РУКОВОДСТВО

ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ СТЕН

СООРУЖЕНИЙ

И ПРОТИВОФИЛЬТРАЦИОННЫХ ЗАВЕС,

УСТРАИВАЕМЫХ СПОСОБОМ «СТЕНА В ГРУНТЕ»

МОСКВА 1977

УДК 624.137.4.04

Рекомендовано к изданию секцией Ученого совета НИИОСП им. Н. М. Герсеванова.

Руководство по проектированию стен сооружений и про-тивофильтрационных завес, устраиваемых способом «стена в грунте» (НИИОСП им. Н. М. Герсеванова). М., Стройиздат, 1977, 128 с.

Руководство составлено в развитие «Временной инструкции СН 477-75» (текст Инструкции выделен полужирным шрифтом) и приводит рекомендации, детализирующие положения этой Инструкции по вопросам определения нагрузок настены, расчета стен по прочности и по деформациям, фильтрационным расчетам и вопросам конструирования стен.

Руководство рассчитано для использования в проектных организациях при проектировании подземных сооружений и противофильтрационных завес, устраиваемых способом «стена в грунте».

Редакторы: инж. А. Л. Арсеньеву кандидаты техн. наук А. С. Снарский, Б. С. Федоров (НИИОСП им. Н. М. Герсеванова Госстроя СССР) и канд. техн. наук В. Ф. Раюк (ВНИИГС).

* 30213—664 „

р --Инструхт.-нормат, III вып.-9-77

047(01)—77

© Стройиздат, 1977

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

тислсвие...................•    I

бщие положения................ 2

агрузки и воздействия . . . ■.......... 13

новные положения расчета............ 23

зсущие стены *................ 23

.керы ..................*    .    77

оотивофильтрационные завесы........... 80

збования по конструированию . . . . •...... 101

гсущие стены............•    .    .    .    .    101

)отивофильтрационные завесы...........118

сложение 1.    Формулы    для определения fa и fy . . •    .    124

1ложение 2.    Значения    f_Tv........... .    •    126

иожение 3. Значения /— •............. 128

не менее 10%, размером до 0,005 мм — не менее 40%, число пластичности — не менее 0,2, влажность на границе раскатывания — не менее 0,25, набухание—не менее 15—20% • При наличии в глине небольшого числа частиц более 1 мм их необходимо удалять во время приготовления глинистой суспензии.

Для обеспечения устойчивости грунтовых стен отрываемых траншей на период их устройства и заполнения применяется глинистая суспензия, способная кольматировать стенки траншей и образовывать на них плотную водонепроницаемую глинистую корку.

1.27.    Рекомендуется применять суспензии из бентонитовых глин с минимальным удельным весом. Если при подобранном удельном весе устойчивость грунтовых стенок траншей не обеспечивается, следует повышать уровень раствора путем подсыпки территории, наращивая форшахт, или утяжеления раствора.

1.28.    Для проходки траншей рекомендуется применять глинистые суспензии со следующими параметрами:

условная вязкость, с......... 18—30

водоотдача за 30 мин, см³, не более ...    30

толщина глинистой корки, мм, не более .    3

стабильность, гс/ем³, не более..... 0,02

отстой воды, %, не более...... 4

статическое напряжение сдвига,    мгс/см²    10—50

содержание песка, %, не более . .    . .    4

концентрация водородных ионов, pH . .    8—11,5

1.29.    При подборе параметров глинистых суспензий можно пользоваться табл. 1.

Таблица 1

Проходимые грунты Параметры глинистых суспензий Крупный песок Средней крупности песок Мелкий и пылеватый песок ! , Супесь Суглинок Глина Водоотдача за 30 мин, см3, не более 10 15 20 22 15 12 Предельное статическое напряжение сдвига через 10 мин, мгс/см2 50 50 30 50 40 30

1.30. Пробы глин из местных карьеров для лабораторных исследований в целях установления их однородности и качества следует отбирать в каждом карьере не менее чем из трех мест. Вес проб должен быть не менее 5 кг.

Исследования качества глин и приготовленных из них суспензий должны производиться в соответствующих грунтовых лабораториях и в лабораториях глинистых растворов.

Для приготовления глинистых суспензий предпочтительнее применять натриевые глины ввиду их большой растворимости (пепти-зации) в воде и возможности получения из них весьма стабильных тиксотропных растворов с хорошими показателями качества.

9

1.31.    В случае необходимости применения глинистой суспензии большей плотности она может быть получена путем добавления в нее специальных утяжелителей в виде молотого барита или окиси железа по рецептуре, установленной на основе лабораторных исследований.

Улучшение показателей качества глинистых суспензий может быть достигнуто путем обработки их кальцинированной содой (Na₂C0₃), в количестве 0,2—0,5% от веса глины, углещелочным реагентом (УЩР), карбосиметилцеллюлозой (КМЦ), пирофосфатом натрия (Na₄P₂07), силикатом натрия (жидкое стекло).

Для предотвращения больших потерь (ухода) глинистой суспензии следует увеличивать ее вязкость путем обработки жидким стеклом или известью по рецептуре, подобранной в лаборатории.

Вода для приготовления глинистых растворов должна соответствовать требованиям ТУ на воду для затворения бетона.

1.32.    Проверка показателей качества глинистых суспензий должна производиться следующими приборами:

1.    Ареометром АГ-1 или АГ-2— плотность (у), гс/см³.

2.    Вискозиметром СПВ-5 — вязкость (Г), с.

3.    Прибором ВМ-6 — водоотдача (5), см³/30 мин и толщина глинистой корки— (/С), мм.

4.    Прибором СНС-2 — статическое напряжение сдвига (0 за 1 мин, за 10 мин, мгс/см²).

5.    Отстойником Лысенко — содержание песка (П), %, и содержание отмытого песка (ОП), %.

6.    Цилиндром ЦС-1 и ареометром АГ-1 или АГ-2 — стабильность (С), гс/см³.

