ОРЛЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ, ПРОЕКТНО-ИЗЫСКАТЕЛЬСКИЙ К КОНСТРУНТОРСКО-ТЕХНОДОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ОСНОВАНИЙ И ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ кивни Н.М. ГЕРСЕВДНОВА ГОССТРОЯ СССР

Инженерный центр ВНИИОСП

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО УСТРОЙСТВУ ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ СПОСОБОМ ОПУСКНОГО КОЛОДЦА В ГРУНТАХ СО СКАЛЬНЫМИ ПРОСЛОЙКАМИ

МОСКВА—1991

ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ВСЕСОЮЗНЫМ НАУЧНО—ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ, ПРОЕКТ НО-НЗЫСКАТЕЯЬСККЙ И КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ОСНОВАНИЙ И ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ ■Kill И.М. ГЕРСЕВАНОВА ГОССТРОЯ СССР

Инженерный центр ВНИИОСП

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО УСТРОЙСТВУ ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ СПОСОБОМ ОПУСКНОГО КОЛОДЦА В ГРУНТАХ СО СКАЛЬНЫМИ ПРОСЛОЙКАМИ

МОСНВА—1991

цинэ обделки тоннеля (рио.4).

3.16.    При соответствующем технико-экономическом обосновании стены колодцев могут быть выполнены в сборно-монолитном варианте.

В этих случаях целесообразно использовать несъемную опалубку.

3.17.    Возможно применение в качестве конструкции стен два ко-аксильно установленных тюбинговых (блочных) кольца о заполнением полости между ними монолитным бетоном.

3.18.    При возведении сборно-монолитных следует стремиться размещать рабочую арматуру в сборных железобетонных облицовках, сводя до минимума арматурные работы между ними.

3.19.    Закрепление колодца против есплытия следует обеопечивать прпгрузом из прилегающего грунтового массива при помощи:

тампонажа полости тиксотропией рубанки нагнетанием цементного раствора с одновременным удалением глинистого раствора;

устройства воротника (рис.5);

устройства горизонтальных и вертикальных анкеров (рис.6).

Воротник следует предусматривать при глубине первоначального котлована не менее 5 м и опирать на наружный уступ степы. При этом основание котлована, со дня которого начинается опускание колодца, должно быть на 0,5 м Еше уровня грунтовых вод. Воротник рекомендуется предусматривать оборной конструкции.

Допускаются монолитные воротники и соединение их с железобетонная форшахтами. Засыпку воротника желательно производить песчаным грунтом, укладываемым с уплотнением.

Горизонтальные и вертикальные анкеры не допускается предусматривать в текучих супесях, мягко пластичных, текучепластичных и текучих суглинках и глинах. Горизонтальные анкеры (рис.7) - короткие железобетонные сваи, погружаемые в грунт домкратами через отверстия в стенах колодца после его погружения, рекомендуется располагать на глубине залегания пластов грунта с наибольшей несущей способностью; при этом толщина сдоя грунта над горизонтальной сваей должна быть не менее I м. В однородных грунтах горизонтальные сваи - анкеры следует располагать на глубине днища. Горизонтальные сваи большой несущей способности рекомендуется выполнять буронабивными, в обсадных трубах диаметром более 0,6 м, зедевлива® трубы в грунт с уклоном вниз на 5-10°. Проемы для свай образуют закладкой деревянных пробок при изготовлении стен колодцев.

3.20. Вертикальные анкеры (свая) следует располагать внутри колодца, закрепляя их в днище или по периметру стен. Увеличивать

U

Рис.4. Пример конструкции бортика I у проема для тоннеля 2;

3 —колодец; 4 - закладная пластина, к которой припаривается арматура 5 бортика

Рве.5. Примеры конструкций воротников j-а-сборного; б-монолитного; в-монолитлого отрезного; 2-форшахта; З-эатампонированная цель тиксотропной рубашки

Рис.6. Схема устройств дня закрепления колодца против всплывания:

I-Еертикалышй анкер; 2- короткая горизонтальная свая;

3- затампонироЕанная щель тиксотропной рубашки;

4- форо акта

Рис.7. Примеры конструкций сборных (а) и буронабивных (б) горизонтальных свай:

1-нох кололпа: 2-короткая овая; 3-стержень, привариваемый к закладным пластинам 4; 5-хоцуты, закреплггацие сваю в дншде 6; 7- обсадная труба; 8-арматурныя каркас

толщины стен и днища колодцев с цель» пригрузки колодца против всплывания не допускается.

