Фундаменты глубокого заложения

Если плотные слои грунта, годные для надежного опирания фунда­мента, залегают глубоко, устраиваются фундаменты глубокого заложе­ния. К ним относятся сборные железобетонные оболочки, опускные ко­лодцы, кессоны.

Сборные железобетонные оболочки представляют собой тонкостен­ный железобетонный цилиндр, погружаемый в грунт вибропогружате­лем на глубину 30—50 м и более. Приме­нение сборных оболочек позволяет полно­стью механизировать работы, сократить сроки постройки фундаментов, снизить расход бетона по сравнению с кессонными фундаментами. Оболочки диаметром до 2 м полностью заполняются бетоном. В обо­лочках большого диаметра стенки делают­ся утолщенными до 0,8—0,9 м. Как прави­ло, толщина стенок оболочек составляет 12—16 см, длина звеньев 6—10 м. Стенки оболочек армируются продольной и попе­речной арматурой. В качестве продольной арматуры используются стержни гладкого или периодического профиля. Секции обо­лочек стыкуются фланцевыми болтами или сваркой соответствующих выпусков продольной арматуры. При опирании обо­лочки на скальный грунт в основании обо­лочки пробуривается скважина, в которую вставляется арматурный каркас, после чего полость скважины и оболочки заполняется

Рис. 3.13. Опускной колодец:

а — конструкция; б — разработка грунта грейфером; в — разработка грунта

гидроэлеватором; 1 — стенка; 2 — нож; 3 — заполнение; 4 — железобетонная

плита; 5 — грейфер; 6 — гидроэлеватор; 7 — подмывная труба; 8 — труба для

пульпы

Опускной колодец (рис. 3.13) представляет собой полый бетонный ящик, имеющий только ограждающие стенки. Он устанавливается на грунт с таким расчетом, чтобы верхний обрез его возвышался над уров­нем воды. Внутри колодца производится разработка грунта либо грей­фером, либо гидромеханизированным способом. По мере удаления грунта из колодца он под действием собственного веса опускается, а стенки его наращиваются. Опускные колодцы бывают бетонные или железобетонные прямоугольного или кольцевого очертания в плане. При значительных размерах в плане колодцы разделяются внутренними перегородками на отдельные шахты, что уменьшает свободный пролет наружной стенки, работающей на из­гиб. Для лучшего проникновения в грунт нижняя часть стенок колодца выполняется в форме ножа и армируется. Глубина заложения колодцев весьма значительна — до 70 м.

После опускания колодца на требуемую глубину производится подводное бетонирова­ние нижней части, после чего производится откачка воды и заполнение шахт на всю высо­ту бетонной или каменной кладкой. Сверху шахты колодца перекрываются мощной же­лезобетонной плитой, на которой возводится опора.

Кессоны представляют собой прочную водонепроницаемую камеру, образованную боковыми стенками и потолком. В камеру нагнетается сжатый воздух, который вытесняет воду и позволяет вести работы внут­ри камеры насухо. Для сообщения камеры с атмосферой служит шлюзо-вый аппарат. Разрабатываемый внутри камеры грунт подается на по­верхность либо через шлюзовый аппарат в бадьях, либо (при гидроме­ханизированном способе) пульпа (смесь грунта и воды) откачивается по трубам под напором. По мере опускания кессона наращивается надкес-сонная кладка. Под действием возрастающего веса кессон постепенно опускается. По достижении проектной отметки камера кессона запол­няется бутобетоном. Кессонные работы вредны для здоровья людей, так как они вызывают кессонную болезнь. Применение гидромеханизации для разработки грунта в кессонах гидромониторами и удаление пульпы земле­сосами или гидроэлеваторами, минуя шлюзовые аппараты, позволяет об­ходиться без людей в кессоне. Кессоны и опускные колодцы до недавнего времени применяли при необходимости заложения глубокого фундамента, в сложных геологических условиях, загрязняющих устройство открытого котлована, или при нецелесообразности применения свайного основания или оболочек. На сухих местах колодцы опускали непосредственно с по­верхности грунта, а в речной части — со специальных отсыпанных ост­ровков.

Опорные части

Опорные части мостов в зависимости от возложенных на них функ­ций делятся на подвижные и неподвижные (рис. 3.15, 3.16).

Конструкция подвижных опорных частей должна удовлетворять сле­дующим требованиям:

• обеспечивать свободное продольное перемещение опорного сече­ния пролетного строения, обусловленное деформацией от нагрузки или температурных воздействий;

• обеспечивать беспрепятственный поворот опорного сечения пролет­ного строения на угол λ, возникающий от изгиба пролетного строения;

• препятствовать смещению пролетного строения в поперечном к оси моста направлении;

• передавать сосредоточенные опорные давления с пролетного стро­ения на опору, распределяя его на опорную площадку.

Конструкции неподвижных опорных частей должны обеспечивать беспрепятственный поворот опорного сечения, препятствовать смеще-78

Рис. 3.15. Резиновые опорные части: 1 — стальные листы; 2 — резиновые прокладки; 3 — стальная обойма

нию пролетного строения в поперечном к оси моста направлении, пере­давать сосредоточенные опорные усилия с пролетного строения на опо­ру, распределяя его на опорную площадку, и, кроме того, фиксировать пролетное строение на опоре.

Опорные части выполняют из различных материалов: стали, железо­бетона, резины и др. С целью снижения сил трения в опорных частях используют фторопласт или другие синтетические материалы. Для не­больших пролетных строений (до 9 м) допускается устройство недоро­гих, простых в изготовлении и эксплуатации плоских опорных частей из стальных листов толщиной не менее 20 мм. В нижний стальной лист впрессовывается штырь диаметром 50 мм, а в верхнем листе просверли­вается круглое отверстие в неподвижной опорной части и вырезается овальное отверстие в подвижной.

Рис. 3.16. Катковые опорные части:

а — неподвижная с шарниром; б — подвижная катковая; в — подвижная

со срезными катками; г — подвижная секторная; д — тангенциальная

Для пролетных строений пролетами 9—18 м используются опорные части тангенциального типа. Толщина стальных листов в этом случае дол­жна быть не менее 50 мм; нижний лист обрабатывается по круговой кри­вой. Фиксация верхнего балансира, как и в плоских опорных частях, обес­печивается с помощью стального штыря, запрессованного в нижний ба­лансир. Стальные опорные части выпускаются двух типов: литые и свар­ные.

Для опирания железобетонных пролетных строений длиной более 18 м и стальных более 25 м используются катковые опорные части. В зависи­мости от опорных реакций число катков может меняться от одного до че­тырех. Диаметр катков 100—200 мм.

Подвижные опорные части могут быть секторными. Для пролетных строений больших длин применяются шарнирно-катковые подвижные опорные части стаканного типа, в которых угол поворота обеспечивает­ся деформацией резинового вкладыша, а продольное смещение — фто­ропластовой прокладкой, имеющей низкий коэффициент трения.

В настоящее время наряду с традиционными металлическими опор­ными частями применяются опорные части из полимерных материалов. В зависимости от конструктивного оформления полимерные опорные части могут быть деформируемыми, скользящими и комбинированными. Поли­мерные опорные части обладают большими возможностями, чем сталь­ные. Скользящие опорные части имеют антифрикционную прокладку из фторопласта. Комбинированные опорные части выполняются из резино­вых и стальных элементов с включением фторопластовых прокладок. Од­нако в железнодорожных мостах, как правило, применяются более надеж­ные стальные опорные части.