Зведення інженерних споруд спеціального призначення опускним методом
При зведенні промислових комплексів різних галузей, соціально-побутових об'єктів, об'єктів житла і побуту, необхідно вирішувати цілий ряд питань з енергозабезпечення цих комплексів, екології і побутових умов. Вирішуючи ці проблемні питання, виникає необхідність зводити цілий ряд споруд спеціального призначення: підземні помпові станції для перекачування питної води, очисні споруди, резервуари для зберігання води і паливно-мастильних продуктів і багато інших.
Дуже часто такі об'єкти зводяться в складних геологічних умовах: високий рівень ґрунтової води, складні ґрунти, пливуни, глибоке занурення цих споруд в ґрунти, що суттєво впливає на розробку їх конструктивно-технологічних рішень. В залежності від розроблених конструктивно-технологічних рішень, а також природно - геологічних умов, вибирають метод зведення споруди, ті чи інші механізми.
Найпоширенішими спорудами такого типу, які приходиться будувати при зведенні промислових і соціально-побутових комплексів є - заглиблені помпові станції різноманітного призначення, технологію зведення яких ми і розглянемо.
Класифікуються такі споруди за будівельно-технологічними ознаками наступним чином:
І група - споруди глибокого закладання у вигляді колодязів і шахт, помпові станції першого і другого підйомів, системи водопостачання, системи перекачування каналізаційних стоків. Споруди цієї групи зводять або у відкритих котлованах з огороджуючими шпунтовими стінами, або методом опускання підземного колодязя (метод опускання).
II група - заглиблені споруди ємкісного типу - це всі ємкісні споруди системи водопостачання і каналізації (резервуари, горизонтальні відстійники, радіальні відстійники, фільтри і ін.). Такі споруди, в залежності від конструктивних рішень (збірні, чи монолітні), зводять тим чи іншим методом.
Підземні колодязі помпових станцій в плані бувають прямокутні, з максимальними розмірами 260,0 x52,0 м, і круглі, максимальним діаметром до 70 м. Колодязі помпових станцій найчастіше зустрічаються діаметрами 6...32 м, з зануренням в груза до 23 м. В окремих випадках будують помпові станції діаметром 66,1 м і з зануренням 70 м (м. Санкт-Петербург).
Будівельно-конструктивні рішення найбільш поширених монолітних споруд показано на рис. 2.1.
При зведенні підземної частини заглибленої споруди виконують методом опускання колодязя (рис. 2.2): її зводять у вигляді колодязя відповідної (проектної) форми з ріжучою частиною (ножем) в нижній його частині. Із колодязя, безпосередньо з під стін ножа, екскаватором розробляють і вилучають грунт, в результаті чого колодязь від власної ваги занурюється в грунт. Після того, як колодязь досягне проектної відмітки, в ньому влаштовують дно, перегородки, перекриття, зводять надземну частину, монтують обладнання.
Зовнішні стіни опускних колодязів можуть бути циліндричні, конічні і з уступами.
Особливості опускання колодязя.Сили тертя, які утворюють опір опусканню колодязя, залежать від структури ґрунту, глибини опускання і форми зовнішніх стін. Щоб частково зняти силу тертя і зменшити опір при опусканні колодязя, необхідно в зовнішній частині стін влаштовувати уступи, змінюючи січення стін, тобто надаючи їм конічної форми. Колодязь буде опускатись тільки тоді, коли його маса буде перевищувати силу бокового тертя, не менше 25%.
Якщо, в результаті перевірки, виявимо, що маса колодязя недостатня для переваги над силами тертя по ґрунту, то необхідно або збільшити масу колодязя за рахунок потовщення стін, або використати привантаження колодязя, або застосовувати розлив ґрунту навколо стін колодязя.
Отже, при розробці проекту виконання робіт на зведення колодязів опускним методом, потрібно мати достовірну геологію будівельного майданчику, виконати всі розрахунки по опусканню колодязів, після чого приймати рішення з технології виконання робіт.
