Опускной колодец - это замкнутая в плане, открытая сверху и снизу оболочка, под защитой которой грунт разрабатывают и выдают наверх. Они применяются в случае, когда:

- с поверхности залегает слабый слой;

- грунт водонасыщенный или даже покрытый водой (опоры мостов);

- в гидротехнических сооружениях (насосные станции, водозаборы);

- при строительстве подземных резервуаров и хранилищ;

- в промышленности при больших горизонтальных нагрузках;

- в естественных условиях, например, при строительстве подземных складов, гаражей.

Основная идея опускного колодца заключается в том, что на поверхности грунта сначала устраивают кладку колодца на некоторую высоту. Затем разрабатывают грунт изнутри, извлекая его на поверхность и подкапывая под стенки. Под собственным весом колодец опускается, его наращивают и продолжают погружение.

На колодцы, опускаемые под собственным весом, расходуется большое количество бетона. Поэтому инженером Озеровым в 1945 г. был предложен способ опускания в тиксотропной рубашке. Он состоит в том, что к наружной поверхности стенки колодца подается глинистый раствор. Обычно применяют бентонитовые глины. Применение этого способа позволяет резко снизить трение по боковой поверхности, а следовательно, и толщину стенки.

По форме в плане опускные колодцы могут быть круглые, овальные, квадратные, прямоугольные. По высоте они могут быть цилиндрической, конической и ступенчатой формы.

Материал: кирпичная и бутовая кладка, дерево, монолитный бетон, монолитный и сборный железобетон. В настоящее время используются почти исключительно последние два вида.

При сооружении опускных колодцев обычно применяют следующую последовательность работ:

1. Если грунт неводонасыщенный, откапывают неглубокий котлован
h = 2–5м, устраивают в нем песчаное уплотненное основание, на котором возводят секцию колодца. Если грунт водонасыщенный или местность покрыта водой, то секция устраивается на намытом островке или опускается с понтонов.

2. Разрабатывается и извлекается грунт изнутри. Если грунт связный, или песчаный плотный, или с включениями галечника, разработка ведется грейфером. Несвязные грунты разрабатывают гидроэлеваторами, эрлифтами.

3. Наращивается новая секция колодца, разрабатывается грунт с подкопкой под стены и т.д. В тех случаях, когда колодец под собственным весом не опускается, на нем делают временное перекрытие и симметрично погружают. После опускания снимают груз, разбирают перекрытие и продолжают разработку грунта. Такой способ возможен при небольших диаметрах колодцев, когда его легко перекрыть.

При легких колодцах опускание возможно с применением вибропогружателей.

4. После опускания на проектную глубину колодец заделывают кладкой. В том случае, когда площади боковой поверхности колодца достаточно для восприятия нагрузки, его заполняют песком с уплотнением. Если же колодец устраивают в водонасыщенном грунте, то сначала бетонируют дно подводным способом, затем откачивают воду, а потом насухо кладут бутовую кладку или заполняют бутобетоном или песком.

Пример расчета

Дано: b = 10 м, h_o = 15 м, γ = 18,6 кН/м³, φ = 30^о, бетон класса В10.

Решение

,

,

,

, , , b = 1,

, ,

,

.

Для уменьшения стенки нужно:

а) ввести внутренние стенки;

б) изменить форму в плане;

в) армировать.

Рассмотрим случай, когда вводятся внутренние стенки.

Предположим, что толщина стенки будет 1,5 м (наружная) и 1,2 м (внутренняя).

Тогда .

,

,

,

.

Тогда , .

,

.

Превышение объема бетона

.

Проверка на опускание колодца

,

,

,

.

Колодец круглый

(в плане)

.

.

.

Проверка на опускание колодца

Опускание колодца под действием собственного веса не обеспечено, необходимо увеличить толщину стенки.

Принимаем .

4922 кН > 4380,3 кН

Погружение обеспечено.