7.    Мерным цилиндром — суточный отстой (О), %.

8.    Конусом АзНИИ — расплыв (Я), см.

Показатели качества глинистых суспензий должны соответствовать проектным.

1.33(1.10). Для заполнения траншей противофильтрационных завес допускается предусматривать твердеющие материалы (бетон, глиноцементные — пп. 1.14, 1.15 и 1.35 настоящего Руководства или нетвердеющие материалы (комовая глина, эаглинизированный грунт — пп. 1.37 и 1.39 настоящего Руководства) и другие материалы, удовлетворяющие требованиям качества и технологии сооружения противофильтрационных завес.

1.34. Выбор материала заполнения следует производить на основе технико-экономического сопоставления с учетом следующих факторов:

фильтрационная прочность материала заполнения должна соответствовать действующему напору на завесу и долговременности ее работы;

деформативные и прочностные свойства материала заполнения должны соответствовать ожидаемому напряженно-деформируемому состоянию завесы, вмещающего грунтового массива и сопряженного с завесой сооружения. При назначении этих свойств допускается использовать аналоги построенных сооружений, а в необходимых случаях обосновывать их статическими расчетами. При этом следует учитывать, что материалы заполнения при соответствующих нагрузках способны к нарушению сплошности завесы (твердеющие материалы — к трещинообразованию, нетвердеющие — также и к значительному сжатию, преимущественно за счет уменьшения толщины завесы с изменением деформативных и прочностных свойств);

выбор материала заполнения и технология его подачи в траншеи или скважины должны быть увязаны с технологией их разработки. Например, для заполнения свайных завес, по условиям технологии разработки скважин, может быть применен только твердеющий материал.

1.35(1.11). Глиноцементный раствор для заполнения траншей или скважин должен отвечать следующим требованиям: удельный вес 1,5—1,8 гс/см³;

проектная прочность при сжатии затвердевшего раствора не более 30 кгс/см²;

выход камня при затвердении не менее 98%.

Для приготовления глиноцементного раствора должны применяться глины и суглинки с содержанием не более 30% частиц размером менее 0,005 мм;

цементы любой марки, стойкие к химическому составу подземных

вод;

заполнители—пески мелкие и средней крупности в соотношениях, при которых достигаются указанные требования к глиноцементным растворам.

Состав глиноцементных растворов должен подбираться в лабораторных условиях.

1.36. Удельный вес глиноцементного раствора подбирается в указанных пределах исходя из условий получения необходимых свойств затвердевшего раствора, в увязке с удельным весом и реологическими свойствами глинистого раствора, предусмотренного для разработки траншей или скважин завесы. Удельный вес глнноцементного раствора должен быть достаточен для вытеснения из траншей или скважин глинистого раствора.

При назначении величины прочности при сжатии затвердевшего раствора следует учитывать:

целесообразность минимальной прочности тела завесы по условиям ее деформируемости (деформативные характеристики тела завесы целесообразно приближать к деформативным характеристикам вмещающего грунта) и экономичности материала заполнения;

необходимость набора в заданный срок прочности, обеспечивающей устойчивость заполнителя при стыковке секций завесы.

Реологические свойства глиноцементного раствора должны быть увязаны с технологией его приготовления, транспортирования и подачи в траншеи или скважины. Расплыв по конусу АзНИИ принимается порядка 12—14 см.

Количество глиноцементного раствора следует предусматривать на 30—60% больше геометрического объема траншей или скважин. Это обусловлено необходимостью удаления части глиноцементного раствора, смешивающейся при заполнении с глинистым проходческим раствором, а также возможным увеличением геометрического объема траншей или скважин при их разработке вследствие местных обрушений грунта, поперечных отклонений рабочего органа проходческой машины и по другим причинам.

1.37(1.12). Комовая глина, используемая в качестве нетвердеющего материала для заполнения траншей, должна в процессе ее укладки в траншею отвечать следующим требованиям: быть плотной и медленно размокаемой в воде; иметь явно выраженную комовую структуру в насыпи: основная масса комьев должна быть размером не менее 10 см, а максимальный размер комьев не должен превышать Уз ширины траншеи;

11

природная влажность должна быть близка к пределу раскатывания, консистенция твердая, полутвердая или тугопластичная (т. е. с показателем консистенции 0</l^0,50).

Подбор глины, пригодной для устройства противофнльтрацион-ных завес, должен обосновываться специальными лабораторными исследованиями или (в особых ответственных случаях) опытными работами.

1.38. Указанные свойства комовой глины обусловлены технологией ее укладки в траншею, при которой глина, доставленная из карьера, сталкивается в траншею бульдозером или подается экскаватором. При этом глина должна под собственным весом погружаться в заполняющий траншею глинистый раствор, образуя откос. При удовлетворительном заполнении объем глины (в насыпи) должен составлять около 70% геометрического объема траншеи. При отклонении свойств глины от указанных (быстрая размокаемость, мелкокомковатая, или порошковая структура и др.) может происходить зависание глины в растворе с образованием свода, при этом нижняя часть траншеи останется незаполненной.

Исследованиями должны быть установлены фильтрационные и деформативные свойства тела завесы, образуемого при консолидации комовой глины в глинистом растворе.

1.39(1.13). Заглинизированный грунт, т. е. смесь извлеченного из траншеи грунта с глинистым раствором, образуемый главным образом в процессе проходки траншеи, должен содержать (по весу) не менее 10—15% глинистых частиц с равномерным их распределением по всему объему смеси. При необходимости допускается предусматривать обогащение извлеченного из траншеи грунта глинистым раствором и дополнительное его перемешивание.

Консистенция заглинизированного грунта (смеси) должна быть такой, при которой обеспечивается качественная укладка его в траншею по заданной технологической схеме.

