Разработка грунта и водоотлив из котлована
Способы производства этих работ зависят от условий расположения котлована на местности, от типа ограждения котлована, от наличия землеройной техники, от средств водоотлива.
На местности не покрытой водой, а также в случае земляных островков и полуостровков в открытых котлованах без распорных креплений применяются механические способы разработки грунта с помощью экскаваторов.
В условиях местности покрытой водой, в котлованах с распорными креплениями лучшей механизацией земляных работ является применение экскаватора или крана с грейфером, применение средств гидромеханизации (эрлифты, гидроэлеваторы с механическими или гидравлическими способами рыхления грунтов) (см. рис.).
Рис. Схемы разработки грунта в котловане в акватории
1 – плавучий стреловой кран на плашкоуте; 2 – ограждение котлована, 3 – грейфер, 4 – пульпа, 5 – воздух или вода, 6 – компрессор или насос, 7 - плашкоут
На местности не покрытой водой грунт в котлованах разрабатывают преимущественно без водоотлива. Главное условие при разработке грунта – положить фундаментную плиту на естественное основание (не взрыхлённое), поэтому грунт до проектной отметки дорабатывают вручную.
При небольшом притоке воды целесообразна откачка в процессе разработки грунта, если в грунте нет мелких вымываемых частиц грунта. Воду откачивают насосами. Всасывающая высота насоса обычно составляет до 6 м, поэтому если глубина котлована больше, то насос помещают в котловане. Насос ставят на нагнетание за пределы котлована
Для организации работы насоса устраивают приямок. Приямок организуют за пределами фундамента в пониженном месте котлована и огораживают деревянным или металлическим ящиком для предотвращения оплыва грунта. Для лучшего стока воды к приямку по периметру котлована устраивают канавки с уклоном в сторону приямка.
Приток воды обычно осуществляется через замки в ограждении, через донный грунт. Приток воды определяется по следующей формуле:
,
Где S – площадь котлована;
qв – скорость притока воды с 1 м2 площади
qв = 0,15…0,25 – для мелкозернистых песков и супесей
0,3…0,5 – для среднезернистых песков
1…3 – для крупнозернистых песков
0,2…1 – для трещиноватых скальных пород
Из формулы можно получить потребное количество насосов для водоотлива. Производительность насосов следует принимать в 1.5…2 раза больше определённого расчётом притока воды. Минимальное количество насосов – 2 штуки. Насосы следует принимать с минимальной массой и габаритами со спокойным режимом работы, максимально исключающим возможность засасывания грунта из котлована. Для увеличения коэффициента полезного действия насосов их рекомендуется ставить больше с меньшей производительностью.
При незначительном притоке воды в котлован (до 50 м3/ч) применяют диафрагмовые и самовсасывающие насосы. При большем притоке применяют центробежные многоступенчатые насосы
Подготовка основания под фундамент
После окончания разработки сухого котлована непосредственно перед началом укладки бетона дно котлована должно быть зачищено до проектной отметки.
В случае разработки грунта котлована с водоотливом его дно выравнивают, проверяют размеры и при необходимости уплотняют основание. Для этого на дно засыпается и утрамбовывается слой гравия или щебня толщиной 10-15 см.
При мокрых глинистых грунтах в основание, предварительно очищенное от верхнего разжиженного слоя, следует втрамбовать слой щебня толщиной не менее 10…15 см с проливкой его цементным раствором.
При обнаружении на дне котлована ключей они должны быть заглушены, а если это не удаётся, необходимо устроить коптаж с отводом воды за пределы фундамента. Коптаж - сооружение (каменная наброска, колодец, траншея) для перехвата и сбора подземных вод в местах их вывода на поверхность (см. рис.).
В котлованах под фундаменты средних и больших мостов, особенно при статически неопределимых системах пролётных строений, грунты в основаниях должны быть испытаны и проведено контрольное бурение для проверки действительной мощности несущего слоя.
Если грунт в заполненном водой котловане разрабатывали без водоотлива, то для возможности откачки воды из котлована перед бетонированием фундамента необходимо уложить тампонажный слой из бетона способом подводного бетонирования. Тампонажный бетон по своим качествам обычно не может быть составной частью конструкции фундамента, поэтому его нужно располагать ниже проектной отметки основания низкого свайного ростверка, причём соответственно должны быть увеличены глубина котлована.
При сооружении фундаментов необходим тщательный контроль всех скрытых работ, т.е. проверка состояния и плотности грунта дна котлована, отсутствие раковин в бетонной кладке, необходимо испытывать образцы бетона из различных частей фундамента и т.п.