Фундаменты опор мостов из жб оболочек - Автогужевой мост через р. Ханьшуй

§ 3. ПРИМЕРЫ ОПОР НА НИЗКИХ СВАЙНЫХ РОСТВЕРКАХ
1. Автогужевой мост через р. Ханьшуй

Автогужевой мост через р. Ханьшуй имеет следующую схему: 2 X 20 + 54 + 88 + 54 + 2 X 20 м (рис. 8). В русловой части отверстие перекрыто комбинированным пролетным строением в виде трехпролетной неразрезной балки, состоящей в поперечнике из восьми балок со сплошной стенкой, усиленных снизу шпренгелями криволинейного очертания. Проезды набережных перекрыты двухпролетными неразрезными железобетонными балочными пролетными строениями. Общая длина моста 322 м. Ширина проезда по мосту составляет 18 м. По обеим сторонам проезда имеются тротуары шириной по 3,75 м. Высота подмостового габарита составляет 10 м от расчетного судоходного горизонта.
Геологическое строение мостового перехода представлено аллювиальными отложениями в виде мелких песков, пластичных суглинков и небольших галечных линз. Коренными породами являются плотные мергели слоистого строения с крутым падением слоев, залегающие на глубине до 38 м от рабочего горизонта воды. Поверхность коренных пород имеет общее небольшое (до 4 м) падение от правого берега к левому. Глубина в реке достигает 24 м при паводке и 10 м при рабочем горизонте.

Рис. 8. Схема автогужевого моста через р. Ханьшуй. Геологический разрез: 1 — супесь; 2 — суглинок; 3 — мелкозернистый песок; 4 — галька; 5 — среднезернистый песок; 6 — крупнозернистый песок с галькой; 7 — мергель
Все опоры моста имеют глубокие свайные фундаменты в виде низких ростверков со сваями длиной до 34 м и выполнены из сборных железобетонных центрифугированных оболочек диаметром 40 или 55 см.
Под речными опорами сваи забиты до мергелей, а под береговыми — оставлены в вышележащих плотных пластах суглинка. Сваи под речные опоры погружались через специальные металлические каркасы с помощью подмыва, а под береговые — забивкой шеститонным молотом СССМ-680 без подмыва. Плиты ростверков и подводная часть тела речных опор сооружались под защитой металлического шпунтового ограждения; а плиты ростверков береговых опор — в открытых котлованах.
Всего на мосту было погружено 674 сваи общей длиной 17 344 пог. м. Объем бетонной и железобетонной кладки на мосту составил 16 480 м³, вес металла пролетных строений — 2 380 т. Строительство моста было осуществлено в течение одного года. Для лучшего восприятия горизонтальных сил, действующих на опору вдоль моста, свайный ростверк имеет не только вертикальные, но и наклонные сваи, Наклонные сваи забиты только вдоль моста, так как в поперечном направлении размеры опоры очень велики (23 м).
Всего в основании каждой опоры забито 28 наклонных и 38 вертикальных свай. Наклонные сваи расположены в шахматном порядке по отношению к вертикальным, чтобы они не мешали друг другу при забивке.
Подушка толщиной 1,5—2 м из подводного бетона расположена на 5 м ниже дна реки. На ней и на головах свай устроена железобетонная плита ростверка толщиной 3,6 м, уложенная насухо под защитой шпунтового ограждения. На плите ростверка возведено массивное бетонное тело опоры высотой 17,5 м. Поверхность опоры имеет рустовку, придающую ей вид тесаного камня.
Расчетные нагрузки на сваи опор этого моста, а также данные по сваям для каждой опоры приведены в табл. 2. Из данных табл. 2 видно, что после получения в результате статических испытаний весьма высоких значений критических нагрузок для глубоких свай (около 300 т) свайные фундаменты были перепроектированы, а расчетные нагрузки на сваи были увеличены в 1,5—2 раза: с 45 до 85 т для свай диаметром 40 см и с 75 до 100 т для свай диаметром 55 см. Этим было достигнуто сокращение общего расхода свай почти на 25%.
Таким образом, длинные сваи, погруженные в грунт на значительную глубину мощным молотом и обладающие весьма высокой несущей способностью и малой осадкой под нагрузкой, оказались значительно выгоднее, чем короткие сваи с меньшей несущей способностью и дающие большие осадки. Применение таких глубоких свай стало возможным благодаря сборности железобетонных центрифугированных свай.
Все работы по сооружению глубоких свайных фундаментов на речных опорах моста выполнялись с поверхности воды. В основном они сводились к погружению свай через направляющие устройства, углублению дна, устройству водозащитных конструкций для осушения котлована путем водоотлива, к сооружению плиты ростверка и тела опоры.
Принятый способ работ позволил закончить обе опоры за четыре месяца.