1.40. Укладка заглинизированного грунта в траншею может предусматриваться с использованием бульдозера или экскаватора. При этом способе извлеченный из траншеи заглинизированный грунт укладывается вдоль траншеи на спланированной поверхности и затем подается в траншею бульдозером или экскаватором пионерным способом, образуя в траншее откос, оттесняющий глинистый раствор в сторону забоя. Поверхность, на которую укладывается извлеченный из траншеи заглинизированный грунт, ограждается дамбочками, препятствующими растеканию разжиженного грунта и глинистого раствора. Доведение заглинизированного грунта до консистенции, позволяющей эффективно использовать бульдозер или экскаватор, производится за счет подсыхания смеси на воздухе.

Заполнение траншеи заглинизнрованным грунтом возможно также по схеме обратного замыва, при которой заглинизированный грунт подается в траншею в виде пульпы непосредственно от проходческого агрегата или через дополнительный смесительно-подающий агрегат. Этот способ возможен при проходке траншеи гидромеханизированными агрегатами, выдающими разработанный из-под глинистого раствора грунт в виде пульпы. В зависимости от консистенции пульпы заполнение траншеи может предусматриваться по непрерывной схеме с образованием откоса заполнителя либо по секционной схеме с установкой в траншее временных или постоянных разделительных шаблонов.

12

2. НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ

2.1 (2.1). При проектировании стен подземных сооружений, устраиваемых способом «стена в грунте», должны учитываться действующие на них нагрузки и воздействия, возникающие в условиях строительства и эксплуатации, а также от сооружения или здания, опирающегося на эти стены; для сборных элементов стен должны учитываться также нагрузки, возникающие при их изготовлении, транспортировании и монтаже.

2.2(2.2). Нормативные нагрузки, коэффициенты перегрузки и сочетания нагрузок должны приниматься в соответствии с требованиями глав СНиП по нагрузкам и воздействиям и по проектированию оснований зданий и сооружений с учетом дополнительных требований, приведенных в пп. 2.3—2.32 настоящего Руководства.

2.3(2.3). Нагрузки и воздействия, возникающие в условиях строительства стен, устраиваемых способом «стена в грунте», и соответствующие им коэффициенты перегрузки должны приниматься по табл. 2(1).

2.4(2.4). Нормативные значения веса строительных конструкций 6” следует определять по проектным размерам элементов, принимая объемный вес железобетонных конструкций в соответствии с требованиями главы СНиП по проектированию бетонных и железобетонных конструкций.

2.5(2.5). Нормативное значение основного давления грунта (горизонтального) /?” на стены на глубине г следует определять как давление грунта с горизонтальной поверхностью в состоянии покоя по формулам:

выше водоупорного слоя

Рг = Рбг V-

в водоупорном слое

[5(2)]

где po_z — нормативное значение природного (бытового) давления грунта на глубине z от поверхности грунта с учетом взвешивающего действия грунтовых вод;

k_0z — коэффициент бокового давления грунта в состоянии покоя, принимаемый: для крупнообломочных грунтов Лог = 0,3; для песков и супесей k₀z — 0,4; для суглинков k₀z = 0,5; для глин k_0z = 0,7; Лв с — разность отметок поверхности грунта и водоупорного слоя, м; Ли—разность отметок поверхности грунта и уровня грунтовых вод, м; у” — нормативное значение объемного веса воды, равно 1 тс/м³.

При определении давления р" на стены ниже дна котлована (со стороны выемки) по формулам [4(1)] и [5(2)] отсчет глубины z следует вести от отметки дна котлована.

Примечание. При наличии нескольких горизонтов грунтовых вод расчет по формуле [5(2)] следует производить для каждого водоупорного слоя.

2.6. Нормативное значение природного (бытового) давления грунта на глубине z от поверхности грунта с учетом взвешивающего действия грунтовых вод ptz определяется по формулам:

13

Таблица 2(1)

3 РГ* 1 о. «с 1- » 0) р. и • н *> м am Нагрузки и воздействия ш 0 1 3 3 X X 5 Щ Обозначения на! зок и воздействз Коэффициенты г грузки л Номера пунктов стоящего Руковс ва, по которым с деляются нагру и воздействия Постоянные 1. Вес строительных конструкций тс Go 1,1(0,9) 2.4(2.4) 2. Основное давление грунта (горизонтальное) на стены тс/ма Яг 1,1(0,9) 2.5(2.5) 3. Боковое давление, возникающее в грунте при заполнении траншеи бетоном и передаваемое грунтом на стены после затвердения бетона » Р г.б 1,1(0,9) 2.7(2,6); 2.8 4. Дополнительное давление грунта на стены (горизонтальное), вызываемое наклоном Рг 1 1,1(0,9) 2.10(2.8) пластов грунта 5, Гидростатическое давление грунтовых вод (горизонтальное) на стены РW 1.Ц0,9) 2.12(2.9) 6. Дополнительное неравномерное давление грунта (горизонтальное) на стены круглых в плане подземных сооружений, вызываемое неоднородностью грунта в плане » Р гз 1 2.13(2.10) 7. Усилия трения стен по грунту тс т 1 2.15(2.11) 8. Усилия натяжения анкеров » Qa 1,1 : 2.17(2.12) 9. Пригрузка днища сооружения анкерами против всплывания » Qnp.a 1 : 2,18(2,13) Кр атковременные 10. Дополнительное давление грунта (горизонтальное) на стены, вызываемое нагрузками, расположенными на поверхности грунта тс/м2 Pvt 1 2 2, ./9(2.14); ,20—2,22

14

Продолжение табл. 2(1)

Нагрузки и воздействия Единицы измерения Обозначения нагрузок и воздействий Коэффициенты перегрузки п Номера пунктов настоящего Руководства, по которым определяются нагрузки и воздействия 11. Нагрузки на перекрытия от погрузочных и транспортных средств и нагрузки на поверхности грунта тс/м2 Гг4 и 2.23(2.15)

Примечания: 1. При расчете стен и их оснований на нагрузки, возникающие в стадии возведения, расчетные значения кратковременных нагрузок следует снижать на 20%.