Технологія зведення опускного колодязя полягає в послідовному виконанні арматурних, опалубочних, бетонних, гідроізоляційних робіт, а також робіт, пов'язаних із зануренням колодязя. До початку робіт по зведенню самого колодязя необхідно виконати роботи підготовчого періоду: збудувати під'їзні шляхи, підвести енергетичні мережі, встановити та обладнати побутові приміщення, встановити центр кола опускного колодязя, спланувати майданчик. Після чого по осі кола (майбутніх зовнішніх стін колодязя), розкладають дерев'яні бруски довжиною до 1,5 м, товщиною (або діаметром) не менше 150мм, перпендикулярно до осі стін колодязя по всьому периметру (рис. 2.3). На ці бруски влаштовують попередньо зігнуте на вальцях металеве кільце із кутового металу відповідного проекту профілю, розрізане на декілька сегментів.
Після вирівнювання металевого кільця (воно повинно бути в одній горизонтальній площині), до нього приварюють арматуру ножа колодязя по всьому периметру вище проектної відмітки дна. По периметру колодязя з внутрішньої і зовнішньої сторін встановлюють опалубку. Для цього застосовуються наступні види опалубки: підвісна і розбірно-переставна із окремих щитів; залізобетонні тонкостінні плити - оболонки, які залишаються в конструкції колодязя; металеву, в тому числі, яку залишають в якості гідроізоляції; стаціонарну дерев'яну. Опалубка повинна бути простою при влаштуванні і розбиранні. Після влаштування опалубки першого ярусу (висота ярусу пропонується 0,8... 1 м для надійності ущільнення бетонної суміші), іззовнішньої сторони влаштовують риштування з перспективою нарощування їх на всю висоту колодязя. По закінченні вкладання бетонної суміші, в конструкцію ріжучої частини (ножа) в кількості 1-го, 2-ох і більше ярусів, монтують арматуру стін колодязя та влаштовують анкерні випуски для з'єднання з арматурою дна, перегородок і перекриття, встановлюють опалубку першого ярусу стін колодязя і вкладають бетонну суміш. Бетонну суміш до місця вкладання, в залежності від об'єму, подають в цебрах або бетонопомпами. У випадку, коли опускання колодязя проектом виконання робіт поярусне, після закінчення бетонування стін колодязя кожного ярусу, їх зовнішню частину торкретують і наклеюють гідроізоляцію; вибираючи із середини колодязя грунт, опускають його на висоту одного - двох ярусів. Цей цикл повторюють до повного бетонування і важливо, під час виконання арматурних і бетонних робіт, влаштувати технологічні отвори на проектних відмітках.
Найвідповідальнішим моментом при зведенні підземних колодязів опускним методом є влаштування дна колодязя, особливо з високим рівнем ґрунтової води. Організацію відведення ґрунтової води при влаштуванні дна опускного колодязя невеликих діаметрів (6... 18 м) показано на рис. 2.4.
Рис. 2.4. Організація відведення води відкритим методом ізопускного колодязя.
Бетонна підготовка ножа і залізобетонне дно колодязя є найвідповідальнішими конструкціями. Бетонувати їх потрібно таким чином, щоб не створити підпору ґрунтової води до 70% твердіння бетону. В протилежному разі, ґрунтова вода з бетонної суміші буде вимивати в'яжучий матеріал - цемент. Для цього в центрі колодязя встановлюють перфорований металевий зумпф (3) із труб 0 500...800 мм на висоту ножа, враховуючи товщину дна і чистої підлоги, плюс 100 мм. До зумпфа по дну колодязя влаштовують гравійно-щебеневу подушку товщиною 150 мм, по якій, радіально, в чотирьох напрямках, від зумпфа до стін ножа, вкладають дренажні перфоровані азбестоцементні труби 0 100 мм (11) і обсипають її гравієм (12). Монтують, заздалегідь підготовлені, конструкції підвісної площадки (6) для розміщення на ній 2-х основних помп (в залежності від притоку води) і одного резервного. Все це виконують після того, як за допомогою побічних засобів повністю видалили воду з опускного колодязя.
При бетонуванні бетонної підготовки ножа (тим більш дна колодязя) необхідно цілодобово помпувати воду з зумпфа, до набирання бетоном міцності не менше 70%. Після чого, видаливши воду з зумпфа, верхню виступаючу частину зрізують і заварюють глухим фланцем. Висота зумпфа не повинна виступати з чистої підлоги. Впевнившись, що протікання дна не має, необхідно демонтувати підвісну площадку і приступити до влаштування перегородки, перекриття, надземної частини і монтажу технологічного обладнання.
Окрім відкритого водовідведення, при будівництві застосовують штучне зниження рівня ґрунтової води, тимчасове закріплення скельних ґрунтів шпунтовим рядом, влаштування проти фільтруючих завіс.
