СП 381.1325800.2018 «Сооружения подпорные. Правила проектирования»

4.1Общие указания

• обеспечивающие надежность, долговечность и экономичность на всех стадиях строительства и эксплуатации в соответствии со сроком службы сооружения;
• обеспечивающие сохранность и безопасность эксплуатации сооружений окружающей застройки;
• не допускающие превышения предельных допустимых вредных воздействий на экологическую ситуацию.

При выборе проектных решений следует оценивать сопоставимый опыт строительства, в первую очередь на близлежащих площадках.

• динамические воздействия от наземного и подземного транспорта;
• необходимость сноса старых строений на площадках строительства;
• необходимость разборки старых подземных сооружений и фундаментов;
• необходимость ремонта, выноса и перекладки подземных коммуникаций;
• возможность аварийных утечек из водонесущих подземных коммуникаций;
• необходимость проведения археологических изысканий;
• необходимость реконструкции или усиления окружающей застройки.

Уровень ответственности подпорного сооружения следует устанавливать в соответствии [2], [3] и ГОСТ 27751.

Геотехническую категорию подпорного сооружения следует устанавливать в соответствии с таблицей 4.1 СП 22.13330.2016.

4.2Требования к инженерным изысканиям

• для геотехнических категорий 1 и 2 - архивные изыскания, а при их отсутствии - предварительные изыскания;
• для геотехнической категории 3 - предварительные изыскания.

Примечание - В ходе предварительных изысканий следует изучить историю использования площадки проектируемого строительства и прилегающей территории, выявить возможные формы техногенного воздействия на геологическую среду: погребенный рельеф, техногенные включения, геологическое строение площадки, опасные геологические процессы, области загрязнения, эксплуатируемые и заброшенные подземные сооружения и коммуникации, демонтируемые в ходе строительства сооружения, их фундаменты и подземные части и пр.

Таблица 4.1 Сроки актуализации инженерных изысканий для проектирования подпорных сооружений

Примечания:

1 При проектировании подпорных сооружений, расположенных на расстоянии менее 3 м от существующих сооружений, не подлежащих демонтажу, а также подлежащих демонтажу при наличии у них подземной части или фундаментов, вне зависимости от срока давности ИЦММ до начала проектирования необходимо вынести оси проектируемых подпорных сооружений в натуру и указать их на ИЦММ.

• 2 Категории технического состояния сооружений приведены в соответствии с приложением Д СП 22.13330.2016.
• 3 При актуализации ранее выполненных результатов обследований следует повторно определять категорию технического состояния сооружений.

5.1Виды подпорных сооружений

Подпорные сооружения разделяют по следующим параметрам:

• по пространственной компоновке;
• способу изготовления;
• сроку службы;
• виду воспринимаемых нагрузок;
• способу распределения нагрузки на элементы подпорного сооружения;
• характеру взаимодействия с грунтом;
• способу обеспечения устойчивости;
• отношению к водоносным горизонтам.

Выполняют из железобетона, бетона, бутобетона, кладки и т. п. Могут иметь вертикальные, наклонные или ступенчатые грани. При значительной высоте конструкции устраиваются с контрфорсами. Характерная конфигурация массивных подпорных сооружений показана на рисунке 5.1; а , б -с двумя вертикальными гранями; в - с вертикальной лицевой и наклонной тыльной гранями; г - с наклонной лицевой и вертикальной тыльной гранями; д - с двумя симметричными наклонными гранями; е - с двумя наклонными в сторону засыпки гранями; ж - со ступенчатой тыльной гранью; и - с ломаной тыльной гранью

Рисунок 5.1 - Массивные подпорные стены б) уголковые и аналогичные подпорные сооружения (далее - уголковые подпорные сооружения) -удерживают грунт, сопротивляясь сдвигу и опрокидыванию за счет дополнительного пригруза. Устраивают в предварительно разработанных широких траншеях или на поверхности земли на естественном основании или на свайном фундаменте.

Выполняют из железобетона или других материалов, могут устраиваться как консольно, так и с анкерными тягами или контрфорсами. Характерная форма уголковых подпорных стен показана на рисунке 5.2; в) гибкие подпорные сооружения - удерживают грунт, сопротивляясь сдвигу и опрокидыванию за счет заделки и, в некоторых случаях, конструкций крепления (распорок, анкеров и т. п.). Устраивают в предварительно разработанных скважинах, в узких траншеях или без предварительной разработки грунта (например, вдавливанием).

К данному типу относятся подпорные сооружения, устраиваемые способом «стена в грунте» траншейного типа, из буровых свай, грунтоцементных элементов, ограждения из стальных труб или двутавров, шпунтовые ограждения и т. п. Примеры гибких подпорных сооружений приведены на рисунке 5.3.

а - консольные; б - с анкерными тягами; в - контрфорсные; 1 - подпорная стена; 2 - тяга; 3 - контрфорс

Рисунок 5.2 - Уголковые подпорные стены

• а - траншейная железобетонная «стена в грунте»; б - ограждение из буросекущихся свай; в - ограждение из металлических труб с забиркой; г - шпунтовое ограждение типа «Ларсен»; Δ h - перепад высот; f - зона заделки

Рисунок 5.3 - Гибкие подпорные стены

• местный опыт устройства подобных сооружений;
• наличие машин, механизмов, квалифицированных подрядных организаций в рассматриваемом регионе;
• геометрию и рельеф площадки строительства, наличие перепадов высот, инженерно-геологические и гидрогеологические условия;
• наличие в зоне влияния существующих сооружений, в т. ч. подлежащих демонтажу;
• наличие опасных геологических процессов;
• специфические особенности региона предполагаемого строительства.

5.2Виды конструкций крепления подпорных сооружений

• при неприемлемых в условиях рассматриваемого объекта деформациях подпорного сооружения и сооружений окружающей застройки;
• недостаточной устойчивости подпорного сооружения или его основания на сдвиг;
• недостаточной устойчивости подпорного сооружения на опрокидывание;
• недостаточной прочности подпорного сооружении и нецелесообразности ее увеличения;
• для арочных (круглых, полукруглых в плане) подпорных сооружений, выполняемых отдельными захватками или элементами в плане -конструктивно, для создания арочного эффекта при погрешностях выполнения арочных участков.

Примечание - Подпорные сооружения, удерживающие перепад высот 5 м и более и устраиваемые в нескальных грунтах, требуют установки конструкций крепления в большинстве случаев.

Примечание - Часто при строительстве применяют несколько видов крепления, например на период строительных работ используют временные конструкции, которые на время эксплуатации сооружения заменяют на постоянные.

• тип подпорного сооружения и срок его службы;
• срок службы крепления (постоянное или временное);
• возможное расположение крепления -внутри или вне контура подпорного сооружения, в т. ч. исходя из наличия в зоне крепления перспективной застройки, существующей застройки, неподлежащей демонтажу или подлежащей демонтажу при наличии у нее подземной части или фундаментов, а также необходимости использования данной зоны во время строительных работ;
• местный опыт устройства подобных сооружений;
• наличие строительных машин, механизмов, квалифицированных подрядных организаций в рассматриваемом регионе;
• геометрию площадки строительства, наличие перепадов высот, грунтовые и гидрогеологические условия;
• наличие опасных геологических процессов;
• специфические особенности региона предполагаемого строительства.

6.1Общие указания

• выбор типа подпорного сооружения;
• выбор способа устройства подпорного сооружения;
• выбор габаритов, глубины заложения подпорного сооружения, основных геометрических параметров;
• выбор типа конструкций крепления;
• выбор материалов подпорного сооружения и конструкций крепления;
• выбор способа защиты от подземных вод;
• проверку основания подпорного сооружения и конструкций крепления по первой и второй группам предельных состояний (СП 20.13330);
• определение внутренних усилий или напряжений в подпорном сооружении и конструкций крепления, их конструирование;
• выбор монтажных и конструктивных элементов;
• определение последовательности проведения работ;
• проектирование мероприятий, применяемых для снижения влияния строительства на деформации окружающей застройки;
• проектирование мероприятий, применяемых для минимизации изменений гидрогеологических условий;
• назначение необходимых испытаний;
• выбор мероприятий по контролю качества;
• выбор мероприятий по мониторингу.

• проектируемого перепада высот и характера рельефа;
• планируемого срока эксплуатации;
• инженерно-геологических условий;
• наличия подземных вод;
• стесненности строительной площадки и наличия окружающей застройки.

Примечание - Основным способом обеспечения требований надежности грунтовых анкеров и свайных фундаментов подпорных сооружений являются испытания (СП 45.13330, а также 7.3.22).

Проектные решения по устройству подпорных сооружений и удерживающих конструкций должны обеспечивать также безопасность проведения работ и сохранность окружающей застройки и коммуникаций.

Примечание - Расчет по второй группе предельных состояний при отсутствии в зоне влияния подпорных сооружений существующих сооружений допускается выполнять только для конечной стадии строительства. При проектировании подпорных сооружений, строительство которых может оказать негативное влияние на близлежащие здания, необходимо учитывать фактор возможной приостановки строительства, соответственно все промежуточные стадии возведения подземного сооружения необходимо проектировать с учетом расчетов по второй группе предельных состояний. Исключение могут составлять подпорные сооружения геотехнической категории 1.

Примечание - Расчетные значения горизонтальных перемещений гибких подпорных сооружений, при расчете на основное сочетание нагрузок, рекомендуется принимать не более 1/100 от удерживаемого перепада высот и не более 10 см. В случае превышения указанного значения, в расчете следует учитывать возможность образования заколов в зоне призмы активного давления и снижение прочностных характеристик грунта по плоскости сдвига.

Для расчета вертикальных несущих элементов круглых (кольцевых) в плане подпорных сооружений допускается применение осесимметричной задачи. При этом расчет усилий в горизонтальных конструкциях крепления, а также проверку прочности и устойчивости отдельных элементов подпорного сооружения в плане следует выполнять в соответствии с 6.2.18.

Расчеты в пространственной (3D) постановке рекомендуется выполнять в следующих случаях:

• котлован или выработка в грунте имеет малую площадь (ширина выработки менее двух ее глубин) и сложное очертание в плане;
• подпорное сооружение расположено на склоне вдоль направления существенного понижения отметок рельефа;
• склон, на котором расположено подпорное сооружение, имеет существенный уклон в различных направлениях, не совпадающих с осями сооружения.

Примечание - Расчеты плоской задачи в двумерной постановке обычно дают результаты в запас надежности по сравнению с расчетами в пространственной постановке.

• инженерно-геологические условия участка строительства, а в ряде случаев и за пределами участка строительства;
• конструктивные и технологические особенности подпорного сооружения;
• последовательность экскавации и обратной засыпки грунта, монтажа и последующего демонтажа конструкций крепления (при их наличии);
• последовательность возведения основного сооружения, если подпорное сооружение выполняется для его строительства или входит в его состав;
• особенности поведения грунта и конструкций вплоть до достижения рассматриваемого предельного состояния;
• действующие нагрузки и воздействия, их сочетания;
• влияние подпорного сооружения и объектов внешней среды друг на друга;
• возможные геометрические и физические несовершенства.

Расчетную модель следует выбирать с учетом наиболее существенных факторов, определяющих напряженное состояние и деформации как основания, так и подпорного сооружения. Следует учитывать, что значение и распределение давления грунта на подпорное сооружение, значения внутренних сил в конструкциях в значительной степени зависят от жесткости самих конструкций, прочности и жесткости основания, природного напряженно-деформированного состояния основания и последовательности выполнения работ.

• выбирать размеры расчетной области таким образом, чтобы граничные условия не оказывали влияния на результаты расчета;
• использовать, по возможности, условия симметрии;
• проверять, что принятая разбивка области на элементы не влияет существенным образом на результаты расчета;
• применять упруго-пластические модели грунта, отражающие наиболее важные закономерности его механического поведения и использующие характеристики грунтов, определяемые согласно СП 47.13330;
• использовать элементы, позволяющие адекватно моделировать напряжения на контакте «подпорное сооружение-грунт», учитывать такие эффекты, как проскальзывание и отлипание.

