Временная инструкция по проектированию стен сооружений и противофильтрационных завес, устраиваемых способом "стена в грунте"

обоснования наиболее рациональных и экономичных размеров и конструкций - завес и сооружений, сопрягаемых с завесами и зависящих от параметров фильтрационного потока;

обеспечения устойчивости и фильтрационной прочности завес, а также откосов и сооружений, расположенных в зоне их влияния.

Расчет противофильтрационных завес на силовые воздействия в случаях необходимости (например, при расположении завесы на откосе) должен выполняться в соответствии с требованиями, изложенными в пп. 3.1-3.6 настоящей Инструкции для несущих стен, устраиваемых способом «стена в грунте».

3.17. Фильтрационными расчетами, а в необходимых случаях экспериментальными исследованиями (п. 3.18 настоящей Инструкции) должны определяться следующие параметры фильтрационного потока:

фильтрационный расход;

напоры и градиенты напора на гранях противофильтрационных завес и расположенных в грунте сооружений, а также на характерных участках фильтрационного потока (подошва сооружений, на контакте разнородных слоев грунта, в местах выхода потока в нижний бьеф или дренаж и др.) в зависимости от требований, предъявляемых к проектируемому сооружению, сопрягаемому с противофильтрационной завесой;

положение пьезометрической или свободной поверхности фильтрационного потока (депрессионной поверхности) у граней противофильтрационной завесы или расположенного в грунте сооружения, а также на характерных участках области фильтрации (на участках выхода потока на откосы, на участках сопряжения с другими сооружениями и др.).

3.18. Для предварительных фильтрационных расчетов, а также для окончательных фильтрационных расчетов при несложных гидрогеологических условиях площадки строительства допускается пользоваться приближенными способами решения плоской или пространственной задачи теории фильтрации.

При сложных гидрогеологических условиях площадки строительства и сложной конструкции сооружения, сопрягаемого с противофильтрационными завесами, параметры фильтрационного потока следует определять экспериментальным путем, например по методу электрогидродинамических аналогий (ЭГДА).

3.19. Расчет фильтрационной прочности материала заполнения противофильтрационной завесы (при заданной толщине завесы) должен производиться с учетом фильтрационных и деформативных свойств вмещающего грунта. При этом должно соблюдаться условие

I < I_д,                                                                   (13)

где I - градиент напора на противофильтрационной завесе, определяемый фильтрационным расчетом;

I_д - допустимый градиент напора, определяемый экспериментальным путем; при отсутствии таких данных допускается ориентировочные значения (по опыту проведенных работ) принимать по табл 3.

Таблица 3

Материал заполнения противофильтрационных завес

Допустимый градиент напора I_Д для сооружений

постоянных

временных

Бетон

150

200

Глиноцементный раствор

100

150

Комовая глина

30

50

Заглинизирозанный грунт

20

30

4. ТРЕБОВАНИЯ К КОНСТРУИРОВАНИЮ НЕСУЩИЕ СТЕНЫ 4.1. Стены сооружений, устраиваемые способом «стена в грунте», должны располагаться от существующих зданий или сооружений на расстоянии, равном:

при                                              ,                                                                (14)

при                                              ,                                            (15)

где B - длина захватки, т.е. длина одновременно бетонируемого участка монолитной стены или одновременно монтируемого участка сборной стены;

H - глубина траншеи;

j_I - расчетное значение угла внутреннего трения грунта. При разнородных напластованиях грунта принимается средневзвешенное значение j_I.

4.2. Конструктивные схемы стен подземных сооружений выбираются в зависимости от размеров сооружений, их конфигурации в плане, характера и величин расчетных нагрузок, геологических и гидрогеологических условий площадки строительства и других факторов. Конструктивные схемы стен подземных сооружений прямоугольных в плане приведены на рис. 1

4.3. В случаях, если устойчивость стен сооружения не обеспечивается заделкой их в грунт, должны применяться распорные или анкерные конструкции. При расстоянии между параллельными несущими стенами подземных сооружений до 15 м устойчивость стен должна обеспечиваться, как правило, применением распорных конструкций, устанавливаемых между стенами, или конструкций постоянных междуэтажных перекрытий. В случае ограждения несущими стенами котлованов больших размеров, при которых затруднительна установка распорных конструкции, для обеспечения устойчивости стен следует предусматривать соответствующие анкеры.

4.4. Глубина заложения (высота) Н стен в грунте (рис. 2) назначается исходя из гидрогеологических условий строительной площадки, принятой конструкции стен, технологии производства работ по их возведению с учетом технико-экономического сравнения возможных вариантов.

