Металлические сваи допускается проверять на прочность по расчетному изгибающему моменту, определенному из условия выравнивания опорных и пролетных моментов согласно СНиП II-В.3-72.
Усилия в распорках должны определяться с учетом неразрезности свай.
Расчеты прочности и устойчивости крепления должны выполняться для каждого этапа устройства, перекрепления и разборки крепления;
в) для креплений с одним ярусом распорок минимальная глубина забивки свай определяется по расчету из условия обеспечения ее устойчивости против поворота вокруг оси опирания на крепление. Расчет должен выполняться по методике, принятой для расчета шпунтовых ограждений с одним ярусом распорных креплений (пп. 4.46-4.48). При этом величину активного давления учитывают в пределах высоты забирки, а пассивное давление - в пределах ширины, равной b+0,3 м, где b - ширина полки сваи в м.
Стойки проверяются на прочность по пластическому моменту сопротивления;
г) для креплений, не имеющих распорок, минимальная глубина забивки свай h=t0+Δt определяется по расчету на устойчивость, считая ось поворота стенки, расположенной на глубине t0 от подошвы котлована.
Величины t0, а также Δt (заглубление сваи ниже оси поворота) определяют по методике, принятой для расчета шпунтовых стенок (пп. 4.42-4.45). При этом величину активного давления учитывают в пределах высоты забирки, а пассивное давление в пределах ширины, равной b+0,5t0tgφ м, где b - ширина полки сваи в м. Рекомендуется в пределах заглубления приваривать к полке балки лист δ=20 мм и шириной 1,5 ширины полки;
д) толщину досок следует определять расчетом на прочность для уровня посередине глубины котлована и для подошвы котлована. При этом во всех случаях толщина досок должна приниматься не менее 4 см;
е) распорки следует располагать по высоте с учетом минимально возможного количества перекреплений при бетонировании фундамента опоры.
При значительной ширине котлованов (более 10 м) с целью сокращения свободной длины распорок следует применять средние сваи, забиваемые параллельно основным сваям крепления в их створе;
ж) на концах свай рекомендуется устраивать симметричное заострение под углом 45° с горизонтальным участком стенки на торце 8÷10 см. Острие следует усиливать сварными накладками.
Бездонные ящики и перемычки
4.11. Съемные и несъемные бездонные ящики для ограждения котлованов опор следует применять, как правило, на водотоках с глубиной воды до 4 м. Ящики могут изготавливаться деревянными или металлическими.
Для глубин до 7 м целесообразно применять бездонные ящики из понтонов типа КС с ножом в нижней части (рис. 12).
Примечание. Бездонные ящики в виде железобетонных тонкостенных конструкций, входящих в состав фундамента, должны разрабатываться в составе проекта моста по нормам проектирования мостов.
4.12. Конструкция бездонных ящиков должна быть прочной, жесткой и водонепроницаемой.
Размеры ящика назначаются с учетом возможности водоотлива. При больших скоростях течения воды следует устраивать ящики с обтекателями.
4.13. В деревянных ящиках водонепроницаемая обшивка должна выполняться из двух слоев досок толщиной не менее 4 см с прослойкой рубероида. Доски обшивки должны быть тщательно прифугованы и припазованы под конопатку (со стороны давления воды) в три пряди. Каждый слой после конопатки должен быть просмолен. Доски для обшивки следует пришивать под углом 45°, используя обшивку в качестве стенки ферм жесткости, поясами которой будут служить продольные брусья.
Рис. 12. Бездонный ящик из понтонов КС:
a - устройство тампонажного слоя; б - бетонирование ростверка; 1 - бетонолитная труба; 2 - железобетонный ростверк; 3 - подводный бетон; 4 - понтоны; 5 - нож
Продольные брусья следует устраивать парными или одиночными поверху и понизу обшивки, а при необходимости и посередине. В случаях, обоснованных расчетом, продольные брусья должны раскрепляться распорками.
Распорки, оставляемые в теле фундамента, следует устраивать железобетонными.
4.14. К низу ящика следует прикреплять металлический, деревянный или железобетонный нож, облегчающий заглубление ящика в грунт.
При укладке тампонажной подушки из подводного бетона рекомендуется высоту ножа при съемных ящиках принимать равной толщине подушки.
4.15. Бездонные ящики следует устанавливать на дно, заранее спланированное до отметки, близкой к проектной (с учетом размыва грунта при опускании и посадке).
Для уменьшения притока воды в месте опирания бездонного ящика на дно реки следует предусматривать обсыпку камнем, укладку мешков с глиной по периметру, с внешней стороны, а также укладку изнутри подводного бетона тампонажной подушки.
