2. Расчет на устойчивость дна котлована против выпучивания и фильтрационного выпора. Расчет на выпучивание:

Проверка на выпучивание:

 предельное сопротивление грунта дна котлована силам выпучивания, тс/м²

 давление столба грунтовой массы высотой и слоя воды высотой на основание (силы выпучивания), тс/м²

 коэффициент надежности по назначению, принимаемый не менее 1.4

Предельное сопротивление грунта дна котлована силам выпучивания определяется по формуле:

и  коэффициенты принимаемые по таблице 1.1

 расчетное сцепление в грунте, тс/м²

 удельный вес грунта, тс/м³

 удельный вес воды, тс/м³

, ,  опытные коэффициенты несущей способности грунта, находящегося в пределах шпунтового ограждения, зависящие от расчетного угла внутреннего трения грунта , определяются по таблице 1.2

 расстояние от дна котлована до нижнего края шпунта, м

 меньшая сторона прямоугольного, сторона квадратного или радиус круглого котлована, м

 слой воды над дном котлована, м

Давление сил выпучивания определяется по формуле (рис. 2.1):

 высота слоя воды, м

 высота слоя грунта, м

Таблица 1.1

Значения коэффициентов и

Форма котолована
Прямоугольная	0.7	0.5
Квадратная	0.8	0.5
Круглая	0.9	0.6

Расчетные значения величин и определяют по материалам инженерно-геологических изысканий. В условиях гидродинамического воздействия (для случаев откачки воды из котлована) значения следует уменьшить в два раза.

Таблица 1.2

Значения коэффициентов , и

, град.
0	5.0	1.5	0
5	6.2	1.8	0
10	7.6	2.1	0
15	9.3	3.0	0.5
20	11.5	4.0	1.0
25	14.0	5.5	2.5
30	18.0	8.0	5.0
35	23.0	12.5	8.0

Расчет на фильтрационный выпор грунта котлована:

Фильтрационный выпор грунта котлована происходит только при откачке из него воды в песчаных грунтах, супесях и песчаных илах. Выпор начинается около шпунтового ограждения.

Проверку на фильтрационный выпор производят по формуле:

 коэффициент надежности по назначению, принимаемый не менее 1.4

 суммарная высота столба речной и грунтовой воды внутри котлована, считая от низа шпунта, м

 разность высот столбов речной и грунтовой воды снаружи и внутри котлована, считая от низа шпунта, м.

3. Расчеты на устойчивость и прочность:

1. Шпунтовая стенка без распорного крепления, без водозащитной подушки (тампонажного слоя), погружение в несвязный грунт (с водоотливом).

Минимальная глубина погружения шпунта ниже дна котлована определяется по формуле:

РУВ  расчетный уровень воды

 высота воды в акватории реки (разность между отметками РУВ и уровня грунта снаружи котлована)

 глубина котлована (разность между отметками дна котлована и уровня грунта снаружи котлована)

 условная глубина погружения шпунта ниже дна котлована

 дополнительная глубина погружения шпунта

 удельный вес грунта во взвешенном состоянии

 удельный вес грунта (см. Приложение 1)

 удельный вес воды

 коэффициент пористости грунта (см. Приложение 1)

 угол внутреннего трения (см. Приложение 1)

 интенсивность давления воды

 интенсивность активного давления грунта

 интенсивность пассивного давления грунта

 коэффициент активного давления

 коэффициент пассивного давления

Уравнение устойчивости:

(относительно точки «О»)

 момент опрокидывающих сил относительно точки «О»

 момент удерживающих сил относительно точки «О»

 коэффициент условия работы:

 коэффициент надежности по назначению

Опрокидывающие силы: , , , принимаются с коэффициентом надежности по нагрузке.

,  равнодействующие гидростатического давления, действующего на стенку

 равнодействующая активного давления грунта, действующего на стенку

Удерживающие силы: , принимается с коэффициентом надежности по нагрузке.

 равнодействующая пассивного давления грунта со стороны котлована, действующего на стенку

Уравнение устойчивости относительно точки О:

 Определяем

из решения уравнения 3^ей степени (графически или методом подбора). Если из решения уравнения получаем отрицательные значения , либо значения меньше для данных грунтов, чем регламентируется СТП 136-99, следует принимать величину в соответствии с рекомендациями СТП 136-99.

;

 равнодействующая пассивного давления грунта с внешней стороны котлована (обратного отпора), определяется из уравнения равновесия

 интенсивность пассивного давления грунта, действующего на стенку с внешней стороны котлована

Уравнение прочности:

В расчете рассматривается 1 пог.м. поперечного сечения шпунта. Расчет выполняется по максимальному моменту, действующему в шпунте на 1 пог.м.

 момент сопротивления 1 пог.м. поперечного сечения шпунтовой стенки

 расчетное сопротивление металла по пределу текучести (по СНиП 2.05.03-84*)

Рассматриваем консольный стержень с жесткой заделкой на глубине (рис. 3.1). Решая неравенство, находим требуемый момент сопротивления

 (ближайшее большее по сортаменту).

 требуемый момент сопротивления 1 пог.м. шпунтовой стенки

 момент сопротивления 1 пог.м. шпунтовой стенки (см. Приложение 2)

По полученному моменту сопротивления подбираем тип шпунта с моментом сопротивления .