ДЕПАРТАМЕНТ МОРСКОГО ТРАНСПОРТА МИНТРАНСА РФ
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ МОРСКИХ ПОРТОВЫХ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ В СЕЙСМИЧЕСКИХ РАЙОНАХ ПРИ НАЛИЧИИ В ОСНОВАНИИ СЛАБЫХ ГРУНТОВ
(ПОСОБИЕ К ИНСТРУКЦИИ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ МОРСКИХ ПРИЧАЛЬНЫХ И БЕРЕГОУКРЕПИТЕЛЬНЫХ СООРУЖЕНИЙ РД 31.31.55-93)
Р 31.3.02-98
ВЛАДИВОСТОК 1998
РАЗРАБОТАНАкционерным обществом открытого типа «Дальневосточным научно-исследовательским, проектно-изыскательским и конструкторско-технологическим институтом морского флота» АООТ «ДНИИМФ»
Руководитель темы, ответственный исполнитель, кандидат технических наук, доктор транспорта
Л. Ф. Штанько
Исполнитель
З. П. Андреева
СОГЛАСОВАН И
РЕКОМЕНДОВАН
К ПРИМЕНЕНИЮГосударственным проектно-изыскательским и научно-исследовательским институтом морского транспорта «Союзморниипроект» (письмо от 02.01.98г №8/110) как пособие к РД 31.31.55-93 «Инструкция по проектированию морских причальных и берегоукрепительных сооружений»
УТВЕРЖДЕН И
ВВЕДЕН В Главным инженером АООТ «ДНИИМФ» Г. Я. Серебрянским
ДЕЙСТВИЕ распоряжением от 10.04.98г. № 2
СОДЕРЖАНИЕ
|
1 общие положения2 2 рекомендации по конструкциям портовых гидротехнических сооружений3 3 расчеты на сейсмические воздействия5 4 контрольно-исследовательские работы на стройплощадке9 Перечень нормативно-технических документов, на которые имеются ссылки в рекомендациях10 Приложение а Характеристика способов повышения несущей способности оснований11 Приложение б Портовые сооружения, построенные на площадках со слабыми грунтами12 Приложение в Пример расчета общей устойчивости причального сооружения по круглоцилиндрическим поверхностям скольжения18 |
|
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ МОРСКИХ ПОРТОВЫХ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ В СЕЙСМИЧЕСКИХ РАЙОНАХ ПРИ НАЛИЧИИ В ОСНОВАНИИ СЛАБЫХ ГРУНТОВ |
Р 31.3.02-98 Вводится впервые |
Срок введения в действие
установлен с «15» апреля 1998г.
Настоящие Рекомендации составлены в развитие РД 31.31.55-93 и распространяются на проектирование морских портовых гидротехнических сооружений в сейсмических районах при наличии в основании слабых грунтов.
К слабым относятся водонасыщенные глинистые грунты, характеризующиеся наличием хотя бы одного из перечисленных ниже признаков:
- степень влажности Sr ?? 0,8 и модуль общей деформации Е ?? 5000 кПа;
- показатель текучести IL ?? 0,75;
- коэффициент вязкости ???? 105 кПа??сут, при нормальном напряжении ?? ?? 100 кПа.
К слабым относятся также рыхлые водонасыщенные мелкие и пылеватые пески, относящиеся к грунтам III категории по сейсмическим свойствам согласно СНиП II-7-81*.
При строительстве сооружений на слабых грунтах без проведения мероприятий по их укреплению в них при обычных условиях эксплуатации будут развиваться недопустимые затухающие или незатухающие деформации, а при землетрясении могут произойти резкие осадки и смещения, приводящие сооружение в неработоспособное состояние.
1 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1 При проектировании морских портовых гидротехнических сооружений в сейсмических районах при наличии в основании слабых грунтов необходимо предусматривать мероприятия по уменьшению деформаций оснований как при обычных условиях эксплуатации, так и при землетрясении. Указанные мероприятия следует принимать по СНиП 2.02.01-83, СНиП 2.02.02-85 и СНиП II-7-81*. К ним относятся:
- передача нагрузок от сооружения на плотный естественный грунт, расположенный под слабым грунтом, прорезкой толщи слабого грунта сваями, оболочками большого диаметра, опускными колодцами и т.д.;
- полная или частичная замена слабых грунтов песком, гравием, щебнем и т.д.;
- уплотнение слабых грунтов статической пригрузкой (с устройством при необходимости ускорения процесса консолидации основания дрен - песчаных, песчаных в оболочке из геотекстиля, картонных, алидрен и т.п.) (РД 31.31.06-79);
- уплотнение слабых грунтов трамбованием тяжелыми трамбовками (с устройством при необходимости дрен), устройством песчаных набивных свай, вибрационными машинами и катками и т.д.;
- закрепление слабых грунтов буросмесительным или вибрационным способом с введением в толщу грунта отвердителя (цемента, извести и др.) и перемешивании его с грунтом (РД 31.31.29-82).