U. Основные положения расчета опускных колодцев

4.1.    На нагрузки и воздействия, возникающие в условиях строительства колодцев, должны выполняться следующие расчеты:

а) по схемам, учитывающим наличие только наружных стен; по прочности колодца или его первого яруса, подлежащего погружению, при онятин с временного основания (если это предусмотрено проектом производства работ);

по погружению колодца;

по прочности и устойчивости формы наружных стен при погружении колодца.

Колодцы овальной или прямоугольной формы, имеющие внутренние стены, с которыми они погружаются, рассчитываются с учетом этих стен.

0) по расчетным схемам, учитывающим наличие наружных отен и днища;

по прочности днища;

на всплывание колодца;

прочности и устойчивости формы стен, а также сдвига по подошве и опрокидывания при отрыт и и односторонних выемок вблизи колодца (если они предусматриваются проектом производства работ).

Сборные элементы, кроме того, должны рассчитываться на нагрузки, возникающие в процессе их изготовления, транспортирования и монтажа.

4.2.    Расчет прочности наружных стен в условиях строительства следует производить, когда колодец погружен до проектной (наибольшей) глубины, и для каждого яруса стен при погружении колодца ярусами.

Круглые колодцы со сплошными стенами следует рассчитывать как оболочки с верхним и нижним свободными краями.

Нижний конец железобетонной ножевой части колодца следует рассчитывать как консоль, защемленную в оболочке колодца, на которую грум давит о наружи или изнутри. При этом расчетные нагрузки увеличиваются на коэффициент, равный 1,2, учитывающий резкие посадки колодца.

4.3.    Колодцы рекомендуется рассчитывать по существующим прог-

раммам расчета оболочек на ЭВМ, желательно о учетом совместной работы с грунтом, например по программе расчета опускных колодцев, разработанной Харьковским Водоканалпроектом в 1978г.

4.4.    Расчет прочности железобетонного днища должен производиться как пластинки с краями, шарнирно - опертыми на колодец.

4.5.    Днище, на которое опираются внутренние стены или колонны с регулярна* шагом, рассчитывается соответственно как многопролетная пластина, состоящая из прямоугольных панелей, или пластина, опертая в вершинах прямоугольной сетки.

Вертикальные буровые анкеры, заделываемые в днище, учитываются в расчете днища как сосредоточенные нагрузки, имеющие направление, обратное давлению грунта.

4.6.    Расчет сдвига по подошве и опрокидывания колодца при от-рытжн односторонних выемок вблизи колодца следует производить в соответствии с требованиями главы СНиП 2.02.01-83по проектированию оснований зданий и сооружений( М.,Стройиадат, 1985).

4.7.    На натруэки и воздействия, возникающие в условиях эксплуатации колодца, должны выполняться следующие расчеты:

прочности и уотойчквостк формы наружных и внутренних стен, колонн, днища и перекрытий;

всплывания колодца;

осадки колодца;

сдвига по подошве и опрокидывания колодца (при больших односторонних горизонтальных нагрузках).

4.8.    При расчете колодцев, внутренние отсеки которых по технологическим требованиям заполнены водой, должна учитываться дополнительная гидростатическая нагрузка на ограждающие конструкции этих отсеков.

4.9.    Расчет осадок колодцев и изменение осадок во времени следует выполнять как для фундаментов на естественных основаниях в соответствии о требованиями главы СНиП по проектированию оснований зданий и сооружений о учетом усилий трения колодца по грунту, вызываемых осадкой колодца.

4.10.    Железобетонная цилиндрическая оболочка в кольцевом направлении рассчитывается как внецеятренно - сжатый кольцевой элемент с симметричной или несишетричной арматурой в зоне тиксотропной рубашки прямоугольного сечения и в ножоеоЙ части таврового сечения. Полку в сжатой зоне железобетонного ножа образуют с надувной стороны. Режущей части, а с пнутройной стороны - участок пр^шкашей

стены.