• устойчивости положения стены против сдвига, опрокидывания и поворота;
• устойчивости основания под подошвой подпорных стен (для нескальных грунтов);
• прочности скального основания под подошвой подпорных стен;
• несущей способности свай под подошвой подпорных стен;
• несущей способности грунтовых анкеров;
• прочности элементов и узлов соединений подпорных стен и удерживающих конструкций;
• фильтрационной устойчивости основания;
• сохранности сооружений окружающей застройки.

Возможные (но не ограниченные данным перечнем) схемы разрушения подпорных сооружений для предельных состояний первой группы приведены в таблице 6.1.

Таблица 6.1 Предельные состояния первой группы и возможные схемы разрушений

• 6 Потеря несущей способности свайного фундамента по грунту или по материалу свай:
• недостаточная несущая способность свай при действии осевых вдавливающих или выдергивающих, либо поперечных нагрузок

Уголковые подпорные сооружения

• 7 Общий (глубинный) сдвиг:
• недостаточная прочность грунта основания для данного типа подпорных сооружений при выбранном перепаде высот;
• неверно выбрана геометрия подпорного сооружения;
• неверно выбрана глубина заложения подпорного сооружения
• 8 Сдвиг по подошве:
• неверно выбрана ширина подошвы подпорного сооружения;
• неверно выбрана глубина заложения подпорного сооружения;
• недостаточный вес пригруза;
• не выполнена должным образом подготовка основания
• 9 Смешанный сдвиг (раздел 7 СП 23.13330.2011):
• аналогично пунктам 7 и 8 настоящей таблицы
• 10 Опрокидывание:
• аналогично п. 7 и п. 8 настоящей таблицы

• 20 Опрокидывание при разрушении конструктивных элементов для подпорного сооружения с анкерными конструкциями:
• неверно выбрана отметка установки тяги анкера;
• неверно выбрано расположение, глубина заделки, жесткость или прочность анкерной конструкции;
• недостаточная прочность анкерной конструкции или тяги;
• недостаточная прочность подпорного сооружения на срез, изгиб, продавливание в точке крепления тяги анкера

Для подпорных сооружений с анкерными конструкциями справедливы схемы разрушения, указанные в п. 19 а , б , в настоящей таблицы, а также: а

• 23 Предельные состояния, связанные с повреждением конструкций сооружений окружающей застройки:
• недостаточная жесткость подпорного сооружения или конструкций крепления

• деформации подпорного сооружения и его основания не превышают предельных допустимых значений;
• деформации существующей застройки, вызванные устройством подпорного сооружения и последующего строительства, не превышают предельные дополнительные значения;
• ширина раскрытия трещин в железобетонных элементах не превышает предельных допустимых значений.

соответствии с СП 28.13330, учитывая нормативный срок службы проектируемого объекта в целом.

При оценке долговечности материалов конструкций, расположенных ниже планировочных отметок, следует учитывать возможность наличия агрессивных веществ в подземных водах и грунте, электрохимической коррозии, влияния грибков и аэробных бактерий в присутствии кислорода, влияния сезонных температурных воздействий и пр.

В аналитических моделях kst для выбранной поверхности скольжения следует определять как отношение удерживающих и сдвигающих сил либо как отношение сдвиговой прочности грунта к касательным напряжениям, действующим на этой поверхности скольжения. В численных расчетах значение коэффициента устойчивости kst допускается принимать равным числу, на которое следует разделить исходные расчетные значения прочностных показателей грунта tgφI и с I, чтобы часть грунтового массива, примыкающего к подпорному сооружению, перешла в состояние предельного равновесия. При этом удельный вес грунта и внешние нагрузки принимаются с коэффициентом надежности по нагрузке γ f = 1,0.

6.2Нагрузки и воздействия

• а) постоянные нагрузки и воздействия:
• вес подпорного сооружения;
• вес грунта засыпки;
• вес конструкций, зданий и сооружений, находящихся в зоне их воздействия на подпорное сооружение;
• вес конструкций, зданий и сооружений, опирающихся на проектируемое подпорное сооружение в долговременных ситуациях (например, несущие подпорные сооружения в период их эксплуатации);
• давление грунта и напряжения в основании в долговременных ситуациях;
• давление подземных вод при установившемся режиме;
• усилия предварительного напряжения в постоянных конструкциях и пр. б) временные длительные нагрузки и воздействия:
• вес стационарного оборудования, находящегося в зоне его воздействия на подпорное сооружение;
• давление грунта и напряжения в основании в кратковременных ситуациях;
• давление подземных вод при неустановившемся режиме, избыточное поровое давление;
• динамические воздействия от оборудования и транспорта;
• нагрузки от складируемых на поверхности грунта материалов;
• температурные воздействия в период эксплуатации;
• усилия во временных анкерах и распорных конструкциях;
• нагрузки, обусловленные изменением влажности, усадкой и ползучестью материалов;
• силы морозного пучения грунта;
• деформации основания, вызванные экскавацией грунта;
• деформации основания, вызванные ухудшением свойств грунта и не сопровождающиеся коренным изменением структуры грунта;
• отрицательное трение и пр.
• в) кратковременные нагрузки и воздействия:
• дополнительное давление, вызванное транспортными нагрузками на земной поверхности;
• давление растворов при цементации;
• температурно-климатические воздействия в период строительства и пр.
• нагрузки, возникающие при изготовлении, транспортировании и монтаже в проектное положение элементов подпорных сооружений заводского изготовления.
• г) особые нагрузки и воздействия:
• воздействия, обусловленные опасными инженерно-геологическими процессами;
• сейсмические воздействия;
• воздействия, обусловленные деформациями основания и сопровождающиеся коренным изменением структуры грунта, например, при просадках и набухании грунтов;
• взрывные воздействия;
• аварийные нагрузки и воздействия и пр.

Примечание - В зависимости от рассматриваемого предельного состояния, а также проектной ситуации (долговременной или кратковременной) некоторые временные длительные нагрузки могут быть отнесены к кратковременным и наоборот (например, температурное воздействие).

Расчетные значения нагрузок и воздействий Fd следует определять в зависимости от их нормативных значений по формуле

где Fn - нормативное значение данной нагрузки или воздействия; γ f - частный коэффициент надежности по нагрузке.

При одновременном действии нескольких нагрузок следует учитывать коэффициент их сочетания ψ, принимаемый в соответствии с СП 20.13330.

Все расчеты следует выполнять с использованием расчетных значений нагрузок и воздействий для первой и второй группы предельных состояний.

При расчете подпорных сооружений и их оснований по предельным состояниям второй группы коэффициенты надежности по нагрузке во всех случаях следует принимать равными 1,0.

Для нагрузок и воздействий, не указанных в таблице 6.2, коэффициенты надежности по нагрузке следует принимать согласно требованиям СП 20.13330, СП 22.13330, СП 35.13330, СП 43.13330, СП 248.1325800.

Давление грунта на подпорные сооружения следует определять в зависимости от значений перемещений и деформаций, реализуемых в результате совместной работы подпорного сооружения и грунтового массива на каждом этапе разработки грунта. В зависимости от значения и направления перемещений подпорной конструкции, значения бокового давления грунта могут изменяться от активного до пассивного давления (рисунок 6.1).

Значения бокового давления грунта допускается определять как произведение вертикального эффективного напряжения в грунте на коэффициент бокового давления грунта. Значения коэффициентов бокового давления грунта в покое, а также значения активного и пассивного давления следует определять в соответствии с СП 22.13330.

Таблица 6.2 Коэффициенты надежности по нагрузке

Примечания

1 При расчете подпорных сооружений на особое сочетание нагрузок, коэффициенты надежности по нагрузке принимаются равными γ f = 1,0.

2 Значения коэффициентов надежности по нагрузке, приведенные в скобках, соответствуют благоприятному влиянию нагрузки или воздействия.

p ´ а - активное давление; p ´ p - пассивное давление; p ´ h - боковое давление грунта; точка p 0 - давление в состоянии покоя

Рисунок 6.1 - Изменение давления грунта на подпорное сооружение в зависимости от его перемещения

При расчете подпорного сооружения по второй группе предельных состояний, а также при расчете на особое сочетание нагрузок следует принимать расчетные значения прочностных характеристик грунта ( ϕ II , c II ), определенные с доверительной вероятностью не менее 0,85.

Давление грунта на подпорные сооружения, устраиваемые с обратной засыпкой из привозного песчаного или гравелистого грунта, допускается определять, принимая расчетные значения характеристик грунтов обратной засыпки ( γ ´ I , ϕ ´ I , c ´I), уплотненных до ky = 0,95 их максимальной плотности, в зависимости от характеристик тех же грунтов при максимальной плотности ( γ I , ϕ I , c I ): γ ´ I = 0,95 γ I ; ϕ ´I = 0,95 ϕ I ; c´ I = 0.

Расчетные характеристики грунтов γ I , ϕ I , c I следует принимать:

• для местных грунтов - на основании данных инженерно-геологических изысканий на рассматриваемой площадке;
• для привозных грунтов - на основании лабораторных испытаний образцов привозного грунта, уплотненных до максимальной плотности по ГОСТ 22733.

В дополнение к этому при использовании аналитических методов расчета подпорных сооружений в основаниях, сложенных слабопроницаемыми водонасыщенными грунтами, в которых в процессе строительных работ могут возникать избыточные поровые давления, следует определять значения бокового давления грунта, выраженные в полных напряжениях. При этом в качестве характеристики прочности водонасыщенного грунта следует принимать его прочность при недренированном сдвиге cu (ГОСТ 12248), а значения активного и пассивного давления грунта следует определять в соответствии с СП 22.13330.

Примечание - При использовании численных методов расчета, основанных на моделях сплошной среды, расчет подпорных сооружений, дающий возможность определить только полные напряжения в грунте, не допускается.

Графические методы построения эпюр активного давления, которые допускается применять при использовании аналитических методов расчета, приведены в Е.1 приложения Е. Если угол наклона поверхности грунта превышает угол внутреннего трения, для построения эпюры активного давления допускается использование расчетной схемы Кульмана.

Hw

Методы аналитического построения эпюр гидростатического давления для различных грунтовых условий приведены в Е.2 приложения Е.

• при наличии бокового давления глинистого грунта и отсутствии в зоне глинистого грунта воды;
• при наличии в зоне глинистого грунта бокового давления воды и отсутствии давления глинистого грунта (при этом гидростатическое давление воды следует рассматривать как дополнительную нагрузку на подпорное сооружение, приложенную на всей возможной высоте образования зазора).

где γ сp -понижающий коэффициент условий работы, учитывающий несплошность конструкции; pp - пассивное давление грунта, кПа, определяемое согласно 6.2.12.

При отсутствии дополнительных исследований и при b > 3 d допускается принимать:

где d - поперечный размер элемента ограждения; b - расстояние в осях между элементами ряда ограждения.

В тех случаях, когда для расчета конструкций используются аналитические методы, распределение расчетных величин значений давления грунта на круглые в плане подпорные сооружения следует определять с учетом дополнительного коэффициента надежности по неравномерности нагрузки γ ed fp в соответствии с рисунком 6.2. При этом дополнительное неравномерное давление p г доп допускается вычислять как:

где γ ed fp = 1,25 - коэффициент надежности по неравномерности нагрузки; p г осн - расчетные значения основного давления грунта; α - угловая координата (0° < α < 90°).

Рисунок 6.2 - Схема неравномерного распределения давления грунта на подпорное сооружение круглой формы в плане

1 - подпорное сооружение; 2 - граница участка; l 1, l 2 - расстояние от края нагрузки до подпорного сооружения и границы участка соответственно.

