Файл: Крыльцов, Е. И. Современные железобетонные мосты [монография].pdf

Во Франции, ФРГ, Италии, Японии, а также в Америке, Англии и в других странах наиболее распространен способ, при котором бу­ рение скважины, устройство уширения в ее основании и заполнение ее бетонной смесью производят под защитой обсадных труб или по­ лых шнековых валов, препятствующих обвалу и сползанию стенок грунта скважины. В процессе бетонирования разбуренной скважи­ ны извлекают обсадные трубы.

Образование вертикальных и наклонных скважин таким спосо­ бом возможно в любых гидрогеологических условиях, поскольку обсадная труба надежно удерживает стенки скважины от обруше­ ния в процессе бурения; работать можно на открытой воде без при­ менения островков. Кроме того, можно разрабатывать грунт удар­ ным и роторным бурением с удалением грунта периодически или непрерывно. Одно из преимуществ способа — возможность уплотне­ ния бетонной смеси в стволе сваи при извлечении обсадной трубы, существенно повышающего несущую способность ствола сваи по грунту и исключающего попадание грунта в бетон сваи. К недостат­ кам относятся: необходимость восприятия реактивных сил при по­ гружении или извлечении обсадной трубы, что в ряде случаев услож­ няет оборудование и производство работ на открытой воде; необхо­ димость использования бурового агрегата в процессе бетонирования свай или извлечения обсадной трубы, что существенно снижает его производительность.

Принцип действия применяемого здесь оборудования для погру­ жения и извлечения обсадных труб — ударно-вращательный, инер­ ционно-пневматический и ударный. Примером может служить япон­ ская машина Като, представляющая собой наиболее универсаль­ ную буровую машину, работающую по принципу ударного, враща­ тельного и всасывающего бурения с креплением скважин обсадны­ ми трубами или гидравлическим способом.

В Италии, Франции, Японии и других странах распространен также способ разбуривания скважин с креплением грунта стенок скважин гидравлическим противодавлением глинистого раствора или противодавлением избыточного подпора воды. Крепление сте­ нок скважины глинистым раствором надежно обеспечивает их от оплывания и вывалов грунта. Кроме того, глинистый раствор, обла­ дая структурной вязкостью, обеспечивает очистку забоя от довольно крупных фракций разбуренной породы. Однако такой способ креп­ ления требует специального громоздкого и энергоемкого оборудо­ вания для приготовления, нагнетания и очистки глинистого раство­ ра от разбуренной породы. Эксплуатация такого оборудования осо­ бо усложняется в зимних условиях. Недостатком является и необходимость установки жесткой защитной оболочки (стальной или железобетонной) при сооружении буровых свай на открытой воде или в илистых разжиженных грунтах, что в какой-то мере на­ рушает единообразие технологического процесса.

Крепление стенок скважины водой, находящейся на повышенном (3—4 м) уровне против горизонта воды в реке, основано на том, что избыточный подбор воды создает гидродинамический поток из сква-

405

ных случаях способ обратной промывки скважин водой использует­ ся и в Японии.

В Америке и Англии ввиду часто встречающихся благоприятных гидрогеологических условий (наличие плотных связных грунтов без включения валунов и отсутствие грунтовых вод) широко распро­ странено бурение винтовыми бурами и бетонирование скважин, а в отдельных случаях и уширения, без раскрепления стенок какимлибо специальным креплением устья скважин.

Для устройства уширений в основании свай за рубежом приме­ няют специальные уширители, большинство из них съемные, что является существенным недостатком. Уширители вращают обычно буровой штангой. Исключение представляет уширитель Беното (Франция), вращаемый автономным электроприводом.

В США находит применение уширитель (рис. VII.10), представ­ ляющий собой двухстворчатый ковш с режущими зубьями, шарнир­ но закрепленными вверху на ползуне, перемещающемся под давле­ нием буровой штанги в прорезях корпуса уширителя.

При устройстве в США и Англии набивных свай, которые услов­ но относятся к буровым сваям по общему признаку их устройства непосредственно в грунте, обычно в грунт погружают не сваю, а за­ щитную неизвлекаемую оболочку, выполняемую после погружения бетонной смесью. При необходимости в оболочку устанавливают арматуру.

К положительным качествам таких свай относятся: эффективное уплотнение грунта при погружении оболочек, что существенно по­ вышает несущую способность сваи; возможность погружения обо­ лочек в плотных грунтах на значительную глубину, не достижимую для забивных железобетонных свай при тех же сваебойных молотах; возможность устройства свай в пределах открытой воды и в разжи-

406

женных грунтах. Недостаток набивных свай в тонкостенных сталь­ ных оболочках — их повышенная стоимость.

Набивные сваи Раймонд применяют преимущественно двух ти­ пов. Первый тип — сваи в конических (коничность 1 : 30 с уширением кверху) оболочках с диаметром нижнего конца 20 см, имеющих оболочки длиной до 11 ж. Их монтируют из отдельных звеньев дли­ ной 1,2 и 2,4 м из тонколистовой волнистой стали и армируют спи­ ралью с шагом 7,5 см. Второй тип — сваи в ступенчатых оболочках, набираемых до необходимой длины (до 33 м) из тонкостенных стальных гофрированных секций различного диаметра, стыкуемых на переходных муфтах. Диаметр нижней секции от 21,5 до 33 см; нижний конец ее закрыт стальным башмаком.

