СПОСОБ УСТАНОВКИ ШПУНТОВЫХ ОГРАЖДЕНИЙ ДЛЯ ЗАДЕЛКИ ВЕРТИКАЛЬНЫХ ШВОВ МЕЖДУ ЧАСТЯМИ ФУНДАМЕНТА СООРУЖЕНИЙ Советский патент 1938 года по МПК E02D25/00 

При постройке гидротехнических сооружений возникает необходимость в устройстве водонепроницаемых соединений между отдельными частями сооружений. Наибольшие трудности представляет задача по устройству соединений фундаментов в тех случаях, когда последние сооружаются не в осушенном пространстве, а при помощи опускных колодцев или кессонов, опускаемых ниже горизонта грунтовых вод. При производстве этой работы приходится удалять грунт из пределов шва между частями фундамента и заменять его бетоном, применяя, преимущественно, один из трех нижеследующих способов: а) подводное землечерпание в соединении с подводным бетонированием; б) выемку грунта и бетонирование с водоотливом; в) выемку грунта и бетонирование под сжатым воздухом.

При всех указанных выше способах производства работ возникает необходимость в устройстве боковых ограждений шва, которые предотвращали бы возможность поступления грунта (а при работе с водоотливом, также и воды) в рабочее пространство. Подобные ограждения могут быть выполнены путем: 1) замораживания грунта; 2) химического укрепления грунта; 3) устройства шпунтовых стенок, примыкающих к обеим соединяемым частям фундамента. Из перечисленных приемов наиболее простым, не требующим специальной аппаратуры, применимым при всех грунтах, кроме скальных, и наиболее быстро выполнимым является третий, при том, однако, условии, если принятые методы производства работ могут гарантировать плотное примыкание шпунтовых стенок по всей их высоте как к одному, так и к другому фундаменту. Последняя задача усложняется, в данном случае, тем обстоятельством, что колодцы или кессоны, принадлежащие к соединяемым фундаментам, неизбежно претерпевают в процессе опускания некоторые перемещения в плане и не сохраняют строго вертикального положения, причем заранее установить величину и направление этих перемещений и наклонов не представляется возможным.

Предлагаемый способ установки шпунтовых ограждений швов имеет целью получить безусловно плотное сопряжение шпунтовых стенок с фундаментами при любых отклонениях фундаментов от проектного положения.

Основной отличительной особенностью предложенного способа является то, что в кладке фундаментов у боковых граней их оставляют не доходящие до основания пазы и закрывают их сбоку шпунтинами, образуя колодцы; затем в этих колодцах, после возведения фундаментов, заделывают крайние элементы шпунтового ограждения, извлекают шпунтины, закрывающие колодец и устанавливают средние элементы ограждения обычными приемами.

Остальные дополнительные особенности предложенного способа описаны ниже и отмечены в пп. 2-5 предмета изобретения.

Работы по устройству соединений между фундаментами, при применении предлагаемого способа, могут производиться как с водоотливом, так и без водоотлива - путем подводного землечерпания или под сжатым воздухом. Дальнейшее описание предполагает производство работ под сжатым воздухом, как обеспечивающее в наибольшей степени надлежащее качество выполняемых соединений.

Прилагаемый чертеж иллюстрирует устройство соединений между двумя фундаментами, основанными на кессонах - продольном и поперечном.

Фиг. 1 чертежа изображает вертикальный разрез по шву соединения фундаментов (по А-А на фиг. 3 и 4); фиг. 2 - вертикальный разрез по пазам шпунтового ограждения шва (по В-В на фиг. 3 и 4); фиг. 3 и 4 - горизонтальные разрезы по С-С и D-D на фиг. 1; фиг. 5 - горизонтальный разрез шва в увеличенном масштабе; фиг. 6 - горизонтальный разрез паза для ограждений с забетонированными элементами в увеличенном масштабе; фиг. 7 - положение направляющей рамки для установки элемента ограждения шва (в вертикальном разрезе по F-F на фиг. 8); фиг. 8 - то же горизонтальный разрез по Е-Е на фиг. 7; фиг. 9 - разрез по М-М на фиг. 8 (направляющая рамка не показана); фиг. 10 - деталь крепления полотнища к шпунтине ограждения в горизонтальном разрезе (по Н-Н на фиг. 11); фиг. 11 - то же разрез по G-G на фиг. 10; фиг. 12 и 13 - элемент ограждения с вставленными в него подмывными трубками (боковой вид и горизонтальный разрез); фиг. 14 и 15 - то же в другом варианте; фиг. 16 - разрез по L-L на фиг. 14.