Рисунок 6.3 - Схема приложения дополнительной нагрузки

Данная нагрузка является осредненной, кратковременной и должна приниматься с коэффициентом надежности по нагрузке γ f = 1,0. Дополнительное горизонтальное давление на подпорное сооружение от такой нагрузки следует принимать в соответствие с 6.2.18-6.2.20.

где γ f = 1,0 - коэффициент надежности по нагрузке;

S c - площадь рассматриваемой поверхности подпорного сооружения, примыкающей к грунту; f р - расчетное значение удельного сопротивления сдвигу по контакту прилегающего грунта, зависящее от эффективных нормальных напряжений на контакте σ´ и принимаемое в соответствии с СП 22.13330 с учетом коэффициента условий работы на контакте «подпорное сооружение-грунтовый массив» γ dk , определяемого в соответствии с приложением Д. σ´ - эффективное нормальное напряжение на контакте «подпорное сооружение-грунтовый массив»; φ - угол внутреннего трения грунта; c - удельное сцепление грунта; γ dk -коэффициент условий работы на контакте «подпорное сооружение-грунтовый массив».

Влияние источников динамических воздействий следует учитывать в пределах зоны, где скорость колебаний поверхности грунта более 15 мм/с (от импульсных источников динамических воздействий) или 2 мм/с (от прочих источников).

Динамические воздействия передают на подпорные сооружения дополнительное давление за счет возникновения в грунте объемных сил инерции, определяемых на основе измерений или численного расчета, а также снижают сопротивление сдвигу на контакте «подпорное сооружениегрунт». Коэффициент условий работы, снижающий усилие сопротивления сдвигу на контакте «подпорное сооружение-грунт» γ dk , следует принимать согласно приложению Д.

Примечания

1 При расчете на особое сочетание нагрузок, вызванное аварийным нарушением работы водонесущих коммуникаций, гидростатическое давление может возникать только в пористых грунтах (пески, супеси, гравийно-галечниковые и городские насыпи и др.) и не может возникать в глинистых грунтах или при отсутствии водоупорного слоя.

2 В случае отсутствия водоупорного слоя при прорыве водонесущей коммуникации воды будут перетекать в нижележащие грунты, в этом случае не следует выполнять учет гидростатического давления на всю высоту слоя грунта ниже потенциального места протечки, а ограничивать ее значением не более 5 м.

3 Расчет подпорных сооружений геотехнической категории 1 на особое сочетание нагрузок в большинстве случаев не требуется.

6.3Проектирование массивных и уголковых подпорных сооружений

• полная ширина фундаментной плиты В ≥ 0,5 Н , где Н - полная высота стенки;
• вынос фундаментной плиты за наружную грань лицевой плиты b = 0,20,3 В ;
• толщина лицевой плиты в месте заделки δ = 0,06-0,08 Н .

Требования к грунтам обратной засыпки, методам и качеству их уплотнения следует принимать в соответствии с СП 45.13330. Схема устройства уголковой подпорной стены с обратной засыпкой приведена на рисунке 6.4, а .

Дополнительное давление грунта следует определять в зависимости от прочностных характеристик грунта насыпи, веса и типа уплотняющей машины или механизма, толщины уплотняемых слоев. Дополнительное давление грунта на подпорные сооружения от уплотняющих машин и механизмов допускается определять в соответствии с приложением Ж.

а - поперечное сечение; б - вид спереди (вид А); 1 лицевая стенка; 2 водоотводной кювет; 3 дренажные трубки (шаг ~ 3-6 м); 4 пристенный дренаж; 5 обратная засыпка; 6 подготовка основания «постель»; 7 - «зуб»; 8 - фундаментная плита; 9 - контур траншеи; 10 - контур поверхности земли; i - уклон

Рисунок 6.4 - Рекомендации по конструированию уголковых подпорных стен с обратной засыпкой

В поперечном направлении подошву подпорного сооружения следует принимать горизонтальной или с уклоном в сторону засыпки не более чем 0,125. При необходимости увеличения силы сопротивления сдвигу по подошве, подошву следует проектировать с выступом («зубом»), направленным вниз (рисунок 6.4, а ).

Ряды свай следует размещать смещенными к наружной и внутренней к грунту граням подошвы подпорного сооружения для того, чтобы сваи работали наиболее эффективно. Количество рядов свай и их положение, по возможности, следует выбирать таким образом, чтобы на основное сочетание длительных нагрузок ни одна из свай не работала на выдергивание.

Расстояние между швами в конструкциях подпорных сооружений следует устанавливать расчетом на температурно-климатические воздействия согласно строительным нормам проектирования конструкций из соответствующего материала, а также расчетом по деформациям. Без расчета допускается принимать расстояние между швами не более:

10 м - в монолитных бутобетонных и бетонных подпорных сооружениях без армирования;

15 м - в каменных подпорных сооружениях без армирования;

20 м - в монолитных бетонных подпорных сооружениях при наличии конструктивного армирования;

25 м - в монолитных и сборно-монолитных железобетонных подпорных сооружениях;

30 м - в сборных железобетонных подпорных сооружениях.

Поверхность подпорных сооружений, обращенную в сторону засыпки, следует защищать гидроизоляцией, если иное не указано в техническом задании. Допускается использовать различные типы гидроизоляции (окрасочную, оклеечную и т. п.), удовлетворяющие требованиям СП 71.13330.

При устройстве подпорных сооружений на склонах, для отвода атмосферных вод, за гранью лицевой стены со стороны высоких отметок рельефа должен быть устроен водоотводной кювет (рисунок 6.4, а ).

При короткой задней консоли уголковой стены, когда плоскость призмы обрушения пересекает заднюю грань стены, давление грунта допускается принимать на условную наклонную плоскость, проведенную через точки а и с , если расстояние от верха стены до пересечения с плоскостью обрушения не превышает 0,25 h , где h - высота стены от поверхности грунта до подошвы (рисунок 6.7, а ).

Когда плоскость обрушения пересекает стену ниже 0,25 h (рисунок 6.7, б ), давление грунта следует определять раздельно для вертикального участка ab и наклонной грани призмы обрушения bc .

P 0 , T 0 , M 0 - вертикальная, горизонтальная составляющая нагрузки и момент в голове стены; q - распределенная нагрузка на поверхности грунта; W - собственный вес конструкции в объеме abcd ; Еа , Еq - равнодействующие горизонтальной составляющей активного давления от веса грунта и поверхностной нагрузки q ; Ew - горизонтальная составляющая равнодействующей поровых давлений на стену; Eр - равнодействующая горизонтальной составляющей пассивного давления; TE a , TE p - равнодействующие вертикальной составляющей активного и пассивного давления на гранях стены; TE q -равнодействующая распределенной нагрузки на поверхности; R , TR - равнодействующие вертикальной и горизонтальной составляющих реакции основания под подошвой стены; ε - угол наклона тыловой грани подпорной стены к вертикали; H - высота от верха подпорной стены до уровня срезки; h - полная высота подпорной стены; w - угол наклона поверхности грунта; УПВ - уровень подземных вод; b 1 и b 2 - ширина верхней и нижней грани подпорной стены соответственно

Рисунок 6.5 - Схема нагрузок на массивную подпорную стену

б

а - массивных стен; б - уголковых стен; Wg 1 - равнодействующая веса грунта в объеме аbcd ; Wg - равнодействующая веса грунта в объеме cde ; γ dk - коэффициент условий работы на контакте; β - угол наклона поверхности скольжения к горизонту

Рисунок 6.6 - Расчетные схемы гравитационных подпорных стен

а - при симметричной призме обрушения; б - при короткой консоли и несимметричной призме обрушения; Eq 1, Eq 2 - горизонтальная составляющая давления от поверхностной нагрузки выше и ниже точки b соответственно; Ea 1, Ea 2 - горизонтальная составляющая активного давления выше и ниже точки b соответственно.

Рисунок 6.7 - Схема определения активного давления грунта на угловые подпорные стены

где Fsa - равнодействующая сдвигающих сил, равная сумме проекций всех расчетных значений сдвигающих сил на горизонтальную плоскость (рисунок 6.5):

γ d - коэффициент условий работы, принимаемый:

• для песков, кроме пылеватых, γ d = 1;
• для песков пылеватых, а также пылевато-глинистых грунтов в стабилизированном состоянии γ d = 0,9;
• для пылевато-глинистых грунтов в нестабилизированном состоянии γ d = 0,85;
• для скальных грунтов: невыветрелых и слабовыветрелых γ d = 1; выветрелых γ d = 0,9; сильновыветрелых γ d = 0,8;
• γn - коэффициент надежности по назначению сооружения, принимаемый 1,2; 1,15 и 1,1 соответственно для зданий и сооружений геотехнических категорий 3, 2 и 1 соответственно;
• Fsr - равнодействующая удерживающих сил, равная сумме проекций всех расчетных значений удерживающих сил на горизонтальную плоскость:

здесь TR = R tg(γ dk φ I - β), где R - сумма проекций всех сил на вертикальную ось;

• φ I - расчетное значение угла внутреннего трения грунта по первой группе предельных состояний;
• β - угол наклона поверхности скольжения к горизонту; γ dk - коэффициент условий работы на контакте «подпорное сооружениегрунт», определяемый в соответствии с приложением Д;

Ep - пассивное давление грунта.

Пассивное давление грунта следует учитывать до глубины пересечения вертикальной плоскости, проведенной через переднюю грань подошвы стены, с предполагаемой плоскостью скольжения.

Расчет устойчивости подпорной стены против сдвига должен выполняться как минимум для трех значений угла β: β = 0 - плоский сдвиг; β =0,5φ I и β = φ I - глубинный сдвиг.

• где μ - коэффициент трения подошвы по скальному грунту, принимаемый по результатам испытаний, но не более 0,6 с учетом указаний приложения Д.

где Nu - вертикальная составляющая силы предельного сопротивления основания, определяемая согласно СП 22.13330.

Расчет устойчивости против опрокидывания следует выполнять из условия

где Мsa - сумма моментов всех опрокидывающих сил относительно точки d на рисунке 6.5;

Мsr - сумма моментов всех удерживающих сил относительно той же точки; γ d =1,0 - коэффициент условий работы.

Ширину подошвы подпорных стен на естественном основании рекомендуется выбирать таким образом, чтобы эпюра напряжений под подошвой была трапециевидной. Допускается принимать треугольную эпюру напряжений под подошвой при условии, что площадь сжатой зоны должна составлять не менее 75 % общей площади подошвы фундамента подпорной стены.

6.4Проектирование гибких подпорных сооружений

При использовании численных методов расчетная модель, идеализирующая напряженно-деформированное состояние основания и подпорного сооружения, должна отражать основные свойства прототипа, его конструктивные особенности, характер работы основания и схему их взаимодействия. Численные модели следует верифицировать в соответствии с СП 22.13330 и СП 248.1325800.

Метод Якоби позволяет определить минимально допустимое заглубление гибкой подпорной стены в грунт с одним ярусом крепления. Метод Блюма-Ломейера позволяет получить более низкие значения изгибающих моментов в подпорной конструкции при большем ее заглублении, чем в методе Якоби.

В результате расчета необходимо определить требуемую величину заделки стены в грунт f , величину усилия в элементах крепления (анкерах или распорках) TB , величины внутренних усилий в подпорной конструкции. Методика расчета приведена в И.2 приложения И.

Рисунок 6.8 - Расчетная схема гибкой подпорной стены

В упругой области основание допускается описывать моделью Винклера с коэффициентом постели, растущим линейно с глубиной, и различным для участков подпорной стены, расположенных выше и ниже уровня экскавации.

В пластической области значения предельных давлений грунта на подпорную конструкцию следует ограничивать значениями активного или пассивного давления, определяемыми в соответствии с 6.2.

Контактную задачу о взаимодействия подпорной конструкции и основания следует решать итерационно численным методом (конечных разностей либо конечных элементов).

