Презентация фундаменты глубокого заложения

Обновлено: 15.04.2024

Всероссийская конференция с международным
участием
«Фундаменты глубокого заложения и
Пермский национальный исследовательский
геотехнические
проблемы
территорий»
политехнический
университет
Технологическая механика грунтов,
оптимальное проектирование,
динамика фундаментов и передача
колебаний через грунт,
сейсмостойкость свайных
фундаментов и фундаментов на
естественном основании,
виброползучесть оснований, станции
метрополитена.
В.А. Ильичев
Академик РААСН, профессор, д.т.н.
2017 год, Пермь.
1

Технологическая механика грунтов
Усилия и деформации в
большеразмерных
фундаментах и в подземных
частях зданий и сооружений
зависят от технологии
возведения конструкций
Контактные напряжения и изгибающие
моменты от собственного веса при
бетонировании нижней фундаментной
плиты турбоагрегата мощностью 1млн
200тыс кВт
3

Технологическая механика грунтов
Задача о растущем штампе – 1976 г.
Формирование эпюры контактных напряженийЭпюры изгибающих моментов
при бетонировании «слева-направо» при бетонировании «слева-направо»
4

6
Технологическая механика грунтов
ТРК на Манежной площади
Начало строительства
1993г.
Завершение - 1997 г.
Площадь - 380х150 м2
Глубина котлована - до 17м
Количество подземных
этажей - 4
Ограждающая конструкция
- «стена в грунте» и
буросекущиеся сваи
Условия плотной
существующей застройки
Один
из
первых
проектов
освоения
подземного пространства г. Москвы, где
использованы принципы технологической
механики грунтов
Характерный инженерногеологический
разрез

7
Технологическая механика грунтов
ТРК на Манежной площади. Ограждение котлована- 1996 г.
Зависимость усилий конструкции «Стена в грунте» от способа крепления
7

9
Технологическая механика грунтов
ТРК на Манежной площади
Этапы
моделирования
строительства подземной части
9
9

11
Технологическая механика грунтов
ТРК на Манежной площади
Программа научного
сопровождения
включала:
Прогноз
изменений
гидрогеологического
режима и мероприятия
по
сохранению
существующих условий;
Прогноз
влияния
строительства
на
деформации
существующих зданий и
тоннелей
метрополитена;
Разработку
комплексного
мониторинга
площадке;
системы
на
мероприятий
ОдинРазработку
из
первых
проектов
по защите окружающих
освоения
подземного
зданий и сооружений.
пространства
г.
Москвы, 11где
использованы
принципы

12
Влияние требований по ограничению
деформаций окружающих зданий на
конструкцию и технологию строящегося
объекта
12

Проект транспортной развязки на пл. Гагарина
Подземный мост для третьего транспортного кольца над станцией метро на
пл. Гагарина в Москве
13
13
Заказчик – ООО «Организатор»
Ген. Проектировщик – ГУП «Мосинжпроект»
Ген. Подрядчик – Корпорация ТРАНССТРОЙ
13

В качестве оснований тяжелых и чувствительных к
неравномерным осадкам сооружений стремятся
выбрать скальные и полускальные породы или мало
сжимаемые
грунты.
К
таким
сооружениям
относятся
фундаменты
тяжелых
кузнечных
молотов, крупных прессов, зданий насосных
станций и водозаборов, опоры мостов и т.д.
Чтобы возвести подобные сооружения на прочном
основании, в ряде случаев приходится прорезать
значительную, иногда в несколько десятков
метров, толщу слабых, водонасыщенных грунтов.

3. Область применения опускных колодцев:

Применяемые методы устройства глубоких опор можно
свести к следующим основным видам:
1.Опускные колодцы
Область применения опускных
колодцев:
- При глубоком залегании хорошего грунта.
- При больших сосредоточенных нагрузках.
- При однородных грунтах и малом притоке
воды.
- Для устройства подземных сооружений.

Последовательность
выполнения работ:
1.Устройство колодца
непосредственно на поверхности
грунта.
2.Разработка грунта
(погружение колодца).
3.Наращивание колодца
(погружение происходит под
собственным весом).
4.Погружение колодца на
проектную отметку и удаление
из него грунта.
5.Заполнение колодца
(бетонирование).
Если колодец входит в
состав фундамента, то такие
колодцы называются
массивными.
Если колодец используется в
качестве помещения (резервуар и
т.д.), то такие колодцы
называются колодцами –
оболочками.

Тиксотропная
рубашка
1 - банкетка ножа;
2 - ножевая часть;
3 - замок из плотной
глины;
4 - оболочка;
5 - тиксотропный
раствор;
6 - форшахта.
- слой специального глинистого раствора,
заливаемого в зазор между породной стенкой шахтного ствола (котлована) и
внешней
поверхностью погружаемого методом "опускного колодца"
сооружения. Назначение Т. р.: снижение сил трения погружаемой конструкции
о породу; предотвращение обрушения или сползания породных стенок за счёт
нагрузки, создаваемой раствором, плотность которого превышает плотность
грунтовых вод.

