Возведение подземных сооружений способом опускного колодца

ВОЗВЕДЕНИЕ ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ СПОСОБОМ ОПУСКНОГО КОЛОДЦА  

Область применения опускных колодцев  

 Одним из способов строительства заглубленных помещений при реконструкции предприятий является способ опускного колодца. Этим способом обычно строят: насосные станции, верхние участки стволов шахт, резервуары, скиповые ямы, отстойники, вагоноопрокидыватели, дробильные корпуса, установки непрерывного розлива стали, подземные гаражи, фундаменты глубокого заложения высотных зданий, доменных печей, опор мостов и т.п. Однако почти у всех погружаемых опускных колодцев по периметру в зоне призмы обрушения отмечается деформация грунта. Это обстоятельство во многих случаях определяет возможности применения опускных колодцев при реконструкции. 

 При строительстве на более свободных площадках (внецеховая реконструкция), когда деформация грунта не влияет на устойчивость существующих сооружений и коммуникаций, способ олускных колодцев дает лучшие технико-экономические показатели но сравнению с другими способами. 

 Опыт возведения опускных колодцев позволяет выделить следующие основные причины, влияющие на деформации грунта: крены колодца, уступы на его наружной боковой поверхности и ее шероховатость, силы трения, действующие по ней, прорывы глинистого раствора, разработку грунта и образование котлована, понижение уровня грунтовых вод. Уменьши     ть или полностью исключить влияние этих факторов на деформации грунтового массива можно только путем специальных технологических мероприятий: возведения подземных помещений способом монолитных железобетонных колодцев, масса которых должна быть рассчитана с коэффициентом погружения более 1,15 (тяжелые колодцы), а также колодцев, погружаемых способом задавливания. Такие колодцы обеспечивают опережающее внедрение в грунт их ножевой части и являются наиболее предпочтительными в условиях реконструкции. 

 Строительство подземных помещений способом опускного колодца в условиях реконструкции при наличии грунтовых вод рекомендуется проводить под защитой глубинного строительного водопонижения, которое, как правило, вызывает изменение сложившегося режима грунтовых вод на площадке строительства. Такие изменения следует учитывать путем определения возможных дополнительных осадок фундаментов существующих зданий и сооружений, попадающих в зону влияния депрессионной воронки. 

Опускные колодцы из монолитного железобетона  

 Для изготовления колодцев готовят площадки, уровень поверхности и размеры которых должны соответствовать проектным. Площадки должны располагаться на грунтах, исключающих возможность появления значительных и неравномерных осадок в процессе возведения колодца и снятия его с подкладок. При слабых грунтах на спланированную площадку следует отсыпать песчаную подушку. 

 В качестве опалубки для сооружения монолитных колодцев могут применяться: разборно-переставная опалубка; железобетонные тонкостенные плиты-оболочки, оставляемые в конструкции колодца; металлическая опалубка, в том числе оставляемая в конструкции стен и впоследствии служащая гидроизоляцией; стационарная деревянная опалубка. 

 Плиты-оболочки, выполняющие роль опалубки и входящие в состав конструкции опускного колодца, должны удовлетворять требованиям, предъявляемым к бетону стен колодца в отношении прочности, водонепроницаемости и морозостойкости, а также надежного сцепления с монолитной частью стен колодца. Распалубливание нижнего (опорного) яруса стен разрешается после набора бетоном 70 % проектной прочности. 

 Арматура должна изготовляться в виде укрупненных элементов: армокаркасов, армосеток, армоблоков в арматурных цехах или мастерских. Габариты и масса укрупненных элементов арматуры должны соответствовать грузоподъемности имеющихся транспортных и подъемно-транспортных средств. 

 Бетонирование стен опускного колодца должно производиться по ярусам, высота которых указывается в рабочих чертежах. Укладку бетонной смеси в стены опускного колодца при толщине стен 0,5-1,2 м и высоте бетонирования более 3 м производят через металлические звеньевые хоботы, устанавливаемые через 3 м по периметру стен; при толщине стен более 1,2 м и малой насыщенности арматурой разгрузку бадей - непосредственно у места укладки. 

 При бетонировании стен опускного колодца распалубливание бетона 1-го яруса (ножевой части) допускается не ранее достижения бетоном полной проектной прочности; последующих ярусов - не ранее достижения бетоном 70 % проектной прочности. 

 В зимнее время необходимо проводить мероприятия по предотвращению примерзания колодца к грунту в период вынужденных перерывов в процессе опускания: устройство с наружной стороны защитного покрытия в виде кольцевого воротника высотой 25-30 см, шириной 1,5-2 м, из древесных опилок; укрытия соломенными матами, фашинными тюфяками, войлоком или другими теплоизоляционными материалами; электропрогрев грунта по наружному контуру колодца в зоне кольца шириной до 1 м на глубину до 1,5-2 м; паропрогрев грунта, окружающего колодец, полосой 1-1,5 м, осуществляемый подачей пара в перфорированные трубы, заглубляемые в грунт на 1,5-2 м; насыщение грунта, окружающего колодец, водным раствором поваренной соли через систему скважин. Мероприятия выбирают с учетом гидрогеологических и климатических условий, возможностей строительной организации и экономического обоснования. 

