Массивные фундаменты глубокого закладывания.

Арендный блок

Тема:    МАССИВНЫЕ ФУНДАМЕНТЫ ГЛУБОКОГО ЗАКЛАДЫВАНИЯ.

                   

 Вопрос:

  1.  Общие положения.
  2.  Фундаменты, которые сооружаются методом массивного опускного колодца.

Колодцы-оболочки.

Массивные опускные колодцы.

2.2.1. Общие сознанию.

2.2.2. Конструкции опускных колодцев.

2.2.3. Расчет опускных колодцев.

2.2.4. Осуществление работ по опускным колодцам.

  1.  Фундаменты, которые сооружаются методом кессона.
  2.  Фундаменты, которые сооружаются способом «стена в почве».

                      

  1.  Общие положения

  Массивные фундаменты глубокого закладывания имеют

а) глубину закладывания больше 5-6 метров;

б) отношение глубины закладывания к ширине подошвы фундамента  h/b 2.2,5.

 Такие фундаменты имеют особенный способ производства и бывают два видов

  1.  фундаменты опускных систем;
  2.  фундаменты, которые устраиваются шахтным способом.

  Фундаменты опускных систем:колодязі-оболонки; массивные опускные колодцы; кессоны.

  Устраиванию фундаментов второй группы сопровождает употребление неподвижного крепления.

2. Фундаменты, которые сооружаются методом массивного опускного

колодца.

2.1. Колодцы-оболочки.

      Это цилиндровые, сборные, железобетонные оболочки, которые погружаются в почву  принудительно (вибропогружение). Почва из полости оболочек  выбирается и тело их заполняется бетоном, образуется массивный фундамент глубокого закладывания  защемленный в почве. Колодцы-оболочки аналогичные по характеру работы и конструкции столбчатым фундаментам.

                                                     

2.2. Массивные опускные колодцы.

                                        2.2.1. Общие сознанию.

  Это оболочка, которая погружается в почву  под действием собственного веса в результате разработки почвы у ее ножевой части. В процессе опускания выполняется наращивание стенок колодца. После достижения проектной глубины (т.є достижение надежной крепкой почвы основы) пространство внутри колодца полностью или частично заполняется бетоном, утворюя массивный фундамент глубокого закладывания.

  Область применения: опускные колодцы применяют в тех случаях, когда почвы, которые владеют  достаточной несущей способностью залегают на значительной глубине, а верхние слои, которые являются слабыми не должны иметь препятствий  в виде валунов, топляков и др., которые делают погружение колодца невозможным.

Историческая справка

  Опускные колодцы наиболее древние конструкции. Начало употребления массивных опускных колодцев относится до 2000-2500 годов до н.э. ( для строительства фундаментов храмов в Индом). Храмы строились в заводях рек, потом в Англии, Европе. Раньше колодцы изготовлялись каменными, деревянными, потом деревобетонними, бетонными и железобетонными, металлическими.

      Позитивные качества опускных колодцев:

  - большая жесткость и стойкость на действии горизонтальных сил и элементов ;

  - плотное сцепление с почвой, которая создает закладывание фундамента в почве;

  - отсутствие выпирания почвы на поверхность;

  - возможность использования местных строительных материалов для   приготу-  вання бетона;

  - производство работ из поверхности почвы или  акватории безвредными спосо- бами для здоровья людей, которые работают.

    Недостатки:

  -недовикористання (на 50-70 %) міцністних свойств бетона фндамен- тів;

  - и как следствие значительный его перерасход;

  - большие сроки строительства в сравнении из пальовими.

2.2.2. Конструкция опускных колодцев.

  В настоящее время наиболее распространены железобетонные колодцы и бетонные.

  Форма колодцев в плане определяется формой и размерами над фундаментной части сооружения и добавляют

а) прямоугольную;

б) овальную;

в) прямоугольную с закругленными углами форму.

  Колодцы устраивают с вертикальными стенками, что проще в изготовлении ( рис1.). В частных случаях при большой глубине  погружения применяют колодцы  с наклонными стенками или ступенчатой формы. По их боковой поверхности силы трения значительно более малые, но при погружении есть опасность перекоса, в этих фундаментах лучше  условие защемления фундамента в почве.

а) вертикальные стены         бы) с наклонными стенками                в) с   уступами

на глубину 10-12м                                                                  на глубину 12 м

Рис.1

  Снижение сил трения по боковой поверхности колодца выполняется устраиванием гладкой поверхности внешних стен, путем подмыва или за счет создания вокруг стен колодца тиксотропных рубашек из глинистых растворов, которые  играют роль масла (это самый эффективный способ, в 1948р. советский инженер Озеров получил авторское свидетельство на колодец  с тиксотропной рубашкой).