Контактную задачу плоской деформации рекомендуется сводить к поиску неизвестных значений горизонтальных перемещений y гибкой подпорной конструкции, определяемых в процессе итерационного решения дифференциального уравнения сжато-изогнутой балки на упругом основании. Поскольку давление грунта зависит от искомых величин перемещений подпорной конструкции, для решения задачи следует применять итерационную процедуру, принципиальная расчетная схема которой приведена на рисунке 6.9. Итерационный процесс следует повторять до тех пор, пока не будут выполняться условия сходимости. В качестве условий сходимости допускается принимать отсутствие изменений во внутренних усилиях в каждой точке подпорной конструкции более чем на 5% при сравнении результатов текущей и предыдущей итерации. pa 1, pa 2 - активное давление на 1-й и 2-й итерации соответственно; pp 1, pp 2 - пассивное давление на 1-й и 2-й итерации соответственно

Рисунок 6.9 - Расчетная схема численной контактной итерационной модели гибкого подпорного сооружения

• а) при наличии сопоставимого опыта;
• б) расстоянии l от края захватки до существующего здания, сооружения или коммуникации равного: при В / Н < 2 расстояние l ≥ B /2; при В / Н ≥ 2 расстояние l > H tg(45 о - φI /2), где В - длина захватки (длина одновременно бетонируемого участка);

Н - глубина траншеи;

• φI - расчетное значение угла внутреннего трения грунта (при разных напластованиях принимается средневзвешенное значение φI).

• со стороны грунта при наличии подземных вод - 0,2 мм;
• со стороны грунта при отсутствии подземных вод - 0,3 мм;
• со стороны котлована во всех случаях - 0,3 мм.

7.1Общие указания

Гибкие подпорные сооружения высотой более 5 м, устраиваемые в нескальных грунтах, в большинстве случаев требуют закрепления одним или несколькими ярусами постоянных или временных грунтовых анкеров, распорок, тяжей, дисков перекрытий и т. п. Количество ярусов и конструктивные параметры крепления следует определять расчетом в зависимости от высоты подрезки, конструкции подпорного сооружения, условий окружающей застройки, инженерно-геологических и гидрогеологических условий строительной площадки.

7.2Расчет и проектирование распорных конструкций

Примечание - Устройство обвязочных поясов для объединения отдельных элементов подпорного сооружения без распорок, а также применение грунтоцементных элементов и других способов укрепления грунта в зоне заделки, допускается предусматривать и при консольной схеме работы подпорного сооружения.

а - горизонтальная распорная система; б - наклонные подкосы; 1 - подпорное сооружение; 2 - распределительный пояс; 3 - распорка; 4 - промежуточная опора; 5 -подкос; 6 - грунтовая берма; 7 - пионерный участок фундаментной плиты

Рисунок 7.1 - Примеры распорных систем

• пространственного положения элементов системы;
• наклона распорных элементов системы;
• конструктивной связи распорок с подпорным сооружением и конструкциями, в которые они упираются;
• температурно-климатических воздействий;
• наличия случайных прогибов и эксцентриситетов;
• срока службы распорной системы;
• последовательности возведения.

В качестве распорных элементов и обвязочных поясов допускается использование решетчатых конструкций различной пространственной ориентации (ферм, расположенных в вертикальной (рисунок 7.6) или горизонтальной плоскости).

Дополнительные напряжения, возникающие в элементах распорных систем от перепада температуры окружающего воздуха, следует вычислять с учетом продольной жесткости распорного элемента, податливости подпорного сооружения и прилегающего грунтового массива. Для определения дополнительных напряжений в элементах распорной системы следует использовать численные методы, отдавая предпочтение программному обеспечению, в котором температурные воздействия возможно задать непосредственно. Допускается использовать специализированное программное обеспечение для расчета подпорных стен, в котором температурные воздействия непосредственно не задаются, в этом случае для определения дополнительных усилий, вызванных температурными воздействиями, следует использовать методику, представленную в приложении К.

Рисунок 7.2 - Схема устройства распределительного пояса

Допускается устройство котлована комбинированным способом, когда раскрепление постоянными дисками перекрытий предусматривается только по периметру котлована, а разработка грунта центральной части выполняется по классической технологии (рисунок 7.4).

а - план; б - сечение; 1 - подпорное сооружение; 2 - опора перекрытия; 3 -технологический проем; 4 - перекрытие

Рисунок 7.3 - Схема устройства котлована способом «сверху-вниз»

а - план; б - сечение; 1 - подпорное сооружение; 2 - опора перекрытия; 3 -технологический проем; 4 - перекрытие

Рисунок 7.4 - Схема устройства котлована способом «сверху-вниз» по периметру котлована

Рисунок 7.5 - Схема установки опоры для перекрытия

1 - обвязочный пояс; 2 - подкос; 3 - раскос; 4 - стойка; 5 - перекрытие (нижний пояс); 6 -перекрытие (верхний пояс); 7 - технологический проем; 8 - отметка разработки; 9 -«стена в грунте»

Рисунок 7.6 - Пример устройства распорных перекрытий, работающих по схеме фермы

Рисунок 7.7 - Схема устройства грунтоцементного массива в зоне заделки

7.3Проектирование анкерных и разгружающих конструкций

Рисунок 7.8 - Применение грунтовых анкеров для крепления

Постоянные анкеры преимущественно применяются в грунтах, не обладающих реологическими свойствами (скальные, полускальные) в качестве или в составе противооползневых сооружений, а также в прочих случаях, когда устройство иных удерживающих конструкций невозможно или экономически нецелесообразно. Для сооружений с постоянными грунтовыми анкерами, корень которых располагается в грунтах, обладающих реологическими свойствами, необходимо предусматривать систему геотехнического мониторинга на весь период эксплуатации объекта.

В прочих случаях рекомендуется применять временные анкеры. При устройстве котлованов на городских территориях в условиях стесненной застройки временные анкеры рекомендуется проектировать с извлекаемой свободной тягой.

Рисунок 7.9 - Схема грунтового анкера

• на инъекционные - формирование корня таких анкеров проводится путем нагнетания в соответствующую зону цементного раствора под высоким давлением;
• анкеры разрядно-импульсной технологии (РИТ) - формирование корня (или всего тела) таких анкеров выполняется с уплотнением окружающего грунта путем обработки скважины по разрядно-импульсной технологии;
• анкеры с теряемой буровой штангой (микросваи) - формирование таких анкеров выполняется путем забуривания в грунт стального стержня винтового профиля с теряемой буровой коронкой с последующим заполнением тела анкера цементным раствором, подаваемым через сопла буровой коронки; такие анкеры обычно не имеют выраженного корня;
• анкеры с формированием корня по струйной технологии - устройство такого анкера в пределах длины тяги выполняется аналогично анкеру с теряемой буровой штангой, а формирование его корня выполняется путем нагнетания цементного раствора через специальные сопла буровой коронки под высоким давлением; данная технология позволяет увеличить диаметр корня и его предельное сопротивление по грунту.

1 - подпорное сооружение; 2 - оголовок анкера; 3 - зона, наиболее подверженная коррозии; l т - тяга анкера; l к - корень анкера (заделка)

Рисунок 7.10 - Схема конструктивных элементов анкера ( а ) и форма его корней в зависимости от способа изготовления: б - инъекционные; в - анкеры РИТ; г -анкеры с теряемой буровой штангой; д - анкеры с теряемой буровой штангой с корнем, выполняемым по струйной технологии

Антикоррозийную защиту постоянных грунтовых анкеров со стальной тягой следует проектировать с учетом агрессивности подземных вод и грунтов. В качестве средств антикоррозионной защиты возможно использование защитной оболочки или увеличение сечения тяги с учетом развития коррозии в зависимости от срока эксплуатации анкера.

• число и отметки расположения ярусов анкеров;
• число анкеров в ярусе и их шаг;
• углы наклона к горизонту и ориентация анкеров в плане;
• свободную длину анкерных тяг, обеспечивающую размещение корня анкера за пределами границы призмы активного давления;
• значения расчетной нагрузки и усилия предварительного напряжения (блокировки) для каждого анкера;
• предварительную длину несущей части анкера (корня анкера, а при его отсутствии - длину анкера), требуемую для восприятия проектных усилий;
• места для устройства опытных анкеров, число пробных испытаний анкеров и порядок их выполнения.

• разрушение оголовка анкера, вызванное его деформацией или коррозией;
• срыв по контакту корня анкера с грунтом;
• выдергивание тяги анкера из материала заделки (корня);
• разрыв тяги анкера;
• потеря общей устойчивости сооружения вместе с анкерами;
• ослабление натяжения анкера за счет больших перемещений головной части, ползучести и релаксации напряжений;
• разрушение конструкций, вызванное анкерными усилиями;
• недопустимые деформации, вызванные взаимодействием групп анкеров с грунтом основания и примыкающими сооружениями.

• особенности возведения подпорного сооружения и последовательность строительных работ;
• ожидаемые ситуации, возникающие в процессе строительства и эксплуатации подпорного сооружения;
• предельные состояния, указанные в 7.3.9, а также их сочетания;
• прогнозируемые уровни подземных вод, а также напоры в нижних горизонтах;
• вероятность того, что грунтовый анкер при испытании покажет недостаточную несущую способность или жесткость;
• выход из строя любого анкера (особая проектная ситуация);
• технологию и порядок устройства анкеров.

1 подпорное сооружение ;2 - корень анкера; 3 - теоретическая граница призмы активного давления

Рисунок 7.11 - Рекомендуемое расположение корней грунтовых анкеров по отношению к призме активного давления

здесь γ a - частный коэффициент надежности по сопротивлению по грунту для анкеров, учитывающий возможные неблагоприятные отклонения и условия работы, а также степень ответственности выхода анкера из строя, принимаемый по таблице 7.1.

Таблица 7.1 Коэффициенты надежности для грунтовых анкеров

где Rt;d - расчетная нагрузка, которая может быть воспринята анкерной тягой (определяется расчетом в соответствии со строительными нормами по проектированию конструкций из соответствующего материала);

• γ a , t - частный коэффициент надежности по сопротивлению материала тяги анкера, принимаемый в соответствии с таблицей 7.1.

Если тяга анкера подвергается испытаниям на растяжение, то Rt ; d следует назначать по результатам испытаний, при этом допускается принимать в формуле (7.3) γ a , t = 1,05.

Пробные испытания грунтовых анкеров следует проводить для определения их несущей способности в наиболее характерных инженерногеологических условиях на максимально возможную разрушающую нагрузку, определяемую минимальной из двух величин: предельное сопротивление анкера по грунту без коэффициентов надежности или прочностью материала анкера с коэффициентом надежности 1,05 на разрывное усилие. Для каждого яруса грунтовых анкеров проектом рекомендуется предусматривать не менее трех пробных испытаний при условии нахождения корней одного яруса в одном инженерно-геологическом элементе.

Контрольные испытания грунтовых анкеров следует проводить для проверки правильности принятых в проекте конструкций и технологии устройства анкеров на нагрузку, в 1,5 раза превышающую расчетную нагрузку на анкер. Контрольным испытаниям рекомендуется подвергать 10% от общего числа анкеров (каждый 10-й анкер).

Приемочные испытания грунтовых анкеров проводят в ходе их натяжения для проверки их эксплуатационной пригодности на нагрузку, в 1,25 раза превышающую расчетную нагрузку на анкер. Приемочные испытания следует проводить для всех анкеров кроме тех, на которых были проведены контрольные испытания.

Рисунок 7.12 - Анкерные и разгружающие конструкции

8.1Общие указания

• рельефа местности;
• границ участка строительства;
• наличия существующих дорог, сооружений и инженерных коммуникаций;
• возможности размещения строительной техники в процессе устройства конструкций;
• возможности устройства монтажных площадок и площадок складирования;
• направления фильтрационных потоков в грунтовом массиве.

