![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
У. З. Конструкция шпунтовых ограждений
При разработке котлована в акватории, а также в грунтах, насыщенных водой, необходимо не только укрепить стены котлована, но и защитить его от затопления водой. Для этого применяют шпунтовые ограждения. Шпунтовые ограждения (рис. У.6) состоят из шпунтин (шпунтовых свай), погружаемых в грунт до разработки котлована сваебойными механизмами (см. п. VII. 1) и образующих шпунтовые водонепроницаемые стенки, маячных свай и направляющих схваток, обеспечивающих проектное положение шпунта, а также креплений, удерживающих шпунтовые стены от обрушения. Глубина погружения шпунтовых стенок (стен) определяется грунтовыми условиями. Если водонепроницаемый грунт — водо- упор — залегает неглубоко, то шпунт погружают до этого слоя (рис. У.6, а), чем достигается защита котлована от притока воды, -через его дно. Если водоупор расположен глубоко, то шпунт погру-»-жают ниже дна котлована на глубину, при которой не будет выно-ситься грунт в котлован при осушении. В этом случае глубина I (рис. У.6, б) погружения шпунта ниже дна котлована определится по формуле
тлуьзъ
где #б — напор на уровне дна котлована, м; Увзв — объемный вес взвешенного водой грунта, тс/м3; т — коэффициент, равный для гравелистого и крупнозернистого песка и супеси — 0, 7, для среднезернистого и мелкого песка — 0, 5 и для пыле-в этого — 0, 4; у-иг —объемный вес воды, равный 1 тс/м3. В рыхлых, легко подвижных грунтах (пылеватых и мелких песках, текучепластичных и текучих глинистых грунтах и т. п.) возможно выпирание грунта в котлован из-под шпунта. Для предупреждения выпирания шпунт должен быть погружен ниже дна котлована на глубину 1, 5 (Ну + д)
(У.16)
у'[2! р; 4(450 — 0, 5?) —1 3 Ч
7777? УГБ
77" " ^
77777/7/7'/-
В)
Рис. У.6. Схемы шпунтовых ограждений: / _ водоупор; 2 — уровень грунтовых вод; 3 — направляющие схватки; 4 — шпунтовая стенка; 5 —• распорка; 6 — обвязка; 7 — маячиые сван; 8 — анкерная свая; 9 — стяжка где Н — глубина котлована, считая от уровня грунта вне котлована, м; V — нормативный объемный вес грунта выше дна котлована, тс/м3; <? — нагрузка на поверхности грунта у шпунтового ограждения, тс/м2; у' — нормативный объемный вес грунта, расположенного ниже дна котлована, тс/м3; < р — то же, угол внутреннего трения грунта. Во всех случаях шпунтовые стенки должны быть погружены ниже дна котлована на глубину I, обеспечивающую их прочность и устойчивость, но не менее 1 м при связных, крупнопесчаных и гравелистых грунтах и 2 м при текучих и текучепластичных связных мелкопесчаных и плывунных грунтах. Отметка верха шпунтовых стенок определяется уровнем воды. Если уровень грунтовых вод расположен на некоторой глубине от дневной поверхности, то для уменьшения длины шпунта целесообразно верхнюю часть «отлована разработать без креплений (см. рис. У.6, а). В русле рек верх шпунтовых стенок необходимо располагать выше рабочего уровня воды с учетом подпора и высоты волн не менее чем на 0, 7 м. За рабочий уровень воды принимается уровень с 10%-ной повторяемостью; подпор, учитываемый при средней скорости течения воды у^2 м/с, 1/2 где § — ускорение силы тяжести (9, 81 м/с2). Шпунтовые стенки могут быть деревянными, стальными и железобетонными. По способу крепления различают стенки без креплений, с распорным креплением и с анкерным креплением. Стенки без креплений (см. рис. У.6, а) применяют при относительно неглубоких котлованах, ограждаемых преимущественно стальным шпунтом; достоинство такого крепления — отсутствие •конструкций, загромождающих котлован, что облегчает земляные работы, дозволяя широко применять различные землеройные механизмы. Однако такой шпунт испытывает значительные изгибающие моменты от давления грунта и должен иметь достаточно мощеное поперечное сечение. Для обеспечения устойчивости этот шпунт дриходится погружать ниже дна котлована на большую глубину. Стенки с распорным креплением (см. рис. У.6, б) испытывают •меньшие изгибающие моменты и могут быть сделаны более легкими. Крепление состоит из обвязок и системы распорок, которые ■ ставят по мере углубления котлована. Расстояние между распор-•ками по высоте определяется расчетом, но исходя из удобства разработки грунта должно быть не менее 1—1, 5 м. Распорное крепление применяют наиболее часто. При широких котлованах возможно устройство анкерного крепления, состоящего из анкерных свай (рис. У.6, в), забитых за пределами котлована, и деревянных схваток или стальных тяжей, которыми закрепляют верх шпунта. - Деревянное шпунтовое ограждение. Деревянные шпунты дела-йот из досок толщиной до 8 см или брусьев толщиной от 10 до 20—
