Тема 8.2. Устройство фундаментов мелкого заложения.

Разбивка осей сооружения на местности

Геодезические и разбивочные работы на строительстве мостов искусственных сооружений выполняют перед и в процессе их возве­дения, а также после завершения строительства.

Перед постройкой принимают в натуре ось трассы, плановую и высотную основу сооружения. При этом обращают внимание, чтобы знаки геодезической основы (створные знаки, реперы, марки) были вне зоны строительных работ, складирования и транспортирования материалов, в местах, не подверженных осадкам и оползням, раз­мыву и действию ледохода, чтобы обеспечивалась их полная сохран­ность и неизменность. Приемка геодезической основы оформляется актом в трех экземплярах (для проектной организации, заказчика и строительной организации).

В процессе строительства, как правило, выполняют следующие геодезические работы: определение длины перехода, контрольные измерения неприступного расстояния между осями устоев левого и правого берега; разбивку и закрепление осей опор; разбивку и за­крепление осей регуляционных сооружений, подходов, конусов; ус­тановку дополнительных реперов; дополнительные топографические съемки в пределах строительной площадки; разбивку временных подъездных дорог, зданий, сооружений бытового и производствен­ного назначения и т. п.

В ходе строительства систематически контролируют положение отдельных частей сооружения в плане, вертикальной плоскости и по высоте (например, подошвы и обреза фундамента, тела опоры, ригеля, пролетных строений и т. п.).

После завершения строительных работ определяют фактические расположение и размеры сооружения и величины отклонения их от проектных значений.

Разбивочные и контрольные геодезические работы выполняют обычными приемами, принятыми в геодезии.

Исходными данными для всех геодезических работ на стройке являются проект сооружения, а также следующие материалы, при­нятые по акту от проектной организации и заказчика: 1) план рай­она мостового перехода с нанесенными осями сооружений; 2) схема расположения и описания знаков геодезической основы; 3) выпи­ска из каталога координат и высот геодезической основы; 4) знаки геодезической основы — пункты, закрепляющие ось моста и трассы подходов к нему, высотные реперы или марки.

Работы по разбивке осей моста и опор начинаются с восстанов­ления оси трассы. Исходными точками служат осевые знаки, уста­новленные во время изысканий и привязанные к пикетажу трассы, а также реперы с отметками, увязанными с продольным профилем дороги. Для труб, а также мостов и путепроводов длиной до 50 м достаточно иметь один репер и два створных знака, для мостов дли­ной от 50 до 300 м требуется на каждом берегу по одному реперу и по два створных знака на каждом берегу, для мостов большей длины — по два репера и не менее двух капитальных знаков на каждом берегу. Отметки реперов должны быть увязаны. Ошибка в нивелировании не должна превышать г±10 мм независимо от разме­ров сооружения. Точность измерения расстояний между опорами зависит от длины сооружения и типа пролетов.

При измерении линий мерными лентами и рулетками учитыва­ют поправки к длине линии за наклон и поправки на температуру. Разбивку оси трубы на местности выполняют, используя пункты геодезической основы. С помощью теодолита восстанавли­вают ось трассы, и стальной лентой измеряют дважды расстояние от ближайшего пикета до продольной оси трубы. В полученной точ­ке закладывают деревянный столб на уровне с землей и в него за­бивают по оси трассы гвоздь, фиксирующий центр осп трубы. Над , ним устанавливают теодолит и под заданным проектом углом на­мечают продольную ось трубы. Ее закрепляют с каждой стороны двумя столбами, устанавливаемыми не ближе 3 м от грани котло­вана. От продольной оси трубы разбивают очертание котлована под тело трубы и оголовков и в характерных точках забивают колья. Определяют их отметки и вычисляют соответствующие глубины котлована. По ходу строительства трубы проверяют положение в плане и по высоте фундаментов с учетом строительного подъема, тела трубы, заданного уклона, отметок лотка входного и выходного оголовка выполняют разбивку подводящего и отводящего русел.