В меридиональном направлении железобетонное сечение оболочки рассчитывается как внецентренно - сжатый элемент, в котором нормальная сила формируется собственным весом стены, нагрузкам?, от перекрытий и др.

У. Проиаводотво работ по погружению оцускных колодцев в грунтах со скальными прослойками

5.1.    Комплекс работ по погружению колодца включает следующие основные технологические процессы:

изготовление форшахты при погружении колодца вадавливанием гидравлическими домкратами и монтаж задавллвавдих устройств;

монтаж ножевой части в форшахте или на дневной поверхности;

наращивание колодца по мере его опускания;

устройство днища подводным способом иди насухо.

5.2.    К вспомогательным процессам относятся:

монтаж глииорастворного уела при погружении колодца в тиксотропной рубашке;

монтаж ограждений и рабочих полков;

отсыпка песчаной подготовки или изготовление временного основания под ножевую часть;

снятие колодца с временного основания перед погружением.

5.3.    Монтаж стен колодца на вою высоту следует производить для погружаемых под собственным весом колодцев о глубиной погружения до 10 м.

5.4.    При погружении колодцев под собственным весом на глубину, большую 10 м, реям наращивания стен следует назначать в соответствии с принятой технологией выемки грунта при обеспечении возможности местного наращивания стен дда создания местного притру за при исправлении перекосов.

5.5.    При погружении колодцев принудительным залавливали ем независимо от глубины погружения наращивание стен следует производить кольцами (яруоамч) о высотой, равной (кратной) ходу саповых цилиндров.

5.6.    Цри пересечении скальных прослоек в колодцах, погружаемых под собственны* весом, следует применять буровзрывные работы о разбуриванием вабоя по воей площади с оставлением расчетных эон опира-

УДК 624.

Рекомендации распространяются на разработку проектов производства работ и строительство подземных сооружений способом опускного колодца в грунтах, содержащих скальные прослойки. В них изложены сведения о конструкциях опускных колодцев, их погружении, контроле качества производства работ, а также требования по технике безопасности.

Рекомендации разработаны Инженерным центром ВНИИ оснований и подземных сооружений нм.Н.М.Гэрсеванова под руководством канд.техн, наук Ю.А.Березтщкого. В работе принимали участие В.М.Рухов и Ю.М. Салихов, Б.Б.Михайлова, В.3.Коган и А.А.Арсеньев.

Разработчики приносят благодарность докт.тахн.наук, профессору М. И. Смородинону за критические замечания при о оставлении Рекомендаций.

Рекомендации предназначены для инженерно-технических работников строительных и проектных организаций.

Предложения и замечания по содержанию Рекомендаций направлять по адресу: 109428, Цооква, 2-я 1!нститутская ул. ,д.6, ННИИОСП.

((Г) Ордена Трудового Красного Знамени Всесоюзный научно-исследовательский , проектно-изыокательский и конструкторско-технологический институт оснований и подземных сооружений им.Н.М.Гврсеванова, 1991

ния.

5-7. Работа по разрушению скальной породы и опускание колодца производят в следующей очередности (рис.8); взрывают и убирают породу по всей площади котлована па величину предполагаемого очередного опускания колодца (не более 0,5 и); взрывают я удаляют породу под банкеткой ножа колодца между зонами опирайте. Для поддержания колодца в зовах опирайте иногда применяют деревянные стойки. Количество, размеры, а также размещение стоек под ножом назначают в завис иное та от расчетного давления на стайку и прочности породы в основания стоек.    В    местах    установки    отоек    породу удаля

ют на 0,2 м глубже намечаемой посадки колодца; под нож колодца устанавливают требуемое по расчету количество стоек; взрывают и удаляют грунт в зонах опирайте; после взрыва стоек происходит опускание (посадка) колодца.

5.8.    При разработке породы под банкеткой ее необходимо удалять на 5-10 ом за пределы ножа. Образовавшиеся при этом пазухи следует накладывать глиной.

