Занурення опускних колодязів

До початку занурення колодязя необхідно зняти його з тимчасових опор.

Зняття монолітного колодязя з тимчасової опори і його занурення повинно проводитися після досягнення бетоном ножової частини і першого ярусу проектної міцності, а подальших ярусів – 70% і виконання гідроізоляції бетонної поверхні.

При тимчасових опорах на призмі із сипучих матеріалів роботи виконують в наступній послідовності: визначають чотири фіксовані зони в місцях перетину зі стінами двох взаємно перпендикулярних осей колодязя і розробляють екскаватором або бульдозером піщано-щебеневі призми по всьому контуру банкетки ножа, виключаючи фіксовані зони опирання, розміри яких наводяться у проекті. Призми у фіксованих зонах розробляють останніми.

Якщо тимчасова опора виконана з дерев’яних підкладок і стояків, то спочатку видаляють з під ножа підкладки і стояки через одну по всьому периметру колодязя за виключенням фіксованих зон. Підкладки видаляють підкопуючи їх з боків і знизу, а їх місце заповнюють піском і ущільнюють. Потім так само видаляють підкладки і стояки, що залишилися у проміжках між фіксованими зонами. Нарешті видаляють одночасно підкладки і стояки в симетрично розташованих фіксованих зонах і колодязь врізається ножовою частиною у грунт.

Роботи по зануренню колодязя з підкладок ведуть безперервно до остаточної посадки колодязя на грунт основи.

Зняття збірного залізобетонного колодязя виконують після гідроізоляції зовнішньої поверхні стін у такій послідовності: намічають фіксовані зони і знімають металеві упори, зрізають болти. Одночасно зрізають не менше чотирьох упорів, розташованих у напрямі пересічних осей колодязя, починаючи з середини відстаней між фіксованими зонами з поступовим наближенням до них, останніми знімають упори у фіксованих зонах. Роботи виконують одночасно у діаметрально розташованих місцях. Після зняття упорів все навантаження від ваги колодязя передається на внутрішнє опорне кільце і щебеневий шар. Потім одночасно видаляють дерев’яні стояки (вибухом). Після видалення дерев’яних стояків колодязь отримує усадку 100мм. В останню чергу видаляють бетонні блоки внутрішнього опорного кільця. Перші чотири блоки руйнують вибухом одночасно зі стояками. Потім по периметру опорного кільця з внутрішньої сторони колодязя бульдозером відривають кільцеву траншею глибиною 800мм. Блоки видалять бульдозером в тій самій послідовності, що і видалення металевих упорів, а їх місце одразу заповнюють піском, попередньо видаливши дерев’яні бруси у різця ножа.

Способи розробки грунта при зануренні колодязя. Грунт у процесі занурення колодязя необхідно вибирати рівномірно по всій його площі. Порядок пошарової розробки грунту в колодязі залежить від виду й властивостей грунту.

Роботи можуть виконуватися «насухо» (з водовідводом або водозниженням) землерийними механізмами з видаленням грунта в баддях кранами або в мокрих умовах з розробкою грунту «з-під води» засобами гідромеханізації.

Відкритий водовідлив з опускного колодязя може виконуватися за допомогою кільцевої траншеї усередині колодязя й зумпфів по периметру колодязя для збору води (при невеликому припливі) або за допомогою пристрою випереджальних зумпфів (у той час, як відкачка води ведеться з одних зумпфів, інші заглиблюються на передбачувану посадку колодязя). Крім того, осушення вибою колодязя може здійснюватися за допомогою заглиблених зумпфів – свердловин. Свердловину бурять у середині колодязя діаметром 500…1000мм і більше, у неї вставляють перфоровану трубу – зумпф з фільтром, з якої звичайним або глибинним насосом відкачують воду.

Глибинне водозниження роблять при припливі ґрунтових вод, що перешкоджає виконанню земляних робіт із відкритим водовідливом. Зниження ґрунтових вод здійснюють за допомогою ежекторних голкофільтрових установок або трубчатих колодязів з глибинними насосами. Водознижуючі свердловини бурять по периметру колодязя за його межами (поза зоною можливого обвалу грунту) на глибину нижче проектної відмітки занурення колодязя.