На обращенных друг к другу боковых гранях соединяемых фундаментов имеются ниши а, назначение которых состоит в уширении рабочего пространства (шва) между фундаментами до размеров, минимально необходимых для производства работ по выемке грунта из пределов шва и заполнению его бетоном. Ниши а проходят по всей высоте надкессонной кладки и на некоторой части высоты кессонов, заканчиваясь внизу крутыми скосами, параллельными внутренним граням консолей кессонов (фиг. 1). Вся потребная по расчету наружная арматура консолей сконцентрирована в пределах выступающих наружу ребер с. Расстояние от низа ниш а до ножей кессонов, которое желательно принимать возможно меньшим, определяется минимально допустимой толщиной плиты консоли, работающей в условиях балки, опирающейся на ребра с и вооруженной соответствующей горизонтальной арматурой.

Боковые ограждения шва представляют собой шпунтовые стенки, состоящие каждая из трех элементов: двух крайних - ƒ и среднего - g. Крайние элементы ƒ устанавливаются в вертикальных пазах d, которые так же, как и ниши а, проходят по всей высоте надкессонной кладки и на большей части высоты кессонов. Расстояние от низа пазов d до ножей кессонов (фиг. 2) определяется минимально допустимой толщиной консоли в уровне дна колодцев (толщина эта, принимая во внимание небольшую ширину колодцев, может быть принята равной 200-250 мм).

Пазы d закрываются сбоку шпунтиками е так, что из пазов образуются колодцы. Шпунтины е укреплены в боковых стенках паза (фиг. 5). Замки шпунтин должны быть хорошо пригнаны и промазаны густой смазкой, а сами шпунтины - заделаны на некоторую глубину в дно колодцев (фиг. 9), с тем, чтобы была исключена всякая возможность поступления в колодцы грунта в процессе опускания кессонов. Для облегчения условий работы шпунтин е колодцы d по мере опускания кессонов наполняются водой.

Элементы ƒ устанавливаются на дно колодцев еще до приступа к опусканию кессонов (при большой глубине опускания они могут наращиваться по мере возведения надкессонной кладки) и прикрепляются к боковым стенкам и дну колодцев при помощи полотнищ из плотной и прочной ткани (брезента), допускающей возможность перемещения элементов ƒ в пределах площади колодцев. Ширина полотнищ, а также размеры поперечного сечения колодцев зависят от условий опускания кессонов, а именно от величины ожидающихся смещений и наклонов кессонов в процессе опускания.

