Метелюк - Руководство по проектированию и устройству заглубленных инженерных сооружений

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ (НИИСК) ГОССТРОЯ СССР

РУКОВОДСТВО
ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И УСТРОЙСТВУ ЗАГЛУБЛЕННЫХ ИНЖЕНЕРНЫХ СООРУЖЕНИЙ

Москва Стройиздат 1986
Содержит основные сведения по конструктивным решениям и расчету противооползневых сооружений, устройству и натурным испытаниям буронабивных свай, а также рекомендации по определению оползневого давления и обеспечения устойчивости сооружений на оползнях.
Для инженерно-технических работников проектных, проектно-издательских и строительных организаций.
Разработано канд. техн. наук Н.С. Метелюком, инж. В.Г. Абросимовой (разделы 1, 2, 4, 8, 9, 10, 12), инж. В.В. Карачевой, канд. техн. наук А.П. Ли (разделы 1, 3, 5, 6, 7), инженерами С.С. Шевандиным, Л.Г. Крюровым (раздел 11).
Ответственный редактор Н.С. Метелюк.
СОДЕРЖАНИЕ
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
2. КОНСТРУКЦИИ ЗАГЛУБЛЕННЫХ ИНЖЕНЕРНЫХ СООРУЖЕНИЙ
3. ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ИЗЫСКАНИЯ
4. ОСНОВНЫЕ УКАЗАНИЯ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И РАСЧЕТУ
5. РАСЧЕТ УСТОЙЧИВОСТИ ОПОЛЗНЕВЫХ СКЛОНОВ И МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПОЛЗНЕВОГО ДАВЛЕНИЯ НА ЗАГЛУБЛЕННЫЕ СООРУЖЕНИЯ
6. РАСЧЕТ УСТОЙЧИВОСТИ ЗАГЛУБЛЕННЫХ СООРУЖЕНИЙ НА ОПОЛЗНЯХ
7. ОБЕСПЕЧЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ ГОРНЫХ СКЛОНОВ
8. РАСЧЕТ ПОДПОРНЫХ СООРУЖЕНИЙ ПО ПРЕДЕЛЬНЫМ СОСТОЯНИЯМ
9. РАСЧЕТ СТВОЛА БУРОНАБИВНЫХ СВАЙ ПО ПРОЧНОСТИ
а. Прочность сечений, нормальных к продольной оси элемента
б. Прочность сечений, наклонных к продольной оси элемента, на действие поперечной силы
в. Прочность сечений, наклонных к продольной оси элемента, на действие изгибающего момента
10. ТРЕЩИНОСТОЙКОСТЬ И ЖЕСТКОСТЬ БУРОНАБИВНЫХ СВАЙ ПРИ ИЗГИБЕ
а. Образование трещин, нормальных и наклонных к продольной оси элемента
б. Жесткость и ширина раскрытия трещин изгибаемых буронабивных свай. Жесткость буронабивных свай на участках с трещинами в растянутой зоне
в. Расчет по раскрытию трещин, нормальных к продольной оси элемента
г. Расчет по раскрытию трещин, наклонных к продольной оси элемента
11. УСТРОЙСТВО ЗАГЛУБЛЕННЫХ ИНЖЕНЕРНЫХ СООРУЖЕНИЙ
а. Устройство буронабивных свай сухим способом
б. Устройство буронабивных свай мокрым способом
12. НАТУРНЫЕ ИСПЫТАНИЯ БУРОНАБИВНЫХ СВАЙ
а. Испытание свай на горизонтальную нагрузку
б. Испытание свай на совместное действие вертикальных вдавливающих и горизонтальных усилий
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Настоящее руководство разработано к главам СНиП II-17-77 и СНиП II-21-75, с учетом «Указаний по проектированию, устройству и приемке фундаментов из буронабивных свай» (РСН 263-74), «Рекомендаций по проектированию буронабивных свай при действии на них горизонтальной нагрузки», «Рекомендаций по проектированию и устройству фундаментов из буронабивных свай на подрабатываемых территориях» и распространяется на проектирование и устройство подпорных стен и удерживающих противооползневых сооружений из буронабивных свай.
1.2. При проектировании подпорных сооружений из буронабивных свай кроме настоящего документа следует руководствоваться СНиП II-6-74, СНиП 2.02.01-83, СНиП 2.03.01-84.
1.3. К удерживающим противооползневым сооружениям из буронабивных свай относятся: сооружения, воспринимающие оползневое давление смещающих или способных сместиться грунтовых масс и обеспечивающие устойчивость всего оползневого массива или его части, расположенные выше удерживающего сооружения; сооружения, работающие в условиях обтекания их грунтом (отдельные глубокие опоры).
Примечание. Во всех перечисленных случаях возможно применение анкеров.
1.4. Буронабивные сваи подпорных сооружений следует, как правило, изготовлять без уширения пяты с сосредоточенным армированием (концентрацией продольной рабочей арматуры в зонах наибольших сжимающих и растягивающих усилий поперечных сечений свай) и с неравномерным армированием по длине ствола - частично оборванными продольными стержнями арматурных каркасов в соответствии с эпюрами изгибающих моментов.
1.5. При проектировании подпорных стен и удерживающих противооползневых сооружений необходимо обеспечить их надежность в соответствии с классом сооружения.
Примечание. Класс подпорного сооружения определяется по классу сооружений, находящихся в зоне перемещения грунта.