Форма колодца в плане может быть различной и определяется
применяемым материалом. Плоские стенки прямоугольного колодца
будут работать на изгиб, а стенка круглого колодца - только на
сжатие.
Погружению колодца в основание
сопротивляются силы трения стен
колодца о грунт. Для уменьшения
трения
колодцам
придают
коническую или цилиндрически i = 1: 100
уступчатую форму.
Цилиндрическая форма
Тиксотропная
рубашка
Коническая
Цилиндрическая уступчатая

При высоком У.Г.В. вода проникает внутрь колодца, вызывая
перемещения частиц грунта – механическая суффозия. Вокруг
колодца образуется грунт с нарушенной структурой. Поверхность
грунта начинает опускаться, вызывая деформации соседних
зданий, что не допустимо.
Воронка осадки
грунта
Альтернатива данному явлению –
погружение колодца без откачки воды.
В этом случае ведут подводные
работы
при
гидростатическом
равновесии.
У.Г.В.
Движение воды суффозия
У.Г.В.

Проектирование колодцев:
1 часть – определение наружных размеров колодца, глубины заложения,
предварительной величины и формы поперечного сечения.
2 часть – выбор материала, определение необходимой толщины стен и
способа погружения.
E a h tq 45
2
2
Схема нагрузок, действующих на
колодец в последний момент
погружения
t
Q
Еа
t
Еа
S
Еа – активное давление грунта на боковую
стенку;
t – силы трения;
Q – вес колодца;
S – распорные силы ножа.
1.Глубина
погружения
колодца
определятся
характером и напластованием
грунтов.
2.Осадка
–
должна
находиться
в
допустимых
h пределах, как для фундаментов
на естественном основании.
3.Определение
размеров
подошвы колодца производится
как для обычных фундаментов.
Условие погружения:
Q t

2. Кессоны
Кессон –фундамент глубокого заложения, выполненный в виде ящика
без дна, опускаемого в грунт под действием собственного веса,
оборудованного устройством для нагнетания сжатого воздуха в
рабочую камеру кессона, что предотвращает поступление в нее
воды и позволяет рабочим производить выборку грунта.
Шлюз
Воздух
Шахта
Над
кессонная
кладка
Такой способ впервые
использовался ещё в XVII
веке,
в
Швеции,
в
водолазном колоколе для
работы на дне водоемов.
Кессон
Водолазный колокол
Рабочая камера

Преимущество
фундаментов
глубокого
заложения:
позволяют возводить фундамент в любых
инженерно-геологических и гидрогеологических
условиях.
Недостатки:
вредное воздействие сжатого воздуха на
организм рабочих, большой объем бетонной
кладки в массивной конструкции фундамента,
неиндустриальность конструкции и высокую
стоимость кессонных работ.

Расчетная схема
кессона
q – масса над кессонной кладки;
Р – давление внутри кессона;
Rв – вертикальная реакция под ножом;
Rн – наклонная реакция под ножом;
Eа – активное давление грунта.
q
Eа
Eа
P
Rн
Rв
Rн
Rв
По мере разработки грунта в рабочей камере устраивается
надкессонная кладка.
Глубина погружения кессона ниже горизонта воды ограничивается тем
давлением воздуха, которое ещё не оказывает вредного влияния на
рабочих, это 3,0…3,5 атм., или 35…40 м.
Способ погружения кессона аналогичен опускному колодцу.
Время пребывания рабочих в кессоне ограничено 2…6 часами в
зависимости от величины избыточного давления. На каждого рабочего
в кессоне должно подаваться не менее 25 м3 сжатого воздуха в час.

14. 3. Стена в грунте

В основном
предназначается для
заглубленных
сооружений. По контуру
здания вырывается
узкая и глубокая
траншея,
заполняющаяся
готовыми элементами
из железобетона или
просто бетоном.
Рационально
применяется для
строительства тяжелых
зданий, подземных
сооружений (гаражей,
подземных этажей
домов, переходов).

Технологическая
схема устройства
«стены в грунте»:
1—устройство
форшахты
(укрепление верха
траншеи);
2 — рытье траншеи
на длину захватки;
3 — установка
ограничителей
(перемычек между
захватками);
4 — монтаж
арматурных каркасов;
5 — бетонирование на
захватке методом
вертикально
перемещаемой трубы

htg 45 w hw
2
2
Грейфер
Форд
шахта
У.Г.В.
h
hw
Глиняный
раствор
1
Давление от раствора
должно быть больше
давления
окружающей
среды. Для того чтоб
удержать давление в
устье
траншеи
применяют форд шахту
(металлическую
или
ж/б).
1 >

Полученная стена в грунте замыкается в плане и создается
единая конструкция. Грунт постепенно выбирается в направлении
сверху – вниз, с устройством дисков перекрытий – элементов
жесткости, играющих роль распорок.
Пример: строительство подводных гаражей в Женеве.