  В мостобудівництві для опор мостов рекомендуется независимо от глубины погружения стенки выполнять лишь вертикальными, а для уменьшения сил трения применять подмыл или тиксотропные рубашки.

 Толщина стен колодца определяется необходимым весом колодца для преодоления сил трения при его погружении под действием собственного веса стен. Толщина стен проверяется потом расчетом прочности.

Толщинавнешних стенвнутренних стен

 з/б  стены                     0,8-1,5 м                                            0,6-1,0 м

 бетонные                      1,2-2,5 м                                            1,0-2,0

 з/б  в тик-                     

 сотропних                   0,6-0,8 м                                            0,4-0,6 м

 рубашках                     

             

    Нижняя часть внешних стен устраивается заостренной формы, эту часть называют  консолью (рис.2).

                                                           

                              банкетка     б=25-30°

                                                         0,1 -0,3м

Рис.2

   Консоль заканчивается горизонтальной площадкой  – банкеткой.

   Для обережения от повреждений банкетку укрепляют стальными углами или швеллерами.

  Стенки железобетонных колодцев армируются двойной арматурной сеткой, имеют рабочую арматуру горизонтальную, и вертикальную - по расчету.

2.2.3. Расчет опускных колодцев

  Расчет фундамента построенного методом опускного колодца выполняется в два этапа:

  1.  –расчет колодца на нагрузки, которые действуют в процессе строительства ;
  2.  –расчет колодца как фундаменту  глубокого закладывания на эксплуатационные нагрузки.

  1.  Расчет колодца на строительные нагрузки

    Нагрузки, которые действуют на колодец в строительный период, определяют толщину его стенок, класс бетона, пересечение арматуры. Они теряют свое значение после опускания колодца к проектной отметке и заполнению его тела бетоном.

а)  Проверка возможности погружения колодца под действием собственного веса.

   Выражается формулой

                     Q Грамма 1,15 Т                                                    (1)

 где Q- вес колодца с учетом  зважуючої действия воды

         Т- суммарная сила трения по боковой поверхности колодца

                      Т =  Уui fi hi                                                (2)

  где fi- расчетная интенсивность сил трения почвы по боковой поверхности;

       hi- толщина і-го слоя почвы ;

       ui- внешний периметр колодца в пределах і-го слоя почвы.

  По условию возможности погружения колодца подбирается толщина стенок колодца.

б) Проверка колодца на всплытие.

  Колодец  опущен к проектной глубине, заключена тампонажна подушка, вода відкатина.

                                            

                                               ,                             (3)

 

  где   - коэффициент надежности;   =1,2;

        Gкп – вес колодца с тампонажною подушкой; (расчетный вес);

        Т- расчетная, суммарная (предельная) сила трения;

          - объемный вес воды;

         - высота столба воды от верха к дну (низу подушки);

        А- площадь подошвы фундамента.

  Для колодцев. что опускаются в тиксотропной рубашке, при невыполнении условия  (3) следует предусматривать замену глинистого раствора цементным  к откачиванию  воды  из колодца. В этом случае можно принять  в расчет удельную силу трения в пределах площади рубашки, ровную 10-20 кПа.

в) Расчет стен колодца на разрыв.

  При опускании колодца может создаться такое положение, когда в верхней его части силы трения окажутся намного более чем в нижней части. Такое положение возможно при залегании в верхнем уровне более плотных почв  Колодец зависает за счет сил трения верхней части и стенки растягиваются под действием собственной массы нижней части колодца.

  Стенки проверяют на растягивание в вертикальной плоскости по пересечению . расположенному на расстоянии 0,5-0, 65 высоты от низа колодца (рис.3).

    Центральное  растягивающее усилие

                                               ,                                              (4)

где QН- вес части колодца ниже данного пересечения;

      АС- площадь стенок в горизонтальной плоскости.

  За величиной ур  подбирается пересечение вертикальной арматуры

                                               

Рис.3

г) Расчет стенок колодца на изгиб в горизонтальной плоскости.

  Колодец опущен к проектной отметке. Внешне на него действует горизонтальное давление воды и почвы. Давление почвы подсчитывается как активное давление на подпорную стенку, которая увеличивается с глубиной по линейному закону.

                                                            (5)

          где  - объемный вес почвы с учетом взвешивания;

                Ра- интенсивность давления почвы на глубине опускания колодца h.