5.9.    Общий вес заряда    на    объем    породы,    взрываемой,    данной

серией ишуров, определяют по формуле

Q#= о,7 к Fh i,

еде К - расчетный удельный расход ВВ, кг/см⁸ (табл. 2);

F - площадь дробления породы данной оерией зарядов, \г\ толщина взрываемого слоя порода, м.

Вес одного заряда Gl определяют из выражения

Q - о,Ъ53Гс1¹£ А .

Здесь d - диаметр заряда, Ъм; -

( - длина заряда, Эм ( С. » 0,7Ь , где L - длина юпура);

А - плотность заряда, кг/дм³ (Да 0,9).

Число юпуров (диаметрам 42 мм) равно:

I. Общие положения

IЛ* Настоящие рекомендации являются дополнением к СНиП 3.02.03-84. Подземные горные выработки и СНиП 3.02.01-83. Основания и фундаменты. Правила производства работ, а также других документов.

1.2.    Строительство подземных сооружений способом опускного колодца следует осуществлять по периодам: подготовительному, последовательность выполнения работ которого определяется проектом организации строительства / HDC /;

первому основному, в состав которого входят: устройство фор-шахт ы, монтаж ножевой части и залавливавших устройств;

второму ооновному, в состав которого входят погружение опускного колодца, устройство подводной подушки - днища, силового днища и изготовление, если вто требуется, внутренних конструкций.

1.3.    Способ опускного колодца в грунтах со скальными прослойками может быть принят для строительства подземного сооружения на основании данных геологических изысканий, в случае выявления несоответствия фактических инженерно-геологических условий, учтенных в проекте, должны быть проведены дополнительные исследования грунтов и скальных пород о внесением соответствующих изменений в рабочую документацию.

1.4.    При производстве работ в сложных геологических условиях /наличие опаоности горных ударов, прорыва вода, плывунов и т.п./ геологическая служба заказчика обязана вести наблюдения за состоянием грунтового массива в процессе проходки и на их основе выдавать прогноз о возможно опасных зонах.

1.5.    Строительство подземных сооружений опоообом опускного колодца не допускается на геологически неустойчивых площадках (с оползнями, каретами, пустотами н т.п.), на площадках, где основания фундаментов рядом расположенных зданий и сооружений находятся в зоне обрушения грунта у колодца /за исключением случаев, когда специально предусмотренными мерами обеспечивается сохранность существующих фундаментов и коммуникаций/.

1.6.    Погружение опускных колодцев следует предусматривать до возведения расположенных вблизи зданий и сооружений.

IL Инженерно-геологические изыскания для проектирования и строительства подземных сооружений способом опускного колодца в грунтах со скальными прослойками

2.1.    Инженерно-геологические изыскания должны проводиться в соответствии с требованиями главы СНиП по инженерным изысканиям для строительства и других нормативных документов, перечень которых приведен в п.1.5. Руководства по проектированию оснований зданий ж сооружений (М., Стройиздат, 1978) о учетом оледущих дополнительных условий:

при диаметре подземного сооружения до 15 м в песчаных и глинистых грунтах разведочных скважин должно быть не менее трех яр* их глубине, превипавдей на 5 м глубину сооружения;

при большем диаметре подземного сооружения, а также в сложных инженерно-геологических условиях число скважин и их глубина должны назначаться проектной организацией по специальной прогр^аге. Сма-хжнц должны располагаться в пределах контура опускного колодца либо на расстоянии не более 5 м от его наружной поверхности.

2.2.    Скважины, пробуренные при изысканиях, должны быть затам-нониро1аяы до начала погружения колодца за исключением наблюдатель ных окиажжк. На затампонированнне скважины следует оформлять акт иа скрытые работы, а нвзатампояированные скважины передать на сохранность заказчику.

2.3.    В описании геологического отроения стройплощадки следует привести геологические разрезы, на которых должны быть показаны вое грунтовые иалкаотованжя со скальными прослойками, мощности сл< вз, их наклон, а также указано наличие крупных включений, валунов и т.п. с жх качественной и количественной характеристиками /размер пречность, процентное содержание/.

2.4.    Классификацию грунтов следует устанавливать в соответст вии с ГОСТ 25100-82.