Рис. 10. План расположения плавучих кранов при опускании каркаса в воду

Рис. 9. Схема металлического каркаса
Следует учесть при этом весьма сложные местные условия: продолжительный паводковый период (семь-восемь месяцев в году), большую скорость течения (до 3,5 м/сек), часто и резко меняющийся уровень воды.

Таблица 2

Рис. 11. Технологические схемы сооружения опоры на низком свайном ростверке: 1 — опускание каркаса; 2— погружение маячных свай; 3 — погружение шпунта; 4 — погружение свай; 5 — аэрлифтирование грунта;
6 — подводное бетонирование; 7 — бетонирование тела опоры; 8 — извлечение шпунта

Сооружение каждой речной опоры было осуществлено по следующей технологической схеме:                                                                                       

1. изготовление металлического каркаса, схема которого показана на рис. 9, и монтаж его на двух соединенных понтонах, расставленных на расстояние несколько большее, чем ширина каркаса;
2. опускание каркаса плавучими кранами (рис. 10 и 11) до опирания его с помощью траверсы на борты понтонов;
3. погружение маячных свай в каркасе, подвешивание его на маячных сваях, отвод поддерживающих понтонов;
4. заготовка шпунтовых сплоток из трех шпунтин, подача их со склада к опоре и установка плавучим краном вокруг каркаса; пробивка шпунта паровым молотом;
5. установка плавучим краном и погружение свай диаметром 55 см паровым молотом 11 В-3 с применением центрального подмыва при расходе воды до 150 м³/ч и давлении до 15 ат. Для погружения наклонных свай применялся инвентарный копер;
6. извлечение грунта из шпунтовой перемычки до проектной отметки с помощью эрлифтов;
7. подводное бетонирование водозащитной подушки в пределах шпунтовой перемычки с плавучего бетонного завода (рис. 12);
8. бетонирование нижней части свай подводным методом для предупреждения поступления воды в шпунтовый котлован во время водоотлива;
9. откачка воды насосами из шпунтового котлована, очистка и обработка поверхности подводного бетона, снятие верхних секций свай и срубка концов свай до проектной отметки;
10. установка опалубки и арматуры ростверка;
11. бетонирование ростверка и части тела опоры с водоотливом; извлечение элементов каркаса и передача давления воды на забетонированную часть опоры;
12. установка блоков опалубки тела опоры плавучим краном и бетонирование тела опоры;
13. снятие опалубки, затопление котлована, выдергивание шпунта плавучим краном.

В табл. 3 приводятся основные данные об объемах работ по одной речной опоре, сроках выполнения главных операций и производительности работ.

Рис. 12. Схема плавучего бетонного завода:
1 — бетономешалка 1 200 л; 2 — гусеничный кран; 3 — бункера и дозировочная; 4 —  скиповый подъемник; 5 — узкоколейные пути; 6 — бак для воды; 7 — склад цемента; 8 — склад инертных

Таблица 3

При сооружении фундаментов береговых опор также были применены сборные железобетонные центрифугированные сваи диаметром 55 и 40 см, погружавшиеся в грунт до 34 м. Под все шесть береговых опор, под лестницы возле устоев и другие сооружения было погружено 542 сваи общей длиной около 13 км. Все сваи погружены одним универсальным копром СССМ-680 с молотом одиночного действия (ударная часть 6 т) без применения подмыва. При погружении свай отдельные секции их наращивались под копром. Во избежание простоя копра в период стыкования и изоляции стыка копер обычно использовался для погружения других свай.
Среднемесячная производительность копра (с учетом ремонта, перемещений от опоры к опоре и на другой берег) составила 3,2 км забитых в грунт свай. Средняя сменная производительность составляла 95 пог. м свай. Наивысшая сменная производительность была достигнута: на левобережном устое 284 пог. м при длине сваи

20 м и диаметре 40 см (сваи в процессе погружения не наращивались); на опоре № 1 — 160 пог. м при длине сваи 30 м и диаметре 40 см (производилась одна наростка в процессе погружения); на опоре №7 — 157 пог. м при таких же условиях, как и на опоре № 1.