После того, как кессоны будут опущены до проектной отметки, производится точная установка элементов ƒ, несколько сместившихся друг относительно друга, вследствие отклонения кессонов от проектного положения. При указанной точной установке элементы ƒ, принадлежащие к одному и тому же боковому ограждению, устанавливаются в такое положение, чтобы их внешние кромки (замки) оказались взаимно параллельными, а сами они лежали бы в одной плоскости. Для облегчения выполнения этой операции, которая при большой глубине колодцев, наличии в них воды и некоторой жесткости брезентовых полотнищ может представлять известные затруднения, служит рамка изображенная на фиг. 7 и 8. На верхней и нижней площадках i этой рамки, имеющих вырезы, обеспечивающие (по своим размерам) возможность перемещения элементов ƒ в обоих направлениях на предельные ожидаемые величины смещений кессонов, могут быть установлены и укреплены шаблоны охватывающие заднюю половину элемента ƒ. Самый процесс точной установки элементов ƒ при помощи рамки состоит из нижеследующих последовательно выполняемых операций. После окончания опускания кессонов и выяснения размеров происшедших смещений вычисляются требуемые положения в колодцах низа и верха каждого элемента ƒ и шаблоны устанавливаются на площадках i в положение, соответствующее требуемому положению нижнего конца одного из этих элементов; затем верхний конец этого элемента отводится в положение, в которое должен быть перемещен его нижний конец, и на него надевается рамка ƒ с установленными на ней шаблонами ; после этого несколько приподнимают элемент ƒ и опускают рамки на тросах в колодец; по мере опускания рамка, действуя как клин, постепенно отводит нижний конец элемента ƒ в требуемое положение; по достижении рамкой дна колодца элемент ƒ опускают, извлекают рамку наружу, после чего перемещают в требуемое положение верхний конец элемента ƒ. При переходе к установке следующего элемента шаблоны перестанавливаются на площадках в новое положение. При желании эти же рамки могут быть использованы в процессе возведения надкессонной кладки в качестве подвижной опалубки пазов d. Для этого необходимо уложить по горизонтальным уголкам рамки прокладки, имеющие толщину, равную толщине полок вертикальных уголков, и укрепить на задней и боковых сторонах рамки металлическую обшивку - опалубку; передвижение рамки в процессе бетонирования легко может быть осуществлено путем установки на элементе ƒ съемных кронштейнов и подвески рамки на винтах. После окончания бетонных работ и удаления металлической обшивки и прокладок на горизонтальных уголках рамки могут быть использованы по прямому назначению.

После приведения элементов ƒ в правильное положение, производится их закрепление путем бетонирования колодцев d. Бетон подается по вертикальным трубам, неподвижным в плане, и заполняет пространство, ограниченное задней и боковыми стенками колодца, его дном и тканью (полотнищем) Интенсивность укладки бетона должна соответствовать прочности полотнища и его прикрепления к элементу ƒ и к стенкам колодца. Для лучшей связи элемента ƒ с бетоном в хвостовой части этого элемента желательно прорезать окна (фиг. 9).

Описанный выше способ установки и запрепления элементов ƒ требует внимательного наблюдения за тем, чтобы в процессе возведения надкессонной кладки задние части колодцев d (ограниченные боковыми стенками колодцев, их дном и тканью ) были постоянно закрыты сверху для предотвращения попадания в них бетона или каких-либо посторонних предметов, присутствие которых на дне колодца может впоследствии затруднить передвижение элементов ƒ.

Наряду с описанным способом может быть также применен способ установки элементов ƒ в колодцы уже после окончания опускания кессонов. При этом способе, дающем, правда, менее удовлетворительные результаты, в смысле плотности и прочности закрепления элементов ƒ в теле кладки, каждый из этих элементов заключается на некоторую часть своей ширины (приблизительно на половину) в мешок из плотной и прочной ткани, снабженный дном и имеющий форму в плане, соответствующую очертанию задней части паза d. Высота мешка принимается равной высоте элемента. После окончания опускания кессона элемент ƒ вместе смешком опускается в колодец, устанавливается в нем в правильное положение, после чего мешок наполняется водой, а затем подводным бетоном, принимающим форму задней части колодца и тем самым закрепляющим элемент ƒ в теле фундамента.

После отвердения бетона производится удаление шпунтин е и установка средних замыкающих элементов g шпунтовых ограждений. Учитывая некоторую неизбежную неточность установки элементов ƒ, замки элементов ƒ и g должны иметь форму, обеспечивающую возможность установки средних элементов g при не совсем правильном положении крайних элементов. Форма замков, наиболее удовлетворяющая этому требованию и удобная также в отношении размещения подмывных труб (при наличии грунтов, допускающих погружение элементов g при помощи подмыва), приведена на чертеже.

На фиг. 12-16 изображены схемы расположения подмывных труб. По первой схеме (фиг. 12 и 13) подмывные трубы не связаны с элементами ограждения; по второй схеме (фиг. 14-16) они снабжены тройниками х и короткой горизонтальной трубой t, приваренной к нижней кромке замыкающего элемента g.