Разбивку осей опор моста на суходоле производят приемами, аналогичными указанными для труб. Работы начинают с нанесения на местности продольной оси моста, для чего, используя створные знаки, теодолитом намечают ось, забивая точно по инст­рументу через 20 м ряд колышков. Зная пикетажное значение осей каждой опоры, непосредственным промером от ближайшего пике­тажного столбика устанавливают в натуре положение центров всех опор. Причем промеры выполняют каждый раз от одного и того же исходного пикетного столбика (во избежание накопления ошибок), учитывая поправки на температуру и наклон линий. С этой целью верх кольев нивелируют. Над центрами опор, обозначенных стол­бами с вбитыми гвоздями, устанавливают теодолит и, вращая трубу от оси трассы на указанный в проекте угол и, определяют направ­ление осей опор. Их закрепляют с двух сторон столбами (рис, 21.1,а).

При разбивке осей опор моста на водотоке для промеров расстояний через водоток в летний период вдоль оси пе­рехода устанавливают легкий свайный мостик. На мостике проме­рами расстояний от исходных пунктов до осей опор находят и за­крепляют гвоздями их центры, после чего теодолитом пробивают продольные оси опор и закрепляют их на обносках или шпунтовых ограждениях (см. рис. 21.1, а).

Если мостик нельзя расположить по оси перехода, то его нужно устраивать в стороне, желательно параллельно основной оси, и на нем пробить дублирующую вспомогательную ось А'Б' (рис. 21.1, б).

Зимой разбивку осей опор ведут со льда по вмороженному до­щатому настилу. На крутых склонах устраивают ступенчатые мос­тики и переносят расстояние с одного уровня на второй с помощью отвеса.

В тех случаях, когда непосредственные промеры затруднены, вы­полняют разбивку осей опор методом триангуляции, по которому центры опор находят угловыми засечками (рис. 21.2). Для этого на берегу выбирают место с уклонами, не превы­шающими 1 %, и разбивают базисы АБ и БВ. Длину базиса обычно принимают не менее половины длины измеряемого расстояния. Уг­лы в треугольниках триангуляционной сети должны быть в преде­лах 30—120°, а угол пересечения направления засечки с осью мо­ста—в пределах 30—150°.

Для закрепления осей опор в русле реки используют сваи, мост­ки, плоты, понтоны или буйки, позже шпунтовые ограждения и т. п.

Выполняя геодезические, и разбивочные работы в процессе строительства, котлованы под фундаменты опор разбивают по проекту, но с запасом, необходимым для уст­ройства креплений котлована, устройства опалубки и т. п. При со­оружении фундаментов в открытых котлованах на местности, не по­крытой водой, размеры шпунтовых ограждений и отдельных элемен­тов фундаментов опор фиксируют за пределами котлована и закрепляют кольями или на обноске (обноска состоит из сваек диа­метром 14—16 см, забитых через 1,5—2 м по периметру котлована на расстоянии 2 м от его бровок; к сваям прибивают доски, верх­ние кромки досок располагают по уровню). Оси опор и все размеры граней фундамента, ряды свай размечают на обноске гвоздями или пропилами. По гвоздям натягивают шнуры или стальную проволоку в двух направлениях. На пересечении их получают центры свай, уг­лы фундаментов. Точки пересечения с помощью отвеса переносят на дно котлована и фиксируют кольями и по ним размечают, на­пример, контуры фундамента (рис. 21.3).

Разбивку котлована, свайного основания или шпунтового ограж­дения оформляют актом, к которому прилагают схемы закреплен­ных знаков, а также данные о привязке к главным осям сооруже­ния и к реперам. Отметки дна котлована, голов свай, обреза фун­дамента определяют нивелировкой от ближайшего репера.

Когда фундамент забетонирован, то в качестве рабочего ре­пера может служить тщательно занивелированная точка на об­резе фундамента. Ее отмечают масляной краской. В дальнейшем высотное положение элементов опоры определяют замерами от этой точки с помощью рулетки. Кроме того, на обрезе фундамента вто­рично разбивают оси опоры и намечают контур над фундаментной части. В процессе возведения опоры ее геометрические формы про­веряют переносом осей и граней по отвесу на обрез фундамента или визированием теодолитом из точек, закрепляющих оси опоры. Да­лее продольную ось опоры и ось моста выносят на ригель опоры по теодолиту, который устанавливают в створе соответствующих зна­ков. На ригеле размечают краской оси балок, центры подферменных площадок, их отметки.

