книги из ГПНТБ / Будин, А. Я. Тонкие подпорные стенки

плиты заглубляются в основание на 3—4 м, а пролетные пли­ ты — примерно на 1 м. Плиты устанавливаются в специально отрытую траншею, свободные полости которой заполняются рас­ твором. Толщина пролетных плит составляет 35 см. Такие кон­ струкции были использованы, в частности, при строительстве 35-этажных зданий для образования подпорных стенок свобод­ ной высотой до 7—8 м.

Следует отметить, что в общем объеме работ по возведению тонких подпорных стенок удельный вес безанкерных конструк­ ций чрезвычайно невелик. Это объясняется узостью диапазона свободных высот, при которых они могут конкурировать с заанкерованными стенками по экономичности. При одной и той же свободной высоте необходимая глубина погружения безанкер­ ных стенок в грунт основания по крайней мере в 1,5 раза больше, чем заанкерованных, что зачастую существенно затруд­ няет строительство. Применение безанкерных стенок может оказаться целесообразным, в частности, в тех случаях, когда сечение заанкерованной стенки для аналогичных условий при­ ходится увеличивать конструктивно из соображения ее долго­ вечности.

По сравнению с заанкерованными стенками безанкерные стенки обладают гораздо большей деформативностью, что сле­ дует учитывать при размещении на них рельсовых путей и дру­ гих коммуникаций.

21

§ 4. Одноанкерные стенки

Одноанкерные тонкие подпорные стенки получили весьма широкое распространение в гидротехническом, транспортном и промышленно-гражданском строительстве. Эти экономичные и быстровозводимые стенки при свободной высоте до 12—14 м по всем технико-экономическим показателям превосходят под­ порные конструкции других типов. Отказ от применения одно­ анкерных стенок в указанном диапазоне высот может считаться оправданным только при грунтовых условиях, не допускающих забивки шпунта. В первую очередь это относится к конструк­ циям, возводимым на водных акваториях. При строительстве «насухо» в ряде случаев конкурентоспособными могут оказаться сборные железобетонные уголковые стенки. Ниже приведены примеры применения железобетонных- и стальных одноанкер­

таврового профиля, установленного полками в сторону засыпки и заанкерованного круглыми стальными тягами за железобе­ тонные плиты, удаленные от линии кордона на 8 м. Свободная

к шпунту, а к омоноличивающей железобетонной балке сече­ нием 50x50 см, венчающей шпунтовую стенку. Шпунт имеет ширину 1 м при толщине полки 15 см и ширине ребра 25 см; продольная рабочая арматура—'гладкая горячекатаная из ста­ ли марки Ст. 3 диаметром 20 мм, бетон марки 300. Вес одной шпунтовой сваи — 5 т. Грунтонепроницаемость стенки обеспе­ чена установкой на стыках шпунтин дощатых коробов, запол­ ненных мелким щебнем. Грунт основания и засыпки — мелко­ зернистый песок с углом внутреннего трения 28—30°.

Типовая конструкция заанкерованной стенки свободной вы­ сотой 9 м, поперечный разрез которой показан на рис. 10,6, возводится из предварительно-напряженного таврового шпунта шириной 1,6 м, устанавливаемого ребрами в сторону засыпки. Здесь анкерные тяги диаметром 75, мм шарнирно крепятся не­ посредственно к шпунту. Анкерные плиты — железобетонные, ребристой конфигурации, размерами 2,5X1,5 м. Для изготовле­ ния шпунта применяются бетон марки 300 и стержневая арма­ тура класса А-Шв (продольная) и А-П (поперечная). В каче­ стве грунтозащитного устройства служит щебеночный обратный фильтр, поддерживаемый дощатым щитом.

На рис. 10, в приведена конструкция заанкерованной стенки из плоского предварительно-напряженного железобетонного шпунта. Конструкция состоит из шпунтовых свай толщиной 30 см с монолитной железобетонной надстройкой, заанкерованных

22

стальными тягами диаметром 65 мм за анкерные плиты высо­ той 2,5 м. Свободная высота стенки 7,3 м, шаг анкерных тяг 1,35 м, глубина заложения плит 5,05 м. На уровне прикрепле­ ния тяг к стенке уста­ новлен пояс жесткости из двух швеллеров. Мо­ нолитная надстройка разрезана деформаци­ онными швами на сек­ ции длиной 21,6 м.

Грунтонепроницаемость стенки обеспечена на­ веской битумных матов. В основании залегает слабоуплотненная мяг­ копластичная ползучая ленточная глина, име­ ющая угол внутреннего

моренным суглинком с Ф = 27° и с = 0,2 кгс/см2.

1,95 м входит в под­ стилающий суглинок. Грунт засыпки — мел­ козернистый песок с углом внутреннего тре­ ния ф= 29,5° и относи­

грузка на поверхность засыпки 4 тс/м2.

