7. Шпунтовая стенка с многоярусным креплением, погружение в несвязный грунт с водоотливом.

Опрокидывание стенки возможно только тогда, когда распорка крепления не способна воспринять растягивающих усилий и стенка поворачивается вокруг нижнего яруса креплений (точка О).

Распорки креплений по высоте ставятся с шагом 1.52.5 м. Расположение во высоте нижнего яруса крепления назначается с учетом применяемых механизмов и способа разработки котлована.

Размещение распорок, креплений в плане (в продольном и поперечном направлениях) должно назначаться с учетом применяемых механизмов и способа разработки котлована.

РУВ  расчетный уровень воды

 расстояние между ярусами креплений

 минимальная глубина погружения шпунта ниже дна котлована

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

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

 общая глубина котлована

 расстояние от нижнего яруса креплений до дна котлована

 расстояние от верхней распорки крепления до отметки РУВ

 удельный вес грунта во взвешенном состоянии

 удельный вес воды

 удельный вес грунта (см. Приложение 1)

 коэффициент пористости грунта (см. Приложение 1)

 угол внутреннего трения грунта

 интенсивность давления воды в уровне нижней распорки

 интенсивность давления воды в уровне дна котлована

 интенсивность активного давления, от грунта расположенного с внешней стороны шпунта и выше нижней распорки

 коэффициент активного давления грунта

 интенсивность активного давления грунта, расположенного с внешней стороны шпунта и ниже нижней распорки

 интенсивность пассивного давления грунта, расположенного с внешней стороны шпунта и выше нижней распорки

 коэффициент пассивного давления грунта

 интенсивность пассивного давления грунта, расположенного с внутренней стороны шпунта

Уравнение устойчивости:

(относительно точки «О») (рис. 3.12)

 момент опрокидывающих сил относительно точки «О».

 момент удерживающих сил относительно точки «О»

 коэффициент условия работы:

 коэффициент надежности по назначению

Моменты опрокидывающих и удерживающих сил определяются по формуле:

 момент активного давления грунта, действующего на стенку ниже оси её поворота, относительно этой оси

 момент гидростатического давления, действующего на стенку ниже оси её поворота, относительно этой оси

 момент активного давления грунта, действующего на стенку выше оси её поворота, относительно этой оси

 момент гидростатического давления, действующего на стенку выше оси её поворота, относительно этой оси

 момент пассивного давления грунта на стенку относительно той же оси

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

 равнодействующая гидростатического давления воды, действующего на стенку ниже точки «О»

В связи со сложной формой эпюрой гидростатического давления, разбиваем её на простые фигуры (треугольники и прямоугольник), у которых просто определять площадь и центр приложения равнодействующих сил. Получаем

 равнодействующая гидростатического давления для прямоугольника высотой и основанием равным . Получаем

 равнодействующая гидростатического давления для треугольника высотой и основанием равным . Получаем

 равнодействующая гидростатического давления для прямоугольника высотой м и основанием равным . Получаем

 равнодействующая активного давления грунта с внешней стороны шпунта, действующего на стенку ниже точки «О» (от грунта расположенного выше нижней распорки)

 равнодействующая активного давления грунта с внешней стороны шпунта, действующего на стенку ниже нижней распорки

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

 равнодействующая гидростатического давления воды, действующего на стенку выше точки «О»

 равнодействующая пассивного давления грунта, действующего на стенку с внешней стороны котлована, выше точки «О». При расчете учитывается 60% величины отпора грунта.

 равнодействующая пассивного давления грунта, действующего на стенку со стороны котлована, ниже точки «О»

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.

Формулы для определения опрокидывающего ( ) и удерживающего ( ) моментов справедливы при выполнении условия

 момент сопротивления поперечного сечения шпунтовой стенки

 расчетное сопротивление материала шпунта

При невыполнении этого неравенства для определения минимальной глубины погружения стенки используем другие формулы для моментов опрокидывающих и удерживающих сил:

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 растяжению по пределу текучести (по СНиП 2.05.03-84*).

Изгибающие моменты, действующие в поперечных сечениях шпунтовой стенки, определяются по двум расчетным схемам (рис. 3.13).

СХЕМА 1: максимальный изгибающий момент определяется по схеме свободно лежащей многопролетной неразрезной балки с консолью.

Опирание в балке принимают на уровне ярусов креплений. Длину консоли балки принимают равной . Расчет производится с учетом всех сил, которые действуют на шпунтовую стенку (активное и пассивное давления грунта, а также гидростатическое давление).

СХЕМА 2: максимальный изгибающий момент определяется по схеме свободно лежащей многопролетной неразрезной балки.

Нижнюю опору принимают расположенной на глубине , остальные опоры  на уровне ярусов креплений. Расчет производится с учетом сил, которые действуют на шпунтовую стенку с внешней стороны выше нижней опоры (активное и пассивное давления грунта, а также гидростатическое давление).

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 .

Случай с использованием тампонажного слоя.

Если предусматривается укладка тампонажной подушки, то следует производить расчет прочности шпунтовой стенки, соответствующий полной откачке воды из котлована. Расчет производят, рассматривая стенку как многопролетную неразрезную балку, но нижнюю опору принимают расположенной на 0.5 м ниже верха тампонажной подушки.