• габаритов примыкающих сооружений, в т. ч. с учетом конструкций их усиления и инженерных коммуникаций;
• возможного влияния на окружающую застройку и инженерные коммуникации;
• технологических особенностей работы и габаритов применяемой строительной техники, технологических зазоров;
• необходимости устройства вспомогательных конструкций (форшахт).

Примечание - За исключением специально обоснованных случаев, расстояние между наиболее выступающей частью строительной машины для устройства гибких подпорных сооружений (например, вращателя или «стола») и наиболее выступающей частью близлежащего существующего сооружения в пределах высоты работы строительной машины (крыши, балкона, карниза, подошвы фундамента) рекомендуется предусматривать не менее 500 мм.

При проектировании постоянных подпорных сооружений необходимо предусматривать их антикоррозийную защиту или другие мероприятия, обеспечивающие безопасную эксплуатацию в течение расчетного срока службы сооружения.

Устройство деформационных и температурно-усадочных швов в постоянных гибких подпорных сооружениях в большинстве случаев не требуется, т. к. швами являются стыки между захватками, сваями и другими элементами подпорного сооружения. Исключения составляют обвязочные или распределительные пояса, а также специально обоснованные случаи, например, транспортные сооружения, работающие на открытом воздухе в условиях значительного перепада температур (раздел 10), подпорные сооружения, возводимые в сейсмически опасных районах, в районах с распространением слабых и структурно-неустойчивых грунтов (раздел 11) и т. п.

8.2Конструктивные требования к подпорным сооружениям, погружаемым забивкой, вдавливанием, вибропогружением, завинчиванием и т. п.

Примечание - Для снижения технологического влияния вместо бурения лидерных скважин рекомендуется применять разрыхление грунта путем завинчивания и вывинчивания шнека без выемки грунта или применение безопасных методов погружения элементов подпорного сооружения (например, метода непрерывного полого шнека (НПШ), бурение под обсадной трубой, под глинистым или глиноцементным раствором).

Применение бывших в употреблении материалов для устройства постоянных подпорных сооружений не допускается.

Извлечение элементов подпорных сооружений из труб, расположенных на расстоянии менее 5 м в свету от зданий, сооружений и инженерных коммуникаций (в т. ч. и строящихся), допускается только при условии разработки технологического регламента по данному виду работ с указанием мероприятий, исключающих возможность сверхнормативных деформаций близко расположенных сооружений. В процессе извлечения труб следует предусматривать непрерывный геотехнический мониторинг за деформациями этих сооружений. а расположение стыков по высоте элементов по периметру сооружения; б - пример стыка металлического элемента; 1 - стыки элементов ; 2 - стальные элементы подпорного сооружения; 3 - ось подпорного сооружения; 4 - стыкуемые элементы; 5 - пластины стыка

Рисунок 8.1 - Схема стыковки стальных элементов подпорного сооружения

Рисунок 8.2 - Схема устройства забирки

8.3Конструктивные требования к подпорным сооружениям, выполняемым способом «стена в грунте»

Толщина и глубина «стены в грунте» может быть ограничена возможностями применяемых землеройных механизмов. Наиболее часто используемые толщины «стены в грунте» составляют 600-1000 мм. Монолитные железобетонные «стены в грунте» толщиной менее 600 мм допускается применять только при условии разработки технологического регламента на бетонирование с указанием мероприятий, гарантирующих качественную укладку и твердение бетона в конструкции.

Устройство траншей глубиной менее 4 м для возведения «стены в грунте» в большинстве случаев экономически нецелесообразно.

При наличии по трассе проектируемой «стены в грунте» грунтов с кавернами и пустотами, трещиноватых скальных пород, применение тиксотропных растворов допускается только при условии предварительного тампонирования данных пород цементным или глиноцементным раствором по специальному проекту.

При наличии по трассе проектируемой «стены в грунте» рыхлых насыпных грунтов, крупнообломочных включений проектом следует предусмотреть их предварительное извлечение, а при наличии неиспользуемых подземных коммуникаций - их заглушку, или применить другой способ устройства подпорного сооружения, например буровые сваи (подраздел 8.4).

Примечания

1 Траншеи, образовавшиеся после выборки крупнообломочных включений необходимо засыпать глинистым или песчаным грунтом с уплотнением до k у = 0,92 на расстояние не менее чем 2 м в каждую сторону от грани «стены в грунте». Без контролируемого уплотнения допускается использовать цементнопесчаную смесь с содержанием цемента не менее 50 кг на 1 м³ песка.

2 При проектировании подпорного сооружения следует учитывать, что выборка крупнообломочных включений требует дополнительных земляных работ и занимает место на площадке строительства, и, при близком расположении границ участка и существующих сооружений, может потребовать устройства дополнительных временных подпорных сооружений (например, из труб) или уменьшения габаритов проектируемого сооружения.

1 деформационный шов; 2 - технологическая дорога; 3 - обратная засыпка

Рисунок 8.3 - Пример поперечного сечения форшахты траншейной «стены в грунте»

Форшахту рекомендуется выполнять из монолитного железобетона класса B10-В15. Армирование форшахты, за исключением особых случаев, выполняется конструктивно.

Примечания

• 1 Конструкцию форшахты на стадии рабочего проектирования следует выбирать по согласованию с подрядной организацией. Высоту форшахты рекомендуется принимать в пределах 0,8-1,0 м, ширину стенки - 0,5 м, внутреннее расстояние между стенками форшахты в свету следует принимать на 50 мм более толщины «стены в грунте».
• 2 Внутренняя грань форшахты должна соответствовать внутренней грани «стены в грунте», а внешняя грань отступать от «стены в грунте» на 50 мм, т. е. отступ следует выполнять не по оси, а наружу от проектируемого сооружения, чтобы не сужать его проектный габарит.

3 Технологические площадки (дороги) для установки тяжелой землеройной техники рекомендуется отделять от форшахты деформационным швом во избежание ее смещений.

4 Высотное положение форшахты должно быть таким, чтобы уровень тиксотропного раствора в ней был выше уровня подземных вод не менее чем на 1,5 м. В случае невыполнения данного условия, а также при наличии слабых грунтов в верхней части разреза, необходимо выполнять подъем форшахты путем устройства дополнительной насыпи.

• обеспечение устойчивости стенок траншеи в пределах захватки с учетом близкорасположенных существующих сооружений (6.4.16);
• объем захватки (возможность размещения на площадке бентонитового завода требуемой производительности с учетом аварийного запаса тиксотропного раствора, а также возможность непрерывного бетонирования захватки до начала твердения бетонной смеси);
• зависимость геометрии захватки от применяемого рабочего органа торцы захватки могут быть полукруглыми (для круглого грейфера) или прямыми (для плоского грейфера или фрезы);
• влияние размера захватки на контур сооружения в плане (после выполнения разбивки на захватки, контур подпорного сооружения может отклоняться от изначально запланированного - геометрия захваток может привести к выходу отдельных участков подпорного сооружения за пределы планируемого архитектурного контура (на угловых и круговых участках); данный фактор особенно важен при проектировании подпорных сооружений на минимальном расстоянии от границ участка или от существующих сооружений; «лишние» элементы «стены в грунте» следует располагать внутри контура сооружения без их армирования с последующей срубкой в процессе экскавации грунта; в случае необходимости следует уменьшать архитектурный контур проектируемого сооружения). а - полукруглый грейфер; б - плоский грейфер или гидрофреза; в - угловая захватка; 1 арматурный каркас; 2 - ограничитель захваток полукруглого типа; 3 - ограничитель захваток с гидрошпонкой; 4 - проектный контур «стены в грунте»; 5 - демонтируемый участок

Рисунок 8.4 - Схема разбивки на захватки

Рисунок 8.5 - Схема устройства «стены в грунте» из различных материалов

Примечание - При экскавации грунта внутри подпорного сооружения ниже уровня грунтовых вод в ППР на выполнение земляных работ необходимо предусматривать мероприятия, исключающие возможность возникновения аварийных ситуаций и негативное влияние на окружающие сооружения в случае обнаружения сквозных водопроницаемых дефектов в подпорном сооружении в процессе экскавации грунта.

• толщина арматурного каркаса по наиболее выступающим деталям должна быть не менее чем на 50 мм меньше ширины траншеи;
• геометрические размеры и вес каркаса должен учитывать возможность его подъема и монтажа в проектное положение (арматурные каркасы

СП 381.1325800.2018 шириной более 3 м, длинной более 20 м рекомендуется выполнять из нескольких составных частей, стыкуемых в процессе погружения, а при необходимости устройства единого каркаса следует разработать специальный регламент на подъем и монтаж каркаса в траншею с учетом его габаритов, веса и применяемых грузоподъемных механизмов);

• конструкция арматурного каркаса должна обеспечивать возможность свободного прохода бетонолитных труб для бетонирования захватки;
• расстояние между арматурными каркасами в одной захватке рекомендуется предусматривать не менее 250 мм, а расстояние между каркасом и ограничителем захватки - не менее 150 мм, максимально возможное расстояние между каркасами должно устанавливаться проектом;
• арматурный каркас следует вывешивать на форшахте, для чего проектом следует предусматривать зазор между нижним торцом каркаса и низом разработанной траншеи не менее 100 мм.

• стержни рабочей арматуры в местах перехлеста необходимо соединять монтажной сваркой с длиной шва не менее восьми диаметров наименьшего из стыкуемых стержней, но не менее 150 мм;
• стыки арматурных стержней не следует располагать в зонах с максимальными изгибающими моментами.

1 продольное армирование; 2 - поперечное армирование; 3 - граница траншеи «стены в грунте»; 4 - закладная деталь

Рисунок 8.6 - Схема размещения закладной детали «стены в грунте»

• среднегодовая - 0,5 л на 1 м² поверхности в сутки;
• средненедельная - 1,0 л на 1 м² поверхности в сутки;
• для любого участка поверхности «стены в грунте» площадью 10 м² , представляющего собой произвольно выбранный прямоугольник с соотношением сторон от 0,4 до 2,5, средненедельная норма фильтрации не должна превышать 2,0 л на 1 м² поверхности в сутки.

• разбивку на захватки следует выполнять с устройством гидрошпонок или применять подрезку соседних захваток фрезой (допускается применять и другие методы повышения водонепроницаемости стыков, например устройство грунтоцементных элементов на стыках захваток за «стеной в грунте»);
• внутреннюю поверхность «стены в грунте» в отметках экскавации следует обрабатывать гидроизоляционными составами проникающего действия;
• по внутреннему периметру «стены в грунте» следует предусматривать водосборные канавки для возможных незначительных протечек грунтовых вод и отвода их в приямки для последующей откачки.

8.4Конструктивные требования к подпорным сооружениям, выполняемым из буровых свай

Примечания

1 При проектировании следует учитывать, что устройство скважин под обсадными трубами глубиной более 40 м может быть затруднительно из-за ограничения прочности стыков обсадных труб (данную возможность следует уточнять по паспорту производителя обсадных труб).

2 При наличии в пределах проектируемой скважины трещиноватых скальных пород крупнообломочных включений, инженерных коммуникаций, рыхлых насыпных грунтов и т. п., применение тиксотропных растворов допускается только при условии предварительного тампонирования данных пород цементным или глиноцементным раствором по специальному проекту.

Примечания

1 Конструкцию форшахты на стадии рабочего проектирования следует выбирать по согласованию с подрядной организацией. Высоту форшахты рекомендуется принимать в пределах 0,8-1,0 м, ширину стенки - 0,5 м, внутреннее расстояние между стенками форшахты в свету следует принимать на 50 мм более диаметра скважины.

2 Внутренняя грань форшахты должна соответствовать внутренней грани свай подпорного сооружения, а внешняя грань отступать от свай на 50 мм, т. е. отступ рекомендуется выполнять не по оси, а наружу от проектируемого сооружения, чтобы не сужать его проектный габарит.

3 Технологические площадки (дороги) для установки тяжелой землеройной техники рекомендуется отделять от форшахты деформационным швом во избежание ее смещений.