женного таврового шпунта, ус­ тановленного ребрами к засып­

23

Примером стальной заанкерованной стенки является кон­ струкция, показанная на рис. 11. Стенка свободной высотой9 ж выполнена из шпунта корытного профиля «Ларсен-IV», забитого на глубину 8,55 ж. Анкерные тяги диаметром 65 мм (местами 75 мм) установлены с шагом 1,6 ж и прикреплены к стенке на расстоянии 2,5 м от ее верха. Анкерная стенка высотой 4 м, удаленная от линии кордона на 19,3 ж, набрана из того же шпунта, что и лицевая стенка. Пояса жесткости на лицевой и анкерной стенках представляют собой парные швеллер-ы № 30. Забитая часть стенки прорезает слои песка и суглинка мощно­ стью соответственно 1—2,5 ж и 2,5—6,5 ж и на одном из уча­ стков входит в полутвердую неокомскую глину, обладающую ползучими свойствами. Грунты основания имеют следующие прочностные характеристики: песок — ср = 25°,суглинок — ф=18°, с =1,3 кгс/см2, глина — ф=13°, с = 0,9 кгс/см2. За стенку засыпан среднезернистый песок с углом внутреннего трения ф= 30°. Конструкция рассчитана на восприятие сплошной равномерно распределенной нагрузки на поверхности засыпки интенсивно­ стью 4 тс/м2.

На рис. 12 изображена конструкция стенки из стального шпунта зетового профиля, заанкерованной стальными тягами за козловые опоры из деревянных свай. Анкерные тяги диамет­ ром 76 мм, идущие с шагом 2 ж, крепятся к распределитель­ ному поясу жесткости на лицевой стенке и к сплошной по длине сооружения балке, омоноличивающей анкерные сваи. Последние имеют диаметр 26 и 28 см, длину 11,8 и 13,2 ж, на­ клон 3 : 1 и забиты через 2 ж; сечение омоноличивающей балки 75x90 см. Достоинство конструкций такого типа состоит в рез­ ком сокращении длины анкерных тяг (она составляет всего 6,8 ж), что, в свою очередь, уменьшает объем грунтовой за­ сыпки за стенку. Необходимое удаление анкерной опоры от шпунта определяется условием, чтобы сжатая наклонная свая не соприкасалась со шпунтовым рядом (рекомендуется расстоя­ ние между ними в точке максимального сближения принимать не менее 1 ж). По экономичности, однако, описанная конструк­ ция не может, как правило, конкурировать со стенками, имею­ щими анкерные опоры других типов, поэтому примеры ее при­ менения малочисленны.

В практике строительства встречаются случаи, когда в ка­ честве анкерных опор используются различные элементы дру­ гих сооружений, находящихся вблизи. Иллюстрацией этому служит показанная на рис. 13 конструкция, возведенная в 1959 г. в Киеве. Стенка свободной высотой 9,72 ж выполнена из железобетонного шпунта таврового профиля длиной 10,7 ж с высокой ребристой монолитной надстройкой. Она заанкерована тягами из парных швеллеров № 16а за стену строившейся рядом железобетонной емкости для складирования навалоч­ ного материала (кварцитов). Тяги длиной 12,5 ж прикреплены

24

1

Рис. 11. Стальная одноанкерная стенка

2000

Рис. 12. Стальная одноанкерная стенка с козловыми опорами из деревянных свай

Рис. 13. Одноанкерная стенка из таврового железобетонного шпунта, заанкерованная за рядом стоящее сооружение

сота монолитной надстройки объясняется отсутствием у стро­ ительной организации кранов большой грузоподъемности, что заставило ограничить длину шпунта. Для уменьшения распор­ ного давления грунта на сооружение за стенкой отсыпана раз­ гружающая каменная призма, прикрытая 30-сантиметровым ще­ беночным обратным фильтром. Грунт основания и засыпки — песок с углом внутреннего трения 30°; расчетная нагрузка на поверхности засыпки 4 тс/м2.

На рис. 14 приведена конструкция, у которой анкерной опо­ рой служат забитые через 1,5 м железобетонные сваи сечением 35x20 см. Свободная высота лицевой стенки, выполненной из предварительно-напряженного железобетонного шпунта толщи­ ной 30 см, составляет 8,6 м. Анкерные тяги диаметром 60 мм установлены через 3 ж и жестко заделаны в венчающую шпунт монолитную железобетонную балку. В месте заделки тяги, а также в месте ее прикрепления к анкерной опоре установлены пояса жесткости из парных стальных швеллеров. Забитый уча­

26

m o o

Рис. 14. Железобетонная стенка, заанкерованная за железобе­ тонные сваи

/ — деревянные сваи Si 20 см; I — песок; / / — ил

глубина забивки стенки в грунт объясняется наличием в осно­ вании слоя слабого ила. Сваи анкерного ряда, удаленные от лицевой стенки на 15 м, имеют сечение 35x20 см и длину 5 см.

