ОСНОВАНИЕ И ФУНДАМЕНТ ВРЕМЕННЫХ ОПОР В РУСЛЕ РЕКИ

Полезная модель относится к строительству и может быть применена при сооружении пролетных строений мостов с устройством временных опор и подмостей в русле реки.
Известны основания и фундамент для временных опор в русле реки [СТО 136-2009 Специальные вспомогательные сооружения и устройства для строительства мостов. Нормы и правила проектирования. - Москва, 2009. - п. 8.1, 8.4, 8,23] из забивных свай и, в отдельных случаях, свай-оболочек.
Однако известное устройство обладает рядом недостатков, связанных как с сооружением свайного основания, так и с разборкой и демонтажем его после использования. Рекомендуемые СТО 136-2009 фундаменты на забивных сваях (деревянных, стальных, железобетонных) и на сваях-оболочках должны иметь определенную в зависимости от расчетной нагрузки на сваю, геологических условий глубину погружения свай, конструкции ростверков и способы заделки в них свай. Все эти решения отличаются высокой материалоемкость и трудоемкостью свайных оснований и фундаментов. Наиболее существенным недостатком этого устройства является неизвлекаемость свайного основания, связанная с трудоемкостью и сложностью извлечения забивных свай, отсутствием необходимого грузоподъемного оборудования для извлечения в стесненных условиях подмостового пространства, с последующим загромождением русла реки, нарушениями водного и экологического режима реки, образованием опасных зон для людей и водного транспорта.
Из известных технических решений наиболее близкими по технической сущности к заявляемому является устройство искусственных песчаных островков для изготовления и опускания опускных колодцев (кессонов) [Глотов Н.М., Соловьев Г.П., Файнштейн И.С. Основания и фундаменты мостов / Под редакцией К.С. Силина. - М.: Транспорт, 1990. - с. 184,200] в цилиндрическом шпунтовом ограждении из плоского шпунта.
Недостатком данного устройства является существенное стеснение русла (фарватера) реки цилиндрическим ограждением островка, диаметр которого должен превышать наибольший размер фундамента временных опор в плане не менее, чем на 2 м [СТО 136-2009 Специальные вспомогательные сооружения и устройства для строительства мостов. Нормы и правила проектирования.- Москва, 2009. - п. 19.8]. Устройство в русле нескольких временных опор (для полунавесной или навесной сборки пролетных строений, сборки на сплошных подмостях) приводит к серьезным изменениям водного режима реки, несовместимых с требованиям судоходства, безопасности работ на воде, в том числе и экологической безопасности, и отрицает возможность их применения.
Задачей изобретения является устройство фундаментов временных опор в русле реки на основании из грунтонабивных свай, отличающемся от известных решений меньшей материалоемкостью и трудоемкостью сооружения и демонтажа, высокой оборачиваемостью оборудования и отсутствием последствий, усложняющих водный и экологический режим реки.
Указанный технический результат достигается тем, что в соответствии с принятой конструкцией временных промежуточных опор из мостовых инвентарных конструкций МИК-С, свайное основание и фундамент для временных опор в русле реки, отличающееся тем, что составлено из грунтонабивных свай под стойками временных опор, включающих цилиндрическое ограждение из плоского стального шпунта типа ШП-1 и ШП-2, погруженного в грунтовое основание русла на необходимую глубину, заполнение полости цилиндрического ограждения дренирующим грунтом от дна реки до отметки уровня воды, опорные железобетонные плиты, снабженные анкерными устройствами для жесткого закрепления к ним оснований временных опор и уложенные на поверхность засыпки «в распор» со шпунтовым ограждением, и стальные связи между цилиндрическими шпунтовыми ограждениями свай.
Ряд указанных отличий являются существенными:
1. По признаку компоновки свайного основания фундаменты - аналоги сформированы из забивных свай, являющихся основными несущими элементами передающими нагрузку на грунтовое основание за счет бокового трения и сопротивления острия по грунту, объединенных, как правило, жестким ростверком, распределяющим нагрузку между ними. Основными несущими элементами заявляемого устройства являются грунтовые пробки цилиндрического шпунтового ограждения, состоящие из естественных грунтов дна реки в основании временной опоры и уплотненной засыпки верхней части над грунтовым основанием из дренирующего грунта. При этом шпунт вертикальных давлений не несет, а давление от стоек временных опор на грунтовые столбы-пробки передается посредством опорных железобетонных плит-штампов, уложенных на поверхность засыпки «в распор» со шпунтовым ограждением, погруженным на глубину, исключающую выпирание грунта из-под ограждения.