2.    Значения коэффициентов перегрузки, указанные в скобках, должны приниматься при расчете конструкций и оснований в случаях, когда при этих значениях ухудшается работа конструкции или основания.

3.    При расчете стен и их оснований по деформациям коэффициенты перегрузок следует принимать равными единице.

' yz при г < Л_в;

P6z=\y_s~y£'    ,    _ч..... (6)

—--(г — А_в) + yh_B, при h_B< z < А_в._с,

1 + е

где Ys — удельный вес грунта, тс/м³;

Y — нормативное значение средневзвешенного объемного веса грунта, тс/м³; е — коэффициент пористости грунта;

Уш» Л_в, ^вс—обозначения те же, что в формуле [4(1)] и [5(2)].

Расчетная схема к определению величины рвг приведена на рис. 1.

2.7(2.6). Нормативное значение бокового давления    возни

кающего в грунте при заполнении траншеи бетоном для монолитных стен и предаваемое грунтом на стены после затвердения его, следует определять по формулам: при 2>Л_Д

Рг.б = ^Лд (Уб — т?) + Y? (г — А,) — Уш (² — А.) ч; [7(3)]

при г < Лд

P”.6 = ^zi6~ У1{^г~ ^лв) п.    (8)

где А_д — высота столба бетонной смеси (или цементного раствора), определяемая в соответствии с требованиями главы СНиП на произ-

15

водство и приемку работ по возведению бетонных и железобетонных конструкций, м;

YS — нормативное значение объемного веса бетонной смеси (или цементного раствора), принимаемое в соответствии с требованиями главы СНиП на производство и приемку работ по возведению бетонных и железобетонных конструкций, тс/м³;

— нормативное значение объемного веса тиксотропного раствора, принимаемое в соответствии с указаниями п. 1,24 настоящего Руководства, тс/м³; z — расстояние от поверхности грунта до глубины, на которой определяется давление р_т о, м; hx —разность отметок поверхности грунта и уровня тиксотропного раствора, принимаемая со знаком минус в случае, когда уровень тиксотропного раствора находится выше поверхности грунта (при наличии форшахты), м;

ц — коэффициент, учитывающий взаиморасположение отметки, на которой определяется давление рг.б, уровня грунтовых вод и отметки водоупорного слоя, принимаемый:

при h_a<zs^:h_Bc rj = 1; при z^ihn или z>h_BlC r) = 0;

у”; Л_в; Л_{в с} — обозначения те же, что в формуле [5(2)].

2.8. Нормативное значение бокового давления р”_б на переднюю грань стены ниже дна котлована (на глубине z от поверхности планировки) следует определять по формулам при расположении дна котлована:

выше уровня грунтовых вод и в водоупорном слое

Рг.б = Лд (?б — Y?) + Ут {г — h_T) -v" (г —Л_в) т) — уН_с к_0г\    (9)

ниже уровня грунтовых вод

Рг.6 = ^Лд (?б — Y?) + Y? (г — \) - Y£ (г — h_B) т] -

где Л_д, Yg, Y?, Л_т, Л_в, V» Y_s *1 обозначают то же, что в формулах (6), [7(3)] и (8); Н_с—глубина котлована. Расчетная схема для определения величины р“_б приведена на рис. 2

Примечание. Ниже второго горизонта грунтовых вод _б определяется по формуле (9).

2.9(2.7). При определении величины нормативного бокового давления грунта на стены, из двух значений, полученных по формулам [4(1)] и [5(2)] или [7(3)], (8)—(10) следует принимать большее.

16

2.10(2.8). Дополнительное давление грунта на стены, вызываемое наклоном пластов грунта р_си следует определять в соответствии с требованиями «Инструкции по проектированию опускных колодцев, погружаемых в тиксотропных рубашках».

2.11. Нормативное значение дополнительного давления грунта на стены, вызываемое наклоном пластов грунта рс\ следует определять по формуле

-ф tg if,    (И)

где Р" — нормативное значение основного давления грунта;

ф — угол наклона пластов, рад, причем ф<0,5.

2.12(2.9). Нормативное значение гидростатического давления грунтовых вод на стены рследует определять по формулам: выше дна котлована

/£=v“(z-*_B);    П2(4)]

ниже дна котлована

Pl =Y2,(tf_c-/._B)P.    [‘3(5)1

где Нс, у“ ; z; h_B и h_B с — обозначения те же, что в формулах [4(1)], [5(2)] и (10);

Р — коэффициент, учитывающий взаиморасположение дна котлована по отношению к уровню грунтовых вод и к отметке водоупорного слоя, принимаемый:

2—270

при h_B<Hc^h_ac P=l; при H_c>h_B с Р = 0.

Л_в и Лвс — значение то же, что в формуле [5(2)].

Примечания: 1. При наличии нескольких горизонтов грунтовых вод расчет по формулам [12(4)] и [13(5)] следует производить для каждого водоносного слоя грунта отдельно.

2. При наличии напорных вод величина h_B уменьшается на величину напора.

2.13(2.10)* Нормативное значение дополнительного неравномерного давления грунта на стены круглых в плане подземных сооружений, вызываемое неоднородностью грунта в плане, следует определять по формулам:

при рР > р” _б р"з = 0,25 р? sin а; 1¹⁴(⁶)1 при р” < р”_б

Р*.3^ °-²⁵P?.6^sina« [15(7))

где а — полярный угол.

2.14. Распределение основного давления грунта р_т (или давления, возникающего при бетонировании р_г б) и дополнительного неравномерного давления представлено на рис. 3.

2.15(2.11). Нормативные значения усилий трения стен по грунту Р¹, учитываемые в расчетах по первой группе предельных состояний, следует определять по формуле

T^tt= F_c /и,    [16(8))

где Fс — площадь боковой поверхности стены, примыкающей к грунту, м²;

/^н — нормативное значение удельного средневзвешенного сопротивления сдвигу прилегающего грунта (принимаемое не более 4 тс/м²).

