Возведение подземных сооружений глубокого заложения методами «стенка в грунте», «опускного колодца», «кессона», Область применения. Порядок ведения работ.
Элементы каменной кладки и правила её «разрезки»
В зависимости от вида применяемого камня различают следующие виды кладки: кирпичную, легкоблочную, тесовую — из камней правильной формы, бутовую или бутобетонную — из камней неправильной формы.
Камни правильной формы имеют шесть граней. Нижнюю и верхнюю опорные грани называют постелью,боковые грани большего размера — ложками,меньшего — тычками.Камни, уложенные вдоль стены ложками образуют ложковый ряд, тычками — тычковый (рис. 9.1,а).
Наружные и внутренние ряды камней называют верстами,а камни укладываемые в промежутке между ними — забуткой.
Зазоры между камнями в продольном и поперечном направлении, заполненные раствором, называют швами.В зависимости от степени заполнения швов раствором различают кладку впустошовкуи кладку под расшивку швов.В последнем случае шов заполняют раствором полностью, а затем придают ему определенную форму: прямоугольную, заглубленную, выпуклую, вогнутую и т. д. (рис. 9.1,6).
При кладке впустошовку швы с лицевой стороны не заполняют раствором на глубину 10...15 мм. Такую кладку применяют в тех случаях, когда поверхность стены предполагают оштукатуривать, облицовывать или расшивать швы цветным раствором.
В кладке камень и раствор должны работать совместно, как монолит, в котором камни под влиянием прилагаемых нагрузок не должны смещаться. Для обеспечения этого камни в кладке располагают с соблюдением определенных условий, называемых
правилами разрезки каменной кладки.Правило 1. Камни в кладке располагают горизонтальными рядами, перпендикулярно к действующим нагрузкам с обеспечением передачи давления от одного камня к другому по всей плоскости опирания.
Если направление действующей силы Р образует угол а (альфа) с перпендикуляром к плоскости постели, то в кладке кроме усилия P1 = Pcosa, сжимающего кладку, возникает усилие P2 = Psina, стремящееся сдвинуть камень по плоскости опирания (рис. 9.2,а).
Для предотвращения сдвига камней необходимо, чтобы сдвигающая сила P2 была меньше силы трения, равной fPcosa, т.е. Psina <(=) Pcosaf или tga<(=) ftgaф, где f — коэффициент трения, ф — угол трения, равный 30... 35°. Исходя из условия обеспечения двойного запаса прочности, угол a должен быть не более половины угла трения, т. е. меньше 17°.
Правило 2. Боковые плоскости соприкасающихся камней должны быть перпендикулярны к постели и наружной поверхности кладки. Несоблюдение этого правила, т. е. членение кладки системой произвольных плоскостей приведет к появлению клиновидных камней, которые под действием нагрузки будут стремиться раздвинуть смежные камни, а крайние из них могут легко выпасть из кладки (рис. 9.2,6).
Правило 3. Кладку необходимо вести с обеспечением перевязки вертикальных швов — перекрытием камнями укладываемого ряда вертикальных швов нижележащего ряда в продольном и поперечном направлении. Это правило направлено на обеспечение монолитности кладки и устранения опасности ее расслоения (рис. 9.2,в).
Применение кладочных цементных растворов, отличающихся высокой прочностью, позволяет несколько отступать от третьего правила. Допускается не перевязывать вертикальные швы в пяти смежных рядах кладки в продольном направлении или в трех смежных рядах в поперечном направлении. Это упрощает ведение кладки и повышает производительность тру да каменщика.
Уход за бетоном. Распалубливание конструкции. Контроль качества бетонных работ.
Уход: - для обеспечения оптимальных температурно-влажностных условий твердения (во избежании высыхания посыпают песком, опилками; поверхность увлажняют (поливают) или покрывают водонепроницаемым материалом) - для защиты от механических повреждений.
Распалубливание после того, как бетон наберёт необходимую прочность. Сначала снимают боковые опалубочные элементы, потом несущие.
Контроль качества: размеры опалубки регламентируются; качество арматурной стали, сварных соединений; контроль качества исходных материалов бетонной смеси; прочность бетона.
Возведение подземных сооружений глубокого заложения методами «стенка в грунте», «опускного колодца», «кессона», Область применения. Порядок ведения работ.
В сложных геологических условиях большие нагрузки от сооружения приходится передавать на глубоко залегающие слои из скальных и полускальных пород. Такие грунты могут быть перекрыты водонасыщенными пластами. В этих случаях применяют фундаменты глубокого заложения в виде массивных опор, методом «стена в грунте», опускных колодцев или кессонов. Открытый способ устройства фундаментов глубокого заложения в сложных геологических условиях экономически невыгоден.
Фундаменты, сооружаемые методом «стена в грунте».Метод заключается в том, что сразу на всю глубину (до 35 м) отрывают узкую с вертикальными стенками траншею шириной 0,4....1 м.
Разработку грунта ведут под слоем глинистого тиксотропного раствора экскаватором или специальным агрегатом с жесткой штангой, оборудованной открытым ковшом, широкозахватным грейфером, резцовыми или лопастными фрезами, шнековыми рабочими органами (рис. 7.1).
Тиксотропностью — способностью раствора загустевать в состоянии покоя и разжижаться от колебательного воздействия обладают растворы, приготовленные из специальных бентонитовых глин, отличающиеся большой водоудерживающей способностью.
Затем в траншее устраивают стенку из сборного или монолитного железобетона.