1 деформационный шов; 2 - технологическая дорога

Рисунок 8.7 - Пример конструкции форшахты подпорного сооружения из буросекущихся свай

Примечание - При экскавации грунта внутри подпорного сооружения ниже уровня грунтовых вод в ППР на выполнение земляных работ необходимо предусматривать мероприятия, исключающие возможность возникновения аварийных ситуаций и негативное влияние на окружающие сооружения в случае обнаружения сквозных водопроницаемых дефектов в подпорном сооружении в процессе экскавации грунта.

При необходимости, во избежание всплытия арматурных каркасов при укладывании бетонной смеси, а также во всех случаях армирования не на полную глубину скважины, каркас необходимо закрепить в проектном положении.

Примечание - При бурении скважин в обсадных трубах закрепление каркаса внутри трубы невозможно, в этом случае допускается придерживать каркас инструментом буровой машины или искусственно его утяжелять.

• 0,5 % - при d < 1000 мм;
• 0,4 % - при 1000 ≤ d < 1500 мм;
• 0,35 % - при d ≥ 1500 мм.

Устройство постоянных подпорных сооружений из буросекущихся свай, выполняющих функцию защиты от подземных вод без устройства отдельного гидроизоляционного ковра, в большинстве случаев экономически нецелесообразно.

8.5Конструктивные требования к подпорным сооружениям, выполняемым с применением струйной технологии

Примечание - Грунтоцементные элементы изготавливаются по однокомпонентной или двухкомпонентной технологии. Однокомпонентная технология заключается в формировании грунтоцементной колонны под напором цементного раствора. Двухкомпонентная технология заключается в формировании грунтоцементной колонны под напором цементного раствора в воздушной оболочке. В ряде случаев, для грунтоцементных колонн особо большого диаметра, применяется трехкомпонентная технология, которая заключается в формировании грунтоцементной колонны под напором цементного раствора в воздушной оболочке с дополнительным размывом грунта водяной струей.

Подпорные сооружения, выполняющие функцию защиты от подземных вод, устраиваемые из грунтоцементных элементов по двухили трехкомпонентной технологии, допускается предусматривать в один ряд при условии обязательного контроля ее сплошности геофизическими методами.

где D - диаметр грунтоцементных элементов; δ = 3 % - возможное отклонение от вертикали;

H - максимальная глубина бурения.

При отсутствии специального обоснования отношение шага к диаметру грунтоцементных колонн следует принимать I/D = 0,5-0,7.

Таблица 8.1 Диаметр грунтоцементных элементов

Предварительно прочность на сжатие и модуль деформации грунтоцементных элементов допускается принимать по таблице 8.2.

Таблица 8.2 Прочность и модуль деформации грунтоцементных элементов

Примечания

1 Погружение армирующих элементов на глубину более 12 м следует предусматривать с применением вибропогружателя и вдавливающих механизмов.

2 Диаметр бурового инструмента для устройства грунтоцементных колонн обычно не превышает 114 мм, в связи с этим, при необходимости погружения армирующих элементов большего размера сквозь толщу насыпных и крупнообломочных грунтов, в проекте необходимо предусматривать устройство лидерных скважин соответствующего диаметра.

3 При проектировании армирующих элементов, погружаемых на глубину более 20 м, следует предусматривать выполнение опытных работ или разработать технологический регламент погружения для конкретного объекта.

8.6Требования к конструкциям крепления

1 - грунтовая берма; 2 - подпорное сооружение; α - угол откоса бермы (определяется по расчету)

Рисунок 8.8 - Схема устройства грунтовой бермы

Применение бывших в употреблении материалов для устройства постоянных распорных конструкций не допускается.

Рисунок 8.9 - Схема устройства распорных элементов

1 - подпорное сооружение; 2 - устье анкера; 3 - анкерная тяга

Рисунок 8.10 - Схема устройства грунтовых анкеров выше уровня подземных вод

(рисунок 8.12). Для получения более близких результатов испытаний к фактической несущей способности анкера, при его устройстве, расчетную свободную длину следует изолировать от грунтового массива, например, устройством пластиковых оболочек, снижающих трение (рисунок 8.11). Также следует исключить возможность натяжения испытательных анкеров на цементную оболочку, окружающую тягу анкера в пределах свободной длины (рисунок 8.12).

1 - пластиковая оболочка; 2 - стыковая муфта; 3 - винтовая штанга; 4 - свободная длина; 5 - корень анкера

Рисунок 8.11 - Винтовая штанга

а - при неправильном проведении испытаний (испытательная нагрузка: Pd и = R цт+ R об+ R к не соответствует фактическому предельному сопротивлению анкера: Pd ф = R к); б - при правильном проведении испытаний (испытательная нагрузка Pd и соответствует фактическому предельному сопротивлению анкера Pd ф ); 1 - подпорное сооружение; 2 -корень анкера; 3 - призма активного давления на этапе испытаний; 4 - призма активного давления на этапе окончания экскавации; 5 - отметка испытаний; 6 - окончательная отметка экскавации; 7 - отверстия в закладной детали; 8 - пластиковая оболочка; Pd и -допустимая расчетная нагрузка на анкер при неправильном проведении испытаний; Pd ф -допустимая расчетная нагрузка на анкер при правильном проведении испытаний; R цт сопротивление анкера, обусловленное опиранием цементного тела на подпорное сооружение; R об - сопротивление свободной длины анкера; R к - фактическое сопротивление анкера, передаваемое по грунту

Рисунок 8.12 - Схема реализации предельного сопротивления анкера

8.7Допустимые отклонения подпорных сооружений и удерживающих конструкций

Нормативные отклонения подпорных сооружений, устраиваемых в грунте по 5.1.3, перечисления б)-г), следует принимать по таблицам 8.3, 8.4. Примечание - Приведенные в таблицах отклонения следует суммировать.

Таблица 8.3 Нормативные отклонения подпорных сооружений, погружаемых забивкой, вдавливанием, вибропогружением, завинчиванием, бурением

Требования к отклонению элементов постоянной распорной системы от проектного положения следует принимать согласно строительным нормам проектирования конструкций из соответствующего материала.

Таблица 8.4 Нормативные отклонения подпорных сооружений, выполняемых способом «стена в грунте», из буровых свай или из грунтоцементных элементов

Таблица 8.5 Нормативные отклонения при устройстве грунтовых анкеров

9.1Общие указания

• стены подвалов, выполняемые в предварительно разработанных выемках, с последующей обратной засыпкой (рисунок 9.1, а );
• стены подвалов, выполняемые поверх временного или постоянного ограждения котлована (рисунок 9.1, б );
• постоянные ограждения котлованов, являющиеся стеной подвала и удерживающие перепад грунта в период строительства и эксплуатации объекта (рисунок 9.1, в ). а - стена подвала в предварительно разработанной выемке; б - стена подвала поверх ограждения котлована (временного или постоянного); в - постоянное ограждение котлована, являющееся стеной подвала; 1 - обратная засыпка; 2 - строящееся здание; 3 - стена подвала; 4 - подпорное сооружение; 5 - перекрытие строящегося здания

Рисунок 9.1 - Типы стен подвалов

9.2Стены подвалов

1 - стена подвала; 2 - обратная засыпка; 3 - плита пола подвала; pq - давление от нагрузки на поверхности; p γ - давление от веса грунта

Рисунок 9.2 - Расчетная схема стены подвала

При наличии в зоне, оказывающей влияние на стену подвала, автомобильных или железных дорог, расчет горизонтального давления следует выполнять с учетом требований раздела 10 настоящего свода правил.

• для стен подвалов, подвергающихся попеременному воздействию положительных и отрицательных температур - аналогично массивным и уголковым подпорным стенам (6.3.11);
• для стен подвалов, не подвергающихся попеременному воздействию положительных и отрицательных температур, расстояние между деформационными и температурно-усадочными швами определяется расчетом; без расчета допускается принимать расстояние между температурно-усадочными швами не более 60 м для монолитных и 120 м для сборных и сборно-монолитных конструкций подвалов.

9.3Ограждения котлованов

• для стадии строительства - согласно 6.4;
• для стадии эксплуатации - согласно 9.2 с введением дополнительных связей (опор) в уровнях перекрытий и пола (фундаментной плиты) подвала.

Расчет стены подвала следует выполнять согласно 9.2.

Допускается распределение внутренних усилий между конструкциями пропорционально их жесткостям с учетом 9.3.5.

Примечание - Следует учитывать, что с увеличением пролета (вертикального расстояния между опорами стены подвала, например, между плитами перекрытий), увеличивается доля нагрузки, приходящаяся на стену подвала и уменьшается доля нагрузки, приходящаяся на ограждение котлована за счет увеличения его деформаций. а - водопроницаемое ограждение; б - водонепроницаемое ограждение; 1 - стена подвала; 2 - подпорное сооружение; 3 - упругие связи; q γ - эпюра горизонтального давления от веса грунта и нагрузок на поверхности; qw - эпюра гидростатического давления воды

Рисунок 9.3 - Схема распределения давления между ограждением котлована и стеной подвала

11.1Особенности проектирования подпорных сооружений в сейсмических районах

Необходимость расчета подпорного сооружения на период строительства и соответствующая расчетная сейсмичность должны указываться в задании на проектирование. При необходимости такого расчета и отсутствии сведений по расчетной сейсмичности допускается принимать значения сейсмических воздействий на период строительства на уровне 50 % сейсмических воздействий на период эксплуатации.

11.2Особенности проектирования противооползневых сооружений

Примечание - Графоаналитические методы построения эпюр активного давления, приведенные в разделе 6, не учитывают значение оползневого давления.

Коэффициент устойчивости kst должен быть более или равен нормированному допустимому значению [ kst ], определяемому согласно СП 116.13330.

В случае расположения вблизи проектируемого подпорного сооружения другого сооружения или объекта инфраструктуры, следует рассматривать возможные механизмы потери устойчивости с учетом соответствующей нагрузки на основание и частных коэффициентов надежности по нагрузкам от этого сооружения, определяемых согласно 6.2. Допустимые значения [ kst ] для таких проектных ситуаций следует назначать в зависимости от уровня ответственности близлежащего сооружения или объекта инфраструктуры. С учетом частных коэффициентов надежности по ответственности этого сооружения или объекта инфраструктуры поверхности скольжения, затрагивающие сооружение, могут оказаться наиболее опасными.

Если грунтовый массив, слагающий склон, относительно однороден и изотропен, то допускается принимать плоские или круглоцилиндрические поверхности скольжения. Плоские или круглоцилиндрические поверхности скольжения целесообразно рассматривать для предварительного анализа устойчивости склона.

Расчет склонов, сложенных грунтами со значительно отличающимися прочностными характеристиками, следует выполнять, обращая особое внимание на наиболее слабые слои. В этом случае следует рассматривать поверхности скольжения произвольной формы, определяя критические поверхности на основании итерационных алгоритмов.

При этом соотношение между нормальными σ n и касательными τ nt напряжениями по всей поверхности скольжения, соответствующее предельному состоянию призмы оползания, отвечает условию

где tgφ с = tgφI/ kst и cс = c I /kst - значения угла внутреннего трения и удельного сцепления грунта соответственно, при которых наступает сдвиг грунта.

В то же время, проект организации строительных работ должен учитывать влияние строительных работ на устойчивость склона или величину перемещений. Проект организации строительства должен обеспечить, чтобы все земляные работы в пределах и за пределами площадки были запланированы и выполнены так, чтобы возникновение аварийного или иного предельного состояния было исключено с соответствующим уровнем обеспеченности. Производство земляных работ следует выполнять с соблюдением требований СП 45.13330. Рекомендации по назначению крутизны откосов и склонов приведены в приложении М.

