Изготовление и погружение опускных колодцев

Опускной колодец представляет собой полую, открытую сверху и снизу фундаментную конструкцию. Она может иметь различные очертания в плане и погружаться под воздействием собственного веса при удалении грунта из внутренней полости.

При возведении фундаментной конструкции колодец сооружают (рис. 58, а), опускают с выборкой грунта и наращивают стены при заглублении в грунт (рис. 58, б), по достижении проектной отметки (рис. 58, в) заполняют его внутреннюю полость (рис. 58, г) и устраивают по колодцу распределительную плиту для установки верхнего строения причала.

При строительстве причалов на берегу с дальнейшим выполнением дноуглубления колодцы сооружают на предварительно спланированной поверхности территории, а при строительстве на местности, покрытой водой, — на искусственно отсыпанных или нарефулированных островках.

Искусственные островки можно разделить на островки без ограждений, с ограждением, не воспринимающим давление грунтовой засыпки, и с ограждением, воспринимающим давление грунта.

При строительстве пирсов и набережных сквозного или мостового типа островки устраивают под каждый опускной колодец опоры. В первом случае островки отсыпают по оси, перпендикулярной или под углом к линии берега, во втором — параллельно урезу. При сооружении причала островного типа отсыпают соответствующий единичный островок.

Островки без ограждений (рис. 59, а) отсыпают из песчаных или гравийных грунтов с крутизной откосов 2:1—5:1. Размеры площадки островка должны обеспечивать удобство работ по сооружению и опусканию колодца (во всяком случае ширина бермы вокруг колодца должна быть не менее 2 м). Верх островка принимают минимум на 0,5 м выше максимального рабочего горизонта воды с учетом волнения. В речных условиях крупность материала островка подбирают исходя из его неразмываемости течением воды с учетом увеличения скоростей течения вследствие стеснения живого сечения русла реки островком. В морских условиях верхнюю часть откосов укрепляют во избежание размыва волнением.

Островки с ограждением, не воспринимающим давление отсыпки (рис. 59, б), устраивают для предотвращения подмыва откосов подсыпки. Ограждение по периметру подошвы островка представляет собой стенку из деревянного шпунта или из деревянных щитов по сваям, обсыпанную камнем.

Островки с ограждением, воспринимающим давление засыпки (рис. 59, в), применяют чаще всего из-за необходимости сокращения объема засыпки. Для ограждения островков наибольшее распространение получил шпунт (деревянный при глубине воин до 6 м и стальной — при больших глубинах). Ограждение из металлического шпунта имеет цилиндрическую форму диаметром, обеспечивающим расстояние от колодца до шпунта не менее 1,5 м.

С увеличением глубины воды на акватории порта колодцы опускают с использованием их собственной плавучести или специальных плавучих средств (рис. 60).

Чаще всего применяют бетонные и железобетонные колодцы — монолитные, сборные и сборно-монолитные. Как правило, колодцы сооружают на месте их погружения. При высоте колодца до 10 м и погружении с грунта его изготовляют целиком на всю высоту. При более глубоком погружении сооружают вначале нижнюю ножевую секцию высотой 3—5 м, наращиваемую затем секциями высотой по 4—6 м.

Работы по сооружению колодца начинают с укладки на тщательно выровненную площадку деревянных подкладок под ножевую часть колодца. Подкладки шириной 16—22 см и длиной, на 0,5—1,0 м большей толщины стен колодца, раскладывают на расстоянии 0,5—1 м одну от другой по периметру колодца с направлением их осей радиально к центру и с втапливанием в грунт на половину высоты. На подкладки устанавливают металлическую конструкцию режущей части ножа и начинают монтаж внутренней опалубки колодца.

Для изготовления колодцев применяют деревянную и металлическую опалубку сборно-разборной конструкции. Наиболее целесообразно применение скользящей опалубки. Арматуру стен колодца в виде сеток, блоков или каркасов устанавливают после устройства внутренней опалубки колодца на высоту секции бетонирования.

Для бетонирования применяют бетонные смеси с осадкой конуса 4—8 см, укладываемые горизонтальными слоями по периметру колодца. При достижении бетоном прочности 25—50 Па допускается снятие опалубки. По достижении бетоном нижней секции 100% проектной прочности, а верхних секций — не менее 70% колодец заглубляют в грунт. После аккуратного симметричного удаления подкладок из-под ножа, по направлению к расчетным (фиксированным) зонам опирания, колодец можно опускать.

В принципе опускание колодца заключается в увеличении активных сил (веса колодца), способствующих его погружению в грунт, и уменьшении противодействующих сил сопротивления грунта. Принимаемые на практике меры по облегчению опускания колодцев можно сгруппировать следующим образом.

Меры одновременного преодоления сил сопротивления ножу и бокового трения: увеличение собственной силы тяжести колодца путем утолщения его стен, устройство временной пригрузки подсобными средствами (грунтом, камнем, рельсами, металлопрокатом, железобетонными конструкциями, массивами, понтонами с водой и др.), применение вибропогружателей.

Меры уменьшения сопротивления ножу: удаление нескального грунта из полости колодца до ножа и ниже при помощи гидроэлеваторов, эрлифтов, грейферов; разработка нескальных грунтов в осушенных котлованах (рис. 61), исключающих влияние взвешивающего действия воды на массу колодца, при помощи гидромониторов, экскаваторов, бульдозеров с выдачей грунта на поверхность землесосами, гидроэлеваторами, грейферами и ковшами различной конструкции; разработка скальных грунтов взрывным способом; подмыв грунта по периметру ножа.

Меры уменьшения сил трения грунтов о боковую поверхность опускаемых колодцев заключаются в применении рубашек из тиксотропного раствора, воды, воздуха, оклеечных или обмазочных материалов, а также применении подмыва грунтов и взрывов. Наиболее эффективной современной мерой является опускание колодцев в тиксотропной рубашке. Стенки опускного колодца изготовляют в нижней части (на высоту 2—3 м) по всему периметру толще на величину до 15 см. Такая конструкция при опускании создает между грунтом и боковой поверхностью колодца (находящейся выше образованного утолщением уступа) щель, в которую заливают тиксотропный раствор. Полученная тиксотропная рубашка почти полностью снимает трение грунта о поверхность заглубляемого колодца (рис. 62). В качестве тиксотропной жшдкости можно применять суспензию из глины, воды и незначительного количества кальцинированной соды.