Рисунок 6.3.: Схема двухрядной шпунтовой перемычки с грунтовой засыпкой.

6.5. Двухрядная шпунтовая перемычка с грунтовой засыпкой

Такие перемычки состоят из двух шпунтовых рядов, пространство между которыми заполняется грунтом. Их применяют для защиты котлована не только от поверхностных, но и грунтовых вод (рисунок VI-3).

Внутреннее ограждение служит одновременно для защиты от грунтовых вод и для закрепления стены котлована. Его погружают ниже литологической границы на глубину не менее 0.5 .1,5 м с проверкой устойчивости ряда, а также устойчивости основания в целом. Наружный шпунтовой ряд, служащий для удержания грунтовой засыпки и придания перемычке общей жесткости и устойчивости забивают ниже дна реки на глубину 1,5 .2,5 м. Головы маячных свай шпунтовых рядов соединяют горизонтальными схватками, обеспечивающими совместную работу стен. Ширину перемычек назначают из конструктивных соображений:

Окончательно принимаем ширину перемычки .

Шпунтовые ряды такой перемычки рассчитывают по схемам, соответствующим разным стадиям ее сооружения,

Внешняя стенка снаружи испытывает давление воды с равнодействующей:

Обе стенки изнутри испытывают давление грунта заполнителя и воды, равнодействующую которой условно принимают в половинном размере:

Кроме этого, на внутреннюю стенку действует гидростатическое давление воды и взвешенного грунта ниже дна реки и котлована (рисунок 6.3).

Примем глубину заделки в грунт ниже дна котлована принимается в первом приближении равной 7,4 м и проверим из соотношения суммы моментов, опрокидывающих и удерживающих сил относительно точки О:

, ,

Из анализа эпюры находим:

Из анализа эпюры находим:

Размеры сечения шпунта находят по изгибающим моментам, определяемым из рассмотрения равновесия верхних отсекаемых частей стены. Наиболее опасное сечение находится на глубине h0, ниже дна котлована. Из условия равенства суммы горизонтальных сил, приложенных к шпунту выше искомого сечения, можем приближенно записать:

где р - суммарная величина давления в уровне проектного дна:

предельное значение углового коэффициента уравнения линии эпюры результирующего давления на стену ниже дна котлована:

Решая уравнение относительно h0, получим для определения местоположения опасного сечения шпунтового ограждения формулу:

Тогда наибольший изгибающий момент Мmax в опасном сечении определяется по формуле

Профиль стального шпунта (плоский, корытный, зетовый, типа "Ларсен") подбирается по техническим характеристикам. Требуемый момент сопротивления W, шпунта определяется зависимостью:

где Ry - расчетное сопротивление стали на площадке текучести.

6.6. Элементы котлована

Разработке грунта выемки предшествует отсыпка в примыкающий к берегу части русла искусственного полуострова, с последующим устройством перемычек. На пойменной части стройплощадки для защиты котлована от паводковых вод устраивают грунтовые перемычки. В песчаном основании между дневной поверхностью (отм. NL) и кровлей подстилающего пылевато-глинистого пласта (отм. LL) устраивают противофильтрационные преграды в нашем случае с использованием технологии "стена в грунте. Со стороны русла ограждающие конструкции могут быть представлены различными вариантами в нашем случае - свободностоящая стенка из металлического шпунта с грунтовой засыпкой для уменьшения водопроницаемости.

6.7. Производство работ

Погружение и извлечение металлического или деревянного шпунта осуществляют с помощью специальных машин и оборудования:

Для погружения элементов с относительно небольшими лобовым сопротивлением и массой применяют высокочастотные вибрационный погружатель ВПП-6. Для жесткой связи вибровозбудителя с погружаемой шпунтиной служит наголовник. Более высокие значения статического момента дебалансов, малую частоту колебаний и большую массу имеют низкочастотный вибропогружатель В1-772. Вынуждающая сила у этих механизмов достигает сотен кН, а у В1-722-1250 и 1700 кН.

Свае - и шпунтовыдергиватели это специально сконструированные машины для извлечения забитого в грунт шпунта используем виброударный шпунтовыдергиватель Ш-2. Шпунтовыдергиватель Ш-2 создан на базе вибратора и предназначен для извлечения стальных шпунтин массой до 2 т и длиной до 20 м. При работе удары, направленные вверх, наносят корпусом вибратора о наковальню, расположенную на траверсе над корпусом. Шпунтовыдергиватель подвешивают к крану через пружинный амортизатор.

7. Подземные противофильтрационные преграды

С целью снижения просачивания воды в котлован со стороны поймы в песчаной толще основания устраивают водонепроницаемые преграды. Для этого используют: инъектирование грунтов (цементация, битумизация, химические растворы); искусственное замораживание грунтов; технологию "стена в грунте"; струйный способ; цементно-грунтовые секущиеся сваи (оборудование шведской фирмы "Алимак"). Толщина преграды определяется из условия сохранения фильтрационной прочности материала по формуле: