Материал: Технология строительства подземных сооружений. Специальные способы строительства

1.2.4. Расчет опускных конструкций

Конструкции опускных сооружений рассчитывают по проч­ ности, деформациям и трещииостойкости, а также по услови­ ям погружения и устойчивости против всплытия. В первую оче­ редь проверяют прочность конструкции наружной оболочки, но­ жевой части, днища и внутренних перекрытий и перегородок.

Стены опускных сооружений проверяют на действие боко­ вого давления грунта, гидростатического давления и давления бентонитовой суспензии, если опускание ведется в тиксотроп­ ной рубашке.

Учитывая, что интенсивность этих нагрузок изменяется с глубиной по линейному закону, рассчитывают отдельные сек­ ции опускного сооружения. Для этого выделяют расчетные звенья (пояса) высотой 1 м и загружают их усредненной по высоте внешней нагрузкой. Если оболочка опускного сооруже­ ния состоит из сборных элементов, то в качестве расчетного звена принимают одно из колец.

После определения нагрузки звенья рассчитывают в зависи­ мости от очертания оболочки в плане по схеме замкнутой пря­ моугольной рамы или кольца в упругой или податливой среде аналогично тому, как рассчитывают конструкции тоннелей или других горизонтально расположенных подземных сооружений.

Расчет опускных сооружений овального, эллиптического, по­ лигонального или другого очертания в плане производят по правилам строительной механики.

Помимо расчета по прочностистены опускных колодцев, погружаемых в тиксотропной рубашке, проверяют на устойчи­ вость формы. Ножевую часть опускных сооружений рассчиты­ вают, как консоль, заделанную в оболочку по всему периметру кольца, эллипса или прямоугольника в зависимости от формы сооружения в плане. В первом приближении расчет ножевой части можно производить по двум схемам: как балки, заделан­ ной в стены, и как элемента горизонтальной рамы на изгиб в горизонтальной плоскости.

Днище опускных сооружений рассчитывают, как плиту на упругом основании, защемленную или свободно опертую на стены оболочки и загруженную собственным весом и давлени­ ем воды (при наличии гидростатического напора).

Конструкцию оболочки и ножевой части опускных сооруже­

тах конструкции возникают наибольшие усилия.

Расчет стен сооружения производят на растягивающие уси­ лия, которые могут возникнуть при заклинивании (зависании) сооружения в грунте. В этом случае проверяют прочность се­

чения стен в месте заклинивания под действием массы свобод­ но подвешенной части после удаления грунта из-под ножа.

Расчет погружения сооружения производят на расчетные нагрузки по формуле

противление погружению оболочки сооружения на участке тик­ сотропного раствора, кН.

Tv= U y J v,

где /р — нормативная удельная сила трения оболочки сооруже­ ния о грунт, принимаемая при навале оболочки на грунт рав­ ной 2 кН/м2.

Сила трения по наружной поверхности ножевой части опу­

Удельная сила трения материала ножевой части о грунт /н, кН/м2

Усилие сопротивления грунта внедрению ножевой части (кН)

#н = #„#.

где FH— площадь подошвы ножа, м2; R — расчетное давление на основание под подошвой ножа, величина которого для раз­ личных грунтов колеблется от 200 до 300 кПа; при погруже­ нии в водонасыщенные породы вышеприведенные значения R уменьшаются в 2 раза; при ширине горизонтальной проекции подошвы ножа, равной или меньшей 0,1 м, Fu приникается равным нулю; кн= 1,2 — коэффициент надежности.

Если подземное сооружение возводят в водоносных поро­ дах, то необходимо выполнять расчеты на всплытие (после бе­ тонирования днища) под действием гидростатических сил. Рас­ чет выполняют по формуле

где Од— вес днища опускного сооружения, кН. Усилие трения и затампонированной щели (кН)

71/р = тПг/p/j,

где т = 0,5— коэффициент условий работы; /т — удельная сила трения тампонажного материала щели тиксотропной рубашки о грунт, принимаемая для цементно-песчаных растворов равной 40 кН/м2; в случае, когда тампонаж не проводят, /т принима­ ют равным нулю.

Выталкивающая сила, действующая на сооружение (кН)

В* = W F д У в Н в,

где РА— площадь основания днища сооружения, м2; ув — удель­ ный вес воды, кН/м3; Нь— расстояние от низа днища до уров­ ня грунтовых вод, м.

1.3. СТРОИТЕЛЬСТВО ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ СПОСОБОМ СТЕНА В ГРУНТЕ

1.3.1. Сущность способа и область его применения

Строительство подземных сооружений способом стена в грунте заключается в том, что вначале по контуру на всю глу­ бину заложения сооружения в грунте отрывают траншею ши­ риной 0,4— 1,0 м. Для удержания стенок от обрушения траншею по мере выемки из нее грунта заполняют высокотиксотропным глинистым раствором. Тиксотропный глинистый раствор, имея низкую вязкость и высокую глинизирующую способность, про­ никает в грунт и кольматирует стенки траншеи, образуя на их поверхности тонкую (0,5—30 мм) и достаточно плотную и проч­ ную корку. Наличие такой глинистой корки предотвращает из­ быточную фильтрацию глинистого раствора в грунтовый мас­ сив и удерживает от обрушения стенки траншеи. Глинистая корка является также своеобразным экраном, обеспечивающим передачу на грунт статического и динамического давления гли­ нистого раствора. Для устойчивости траншейных стен необхо­ димо, чтобы давление глинистого раствора превышало актив­ ное давление грунта и воды. Из этого условия находят требуе­ мую плотность глинистого раствора, которая обычно колеблет­ ся в пределах 1,05—1,2 г/см3. После отрывки траншеи на про­ ектную глубину глинистый раствор заменяют постоянной крепью. Под защитой возведенных стен в дальнейшем произ­ водят разработку грунта внутри сооружения. В этом случае предварительно возведенная в грунте постоянная крепь чаще всего играет роль грузонесущей конструкции подземного соору­ жения.

Постоянная крепь по контуру подземного сооружения при этом способе может быть выполнена из монолитного железобе­ тона (бетона) или из сборного железобетона.

Конструктивно монолитная железобетонная (бетонная) крепь по периметру подземного сооружения может быть выпол­ нена из стыкующихся между собой буронабивных свай или же отдельных отрезков траншей.

Стены из секущихся буронабивных свай (рис. 1.16) изго­ товляют в два этапа. На первом этапе выбуривают скважины