Опускные сооружения
Опускны́е сооруже́ния, подземные сооружения различного назначения, конструкции которых погружаются на проектную глубину под действием, как правило, их собственного веса и по мере выемки из оснований грунта. Разновидностями опускных сооружений являются опускные колодцы, опускная (погружная) крепь, опускные секции, кессоны и тоннели-кессоны.
Опускные колодцы используют для устройства опор мостов и фундаментов ответственных сооружений, а также при строительстве заглублённых помещений различного назначения (водозаборные и канализационные насосные станции, камеры дробления горно-обогатительных комбинатов, скиповые ямы доменных печей и др.). Опускные колодцы классифицируют по материалу (бетонные, железобетонные, металлические, каменные и деревянные), по форме в плане (круглые, овальные и прямоугольные), по технологии опускания (насухо, с водоотливом или понижением уровня грунтовых вод, без водоотлива с разработкой грунта под водой); железобетонные опускные колодцы различаются по виду железобетонных конструкций – монолитные либо сборные из оболочек или пустотелых блоков. Конструктивно опускные колодцы представляют собой полую, открытую сверху и снизу оболочку. Для передачи давления на грунт оболочка колодца по контуру основания опирается на ножевую часть, конструкция которой выполняется в зависимости от типа прорезаемых грунтов и материала оболочки. Опускные колодцы, используемые для устройства опор и фундаментов, имеют, как правило, круглое поперечное сечение диаметром до 4 м и глубину погружения до 80 м. При возведении заглублённых помещений конструкции колодцев в плане могут достигать значительных размеров (круглые диаметром до 70 м, прямоугольные до 260 × 60 м) при глубине опускания до 70 м.
Постепенное погружение массивного опускного колодца в грунт происходит под его собственным весом в процессе разработки грунта землеройной техникой и его извлечением через вертикальную полость. По мере опускания колодец можно наращивать, получая фундамент требуемой глубины. По достижении проектной отметки нижнюю часть колодца заполняют бетонной смесью, увеличивая тем самым опорную площадь подошвы фундамента. В случае если собственный вес конструкции оказывается недостаточным для погружения, то периметр оболочки загружают балластными блоками или используют гидродомкраты. Для уменьшения сил трения оболочки опускного колодца о грунт применяют т. н. тиксотропную рубашку, которая формируется путём заполнения глинистым раствором полости шириной 10–15 см между наружной поверхностью конструкции и грунтом. Скорость опускания колодца зависит от его габаритов и интенсивности разработки и выемки грунта. В среднем она составляет 0,8–0,9 м/сут в начале погружения и 0,1–0,2 м/сут к концу.
Способ разработки грунта выбирают в зависимости от размеров опускных колодцев, а также инженерно-геологических условий строительной площадки. При значительном объёме земляных работ применяют фронтальные погрузчики, грейдеры или экскаваторы с бульдозером, опускаемые в колодец. Заполненные специальные ковши с помощью крана извлекают на поверхность.
Опускная (погружная) крепь применяется при строительстве устьев вертикальных и наклонных стволов шахт и метрополитенов в случае их проходки в неустойчивых водоносных породах или же в условиях плотной городской застройки, не допускающей деформации поверхности. Крепь изготавливается из тюбингов или монолитного железобетона. Погружение в грунт тюбинговой крепи осуществляют с помощью гидродомкратов.
Опускные секции используют при строительстве подводных тоннелей. Секция представляет собой отдельное звено подводного тоннеля длиной до 150 м, изготовляемое из железобетона на стапелях или в сухих доках и сплавляемое к месту прокладки тоннеля. Звенья поочерёдно опускают на подготовленное основание и стыкуют под водой. Размеры поперечного сечения секции (до 48 × 10 м) зависят от назначения тоннеля. Процесс сборки секций в готовый тоннель малотрудоёмок и относительно краткосрочен (обычно несколько недель или месяцев).
Опускные тоннели-кессоны сооружают в сложных инженерно-геологических условиях из готовых опускных секций, погружение которых на проектную глубину выполняется по кессонной технологии. С этой целью торцы секций закрывают временными диафрагмами, а под их основанием устраивают кессонную камеру высотой около 3 м с ножевой частью, аналогичной ножевой части опускного колодца. В кессонной камере постоянно поддерживается избыточное давление воздуха, превышающее гидростатическое давление воды. При достижении секцией проектных отметок кессонная камера заполняется бетоном, образуя тем самым мощную опорную плиту.