1.2 При выборе типа сооружения и способа повышения несущей способности слабых грунтов следует учитывать:
- имеющийся опыт проектирования, строительства и эксплуатации сооружений в сходных инженерно-геологических, гидрологических и сейсмических условиях;
- технико-экономические характеристики конкурирующих вариантов;
- степень освоенности варианта строительства в регионе и возможности строительных организаций;
- запланированные (установленные) сроки строительства.
Краткая характеристика наиболее освоенных способов улучшения строительных свойств грунтов приведена в приложении А. Данные по портовым сооружениям, построенным на площадках со слабыми грунтами, приведены в приложении Б.
1.3 Возможность использования слабых грунтов в качестве оснований гидротехнических сооружений без дополнительных (специальных) предпостроечных мероприятий по повышению их несущей способности должна обосновываться положительным опытом эксплуатации сооружений-аналогов, расчетами и специальными исследованиями. При этом в проекте особо оговариваются вопросы технологии и темпов строительства, обеспечивающих эксплуатационную надежность сооружения.
1.4 При разработке проекта в случае необходимости укрепления оснований рекомендуется рассмотреть варианты реализации мероприятий по повышению несущей способности слабых грунтов (закладка дрен, устройство илоцементных или известковых свай буросмесительным методом, устройство песчаных свай и др.) как до начала возведения сооружения (предпостроечные методы), так и в процессе возведения (например, после образования территории до отметок выше уровня воды в акватории).
1.5 В проектах сооружений следует предусматривать выполнение контрольно-исследовательских работ на стройплощадке в процессе строительства и в первые годы эксплуатации. Программа таких работ составляется проектной организацией, является неотъемлемой частью проекта и может уточняться в процессе возведения сооружения.
2 РЕКОМЕНДАЦИИ ПО КОНСТРУКЦИЯМ ПОРТОВЫХ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ
2.1 В сейсмических районах при наличии в основании строительной площадки слабых грунтов рекомендуются следующие конструкции портовых гидротехнических сооружений:
- причальные заанкеренные стенки из стального шпунта (корытного, таврового, трубошпунта и др.) (рисунок 2.1);
- причальные эстакады на стальных трубчатых и коробчатых сваях, на железобетонных центрифугированных сваях-оболочках и призматических сваях (рисунок 2.2);
- причальные и оградительные сооружения из оболочек большого диаметра (рисунок 2.3);
- оградительные сооружения шатрового типа на козловых свайных опорах (рисунок 2.4);
- оградительные сооружения набросного типа (рисунок 2.5).
Допускается использование и других конструкций, по которым имеется положительный опыт эксплуатации в сейсмических районах.
2.2 При наличии в основании заанкеренного больверка слабых грунтов последние должны быть полностью или частично заменены на более качественные крупнообломочные грунты, либо укреплены. Необходимость замены или укрепления грунтов устанавливается на основании расчетов прочности и устойчивости с учётом сейсмических воздействий. Грунт замены либо закрепленный грунт рекомендуется располагать на плотных подстилающих грунтах за лицевой стенкой и перед ней. Ширина участка замены или укрепления грунта устанавливается расчетами устойчивости сооружения с учетом сейсмических воздействий. За лицевой стенкой рекомендуется грунт заменять или укреплять на всем участке между лицевой и анкерной стенками.
2.3 Способ строительства заанкеренного больверка (последовательность отсыпки грунта) должен исключать смещение оставляемых слабых грунтов при работах по образованию территории и скопление их у лицевой стенки. Для этого необходимо отсыпку грунта производить со стороны стенки вглубь территории. Целесообразно также предусматривать уплотнение отсыпаемых грунтов перед лицевой и анкерной стенками.
1 - качественный грунт засыпки; 2 - слабый грунт; 3 - плотный грунт
Рисунок 2.1 - Причальная стенка из шпунта (заанкеренный больверк)
1 - скальный грунт засыпки; 2 - песок; 3 - слабый грунт; 4 - плотный грунт
Рисунок 2.2 - Причальная эстакада на стальных трубчатых сваях
1 - качественный грунт засыпки; 2 - песок; 3 - слабый грунт; 4 - плотный грунт
Рисунок 2.3 - Причальное сооружение из оболочек большого диаметра
1 - скальный грунт засыпки; 2 - песок; 3 - слабый грунт; 4 - плотный грунт;
Рисунок 2.4 - Оградительное сооружение шатрового типа на козловых свайных опорах
1 - качественный грунт засыпки; 2 - песок; 3 - слабый грунт; 4 - плотный грунт
Рисунок 2.5 - Оградительное сооружение набросного типа при посадке на плотные подстилающие грунты(а) и при возведении на «плавающей» песчаной подушке (б)
2.4 Оболочки большого диаметра следует опирать на плотные подстилаемые грунты. Слабые грунты внутри оболочек целесообразно заменять на более прочные, либо укреплять их способами, указанными в п. 1.1 настоящих Рекомендаций.