При наличии достаточного расхода и напора воды производство подмыва по второй схеме может дать наибольший эффект. После окончания опускания элементов g трубы вывертываются из тройников х и извлекаются наружу при одновременной подаче по ним цементного раствора для заполнения внутренней полости замков и создания таким путем надлежащего уплотнения шпунтового ограждения.

Верх шпунтовых ограждений должен несколько возвышаться над поверхностью надкессонной кладки (фиг. 2). Шов между фундаментами перекрывается по верху надкессонной кладки железобетонной плитой, в которую втапливаются верхние концы шпунтовых ограждений. Плита эта выполняет назначение, потолка рабочей камеры и должна быть надежно соединена с надкессонной кладкой посредством выпущенной из последней арматуры. На плиту устанавливается шлюзовой аппарат и прикрепляется при помощи анкеров. На этом подготовительные работы по устройству соединений между фундаментами заканчиваются. В дальнейшем производится выемка грунта из пределов шва под сжатым воздухом и заполнение шва бетоном. На фиг. 1, 3 и 5 показано устройство пассажирского лаза, а также расположение лестничных ступеней и ограждений о для кубла р. По мере выемки грунта из пределов шва замки шпунтовых ограждений промазываются со стороны рабочей камеры салом в целях уменьшения утечек воздуха через неплотности соединений.

В процессе производства работ по выемке грунта и укладке бетона боковые шпунтовые ограждения находятся под давлением сжатого воздуха, воды и грунта. Суммарная эпюра давления состоит из двух участков разных знаков. Замки шпунтовых ограждений и средние элементы g должны быть рассчитаны на надежное восприятие всех этих давлений (на чертеже элемент g условно показан состоящим из одного листа, что может оказаться достаточным только при небольшой его ширине и неглубоких опусканиях кессонов). В нижней части ограждений действуют суммарные давления, стремящиеся выгнуть ограждения внутрь рабочей камеры. Эти давления могут быть легко восприняты путем закладки по внутренним обрезам стоек, поддерживающих шпунтины е, деревянных коротышей и расклинки между этими коротышами и элементами g.

1. Способ установки шпунтовых ограждений для заделки вертикальных швов между частями фундамента сооружений, возводимого с помощью кессонов или опускных колодцев, при котором крайние элементы ограждения частично заделывают в кладку, отличающийся тем, что с целью устранения перекосов крайних элементов вследствие перекосов кессона или опускного колодца, в кладке фундамента у боковых граней его частей оставляют не доходящие до основания пазы d, закрывают их сбоку шпунтинами е, образуя колодцы, затем в этих колодцах, после возведения частей фундамента, заделывают крайние элементы ƒ шпунтового ограждения, извлекают шпунтины е и устанавливают средние элементы g ограждения обычными приемами.

2. Способ установки шпунтового ограждения по п. 1, отличающийся тем, что крайние элементы ƒ ограждения прикрепляют к гибким полотнищам которые в свою очередь прикреплены к боковым стенкам и днищу паза d, и пространство, ограниченное этим полотнищем и стенками паза, заполняют бетоном после возведения частей фундамента и установки крайних элементов ƒ в правильное положение.

3. Способ установки шпунтового ограждения по п. 1, отличающийся тем, что крайний элемент ƒ ограждения прикрепляют к мешку из плотной ткани так, что замок этого элемента остается снаружи мешка, затем (после возведения частей фундамента) элементы ƒ вместе с мешком опускают в паз d и мешок заполняют бетоном для закрепления элемента ƒ в теле фундамента.

4. В способе по п. 2 применение направляющей рамки с шаблоном предназначенной для установки нижнего конца опущенного в паз элемента ƒ в правильное положение путем надевания шаблона на элемент и опускания его вместе с направляющей рамкой в паз.

5. В способе по пп. 1-5 применение приспособления, служащего для опускания средних элементов g ограждения путем подмыва, а также для заделки замков ограждения цементным раствором, и состоящего из вертикальных трубок располагаемых в замках шпунтин, и горизонтальных дырчатых трубок t, которые располагаются у нижней кромки элементов и к которым привинчиваются вертикальные трубки