РАЗДЕЛ 2
ПРЕДЛАГАЕМЫЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ
ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ СТВОЛОВ, ВОЗВОДИМЫХ НАД ДЕЙСТВУЮЩИМИ
КАНАЛИЗАЦИОННЫМИ КОЛЛЕКТОРАМИ
2.1. Исходные положения выбора конструкции стволов
Приведенный в первом разделе анализ показал, что в настоящее время отсутствуют
принципы конструирования вертикальных стволов с заглублением до 50-70м,
возводимых над действующими канализационными коллекторами, не разработаны
соответствующие конструктивные решения этих сооружений
Большинство канализационных коллекторов проложены вдоль рек, в пониженных
местах городов, имеющих сложные инженерно-геологические и гидрогело-гические
условия или по территории со стесненной застройкой.
Подтверждением этому являются системы канализации глубокого заложения городов
Киева, Москвы, Санкт-Петербурга, Харькова, Днепропетровска и др. При возведении
90-95% стволов этих систем приходится применять конструктивные решения,
учитывающие специальные методы производства работ. Проходка стволов в
обводненных породах производится с водоотливом или водопонижением, в случае
оплывающих грунтов выполняются их замораживание или химическое закрепление,
устройство шпунтового ограждения, что удорожает строительство и увеличивает его
продолжительность настолько, что становится целесообразным применение других
более эффективных специальных методов. В таких случаях одним из путей решения
этой задачи может быть применение опускных колодцев в тиксотропной рубашке или
"стена в грунте", которые бы обеспечили техническую возможность, безопасность и
экономичность выполнения работ, не используя сложные высокозатратные
специальные способы.
Вместе с тем степень изученности основных факторов, от которых зависят те или
иные конструктивные технологические решения упомянутых сооружений для стволов,
погружаемых над действующими канализационными коллекторами, недостаточна. Для
решения этого принципиально важного вопроса выполнены исследования.
Путем сравнения проанализирована качественная сторона нагрузок и воздействий на
вертикальные ограждения стволов, сооружаемых методом опускного колодца в
тиксотропной рубашке и «стена в грунте» (табл. 2.1).
Таблица 2.1
Основные нагрузки, действующие на опускной колодец в тиксотропной рубашке и
«стену в грунте», возводимых с применением сборных железобетонных элементов
Действующие силы
Опускной колодец в тиксотропной рубашке
Сборная «стена в грунте»
3
7
Горизонтальное давление грунта и гидростатическое давление тиксотропной рубашки
Боковое давление, возникающее в грунте при заполнении траншеи бетоном и
передаваемое грунтом на стены после твердения бетона
Крены и навалы
Неравномерное обжатие стен
Силы трения
Собственный вес сооружения
Транспортные и монтажные нагрузки
Усилие сопротивления грунта под подошвой ножа при погружении колодца
+
-
+
Примечание:
(+)- действующая нагрузка;
(-)- отсутствие нагрузки.
Данные этой таблицы позволяют сделать вывод, что качественный характер
воздействий на стволы, сооружаемые как методом опускного колодца в тиксотропной
рубашке, так и «стена в грунте», близок, а поэтому при прочих равных условиях
объемы железобетона, зависящие, в первую очередь, от толщины вертикального
ограждения могут быть одинаковы.
Равные значения толщин стен сборных опускных колодцев конструкции ППСП [74] и
сборных плоских панелей "стена в грунте", примененных НИИСП и
Укрводоканалпроектом [41], являются тому практическим подтверждением.
Известно, что часть арматуры стен опускного колодца работает только во время
погружения и становится излишней в процессе эксплуатации [71-73].
Этот недостаток, хотя и в меньшей степени, но свойственен и конструкции «стена
в грунте». Так, использование сборных конструкций «стена в грунте» значительных
размеров требует дополнительного армирования для обеспечения прочности в
процессе подъема, перевозки и стыковки.
В период погружения стены опускных сооружений подвергаются воздействию
активного давления грунта, поскольку имеется возможность его горизонтального
смещения в конусообразных зонах предельного равновесия. Поэтому их расчет
выполняют на активное давление грунта [62,86,130,146,178]. Вертикальные
ограждения сооружений, возводимые способом «стена в грунте», предотвращают
горизонтальные смещения грунта. В связи с этим их расчет производят на
воздействие основного горизонтального давления в состоянии покоя
[41,42,127,143,154,160].
Опираясь на исследования [33,47,69,176,218,220], согласно которым при смещении
стенки от грунта боковое давление покоя Е0 уменьшается до величины активного
Еа, а при смещении на грунт увеличивается до величины пассивного Еп (рис.2.1),
можно принять, что стены опускных сооружений подвергнуты действию
горизонтального активного давления грунта, значение которого меньше, чем
воздействующие на «стена в грунте».
Рис.2.1.Зависмость изменения бокового давления грунта от перемещения стенки
Вцелом вышеприведенные сопоставления нагрузок и воздействий на вертикальные
ограждения опускных сооружений в тиксотропной рубашке и "стена в грунте"
позволяет считать, что с этой точки зрения в одинаковой мере допустимо
применение как одних, так и других конструктивных решений.
Рассматривая организационные и технологические аспекты применения "стена в
грунте" для возведения вертикальных стволов, можно отметить следующее:
-применение «стена в грунте» для вертикальных стволов малого поперечного
сечения нерационально, так как возможно обрушение внутреннего целика при
замыкании оконтуривающей траншеи[45];
-явный