 

  При опускании без водоотлива учитывается давление воды изнутри в размере 50% от гидростатического (рис.4)

 

                   Рис.4        

 При наличии водоотлива

                     Pw =  w · hw        - интенсивность гидростатического давления

                    hw - разница отметок горизонта (уровня) воды и низа колодца.

   В  нижней части колодца расчета поддается участок стены под консолью, которая имеет высоту (d) ровную толщине стены (d).

  Условно считается, что на  этот участок действует нагрузка и от консоли. Поэтому погонная равномерно распределенная нагрузка имеет интенсивность

                         q= Р(d+hк)

                         P=Pа=Pw.

 В плане стены образуют замкнутые рамы которые рассчитываются на действие нагрузки q внешне методами строительной механики(рисю5).

                    

                                        

Рис.5

 

   По найденным усилиям и моментам проверяется достаточность толщина стенок и определяется пересечение горизонтальной арматуры .

 Для последних участков колодец разбивают на зоны, в которых выделяют участок h-1м и рассчитывают  интенсивность давления q берется по нижней грани зоны.

д) Расчет консоли.

  Выполняется расчет прочности ножевой части колодца (консоли) на  изгиб для двух случаев:

  I-колодязь находится на проектной отметке, почва под ножом подобрана, консоль сгибается во внутрь ;

  II- колодец находится на половине проектной глубины, консоль углублена в почву на глубину t=1м. Изгиб консоли во внешнюю сторону.

е) Расчет колодца на изгиб при снятии подкладок и опускании.

  При снятии колодца из подкладок перед опусканием изготовленную секцию проверяют на изгиб под действием собственного веса, как балку с двумя консолями (рис.6), которые опираются на последних (фиксированы подкладки). Кроме того в процессе опускания может создаться такое положение, когда колодец будет работать как балка, оперта по концам, или как консоль вылетом, ровным половине длины пролета . Проверяется прочность стенок.

Рис.6

2) Расчет массивных фундаментов

глубокого закладывания на эксплуатационные нагрузки.

  Существующая методика расчета фундамента глубокого закладывания является обобщенной, т.є. какая используется для расчета фундамента из свай, столбенел, оболочек, опускных колодцев и кессонов.

  Расчетом по 1 предельному состоянию определяется напряжение в почве по подошве фундамента и его боковой поверхности от расчетных нагрузок. Нормами проектирования это напряжение ограничивается несущей способностью почв основы.

  Если на фундамент действует лишь сила N центрально прилагаемая к площади подошвы фундамента, то по условию прочности п.7.8  Снип «Мосты и трубы»

                                                      ,

где P-середній давление подошвы фундамента на основу.

                                              ,

    R-розрахунковий сопротивление почвы овнови

       - 1,4- коэффициента надежности;

       N- равнодействующая всех нагрузок в центре тяги подошвы фундамента. Вес фундамента определяется с учетом взвешивания в воде  коэффициент надежности гf   =1,1;

        Т- суммарная сила трения боковой поверхности  фундамента о почву основы

           

                                     Т=0,5* u* В fi  hi

        u- внешний периметр пересечения фундамента ;

        fi- расчетное сопротивление почвы по боковой поверхности фундамента в пределах і-го слоя, определяется по таблицы 2 Снип «Свайные фундаменты»

         hi- толщина и - го слою  почвы.

  При расчете учитывается действие воды, которая взвешивает.

  При определении величины fі; середину и -го слоя отсчитывают от поверхности почвы после его размыва.

  При действии на фундамент горизонтальной силы и момента расчет выполняется с учетом его закладки в почве . Почву рассматривают как линейно – деформуєме среда, с коэффициентом постели, который линейно растет с глубиной.

                  .

  Перед расчетом устанавливают к какому случаю относится расчетная схема фундамента .

  Если приведена глубина погружения фундамента:

                                                   ,

то фундамент считают бесконечно жестким  по сравнению с жесткостью почвы  то есть Еi= Г- жесткость ствола фундамента .

  Если h = h*б >2, то фундамент рассчитывают как столбы конечной жесткости по методике изложенной раньше в расчетах для пальових фундаментов

Расчет бесконечно жесткого фундамента

 В упругой среде -грунті производится таким образом.

                                             

Расчетная схема

 

                                         

Горизонтальные силы и моменты  что действуют на фундамент приводятся к силе Н, расположенной на высоте h1от поверхности почвы

                                        h1=М0/Н

 

где Мо- момент внешних сил в ровные поверхности почвы .

  Под действием силы Н фундамент в почве вернется на угол щ вокруг некоторой точке О1. Изгиба самого фундамента не будет, но при повороте фундамента возникнут реактивные тиски почве по его боковой поверхности.

