Устройство фундаментов глубокого заложения.

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.