Файл: Будин, А. Я. Тонкие подпорные стенки.pdf

А. Я. БУДИН

Т О Н К И Е

ПО Д П О Р Н Ы Е С Т Е Н К И

1974

УДК 624.137.5

Научный редактор — канд. техн. наук II. Л. Швецов

Будин А. Я. Тонкие подпорные стенки. Л., Стропиздат (Ленпнгр. отде­ ление), 1974, 192 с.

В книге описаны современные конструкции тонких подпорных стенок, при­ меняемых в промышленно-гражданском, гидротехническом и транспортном строительстве. Приведены методы статических расчетов тонких стенок раз­ личных типов. Значительное внимание уделено методам расчетов стенок на деформирующихся во времени основаниях на длительную прочность. Излага­ ются вопросы, связанные с эксплуатацией тонких подпорных стенок. Даны методы расчетной оценки несущей способности сооружений, получивших местные повреждения, и методика проверки эксплуатационных качеств кон­ струкций, отремонтированных без вывода из напряженного состояния. Из­ ложены основные положения методики ремонта тонких подпорных стенок.

Книга предназначена для ннженеров-строителей, проектировщиков и эксплуатационников, работающих в области промышленно-гражданского, гид­ ротехнического и транспортного строительства.

Табл. И, рис. 81, список лит.: 93 на.зв.

?

Б 30205-101

БЗ—16—14—1974

047(01)-74

© Стройиздат. Ленинградское отделение, 1974.

П Р Е Д И С Л О В И Е

Выполнение Директив XXIV съезда КПСС в области про­ мышленного, гражданского, транспортного и гидротехнического строительства потребует возведения большого количества под­ порных стенок — одного из широко распространенных видов строительных конструкций. Подпорные стенки применяются для устройства подземных переходов и тоннелей, крепления строи­ тельных котлованов и траншей; они образуют причальный фронт морских и речных портов, протяженность которого со­ ставляет многие десятки километров, являются важнейшим эле­ ментом судоходных шлюзов, доков и целого ряда других гид­ ротехнических сооружений, создают емкости для навалочных материалов на предприятиях металлургической и горнорудной промышленности и ограждения искусственных водоемов. Широ­ кое применение подпорные стенки имеют в автодорожном строи­ тельстве; они используются для образования платформ и склад­ ских. рамп на железнодорожном транспорте, в качестве, проти­ вооползневых и берегоукрепительных сооружений. Суммарные ежегодные затраты на возведение подпорных стенок исчис­ ляются десятками миллионов рублей.

В последние годы в СССР и за рубежом ведутся широкие исследовательские и проектные работы с целью совершенство­ вания конструкций, методов расчетов, способов возведения и эксплуатации подпорных стенок. На смену дорогостоящим кон­ струкциям гравитационного типа, высоким и низким свайным ростверкам пришли экономичные тонкостенные сооружения из сборных элементов промышленного изготовления, возводимые индустриальными методами. Рационализированы способы строи­ тельства подпорных стенок: традиционная ударная забивка шпунта в грунт все чаще уступает место гидравлическому и ви­ брационному погружению, что позволяет доводить ширину по­ гружаемых элементов в ряде случаев до 3—4 м.

Теоретические, экспериментальные и натурные исслед'оваг ния привели к существенному уточнению методов расчетов тонких подпорных стенок различных типов, что дает возможность проектировать их без излишних неоправданных запасов при обеспечении требуемой долговечности и надежности. Важное

3

практическое значение имеют впервые созданные в нашей стране методы расчетов тонких подпорных стенок на деформирующихся во времени основаниях на длительную прочность [16].

Тонкостенные подпорные сооружения при относительной кон­ структивной простоте являются сложными системами по схеме своей работы и взаимодействию с грунтами основания и за­ сыпки. Имеющиеся методы расчетов позволяют проектировать конструкции различных типов практически во всем диапазоне встречающихся естественных и эксплуатационных условий.

Техническое состояние тонких подпорных стенок в значи­ тельной степени зависит от режима их эксплуатации. Специ­ альные исследования дали возможность сформулировать тре­ бования к использованию и содержанию стенок и позволили вооружить практических работников методами специфических эксплуатационных расчетов [11].

Важной базой для совершенствования методов расчетов под­ порных стенок послужили работы в области механики грунтов таких ведущих отечественных специалистов, как Н. И. Маслов, Н. А. Цытович,С. В. Нерпин, С. С. Соколовский, Н. К■Снитко, П. Д. Евдокимов, С. С. Вялов, И. И. Кандауров, Б. И. Далма­ тов, В. Г. Березанцев, В. А. Флорин, О. А. Савинов и др. Пло­ дотворные исследования работы подпорных стенок выполнили

Г. П. Чеботарев, П. Роу, И. Оде, Д. Стройер, М. Дьюк. Теоре­ тические, лабораторные и натурные исследования тонких под­ порных стенок на обычных и ползучих основаниях, завершив­ шиеся созданием методов расчетов, рекомендаций по проекти­ рованию и эксплуатации, были осуществлены автором [11, 12, 16].