2.16. Уточненные значения удельного сопротивления сдвигу следует определять по результатам лабораторных или полевых испытаний на сдвиг затвердевшего тиксотропного раствора и прилегающего к стене грунта. При этом величина нормального давления при испытаниях на сдвиг в лабораторных условиях должна назначаться равной основному давлению грунта.

Из двух величин сопротивлений (для корки затвердевшего тиксотропного раствора и для грунта) принимается наименьшее значение.

2.17(2.12). Нормативные значения усилий натяжения анкеров Q” следует назначать равными реакциям (в точках крепления анкеров к стене), получаемым в результате расчета, выполненного в соответствии с требованиями, изложенными в пп. 3.10—3.17 настоящего Руководства.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Руководство составлено Ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательским институтом оснований и подземных сооружений им. Н. М. Герсеванова Госстроя СССР (инженеры А. А. Арсеньев. Я- М Бобровский, кандидаты техн. наук А. С. Снарский, Б. С Федоров, доктора техн. наук М. И. Смородинов, Е.- А. Соро-чан), Всесоюзным научно-исследовательским институтом гидромеханизации, санитарно-технических и специальных строительных работ Минмонтажспецстроя СССР (кандидаты техн. наук Е М. Перлей, В. Ф. Раюк, инженеры Н. В. Феоктистова, С. П. Шик), институтом Гидроспецпроект Минэнерго СССР (кандидаты техн. наук Л. И. Малышев, М Ф. Хасин), научно-исследовательским институтом строительного производства Госстроя УССР (докт. техн. наук А. Л. Фн-лахтов, канд. техн. наук М. Г. Никулин) и институтом Фундаментпро-ект Минмонтажспецстроя СССР (инж. Н. К. Коньков).

При разработке Руководства использованы материалы института Укрводоканалпроект, трестов «Гидроспецфундаментстрой» Мин-монтажспецстроя СССР «Укргидроспецфундаментстрой» Минмонтажспецстроя УССР, объединения «Гидроспецстрон» Минэнерго СССР и управления «Главмосинжстрой».

2.18(2.13). Нормативные значения пригрузки днища сооружения анкерами Q”_{p а} ^ПР^0ТНВ всплывания следует определять расчетом по первой группе предельных состояний в соответствии с указаниями, изложенными в пп. 3.41—3.49 настоящего Руководства.

2.19(2.14). Нормативные значения дополнительного давления грунта на стены, вызываемого нагрузками, расположенными на поверхности грунта р*2 следует определять в соответствии с требованиями «Инструкции по проектированию опускных колодцев, погружаемых в тиксотропных рубашках». При этом для стен криволинейных в плане следует вычислять составляющие давления, нормальные к поверхности стен.

2.20. Нормативное значение дополнительного давления на стену р*₂ от вертикальной сосредоточенной нагрузки следует определять по формуле

У²* ,_1-2р /    1    _(2R + z) у² __ _z_y|

R* 3 \R(R + z) (R + z)*R³    Я³/]’    ^{

где Р^я — величина сосредоточенной вертикальной нагрузки на поверхности грунта, тс;

х, у, z — расстояния по осям координат от точки приложения нагрузки Р^а до точки, в которой определяется давление р*₂, м;

R² — x^z+y^z-\-z²t м²; р — коэффициент Пуассона грунта;

k₀₁ — коэффициент бокового давления грунта, принимаемый по п. 2.5 (2.5) настоящего Руководства.

2.21. Нормативное значение дополнительного давления на стену р“₂ от вертикальной нагрузки, сосредоточенной вдоль прямой, параллельной стене на поверхности грунта, следует определять по формуле

4рн y~z

^ = <¹⁸>

где Р^н — величина сосредоточенной нагрузки, тс/м; x_t z—соответственно горизонтальное и вертикальное расстояния от линии распределения нагрузки до точки, в которой определяется давление, м;

2.22. Нормативное значение дополнительного давления р”₂ ^от вертикальной нагрузки q, равномерно распределенной по прямоугольной площади на поверхности грунта, следует определять по формуле

p^Hr2==2p^H0zk_0z,    (19)

^гД^е Рог—нормативное значение вертикального давления в рассматриваемой точке и определяемое по методу угловых точек в соответствии с указаниями главы СНиП по проектированию оснований зданий и сооружений;

kot — коэффициент бокового давления грунта, принимаемый по п. 2.5 настоящего Руководства.

2*

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1 (1.1). Требования настоящей Инструкции должны выполняться при проектировании подземных и заглубленных в грунт стен сооружений, а также противофильтрационных завес, устраиваемых способом «стена в грунте».

1.2(1.2). Проектирование стен и противофильтрационных завес, устраиваемых способом «стена в грунте», допускается для сооружений и зданий, возводимых на площадках с любыми геологическими и гидрогеологическими условиями, за исключением площадок с геологически неустойчивыми условиями (карст, оползни и т. п.), а также когда основания сложены крупнообломочными грунтами с незаполненными пустотами между зернами грунта либо сложены илами текучей консистенции.

1.3 (1.3). Стены и противофильтрационные завесы, устраиваемые способом «стена в грунте», наиболее рационально предусматривать для строительства:

в сложных гидрогеологических условиях и при высоком уровне грунтовых вод, причем наиболее эффективно в водонасыщенных грунтах при возможности заглубления стены в водоупорный слой;

подземных помещений и ограждений котлованов в городских условиях вблизи существующих зданий, сооружений коммуникаций, а также подземных сооружений на территории бульваров, скверов, широких улиц и т. д.;

на свободных территориях при необходимости ограждения больших котлованов.

1.4. Способ «стена в грунте» основан на применении глинистой суспензии для удержания в вертикальном положении стен траншей при их разработке и последующем заполнении бетонной смесью, сборными железобетонными конструкциями или противофильтраци-онными материалами. Способ «стена в грунте» позволяет отказаться от применения дорогостоящих металлических труб и шпунта для крепления стен котлованов, что приводит к значительному удешевлению и сокращению сроков строительства.