Відкачка води зі свердловин повинна здійснюватися безупинно до закінчення влаштування днища колодязя.

Розробку грунту «насухо» роблять екскаватором з прямою або зворотньою лопатою й бульдозером (рис 1.6,а). Грунт із колодязя на поверхню видаляють у баддях стріловими або баштовими кранами. Землерийні машини в опускний колодязь опускають кранами вроздріб і монтують у вибої. По закінченні робіт їх таким чином піднімають на поверхню.

Для розробки грунту в колодязях, що занурюються, діаметром до 16м можуть застосовуватися екскаватори «Бєларусь», діаметром більше 16м екскаватори на гусеничному ході, обладнані прямою або зворотньою лопатою. Екскаватори працюють у комплекті з бульдозерами.

У вибоях колодязів діаметром більше 30м розміщують два екскаватори. При зануренні колодязя грунт спочатку розробляють у середній його частині на глибину 1,5…2м, залишаючи по периметру в ножовій частині недоторкану берму шириною 1…2м, що служить опорною ділянкою для колодязя. Потім розробляють берму шарами, товщина яких визначається дослідним шляхом. На початку занурення колодязя, коли ніж легко врізається в грунт, берму розробляють шарами 20…30см рівномірно по всьому периметру, а далі при заглибленні колодязя це роблять у першу чергу між фіксованими зонами, а потім одночасно у всіх чотирьох зонах.

Розробку грунту можна виконувати тільки одним бульдозером. У цьому разі бульдозер транспортує грунт до заздалегідь зазначених ділянок, звідки він захоплюється грейфером.

У невеликих і неглибоких колодязях у піщаних, супіщаних, м’яких глинах або суглинках для розробки грунту застосовують грейфери, лопати яких обладнані спеціальними зубами, що врізаються в грунт при вільному опусканні грейфера. Для розробки вищеперерахованих грунтів застосовують також віброгрейфери, виконані у вигляді відрізка труби діаметром 500…1000мм, над якою встановлений віброзанурювач.

Грейферами грунт усередині колодязя можна розробляти як «насухо» так і «з-під води». Розробку грунту «з-під води» застосовують при необхідності занурення колодязя у водонасичених дрібнозернистих пісках або в піщаних й пісчано-гравелистих грунтах з домішкою гравію до 20%. Діаметр колодязя при розробці «з-під води» не повинен перевищувати 12м, а його ніж повинен мати банкетку шириною не більше 20см при куті нахилу скошеної частини до обрію 120…130º.

Рис. 1.6 − Схеми організації робіт із зануренням опускного колодязя при розробці грунту різними способами:

а – із застосуванням екскаваторів і бульдозерів, б – із застосуванням землесоса, розташованого усередині колодязя на понтоні; 1 – опускний колодязь; 2 – екскаватор;

3 – баддя; 4 – опалубка з помостом; 5 – баштовий кран; 6 – бульдозер; 7 – піонерна траншея; 8 – пульпопровід; 9 – напірний водовід; 10 – тиксотропна сорочка; 11 – консольні підмостки для пульпопровода; 12 – землесос; 13 – гідромонітор; 14 – зумпф

Щільні скельні грунти при зануренні колодязя розробляють із застосуванням клинів-бабів, пневмоінструмента й вибухів. Розпушений грунт розробляють екскаваторами й видають на поверхню в баддях кранами.

Оскільки підйом механізмів, що перебувають у забої, на поверхню при кожному вибуху ускладнений, тому площу колодязя ділять на сектори з таким розрахунком, щоб сектор вибуху породи й сектор, де перебувають механізми, які обгородженні щитами, перебували в різних місцях.

Скельні грунти рихлять по всій площі колодязя із залишками розрахункових зон обпирання на глибину пропонованого осідання. Після збирання породи в центрі забою приступають до посадки колодязя – розробки розрахункових зон його обпирання.

Розробку грунту роблять не тільки в межах контура, але й за контуром зовнішніх граней ножа. При цьому зовні утворюється пазуха шириною 0,1…0,2м, яку в процесі опускання колодязя заповнюють глиною.

У зимових умовах грунт розпушують буровибуховим способом або прогрівають електропрогрівом.