1. Казахская головная архитектурно-строительная академия Факультет общего строительства Дисциплина «Геотехника II»

Казахская головная архитектурностроительная академия
Факультет общего строительства
Дисциплина «Геотехника II»
Лекция 23
Фундаменты глубокого заложения
Академический проф, докт.техн.наук
Хомяков Виталий Анатольевич
2015 г.

2. Опускные колодцы

3. Конструктивные детали и нагрузки, действующие на колодец

• А) конструкция ножа; б) сборный опускной колодец; в) нагрузки,
действующие на колодец во время погружения; г) эпюры
неравномерного грунта по боковой поверхности при «навале» на грунт
во время неравномерного погружения;
• 1 – щель, заполняемая раствором бентонитовой глины; 2 – бетонная
стенка; 3 – нож из сварной стали; 4 – железобетонное днище колодца.

4. Способы погружения

5. Схема работы опускного колодца и их проектирование

6. Схема возведения фундамента глубокого заложения кесонным методом

Глубина погружения кессона ниже горизонта воды ограничивается тем давлением воздуха,
которое еще не оказывает вредного влияния на рабочих, это 3,0…3,5 атм., или 35…40 м.
Способ погружения кессона аналогичен опускному колодцу. Время пребывания рабочих в
кессоне ограничено 2…6 часами в зависимости от величины избыточного давления. На
каждого рабочего в кессоне должно подаваться не менее 25 м3 сжатого воздуха в час.

7. Расчет кессонной камеры

Расчет кессонной камеры производится на отдельных этапах.
1. Кессонная камера с некоторой частью надкессонного строения оперта на
подкладки, оставленные в фиксированных точках.
2. Кессонная камера опущена на проектную глубину; давление воздуха в кессоне
вследствие его форсированной посадки равно 50% от расчетной величины для данной глубины опускания.
3. То же, но давление воздуха равно расчетному.
4. То же положение, но ножевая часть очищена от грунта.

8. Стена в грунте

Последовательность
выполнения работ
следующая.
1. В грунте отрывается
траншея (жесткий грейфер
или механизированный
траншеекопатель) на
проектную глубину с врезкой
в водоупор (в = 60…100 см;
Н = 40…50 м).
2. Разработка траншеи
ведется под глинистым
раствором
монтмориллонитовой глины.
3. Траншея бетонируется
методом В.П.Т. – создается
бетонная (ж/б) стенка.

Слайд 1

Казахская головная архитектурно-строительная академия Факультет общего строительства Дисциплина «Геотехника II» Лекция 23 Фундаменты глубокого заложения Академический проф, докт.техн.наук Хомяков Виталий Анатольевич 2015 г.

Слайд 2

Слайд 3

Конструктивные детали и нагрузки, действующие на колодец А) конструкция ножа; б) сборный опускной колодец; в) нагрузки, действующие на колодец во время погружения; г) эпюры неравномерного грунта по боковой поверхности при «навале» на грунт во время неравномерного погружения; 1 – щель, заполняемая раствором бентонитовой глины; 2 – бетонная стенка; 3 – нож из сварной стали; 4 – железобетонное днище колодца.

Слайд 4

Способы погружения Тиксотропная рубашка – глиняный раствор позволяет уменьшить толщину стен в 2…3 раза.

Слайд 5

Слайд 6

Схема возведения фундамента глубокого заложения кесонным методом Глубина погружения кессона ниже горизонта воды ограничивается тем давлением воздуха, которое еще не оказывает вредного влияния на рабочих, это 3,0…3,5 атм., или 35…40 м. Способ погружения кессона аналогичен опускному колодцу. Время пребывания рабочих в кессоне ограничено 2…6 часами в зависимости от величины избыточного давления. На каждого рабочего в кессоне должно подаваться не менее 25 м3 сжатого воздуха в час.

Слайд 7

Расчет кессонной камеры Расчет кессонной камеры производится на отдельных этапах. 1. Кессонная камера с некоторой частью надкессонного строения оперта на подкладки, оставленные в фиксированных точках. 2. Кессонная камера опущена на проектную глубину; давление воздуха в кессоне вследствие его форсированной посадки равно 50% от расчетной ве- личины для данной глубины опускания. 3. То же, но давление воздуха равно расчетному. 4. То же положение, но ножевая часть очищена от грунта.

Слайд 8

Стена в грунте Последовательность выполнения работ следующая. 1. В грунте отрывается траншея (жесткий грейфер или механизированный траншеекопатель) на проектную глубину с врезкой в водоупор (в = 60…100 см; Н = 40…50 м). 2. Разработка траншеи ведется под глинистым раствором монтмориллонитовой глины. 3. Траншея бетонируется методом В.П.Т. – создается бетонная (ж/б) стенка.

Слайд 9