Монтаж опускних криниць
Опускні криниці із блоків. Стіни збірних опускних криниць із залізобетонних двопустотних блоків монтують гусеничними або баштовими кранами. Перед початком монтажу на основу криниці фарбою наносять місця влаштування блоків. Кожен ряд блоків (рис. 2.5) монтують на цементному розчині M l00. Після закінчення монтажу першого ряду блоків, заповнюють пустоти блоків бетоном М 200 на висоту 300... 500 мм. Після цього поступово монтують кожний ряд блоків. Після монтажу останнього ряду блоків влаштовують арматуру стиків, бетонують їх і заповнюють порожнини. Стики бетонують пошарово із застосуванням щитової опалубки.
Заповнювати пустоти блоків необхідно рівномірно по всьому контуру криниці цупким бетоном, піском або щебенем на всю висоту стін або частину її висоти, в залежності від необхідної маси криниці. У випадку заповнення пустот на всю висоту стін рівень верху заповнення повинен бути на 0,5 м нижче останнього ряду блоків. Під час опускання збірних криниць із двопустотних блоків в тиксотропній сорочці пустоти заповнюють. Після заповнення пустот влаштовують верхній монолітний залізобетонний пояс. Криницю опускають тільки після досягнення бетоном стиків і монолітного поясу повної проектної міцності.
Опускні криниці із панелей. Збірні залізобетонні панелі монтують на тимчасовій бетонній основі, на якій розмічають положення панелей, стріловими або баштовими кранами з використанням кондукторів ( Рuc. 2.6). Опорну раму кондуктора влаштовують по центру опускної криниці, на спеціально підготовлену основу із щебінки, піску або шлаку товщиною не менше 30 см. Для забезпечення стійкості кондуктора на раму накладають вантаж. Такі кондуктори застосовують під час монтажу стін збірних криниць внутрішнім діаметром до 20 м. Після влаштування в кондукторі двох сусідніх елементів, монтаж виконується в такій послідовності: збирають тимчасові металічні накладки через 3...4 м по висоті із зовнішньої сторони стін криниці: влаштовують арматуру стиків; зварюють постійні внутрішні смугові накладки стін криниці; випробовують зварні шви на водонепроникність; зварюють постійні зовнішні смугові накладки.
Рис. 2.5. Схема монтажу стін опускної криниці
Рис. 2.6. Кондуктор для монтажу панелей стін опускних криниць
Стики збірних панелей стін опускної криниці замонолічують бетоном на мілкій щебінці із ретельним вібруванням або нагнітання бетону знизу до верху. Для замонолічування стиків застосовують навісні підмостки, які закріплюються до металічних петель, що приварені до монтажних накладок (рис. 2.7). У випадку необхідності створення монолітного залізобетонного поясу підмостки, для його бетонування влаштовують на кондуктор.
Рис. 2.7. Деталь влаштування стиків і підмостків:
а — деталь стика панелей; б — підмостки для замонолічування панелей.
1 — монтажні накладки через 3...4 м; 2— накладка на всю висоту стика; 3 — металічна гідроізоляція; 4 —збірні залізобетонні панелі; 5 — настил із дощок; 6 — перила; 7 — навісні підмостки; 8 — замонолічений стик панелей; 9 — петля
Стики збірних панелей стін опускної криниці замонолічують бетоном на мілкій щебінці із ретельним вібруванням або нагнітання бетону знизу до верху. Для замонолічування стиків застосовують навісні підмостки, які закріплюються до металічних петель, що приварені до монтажних накладок (рис. 2.7). У випадку необхідності створення монолітного залізобетонного поясу підмостки, для його бетонування влаштовують на кондуктор.
Для тимчасового закріплення тяжких високих залізобетонних панелей застосовують кондуктори (рис. 2.8), які складаються із стійки, що влаштовується на фундаменті в центрі криниці, і системи шарнірно-поворотних розпірок — нижньої, середньої і верхньої. Нижня розпірка має роликову опору. Першу панель краном влаштовують в проектне положення і тимчасово закріплюють за допомогою нижньої і верхньої розпірок. Для кріплення другої панелі, нижню розпірку звільняють від першої встановленої панелі і пересувають на роликах на нову позицію. Середню розпірку піднімають краном і закріплюють на другій панелі. Тимчасове кріплення всіх наступних панелей виконується аналогічно.