С целью контроля за погружением опускных колодцев, кессонов, оболочек большого диаметра на их боковых гранях наносят крас­кой вертикальные линии и горизонтальные разметки.

Наблюдая в теодолит за положением вертикальных осевых ли­ний, определяют смещение в плане и наклоны в двух вертикальных плоскостях. По горизонтальным разметкам регистрируют глубину погружения и определяют отметки заложения подошвы фунда­мента.

Фактическое положение в плане, в двух вертикальных плоско­стях и по отметкам фиксируют в рапортичках сменного мастера.

При монтаже сборных конструкций опор доставляемые на строи­тельную площадку блоки обмеряют, проверяют соответствие их гео­метрических размеров проекту, положение закладных и строповочных частей и монтажных отверстий. С целью облегчения контроля .при монтаже, за правильностью установки на элементы монтируемых конструкций заранее наносят несмываемой краской оси, поло­жения центров тяжести, маркировку в соответствии со схемой мон­тажа. На сопрягаемые элементы обычно наносят риски, которые .должны совпадать при сборке. Помимо визуального контроля по установочным рискам, правильность проектного положения эле­ментов опор как в плане, так и по вертикальным плоскостям контролируют двумя теодолитами, которые устанавливают на продоль­ной и поперечной осях опоры или на линиях, параллельных этим осям и совпадающих с гранями опор. Вращая трубу в вертикаль­ной плоскости, проверяют соответственно совпадение осей или их граней.

Положение осей балок пролетных строений или мостовых ферм закрепляют на продольных осях опор. Контролируют правильность установки элементов пролетного строения по установочным рискам и непосредственными промерами, а при навесном монтаже, продоль­ной надвшивке готовых пролетных строений — теодолитами и ниве­лирами.

По окончании строительства моста проверяют соответствие его размеров проекту. Измеряют ширину проезжей части, длину моста„ отметки характерных точек на опорах, отметки по оси проезжей ча­сти, в узлах ферм, размеры сечений элементов опор, пролетных строений и т. п.

Устройство котлованов на местности, не покрытой водой

Котлованы под фундаменты мелкого заложения допускается раз­рабатывать лишь при наличии утвержденного проекта, геологиче­ских разрезов и данных об уровнях грунтовых, меженных и высо­ких вод.

При необходимости устройства котлованов в теле насыпи суще­ствующего земполотна или непосредственной близости от нее, а так­же при устройстве в насыпи поперечных прорезей для производст­венных целей ведение работ разрешается по специальным проектам с детально разработанными конструкциями крепления стенок и пе­рекрытия прорезей, гарантирующих полную безопасность движения; транспорта и работающих. Рабочие чертежи и порядок организации) указанных работ должны быть согласованы с заинтересованным», организациями.

Оборудование для разработки котлованов на местности, не по­крытой водой, выбирают с учетом вида грунта, условий его разра­ботки и удаления, размеров и способов крепления котлованов и размещения оборудования. При значительных размерах котлованов механизмы можно располагать непосредственно в котлованах, на­пример транспортер (рис. 21.4, а), экскаватор с прямой лопатой: (рис. 21.4, в), бульдозер (рис. 21.4, е). При узких котлованах экс­каваторы могут находиться на его бровке, например экскаватор» с обратной лопатой (рис. 21.4, д) , экскаватор с драглайном (рис.. 21.4, б), экскаватор с грейфером (рис. 21.4, г). Грейферы применяют тяжелые, одноканатные со стальными зубьями, пригодными для разработки слежавшегося грунта под водой. При ограниченных раз­мерах котлована в плане, а также при зачистке дна котлована мо­жет применяться ручной инструмент. Грунт из котлована в этом случае можно удалять бадьями с помощью крана.

При разработке котлованов руководствуются условиями безо­пасности ведения работ, удобства разработки и удаления грунта, возведения кладки фундамента. При производстве работ окружаю­щий котлован грунт должен сохранять устойчивость. Это обеспечи­вается устройством различных ограждений или другими мерами.