Рис. 1. Конструктивные схемы стен подземных сооружений прямоугольных в плане

а - консольная стена; б, в - стены с одно- и многоярусным креплением распорками; е, д - стены с одно- и многоярусным креплением анкерами; 1 - стена, 2 - распорка; 3 - анкер, 4 - уровень земли

4.5. Днища подземных сооружений, стены которых устраиваются способом «стена в грунте», должны выполняться аналогично днищам опускных колодцев, руководствуясь при этом требованиями Инструкции СН 476-75.

4.6. Толщина несущих монолитных стен должна определяться расчетом. При этом должна учитываться ширина рабочего органа оборудования, применяемого для устройства траншеи.

Рис. 2. Конструктивные схемы подземных сооружений

а - глубина заложения стены Н принята по расчетным данным и в зависимости от глубины заложения водоупорного слоя грунта, б - глубина заложения стены Н принята только по расчетным данным, 1 - уровень земли; 2 - стены сооружений; 3 – днище; 4 - водоносный слой грунта; 5 - водоупорный слой грунта; Нс - глубина подземного сооружения

4.7. В проекте должна предусматриваться возможность устройства монолитных стен отдельными захватками длиной от 3 до 6 м. Длина захваток назначается из условий необходимости обеспечения устойчивости стен траншеи и соблюдения сроков продолжительности бетонирования. Между захватками должна предусматриваться установка ограничителей, с помощью которых формируются рабочие вертикальные стыки (швы) бетонирования.

4.8. Ограничители между захватками должны, как правило, предусматриваться извлекаемыми, инвентарными. Конструкция ограничителей должна исключать возможность попадания бетонной смеси из одной захватки в другую и обеспечивать достаточную водонепроницаемость рабочих стыков бетонирования.

4.9. Стыки стен в местах соединения смежных захваток должны устраиваться следующих конструкций:

а) в виде криволинейного сопряжения, достигаемого при помощи инвентарной трубы, устанавливаемой при бетонировании предыдущей захватки и извлекаемой перед бетонированием следующей смежной захватки. Применяется при глубине заложения стен Н £ 18 м;

б) в виде вибронабивной сваи, устраиваемой с помощью инвентарной трубы, извлекаемой после бетонирования и схватывания бетона двух соседних захваток. Полость, образуемая после извлечения инвентарной трубы заполняется бетонной смесью, уложенной вибронабивным методом. Применяется при глубине заложения стен Н £ 18 м;

в) в виде плоской металлической диафрагмы, приваренной к арматурному каркасу, в торце которого привариваются два швеллера, образующие вертикальные направляющие, предназначенные для установки следующего арматурного каркаса (рис 3) Применяется при глубине заложения стен Н £ 25 м.

Рис. 3. Рабочий стык бетонирования монолитной стены

а - забетонированная первая захватка; б - забетонированные соседние захватки; 1 - металлическая диафрагма; 2 – швеллер; 3 – уголок; 4 - арматурный каркас

Конструкцию ограничителей между захватками следует проверять по прочности и устойчивости на давление свежеуложенной бетонной смеси в соответствии с требованиями главы СНиП по производству и приемке работ по возведению бетонных и железобетонных конструкций из монолитного железобетона.

4.10. Сопряжения (примыкания днища, перегородок, балок и перекрытий) с монолитными стенами следует предусматривать в виде свободно опирающихся конструкций, что достигается при помощи образования штраб в бетонируемой стене либо в виде жестких соединений.

Для образования штраб должна быть предусмотрена закладка деревянных коробов, извлекаемых после выемки грунта из подземного сооружения.

Жесткое же соединение элементов подземного сооружения достигается при помощи стальных закладных деталей или выпусков арматуры, соединяемых с помощью сварки (рис. 4).

Арматурные выпуски должны выполняться из стали класса A-I.

Рис. 4. Конструкции сопряжений днища со стенками

а - свободное опирание днища на стены; б - жесткая заделка днища в стены; 1 - арматурный каркас; 2 - деревянный короб; 3 - стенка траншеи; 4 - днище; 5 - стена в грунте; 6 - отгибаемые выпуски арматуры

4.11. Арматурные каркасы монолитных стен (рис. 5) должны иметь длину, равную глубине траншеи, ширину на 10-15 см менее длины захватки, а толщину на 12-15 см менее ширины траншеи.

Расстояние между арматурными стержнями в каркасах должно быть не менее 150 мм; в арматурных каркасах должны быть предусмотрены проемы для пропуска бетонолитных труб и ограничителей, фиксирующих проектное положение арматурного каркаса в траншее для создания требуемой толщины защитного бетонного слоя.