Опускные колодцы из сборных железобетонных элементов 

 Опускные колодцы со стенами из сборных железобетонных элементов могут быть рекомендованы в тех случаях, когда на реконструируемых строительных площадках имеется мобильное крановое оборудование требуемой грузоподъемности, возможность изготовления сборных элементов, а также благоприятные геологические и гидрогеологические условия. При строительстве опускных колодцев из сборных железобетонных элементов затраты труда на устройство стен колодца сокращаются до 30 %, а сроки монтажа стен - более чем в 2 раза по сравнению с монолитным вариантом. 

 Опыт сооружения колодцев специализированными трестами показывает, что в 20-25 % случаев опускные колодцы можно выполнить сборными и опустить с использованием тиксотропного раствора. Применение тиксотропного раствора для уменьшения сил трения наружных стен колодца о грунт технически и экономически целесообразно за исключением тех случаев, когда колодец опускается в скальных, полускальных, галечниковых, водонасыщенных и обводненных грунтах с большим коэффициентом фильтрации. В этих условиях тиксотропную рубашку применять нельзя. 

 При монтаже сборных колодцев из вертикальных панелей следует применять кондукторы для фиксирования элементов конструкции в процессе монтажа. Кондукторы могут быть стационарного (рис.1) и консольно-поворотного (рис.2) типа. Монтаж сборных колодцев должен обеспечить устройство стыков элементов конструкции, равных по прочности я водонепроницаемости самим элементам. 
 
 
 

Рис.1. Стальной кондуктор для монтажа колодца 

1-связи швеллера N 14; 2-стальная труба диаметром 351 мм; 3 - кронштейны из швеллера N 14; 4 - тяги; 5 - подвесы; 6 - дорожные плиты 
 

Рис.2. Схема подвижного кондуктора для монтажа железобетонных панелей стен опускного колодца  

1 - опорный фундамент мачты кондуктора; 2-растяжки; 3 - мачта кондуктора; 4 - поворотная распорка; 5 - кран СКГ-100; 6 - опорная часть кондуктора; 7 - железобетонная панель; 8 - панелевоз; 9- отвес; 10 - геодезический центр колодца; 11 - прижимное устройство (болты диаметром 36 мм, длиной 550 мы с гайками и пластинками) 
 

 При сооружении сборно-монолитных опускных колодцев из рустотелых блоков нижнюю часть выполняют монолитной. После окончания монтажа 2-го ряда пустотелых блоков их пустоты следует заполнить бетоном В 15 на высоту 400-500 мм. 

 Сборные элементы следует монтировать кранами на заранее выполненном временном бетонном основании, которое должно быть строго горизонтальным и иметь монтажную разметку. После установки в кондукторе двух соседних элементов работы ведут в такой последовательности: устанавливают в проектное положение арматуру стыков; приваривают временно металлические накладки через 3-4 м по высоте с наружной стороны колодца; наваривают внутренние накладки; бетонируют стыки (или нагнетают цементно-песчаный раствор). 

 Снятие сборного колодца с временного основания (после достижения проектной прочности бетона в замоноличенных стыках) оформляют актом, в котором должны быть зафиксированы осадки и деформации конструкции, являющиеся результатом выполнения указанной работы. 

Подготовка основания под нож опускного колодца 

 Подготовку основания под нож опускного колодца выполняют по двум принципиальным схемам: основание под монолитный нож; основание под нож опускного колодца, монтируемого из сборных железобетонных элементов. 

 Процесс устройства основания под монолитный нож колодца можно рассмотреть на следующем примере (рис.3). В грунте основания отрывают дионерный кольцевой котлован глубиной 50 см так, чтобы наклонная сторона его была спланирована строго по уклону наклонной ножевой части колодца. С другой стороны котлована оставляют проход примерно в 1 м для установки вертикальных щитов опалубки ножа. 
 
 

Рис.3. Схема опирания монолитного ножа колодца диаметром 37,8 м на грунт и схема бетонирования ножевой части 

1 - целик; 2 - щебеночная призма; 3 - деревянные опорные конструкции; 4 - деревянные стойки; 5 - деревянные прогоны; 6 - хобот для укладки бетонной смеси; 7 - тонкостенные железобетонные плиты-оболочки; 8 - приемная воронка  
 

 Предварительно в котловане устанавливают деревянные стойки, на которые после засыпки щебнем укладывают прогоны и доски, служащие основанием для арматуры ножа колодца. Под наклонной частью ножа устанавливают опорную конструкцию из бревен и брусьев. После установки опалубки ножа котлован засыпают щебнем (кварцитом) и уплотняют. Опалубку ножа и первого яруса стен колодца целесообразно выполнять из тонкостенных железобетонных плит-оболочек, что позволяет сэкономить более 100 м _{лесоматериалов.} 

 Пример формирования основания под нож колодца, выполняемого из сборных железобетонных элементов, приведен на рис.4. По наружному контуру колодца бетонируют опорное кольцо форшахты, затем внутреннее опорное кольцо, располагаемое в 60 см от опорного кольца форшахты. Внутреннее опорное кольцо целесообразно бетонировать отдельными блоками длиной по 2,3-2,5 м. Между ними устанавливают деревянные щиты с целью облегчить дальнейший демонтаж блоков внутреннего опорного кольца. Каждый блок должен иметь две петли для строповки при