Массивные фундаменты глубокого заложения из опускных колодцев и кессонов
Конструкции и область применения опускных колодцев и кессонов
Опускной колодец представляет собой открытую сверху и снизу железобетонную (реже стальную и бетонную) конструкцию (рис. 9.1), стены которой в нижней части имеют заострения (консоли), обычно усиленные металлом (ножи). Опускные колодцы погружаются в грунт под действием собственного веса по мере разработки и удаления грунта, расположенного в полости колодца и ниже его ножа.
Рис. 9.1. Опускной колодец а — погружение колодца.; б — фундамент в виде опускного колодца; 1 — консоли; 2 — стенки колодца; 3 — надфундаментная часть опоры; 4 — железобетонная плита; 5 — бетон, уложенный насухо; 6 — подводный бетон; 7 — прочный грунт; 8 — слабый грунт
Стены колодцев либо сооружают сразу на полную высоту, либо наращивают по мере погружения колодцев в грунт (рис. 9.1,а).
Погружение опускных колодцев в грунт производят с откачкой или без откачки воды из их полости.
После достижения опускным колодцем проектной глубины заложения фундамента полость колодца целиком (рис. 9.1,6) или частично заполняют бетонной смесью сначала подводным способом, а затем насухо. В верхней части колодца сооружают распределительную железобетонную плиту, на которой впоследствии ведут кладку надфундаментной части опоры; в некоторых случаях такую плиту не делают.
Опускные колодцы применяют в случаях расположения грунтов с достаточной несущей способностью на больших (более 5—8 м) глубинах, когда сооружение фундаментов в открытых котлованах из-за сложности крепления их стен экономически нецелесообразно или технически неосуществимо. Так как в подобных случаях кроме опускных колодцев можно применять фундаменты из свай или оболочек, выбор типа фундамента производят на основе технико-экономического сравнения вариантов. Достоинством фундаментов из опускных колодцев является возможность их погружения без использования сложного технологического оборудования. Недостатками их являются большой объем кладки и значительные трудности, возникающие при встрече колодцев в водонасыщенных грунтах с препятствиями в виде крупных валунов, скальных прослоек, топляков и т. п. Устранение таких препятствий возможно лишь после откачки воды из колодцев, что при водонасыщенных грунтах не всегда удается сделать. Трудности, связанные с необходимостью осушения колодца, возникают и при посадке его на скальный грунт, поверхность которого не бывает строго горизонтальной и нуждается в планировке для возможности опирания на него колодца по всему периметру.
Рис 9.2. Кессон а — погружение кессона; б — кессонный фундамент; 1 — консоль; 2 — надкессонная кладка; 3 — трубы для сжатого воздуха; 4 — компрессорная станция; 5 — центральная шлюзовая камера; 6 — прикамерки; 7 — шахтные трубы; 8 — потолок кессона; 9 — нож; 10 — рабочая камера кессона; 11 — кладка надфундаментной части опоры; 12—бетон заполнения шахты; 13 — бетон заполнения рабочей камеры; 14 — прочный грунт; 15 — слабый грунт
Указанные трудности преодолеваются, если фундамент сооружают с применением кессона (рис. 9.2). Кессон (рис. 9.2,а) представляет собой открытую снизу железобетонную или стальную конструкцию, состоящую из потолка и боковых стен. Толщина стен кессона книзу уменьшается и они заканчиваются консолью со стальным ножом. Полость в нижней части кессона называют рабочей камерой. В ней производят разработку грунта, по мере которой кессон опускается под действием собственного веса, а также веса надкессонной кладки, возводимой из бетона над потолком в процессе погружения кессона в грунт. Подачей в рабочую камеру сжатого воздуха обеспечивают отжатие из нее воды, что позволяет вести разработку грунта насухо.
Сжатый воздух вырабатывается компрессорной станцией и подается по трубам как в рабочую камеру кессона, так и в шлюзовой аппарат. Последний состоит из центральной шлюзовой камеры и двух прикамерков — один для рабочих, второй для материалов. Шлюзовой аппарат устанавливают на две шахтные трубы, которые собирают из отдельных металлических звеньев и используют для подъема и спуска рабочих, а также вертикального транспорта материалов и грунта.