4.12. При проектировании стен из сборных и сборно-монолитных железобетонных конструкций размеры сборных элементов должны назначаться из условий:

а) глубины заложения стены в грунте;

б) результатов расчета на нагрузки, возникающие при изготовлении, транспортировании, монтаже и эксплуатации;

в) вида применяемого оборудования для разработки траншей;

г) грузоподъемности монтажных кранов и транспортных средств;

Рис. 5. Конструкция арматурных каркасов

а - каркас прямолинейных стен; б - каркас стен криволинейного очертания; 1 - арматурный каркас; 2 - направляющие; 3 - места установки бетонолитных труб; 4 - стенка траншеи

д) максимально допустимых размеров из условий технологии изготовления.

4.13. Сборные стены должны выполняться в виде панелей, устанавливаемых в траншею.

Допускаемые типы сборных стен и стыковых соединений панелей приведены на рис. 6.

4.14. Сборно-монолитные железобетонные стены должны проектироваться в верхней части (на высоту 10-12 м) из сборных элементов, образующих стены подземного сооружения, а в нижней части (до расположения водоупорного слоя грунта) монолитными, причем сборные элементы нижним концом должны быть заглублены в монолитный бетон.

Рис. 6. Конструкции сборных стен

а - конструкции стен из панелей; б - конструкции стен типа панели-стойки; в - стеновая панель; 1 - закладные детали; 2 - выпуски арматуры; 3 - монтажные петли; 4 - инъекционная трубка; 5 - стойка; 6 - стеновая панель; 7 - плита днища; 8 - тампонажный материал; 9 - форшахта; 10 - анкер

4.15. В сборных элементах должны предусматриваться монтажные петли и стальные детали для крепления панелей к форшахте, соединения панелей между собой и сваркой с внутренними конструкциями. Кроме того, должны быть предусмотрены соответствующие стыковые соединения, штрабы и выпуски арматуры по аналогии с применяемыми в рабочих стыках бетонирования монолитных стен (рис. 7).

4.16. Стыки между панелями и пространство между панелями и стенами траншеи должны заполняться тампонажными материалами, вид и состав которых следует назначать из условий обеспечения требуемой прочности и водонепроницаемости.

Рис. 7. Конструкция стыкового узла панелей

а - стеновая панель; б - соединение панелей; 1 - железобетонная стеновая панель; 2 – уголки; 3 – двутавр; 4 - направляющие арматурные стержни; 5 - опорный столик; 6 – подвески; 7 - уголки опоры для подвески панелей; 8 - направляющий инвентарный двутавр; 9 - закладные детали; 10 - арматурные выпуски

4.17. Допускаемые отклонения от проектных размеров панелей и других сборных элементов должны назначаться в соответствии с требованиями государственных стандартов на сборные железобетонные конструкции, а для нестандартизованных конструкций - в соответствии с требованиями технических условий на их изготовление.

4.18. Анкеры для крепления ограждений котлованов и стен подземных сооружении должны предусматриваться с целью обеспечения устойчивости ограждений и стен и уменьшения величин изгибающих моментов.

4.19. Применение анкеров, допускается во всех грунтах, за исключением: глинистых текучей и текучепластичной консистенции, торфов, илов. При наличии указанных грунтов крепление стен подземных сооружений, выполняемых способом «стена в грунте», следует производить при помощи распорных конструкций.

4.20. Анкеры различаются:

по наклону к поверхности грунта - вертикальные, наклонные, горизонтальные;

по способу погружения в грунт - буровые, забавные, винтовые;

по конструкции рабочей части - цилиндрические; с уширением, устраиваемым разбуриванием, комуфлетированием, с помощью инъекции;

по конструкции анкерной тяги - стержневые, трубчатые, из проволочных прядей, арматурных канатов и буровых труб;

по сроку службы - временные и постоянные.

4.21. Вид анкеров следует назначать исходя из гидрогеологических условий строительной площадки, условий производства работ, обеспеченности строительной организации необходимыми материалами и оборудованием, а также с учетом результатов технико-экономического сравнения различных вариантов.

Для постоянных анкеров должна быть предусмотрена антикоррозионная защита.

4.22. Анкеры следует располагать за пределами возможной зоны обрушения грунта, т.е. за пределами призмы, наклонная грань которой, проходящая через основание стены, составляет с горизонталью угол 45° + (j_I - угол внутреннего трения грунта).

ПРОТИВОФИЛЬТРАЦИОННЫЕ ЗАВЕСЫ 4.23. Противофильтрационные завесы, устраиваемые способом «стена в грунте», в зависимости от метода сооружения и материала заполнения подразделяется на:

а) свайные (в виде пересекающихся буровых свай);

б) секционные траншейные;

в) непрерывные траншейные;

г) тонкие бестраншейные.