Сборные элементы представляют собой железобетонные панели толщиной 400...600 мм и шириной 1200... 2000 мм. Их устанавливают краном на слой щебня или бетонной смеси, подаваемой на дно траншеи. В боковых торцах панелей имеются закладные детали, позволяющие обеспечить надежное соединение панелей между собой. По мере продвижения фронта работ наружную пазуху траншеи заполняют цементно-песчаным раствором или глино-щебеночной смесью, а внутреннюю — песчало-гравийной смесью. Наружное заполнение в дальнейшем служит гидроизоляцией.
Заполнение траншеи монолитным железобетоном ведут отдельными захватами длиной до 4 м. В конце захватки по всей высоте устанавливают заградительный шаблон ограничивающий растекание бетонной смеси по траншее в процессе бетонирования. Перед бетонированием в траншею опускают арматурный каркас с прикрепленной к нему бетонолитной трубой и приемной воронкой, через которую подают бетонную смесь. Бетонирование ведут методом вертикального перемещения трубы (ВПТ). Вытесняемый при бетонировании глинистый раствор самотеком перемещается на соседнюю захватку или его откачивают насосами для повторного использования. После набора бетоном прочности заградительный шаблон извлекают краном и цикл повторяют. Возведенные участки стен заанкеривают специальными устройствами в толще грунта, с наружной стороны фундамента.
Стены в плане могут быть различного очертания. Замкнув контур стены, начинают внутри его механизированную разработку грунта отдельными ярусами до заданной отметки. Машины для разработки грунта выбирают в зависимости от его вида, размеров в плане замкнутого контура, наличия грунтовых вод и т. п. Открывающиеся при разработке грунта стыки сборных панелей заделывают бетоном. После разработки грунта в замкнутом контуре стены выполняют монтаж конструкций фундамента.
Опускные колодцы.Опускные колодцы используют при устройстве фундаментов под массивные сооружения, а также применяют в качестве ограждающих конструкций в водозаборных и канализационных сооружениях, различных опор, в том числе подводных. В плане колодцы чаще бывают круглого, иногда эллиптического и прямоугольного очертаний. Колодец предварительно возводят на поверхности земли из монолитного железобетона (рис. 7.2,а). Его нижнюю, режущую часть выполняют скошенной и облицовывают стальным уголком или листовой
сталью.
Бетонирование стенок колодца ведут в опалубке, поясами с послойным уплотнением смеси. Верхние пояса колодца можно бетонировать в процессе погружения.
Распалубку ножевой части выполняют по достижении бетоном 100%-ной прочности, а вышерасположенных поясов — 70%-ной прочности. Подготовленный колодец опускают, подрабатывая внутри его грунт в направлении от центра к ножу (7.2,б,в,г). Колодец, утрачивая опору с внутренней стороны, опускается вниз под собственным весом, выдавливая при этом часть грунта.
Водоотлив применяют в случае, когда поблизости нет сооружений, чувствительных к осадкам основания, так как возможен наплыв грунта в колодец из-за его пределов.
Без водоотлива плотные грунты разрабатывают грейферами, а слабые — гидроэлеваторами с дополнительным подмывом. При этом отметку воды в колодце постоянно поддерживают на уровне грунтовых вод, что предотвращает наплыв грунта из-под ножа в колодец.
В процессе погружения необходимо обеспечить вертикальность колодца. Перекосы могут привести к его защемлению и остановке
Рядом преимуществ обладают опускные колодцы с тиксотропной рубашкой. Для этого размер ножа (в плане) делают на 100... 150 мм больше размера колодца. Получившийся уступ образует вокруг колодца полость, которую заполняют тиксотропным раствором (рис. 7.2,д). По периметру уступа крепят резиновый манжет, предотвращающий протекание раствора внутрь колодца. На поверхности земли вокруг колодца устраивают форшахту для предохранения стенок полости от обрушения. По мере погружения колодца тиксо тропный раствор подкачивают через инъекторы, прикрепленные с внешней стороны к стенкам колодца.
Тиксотропный раствор значительно снижает силу трения между стенками колодца и грунтом. Это позволяет применять более тонкие стенки, в том числе из сборного железобетона.
Кессоны.Применяют в тех случаях, когда погружению обычных опускных колодцев мешает сильный наплыв грунта или воды.
Кессон отличается от опускного колодца наличием в его нижней части кесонной камеры, куда подают сжатый воздух (рис. 7.3). Давлением воздуха грунтовая вода вытесняется за пределы ножа. Для входа в кессон и транспортировки разработанного грунта есть шлюзовой аппарат, оборудованный герметизированными дверями и люком в шахту. Внезапное снижение давления в кессоне может привести к аварии и тяжелым заболеваниям рабочих, поэтому двери и люки всегда делают открывающимися в сторону большего давления. Шлюзовую шахту монтируют из звеньев труб больших диаметров на фланцах.
Сжатый воздух в кессон и шлюзовой аппарат подают раздельно, что позволяет наращивать шахту, не останавливая работы в кессоне.
Грунт в кессонной камере разрабатывают гидромеханическим методом с помощью гидромониторов с ручным или дистанционным управлением. В плотных грунтах разработку начинают от ножа к середине, в слабых — ведут только в средней части колодца.
Грунты, не поддающиеся гидромеханической разработке, разрабатывают вручную. Работу людей в кессоне допускают при давлении не свыше 0,4 МПа, что соответствует глубине 40 м. По мере повышения давления продолжительность рабочего дня сокращают с 5,2 до 2,4 ч, а время шлюзования при входе в кессон и выходе из него увеличивают.