Спуск рабочих в камеру кессона производят в следующем порядке. Из пассажирского прикамерка выпускают сжатый воздух, что позволяет открыть вовнутрь наружную дверь прикамерка, в которую входят рабочие. Дверь закрывают и в прикамерок из центральной шлюзовой камеры подают сжатый воздух. Когда давление воздуха в прикамерке станет равным давлению воздуха в центральной шлюзовой камере, открывают дверь между ними и рабочие переходят в эту камеру, а потом по металлической лестнице, установленной в шахтной трубе, спускаются в камеру кессона. Подъем рабочих в центральную шлюзовую камеру и выход их наружу осуществляют в обратном порядке.
Изменение давления от нормального к повышенному (процесс шлюзования) и от повышенного к нормальному (процесс вышлюзовывания) в пассажирском прикамерке необходимо производить так, чтобы рабочие могли постепенно приспособиться к новым условиям. Время, потребное для шлюзования и вышлюзовывания, тем больше, чем выше давление воздуха в кессоне.
Для возможности отжатия воды из рабочей камеры кессона избыточное (сверх нормального) давление воздуха в ней должно несколько превышать гидростатическое давление на уровне низа ножа кессона.
Наибольшее избыточное давление, при котором разрешается работать людям в кессоне, равно 400 кПа. Это определяет максимальную глубину погружения кессона от уровня воды в 40 м.
После достижения проектной глубины заложения фундамента камеру кессона заполняют бетонной смесью (рис. 9.2,6). Затем демонтируют шлюзовой аппарат и шахтные трубы; вертикальную шахту заполняют бетонной смесью. В результате получается массивный фундамент глубокого заложения, на котором возводят кладку надфундаментной части опоры.
Преимущество кессонов по сравнению с другими типами фундаментов заключается в том, что они позволяют возводить фундамент глубокого заложения в любых гидрогеологических условиях. В рабочей камере кессона возможно освидетельствование и даже испытание грунта основания, что весьма ценно.
Кессоны имеют и существенные недостатки, к которым в первую очередь следует отнести вредное воздействие сжатого воздуха на организм рабочих, большой объем бетонной кладки в массивной конструкции фундамента, неиндустриальность конструкции и высокую стоимость кессонных работ. Если под избыточным давлением до 175 кПа разрешается находиться не свыше 7 ч в сутки, то под давлением в 350—400 кПа максимальное время пребывания составляет только 2 ч, из которых 1 ч затрачивается на процессы шлюзования и вышлюзовывания и только 1 ч используется на полезную работу. В связи с этим стоимость кессонных работ резко возрастает с увеличением глубины погружения кессона в грунт.
Источник
Фундаменты глубокого заложения: кессоны
В сильно обводненных грунтах, содержащих прослойки скальных пород или твердых включений (валуны, погребенную древесину и т.д.) погружение опускных колодцев по схеме «насухо» требует больших затрат на водоотлив, а разработка грунта под водой невозможна из-за наличия в грунте твердых включений.
В этом случае используется кессонный метод устройства фундаментов глубокого заложения, который был предложен во Франции в середине 19в.
Кессон схематически представляет собой опрокинутый вверх днищем ящик, образующий рабочую камеру, в которую под давлением нагнетается сжатый воздух, уравновешивающий давление грунтовой воды на данной глубине, что не позволяет ей проникать в рабочую камеру, благодаря чему разработка грунта ведется насухо без водоотлива.
Метод является более дорогостоящим и сложным, поскольку требует специального оборудования. Кроме того, этот способ связан с пребыванием людей в зоне повышенного давления воздуха, что значительно сокращает продолжительность рабочих смен (до 2 часов при 350…400кПа(max)) при максимальной глубине 35-40м.
В связи с вышесказанным кессоны применяют значительно реже других типов фундаментов глубокого заложения.
Кессонная камера, высота которой по санитарным нормам принимается не менее 2,2 м, выполняется из ж/б и состоит из потолка и стен, называемых консолями.
Способ погружения кессона аналогичен опускному колодцу. Глубину погружения кессона и его внешние размеры определяют так же, как и для опускных колодцев.
Шлюзовой аппарат, соединенный с кессонной камерой шахтными трубами, предназначен для шлюзования людей и грузов при их спуске в кессонную камеру и при подъеме из нее.
Рабочий процесс. Рабочий входит в прикамерок шлюза, где давление постепенно повышается до имеющегося в рабочей камере. На этот процесс затрачивается от 5 до 15 мин., что необходимо для адаптации организма человека, после чего по шахтной трубе рабочий опускается в рабочую камеру кессона. Выход из рабочей камеры кессона осуществляется в обратной последовательности, но при этом на снижение давления воздуха в прикамерке шлюза до уровня атмосферного давления требуется 3-3,5 раза больше времени, чем вначале, т.к. быстрый переход от повышенного давления к атмосферному может быть причиной начала кессонной болезни.
