Страница 2: Методические рекомендации по предотвращению растяжки водопропускных труб (46187)

3.7. Для труб на косогорах, когда плоскость сдвига наклонена к горизонту под углом , в формулы (2) и (3) вместо ??z и xz следует подставлять значения ??z1 и x1z1, определяемые следующим образом:

,                                               (6)

где ??z и xz - напряжения по горизонтальной плоскости, рассчитываемые по формулам (4) и (5).

3.8. Для предварительных расчетов по условию (2) допускается определять предельное заложение откосов насыпи m по графикам рис. 4.

Рис. 4. Графики m = f(Н; сн1; ??н1; nq)

3.9. Расчеты основания под насыпью с бермами или с откосами переменной крутизны выполняют для упрощенного поперечника с уположенными откосами, заложение которых m = .

4. ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ РАСТЯЖКИ ТРУБ ПУТЕМ ОБЕСПЕЧЕНИЯ СТАБИЛЬНОСТИ ОСНОВАНИЯ

4.1. К основным мероприятиям по предотвращению растяжки труб путем обеспечения стабильности основания относятся:

а) вынос трубы на борт лога;

б) уположение откосов насыпи или устройство насыпи с бермами;

в) замена слабых грунтов в основании;

г) уплотнение или укрепление грунта основания (для вечномерзлых грунтов с предварительным оттаиванием).

4.2. При выносе трубы на борт лога в проекте должна быть предусмотрена засыпка тальвежной части недренирующим грунтом. Требования по отсыпке и уплотнению грунтов должны быть такими же, как и при устройстве насыпи.

4.3. Уположение откосов насыпи или устройство насыпи с бермами производят по расчету (см. формулы (1) и (2)). Длину участка такой насыпи принимают равной двукратной ее высоте в каждую сторону от оси трубы. При крутых бортах лога длина этого участка может быть уменьшена; границы его находят, выполняя указанные выше условия.

Примечания. 1. Предварительно размеры берм можно определить, пользуясь графиками рис. 2, исходя из равенства площадей поперечника с уположенными откосами, полученными по графикам, и поперечника с бермами.

2. При насыпях с бермами допускается в пределах оголовков переходить на обычный поперечник - без берм; разрыв берм при этом должен быть минимальным.

4.4. Границы области замены грунта в основании определяют следующим образом:

- глубину Нп находят расчетом по указаниям п. 4.5;

- ширину (размер поперек оси пути) принимают не менее ширины подошвы насыпи;

- длину Dп принимают равной четырехкратной глубине замены в каждую сторону от оси трубы.

4.5. Глубину замены слабых грунтов (отметку подошвы грунтовой подушки) определяют из условий обеспечения стабильности основания. Расчеты ведут по указаниям пп. 3.2 и 3.6.

При расчетах по п. 3.2 учитывают следующие дополнения (рис. 5):

1) поверхность основания и подошву насыпи условно переносят на уровень подошвы грунтовой подушки и все расчеты ведут от этой условной поверхности (плоскости MN);

2) напряжения от собственного веса грунта основания рассчитывают от действительной поверхности (плоскости KL), причем объемный вес грунта в подушке принимают равным 1,8 т/м3, а при отсыпке подушки из дренирующих грунтов, обводнение которых произойдет до отсыпки насыпи - 1,0 т/м3.

Рис. 5. Схема нагрузок к расчету глубины замены грунта:

1 - зона замены грунта

4.6. Применяемые для замены грунты должны отвечать условиям отсыпки их в насыпь. Плотность грунта в подушке должна быть не ниже плотности его в насыпи.

4.7. При устройстве подушки из крупнообломочных грунтов с опиранием ее подошвы на прочные и устойчивые (скальные или крупнообломочные) грунты размеры подушки вдоль оси насыпи могут назначаться в соответствии со схемой рис. 6. В этом случае необходим расчет устойчивости фундамента против скольжения по подушке в соответствии с указаниями п. 51 СН 200-62. Сдвигающие усилия определяют по п. 5.2.

4.8. В случае, если основание сложено неустойчивыми и сильно деформируемыми при оттаивании вечномерзлыми грунтами, в проекте замены грунта необходимо предусматривать мероприятия по предохранению основания подушки от отепляющего воздействия фильтрирующих вод.

Рис. 6. Конструкция подушки из крупнообломочных грунтов при неглубоком залегании прочных пород в основании:

1 - подошва насыпи

5. КОНСТРУКТИВНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ ПО ПРЕДОТВРАЩЕНИЮ РАСТЯЖКИ ТРУБ

5.1. Конструктивные мероприятия, направленные на обеспечение устойчивости труб против растяжки при возможных подвижках окружающего грунта, включают:

а) применение фундаментов, объединенных по длине;

б) экранирование труб;

в) применение фундаментов с наклонными сваями;

г) применение металлических труб без разрезки их на секции.

Примечание. Конструктивное приспособление труб к восприятию усилий продольной растяжки в необходимых случаях должно быть дополнено мероприятиями против повышенных неравномерных осадок (например, применению свайных фундаментов).

5.2. Конструктивные элементы, предназначенные для восприятия продольного силового воздействия, рассчитывают на усилие

Т = Ntgн,                                                                (7)

где N - расчетные величины нормальных сил по поверхности трубы (включая фундамент) на половине ее длины, но не более чем на участке (от подошвы откоса) длиной 1,5mН.

При опирании фундамента трубы на подушку из крупнообломочных грунтов, устраиваемую по п. 4.7, а также при его заглублении в основание до прочных скальных или крупнообломочных грунтов, силы трения по поверхности контакта трубы с этими грунтами принимают удерживающими и продольное усилие определяют по формуле:

Т = Ntgн - mNп,                                                     (8)

где Nп - расчетные величины нормальных сил на контакте фундамента и подушки или скальных (крупнообломочных) грунтов основания;

y - коэффициент трения кладки по грунту;

m - коэффициент условий работы, принимаемый равным 0,8.