Занурення колодязя у грунтах, що піддаються розмиву (піски, супесі) і при наявності поблизу площадки води й місця для складання пульпи, може здійснюватися гідромеханізованим способом (рис.1.6,б). Типова гідромеханізована установка складається з двох гідромоніторів і одного землесоса (гідроелеватора). Така установка використовується при зануренні опускних колодязів площею 300м². Для занурення більших колодязів застосовують спарені установки.

Гідромоніторами розробляють грунт усередині колодязя, а землесосами транспортують його з нього.

Грунт у колодязі засобами гідромеханізації розробляють шарами. При розробці грунта одночасно з пульпою відкачують грунтові води. Землесоси можуть встановлюватися в колодязі як на спеціальні площі, розташовані на консолях стін колодязя, так і безпосередньо на грунт. При розташуванні землесосів на поверхні грунту їх доцільно встановлювати на пантонах (на випадок затоплення колодязя).

Занурення колодязя у тиксотропній сорочці. У колодязях, які занурюють у тиксотропній сорочці, між грунтом і оболонкою створюється порожнина, заповнена глинистою суспензією. Порожнина утворюється при зануренні за рахунок виступу стіни в ножовій частині. Контакт колодязя із грунтом відбувається тільки на ділянці нижче виступу, а верхня частина поринає в рідинне середовище. Таким чином знижуються сили тертя, що виникають при опусканні колодязя. Зменшення сил тертя, у свою чергу, дозволяє зменшити власну вагу споруди. Опускні колодязі виконують тонкостінними, що полегшує вирішення їхніх конструкцій у збірному залізобетоні. Для створення тиксотропної сорочки на колодязі додатково споруджують форшахту, манжет на уступі й трубні розведення (рис. 1.7).

Рис. 1.7 – Схема опускання колодязя в тиксотропній сорочці з глинистого розчину (суспензії) і конструкція «замка» на зовнішньому уступі колодязя (вузол А):

1 – форшахта; 2 – глинистий розчин; 3 – кутик для кріплення ін’єктора до стіни; 4 – ін’єктор; 5 – опускний колодязь; 6 – болт; 7 – смуги конвеєрної гумової стрічки; 8 – м’ята глина;

9 – замок (ущільнення) на зовнішньому уступі опускного колодязя

Верхня частина укоса ґрунтової стінки щілини сорочки має найменшу стійкість. Вона піддається несприятливим впливам коливань рівня тиксотропної суспензії. Тому по периметру устя сорочки влаштовують форшахту у вигляді монолітного залізобетонного пояса.

Для виключення прориву глинистої суспензії в колодязі по периметру зовнішнього виступу ножової частини влаштовують горизонтальне замкове ущільнення з конвеєрної стрічки, здатне згинатися при зануренні і не допускати проникнення розчину нижче за уступ ножа. Ущільнення виконують з трьох шарів стрічки з кріпленням болтами.

Встановлюють конвеєрну стрічку, коли ножова частина занурюється в грунт і зовнішній уступ знаходиться на рівні форшахти (форшахта виконується при монолітних колодязях) або вище за неї. При зануренні колодязя стрічка відгинається і притискається до форшахти, а простір між колодязем і стрічкою на висоту 500…600мм заповнюють пом’ятою глиною (глиняний замок). Після влаштування глиняного замка продовжують опускання колодязя і в мірі його занурення заповнюють простір між колодязем і форшахтою тиксотропною суспензією.

При зануренні опускного колодязя у глинистих грунтах заповнення порожнини сорочки виконують заливанням суспензії зверху за форшахту. Суспензію закачують насосом по трубах, прокладених по поверхні. При зануренні колодязя у піщаних і водонасичених грунтах подачу розчину роблять у нижню зону тиксотропної сорочки над манжетом по ін’єкційних трубах. У якості ін’єкторів застосовують труби діаметром до 50мм, розташовані в плані через 3…6м по зовнішньому периметру опускного колодязя. Нижню частину труби на довжину 70…80см перфорують. Діаметр отворів 10…15мм. Отвори розташовують у шаховому порядку на відстані 5…7см один від одного. Кінець труби закривають заглушкою. Перфорують половину периметра труби з сторони стіни колодязя. Цим запобігають можливості засмічення отворів із сторони ґрунтової стінки при навалах. Кінець ін’єктора розташовують на 10…15см вище рівня глиняного замка манжети. Для безперешкодного виходу глиняного розчину ін’єкційна труба кріпиться хомутами на відстані 1…2см від поверхні стін.