1.6. Проекты строительства противооползневых сооружений и связанные с ними мероприятия должны разрабатываться, как правило, в профилактических целях с учетом необходимости обеспечения долговременной устойчивости склонов (откосов) и соблюдения требований по охране окружающей природной среды. При этом долговременная устойчивость склонов (откосов) должна достигаться выбором наиболее экономического комплекса противооползневых защитных сооружений и мероприятий.
1.7. При проектировании комплексов противооползневых защитных сооружений и мероприятий необходимо учитывать деформации склона (откоса) по механизму смещения (тип оползня) и размеров оползневого участка по простиранию и глубине его распространения.
1.8. Механизм смещения оползневой массы, размеры оползневого тела и причины оползнепроявления должны быть определены на основании инженерно-геологических, гидрогеологических и гидрологических исследований оползневого района. При этом должны быть выявлены и оценены факторы, вызывающие эти процессы и факторы, противодействующие им, а также степень их влияния на устойчивость склонов (откосов). На основании этих материалов составляется сводная инженерно-геологическая документация, которая служит исходным материалом при расчетах оползневого давления и разработке противооползневых мероприятий.
1.9. К противооползневым мероприятиям, наиболее часто применяемым в инженерной практике, относятся:
а) регулирование поверхностного стока воды на оползневом участке и прилегающих к ним территориях;
б) перепланировка поверхности оползня до устойчивого состояния;
в) регулирование подземного стока воды;
г) возведение удерживающих сооружений на пути движения оползня;
д) закрепление грунтов поверхностного слоя в зоне контакта оползневого тела с подстилающей поверхностью.
Перечисленные противооползневые мероприятия могут быть применены либо раздельно, либо комплексно в зависимости от инженерно-геологических и гидрогеологических условий участка.
1.10 Расчет устойчивости удерживающих противооползневых сооружений следует производить на воздействие действительного оползневого давления, действующего на его отдельные части или в целом на сооружение.
1.11. Наиболее реальная величина оползневого давления на каждый элемент заглубленного сооружения может быть получена по плану изолинейного поля оползневого давления, построенного на основе решения объемной задачи (см. разд. 5).
1.12. Оценку устойчивости оползневых склонов и искусственных откосов следует производить исходя из наиболее неблагоприятных условий, возможных для данного участка, с учетом возможных сил фильтрационного давления напорных вод, сейсмических сил землетрясения и длительной прочности вязких грунтов.
2. КОНСТРУКЦИИ ЗАГЛУБЛЕННЫХ ИНЖЕНЕРНЫХ СООРУЖЕНИЙ
2.1. Конструктивные схемы заглубленных инженерных сооружений выбирают в зависимости от назначения проектируемого сооружения, характера и величины действующих нагрузок, гидрогеологических и инженерно-геологических условий района строительства, планировочного решения местности и других факторов.
2.2. Конфигурация сооружения в плане определяется его назначением.
2.3. Глубина заложения буронабивных свай в грунте назначается в зависимости от действующих нагрузок и принятой конструкции сооружения.
2.4. Заглубленные инженерные сооружения в зависимости от размещения свай в плане могут быть:
а) однорядными - при сравнительно небольших величинах давления грунта на сооружение;
б) двухрядными - при больших величинах давления грунта и необходимости не преграждать фильтрационный поток (если возможно устройство однорядного сооружения, но при этом образуется фильтрационная завеса, что нежелательно, следует устраивать двухрядное сооружение, которое не должно значительно повышать уровень грунтовых вод);
в) в виде кустов - под устои или отдельные опоры;
г) трехрядными - при доказанности расчетом их целесообразности.
Примечание. Применение сооружений с размещением свай в плане более чем в три ряда не рекомендуется.
Различные виды заглубленных инженерных сооружений с использованием буронабивных свай приведены на рис. 1-16.
2.5. Сечение несущих конструкций сооружений определяют расчетом. При этом следует отдавать предпочтение буронабивным сваям большого диаметра, так как они, как правило, позволяют сократить расход материалов по сравнению с применением буронабивных свай меньшего диаметра.

