Конструкции на шпунтови изкопи
Скрепителни елементи за купчини
Шпунтът служи не само за предпазване на вертикалните стени на ямата от срутване, но също така предотвратява притока на подземни води в ямата [6, 9]. Използва се, когато нивото на подпочвените или повърхностните води се намира в дълбочината на ямата и е направено под формата на солидна стена, заровена под долната маркировка. Такова закрепване се състои (фиг. 5.3) от шпунтови пилоти, потопени по протежение на контура на ямата до неговия фрагмент, фарови пилоти и направляващи битки (ремъци), осигуряващи проектното положение на шпунта по време на потапянето му, както и дистанционни елементи или анкерни устройства, които държат шпунта от срутване.
 |
Дълбочината на шпунта под дъното на ямата трябва да е достатъчна, за да осигури нейната стабилност и се определя чрез изчисление. Ако на малка дълбочина от дъното на ямата има водоустойчива почва (аквиклюд), препоръчително е да потопите шпунта до този слой, което гарантира защитата на ямата от притока на вода през нейното дъно. Минималното проникване на шпунтовата стена под дъното на шахтата трябва да бъде най-малко 2 m при течни и течно-пластични глинести почви, фини и тинести пясъци и най-малко 1 m при други почвени условия. Фаровите пилоти се потапят с разстояние между тях 2–4 m.
Положението на горната част на шпунтовите стени се определя от нивото на водата, а в коритото на реката трябва да се постави над работното ниво, като се вземе предвид обратната вода и височината на възможните вълни във водната зонане по-малко от 0,7 м. Височината на подпора на водата при скорост на нейния поток v³ 2 m/s се изчислява по формулата, където g = 9,81 m/s2 е ускорението на свободното падане.
Шпунтовите стени могат да бъдат дървени, стоманени или стоманобетонни. Според метода на тяхното закрепване се разграничават свободностоящи, дистанционни и анкерни закрепвания (виж фиг. 5.3).
Дървена шпунта се използва при дълбочина на потапяне не повече от 6 m поради ограничената дължина на дървесината, използвана за нейното производство, ако почвите не съдържат камъни или други големи включвания, които предотвратяват потъването на шпунта. Също така е трудно да се потопи дървен шпунт в почви от чакъл и камъчета, в твърди глинести частици.
Дебелината на шпунта се определя според изчислението на якостта и се изработва от дъски с дебелина до 8 см или от греди с дебелина 10 ... 24 см. Шпунтовите купчини са свързани към здрава стена с помощта на гребен и жлеб. Езикът от дъски с триъгълен гребен има по-ниска плътност на фугата от блоковата купчина или композицията от дъски с правоъгълен гребен (фиг. 5.4, а). Обикновено шпунтовият пилот се задвижва в пакети от 2-3 отделни шпунтови пилоти, свързани с наклонени скоби, вградени в шпунтовите пилоти наравно с повърхността (фиг. 5.4, c).
 |
Долният край на шпунтовете или пакет от тях се заточва на височина 1–3 дебелини на шпунта. Отстрани върхът е симетричен, а от страната на билото е скосен, което осигурява по-плътно прилягане на шпунта, когато е потопен в предварително изкования. Езикът се забива с билото напред. Горната част на шпунтовата купчина (главата) е фиксирана с ярем, изработен от лентова стомана, за да се предпази от смачкване по време на забиване.
Запилоти по периметъра на ямата, пилотите на фара се забиват от трупи с диаметър 18–26 cm, към които са прикрепени направляващи двойки от плочи с диаметър най-малко 22 cm или греди с напречно сечение най-малко 14 × 14 cm2 с разделители между тях на всеки 1,5–2,0 m (фиг. 5.4, d). Докато купчината се забива, тези уплътнения се отстраняват.
Стоманен шпунт се използва при дълбочина на водата над 2 m, както и в трудни почви (чакъл, мергелни слоеве и др.). Използва се многократно. Профилите на стоманения шпунт са показани на фиг. 5.5, и техните технически характеристики са дадени в табл. 5.2.
Типове стоманени пилоти Таблица 5.2
Забележка. В скоби са стойностите на инерционните моменти и съпротивлението на 1 m от шпунтовата стена в плана, като се вземе предвид съвместната работа на шпунтовите пилоти при огъване. Останалите характеристики са дадени за една купчина.