11.3Особенности проектирования подпорных сооружений в условиях проявления карстово-суффозионных процессов и на подрабатываемых территориях

К конструктивным противокарстовым мероприятиям относится, например, создание жесткой конструктивной схемы, объединение конструкций при помощи балок, поясов или плит, устройство дополнительных консолей, расчет подпорного сооружения на особое сочетание нагрузок с учетом расчетных параметров карстовых деформаций и др.

К геотехническим противокарстовым мероприятиям относится, например, предварительный тампонаж карстовых полостей.

Массивные подпорные сооружения геотехнических категорий 2 или 3 допускается проектировать из каменных материалов только на территориях неопасных в карстово-суффозионном отношении.

11.4Особенности проектирования подпорных сооружений на просадочных грунтах

• особенности инженерно-геологических условий площадки строительства (виды просадочных деформаций, возможные источники и режимы замачивания, характеристики грунтов, подстилающих просадочную толщу, и др.);
• инженерную подготовку и планировку строительных площадок;
• виды мероприятий, применяемых для обеспечения нормальной эксплуатации сооружения (устранение просадочных свойств грунтов; прорезка просадочных грунтов сваями; комплекс строительных мероприятий и т. п.);
• воздействие на проектируемые конструкции равномерных и неравномерных вертикальных (просадок) и горизонтальных перемещений грунтов оснований.

• технологических требований к деформации сооружения (включая требования к соблюдению проектных уровней и положения сооружения в целом);
• требований к прочности, устойчивости и трещиностойкости конструкции, включая общую устойчивость сооружения;
• требований к деформациям сооружений окружающей застройки.

• на площадках с типом I грунтовых условий по просадочности - путем уплотнения тяжелыми трамбовками, устройства грунтовых подушек, вытрамбовывания котлованов, закрепления грунтов,
• на площадках с типом II грунтовых условий по просадочности - путем глубинного уплотнения грунтовыми сваями, предварительным замачиванием, в т. ч. с глубинными взрывами, закреплением, армированием грунтовых толщ набивными, забивными сваями, столбами из закрепленного грунта; б) прорезки просадочной толщи грунтов забивными, набивными, буровыми, сваями и фундаментами глубокого заложения с опиранием их на подстилающие непросадочные грунты повышенной несущей способности; в) конструктивные мероприятия, направленные на повышение прочности конструкций подпорных сооружений, разделения сооружений деформационными швами на отдельные более мелкие отсеки в случаях возникновения неравномерных деформаций грунтов оснований.

• сдвигающих сил по подошве сооружения;
• сдвигающих сил по боковым поверхностям сооружения;
• нормального давления сдвигающегося грунта на лобовые поверхности сооружения.

11.5Особенности проектирования подпорных сооружений на слабых грунтах

• уплотнение основания временной или постоянной нагрузкой, в т. ч. с устройством вертикальных дрен и дренажных прорезей;
• закрепление слабых грунтов основания по буросмесительной технологии или по технологии струйной цементации.
• полная или частичная прорезка слоя органоминеральных и органических грунтов фундаментами, в т. ч. свайными;
• выторфовка линз или слоев органоминерального и органического грунта с заменой его минеральным грунтом;
• устройство в основании песчаной, гравийной, щебеночной подушки или предварительно уплотненной подсыпки из местного материала;
• повышение пространственной жесткости подпорного сооружения.

11.6Проектирование с использованием существующих подпорных сооружений

• геометрические параметры конструкции (габаритные размеры, толщину, глубину, абсолютные отметки верха и низа);
• состав, механические свойства материала конструкции, ее техническое состояние и необходимость ремонта;
• при наличии распорных систем следует оценить их техническое состояние и пригодность для дальнейшего использования;
• при наличии грунтовых анкеров необходимо выполнить их натурные испытания до срыва (испытания рекомендуется выполнять в два этапа первоначально 1 % анкеров, но не менее трех штук, при положительном результате - второй этап - 10 % общего количества анкеров, предполагаемых к использованию).

Г.1Подпорные сооружения и области их применения

• Г.1.1 Массивные подпорные стены из крупных блоков, камней, бетона на естественном основании или на свайном фундаменте (рисунок Г.1)

Применяют преимущественно при строительстве транспортных и других линейных подпорных сооружений, при планировании и благоустройстве склонов и откосов.

Рисунок Г.1 - Массивная подпорная стена

Массивные подпорные стены, как правило, относятся к постоянным конструкциям, выполняются в один или, при больших перепадах, в несколько рядов.

В большинстве случаев выполнение одиночных массивных подпорных стен, удерживающих перепад высот более 7 м, нецелесообразно. В таких случаях следует предусматривать устройство нескольких рядов или применение другого типа подпорного сооружения.

Массивные подпорные стены выполняют с предварительной подрезкой грунта, в связи с чем перед проектированием данного типа подпорного сооружения необходимо оценить возможность и объем требуемых земляных работ, особенно на склонах и в стесненных условиях.

• Г.1.2 Уголковые подпорные стены из монолитного железобетона на естественном основании или на свайном фундаменте (рисунок Г.2)

Применяют преимущественно при строительстве транспортных, гражданских и промышленных сооружений, планировании и благоустройстве склонов и откосов.

Уголковые подпорные стены, как правило, относятся к постоянным конструкциям и при отсутствии стесненных условий в большинстве случаев являются наиболее экономичным подпорным сооружением.

Уголковые подпорные стены выполняют с предварительной подрезкой грунта, в связи с чем перед проектированием данного типа подпорного сооружения необходимо оценить возможность и объем требуемых земляных работ, особенно на склонах и в стесненных условиях.

Рисунок Г.2 - Уголковая подпорная стена

Г.1.3 Подпорные сооружения из инвентарных или деревянных элементов, погружаемых различным способом (рисунок Г.3)

Применяют в большинстве случаев как временные подпорные сооружения геотехнической категории 1 для устройства инженерных сооружений и прокладки коммуникаций (траншеи, временные колодцы, камеры, вспомогательные сооружения и т. п.).

1 - инвентарные элементы; 2 - удерживающие конструкции

Рисунок Г.3 - Траншея с инвентарным креплением с распорками

Элементы данного типа подпорных сооружений погружают с предварительной подработкой грунта под ними, и они обычно не имеют заделки в грунт. Устойчивость таких сооружений обеспечивается устройством конструкций крепления.

Г.1.4 Сплошные подпорные сооружения из шпунта (из профилированных элементов с замковыми стыками по ГОСТ Р 53629 и аналогичные), погружаемого без предварительной выемки грунта в лидерные скважины или без них, а также из железобетона, дерева и других материалов (рисунок Г.4)

Применяют в качестве постоянных или временных подпорных сооружений для объектов различного назначения. Устройство таких сооружений наиболее целесообразно в слабых грунтах при отсутствии крупнообломочных включений, при наличии подземных вод, уровень которых превышает отметку экскавации.

а - типа «Ларсен»; б - круглый профиль; в - комбинированный профиль

Рисунок Г.4 - Сплошные подпорные сооружения, погружаемые без предварительной выемки грунта

При наличии на площадке насыпных грунтов или крупнообломочных включений в большинстве случаев требуется предусматривать устройство лидерных скважин.

При отсутствии сопоставимого опыта на ближайших площадках до выполнения основных проектных работ рекомендуется провести пробное погружение не менее пяти элементов подпорной конструкции предполагаемого проектом сечения и длины. В ходе погружения следует оценить скорость выполнения работ, необходимость устройства лидерных скважин, динамическое воздействие на близлежащие здания и сооружения и т. п. По результатам опытного погружения следует выполнить техникоэкономическое сравнение с другими вариантами устройства подпорных сооружений.

В большинстве случаев экономическая целесообразность подобных конструкций достигается в следующих случаях:

• при устройстве постоянных подпорных конструкций без гидроизоляции и дополнительных прижимных стен;
• возможности последующего извлечения и повторного использования элементов ограждения (не рекомендуется извлечение шпунта вблизи существующих, в т. ч. вновь построенных надземных сооружений по 8.2.6);
• устройстве подпорных сооружений, глубиной до 12 м, за счет удобства транспортирования и отсутствия дополнительных сварочных и стыковочных работ.
• Г.1.5 Дискретные подпорные сооружения из отдельно стоящих элементов (труб, двутавров и других профилей), погружаемых без предварительной выемки грунта в лидерные скважины или без них (рисунок Г.5)

Применяют в качестве временных подпорных сооружений для объектов различного назначения.

а - ограждение из металлических труб с забиркой; б - ограждение из прокатных профилей

Рисунок Г.5 - Дискретные подпорные сооружения, погружаемые без предварительной выемки грунта

Данный тип подпорных сооружений является наиболее экономичным в стесненных условиях при отсутствии подземных вод. Дополнительный экономический эффект при устройстве таких подпорных сооружений достигается за счет использования бывшего в употреблении металла.

При проектировании следует учитывать, что применение данного типа сооружений оказывает наибольшее технологическое влияние на окружающую застройку, в связи с чем при наличии вблизи проектируемой конструкции существующих сооружений, особое внимание следует уделять технологии погружения элементов подпорного сооружения. Наиболее предпочтительным является технология, оказывающая наименьшее влияние на окружающую застройку (раздел 12).

Извлечение элементов данных подпорных сооружений, выполняемых вблизи окружающей застройки, попадающей в зону технологического влияния, допускается только при наличии специального регламента, позволяющего обеспечить сохранность окружающей застройки (8.2.6).

При устройстве подпорных сооружений из пустотелых элементов (например, труб), необходимо предусматривать их заполнение песчаным грунтом или другим материалом.

Между несущими элементами подпорного сооружения следует выполнять забирку из досок, стальных листов, цементного раствора по сетке и т. п. В качестве забирки допускается также применять грунтоцементные элементы. В отдельных случаях забирку допускается не выполнять.

Г.1.6 Подпорные сооружения, изготавливаемые способом «стена в грунте» (рисунок Г.6)

Применяют в качестве временных и постоянных подпорных сооружений для объектов различного назначения любого размера и глубины в любых грунтовых условиях. Данные подпорные сооружения могут выполнять функцию защиты от подземных вод при выполнении условий, изложенных в 8.3.18, 8.3.19.

Применение подпорных сооружений, выполняемых способом «стена в грунте», наиболее целесообразно при устройстве глубоких котлованов и подрезок, при наличии подземных вод, а также при строительстве в условиях плотной городской застройки. Способ «стена в грунте» оказывает минимальное технологическое влияние на окружающую застройку при соблюдении технологии выполнения работ.

1 - «стена в грунте»; 2 - арматурный каркас; 3 - ограничитель захваток полукруглого типа; 4 - ограничитель захваток с гидрошпонкой; 5 - обвязочная балка

Рисунок Г.6 - Подпорное сооружение, выполняемое способом «стена в грунте»

Г.1.7 Подпорные сооружения, изготавливаемые из буровых свай (рисунок Г.7)

Применяют в качестве временных и постоянных подпорных сооружений для объектов различного назначения любого размера и глубины в любых грунтовых условиях.

Применение подпорных сооружений, выполняемых из буровых свай, наиболее целесообразно в следующих случаях:

• на объектах небольших габаритов, где затруднительно разместить дополнительное оборудование или вспомогательные сооружения;
• при невозможности или нецелесообразности выемки старых фундаментов, крупногабаритных включений, подземных коммуникаций и т. п., расположенных на трассе проектируемого подпорного сооружения;
• устройстве подпорных сооружений на склонах, в т. ч. противооползневых сооружений.

При наличии на площадке подземных вод применяются, как правило, подпорные стены из секущихся свай, при отсутствии подземных вод или при необходимости создания водопроницаемой конструкции могут применяться подпорные стены из отдельно стоящих свай, выполненных на некотором расстоянии друг от друга.

Устройство буровых свай, при соблюдении технологии выполнения работ, оказывает минимальное технологическое влияние на окружающую застройку.

При проектировании подпорных сооружений из буровых свай следует учитывать, что применение обсадных труб глубиной более 40 м может быть затруднительно из-за ограничения прочности их стыков, в таких случаях рекомендуется применять другой способ обеспечения устойчивости стенок скважин.