Погружают конические оболочки при помощи специального ме­ таллического сердечника с центральным стержнем. Сердечник плотно прилегает к стенкам оболочки, не допуская деформации сваи, и легко извлекается вследствие коничности оболочки.

Для погружения ступенчатых оболочек применяют сердечник, скомплектованный из отдельных полых секций, соединенных между собой фланцевыми стыками и обжатых центральным натянутым тросом. Диаметр и длина секции сердечника соответствуют секциям оболочки. Сочетание фланцевых соединений секции сердечника с его обжатием центральным тросом обеспечивает устойчивость и жесткость погружаемой тонкостенной оболочки, а также разборность сердечника и возможность многократного его использования.

Во Франции защитную тонкостенную оболочку делают из ленты, спирально навиваемой на центральный стержень сердечника. В по­ следние годы в Англии, Франции, Японии и других странах запа­ тентованы оболочки из гибких синтетических материалов, тканей, пропитанных различными смолами, и из каучука, опускаемые в про­ буренные скважины и заполняемые бетоном.

Применяются за рубежом и комбинированные способы.

§ 35. ОПУСКНЫЕ КОЛОДЦЫ

Устройство фундаментов при помощи опускных колодцев — от­ носительно простой способ, применяемый в грунтах различной плот­ ности без твердых включений (крупных валунов, скальных просло­ ек). Колодцы погружают обычно под действием собственного веса (как правило, массивной конструкции), достаточного для преодоле­ ния сил трения грунта о боковую поверхность в процессе погруже­ ния. Глубина погружения колодцев обычно колеблется от 5 до 15 м. Имеются отдельные случаи использования их для фундаментов, за­ кладываемых на глубину до 30—40 м.

В о т е ч е с т в е н н о м м о с т о с т р о е н и и м о н о л и т н ы е и с б о р н ы е к о л о д ц ы последних лет, как правило, применяли на суходолах, а для погружения их в русле рек устраивали искусствен­ ные островки. Наплавные колодцы почти не применяли, за исключе­ нием совмещенного моста через р. Волгу, где для фундаментов двух речных опор использованы колодцы комбинированной

407

уровня отсыпки 2 и дна реки колодец погружали путем увеличения его веса за счет бетонирования стенок и удаления грунта из его шахт. Колодцы были погружены на 15 ж ниже дна реки и заложе­ ны в слое глинистых мергелей. Из шахт колодцев аллювиальные грунты вынимали эрлифтами и грейфером без водоотлива, а при прохождении грунтов шахты удалось осушить.

Устройство фундаментов на опускных колодцах в ряде случаев может быть экономичным решением. Однако от них иногда отказы­ ваются из-за возможного зависания колодцев в грунте, что чаще всего случается в плотных глинистых или гравелистых грунтах. По­ этому в отдельных случаях (например, для мостов через реки Оя и Хемчик) предварительно разрабатывали экскаватором грунт на значительную глубину вокруг колодца, что нельзя считать удачным решением, так как оно связано с возможностью больших отклонений колодца от проектного положения и даже опрокидывания.

408

погружали обычным способом до их зависания, которое ликвидиро­ вали при помощи взрывов. После извлечения грунта в случае необ­ ходимости весь цикл повторяли. В среднем от каждого взрыва (оптимальная масса заряда 300 г) колодец погружался на 20 см, а среднее опускание в смену составило 40 см. Скорость опускания ко­ лодца зависела только от производительности грейфера. Наплыв грунта в колодец не превышал 10%.

В последние годы находят применение сборно-монолитные и сборные конструкции опускных колодцев. Например, сборно-моно­ литная конструкция применена для большого числа опускных колод­ цев мостов через реки Иман и Уссури. Колодцы (рис. VII.13) бето­ нировали на месте опускания в опалубке 1 из железобетонных щи­ тов заводского изготовления, ставших элементами конструкции колодца после укладки монолитного бетона 2. При заклинивании в процессе опускания массу колодца увеличивали путем наращивания наружных щитов и заполнения водой образовавшегося пространст­ ва (с предварительным перекрытием шахт).

Сборные опускные колодцы изготавливают обычно из плоских секций. Для автодорожных мостов в Криворожье при размерах ко­ лодцев в плане 2,9 X 4,5 м и высоте 4,5 м их монтировали из секции высотой 40 см. Нижняя ножевая секция имела высоту 50 см и раз­ меры в плане на 20 см больше остальных, за счет чего образовались выступы по 10 см. В каждую секцию закладывали вертикальные трубки диаметром 75 мм для пропуска при сборке колодца сталь­ ных тяжей, при помощи которых секции соединяли. Секции массой по 6 тизготавливали на полигоне, доставляя их на трейлерах к мес­ ту сборки. Монтировали колодец на слое глиноземистого цемента при помощи крана грузоподъёмностью 10 тза одну рабочую смену, а одновременное погружение двух колодцев для каждого фундамен­ та за шесть рабочих смен.

409