При расчетах по формуле (8) нормальные силы N по контакту фундамента и подушки или скальных (крупнообломочных) грунтов не учитывают.

5.3. Распределение продольных усилий по длине трубы допускается принимать по формуле

Тх = Т(1 - ).                                                            (9)

5.4. Экранирование труб заключается в укладке вдоль трубы неразрезных полос, рассчитываемых на восприятие усилий, определяемых по пп. 5.2 и 5.3.

5.5. Материалом для экранирующих элементов может служить металл, железобетон, дерево, пластмассы и т.п. Выбор материала производят на основе технико-экономического анализа. При этом учитывают ожидаемый период деформаций труб. Для высокотемпературных вечномерзлых грунтов в основании, когда растяжки, как правило, продолжаются длительное время, следует предусматривать более долговечный материал с соответствующей антикоррозийной защитой.

5.6. Проектирование фундаментов на наклонных сваях выполняют, учитывая совместное действие вертикальных и горизонтальных нагрузок. Наклон свай под фундаментами всех секций и оголовков принимают одинаковым, рассчитывая их на суммарное продольное усилие. В пределах одной - двух средних секций могут быть приняты вертикальные сваи.

6. ПРОИЗВОДСТВО РАБОТ

6.1. Строительство водопропускных труб и возведение насыпей в местах их расположения должны вестись в соответствии с указаниями действующих нормативных документов и приведенных ниже рекомендаций.

При разработке проектов труб в сложных инженерно-геологических и мерзлотных условиях наиболее важные указания и рекомендации по технологии и организации строительства следует отражать в рабочих чертежах.

6.2. Строительство трубы должно вестись непрерывно. Как правило, не допускаются перерывы во времени между смежными технологическими операциями, включая монтаж и засыпку трубы. При вечномерзлых грунтах в основании одновременно с засыпкой трубы следует производить отсыпку насыпи на высоту не менее 2 м на расстояние 15 - 20 м в каждую сторону от трубы.

Планировку и укрепление относов насыпи следует выполнять сразу после ее отсыпки (на расстоянии, равном двум высотам насыпи).

6.3. На всех стадиях строительства трубы должен быть обеспечен надежный водоотвод. Планировку и укрепление русел следует выполнять сразу после скончания монтажа и засыпки трубы.

При строительстве труб на вечномерзлых грунтах, а также на талых, когда обводнение может привести к ухудшению их свойств, необходимо принимать меры против застоев воды вблизи труб, затопления котлованов и пазух, обводнения подушек и т.п.

6.4. Засыпку тальвежной части (см. п. 4.2) следует производить одновременно с отсыпкой насыпи.

6.5. При строительстве труб на вечномерзлых грунтах должен быть обеспечен предусмотренный проектом тепловой режим под трубой, руслом и прилегающими участками насыпи. В необходимых случаях следует принимать меры по сохранению естественного растительного покрова.

ПРИМЕРЫ РАСЧЕТОВ

ПРИМЕР 1. ПРОВЕРКА СТАБИЛЬНОСТИ ОСНОВАНИЯ ПО СХЕМЕ ГЛУБОКОГО СДВИГА (п. 3.2)

Исходные данные. Прямоугольная бетонная труба отверстием 1,5 м. Насыпь высотой Н = 9,1 м из суглинка; заложение откосов m: на верхних 6 м - 1,5, ниже - 1,75, среднее - 1,60; b = 3,25 м; B = 18,2 м; ?? = 1,9 т/м3. Основание из талых водонасыщенных суглинков: сн = 2,0 т/м2; н = 20°; о = 1,0 т/м3 (с учетом взвешивания в воде). Коэффициент перегрузки n = 1,0.

Решение. 1. h =  =  = 5,6.

2. nq = 1 +  = 1 +  = 1,092,

где q = 1,64 т/м2 по п. 121 СН 200-62 для к = 10 (класс нагрузки принят исходя из того, что основание из талых грунтов стабилизируется в первый период после отсыпки насыпи).

Таблица 3

3) По формуле (1) Ко =  min = 0,51 min , где  =  (х - глубина расположения данной точки); D - коэффициенты, определяемые по графикам рис. 1.

Результаты расчетов сводят в табл. 3.

4. Анализируя данные таблицы, находят Ко = 0,8 < 1,0.

Вывод. Стабильность основания не обеспечена и, следовательно, возможна растяжка трубы.

ПРИМЕР 2. ПРОВЕРКА СТАБИЛЬНОСТИ ОСНОВАНИЯ ПО СХЕМЕ ПЛОСКОГО СДВИГА (п. 3.6).

Исходные данные. Круглая железобетонная труба отверстием 1,5 м. Насыпь высотой Н = 4,0 м из суглинка (с учетом толщины слабой прослойки); b = 3,25 м; В = 10,2 м; g = 1,9 т/м3;  = 0,333. Основание - верхний (деятельный) слой, толщиной 1,5 м -суглинок (сн1 = 0,39 т/м2; jн1 = 4; tgjн1 = 0,069) подстилается вечномерзлым грунтом. Коэффициент перегрузки n = 1,0.

Решение. 1. К = 0,75(1 + ) = 0,75(1 +  = 0,99.

2. nq = 1 +  = 1 +  = 1,55.

где q = 4,18 т/м2 для К = 14.

3. ??z = kgH(1 - ) = 7,5(1 - );

xz = 2 kx x(1 - ) = 0,193х(1 - xz = 2 kx x(1 - ).

Результаты расчета сводят в табл. 4.

Таблица 4