Мурашко В.А. ПЗ (1216042), страница 6

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 6)

γ_в = ( γ_r - γ_ω )/(1 + e ). (2.29)

для непроницаемых и слабопроницаемых грунтов (глинистых, монолитных скалистых, супесей, плотных песков и т.д.)

γ_в = γ - γ_ω = γ_ск - (1 - n ) γ_ω . (2.30)

Все физико-механические характеристики грунтов, в том числе и характеристики сопротивляемости грунтов сдвигу c_i и φ_i , различны в основаниях отсеков, находящихся ниже уровня грунтовых вод и выше их. Поэтому целесообразно границы отсеков располагать так, чтобы эти границы совпадали с переходом от части основания блока, находящейся выше грунтовых вод, к части, находящейся под ними.

В заключение данного параграфа необходимо оговориться, что приведенные здесь способы учета действия грунтовых вод являются далеко не единственными. Например, И.В. Федоров [26] предложил способ расчета устойчивости откосов с учетом фильтрационных сил, удовлетворяющий всем условиям статики, графоаналитическим методом. Некоторые элементы данного способа будут нами использованы при рассмотрении соответствующих методов оценки устойчивости склонов и откосов. Этим же автором [27] проанализированы выведенные различными исследователями уравнения движения воды в пористых средах и предложена для практического использования методика расчета эффективного давления по подошве элемента при учете фильтрационных сил.

Р.Р. Чугаевым выведены дифференциальные уравнения движения жидкости в грунте и получены выражения для учета фильтрационных сил [32, 33, 35]. При произвольной поверхности скольжения (образованной системой плоскостей) фильтрационные силы можно учитывать с использованием контурного способа Иванова, для которого достаточно располагать только данными о распределении напоров на границах блока. Этим вопросом занимались и многие другие советские и зарубежные ученые (Н.П. Пузыревский, Б.И. Покровский, Д.В. Тейлор, Е.Д. Кадомский, И. Оде, Н.А. Цытович, Н.С. Моргунов, К.И. Фоменко, Ю.А. Соболевский, М.Е. Харр и др.). В некоторых случаях получены решения, отличающиеся большой точностью. Однако, из-за ограниченности места, мы не будем здесь подробно рассматривать все эти решения. Как показал И.В. Федоров [26], учет фильтрационных сил по упрощенной формуле дает незначительные расхождения (до 1,5 %) по сравнению с точными решениями. Этот способ учета особенно применим в практике, так как не требует построения фильтрационной сетки. Для учета фильтрационных сил в данном случае требуется построение лишь кривой депрессии и определение участка высачивания.

Следует заметить, что оценка коэффициента устойчивости с учетом фильтрационных сил по упрощенной формуле будет давать приемлемые результаты только в тех случаях, когда эквипотенциальные линии несущественно отличаются от вертикальных линий.

В связи с вышеизложенным для практического проектирования удерживающих конструкций мы будем применять лишь приведенные в настоящем параграфе два способа учета действия напорных грунтовых вод - метод использования величины гидродинамического давления и метод взвешивания.

Применение более сложных методов учета гидродинамического давления оправдывается в тех случаях, когда имеются значительные напоры грунтовых вод или когда склон омывается акваториями, уровень воды в которых может резко изменяться, и т.д.

3 СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ КРЕПЛЕНИЯ КОТЛОВАНОВ

В наши дни максимальная глубина котлованов, проектируемых в городских условиях, обычно не превышает 25-30 м, а количество подземных этажей – пяти-шести. Технические возможности для роста глубины проектируемых котлованов и увеличения количества подземных этажей при современных технологиях, безусловно, существуют. Однако эти показатели сдерживаются такими факторами как: опасные геологические процессы, экологические показатели и комфортность пребывания в подземных помещениях, экономическая целесообразность, гидрогеологические условия и другие.

Конструктивные решения подземных и заглубленных сооружений, а также способы их устройства зависят от объемно-планировочных решений, их назначения, глубины заложения, инженерно-геологических условий, климатических и сейсмических условий строительства, нагрузок на поверхности, наличия вблизи расположенных зданий и сооружений и требуют различных подходов к их расчетному обоснованию. Стремление увеличить глубину сооружения котлованов вызывает вероятность увеличения аварийных случаев. При этом аварийные случаи при сооружении глубоких котлованов возникают не только из-за неграмотного производства строительно-монтажных работ, но и, преимущественно, недоучета разнообразных нестандартных условий при проектировании такого рода сооружений.

3.1 Классификация способов укрепления откосов котлованов

Классификация разновидностей подземных и заглубленных сооружений делится на 3 группы: открытые, закрытые (подземные), полузакрытые (рис.3.1).

Рис. 3.1 Классификация подземных и заглубленных сооружений

По способу строительства подземные сооружения подразделяются на устраиваемые закрытым, открытым и полузакрытым способами.

Большинство подземных и заглубленных городских объектов гражданского назначения, компактных в плане, а также линейных сооружений малых глубин заложения устраивается открытым или полузакрытым способом в котлованах.

Объекты городского подземного строительства делятся на протяженные (линейные), компактные и совмещенные. Линейные сооружения: транспортные тоннели, пешеходные тоннели, сооружения метрополитена, коллекторы инженерных коммуникаций, гидротехнические коллекторы, которые строятся преимущественно закрытым способом.