Рис.1. Однорядные подпорные стенки с буронабивными сваями, объединенными ростверком
1 - объединяющий ростверк; 2 - железобетонная забирка; 3 - свая; 4 - железобетонная забирка

Рис.2. Подпорные стенки, возводимые на однорядных буронабивных сваях, объединенных ростверком
1 - монолитная железобетонная забирка; 2 - сваи; 3 - засыпка; 4 - ростверк

Рис.3. Подпорные стенки, возводимые на двухрядных буронабивных сваях, объединенных ростверком
1 - монолитная железобетонная забирка; 2 - объединяющий ростверк; 3 - сваи; 4 - анкер; 5 - анкерная свая

Рис.4. Однорядное свайное заграждение из буронабивных свай, объединенных ростверком
1 - объединяющий ростверк; 2 - свайный ряд; 3 - сваи

Рис.5. Однорядные подпорные стенки с буронабивными сваями с ростверком и анкерами
1 - железобетонная забирка; 2 - сваи; 3 - анкер

Рис.6. Однорядные подпорные стенки с буронабивными сваями с ростверками и анкерами
1 - объединяющий ростверк; 2 - железобетонная забирка; 3 - свайный ряд; 4 - сваи; 5 - горизонтальный анкер; 6 - анкерные элементы; 7 - анкерующие элементы

Рис.7. Свайное заграждение из однорядных набивных свай и систем грунтонабивных свай
1 - буронабивные сваи; 2 - грунтонабивные сваи

Рис.8. Двухрядное свайное заграждение, объединенное общим ростверком в виде фермы
1 - ростверк в виде фермы; 2 - сваи

Рис.9. Двухъярусное свайное заграждение из двухрядных буронабивных свай, объединенных ростверками и анкерами
1 - сваи; 2 - анкер; 3 - объединяющий ростверк

Рис.10. Двухъярусное свайное заграждение без анкеров
1 - объединяющий ростверк; 2 - сваи; 3 - линия скольжения

Рис.11. Подпорные стенки из трехрядных буронабивных свай, объединенных ростверком
1 - объединяющий ростверк; 2 - сваи

Рис.12. Подпорные стенки из двухрядных свай, объединенных ростверком и анкерными сваями
1 - объединяющий ростверк; 2 - анкер; 3 - сваи; 4 - анкерная свая

Рис.13. Удерживающие противооползневые сооружения из буронабивных свай с арочным заполнением между ними
1 - объединяющий ростверк; 2 - буронабивные сваи; 3 - железобетонный ростверк; 4 - грунтобетонные сваи

Рис.14. Удерживающие противооползневые сооружения из отдельных свайных полей
1 - фигурные ростверки; 2 - сваи; 3 - объединяющий ростверк

Рис.15. Удерживающие противооползневые сооружения из отдельных свайных полей
1 - объединяющий ростверк; 2 - сваи

Рис.16. Удерживающие противооползневые сооружения из системы подпорных стен, объединенных анкерами
1 - монолитная железобетонная забирка; 2 - анкер; 3 - анкерная свая; 4 - подпорная стенка; 5 - объединяющий ростверк; 6 - противооползневое удерживающее сооружение; 7 - сваи; 8 - линия скольжения; 9 - сваи
2.6. Армировать сваи следует:
а) в продольном направлении сталью класса А-III (возможно применение стали класса A-II);
б) в поперечном - сталью класса BA-I.
2.7. В буронабивных сваях заглубленных сооружений следует применять равномерно распределенное, сосредоточенное симметричное и несимметричное армирование с частично оборванными арматурными каркасами (рис. 17, 18) в соответствии с эпюрами изгибающих моментов.
2.8. В остальной части армирование, а также бетон заглубленных инженерных сооружений следует принимать в соответствии с главой СНиП «Бетонные и железобетонные конструкции».

Рис.17. Буронабивные сваи с равномерно распределенным армированием
а - применяемые виды; б - с оборванным арматурным каркасом; в - с оборванными арматурными стержнями

Рис.18. Буронабивные сваи с сосредоточенным несимметричным армированием
а - с арматурным каркасом по всей длине сваи; б - с оборванным арматурным каркасом; в - с частично оборванным арматурным каркасом
2.9. Анкеры для заглубленных инженерных сооружений следует предусматривать с целью обеспечения их устойчивости, уменьшения величин изгибающих моментов, перерезывающих сил и деформаций.
2.10. Анкеры бывают постоянными и временными. Постоянные анкеры предназначены для работы в период строительства и эксплуатации сооружений, а временные - только в период устройства сооружени...