                              

и реактивные тиски по подошве

                              

  Неизвестны значения  z0  и  щ определяются из условия равновесия  всех  сил моментов, которые действуют относительно т. О, т.є. складываются уравнения равновесия, которые выражают равенству нулю горизонтальных сил  и их моментов, которые действуют  относительно т.О.

  Решая эти уравнения приобретают значения:

,,Pmin,max – суммарные краевые тиски по подошве фундамента.

  Потом выполняют расчетные проверки  на глубинах z=h/3 и z=h, которые должны удовлетворять нормативным условиям:

;                       

 R определяется из прил. 24 Снип «Мосты и трубы»;

   – коэффициент =1 во всех мостах кроме мостов из розпорними прольотними строениями  (например арочные, там =0,7);

   – коэффициент, который учитывает судьбу постоянной нагрузки в суммарной.

  Для опускных колодцев определяются горизонтальные перемещения  их выше поверхности почвы, а так же оседание методом послойного суммирования.

2.2.4. Производство работ по опускным колодцам

  Способы изготовления и опускания колодцев разные и зависят от местных условий.

  На местности, которая непокрыта водой, колодец опускают из спланированной поверхности, иногда для облегчения погружения к уровню грунтовых вод отрывают котлован и из его дна опускают колодец.

  На местности, покрытой водой, колодец может быть погружен из поверхности искусственного островка. Островки намывают средствами гідромеханізації. Островки целесообразны при глубине воды 2-6м. Островки могут быть выполнены без огораживаний при глубине воды hw=2-3м и малых скоростях течения воды. При глубине воды 4-6 м устраивают островки с деревянными шпунтовыми огораживаниями или металлическими.

  При глубине воды больше 4-6 метров можно применять шпунтовые ограждения из плоского металлического шпунта или из сборных стальных цилиндричних оболочек. Тогда островок устраивается круглым ( есть примеры таких островков при hw к 15-22м).

  При глубине воды больше 4-6 метров рационально применять наплавные колодцы. Это колодцы с пустотелыми стенками или со временным днищем. Колодцы могут быть опущены из стационарных риштовань (при h к 5м) или из плавучих риштовань.

  Колодцы высотой до 10 метров опускают из почвы, бетонируют полностью . При большой глубине - секциями: 1а – 3-4 метра, последние 4-6 м.

  Самое частое погружение колодцев производится без водоотлива. Лишь при малом приливе воды до 0,75 м3/час на 1м2 площади котлована - с водоотливом.

  Подводная разработка почвы производится грейферами, эрлифтом, гідроелеваторами. Перекосы колодца устраняются односторонним привантаженням или односторонним подмывом. При достижении проектной отметки выполняется обзор основы . Тело колодца бетонируется . При погружении без водоотлива в колодцах, внизу устраивается тампонажна подушка из подводного бетона. Толщина ее должна у 1,5 раза превышать меньший размер шахты колодца и выдерживать давление воды. Бетонированность производится по методу  ВПТ. После приобретения бетоном необходимой прочности из колодца откачивают воду и досуха заключают последний бетон.

3. Фундаменты, которые сооружаются  методом кессона.

        Кессон - слово английское, помечает ящик, ограждение.

  1856р.- мост через г. Неман с опорами на кессонах – первый.

   У 19в- поч..20в –  90% фундаментів опор мостів на кесонах,  10% на всіх інших.                        

   Середина 20в (70-і роки): 90% фундаментів опор не на кесонах 10% на кесонах .                                              

  В даний час в мостобудівництві вживання кесонів практично зведене до нуля.

Схема кесону

                               

  При кесоном способі ведення робіт в робочу камеру (1) подається стисле повітря, тиском якого витісняється вода з камери. Розробка грунту ведеться насухо. Робоча камера огороджена кесоном (2). Кессон має бічні стінки (3) і стелю (4). На стелі (4) кесона у міру його занурення споруджується надкесона кладка (5)  з бутобетону. В результаті розробки грунту в робочій камері кесон занурюється в грунт під дією власної ваги і ваги надкессоної кладки. По досягненню заданої глибини робоча камера і шахтний колодязь (7) заповнюється кладкою. У кінцевій стадії виходить масивний колодязь глибокого закладання.

 Стисле повітря по трубах (6) поступає в робочу камеру. Число труб залежить від площі кесона і має бути не менше двох. Стисле повітря виробляється компресорною станцією (9), яка має живлення від двох незалежних джерел струму. Компресорна станція повинна мати запасний компресор. Стисле повітря в повітрозбірник (10) і проходить через масловіддільник (11).