2.5 Свайные опоры должны быть погружены в прочные, устойчивые к сейсмическим воздействиям грунты.
2.6 Для повышения горизонтальной жесткости пирсов эстакадного типа рекомендуется: поверх слабых грунтов отсыпать последовательно песчаную подушку и слой крупнообломочного грунта и уплотнять этот грунт. Рекомендуется также на сваях в этом слое устанавливать (закреплять) уширители, вовлекающие больший объем грунта в работу при горизонтальных нагрузках. Рекомендуется также устройство козловых опор.
2.7 Оградительные сооружения набросного типа допускается возводить на «плавающей» песчаной подушке, укладываемой на поверхности слабого грунта или в специальную выемку. Размеры песчаной подушки устанавливаются по результатам расчетов прочности слабого грунта под подушкой, прочности подушки на продавливание и сейсмоустойчивости сооружения по линиям обрушения, проходящим по слабому грунту.
3 РАСЧЕТЫ НА СЕЙСМИЧЕСКИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ
3.1 При проектировании портовых гидротехнических сооружений, возводимых на слабых грунтах оснований, следует руководствоваться РД 31.31.55-93 и РД 31.31.34-85. Расчеты портовых гидротехнических сооружений на сейсмические воздействия следует производить в соответствии с требованиями СНиП II-7-81*, СНиП 2.06.01-86, РД 31.31.55-93, РД 31.31.26-81, РД 31.31.39-86 и рекомендациями настоящего раздела. Расчеты должны включать:
- оценку сейсмичности площадки строительства;
- определение сейсмических нагрузок;
- проверки устойчивости сооружения или его частей на сдвиг при учете действия сейсмических нагрузок;
- определение внутренних усилий в несущих элементах конструкции с учетом действия сейсмических нагрузок и проверки прочности.
3.2 Сейсмичность площадки строительства в баллах устанавливается по СНиП II-7-81* (или территориальным строительным нормам) в зависимости от сейсмичности района и уточняется по данным микросейсморайонирования или в зависимости от категории грунтов (по сейсмическим свойствам), залегающих в основании сооружения. При этом, если сейсмические нагрузки, действующие на сооружение, определяются при использовании динамических расчетных схем, включающих и массив грунта основания, расчетная сейсмичность устанавливается по категории грунтов, расположенных в основании динамической расчетной схемы.
3.3 Сейсмические нагрузки следует определять по динамическому методу согласно СНиП II-7-81*. В динамические расчетные схемы сооружений, используемые для определения сейсмических нагрузок, необходимо включать несущие конструктивные элементы сооружения и окружающий массив грунта. При наличии в основании сооружения слабых грунтов, последние рекомендуется включать в динамическую расчетную схему. Размеры массива грунта, включаемого в динамическую расчетную схему, необходимо принимать такими, чтобы границы динамической расчетной схемы не оказывали существенного влияния на сейсмические колебания грунта в районе образования возможных поверхностей скольжения при потере устойчивости, и в районе расположения несущих конструктивных элементов сооружения.
3.4 Выбор динамических моделей и расчеты на сейсмостойкость необходимо производить:
- для заанкеренных больверков - согласно РД 31.31.26-81 и РД 31.31.55-93;
- для причальных эстакад - согласно РД 31.31.39-86 и РД 31.31.55-93;
- для причальных и оградительных сооружений из оболочек большого диаметра, блочных конструкций другой формы - согласно РД 31.31.55-93;
Примечание - При необходимости расчета на сейсмические воздействия причальных и оградительных сооружений, упомянутых в п. 3.4, а также сооружений со сложным взаимодействием конструктивных элементов и грунта (например, оградительных сооружений шатрового типа) рекомендуется обращаться в организации, специализирующиеся на таких расчетах, например, АООТ ДНИИМФ.
3.5 При определении сейсмических нагрузок от грунта, расположенного ниже уровня воды в акватории, в расчете необходимо принимать массу водонасыщенного грунта (массу грунта с учетом массы воды в порах).
3.6 Для заанкеренных больверков необходимо выполнить следующие виды проверок устойчивости:
- на поворот вокруг точки крепления анкера (активное и пассивное давление грунта на стенку принимается с учетом сейсмического воздействия);