Сжатый воздух в кессонную камеру начинают подавать не сразу, а как только ее нижняя часть при погружении достигнет уровня подземных вод. Давление воздуха, обеспечивающее отжим воды из камеры кессона, определяется из условия:
Где 
— избыточное (сверх атмосферного) давление воздуха, кПа;
— гидростатический напор на уровне банкетки ножа, м;
— удельный вес воды,
После опускания кессона на проектную глубину все специальное оборудование демонтируется, а рабочая камера заполняется бетоном.
Грунт в камере кессона разрабатывается или ручным или гидромеханическим способом.
Имеется опыт разработки грунта в кессонной камере вообще без присутствия в ней рабочих, когда все управление гидромеханизмами выносится за ее пределы. Такой способ опускания кессона называется слепым.
№ 20 ЕМТИХАН БИЛЕТІ/ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ
1. Закрепление грунтов: смолизация, глинизация и битумизация
Смолизация — нагнетание водного раствора карбамидной смолы с добавкой соляной кислоты,щавелевой кислоты или хлористого аммония. Применяется для закрепления, повышения прочности иводонепроницаемости мелкозернистых песчаных грунтов.
Глинизация служит для уменьшения фильтрационной способности трещиноватых скальных,кавернозных пород и гравелистых грунтов. При этом способе в трещины породы нагнетается под большимдавлением глинистая суспензия с добавкой небольшой дозы коагулянта.
битумизация. Её назначение — заделка наиболее крупных каверн, не поддающихсяцементации из-за большой скорости грунтового потока. Нагнетание горячего битума в полости и трещиныкавернозных пород производится через пробуренные скважины, оборудованные инъекторами. При холоднойбитумизации в грунт нагнетают тонкодисперсную битумную эмульсию. Способ применяется для оченьтонких трещин в скальных грунтах и закрепления песчаных грунтов.
Источник
Народный фундамент. Вебинар для избранных
Приветствую вас, мои Читатели и Зрители строительного Блога “Путь Домой”!
Сегодня на вебинаре я покажу вам примеры расчета — мы сравним с вами кессонный и ленточный фундамент. Кессонный фундамент иногда еще называют “перевернутая чаша” в народе. По факту это фундамент, который встречается среди самостройщиков чаще всего. Да, это не УШП, не финский или еще какое-то очередное маркетинговое название. Это обычный ребристый фундамент. Очень многие делая траншею в грунте, бетонируя ленту и сверху бетонируя плиту, не осознавая того делают кессонный фундамент.
Сегодня я покажу вам пример расчета, мы сделаем сравнение. Я покажу вам почему на нескольких вебинарах я говорил, что на мой взгляд кессонный фундамент (перевернутая чаша) это один из самых часто встречающихся фундаментов и при этом заслуженно!
Мы в своей работе также применяем эти фундаменты — я покажу вам фотографии, как мы это делаем. Сейчас у нас в производстве один такой фундамент, даже чуть-чуть сложнее. И один на подходе, он разрабатывается и мы сейчас заказываем для него материалы. Он имеет свои плюсы и конечно же слабые стороны, о чем мы с вами тоже поговорим.
Начнем именно с плитного фундамента. Давайте посмотрим, что нам предлагает интернет, когда мы ищем “фундамент перевернутая чаша”. К такому фундаменту есть совершенно разные подходы, технологические нюансы, особенности и т.д. Но основной принцип заключается вот в этом.
Мы видим с вами монолитные ребра, сверху монолитная плита; делают подушки, дренажи; делают мелкого заложения, глубокого заложения… Естественно одним из вариантов такого фундамента является та же шведская плита, я об этом говорил много раз. И если классический ребристый фундамент не требует дренажа в большинстве случаев, то та же УШП на многих грунтах требует дренажной подушки и устройство дренажа. Либо годится только для ровных участков. Этот же тип фундамента спокойно можно делать даже если у вас есть небольшой рельеф.
2:01 Плитный фундамент или перевернутая чаша
6:35 Ленточный фундамент
8:41 Про расчет и программу
12:40 Пример расчета кессонного фундамента
14:33 Про толщину плиты и нагрузки по осям
16:29 Как правильно рассчитать такой фундамент?