  Транспорт матеріалів, грунту і підйом людей виеконується через шахтний колодязь по шахтних трубах, які збираються з металевих ланок. Стики їх герметичні. На шахтну трубку встановлюється шлюзовий апарат (8). Він необхідний для створення переходу від нормального тиску до підвищеного і навпаки. Шлюзовий апарат складається  з шлюзової камери і 2х прикамерків. У камері тиск дорівнює тиску в кесоні. У пасажирському прикамерку тиск вирівнюється.

   Достоїнства кесонів:

  1.  можливість проводити роботи в будь-яких умовах нижче за горизонт води і за наявності будь-яких перешкод;
  2.  у робочій камері можливе освідчення, випробування і навіть закріплення грунтів.

Недоліки кесонів:

  1.  шкідлива дія стислого повітря на організм людини;
  2.  складність, трудомісткість і неіндустріальність робіт;
  3.  висока вартість кесона .

  Найбільша глибина занурення кесона -38м. Вона залежить від максимально-допустимого безпечного тиску стислого повітря на організм людини.

  Кесони виготовляються найчастіше залізобетонними. Занурюються з поверхні землі або штучного острівця, на плаву або з риштовань. Розробка грунту - засобами гідромеханізації, пневноінструментом, буропідривним.

  1.  Фундаменти, шо споруджуються способом «стіна в грунті»

  Улаштування підземних конструкцій способом «стіна в грунті» полягає в розробці в грунті  траншей з вертикальними відкосами  з використанням для їх кріплення глинистого розчину і подальшим заповненням залізобетонними елементами.

  Спосіб «стіна в грунті» не застосується на майданчиках складених з крупноуламкованих грунтів без дрібного заповнювача, мулів, а так само там, де розвинені або можуть розвинутися зсувні процеси, карст.

   Розробляють траншеї шириною 0,4-1,0 м і завглибшки до 30м.

  Технологія будівництва конструкцій способом «стіна в грунті»  схожа з технологією будівництва буронабивних паль і стовпів із застосуванням глинистого розчину: розробка траншеї, що заповнюється глинистим розчином; опускання арматурного каркаса; бетонування методом ВПТ; подача глинистого розчину ; подача бетону; відкачування глинистого розчину.

  У транспортному будівництві спосіб «стена в грунті» використовують при спорудженні підпірних стін, улаштуванні стін підземних переходів і транспортних розв'язок.

  Цей спосіб застосовний і для будівництва фундаментів глибокого закладання опор мостів, шляхопроводів і ін.

  Форма в плані несучих конструкцій фундаментів може бути різною (рис.7).

                                      а)                             б)                             в)

                                   

       для малих та середніх мостів      замкнена форма           відкрита форма                                                                                                                    

            фундамент стіна опора

                                   

Рис.7

  Форми б) і в) можуть бути застосовані як фундаменти для опори будь-якої форми і розмірів в плані. Вгорі фундаменти перекриваються розподільними плитами над якими зводять опор. При необхідності грунт усередині конструкцій замкнутої форми після твердіння бетону стін може бути розроблений, а внизу влаштована розподільна подушка для передачі тиску на грунт повною площею перетину по зовнішнім контурам.

  Використання конструкцій, що зводяться способом «стіна в грунті», для фундаментів транспортних споруд повинно бути обгрунтовано порівнянням їх техніко-економічних показників з показниками традиційних типів фундаментів глибокого закладання..

← Предыдущая
Страница 1
Следующая →

Скачать

8 ч2.doc

8 ч2.doc
Размер: 270 Кб

Бесплатно Скачать

Пожаловаться на материал

Фундаменты, которые сооружаются методом массивного опускного колодца. Массивные опускные колодцы. Фундаменты, которые сооружаются методом кессона.

У нас самая большая информационная база в рунете, поэтому Вы всегда можете найти походите запросы

Искать ещё по теме...

Похожие материалы:

Повреждения живота и органов брюшной полости. Сочетанные и множественные травмы. Оказание неотложной помощи на догоспитальном этапе

Дипломная работа. Объект исследования: пациенты с повреждением живота и органов брюшной полости, с сочетанными и множественными травмами.

Уширение колеи и возвышение наружного рельса в кривых

Положение рельсовых нитей по верху головок рельсов на прямых участках должно быть в одном уровне. Различают минимальную, оптимальную и максимальную ширину колеи в кривых.

Производственная ситуация. Решение задач

Стратегическая программа развития ОАО «Российские железные дороги»

География

Вопросы и ответы на зачет, экзамен, тет

Сохранить?

Пропустить...

Введите код

Ok