Глава 15. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОПУСКНЫХ КОЛОДЦЕВ И ОБОЛОЧЕК

15.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Опускные колодцы представляют собой открытую сверху и снизу полую конструкцию любого очертания в плане, погружаемую, как правило, под действием собственного веса или дополнительной пригрузки по мере разработки грунта внутри нее.

Такие колодцы используются в различных отраслях строительства:

  • – в гражданском, коммунальном и городском хозяйстве — для фундаментов и подвальных этажей высотных зданий, подземных гаражей, насосных станций водозаборов и станций перекачки, глубокой канализации, хранилищ и других подземных помещений разного назначения;
  • – в горнорудной промышленности — для подземных частей дробильно-сортировочных и дробильно-обогатительных фабрик, насосных станций свежей и оборотной воды и др. [2, 3];
  • – в металлургии — для установок непрерывной разливки стали, вагоноопрокидывателей, скиповых ям доменных печей, отстойников окалины и других подземных помещений.

Развитие методов строительства фундаментов глубокого заложения, способных воспринимать значительные вертикальные и горизонтальные нагрузки (забивные сваи большой длины, сваи-оболочки, буровые сваи), привело к тому, что опускные колодцы в современном строительстве для фундаментов глубокого заложения используются редко. Однако в мостостроении при определенных условиях, когда устройство фундаментов из свай-оболочек и кессонов экономически нецелесообразно или технически неосуществимо (строительство мостовых переходов через реки глубиной более 20 м и необходимость заглубления фундаментов более чем на 40 м ниже уровня воды, удаленность объектов от строительных баз и трудность в связи с этим доставки материалов и оборудования), сооружение опускных колодцев является оптимальным решением и применяется достаточно широко. С помощью опускных колодцев возможно устройство фундаментов с глубиной заложения, значительно превышающей заглубление кессонных фундаментов.

Как известно, основным расчетным фактором при проектировании опускных колодцев является сопротивление погружению колодцев, возникающее от сил трения грунта по боковой поверхности оболочки. Имеется несколько способов уменьшения сил трения грунта по боковой поверхности оболочек колодца. Так, например, гидроподмыв или обмазка поверхности эпоксидными смолами улучшают условия погружения опускных колодцев и снижают величину трения до 25 %. Разработаны способы принудительного воздействия для преодоления сил трения: дополнительная пригрузка, вдавливание домкратами, применение мощных вибраторов и т.д. Одним из наиболее распространенных и эффективных способов уменьшения сил трения является способ погружения колодцев в тиксотропной рубашке. Преимущество этого способа погружения по сравнению со способом погружения традиционных массивных опускных колодцев заключается в возможности уменьшения собственного веса колодца иногда в 2—3 раза, что соответственно позволяет сократить объем и стоимость работ, сроки строительства и достичь экономии материалов.

Применение опускных колодцев в качестве заглубленных сооружений, а иногда и глубоких опор может конкурировать в различных гидрогеологических условиях при соответствующем технико-экономическом обосновании с другими вариантами строительства таких сооружений: в открытом котловане с применением водопонижения, шпунтового ограждения, химического и электрохимического закрепления грунтов стен котлована, способом «стена в грунте», кессоном.

В зависимости от условий, а также с учетом экономической целесообразности колодцы могут погружаться одним из следующих способов:

  • – без водоотлива (при отсутствии подземных вод или при подводной разработке грунта);
  • – с открытым водоотливом;
  • – с водопонижением;
  • – с устройством противофильтрационной завесы;
  • – комбинацией приведенных выше способов.

При строительстве заглубленных сооружений методом опускных колодцев в тех случаях, когда в непосредственной близости оказываются фундаменты колонн существующих зданий или заглубленные фундаменты действующего оборудования, деформации прилегающего к оболочке опускного колодца массива грунта недопустимы. В связи с этим требуется разрабатывать дополнительные мероприятия, исключающие смещение грунта в наружной зоне колодца. К таким мероприятиям, как правило, относятся: увеличение коэффициента опускания (K > 1,15), запрещение разработки грунта под банкеткой ножа колодца, обеспечение устойчивости грунта в забое на всех этапах опускания и др.

Сорочан Е.А. Основания, фундаменты и подземные сооружения