Від роздавлювання при навалах ін’єкційні труби захищають суцільним кутиком. Одночасна подача в порожнину тиксотропної сорочки глиняного розчину через всі ін’єктори забезпечується колектором із труби діаметром 70…100мм. Колектор кріпиться біля верхнього краю опускного колодязя, з’єднуючи верхні кінці ін’єкторних труб. Він з’єднується за допомогою гнучкого шланга із трубопроводом нагнітаючого насоса.

У процесі занурення колодязя у тиксотропних сорочках необхідно дотримуватися ряду обов’язкових вимог. Так, не можна допускати посадку колодязя за один прийом більш ніж на 30см, забороняється розробляти грунт під банкеткою ножа. У період, коли занурення не виконується, треба не рідше одного разу за добу прокачувати ін’єкційні труби глиняним розчином для запобігання їхнього засмічення.

Якщо виявлені витоки або прориви глиняного розчину в середині колодязя, слід терміново закупорити місця витоку. При зниженні рівня глиняного розчину в порожнині тиксотропної сорочки через прориви необхідно після їх закупорки долити розчин до початкового рівня.

Після занурення колодязя до проектної відмітки глиняний розчин відкачують і простір тампонують цементно-піщаним розчином.

Контроль за зануренням колодязя. Для контролю положення колодязя на зовнішній поверхні стін виконують контрольні мірки масляною фарбою з ціною поділок 1см через 0,5м по висоті, починаючи від ножової частини. На круглих колодязях їх наносять чотири ряди (вертикальних), розташованих на рівній відстані одна від одної, на прямокутних – на кожному куті. Замість мірок можна до стін прикріпляти металеві нівельовані контрольні рейки, які при зануренні колодязя нарощують.

При нівелюванні мірок, за висотну основу використовують не менш трьох реперів, розташованих по різних боках колодязя, поза зоною можливого обвалу грунту.

Контроль проводять після кожного циклу занурення, але не рідше ніж через 0,5м. Вертикальність також визначають за допомогою схилу, встановленого вгорі на консолях.

Зміщення і перекоси повинні своєчасно виявлятися і негайно виправлятися. На практиці застосовують декілька способів виправлення перекосу колодязя:

· при невеликих перекосах колодязь вирівнюють виїмкою грунту під ножем з відстаючої сторони;

· при значних перекосах (при невдалому знятті з опор) колодязь вирівнюють методом хитання (рис. 1.8).

Рис. 1.8 – Схема випрямлення крену колодязя методом хитання

Якщо колодязь випрямити відразу (положення II), то він зміститься в горизонтальному напрямі на відстань а від осі. Тому колодязь спочатку нахиляють в протилежну сторону (положення III) і осаджують на деяку глибину (положення IV), а потім повертають у вертикальне положення V. Величина необхідних бічних і вертикальних переміщень визначаються графічною побудовою.

Якщо колодязь не вирівнюється, продовжуючи занурення в похилому положенні, необхідно розробляти грунти тільки з відстаючої сторони. Якщо і це не допомагає, то під випереджаючу частину ножа встановлюють спеціальні залізобетонні опори і розробляють грунт під відстаючою частиною.

Може бути також рекомендований спосіб виправлення крену колодязя шляхом привантаження його зверху, з боку відстаючої частини ножа. Якщо грунти щільні, то з відстаючої сторони потрібно відкопати (зовні колодязя) грунт.

При зависанні колодязі привантажують і одночасно розробляють грунт по всьому зовнішньому контуру. Банкетка ножа в цьому разі повинна бути вільною, тобто грунт під нею вибраний на 50см.

Непередбачене мимовільне опускання колодязя (велика вага колодязя, слабі грунти в основі та ін.) нижче проектної відмітки усувають шляхом підкладки під ножову його частину бетонних блоків одночасно в двох взаємно перпендикулярних напрямах.