20:35 Варианты расчета плитного фундамента
23:20 Мозаика напряжений
25:22 Почему это не похоже на УШП?
28:04 Разбор результатов расчета
29:39 Монтажные и рабочие нагрузки
31:46 Продольная арматура
34:49 Поперечная арматура
37:06 Опалубка и бетононасос (фото с объекта)
40:21 Комбинация монолитных ребер и блоков ФБС
43:22 Особенности ленточного фундамента
46:28 Варианты расчета ленточного фундамента
49:07 Расчет по деформации
51:32 Стоимость фундамента
54:42 В каком случае выбрать плитный фундамент?
56:07 Кому подойдет кессонный фундамент?
57:12 Снова про цены
59:00 Про иллюзии
1:40 Как влияет класс бетона на количество арматуры в плитном фундаменте?
7:50 Про расчет арматуры в ленточном фундаменте
13:27 Мне заложили арматуру между 1 и 2 рядом фбс. Подушка — блоки плашмя. Вверху монолит пояс. Она там имеет смысл?
16:54 А можете посоветовать, какой фундамент лучше сделать под гараж, если на площадке для гаража в углу находится септик с люком? Как тут можно выкрутиться? Может делать на сваях?
17:35 Как можно старый ленточный переделать в плиту? Старый в смысле снести дом до фундамента Если дом ломаной формы (дом сделан буквой «п» с короткими ножками), можно ли чтобы фундамент внизу выходил за пределы пятна дома, а под стенкой был дополнительный фундамент?
20:42 Всегда вижу в чертежах ширину ленты ( не подушки, а верха) минимум 300 мм это минимум или можно заливать 250 мм под одноэтажный дом из газоблока?
23:00 что делать если грунтовые воды высоко, обязательно ли на таких фундаментах дренажи?
24:22 Кессонный фундамент наиболее оправдан при очень высоком уровне грунтовых вод?
28:42 Какой фундамент лучше сделать для небольшой лёгкой неотапливаемой хозпостройки на пучинистых грунтах? Рассматривал варианты: винтовые сваи, сваи ТИСЭ, столбчатый ж/б
30:03 Выскажите свое мнение, почему заказчики так негативно воспринимают организационные расходы?
33:21 Чи є можливість використати блоки ФБС як ребра для кесонної плити?
36:37 Средняя стена фундамента, возможно ли сделать проем (лаз), высота ленты 90 см ширина 40 см, снизу и сверху по 4 прута в два уровня, выходит балки снизу и сверху по 250 мм?
37:43 Является ли кессонный фундамент самым инженерной красивым типом фундамента?
43:50 Коли є близькість залізниці та вібрації від неї, на який тип фундаменту звернути увагу краще?
44:30 Стоит ли утеплять ленточный фундамент ЭППС, если грунты НЕ глинистые, а песчаные или супесь/суглинок? Глубина промерзание 80см
45:14 Скважина на песок 25 метров в 1 метре от фундамента это риски, что учитывать?
45:38 В каком случае нужен армопояс над первым этажем в доме из газобетона если перекрытие монолитная плита толщиной 160мм
46:08 Незнімні опалубні блоки можуть оправдуватись при стрічкових фундаментах?
48:47 Поверх подушки бетона заливался ленточный фундамент. Теперь ленточном фундаменте остались внизу осталось рейки(шаблон). Можно ли теперь бетон нанести гидрофобизатор чтобы бетон не притягивал влагу
49:35 В какой последовательности выполняется ввод элементов и нагрузок в Bаse, по какому принципу считает программа? Ведь обычно программы считают фундаменты на упругом основании
50:54 Глубина промерзания 180 см, грунты глинистые, твёрдые, вода на глубине 10 метров. Дом 12 на 10,мансарда. Скажите пожалуйста, куда копать?
55:13 Для террасы 5х3м хочу залить фундамент глубиной 20-30 см и над землёй полметра, каждые пару метров ямобуром 1,5 м ямы залить бетоном и связать арматурой. пойдёт?
56:01 Можно фбс поднять ленту чтобы потом подсыпать участок? лайк само собой
56:27 Срок эксплуатации рулонной гидроизоляции фундамента в земле (возможно из опыта)?
57:40 Слушал недавно Вебера, что-то он не очень был в восторге от данного типа фундаментов. Мне очень интересно услышать обе стороны и сделать правильные выводы
58:56 Про журнал “Фокус”
Источник