2.5.    В инженерно-геологическом отчете должны быть приведены прогнозы максимального подъема уровня грунтовых вод я повышение степени их агрессивности. фи налички вблизи подземного сооружен? водоема следует указывать расстояние до уреза воды, характер сез< него колебания уровня ж связь грунтовых в од площадки с водоемом.

2.6.    Для уточнения геологии по трассе проходки выработки гор

но—проходческая организация должна осуществлять контрольное опережающее бурение скважин в забоях опускных колодцев для отбора образцов грунтов и скальных прослоек, а также все необходимые в забое работы, связанные о профилактикой мер по предупреждению опасности горных ударов, выбросов пород, газов и плывунов.

2.7. Црх определении характеристик горных пород прослоек по крепости рекомендуетоя руководствоваться табл.1; уточняя их на основе данных натурных и лабораторных исследований в процессе погружения опускного колодца.

Таблица I (СНиП И-11-77)

?/п	Геологическое наименование пород	Категория крепости пород	Коэффициент крепости пород по шкале Про-топьяконова
	2 . .	3	- _ 4
I.	Кварциты исключительно крепкие, джеспилиты, габбродяабаз, габбро-диорит, порфкриты исключительно крепкие	XI	19-20
2.	Базальт оливиловый, андезит, рого- X вик, диабаз, диорит высшей креяости		17 - 18
3.	фемень, кварцитовидные песчаники X исключительной крепости, окремненвые известняки высшей крепости		15 - 16
4.	Среднеэернистыв граниты, кварците-	IX	12 - 14

видные песчаники, кварциты, диабазы, гаейсы крепкие, порфирит, трахит крепкий, сиенит, амфиболиты

5.    Мелкозернистые монолитные окварцо- IX    10 - II

ванные песчаники, известняки сливные псключнтельно крепкие, мрамор исключительно крепкий

6.    Конгломерат крепкий сцементированный, УШ    8-9

песчаники крепкие сцементированные,

колчеданы, крепкие доломиты и известняки, мартитомагнетитовые руды

11-- -2 -    -    I    3    I 4

7.    Элеевик. гранит и сиенит крупнозеркис- УШ    7

тые, кварцево-хлоритовые сланцы

8.    Крепкие аргиллиты и алевролиты, песча- УП    6

но-глияистые сланцы, сидерит, магнезит,

змеевик оталькованный, известняк плотный, мартитовые руды

9.    Граниты, гнейсы, сиениты и прочие мае- УП    5

сивные и изверженные породы, сильноминерализованные или выветрившиеся

10.    Известняк мергелистый, песчаник глинис- УП-У1    4-5

тый, сланец слюдистый, доломиты, <5урне

железняки и глиноаегсистые руды

11.    Глинистые и углистые сланцы средней    У    3

крепости, плотный мергель, слабые

песчанистые сланцы, слабые известняки и доломиты, тальковые сланцы

12.    Антрацит, крепкий каменный уголь,    У    2

слабый конгломерат и песчаних, алевролит и аргиллит средней крепости

13.    Слабые гнияистыв сланцы, опока крепкая, У    1,5-2

очень слабые выветрившиеся известняки

и доломиты, каменный уголь средней крепости, крепкий бурый уголь

14.    Плотные карбонатные глины, мел плот-    1У-&    1,5

ный, мергель средней крепости, гипс, крепкая каменная соль

15.    Каменный уголь мягкий, отхарбонатная глина, трепел мягкий, мягкая опока, бурый уголь, карбонатная глина, трепел, мягкая каменная соль, пористый гипс, тяжелая глина, моренный суглинок, жирная глина и тяжелый суглинок, содержаний до 1($ гальки,

"ГГ	2 ..... 1	3	1.4
	мвлоподобные слабые породы (мергель, опока и др.).
IS.	Легкая глина, суглинки, супеси, лесс, галечник, гравий, щебень	П - I	0.9
17.	Песок, песок-плывун, почвенный слой	I	0.6
18.	Рыхлый известняковый туф, туф и другие слабые породы	I	0,4

Ш. Требования к конструированию

3.1.    Выбор конструктивного решения опускных колодцев должен производиться на основе технико-экономических показателей вариантов, учитывающих требования строительства и эксплуатации колодцев в данных геологических и гидрогеологических условиях. Следует применять конструктивные решения колодцев, при которых обеспечивается необходимая прочность, устойчивость и пространственная жесткость на всех этапах строительства и эксплуатации.