Особенно эффективен этот способ при заглублении сооружений в водоупорные грунты, что дает возможность полностью отказаться от открытого водоотлива или водопонижения.

«Стена в грунте» может быть использована в качестве несущей или ограждающей конструкции, противофильтрационной завесы, фундаментов и в ряде других случаев. Область применения способа «стена в грунте» обусловливается геологическими и гидрогеологическими условиями, конструктивными и другими факторами.

Для применения способа «стена в грунте» наиболее характерны площадки, сложенные нескальными грунтами: песчаными, гравелистыми, глинистыми и т. п.

Применение способа «стена в грунте» возможно также в скальных грунтах невысокой прочности: слабосцементированных песчаниках и конгломератах, алевролитах, аргиллитах и т. п.

Применение способа «стена в грунте» является технически и экономически нецелесообразным в следующих случаях:

при малом заглублении (до 5 м) сооружения в грунт и при большом числе конструктивных сопряжений ограждающих стен с перекрытиями или перегородками;

при наличии крупнообломочных грунтов или карста в условиях, когда пустоты между отдельными камнями не заполнены мелкими фракциями грунта, и глинистая суспензия свободно фильтрует сквозь стенки траншеи, не удерживая их от обрушения;

при скоростях движения грунтовых вод, когда глинистая суспензия уносится из траншеи, что приводит к обрушению стенок.

Наиболее эффективен способ «стена в грунте» при устройстве подземных сооружений в условиях плотной застройки городов и промышленных площадок, так как позволяет устраивать подземные сооружения вблизи существующих зданий и сооружений без нарушения их устойчивости и создания дополнительных динамических нагрузок.

1.5. При проектировании стен и противофильтрационных завес необходимо проводить расчет устойчивости стенок траншеи с учетом гидрогеологических условий строительной площадки. При расчете учитываются физико-механические свойства грунтов, уровень грунтовых вод и нагрузки от вблизи стоящих зданий.

Устойчивость стенок траншеи может быть обеспечена за счет повышения плотности глинистой суспензии, разницы уровней суспензии и грунтовых вод, а также за счет уменьшения длины захватки.

Устойчивость стенок траншеи будет обеспечена, если будет соблюдено условие:

Рт ^ Раг “Ъ Pw*    (О

где р_т, Раг, Pw — соответственно давление глинистой суспензии, грунта и грунтовых вод.

Давление глинистой суспензии и грунтовых вод определяется формулами:

Pt=Yt(z —Ат);    (2>

Pw⁼ You (^z h_B),    (3)

где Yt, Yw — плотность соответственно глинистой суспензии и воды; й_т, Л_в — расстояние от поверхности грунта соответственно до уровня глинистой суспензии и грунтовой воды; г—глубина от поверхности грунта.

Давление грунта р_а% определяется по формуле (31) п. 3.7 настоящего Руководства.

1.6(1.4). Применение стен и противофильтрационных завес, выполняемых в соответствии с требованиями настоящей Инструкции, допускается предусматривать в проектах:

сооружений и зданий промышленных предприятий и объектов гражданского назначения (подземные этажи и фундаменты производственных, общественных и жилых зданий, скиповые ямы, установки непрерывной разливки стали, колодцы для дробильных цехов н горно-обогатительных предприятий, бункерные ямы, подземные технологические галереи, подземные гаражи и помещения другого назначения);

транспортных сооружений (подземные переходы и переезды пол улицами и дорогами, станции и туннели метрополитенов мелкого заложения, подземные автомагистрали);

I*

гидротехнических сооружений (водозаборы и насосные станции, противофильтрационные завесы плотин и дамб, сухие доки, шлюзы, набережные, причальные стены и др.).

Защита котлованов и карьеров от притока подземных вод.

При этом применение стен и противофильтрационных завес, устраиваемых способом «стена в грунте», должно быть обосновано технико-экономическими расчетами путем сравнения: стен со стенами подземных сооружений, устраиваемых в открытых котлованах, в том числе с использованием шпунтовых ограждений, с применением опускных колодцев и другими способами, а противофильтрационных завес — с завесами других конструкций и другими средствами защиты от притока подземных вод.

1.7.    При проектировании подземных сооружений, выполняемых способом «стена в грунте», необходимо учитывать следующее:

стена, как правило, не должна иметь толщину более 100 см и глубину более 40 м (в зависимости от применяемого оборудования для отрывки траншеи);

бетонирование стен должно выполняться отдельными захватками, стыки между которыми могут быть как не рабочими, т. е. не иметь жесткого соединения (шарниры), так и рабочими, равнопрочными с конструкциями;

устойчивость стены должна обеспечиваться заделкой ее нижней части в грунт, применением грунтовых анкеров, жестких распорок или рам в один или несколько рядов по высоте;

при экономической целесообразности способа «'стена в грунте» стены следует проектировать с заделкой в водоупорный слой грунта, что позволит в процессе производства работ полностью отказаться от водопонижения или водоотлива;

применение способа «стена в грунте» возможно в непосредственной близости от существующих зданий или сооружений.

1.8.    Противофильтрационные завесы, выполняемые способом «стена в грунте», могут быть постоянного и временного назначения.

Завесы постоянного назначения следует предусматривать в основаниях и телах плотин, дамб и других гидротехнических сооружений (с целью сокращения фильтрационных потерь, уменьшения противодавления на подошву сооружений, предотвращения фильтрационных деформаций), на площадках промышленных сооружений для предотвращения утечек загрязненных стоков в водоносные горизонты.

Завесы временного назначения следует предусматривать в бортах котлованов, карьеров и других подземных выработок для ограждения их от притока грунтовых вод. Наиболее целесообразно применение завес при длительном их использовании. В этом случае их экономическая эффективность возрастает по сравнению со средствами водоотлива или водопонижения, требующими в отличие от завес эксплуатационных затрат.

