Строительство фундаментов на местности не покрытой водой
Розбивочные работы.
Работы по разбивке фундаментов заключаются в переносе на строительную площадку осей сооружения, границ фундамента, контуров котлована, а также в определении вертикальных отметок характерных элементов фундамента.
Главной осью при строительстве фундамента опор моста является продольная ось моста. Поперечные оси опор являются второстепенными осями.
Разбивка осей производится методами угломерной съемки. Оси закрепляются на местности различными способами. Вертикальная разбивка производится путем нивелировки. Вертикальные абсолютные отметки закрепляются на площадке с помощью реперов.
При производстве работ по возведению фундаментов необходимо систематически контролировать правильность положения элементов фундамента.
Устройство котлованов. Закрепление стен котлованов.
Способ производства земляных работ зависит от размеров котлована, грунтовых условий и должен быть увязан с конструкцией закрепления стен котлована. Земляные работы должны ппроизводится так, чтобы не была нарушена естественная структура грунта основания.
Для этого при разработке грунта скреперами, экскаваторами или бульдозерами должен оставаться слой недоработанного грунта, который затем дорабатывается вручную или средствами малой механизации непосредственно перед кладкой фундамента.
После разработки котлована на проектную глубину производится его освидетельствование и составляется акт о приемке земляных работ. В акте отмечается соответствие грунтови их свойств проектным данным. Разработку котлована и устройство фундамента следует выполнять в сжатые сроки.
Важным вопросом при проектировании является проектирование откосов и крепление стен котлована и траншей.
Котлованы без креплений можно отрывать только в маловлажных грунтах, если призведен отвод поверхностных вод.
Вертикальные стенки допустимы при глубине котлованов не больше 2 м и отсутствии грунтовых вод.
Чаще всего котлованы в нескальных грунтах устраиваются с наклонными стенками (откосами).
Котлованы под фундаменты опор мостов устраивают с вертикальными стенками и креплениями, чтобы уменьшить размыв гранта у фундамента и приток воды в котлован.
Наибольшее распространение получили шпунтовые крепления стен котлованов.
На местности не покрытой водой чаще всего принимают закладные крепления .
Закладныекрепления применяют при УГВ ниже дна котлована, или при небольшом подпоре (до 1м) грунтовых вод. Закладные крепления устраивают деревянными или из металлического проката. Конструкции закладных креплений разнообразны и зависят от размеров котлована. Сущность у них одна -это щитовые дощатые стенки, не заглубленные в грунт и плотно прижатые к вертикальному откосу котлована с помощью распора, анкеров и т.п..
Шпунтовые крепления.
При значительном уровне грунтовых вод и большом их притоке закладные кренления не эффективны и применяются шпунтовые крепления. Шпунтовые крепления устраивают при высоком УГВ (выше дна котлована). Шпунтовое ограждение служит не только для удержания стен котлована в вертикальном положении, но и препятствует притоку воды в котлован. Это достигается приданием поперечному сечению шпунтин специальной формы, которая обеспечивает их плотное соединение, а также забивкою шпунта ниже дна котлована. Шпунт бывает деревянным, металлическим, железобетонным.
Деревянные шпунтовые стенки устраивают при глубине котлована до 4-5 м.
Недостатком деревянного шпунта является малый срок службы.
Форма шпунту показанная на рис.1
а) с прямоугольным гребнем
б) с треугольным гребнем (меньшая плотность)
Рис.1 - Форма шпунтин
При глубине котлована более 5м применяют металлический шпунт. Металлический шпунт используется многократно. Его легко погружать даже в мягкие скальные грунты. Соединения металлических шпунтин менее водопроницаемы по сравнению с деревянным шпунтом. Замки металлического шпунта способны выдерживать значительные растягивающие усилия и позволяют устраивать ограждения криволинейного очертания в плане.
Погружение металлического шпунта с целью сохранения его проектного положения выполняется в направляющих.
Железобетонный шпунт для ограждения временных котлованов почти не используется, а только для постоянных сооружений (причалов). Недостаток – большой вес.
Шпунтовые ограждения устраивают:
а) свободностоящими
1- шпунт
незаанкерный шпунт
б)с распорками
2 – распорка
3 – обвязка.
в) с анкерами
4 – анкера тяга (анкер)
5 – анкерная свая
Устрайство шпунтового ограждения по схемам б) и в) дает возможность уменьшить глубину забивки шпунтин, обеспечивая высокую устойчивость стен.
Защита котлована.
Защита котлована от воды может выполняться замораживанием или другими средствами. При искусственном замораживании по периметру котлована в грунте устанавливаются замораживающие колонки, диаметром 100-150мм. Внутри колонок циркулирует охлаждающий раствор (обычно CaCl2). Охлаждающий раствор отнимает тепло у окружающего грунта и замораживает его. Стенки из замороженного грунта воспринимают давление воды и грунта и препятствуют поступлению воды в котлован.
Искусственное замораживание принимают при устрайстве котлованов в водонасыщенных грунтах, содержащих валуны, гравий и др. включения, препятствующие погружению шпунта.
Осушение котлованов.
Осушение котлованов осуществляется с помощью:
а) открытого водоотлива;
б) глубинного водоотлива;
в) электроосушения грунта.
Открытый водоотлив осуществляется следующим образом. На дне котлована устраивают приемные колодцы (зумперы) глубиной 0,5 – 0,7м, которые засыпают крупнозернистым песком и гравием; а также систему канавок глубиной 0,3 – 0,6м с уклоном к колодцу. Из приемных колодцев вода откачивается насосами. Откачивать воду прямо из котлована запрещается, так как в результате возникающего гидродинамического давления происходит разуплотнение дна котлована.
Глубинный водоотлив наиболее эффективен. При глубинном водоотливе по контуру будущего котлована устраивают скважины, которые имеют фильтры. Скважины закрепляются ниже дна котлована на 3-7м и из них откачивают воду. При откачки воды УГВ понижается по депресионной кривой ниже дна котлована, земляные работы и устройство фундамента выполняется в сухом котловане. Так как вода поступает в скважины ниже дна котлована, возникающее при движении воды гидродинамическое давление уплотняет грунты дна котлована и откосов.
Откачка воды из скважин производится при помощи иглофильтровых установок и колодцев с глубинными насосами.
Электроосушение грунта производится в грунтах, имеющих коэффициент фильтрации менее 1*10-4 см/сек. По периметру котлована на расстоянии 1,5 – 2м располагаются иглофильтры, а между иглофильтрами и бровкой котлована на глубину погружения иглофильтров опускаются металлические стержни (трубы диаметром 38мм) в шахматном порядке по отношению к иглофильтрам. Все стержни присоединяются к положительному полюсу источника тока, а коллектор иглофильтров - к отрицательному. Под воздействием электрического тока порова вода переходит в свободную воду, которая перемещается от аноду к катоду и откачивается иглофильтрами. Перемещение воды происходит в пределах всего осушаемого массива. Этот способ называется электроосмотическим водопонижением. На 1м3 осушаемого грунта нужно 5-40квт.час электроэнергии.