Рис. У.7. Конструкция деревянных шпунтин: / — паз; 2 — гребень; 3 — скоба диаметром 12—14 мм; 4 — бугель; 5 — гвозди; 6 — болты диаметром 10—16 мм впотай 24 см. Длина шпунтин определяется глубиной их погружения и редко превышает 8 м, так как более длинный лес дорог и дефицитен. Толщину шпунта назначают по расчету на прочность. Из условия забивки гибкость шпунтины не должна превышать 150; примерно такую гибкость имеет шпунт, толщина которого (в см) равна удвоенной длине его (в м). Для обеспечения водонепроницаемости ограждения шпунтины снабжают гребнем и пазом. Шпунтины из отдельных досок толщиной от 4 до 8 см делают с треугольной формой гребня и паза (рис. У.7, а). При отсутствии необходимого размера досок шпун-тину составляют из трех досок толщиной не менее 2, 5 см каждая, сплачиваемых по длине гвоздями и болтами (рис. У.7, б). Составные шпунтины имеют прямоугольный гребень и паз, получаемые смещением средней доски относительно крайних. Брусчатые шпунтовые сваи делают с прямоугольным гребнем и пазом (рис. У.7, в) шириной, равной Уз толщины бруса, и высотой не более 5 см. Нижний конец шпунтины заостряют. Высота заострения составляет 1—3 толщины шпунтины (чем плотнее грунт, тем угол заострения меньше). С боков заострение симметричное, с фасадной стороны одностороннее — только со стороны гребня.
Одностороннее заострение способствует получению плотной, водонепроницаемой стенки, так как при забивке шпунтины горизонтальная составляющая реактивного сопротивления грунта прижимает ее к ранее забитым. Шпунт всегда забивают гребнем вперед, так как в противном случае гребню пришлось бы вытеснять грунт из паза предыдущей шпунтины.
Для большей плотности шпунта и ускорения его забивки применяют пакетные шпунтовые сваи (рис. У.7, г), состоящие из двух-трех брусчатых шпунтин, соединенных скобами. Скобы забивают в противоположных направлениях под углом 45° через 100—150 см; по концам пакета две-три скобы ставят через 50 см. Скобы втапливают в древесину заподлицо с поверхностью, чтобы не сбить их при погружении шпунта. Заострение пакетных шпунтовых свай делают общим на весь пакет. При забивке шпунта в плотные грунты, а также при наличии в грунте твердых прослоек острие шпунтины защищают от повреждений металлическими башмаками (рис. У.8). На шпунтинах их закрепляют коваными гвоздями. Верх шпунтин (голову) обрезают перпендикулярно к продольной оси и для предохранения от размочаливания при забивке
I
укрепляют бугелем из полосовой' стали толщиной 18—14 мм (см. рис. У.7, г). Бугель насаживают! на голову в нагретом состоянии^ чтобы при остывании он плотно сжал древесину. Детали узлов распорного крепления показаны на рис. У.9. Угловые подкосы (узел /) присоединяют к обвязкам с помощью упоров, врубленных в обвязки на глубину не менее 3 см. Упоры закрепляют болтами с потайными головками. Для крепления распорок предусматривают стальные «столики» (узел //). Столики прибивают к шпунту коваными за-ершенными штырями.
Для погружения шпунта вдоль шпунтовых стен через 2—2, 5 м забивают маячные сваи диаметром 18—26 см. Глубина забивки их должна превышать глубину забивки шпунта на 0, 75—1, 5 м. К маячным сваям болтами прикрепляют направляющие схватки из пластин диаметром не менее 22 см или из брусьев сечением не менее 14X14 см (рис. У.Ю); между схватками через 1, 5—2 м ставят колодки, которые постепенно заменяют шпунтинами. В углах ограждения концы внутренних схваток приходится вырезать, так как они мешают забивке шпунта. Устройство шпунтовых стен начинают с забивки маячных свай. Маячные сваи должны быть забиты возможно точнее по линии ограждения. После установки направляющих схваток приступают к погружению шпунта. Деревянные шпунтины до забивки рекомендуется вымачивать в воде в течение 10—15 сут; в противном
а)