При технико-экономическом сопоставлении противофнльтраци-онных завес с водоотливом я водопонижением следует учитывать показатели, относящиеся как непосредственно к сооружению завес и систем осушения, так и к воздействию их на окружающую подземную среду. При водопонижении может происходить нарушение режима подземных вод на значительной территории: понижаются уровни подземных вод, расходуются их запасы. Противофильтрационные завесы защищают водоносные горизонты от истощения, загрязнения и других нежелательных воздействий.

4

1.9(1.5). Инженерно-геологические изыскания, необходимые для проектирования стен сооружений и противофильтрационных завес, устраиваемых способом «стена в грунте», должны производиться в соответствии с общими требованиями главы СНиП по инженерным изысканиям для строительства; при этом в отчетных материалах изысканий должны содержаться дополнительные данные, характеризующие вид, состояние фундаментов и их оснований, расположенных вблизи зданий и сооружений, а также данные о передаваемых на основания нагрузках.

1.10.    Разведочные геологические скважины на площадке устройства сооружения способом «стена в грунте» должны быть размещены по сетке не более 20X20 м или по трассе сооружения не реже чем через 20 м.

Инженерно-геологическое строение площадки должно быть изучено на глубину не менее 10 м ниже подошвы стены, но не менее чем: для несущих стен— на глубину 1,5 Я+о м (где Н — глубина основного сооружения), для противофильтрационных завес—до водоупорного слоя грунта плюс 5 м, а при его глубоком залегании не менее чем на 50 м. Все свойства грунтов исследуются в процессе проведения инженерно-геологических изысканий, выполняемых в соответствии с нормативными документами на инженерно-геологические изыскания для строительства.

Инженерно-геологические изыскания осуществляются в соответствии с техническим заданием проектной организации, в котором определяются основной состав, детальность и порядок проведения изысканий. Основные требования к содержанию технического задания изложены в главе СНиП «Инженерные изыскания для строительства. Основные положения».

1.11.    В отчетных материалах инженерно-геологических изысканий, используемых для обоснования проектов противофильтрационных завес, должны содержаться следующие дополнительные данные:

содержание в грунтах крупных включений, прочных прослоек, их размеры, распространение и прочность;

конфигурация поверхности и состояние грунта водоупорного слоя, с которым должна сопрягаться завеса;

режим подземных вод в слое, в котором предполагается создание завесы, и в ближайших к нему водоносных слоях, гидравлическая связь между водоносными слоями;

устойчивость грунтов к фильтрационным деформациям (суффозии, размыву, выпору и др.).

1.12(1.6). При проектировании стен сооружений и противофильтрационных завес, устраиваемых способом «стена в грунте», должны быть определены и в проекте указаны основные данные по технологии производства работ (длина захватки, удельные веса тиксотропного раствора и бетона, продолжительность выполнения бетонных работ).

1.13. При проектировании подземных сооружений и противофильтрационных завес в состав проекта должны быть включены основные положения производства работ:

применяемые механизмы для разработки траншеи;

применяемые глины для приготовления глинистой суспензии с указанием глиняного карьера или завода-изготовителя глинопорошка;

основные показатели качества глинистой суспензии (плотность, стабильность, суточный отстой и расплыв);

5

основные характеристики материала заполнения траншеи (для нетвердеющих глинистых материалов — месторасположение карьеров глины и ее характеристика);

технологическая схема производства работ по разработке траншей и ее заполнению;

разбивка траншеи на секции (захватки) с указанием их размеров и способов разделения траншеи на секции, а также конструкция ограничителей.

1.14(1.7). Стены сооружения (здания), устраиваемые способом «стена в грунте», допускается предусматривать прямо линейного, криволинейного или ломаного очертания в плане; при этом такие стены допускается проектировать монолитными с бетонированием, осуществляемым методом вертикально-перемещающейся трубы (ВПТ) или нагнетанием бетонной смеси насосом с вытеснением глинистого раствора, либо сборными из железобетонных элементов заводского изготовления.

Стены следует проектировать из тяжелого бетона плотной структуры проектной марки по прочности на сжатие не ниже М 200 для монолитных и не ниже М 300 для сборных конструкций. Проектную марку бетона или раствора для замоноличиваиия стыков сборных конструкций следует принимать не ниже проектной марки бетона соединяемых элементов.

Бетон для стен сооружений (зданий), устраиваемых в обводненных грунтах, должен иметь проектную марку по водопроницаемости не ниже В 2 и марку по морозостойкости не ниже Мрз 50.

1.15(1.8). Требования к бетону и арматуре устанавливаются по соответствующим главам СНиП по проектированию бетонных и железобетонных конструкций. Дополнительные требования к бетону, укладываемому в конструкции методом В ПТ, устанавливаются в соответствии с главой СНиП на производство и приемку работ по возведению монолитных бетонных и железобетонных конструкций.

В стенах, выполняемых из монолитного бетона, укладываемого методом В ПТ, в качестве рабочей арматуры должна применяться стержневая арматура периодического профиля. Применение гладкой арматуры для указанных целей не допускается.

1.16.    При разработке объемно-планировочных и конструктивных решений подземной части сборных сооружений, подлежащих строительству способом «стена в грунте», необходимо учитывать особенности технологии производства работ по возведению ограждающих стен, а также сооружения в целом.

Форма и размеры подземной части сооружений, возводимых способом «стена в грунте», определяются: заданием на проектирование строительной части объекта, условиями производства работ, инженерно-геологическими условиями, применяемым технологическим оборудованием.

В целях унификации целесообразно проектировать прямоугольные или круглые в плане сооружения с внутренними размерами, м: 8, 10, 12, 15, 18, 24, 30, 36, 42, 48, 54, 60 и более. Глубину заложения днища следует принимать с шагом 0,5 м.

1.17.    Расположение перегородок и перекрытий подземной части оказывает влияние на технологию возведения сооружения и его конструкцию, так как определяет устойчивость стен в процессе разработки грунта и эксплуатации сооружения.

