Способы производства работ при строительстве водопроводно-канализационных сооружений, заглубленных в грунт
При разработке конструкций сооружений, заглубленных в грунт, следует учитывать возможность осуществления их строительства (в заданных местных условиях) одним из экономически обоснованных способов.
Опускной способ
Опускной способ применяется при строительстве сооружений большого заглубления в насыщенных водой грунтах, когда работы в открытом котловане сопряжены с большими трудностями. Выемка грунта производится из пространства, огражденного от грунтовых вод стенками опускаемого колодца. Делается, чтобы колодец погружался в грунт до заданной глубины равномерно и постепенно, без крена. Опускные колодцы чаще всего проектируются круглой формы, но могут проектироваться и прямоугольной формы.
При производстве работ опускным способом резко сокращается объем земляных работ. Последнее особенно важно тогда, когда строительство должно осуществляться в слабых, неустойчивых и водоносных грунтах. В целях снижения сил трения и массы (веса) бетонных стен применяются тиксотропные «рубашки». При очень сильном притоке грунтовых вод, когда методы борьбы с ними экономически не оправдываются, применяется разработка грунта гидромониторная с отводом пульпы или подводное землечерпание и бетонирование.
В некоторых случаях используются способы глубокого бурения, погружения тонкостенных цилиндров из сборных железобетонных скорлуп-панелей, способ зада вливания опускной крепи, кессонный.
Если колодец погружается без водоотлива, с разработкой грунта подводным землечерпанием, то способом подводного бетонирования укладывается бетонная подушка-днище, в котором устанавливается металлический барабан с патрубком, служащим для откачки фильтрующейся воды.
После опускания колодца с водоотливом в днище устанавливаются стальные ребристые патрубки, из которых откачивается вода. После того как плита днища достигнет проектной прочности, патрубки забиваются бетоном и закрываются металлическим приваренным днищем.
Применение тиксотропных «рубашек»
Возникающие при опускном способе производства работ силы трения требуют значительного увеличения массы сооружения путем утолщения его стенок или уменьшения этих сил способом «подмыва» по периметру опускного колодца в плоскости соприкосновения его с грунтом. Увеличение веса утолщением стен не вызывается требованиями его статической прочности и является как бы излишней затратой железобетона.
В 1945 г. инженером Н. В. Озеровым предложен способ опускания колодцев в тиксотропной «рубашке». Сущность этого способа сводится к тому, что промежуток между грунтом и наружной поверхностью стены заполняется глинистым раствором (кольматаж). Сокращение объема работ снижает стоимость и сроки строительства; уменьшается опасность повреждения гидроизоляции и «зависания» опускаемого колодца; обеспечивается возможность более широкого применения сборных железобетонных конструкций, а не монолитных.
В отечественной практике этот способ успешно применялся при строительстве водозаборов, насосных станций, подземных резервуаров и т. п.
По всему наружному периметру ножевой части колодца в сторону грунта устраивается уступ, благодаря чему при опускании колодца вокруг него образуется щель, заполняемая глинистым раствором. Гидродинамическое давление глинистого раствора на стенки щели обеспечивает их устойчивость и зависит не от формы колодца, а в основном от разности объемных масс (весов) раствора и грунтовой воды. Применяемые глинистые растворы должны обладать тиксотропными свойствами — в состоянии покоя они образуют жидковатую массу — гель, которая при встряхивании и движении переходит вновь в жидкое состояние — золь. Хорошими тиксотропными свойствами обладают так называемые бентонит вые глины, применяемые в виде порошка заводского изготовления. Основным компонентом (65—80%) таких глин является монтмориллонит — водосодержащий силикат алюминия.
Для обеспечения устойчивости грунтовой стенки в верхней ее зоне, где напор тиксотропного раствора наименьший, устраивается фор шахта. Напор раствора должен быть не менее 1 метра, а предел плотности (удельного веса) тиксотропного раствора может быть около 1,05 г/см 3. Конструкции фор шахт различны.