или двухчелюстных грейферов вместимостью 0,5…2 м³ (рис.7.1, а-2). В последнее время вместо обычных стали использовать виб­рогрейферы с вибропогружателями.