а - ограждение из буросекущихся свай; б - ограждение из бурокасательных свай; в -ограждение из отдельно стоящих свай; 1 - подпорное сооружение; 2 - обвязочная балка

Рисунок Г.7 - Подпорное сооружение из буровых свай

Г.1.8 Подпорные сооружения из грунтоцементных элементов, изготавливаемых с применением струйной технологии (рисунок Г.8)

Применяют, как правило, в качестве временных подпорных сооружений для объектов различного назначения при наличии подземных вод на площадке строительства.

Данный тип подпорных сооружений используют в качестве самостоятельной конструкции или в составе других типов подпорных сооружений, выполняют в один или несколько рядов с армированием или без него. Армирование грунтоцементных элементов возможно металлическими, железобетонными и другими элементами. Армирование грунтоцементных элементов в толще насыпных грунтов и грунтов, с крупнообломочными включениями, возможно только при устройстве лидерных скважин.

Изготовление подпорных сооружений данного типа, при соблюдении технологии выполнения работ, оказывает минимальное технологическое влияние на окружающую застройку, исключение составляют случаи устройства грунтоцементных элементов непосредственно под фундаментами существующих сооружений, в таких случаях необходимо учитывать усадку раствора при твердении.

При наличии на трассе подпорного сооружения старых фундаментов, крупногабаритных включений, крупнообломочных и насыпных грунтов со строительным мусором, применение грунтоцементных элементов может быть ограничено.

Применение грунтоцементных элементов в качестве подпорного сооружения совершенного типа эффективно, как правило, в два или более рядов.

Рисунок Г.8 - Подпорное сооружение из грунтоцементных элементов в два ряда

Г.1.9 Подпорные сооружения малого размера в плане (колодцы, камеры), выполняемые из отдельных сборных железобетонных элементов, из буровых свай, грунтоцементных элементов и т. п. (рисунок Г.9).

Применяют в качестве постоянных или временных подпорных сооружений, используемых, как правило, в составе различных инженерных коммуникаций (колодцы, кессоны, камеры, шахты и т. п.); также могут применяться для устройства противооползневых сооружений большой жесткости (аналог свай большого сечения).

При соответствующем расчетном обосновании они могут не иметь заделки в грунт, в этом случае устойчивость обеспечивается за счет жесткости самой конструкции, арочного эффекта или дополнительных распорных конструкций.

а - колодец (камера) из сборных железобетонных элементов; б - колодец (камера) из буросекущихся свай; 1 - сборный железобетонный элемент; 2 - обвязочный пояс; b -диаметр колодца (камеры); h - высота колодца (камеры), при этом h значительно больше b

Рисунок Г.9 - Подпорные сооружения малого размера

Г.2Примеры конструкций крепления подпорных сооружений и области их применения

Г.2.1 Конструкция дополнительного крепления, ее жесткость, скорость исполнения, удобство последующих работ существенно влияет на стоимость и сроки строительства самого подпорного сооружения, а также последующего строительства объекта в целом. Выбор дополнительной распорной конструкции является ответственным решением и должен быть основан на результатах всестороннего анализа проектируемого объекта.

В общем случае проектирование подпорных сооружений следует выполнять с минимально возможным количеством ярусов крепления.

Г.2.2 Распорная система, выполняемая в виде одного или нескольких ярусов связанных или не связанных между собой элементов (распорок, подкосов, распределительных поясов и т. п.), распираемых в противоположные стороны подпорного сооружения или в различные вспомогательные конструкции

Распорная система является наиболее экономичным и часто применяемым типом дополнительного крепления для постоянных и временных подпорных сооружений различного назначения. Для временных распорных систем дополнительный экономический эффект достигается за счет оборачиваемости и применения бывшего в употреблении металла.

Для относительно узких или небольших в плане котлованов, как правило, применяют распорные системы из горизонтальных распорных элементов.

Для широких котлованов, как правило, применяют наклонные распорки (подкосы), упираемые в различные вспомогательные конструкции -пионерные участки фундаментных плит, специально изготовленные балки, сваи достаточной жесткости, соизмеримой с жесткостью подпорного сооружения и т. п.

При длине распорок (подкосов) более 40 м экономический эффект применения распорных систем, как правило, теряется, повышается деформативность конструкции, снижается точность и удобство изготовления -рекомендуется применение другого типа крепления. Исключение составляют случаи применения в качестве распорок элементов, указанных в Г.2.3 и Г.2.4.

При проектировании распорных систем необходимо учитывать:

• возможность и удобство монтажа, а также демонтажа элементов распорной системы;
• возможность производства других строительных работ в зоне распорной системы после ее установки;
• снижение удобства выполнения и, как следствие, увеличение срока и стоимости последующих строительных работ (земляных, монолитных и пр.).

Г.2.3 Распорная система, элементами которой являются монолитные железобетонные конструкции строящегося объекта (диски перекрытий, стены, пилоны и т. п.)

Диски перекрытий используют в качестве распорной конструкции при строительстве заглубленных сооружений способом «сверху-вниз». Разработка котлована способом «сверху-вниз» является наиболее безопасной для сооружений окружающей застройки за счет высокой жесткости распорных конструкций и исключения дополнительных деформаций подпорного сооружения в момент замены временных распорок на постоянные конструкции. Разработка котлована способом «сверху-вниз» имеет более низкую скорость и более высокую стоимость по сравнению с открытой разработкой. Однако следует учитывать, что к моменту разработки котлована до проектной отметки на объекте имеется практически готовая подземная часть, позволяющая приступить к возведению надземных конструкций, а при соответствующем обосновании способ позволяет выполнять строительство и вниз, и вверх одновременно.

Г.2.4 Распорная система, в качестве которой выступает укрепленный грунт основания в зоне заделки гибкого подпорного сооружения

Применяют при наличии слабых грунтов в зоне заделки подпорного сооружения путем устройства с поверхности земли грунтоцементных элементов, свай, баретт и т. п., бетонируемых ниже отметки будущей экскавации, при этом холостой ход (в пределах глубины подрезки) засыпают щебнем или местным грунтом.

В качестве распорной системы в большинстве случаев достаточно устройство отдельных линий укрепленного грунта. При соответствующем обосновании проектом могут предусматриваться сплошные завесы из грунтоцементных элементов по всей площади проектируемого заглубленного сооружения. Такие завесы, как правило, целесообразно выполнять при небольшой площади котлована для исключения притока подземных вод со дна котлована.

Примечание - Допускается применение других способов повышения характеристик грунтового массива, не указанных в настоящем своде правил.

Г.2.5 Грунтовые анкеры

Грунтовые анкеры применяют для крепления постоянных и временных подпорных сооружений различного назначения. Могут быть постоянными или временными, извлекаемыми и неизвлекаемыми, изготавливаются из гибких тросов, арматуры, специальных винтовых профилей и т. п. с предварительным напряжением или без него.

Как правило, грунтовые анкеры имеют равную или более высокую стоимость по сравнению с распорной системой. Экономический эффект применения грунтовых анкеров достигается за счет высокой скорости их выполнения и отсутствия препятствий для выполнения последующих земляных, монолитных и др. работ, что увеличивает общую скорость строительства объекта.

Часто временные анкеры изготавливают из винтовых профилей с теряемым наконечником. Такие анкеры имеют более высокую единичную стоимость, но существенно более высокую скорость исполнения.

Постоянные грунтовые анкеры выполняют, как правило, из профилированных стержней, менее подверженных коррозии (арматуры, специальных винтовых профилей и т. п.) с выраженной корневой частью или без нее. Постоянные анкеры также могут быть и тросовыми при условии специальной антикоррозийной защиты, соответствующей сроку службы подпорного сооружения. Постоянные грунтовые анкеры применяются, как правило, в скальных и полускальных грунтах, в ряде случаев требуют периодической натяжки и обслуживания.

При проектировании постоянных подпорных сооружений с грунтовыми анкерами, расположенными ниже или вблизи уровня грунтовых вод, необходимо учитывать, что устье анкера является потенциальным местом протечки.

Г.2.6 Анкерные сваи, плиты и аналогичные конструкции

Применяют для постоянных или временных подпорных сооружений различного назначения, требующих один ряд крепления по верху. При необходимости устройства нескольких рядов, как правило, более целесообразно применение грунтовых анкеров.

Стоимость и срок изготовления анкерных конструкций в большинстве случаев сопоставим или ниже чем у распорной системы.

При проектировании анкерных свай и связующих тяжей необходимо учитывать габариты строительной площадки, временные дороги, места складирования материалов и т. п. Применение данных конструкций требует достаточного места в пределах участка строительства.

Г.2.7 Контрфорсы

Контрфорсы используют, как правило, в качестве постоянных распорных конструкций для постоянных подпорных сооружений. Выполняются из бетона, бутобетона, камня, металлических, деревянных элементов, могут являться частью подпорного сооружения при создании соответствующей конфигурации.

Л.2Расчет предельного сопротивления инъекционных грунтовых анкеров

Нормативное значение предельного сопротивления выдергиванию анкера по грунту основания Ra ; k вычисляют по формуле

где D к и l к - диаметр и длина корня анкера соответственно; φI и c I - расчетные средневзвешенные значения угла внутреннего трения и сцепления грунта по длине корня анкера соответственно; γ c - коэффициент условий работы, принимаемый для песчаных грунтов равным 0,72, для пылевато-глинистых 0,64; σ0 g - усредненное по боковой поверхности корня анкера природное напряжение грунта, вычисляемое по формуле

где γI - средневзвешенное значение по глубине h к удельного веса грунта с учетом взвешивающего действия воды; h к - глубина заложения центра корня анкера от поверхности грунта; q -нагрузка на поверхности и от соседних фундаментов зданий, приведенная к равномерно распределенной в уровне центра корня анкера; ξ0 - коэффициент бокового давления грунта в природном состоянии (покоя), принимаемый для песков и супесей равным 0,43; для суглинков 0,55; для глин 0,72; α - угол наклона анкера к горизонтали;

K p - коэффициент, зависящий от отношения диаметра скважины D с к диаметру корня D к , природного напряжения, прочностных и деформационных характеристик грунта, находящегося в пределах длины корня анкера, вычисляемый по формуле

E 0, v0 - средневзвешенные по длине корня значения модуля деформации грунта и коэффициента Пуассона соответственно.

Отношение ( D с / D к ) допускается принимать равным 0,9-0,3 в зависимости от нагнетаемого в скважину объема цементного раствора.

Величину Ra ; k следует определять по формуле (Л.1), задаваясь различными значениями ( D с / D к ) и l к .

Л.3Расчет предельного сопротивления инъекционных грунтовых анкеров с учетом давления инъецирования

Следует учитывать, что при больших значениях избыточного давления инъецирования данная методика может давать завышенные результаты.

Расчетное значение предельного сопротивления выдергиванию анкера по грунту основания Ra ; k вычисляют по формуле

где k = 0,6 - коэффициент однородности грунта; mp -коэффициент, учитывающий напряженное состояние окружающего корень анкера грунта в зависимости от давления инъецирования, принимаемый для песчаных грунтов равным 0,50, для пылевато-глинистых 0,4-0,2; pb - избыточное давление в корне анкера при инъецировании.

• Л.4 Расчет предельного сопротивления самозабуриваемых грунтовых анкеров с теряемой буровой штангой (микросвай)

Расчетное значение предельного сопротивления выдергиванию анкера по грунту основания Ra;k вычисляют по формуле

где D - диаметр цементного тела анкера, вычисляемый по формуле

здесь d скв - диаметр скважины (диаметр буровой коронки); kd - коэффициент увеличения диаметра корня анкера, принимаемый по таблице Л.1; l к - длина корня анкера; qsk -предельное сопротивление грунта по боковой поверхности цементного тела анкера, принимаемое по таблице Л.1.

Таблица Л.1