Подводное бетонирование

Подготовка основания под фундамент

После окончания разработки сухого котлована непосредственно перед началом укладки бетона дно котлована должно быть зачищено до проектной отметки.

В случае разработки грунта котлована с водоотливом его дно выравнивают, проверяют размеры и при необходимости уплотняют основание. Для этого на дно засыпается и утрамбовывается слой гравия или щебня толщиной 10-15 см.

При мокрых глинистых грунтах в основание, предварительно очищенное от верхнего разжиженного слоя, следует втрамбовать слой щебня толщиной не менее 10…15 см с проливкой его цементным раствором.

При обнаружении на дне котлована ключей они должны быть заглушены, а если это не удаётся, необходимо устроить коптаж с отводом воды за пределы фундамента. Коптаж - сооружение (каменная наброска, колодец, траншея) для перехвата и сбора подземных вод в местах их вывода на поверхность (см. рис.).

В котлованах под фундаменты средних и больших мостов, особенно при статически неопределимых системах пролётных строений, грунты в основаниях должны быть испытаны и проведено контрольное бурение для проверки действительной мощности несущего слоя.

Если грунт в заполненном водой котловане разрабатывали без водоотлива, то для возможности откачки воды из котлована перед бетонированием фундамента необходимо уложить тампонажный слой из бетона способом подводного бетонирования. Тампонажный бетон по своим качествам обычно не может быть составной частью конструкции фундамента, поэтому его нужно располагать ниже проектной отметки основания низкого свайного ростверка, причём соответственно должны быть увеличены глубина котлована.

При сооружении фундаментов необходим тщательный контроль всех скрытых работ, т.е. проверка состояния и плотности грунта дна котлована, отсутствие раковин в бетонной кладке, необходимо испытывать образцы бетона из различных частей фундамента и т.п.

Подводное бетонирование применяется в фундаментостроении как для устройства тампонажного слоя в котлованах, так и для возведения буровых свай, заполнения полостей оболочек и сопряжения их со скальными породами, заполнения шахтных отверстий опускных колодцев.

Для подводного бетонирования наиболее широко применяется способ вертикально перемещаемой трубы (ВПТ). При тщательном выполнении технологических операций он обеспечивает плотную, однородную и достаточно прочную кладку, а также высокую производительность работ.

При работе по способу ВПТ бетонируют при помощи вертикально подвешенных труб, постепенно перемещаемых вверх по мере выхода из них бетонной смеси. Трубы устанавливают на расстоянии одна от другой с учётом зоны растекания смеси. От одной трубы смесь растекается в радиусе от 2 до 4 м в зависимости от консистенции, глубины котлована и диаметра трубы. Бетонная смесь должна быть пластичной с осадкой конуса 16-20 см, интенсивность подачи через каждую трубу обычно составляет 3…20 м³/ч в зависимости от подвижности смеси и глубины котлована.

Инвентарными бетонолитными трубами служат стальные трубы диаметром около 300 мм, составленные из секций длиной 2 – 5 м на фланцевых соединениях. К верхней части трубы на фланцах прикрепляется воронка объёмом 1 – 3 м³. Воронки с трубами подвешивают на специально предусматриваемую балочную клетку.

Рис. Схема подводного бетонирования методом ВПТ: 1 – плавучий кран для подачи бетонной смеси, 2 – раздаточный бункер, 3 – бетонолитная труба, 4 – уложенная бетонная смесь, 5 – опалубка, 6 – шпунтовое ограждение

Сцепление тампонажного слоя бетона со стенками котлована из металлического инвентарного шпунта следует предотвращать. Для этой цели металлический шпунт покрывают битумом или другой смазкой.

Чтобы обеспечить качество подводного бетона, необходимо предотвратить возможность проникновения воды в бетонолитную трубу. Для этого нижний конец трубы при её подъёме всегда должен оставаться заглубленным в укладываемом слое смеси, а при первоначальном заполнении трубы необходимы защитные приспособления в виде заглушек (пробок), которые постепенно опускаются до низа трубы по мере заполнения её бетонной смесью. Пробку поддерживают пропущенной внутри трубы проволокой. После заполнения трубы смесью проволоку обрезают.

Бетонная смесь будет перемещаться по трубе и выходить, если её вес станет больше гидростатического давления в уровне низа трубы и сил трения о стенки трубы. Это условие обеспечивают соответствующим превышением воронки над уровнем воды в водоёме. Превышение воронки над водой определяют по формуле:

,

где r – радиус действия трубы; H – глубина воды.

При отрицательном значении h, превышение воронки можно принимать любое удобное по условиям бетонирования.

Перемещение бетонной смеси по трубам облегчается при вибрировании воронки и трубы навесными вибраторами. Смесь укладывают, как правило, без перерывов. При вынужденных перерывах укладку бетонной смеси возобновляют только после достижения бетоном прочности 2,5…3 МПа.

Толщину тампонажного слоя определяют из условия равенства веса бетонируемой плиты и гидростатического давления на уровне дна котлована с коэффициентом запаса 1.1. Во всех случаях минимальный слой подводного бетона должен быть не менее 1 м

Высоту бетонной кладки, возводимой подводным способом, доводят на 15-20 см выше проектной отметки тампонажной подушки. Избыток объёма кладки, состоящий из шлама, удаляют до проектной отметки после откачки воды. Откачку воды начинают после того как бетон тампонажного слоя наберёт прочность 5 МПа