4.16. Собранный ящик устанавливают на месте сооружения фундамента, используя его собственную плавучесть или с помощью кранов, судов, барж, а также понтонов КС, обстроенных для опускания ящика в проектное положение.
При использовании понтонов установку ящика в проектное положение по высоте следует осуществлять заполнением понтонов водой.
4.17. Для погружения на дно и для предотвращения всплытия деревянного бездонного ящика при подъеме уровня воды в акватории его необходимо пригружать грузом весом, равным до 30 % веса ящика.
4.18. В качестве ограждения для устройства плит высоких ростверков рекомендуется применять металлические щитовые перемычки (рис. 13), перемычки из стальных шпунтин и перемычки, собираемые из понтонов типа КС (рис. 14).
Для круглых в плане колодцев безростверковых опор рекомендуется применять перемычки в виде обечаек из листовой стали толщиной 6-12 мм с внутренними распорными креплениями, установленными с шагом 1-2 м (рис. 15).
4.19. В конструкции перемычек для сооружения плит ростверков, расположенных в воде выше поверхности грунта, следует устраивать деревянное, дерево-металлическое или железобетонное днище с отверстиями для пропуска свай или оболочек (см. рис. 13 и 14). Диаметр отверстий должен превышать наружный диаметр сваи или оболочки на 4-5 см.
Зазоры в местах соединения днища водонепроницаемой перемычки со стенами колодцев (оболочек) следует уплотнять резиновыми шлангами, пеньковыми канатами, деревянными кружалами, мешками с песком или подводным бетоном.
При расстоянии от дна реки до низа плиты ростверка порядка 3-5 м следует обследовать целесообразность устройства перемычки до дна с устройством подсыпки из песка или щебня на высоту от дна до плиты ростверка.
Рис. 13. Металлическое щитовое ограждение ростверка:
1 - тело опоры; 2 - фундаментная плита; 3 - тампонажная бетонная подушка; 4 - оболочка; 5 - бетонное заполнение; 6 - деревянное днище; 7 - стальные щиты; 8 - приспособление для подвешивания ограждения на оболочке; 9 - устройство для подвешивания ограждения на забетонированной опоре; 10 - гидравлический домкрат
4.20. Щиты перемычки (понтоны) следует опирать на днище. Днище рекомендуется прикреплять к распорно-направляющему каркасу.
Рис. 14. Перемычка из понтонов КС:
1 - понтоны КС; 2 - днище; 3 - тампонажная бетонная подушка; 4 - распорное крепление; 5 - оболочки
Для уменьшения сцепления щитов с тампонажным слоем подводного бетона рекомендуется устраивать обмазочную изоляцию.
Стыки щитов (понтонов) должны герметизироваться резиновыми прокладками.
4.21. При устройстве перемычек из понтонов в конструкции днища, а также ножа, остающегося в грунте, должны быть предусмотрены устройства, позволяющие отсоединять понтоны под водой.
Рис. 15. Стальное ограждение верхней части круглого колодца:
1 - колодец; 2 - обшивка ограждения; 3 - распорные крепления; 4 - резиновый уплотнитель
4.22. Распорные крепления перемычек и ящиков, воспринимающие давление воды, следует, по возможности, одновременно использовать в качестве направляющих устройств для погружения оболочек, а также несущих элементов рабочих подмостей.
4.23. При конструировании съемных распорных креплений необходимо учитывать последовательность их разборки или перестановки по мере бетонирования плиты и тела опоры.
4.24. Для бездонных ящиков и водонепроницаемых перемычек должны быть выполнены следующие расчеты:
прочности под воздействием гидростатического давления воды, давления подводного бетона фундаментной подушки при укладке и собственного веса рассчитываемой конструкции;
остойчивости и плавучести при подаче на плаву к месту опускания и устойчивости против опрокидывания после установки ящика (перемычки) на дно;
прочности при установке ящика (перемычки) краном;
мощности буксиров, лебедок и якорного закрепления при транспортировке и опускании ящика (перемычки) на дно.
Ограждения из стального шпунта
4.25. Ограждения из стального шпунта следует проектировать при глубине погружения в грунт более 6 м при плотных глинистых и гравелистых грунтах основания и при глубине воды в месте сооружения опоры более 2 м. Стальной шпунт должен, как правило, извлекаться для повторного использования, за исключением случаев, когда он входит в конструкцию опоры.
Проект шпунтового ограждения должен разрабатываться с учетом минимального расхода шпунта.