При строительстве насосных станций, водозаборов, емкостных и других сооружений, связанных с приемкой и переработкой жид-

ft

костей и газов, необходимо в проекте предусматривать проемы в конструкциях стен для водоводов и коллекторов, устройство водоприемных отверстий и т. д.

Все закладные детали должны быть установлены на армокарка-сах или сборных элементах до их опускания в траншею, заполненную глинистой суспензией.

Все отверстия в стеновых панелях перед их установкой в траншею закрываются металлическими или деревянными щитами, извлекаемыми изнутри сооружения. Для закрепления щитов отверстия обрамляются закладными частями.

1.18.    При устройстве стен сооружений из сборных элементов в связи с возможными неточностями, вызываемыми условиями производства работ по монтажу стеновых панелей в траншее, заполненной глинистой суспензией, рекомендуется:

в стенах сооружения предусматривать замыкающие монолитные участки, которые следует выполнять по одному на каждую из стен прямоугольных сооружении и один — на круглое сооружение;

в местах сопряжения перегородок со стенами, а также подземной и надземных частей сооружений, в некоторых случаях следует предусматривать монолитные участки;

консоли и обрезы стен внутри сооружения, предназначенные для опирания строительных конструкций или технологического оборудования, следует выполнять на 100 мм ниже проектной отметки опирания, предусматривая возможность их наращивания монолитным бетоном после разработки грунта в сооружении;

габариты проемов и отверстий в стенах необходимо принимать большими по высоте и ширине на 100 мм, чем эксплуатационный размер отверстия;

закладные части, а также выпуски из панелей для связи с днищем, перегородками или перекрытиями следует устанавливать исходя из допусков в плане 30 мм и по высоте 50 мм.

Надземная часть сооружения, опирающаяся на подземную часть, возведенную способом «стена в грунте», должна быть отделена деформационными швами от конструкций, фундаменты которых могут иметь другую осадку.

1.19.    Состав бетонной смеси следует назначать в соответствии с главой СНиП по бетонам на неорганических вяжущих исходя из требуемой прочности и водонепроницаемости бетона.

Мероприятия по повышению стойкости бетона против агрессивной среды следует назначать в соответствии с ГОСТ «Бетон гидротехнический. Технические требования к материалам для его приготовления». При решении вопросов по антикоррозионной защите следует пользоваться рекомендациями главы СНиП «Защита строительных конструкций от коррозии».

1.20.    При возведении стен сооружений способом «стена в грунте» следует учитывать закольматированность грунта и наличие слоя глиноцементной изоляции.

Как правило, специальной гидроизоляции не предусматривается. В особо ответственных случаях возможно применение слоя торкрета, кремнийорганической и других видов гидроизоляции, наносимой на наружную сторону стеновых панелей до их установки в траншею.

1.21.    Для армирования стеновых панелей, возводимых в обводненных грунтах, принимается сталь горячекатаная классов A-I и А-II, а в необводненных грунтах или при наличии гидроизоляции — сталь класса A-III.

7

Для арматурных выпусков, отгибаемых в процессе производства работ и предназначенных для связи с внутренними стенами и днищем, применяется арматурная сталь класса A-I.

1.22.    В качестве рабочей арматуры при изготовлении армокарка-сов для ее лучшего схватывания с бетоном следует применять арматуру периодического профиля. Гладкую арматуру следует применять только для «отгибов», необходимых для соединения стены в грунте с перегородками и перекрытиями.

1.23.    Для бетонирования монолитных стен подземного сооружения методом вертикально-перемещающейся трубы следует применять высокоподвижные бетонные литые смеси с осадкой конуса 17—20 см.

Применение более жестких смесей уменьшает радиус действия бетонолитных труб, может привести к образованию в трубах пробок, каверн и пустот в бетоне. Водоцементное отношение должно назначаться в пределах В/Ц—0,55—0,65, при этом в бетонную смесь следует вводить пластифицирующие добавки. Заполнитель для бетонных смесей не должен превышать размеров 20—40 мм. Марка цемента, применяемого для бетона, укладываемого способом вертикально-перемещающейся трубы, должна быть в 2 раза выше проектной марки бетона.

1.24(1.9). Глинистый раствор для заполнения траншей или буровых скважин должен иметь состав, удельный вес и другие показатели качества, обеспечивающие устойчивость стенок траншей или скважин до полного окончания работ по устройству стен или проти-вофильтрационных завес. Данные по подбору состава глинистого раствора должны содержаться в проекте производства работ в соответствии с требованиями главы СНиП по производству и приемке работ по устройству оснований и фундаментов. Удельный вес раствора при использовании для его приготовления бентонитовых глин следует принимать 1,05—1,15гс/см³ и при использовании глин других видов — 1,10—1,30 гс/см³.

1.25.    При подборе параметров глинистой суспензии для грунтов, проходимых при отрывке траншей с целью образования водонепроницаемого закольматированного слоя, необходимо иметь:

наименование грунта;

зерновой состав грунта, %;

угол внутреннего трения, град;

сцепление, кгс/см²;

модуль деформации, кгс/см²;

пористость, %;

коэффициент фильтрации, см/с.

Для контроля параметров суспензии при производстве работ на строительной площадке необходимо иметь переносную полевую лабораторию глинистых растворов типа Л ГР-3 Бакинского приборостроительного завода или передвижную лабораторию типа ЛГР-69 на автомашине Мытищинского приборостроительного завода.

1.26.    Для приготовления глинистых суспензий следует применять пластичные жирные глины в виде глинопорошков или комовой глины.

Глины, предназначенные для приготовления суспензий, должны быть исследованы в лабораторных условиях для установления их пригодности и дозировки.

Для получения высококачественных глинистых суспензий более всего пригодны тонкоднсперсные и высокопластичные монтморилло-ннтовые (бентонитовые) глины. Могут применяться также и местные глины, в которых глинистых частиц размером до 0,001 м содержится

8