2. По признакам оборачиваемости элементов заявляемого свайного основания для повторного использования следует отметить возможность многократного использования шпунта для ограждений грунтонабивных свай и сборных железобетонных плит для опирания стоек временных опор. При этом грунтовая засыпка, размываемая течением после извлечения шпунта, может быть заменена в последующих конструкциях оснований на новую. В тоже время элементы свайных фундаментов - аналогов требуют значительных затрат на разборку их без сохранения для повторного применения.
Таким образом, заявляемое основание и фундамент временных опор в русле реки обладает совокупностью признаков, отличающих его от известных решений и позволяющих достичь повышения сборности заявляемой конструкции за счет высокой оборачиваемости и многократного использования материалов, снижения материалоемкости и трудоемкости изготовления и монтажа, сохранности водного режима рек.
На фиг. 1 изображена временная опора на свайном основании из грунтонабивных свай; на фиг. 2 - план свайного основания, вид по В-В и по Г-Г на фиг. 1; на фиг. 3 - план свайного основания, вид по Д-Д на фиг. 1; на фиг. 4 - план отдельной грунтонабивной сваи в цилиндрическом ограждении из плоского шпунта, вид по Е-Е на фиг. 1.
Фундамент временной опоры из мостовых инвентарных конструкций МИК-С (фиг. 1-3), составлен из грунтонабивных свай 1 под стойками 2 опоры, включающих цилиндрическое ограждение 3 из плоского стального шпунта 4 (фиг. 4), погруженного в грунтовое основание 5 русла реки на необходимую глубину, песчаную (гравелистую) засыпку 6 полости цилиндрического ограждения 3 от дна реки 7 до отметки рабочего уровня воды 8, опорные железобетонные плиты 9, уложенные на поверхность засыпки 6 «в распор» со шпунтовым ограждением 3 свай 1, при этом опорные железобетонные плиты 9 снабжены анкерными устройствами для жесткого закрепления к ним стальных ростверков 10 временных опор, а отдельные сваи 1 объединены выше уровня воды в неизменяемую систему посредством установки и закрепления стальных связей 11 между ограждениями 3 из стального шпунта 4.
Принцип работы устройства заключается в следующем: монтажная нагрузка, приложенная к временной опоре, через посредство стоек 2, стальных ростверков 10 и опорных железобетонных плит 9 передается на песчаную (гравелистую и др.) засыпку 6 полости цилиндрического ограждения 3 грунтонабивных свай 1 и передается на естественное грунтовое основание 5 русла реки. При этом несущая способность грунтонабивных свай 1 и всего свайного основания в целом будет обеспечена за счет площади опирания на уровне контакта естественного грунта и засыпки в огражденной полости сваи. При необходимости слабые верхние слои грунтов могут быть удалены и заменены засыпкой с уплотнением последней, а площадь цилиндрического ограждения увеличена. Допускаемые осадки свайного основания легко корректируются поддомкрачиванием монтируемых конструкций и изменением высоты монтажных клеток.
Использование предлагаемого устройства фундамента для временных опор на свайном основании из грунтонабивных свай в цилиндрическом шпунтовом ограждении позволяет существенно снизить материальные и трудовые затраты на их сооружение. Устройство цилиндрических ограждений из плоского шпунта не требует сложного и грузоподъемного оборудования для забивки свай, как это характерно для известных решений. Требуемое оборудование для погружения и извлечения плоского шпунта (кран грузоподъемностью 10-25 т, шпунтовыдергиватель, транспортные средства) доступно, процесс забивки прост и недлителен, затраты на крепления минимальны. Устройство грунтовой засыпки ограждений также не связано с большими материальными и трудовыми затратами. При этом демонтаж опоры и последующее извлечение шпунта с естественным вымыванием засыпки течением реки автоматически снимает экологические проблемы, связанные с очисткой русла реки от строительных отходов при применении свайных оснований на забивных сваях.