Ориз. 5.5 Стоманени шпунтови профили: а - плоски; b - с форма на кутия; c - z; g - тип "Larsen"; e - заварен шпунтов панел
Заварените шпунтови панели PSHSK и PSHSKM се произвеждат от завода Kurganstalmost от универсална лентова стомана с надлъжни заварки и ъглови заварени брави. Гамата от панели включва 57 номера, в които височината на секцията H (400, 420, 450, 500, 600, 700 и 800 mm), ширината на рафтовете bf (350, 400, 430 и 460 mm), дебелината на рафтовете t (10–20 mm на стъпки от 2 mm и 25 mm), дебелината на стената d (10 , 12 и 14 mm) с момент на съпротивление при огъване от 1800 до 11000 cm3/m. Максималната дължина на доставените панели е 36 м. Използват се познати технологии за потапяне на панелите: ударно и вибрационно потапяне.
Стоманените шпунтови ключалки осигуряват шпунтова работа при напрежение и взаимно завъртане на шпунтови купчини до 10 °, което ви позволява да подредите огради, които имат планкриволинейни очертания. Ъгловите шпунтови пилоти са съставени от нарязани надлъжно шпунтови пилоти, свързани чрез заваряване. Дизайнът на стоманената шпунтова ограда е показан на фиг. 5.6.
Стоманобетонните шпунтови пилоти се използват за ограждане на ями, включително като неразделна част при проектирането на фундаменти. Недостатъкът им е голямата им маса, което затруднява потапянето им в сравнение със стоманените шпунтови пилоти.
 |
Изчисляване на шпунта на шахти. Изчисляването на шпунта се състои в определяне на необходимата дълбочина на забиване под дъното на шахтата и избор на необходимите секции на шпунта и неговите разширителни елементи. За да се изчисли шпунта в стената му по дължината и плана, се разпределя участък с ширина 1 м. Като натоварване върху шпунта, както при ипотечен крепеж, се вземат предвид активните и пасивните налягания на почвата и допълнително се взема предвид водното налягане.
Изчисляване на свободностоящ шпунт. Схемата за изчисление на такъв шпунт е подобна на схемата за задвижвания стълб на вграденото закрепване с възможност за преобръщане спрямо точка О, разположена под дъното на ямата (фиг. 5.8).
 |
Резултантните компоненти на натиска на почвата върху шпунта се определят по аналогия с израза (5.8) за изчислената ширина на стената на шпунта, равна на 1 m (l = 1 m, bp = 1 m), а изчисленото специфично тегло на пропускливите почви, разположени под маркировката на водния хоризонт, се взема предвид хидростатичното претегляне gsr.
Водно налягане върху шпунтовата стена1 m ширина в пропускливи почви ще бъде (фиг. 5.8, а):
; (5.11) където gw = 9,81 kN/m3 е специфичното тегло на водата.
Те съставляват уравнението на моментите на силите спрямо точка O по аналогия с уравнение (5.9), изразявайки раменете на силите по отношение на неизвестния размер ho, добавяйки към лявата му страна моментите на силите от налягането на водата: Ew¢ (ho + Hw / 3) + Ew² 0,5ho. Чрез решаване на това кубично уравнение, например чрез метода на заместване, се определя ho. Общата дълбочина на забиване на шпунта под дъното на шахтата се приема за h = 1,2ho.
Освен това приетата дълбочина на забиване на пилоти h трябва да бъде достатъчна, за да се предотврати измиването на почвата отдолу чрез хидродинамично налягане j при изпомпване на вода от ямата. За целта трябва да е изпълнено следното условие:
j = kIgw £ gsr, (5.12) където k е коефициентът на безопасност, чиято стойност се приема най-малко 2; I = Hw / (Hw + 2h) - хидравличен наклон,
(5.13)
Ако има водоустойчива почва под хоризонта на водата (фиг. 5.8, b), шпунтовата купчина се изчислява съгласно две проектни схеми. Съгласно първата схема, активното налягане се взема предвид в рамките на водопровода от външната страна на оградата, като водното налягане върху водопровода се счита за вертикално надбавка с интензитет gwHw. В рамките на водопровода, страничното водно налягане върху шпунта не се взема предвид при изчисляване по тази схема.
Съгласно втората схема се разглежда образуването на празнина между шпунта и водопровода поради изместването на стената към ямата. В този случай се взема предвид общото едностранно налягане на водата върху стената под дъното на шахтата до дълбочината на образуването на празнината h3 = (0,5…0,6)ho. Ако границата на водопровода е разположена над дъното на ямата, дълбочината на празнината се определя увеличена с този излишък. Активният натиск на водопровода в рамките на височината ho не се взема предвид.
От двете стойности на ho, изчислени с помощта на различни схеми,приемете повече.
Сечението на езика се избира въз основа на силата на възприемане на най-големия огъващ момент по дължината, който се намира чрез последователно отчитане на баланса на надлежащите отрязани части на стената.
Секциите на фарови пилоти и водачи на шпунтови пилоти, ако се използват при производството на ограда, се определят конструктивно (раздел 5.2.3).