Конструкция противофильтрационной завесы должна назначаться при проектировании исходя из геологических и гидрогеологических условий площадки проектируемого объекта, результатов фильтрационных расчетов и при необходимости расчетов на силовые воздействия, требуемого оборудования для сооружения завесы, а также технико-экономических сравнений различных вариантов.

4.24. В зависимости от вида грунтов необходимо применять следующие конструкции противофильтрационных завес:

а) свайные с твердеющим материалом заполнения - в связных и несвязных грунтах с крупнообломочными включениями (при глубине завес до 40-50 м);

б) секционные траншейные и непрерывные траншейные с твердеющим материалом заполнения - в связных и несвязных грунтах без крупнообломочных включений (при глубине завес до 40-50 м и преимущественно для завес постоянного назначения);

в) непрерывные траншейные с нетвердеющим материалом заполнения - в связных и несвязных грунтах без крупнообломочных включений (при глубине завес до 30 м);

г) тонкие бестраншейные с твердеющим материалом заполнения (п. 4.31 настоящей Инструкции) - в несвязных грунтах без крупнообломочных включений (при глубине завес до 15 м).

4.25. Глубина противофильтрационных завес определяется их назначением и гидрогеологическими условиями площадки проектируемого объекта. Наиболее целесообразно устройство противофильтрационных завес, полностью прорезающих водоносные слои и частично заглубленных в водоупорный слой грунта; при глубоком залегании водоупорного слоя и невозможности или нецелесообразности полного прорезания водоносных слоев грунта глубина противофильтрационной завесы должна определяться на основании фильтрационных расчетов.

4.26. При назначении глубины противофильтрационных завес, выполняемых способом «стена в грунте», следует учитывать возможность образования в траншее (скважинах) грунтово-глинистого осадка.

4.27. Длина захваток противофильтрационных завес с твердеющим материалом заполнения должна определяться из условия необходимости образования монолитного (без горизонтальных швов) тела завесы исходя из производительности оборудования, подающего материал заполнения (в соответствии с требованиями п. 4.7 настоящей Инструкции).

Рис. 8. Схемы сопряжения захваток противофильтрационных завес с твердеющим материалом заполнения

а - завесы из пересекающихся свай; б - завесы из пересекающихся траншейных захваток; в- завесы в соединяющихся траншеях с временными разделительными шаблонами (ограничителями); г - завесы из отдельных траншейных захваток, пересекающихся буронабивными сваями; д - завесы в непрерывной траншее с временными разделительными шаблонами (ограничителями); е - завесы в непрерывной траншее с постоянными разделительными шаблонами (ограничителями); 1, 2, 3 - очередность заполнения противофильтрационных завес; 4 - временный разделительный шаблон (ограничитель); 5 -разделительная буронабивная свая; 6 - постоянный разделительный шаблон (ограничитель)

4.28. Стыки (сопряжения) между захватками противофильтрационных завес с твердеющим материалом заполнения должны обеспечивать сплошность завесы по всей её глубине и быть прочными и устойчивыми против фильтрационных деформаций. Схемы наиболее характерных конструкций сопряжений (стыков) приведены на рис. 8.

4.29. Сопряжения противофильтрационных завес с другими сооружениями (инъекционными завесами, земляными и бетонными сооружениями и пр.) должны удовлетворять требованиям фильтрационной и статической (прочности и устойчивости, предъявляемым к самой противофильтрационной завесе при расчетном напоре подземных вод и целостности контакта при возможных деформациях как самого тела противофильтрационной завесы, так и находящихся с ней в контакте сооружений.

4.30. Сопряжение противофильтрационной завесы с водоупорным слоем грунта должно предусматриваться врезкой в него противофильтрационной завесы. Глубину врезки следует назначать с учетом состояния водоупорного грунта на контакте с водоносным слоем грунта и требуемой фильтрационной прочности и устойчивости контакта. Глубина врезки должна быть, как правило, не менее 1 м.

4.31. Тонкие бестраншейные противофпльтрационные завесы, образуемые с помощью вибропогружения и последующего виброизвлечения инвентарной металлической конструкции с одновременным заполнением образуемой полости твердеющим материалом заполнения (например, глиноцементным раствором), следует проектировать (с учетом характеристик грунтов, в которых устраивается противофильтрационная завеса) толщиной 10-20 см.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Общие положения. 2

2. Нагрузки и воздействия. 4

3. Основные положения расчета. 8

Несущие стены.. 8

Противофильтрационные завесы.. 10

4. Требования к конструированию.. 11

Несущие стены.. 11

Противофильтрационные завесы.. 16