3.2 Классификация современных методов крепления котлованов

Классификация современных методов крепления котлованов при строительстве подземных сооружений приведена на рис. 3.2

Рис. 3.2 Классификация современных методов крепления котлованов

Крепление котлована инъекционным методом.

Для крепления ограждений котлованов в городских условиях в большинстве случаев используются буровые анкеры. Конструкция бурового инъекционного грунтового анкера изображена на рис.3.3а и состоит из оголовка, тяги в оболочке и рабочей части, защемленной в грунте. Тяга передает выдергивающее усилие от оголовка, закрепленного на внутренней стороне ограждения котлована, на рабочую часть (корень) анкера, препятствующую выдергиванию. По способу сопротивления выдергиванию их конструкции классифицируются на анкеры трения, анкеры лобового сопротивления и анкеры смешанного типа (рис.3.3б). По конструкции анкерной тяги различают стержневые, прядевые и трубчатые анкеры. Как правило, анкеры подвергаются предварительному натяжению, что позволяет снизить горизонтальные перемещения ограждения котлована и изгибающие моменты в нем.

Выдергивающее усилие, которое возможно передать на анкер, определяется несущей способностью анкера по грунту, равно как и прочностью самой конструкции тяги анкера. В слабых грунтах повысить несущую способность анкера по грунту можно путем увеличения длины корня анкера или его диаметра, применения многоразовых инъекций и правильного выбора технологии нагнетания [63]. Несущая способность грунтовых анкеров в обязательном порядке должна быть подтверждена пробными испытаниями. Величины усилий, воспринимаемых на практике одиночным анкером в дисперсных грунтах, как правило, находятся в диапазоне от 0.1 до 0.5 МН, а в полускальных и скальных породах - до 1 МН. Анкеры устанавливаются по периметру котлована с шагом по горизонтали, обычно, 0.8-2.5 м под углом наклона к горизонту до 30-40°. Для более равномерной передачи усилий от анкеров на ограждение котлована устраивают распределительные пояса.

а) б)

Рис. 3.3 Конструкция инъекционного грунтового анкера (а); типы анкеров (б).

В глубоких котлованах анкеры устанавливаются в несколько ярусов по высоте. Чем глубже котлован - тем большее количество ярусов требуется, и тем меньше принимается шаг между анкерами по глубине. Корни анкеров должны располагаться вне треугольной призмы активного давления грунта на подпорную конструкцию, поэтому длина анкеров в нижних ярусах обычно меньше чем в верхних. Одним из наиболее глубоких котлованов в Москве с многоярусным анкерным креплением, является котлован Океанариума на ул. Братьев Фонченко рядом с Поклонной горой (рис.3.4). Максимальная глубина котлована составляет до 20 м, количество ярусов анкеров - от 3 до 5, длина верхних анкеров превышает 30 м.

а) б)

Рис. 3.4 Схема анкерного крепления (а) и котлован (б) московского Океанариума на Поклонной горе.

К преимуществам анкерного крепления относится удобство организации работ, возможность несимметричной экскавации котлована, экономичность для котлованов значительной площади. Есть, однако, ограничения и недостатки. К ним можно отнести необходимость выполнения инженерно-геологических изысканий вне границ площадки застройки, что не всегда возможно.

Крепление котлована нагельным методом.

Нагельное крепление ограждений котлованов по схеме работы близко к анкерному. Нагели обычно представляют собой стержневые или трубчатые элементы, погружаемые в грунт по мере разработки котлована, армирующие грунтовый массив и воспринимающие выдергивающие усилия. Отличием нагелей от грунтовых анкеров является их более простая конструкция и отсутствие предварительного натяжения. Пример нагельного крепления котлована приведен на рис. 3.5 Нагели устанавливают с меньшим, чем анкеры шагом по высоте и в плане. Нагельные крепления в комбинации с торкретированием стенок котлована, как правило, применяют в условиях глубокого залегания подземных вод и в грунтах с хорошими физико-механическими свойствами.

Рис. 3.5 Нагельное крепление ограждений котлованов

Струйные технологии крепление котлована.

Применение струйной цементации (технологии «jetgrouting») в подземном строительстве. Технология струйной цементации, или технология «jet-grouting», заключается в разрушении и перемешивании грунта высоконапорной струей цементного раствора, исходящего под высоким давлением из монитора, расположенного на нижнем конце буровой колонны (рис. 3.6). В результате в грунтовом массиве формируются сваи диаметром 0,6—1,5 м из нового материала — грунтобетона с достаточно высокими несущими и противофильтрационными характеристиками [2].

Рис.3.6 Устройство грунтобетонных элементов

Устройство свай из грунтобетона выполняется в два этапа: производство прямого (бурение скважины) и обратного хода буровой колонны. В процессе обратного хода производят подъем колонны с одновременным ее вращением. При этом поднимают давление цементного раствора, который поступает в сопла монитора, создающие струю с высокой кинетической энергией. Сваи, образуемые с использованием струйной технологии, могут быть круглого сечения, а также секущиеся. Технология струйной цементации может быть эффективно применена при решении следующих задач подземного строительства:

- сооружение ленточных в плане конструкций типа «стена в грунте»;

- устройство анкерных креплений;

- укрепление грунта вокруг строящихся подземных сооружений;

- создание противофильтрационных завес;

- уплотнение стыков между панелями траншейных «стен в грунте».

Характеристики

Список файлов ВКР