Настоящая книга содержит основные систематизированные сведения о конструкциях, методах расчетов и эксплуатации со­ временных типов тонких подпорных стенок. Значительная часть помещенного в ней материала базируется на исследованиях ав­ тора и сотрудников, предпринятых в связи с насущными запро­ сами практики строительства и эксплуатации.

Следует отметить, что в настоящее время наибольшие успехи в деле использования тонких подпорных стенок наметились в транспортном гидротехническом строительстве. Достигнутые здесь результаты, к сожалению, в других областях строительства пока используются медленно (главным образом из-за отсут­ ствия должной информации). Зачастую при одинаковых есте­ ственных условиях применяются менее совершенные и более до­ рогие типы стенок. В предлагаемой книге значительное внима­ ние' уделено конструкциям, получившим: распространение в гид­ ротехническом строительстве, но пригодных и для использова­ ния в промышленном, дорожном и гражданском строительстве.

4

ГЛАВА ПЕРВАЯ

ТИПЫ И КОНСТРУКЦИИ тонких

ПОДПОРНЫХ СТЕНОК

§ 1. Классификация тонких подпорных стенок

Подпорные стенки — конструкции, предназначенные для под­ держания отвесного (иногда пологонаклонного) профиля ог­ раждения грунтовых массивов. При несвязных основаниях они являются единственным средством придания грунту устойчивого наклона к горизонту, превышающего угол естественного откоса.

тический или гидродинамический напор грунтовой воды и распор от грузов, уложенных на поверхность засыпки. Главной геометрической характеристикой подпорной стенки является ее свободная высота — разность отметок поверхностей засыпки и грунта перед лицевой плоскостью конструкции. Свободные вы­ соты подпорных стенок различного назначения колеблются в широких пределах. У ограждений котлованов и траншей они находятся в диапазоне от 1—2 до 10—12 м, у причальных набе­ режных— от 4 до 16—18 м, у стен шлюзов достигают 30 и более метров.

По конструктивному признаку и схеме работы подпорные стенки принято делить на тонкие, гравитационные и свайные ростверки.

Топкие подпорные стенки, именуемые часто больверками,— это конструкции, прочность которых обеспечивается сопротив­ лением изгибу, а устойчивость в большинстве случаев — сопро­ тивлением выпору грунта основания. При средних качествах грунтов свободная высота тонких стенок может достигать 14— 18 м. Лицевая плоскость стенок образуется чаще всего железо­ бетонными или стальными шпунтовыми сваями, заглубляемыми в основание, либо широкопанельными элементами, которые в последнее время применяются иногда вместо шпунта.

Важнейшим классификационным признаком тонких подпор­ ных стенок является наличие или отсутствие анкерных устройств. Стенки, не имеющие таких устройств, называются безанкер-

5

Рис. 1. Типы тонких подпорных стенок

а — безанкерная; б — заанкерованная тягами с плитами, работающими на выпор; в — заанкерованная тягами с плитами, работающими на сдвиг; г — заанкерованная тягами за свайные козловые опоры; д — заанкерованная тягами за вертикальные сваи; е — за­ анкерованная наклонными сваями; ж — двуханкерная неразрезная; з —двухапкерная раз­

резная; и — парусная

работы сооружения и его несущую способность, в соответствии с чем заанкерованные тонкие подпорные стенки делятся на пять типов (рис. 1,6 — е) :

1) заанкерованные тягами с плитами, работающими на выпор;

2)заанкерованные тягами с плитами, работающими на сдвиг;

3)заанкерованные тягами с козловыми свайными опорами;

4)заанкерованные тягами с опорами в виде сплошных сте­ нок или отдельно стоящих вертикальных свай;

5)заанкерованные наклонными сваями (козловые больверки) .

6

Рис. 2. Тонкие подпорные стенки с разгрузочными и экраниру­ ющими устройствами

Заанкерованные стенки 1- и 2-го типов могут иметь по вы­ соте одно, два и более анкерных закреплений. Как показывает практика, устройство более чем двух анкерных опор нецелесо­ образно, так как из-за невозможности обеспечить их одинаковое первоначальное натяжение и податливость анкеры неодинаково включаются в работу, и напряженное состояние конструкции не отвечает проектным предположениям.

Стенки с одной анкерной опорой по высоте называются одно­

(рис. 1,з). Разрезная стенка состоит из лицевых элементов двух типоразмеров, соединенных между собой шарнирно. Достоинство такой конструкции состоит в том, что ее работа не зависит от возможного начального неравномерного натяжения верхнего и нижнего анкеров.

Отдельную группу тонких подпорных стенок составляют кон­ струкции, у которых грунт засыпки поддерживается гибким по­ лотнищем из рулонного материала (рис. 1 ,и). Конструкции та­ кого типа часто называют парусными [60].

Для уменьшения напряжений в лицевых элементах тонких подпорных стенок и увеличения диапазона их возможного при­ менения используются специальные разгрузочные и экранирую­ щие устройства.

Наиболее целесообразными разгрузочными устройствами являются разгружающие каменные призмы, платформы и плиты, а также жесткие и гибкие элементы, армирующие за­

7