Поскольку монтаж шпунтового ограждения котлована начинается с проектирования, на данном этапе необходимо корректно выполнить математические и аналитические расчеты. Они позволяют оценить условия строительной площадки и возможные геотехнические риски, а также составить документацию для проведения работ. Установка таких конструкций – достаточно серьезное строительное мероприятие, поэтому любые нарушения технологии могут обернуться неприятными последствиями.
Расчет шпунтового ограждения котлована – комплекс вычислений, с помощью которых определяются размеры шпунта, глубина его забивки, а также необходимость в проведении дополнительных мер по его укреплению.
Цели вычислений
Как правило, обустройство шпунтового ограждения проводится еще до начала земляных работ. Сила давления грунта на конструкцию при этом одинакова со всех сторон. Во время выемки грунта давление внутри котлована постепенно снижается, что приводит к нарушению равновесия. Поэтому перед забивкой шпунтового ограждения необходимо выполнить точный расчет для определения нагрузок, действующих на него снаружи, и необходимых характеристик конструкции.
Вычисления осуществляются по предельным состояниям. Для этого существуют разные методы, однако наиболее часто применяется методика, основанная на классической теории предельного равновесия почвы. Она позволяет определить геометрическую конфигурацию стенок и глубину их погружения, чтобы при отрыве котлована на проектную глубину можно было не только сохранить равновесие почвы, но и обеспечить определенный запас прочности ограждения.
Методы расчета шпунтового ограждения котлована
Вычисления осуществляются по двум методам – графоаналитическому (методика упругой линии), а также по формуле, которая включает:
- давление почвы на шпунтовые стенки, а также активное и пассивное давление воды. Данные параметры определяются посредством умножения нормативных величин на коэффициенты перегрузки. Активное давление принято определять как коэф. 1,2, а пассивное – 0,8;
- вертикальные нагрузки от сооружения, предусмотренные проектом;
- глубину котлована.
Так, расчет несущих характеристик шпунтового ограждения котлована из свай типа AZ 20-700 осуществляется по следующей формуле: F = Yc(YaRA + U∑Ysfh), где Yc означает коэффициенты работы в почве, f – расчетные показатели бокового сопротивления грунта, А – площадь сечения свайной конструкции, а R – периметр. Коэффициенты указаны в нормативах СНиП. Поскольку на стенки, погруженные в грунт, постоянно воздействует опрокидывающая сила пластов, которые контактируют с ними, очень важно правильно определить сопротивление опрокидыванию. Для расчета этих характеристик используется отдельная формула.
Особенности расчета для разных типов шпунтовых стенок
Формулы расчета различаются для разных типов шпунтовых ограждений котлованов. Стенки делятся на безанкерные и анкерные (свободно опертые и заделанные). Разница в вычислениях обусловлена тем, что различные виды конструкций предусматривают различные места расположения точек оборота. В безанкерных стенках они находятся на дне котлована, в анкерных – в точке фиксации растяжки. Следовательно, схема действия приложенных сил будет тоже разной.
Глубина погружения стенки также может отличаться в зависимости от типа почвы:
- текучие глины, мелкие пески и суглинки – не меньше 2 метров;
- более плотные грунты – не меньше 1 м;
- при сооружении подушки для защиты от воды – минимум 1 метр для любого типа почвы.
При расчетах шпунтового ограждения очень важны и гидрологические условия. Так, повышенное давление грунтовых вод меняет характер работы стенок в почве. В таких случаях, кроме нагрузок, исходящих от грунта, на конструкцию воздействуют потоки воды, которые уменьшают устойчивость сооружения. Поэтому перед проведением вычислений на участке, где будет осуществляться разработка котлована, проводятся гидрологические изыскания. Они направлены на определение уровня расположения и нормативного давления грунтовых вод. На основе полученных данных проектировщики составляют эпюру нагрузок, а во время расчета прочности замков и устойчивости к опрокидыванию учитывают возможность дополнительных воздействий. Характер движения грунтовых вод после установки ограждения рассчитать очень сложно – при монтаже герметичных стенок возможен как перелив воды через стенку, так и подтапливание дна выемки. Чтобы избежать проблем в насыщенной влагой почве, перед разработкой котлована выполняются работы по уменьшению уровня грунтовых вод.
Со всеми нюансами расчетов шпунтового ограждения в полной мере знакомы наши специалисты. Мы проведем все необходимые вычисления, исходя из особенностей участка и проектных данных. При проведении работ соблюдаются требования ГОСТ и СНиП, а также высокие внутренние стандарты компании.
Расчет шпунтового ограждения котлована, пример
Расчет несущей способности шпунтовых свай типа AZ 20-700 производится по формуле:
F = Yc(YaRA + U∑Ysfh)
- Yc – коэффициент работы в грунте (1);
- f – расчетное боковое сопротивление грунта;
- А – площадь сечения сваи;
- R – периметр.
Коэффициенты берутся из нормативов СНИП.
На шпунтовую стенку, работающую в грунте, постоянно воздействуют опрокидывающие силы контактирующих с шпунтом пластов грунта. Расчет сопротивления опрокидыванию - один из важнейших этапов проектирования ограждения.
Для расчета используется формула: , где:
- Ou - величина требуемой устойчивости к опрокидыванию;
- Oz - удерживающая сила защемления стенки в грунте;
- k - нормативный коэффициент условий работы ограждения в почве (в слабом грунте - 0.7);
- Sn - коэфф. запаса надежности (для почвы с высоким уровнем грунтовых вод - 1.2, для сухих грунтов - 1.1).
- Входим в СРО по проектированию и производству строительных работ
- Обладаем сертификацией по международной системе контроля качества ISO 9001
- Опыт работы на объектах энергетики (ГРЭС, ГЭС и т д.)
- Оснащены комплексным парком специализированной импортной техникой и оборудыванием таких известных марок как CASAGRANDE, MDT, TECNIWELL, CATERPILLER, MITSUBISHI (40+ единиц)
преимущества
- Строительство метрополитена
- Реконструкция и усиление существующих зданий
- Строительство промышленных объектов
нефтехимической, газовой, машиностроительной
и пищевой промышленности - Подземные паркинги
- Объекты энергетики (ГРЭС, ГЭС и т д.)
- Фундаменты административных и жилых зданий
и сооружений. - Инфраструктурные проекты (мосты,
дорожные развязки, морские и авиа порты)