Рис. У.11. Профили прокатных стальных шпунтов (см. табл. У.2) 106 случае при набухании древесины шпунтовая стенка может деформироваться. Основное достоинство деревянных шпунтовых ограждений — простота изготовления. К недостаткам в первую очередь нужно отнести невозможность забивки шпунтин в плотные грунты, ограниченную длину шпунтин (6—8 м) и относительно малую прочность. Стальное шпунтовое ограждение. В современном мостостроении наиболее часто применяют стальные шпунтовые ограждения. Отечественные заводы прокатывают стальные шпунтины плоского и корытного профиля (рис. У.11) длиной от 8 до 22 м. Шпунтины можно наращивать, перекрывая стыки накладками на сварке или заклепках, и доводить их длину до 35—40 м. Геометрические характеристики профилей приведены в табл. У.2. Замки, которыми шпунтины соединяют при забивке, обеспечивают работу шпунтового ряда на растяжение, что позволяет применять стальной шпунт в самых разнообразных условиях. Водоне-проницамость стального шпунта обеспечивается заиливанием замков, а также конопаткой их по мере удаления грунта и воды из котлована. Угловые шпунтовые сваи составляют из разрезанных вдоль шпунтин, соединяемых уголковыми накладками. Распорное крепление стальных шпунтов может быть выполнено из дерева или из металла. Деревянное крепление делают аналогично показанному на рис. У.9. Схемы металлических креплений весьма разнообразны. При прямоугольных в плане котлованах они могут состоять из плоских конструкций или из пространственных каркасов. Пример двухъярусного плоского крепления показан на рис. У.12. Крепления выполнены из швеллеров с болтовыми соединениями в виде статически определимых плоских рам. Пространственные каркасы (рис. У.13) применяют при глубокой воде (4—5 м и более), а также при необходимости располагать строительное оборудование на креплении; каркасы состоят из двух или более плоских ферм, соединенных в плоскостях распорок раскосами и стойками. Таблица У.2
Примечание. Момент инерции и момент сопротивления шпунта типа «Ларсен» даны для 1 пог. м шпунтовой стенки.
Рис. У.12. Конструкция стального шпунтового ограждения: / — шпунт Ларсен IV; 2 — обвязка из швеллеров № 30; 3 — направляющая схватка, швел-' лер № 30; 4 — распорка, швеллер № 30; 5 — угловой подкос, швеллер № 30; 6 — стальные прокладки; 7 — столик; 8 — деревянные клинья; 9 — маячная свая, сваренная из шпунтин Кроме прямоугольных, иногда делают цилиндрические ограждения, располагая шпунт по окружности (рис. У.14). После удаления из котлована воды шпунт будет сжат наружным давлением, замки шпунта уплотнятся и водонепроницаемость их возрастет. Показанное на рис. У.14 крепление сделано из швеллеров, соединенных плавками. Кольца закреплены на столиках, поставленных через 3, 75 м; столики препятствуют потери устойчивости швеллеров при работе их на сжатие. По сравнению с распорным кольцевое крепление требует меньшего расхода металла и не загромождает котлован, что значительно облегчает земляные работы и кладку фундамента.
На суше, а также при небольшой глубине воды в русле реки стальной шпунт забивают в направляющих схватках, прнболченных
Рис. У.14. Цилиндрическое шпунтовое ограждение Рис. У.15. Стальной шпунт с направляющими схватками и маячными сваями: / — маячные сван; 2 — направляющие схватки; 3 —угловая шпуитина; 4—уголковая накладка; 5 — стальной шпунт; 6 — прокладка
*" —-1" му контуру деревянными или Рис. У.16. Сечение железобетонных стальными направляющими схват- ния доставляют на плавучих средствах (понтонах, баржах, плашкоутах) к месту возведения фундамента. Забивают маячные сваи, за которые закрепляют крепления, опустив их с плавучих средств. После этого погружают шпунтины, предварительно выставляя из них стенку между маячными сваями. В процессе погружения следят за правильным положением шпунтин. Отклонения шпунтин из плоскости стенки выправляют, оттягивая их лебедками. Веерность, т. е. отклонение от вертикали в плоскости стенки, исправляют распорными домкратами, оттяжками и т. д. Если все же не удается избежать веерности, то при замыкании ряда забивают клиновидные шпунтовые сваи, вырезая их из нормальных шпунтин и склепывая или сваривая. Для облегчения погружения зам'ки шпунтин рекомендуется смазывать тавотом. Перед забивкой прямолинейность шпунтин и отсутствие пороков в замках проверяют, протаскивая через замки отрезок шпунтины длиной 1, 5—2 м. В передние по ходу забивки замки снизу забивают стальные пробки, предохраняющие замки от заполнения их грунтом. Крепления шпунтовых ограждений разбирают по мере кладки фундамента. Стальной шпунт должен быть извлечен из грунта для дальнейшего использования. Его применяют при глубокой воде, а также при плотных, труднопроходимых грунтах. Железобетонные шпунтовые ограждения. Железобетонные шпунты находят применение преимущественно в гидротехническом строительстве, при постройке набережных, причалов и других сооружений. На рис. У.16 приведены некоторые типы поперечных сечений шпунтин. Шпунтины могут быть выполнены с напрягаемой арматурой, что уменьшает их вес и увеличивает трещиностойкость. В отличие от стальных и деревянных шпунтов, железобетонные шпунтивные ограждения включают в конструкцию фундамента и используют в качестве несущих элементов. По
|