Разработка котлованов с вертикальными стен­ками без креплений возможна лишь в грунтах естественной влажности и при отсутствии грунтовых и поверхностных вод при ог­раничении глубины: 1 м — в насыпных песчаных и гравелистых грунтах; 1,25 м — в супесях; 1,5 м — в суглинках и глинах; 2м — в особо плотных нескальных грунтах.

Разработка кот­лованов с откосами в грунтах с естественной влажностью выполняется в зависимости от глубины и рода грунта (табл.21.1). При устройстве котлова­на с откосами работы уп­рощаются, но значитель­но увеличивается объем земляных работ. В период дождей и весенней рас­путицы создается опас­ность оползания откосов, особенно в глинистых грунтах, и их крутизну приходится доводить до естественного откоса. Из-за этого работы по рытью котлована и возведению фундамента необходимо выполнять в возможно более короткие сроки.

Разработку кот­лованов с заклад­ными креплениями, как правило, применяют при ширине котлована до 4 м, глубине не более 5 м и незначительном притоке воды. Для простого закладного крепления (рис. 21.5) толщину до­сок принимают равной 4 см для грунтов естественной влажности и 5 см для песчаных и повышенной влажности. В связанных грун­тах естественной влажности при глубине котлована до 3 м доски можно ставить с зазором через одну, при большей глубине или в увлажненных и песчаных грунтах — без зазоров.

При устройстве закладного крепления необходимо соблюдать следующие требования:

если грунты 1 и II категорий, а глубина котлована до 3,75 м, то стойки надо устанавливать не реже чем через 2 м, при большей глубине не реже чем через 1,5 м, в грунтах же III.и IV категорий независимо от глубины — не реже чем через 2 м;

расстояния между распорками по вертикали необходимо да­вать не более 1 м, а под распорками в обязательном порядке уста­навливать поддерживающие бобышки;

верхние доски креплений должны выступать не менее чем на 15 см над бровкой котлована для предупреждения падения инстру­мента, комьев земли и т. п.

Последовательность работ по устройству закладного крепления сводится к следующему. По мере разработки и удаления грунта доски закладывают за стойки, которые периодически осаживают вниз, раскрепляя распорками.

При больших размерах кот­лованов применяют инвентар­ное закладное крепление (рис. 21.6) с металлическими стой­ками из двутавровых балок № 30—55, забиваемых заранее ниже дна котлована не менее чем на 1 м. Между полками двутавров по мере разработки котлована осаживают щиты, которые заклинивают клинья­ми. Распорки могут быть дере­вянными или металлическими из двутавров или швеллеров.

Ограждения из деревянного шпунта применяют при глубине погружения его до 4—6 м и отсутствии в грунтах включе­ний, препятствующих погружению шпунта. Наилучшая форма греб­ня и паза шпунта — прямоугольная (рис. 21.7, в). Треугольная фор­ма применяется для шпунтин, изготавливаемых из досок толщиной не более 80 мм (рис. 21.7, а). Применяют шпунтины из досок (рис. 21.7,0).

Шпунтины забивают в грунт свайными молотами, чаще па­ровоздушными, двойного действия или дизель-молотами. Для ус­корения забивки и улучшения качества шпунтовой стенки шпунт сплачивают в пакеты из двух-трех шпунтин.

Для обеспечения правильного положения погружаемых шпунтин через 2—3 м забивают маячные сваи из бревен диаметром 18— 24 см и прикрепляют к ним горизонтальные схватки.

Ограждения из металлического шпунта применя­ют при глубине погружения в грунт более 6 м, а также в плотных глинистых н гравелистых грунтах (см. рис. 3.4). Для мостовых опор чаще используют шпунт корытного профиля—ШК-1, ШК-2 или специального типа — Ларсен IV и Ларсен V.

Шпунтовые ограждения раскрепляют горизонтальными поясами (обвязками) по внутреннему контуру котлована и системой попе­речных распорок и угловых подкосов из прокатного металла — дву­тавров или швеллеров, а иногда и из дерева.