§ 5. Двуханкерные стенки

Конструкции с двойной по высоте анкеровкой находят при­ менение в тех случаях, когда установка только одного ряда анкеров не обеспечивает получения в лицевой стенке величин напряжений, при которых возможно использовать стандартные профили стального шпунта или железобетонный шпунт с при­ емлемыми размерами поперечного сечения. Недостаток нераз­ резных двуханкерных стенок в том, что анкеры включаются в работу неравномерно, так как трудно обеспечить строго оди­ наковое первоначальное натяжение верхних и нижних анкеров. В результате действительное напряженное состояние конструк­ ции может существенно не соответствовать проектным предпо­ ложениям. Отмеченное обстоятельство, отчетливо зафиксиро­ ванное при натурных исследованиях, в ряде случаев приводило к возникновению аварийного состояния сооружений.

27

Рис. 15. Неразрезная двуханкерная стенка из стального шпунта

Примером неразрезной двуханкерной стенки является кон­ струкция, построенная в 1957 г. в Рыбинске (рис. 15). Лицевая стенка свободной высотой 10,3 м выполнена из шпунта «Лар- сен-1У-н», забитого на глубину 8,2 м в тяжелый илистый су­ глинок (ф= 21°, с= 0,35 кгс/см2). Анкерные тяги нижнего яруса диаметром 75 мм прикреплены к стенке на расстоянии 5 ж от ее

через 3,2 м. Анкерная опора нижнего яруса представляет собой сплошную стенку из шпунта «Ларсен-Ш-н» высотой 5 м, уда­ ленную от линии кордона на 20,5 м. Верхние анкерные опоры — отдельно стоящие железобетонные плиты, заложенные на 3,5 м ниже поверхности засыпки на расстоянии 9,5 м от лицевой стенки. Пазуха стенки засыпана песком (ф= 30°); расчетная нагрузка на поверхности засыпки 4 тс/м2.

На рис. 16 изображена двуханкерная разрезная стенка сво­ бодной высотой 14 м, построенная в 1967 г. в Горьком. Ниж­ няя часть стенки представляет собой шпунтовый ряд из тавро­ вых железобетонных свай, установленных ребрами в сторону засыпки. Шпунт заанкерован стальными тягами за железобе­ тонные плиты, удаленные от него на 24 м. Верхняя часть лице-

28

,+ що

вой стенки выполнена из ребристых железобетонных панелей высотой 6,5 м и шириной 3,15 м, опирающихся на специаль­ ный, усиленный закладными частями, выступ монолитной желе­ зобетонной балки, объединяющей головы шпунтовых свай. Панели анкеруются стальными тягами длиной 15 м за железо­ бетонные плиты. Шаг верхних и нижних анкерных тяг 1,55 м\ поверху панелей забетонирована кордонная балка.

Конструкция описанного типа обладает рядом несомненных достоинств. Главные из них — относительно малая длина, а сле­ довательно, и вес шпунта и значительная ширина панелей, что сокращает число монтажных швов в верхней части кон­ струкции и облегчает устройство надежной грунтозащиты. Ста­ тическая расчетная схема сооружения отличается ясностью ввиду наличия шарнира в месте примыкания панелей к шпун­

впервые.

§ 6. Стенки, заанкерованные наклонными сваями (козловые больверки)

Тонкая подпорная стенка, заанкерованная наклонными сва­ ями (козловый больверк), — одна из наиболее простых извест­ ных практике строительства конструкций свайных сооружений.

29

Рис. 17. Козловые больверки (тонкие подпорные стенки, заанкерованные на­ клонными сваями) малой высоты

а — в Рурорте; б —в Люксембурге; / — свая сечением 25X25 см; 2 — железобетонная свая

Наиболее существенное и важное ее достоинство — простота возведения, особенно при песчаных основаниях, когда шпунт и анкерные сваи могут погружаться подмывом. При свободной высоте до 8—8,5 м козловые больверки оказываются эконо­ мичнее других типов заанкерованных тонких подпорных стенок. Строительство их может осуществляться весьма быстрыми тем­ пами при почти полной индустриализации работ.

Процесс возведения этих конструкций включает в себя погружение шпунтовых и анкерных свай и омоноличиванйе их

шпунтовой стенки, вертикальных свай, находящихся в плос­

с шагом 6 м. Свободная высота вертикальной стенки 2,35 м, высота откосной части берегоукрепления 3,15 м. Вторая кон­ струкция (рис. 17, б) состоит из плоского железобетонного шпунта толщиной 17 см, забитого с уклоном 4 : 1, и железобе­ тонных анкерных свай сечением 30x30 см, имеющих уклон 10:1 и длину 3,2 м. Свободная высота стенки 2,05 м, высота откосной части 3,43 м, глубина забивки шпунтовых и анкерных свай соответственно 1,25 и 1,5 ж.

Долгое время существовало мнение о том, что козловые больверки для возведения стенок со значительной свободной высотой непригодны. Однако начиная с 1957—1960 гг. это мне­ ние было опровергнуто весьма успешным опытом постройки

30