4.26. Размеры шпунтового ограждения в плане должны приниматься на 30 см больше проектных размеров на участках укладки подводного бетона враспор со шпунтом. Для фундаментов, сооружаемых насухо, размеры ограждения должны назначаться с учетом установки опалубки.
При назначении размеров ограждения, не имеющих распорных креплений, должны учитываться горизонтальные смещения, принимаемые для каждой стенки в размере 1,5 % высоты котлована.
При забивке наклонных свай расположение стального шпунта должно быть назначено с таким расчетом, чтобы острие шпунтин отстояло от свай не менее чем на 1 м при откачке без устройства тампонажной подушки и 0,5 м при устройстве тампонажной подушки.
Верх шпунтового ограждения следует назначать на 0,3 м выше уровня грунтовых вод и выше принятого рабочего уровня воды (льда) в реке согласно требованиям п. 1.10, б.
Отметка грунта возле шпунтового ограждения, принимаемая в расчете, должна назначаться с учетом возможного уровня размыва (для русловых опор в легкоразмываемых грунтах).
4.27. Для ограждения котлованов мостовых опор основным профилем стального шпунта является корытный профиль.
Шпунт плоского профиля ввиду его незначительного момента сопротивления следует применять преимущественно для образования цилиндрических стенок ограждения искусственных островков.
При необходимости применения стального шпунта, изготавливаемого на строительной площадке из профильной стали, в проекте должны быть указаны способ сплачивания профилей и технология сварочных работ. Шпунтины не должны иметь выступающих частей, препятствующих забивке. Марка стали и электродов выбирается в соответствии с указаниями раздела 10.
Нижние концы шпунтин должны быть обрезаны под углом 1:4. В грунтах, содержащих включения (камней, карчей), нижние концы шпунтин обрезаются перпендикулярно оси.
4.28. Шпунтовые ограждения в случаях, определяемых расчетом, должны раскрепляться горизонтальными поясами-обвязками по контуру котлована и системой поперечных, продольных или угловых распорок. Конструкция и сечения обвязок и распорок должны назначаться по расчету.
Расстояния между распорками крепления в плане в продольном и поперечном направлениях должны назначаться с учетом применяемых механизмов и способа разработки котлована.
При сооружении под защитой шпунта плит фундаментов из свай или оболочек распорные конструкции должны проектироваться с учетом использования их одновременно как направляющих каркасов.
4.29. Для упрощения и значительного облегчения распорных креплений в ряде случаев целесообразно ограждения из стального шпунта делать кольцевого очертания в плане с креплением из кольцевых поясов-обвязок без поперечных распорок. Количество поясов и места установки их по высоте котлована определяются расчетом.
Для удобства установки и разборки пояса рекомендуется делать их составными на болтовых стыках. Под обвязки следует устанавливать столики.
В случаях, когда необходимо уменьшить осадку строений (пути), расположенных вблизи шпунтового ограждения, распорки при установке должны быть обжаты (домкратами, клиньями) и закреплены с усилием не меньшим расчетного сжимающего.
4.30. Стыкование шпунтин по их длине допускается с применением накладок со сварными или болтовыми соединениями. При необходимости стыкования стальных шпунтов различных профилей следует применять комбинированную стыковую шпунтовую сваю, сваренную из продольных половин обоих стыкуемых шпунтовых профилей.
4.31. При низком горизонте грунтовых вод следует предусматривать разработку котлованов до отметки, близкой к горизонту грунтовых вод, без крепления, но с устройством бермы, ширина которой должна обеспечивать удобное производство всех работ по забивке шпунта и сооружению фундамента.
При устройстве шпунтового ограждения на местности, покрытой водой, забивку шпунта следует производить после установки обвязки или каркасов, служащих для фиксации положения шпунта в плане и включающих пояса креплений, необходимые по расчету.
Каркасы или обвязки могут устанавливаться на маячные сваи, спланированное основание, подводный ростверк или удерживаться на плаву в процессе забивки на специальных плашкоутах.
В неразмываемых грунтах, удерживающих откос до 1:1,5 под водой, допускается устанавливать каркас и забивать шпунт после подводной разработки грунта котлована на всю глубину (или ее часть).
Общие положения расчета шпунтовых ограждений котлованов
4.32. Расчеты шпунтовых ограждений котлованов производят на устойчивость положения и прочность по материалу их элементов. Эти расчеты выполняют в объеме, гарантирующем устойчивость и прочность шпунтового ограждения не только на стадии полного удаления грунта и воды из котлована, но и в процессе разработки котлована и установки распорных креплений, а также обратной засыпки грунта и снятия креплений.