Если котлованы под мостовые опоры устраивают в зоне грунто­вых вод пли на водотоке, то необходим водоотлив. Количество воды, проникающей в котлован через дно и шпунтовые стенки, за висит от водонепроницаемости грунта, уровня грунтовых вод н ка­чества шпунтового ограждения.

Водоотлив может осуществляться диафрагмовыми, самовсасы­вающими центробежными и многоступенчатыми насосами в зависи­мости от притока воды и глубины котлована.

Применяют также временное понижение грунтовых вод в котловане с помощью глубинного водоотлива иглофильтра­ми. В этом случае по периметру котлована прокладывают коллектор из труб диаметром 100—200 мм, к которому присоединяют гибкими шлангами трубы-иглофильтры через 0,8—1,5 м в зависимости от во­допроницаемости грунта. Коллектор соединяют с одним или не­сколькими вакуум-насосными установками. Откачиванием воды на­сосами одновременно из всех труб обеспечивают понижение уровня грунтовых вод и разрабатывают котлован в сухом грунте (рис. 21.8). Иглофильтр представляет собой стальную трубу диаметром 38—50 мм, собранную из отдельных звеньев. Нижнее звено снабже­но фильтрующим устройством. Фильтр состоит из двух труб. На­ружная труба имеет равномерно расположенные отверстия, она об­мотана спиральной проволокой, а поверх спирали натянута фильтрационная сетка. Спираль обеспечивает зазор между трубой и сет-кон, препятствующий засорению фильтра. Внутренняя труба имеет в стенке небольшое число отвер­стий. Фильтр оканчивается нако­нечником с шаровым клапаном. В осушенном грунте котлован, как правило, разрабатывают с креплением. После устройства фундамента водопонижающую установку убирают, и грунтовые воды снова повышаются до свое­го обычного уровня.

Возведение фундаментов в котлованах

Для фундаментов опор применяют бетон не ниже М-200.

Непосредственно перед началом кладки фундамента дно котло­вана зачищают, планируют.

Блоки сборных фундаментов укладывают на щебеночную подуш­ку, покрытую слоем свежего цементного раствора. В случае кладки монолитного фундамента на месте устраивают опалубку обычно иа деревянных щитов, распертых в элементы ограждения котлована для массивной опоры моста (рис. 21.10, а) или для стоечной (рис.. 21.10, б).

Бетонную смесь чаще всего подают бадьями с помощью кранов. Если это невозможно или затруднительно, ее доставляют по верти­кальным трубам, звеньевым хоботам или лотками. Возможна пода­ча бетонной смеси переставными ленточными транспортерами, при этом соблюдают угол наклона ленты при спуске бетонной смеси 10—12°, при подъеме—15—18°. Нельзя сбрасывать смесь в котло­ван с высоты более 1,5 м, так как она будет расслаиваться. Бетон­ную смесь укладывают послойно высотой 30—50 см (не более 1,25 длины рабочего органа вибра­тора). Каждый слой тщатель­но уплотняют. Бетонируют не­прерывно так, чтобы предыду­щий слой был перекрыт после­дующим до начала активного схватывания цемента в преды­дущем слое. Ориентировочно этот срок равен 2—4 ч.

При притоке грунтовых вод в котлован следят, чтобы вода не заливала свежий слой бето­на и не вымывала из бетона цементный раствор.

При сильном поступлении воды в котлован, когда насосы не справляются с водоотливом, или удаление воды сопряжено с вымыванием цементного рас­твора, бетонную смесь уклады­вают подводным способом. Ча­ще всего применяют способ вертикально перемещающейся трубы —ВПТ (рис. 21.11).

Бетонная смесь под собст­венным весом выходит из труб, растекается по дну котлована и поднимается выше нижнего конца труб. При этом с водой соприка­сается только верхний слой уложенной смеси, а под покровом, этого слоя находится бетон с ненарушенной структурой. Трубы в процессе бетонирования можно перемещать только вертикально при условии, что их нижний конец находится в бетоне не менее чем на 1 м.

Подводное бетонирование допускается только в огражденном котловане, хорошо защищенном от проточной воды. Консистенция смеси должна быть литой с осадкой конуса 14—20 см. Укладывать смесь нужно без перерывов с интенсивностью 0,3—0,4 м³/ч на 1 м².