3.2.    Сравнительные техник о-эковоштчеокио расчеты следует выполнять в соответствии о требованиями "Инструкции по определению экономической эффективности капитальных вложений в строительстве" (СН 423-71). Эти расчеты осуществляются по мкнлмому приведенных затрат, которые представляют собой сушу текущих издержек и единовременных затрат, приведенных к годовой размерности в соответствии с установленными нормативными коэффициентами эффективности,

3.3.    Колодцы, погружаемые в тиксотропной рубашке, рекомендуется, как правило, проектировать оборнши из унифицированных конструкций. Сборные элементы стен (блоки, панели и др.) следует принимать наиболее крупными с учетом грузоподъемности применяемых подъемно-монтажных механизмов, условий транспортирования и изготовления .

3.4.    Для опускных колодцев диаметром в шгаяа до 15 м рекомендуется использовать сегментные железобетонные блоки, как правило, с внутренней металяоизодлцией, соединяемые в кольца посредством накладок электросваркой, при соединении колец между собой круговым сварным швом. Обычно такие блоки выполняются с выступающими над

верхним торцсм стальными накладками, изготовленными о возможность* контактировании о боковой поверхностью нижней части блока вышеле

жащего кольца.

3.5.    Конструкция ножевой части колодцев должна обеспечивать возможность ее внедрения в забой в мягких грунтах на величину, указанную в проекте производства работ. Ножевая часть не должна испытывать деформаций при ее посадке на скальные породы от веса оболочки колодца с коэффициентом перегрузки 1,2.

3.6.    Дин крлоддев диаметром в плане до 15 и, погружаемых в крупно обломочные грунты, плотные, крупные и средней крупности пески, глины с /ь 0,8, а также при необходимости опережащего заглубления ножа в грунт рекомендуются ножевые части с редущей кромкой шириной 40-60 ьм (рисЛ д,б).

3.7.    Дня колодцев диаметром более 15 м режущую кромку следует выполнять шириной 80 мм и более (рис.1,а-г).

3.8.    Предпочтительно изготовление ножевой части с металлической облицовкой со стальным резцом в ннгнай части или без него.

3.9.    Цря выполнении ножевой части о металлической облицовкой рекомендуется⁴ производить ее контрольную сборку перед установкой в проектное положение.

3.10.    Стены могут изготавливаться из плоских панелей, соединяемых между собой сваркой закладных деталей.

3.11.    Рекомендуются панели с обрамлением по контуру рамкой из стальной полосы, к которой привариваются арматурные сетки, образующие сошеотно с ними арматурный блок. Полосы при этом следует утаптывать в расчете как рабочую арлатуру. Вертикальные и горизонтальные стыки таких панелей осуществляют приваркой фланговым щаи стальных накладок к обрамляющем рамкам.

3.12.    В грунтах о нормативным сопротивлением по боковой поверхности ^ <С. 5 т/м^ рекомендуется приваривать к наружной поверхности стен колодца металлические упоры (рис.2), которые после погружения на проектную отметку упираются на форшахту.

3.13.    Проемы в наружных стенах колодцев должны дополнительно окаймтггьоя арматурой не менее сечения основной рабочей арматуры.

3.14.    Проемы следует на время погружения закладывать железобетонными панелями или стальными щитами (рве. 3).

3.15.    В местах примыкания к колодцу тоннеля по контуру проема следует предусматривать бортик с размерами, соответствующими тол-

{

Схемы хонструхця.-; нежа: а,С-«алеэоботокшй зон, выполняемый совместно с панелью; в.мляодиййквдазомтонтл нож жолодцеа со стекле: их панелей (3) и вдохов (4) ;д-мснолхт:-аге '•'.те зоб а тонкие нож я отека; в-метаотнесжи2 пряотааноЯ пок; 1-сгаяькоЙ резец; ^ор|фетчвтухагур)са; б-хубчагая резина; 6,7 - стальные шарь к петля