Расчет нагельного крепления откоса

Расчет нагельного крепления откоса

Суммарный коэффициент запаса устойчивости должен быть не меньше 1,1 (по табл. 1.30 стр.31[1]).

В нашем случае это условие не нарушается. Плотина устойчива к разрушению.

5.Расчет крепления верхового откоса.

Крепление верхового откоса осуществляем при помощи железобетонных плит.

Рис. 5.1. Пример конструкции откосного сборного сквозного крепления с применением железобетонных плит

Толщина свободно лежащей плиты определяем по формуле (см.стр.220ф.(8.45)[1]):

где n2 – коэффициент перегрузки (принимаем равным 1)

– высота волны в расчетном шторме (принимаем равной высоте волны 50% обеспеченности)

Вотн – относительная длина ребра плиты

В – длина ребра плиты, расположенной по нармали к линии уреза воды (принимаем 3 м)

γW – удельный вес воды

γП – удельный вес материала плиты

кв – коэффициент относительного погружения расчетной плиты в аэрированную среду при действии расчетной взвешивающей нагрузки (табл.8.3.стр.220[1])

6.Расчет водосбросов (паводкового и турбинного)

Рис. 6.1. Схема водосброса практического профиля.

Н – статический напор

Для расчета водосбросов в первом приближении принимаем Нст=3м

Ширина водосбросного отверстия:

где Qmax – максимальный расход, м³/с

q – удельный расход, м/с

где β, к – коэффициенты равные 1,5 и 1,1

vнр – неразмывающая скорость, которая находится по таблице 3.11стр.75[1]

Нст – статический напор

Проверяем величину в, подставив известные значения в формулу нахождения максимального расхода

где σ1 – коэффициент полноты напора(принимаем равным 1)

σ2 – коэффициент подтопления водосброса (принимаем равным 1)

σс – коэффициент сжатия стеснения потока

где n – число отверстий

σс1 и σс2 – значения коэффициента сжатия соответственно для промежуточных и крайних отверстий, определяют по графику (рис.3.31 стр.86[1] в соответствии с величиной в/В.

Н0 – динамический напор

Нст – напор над гребнем водосброса (статический)

α – коэффициент Кориолиса

v0 – подходная скорость

где Qmax – максимальный расход, м³/с

Sпоп.сеч – площадь поперечного сечения водохранилища перед плотиной

А – длина плотины, определяемая по графику формы русла реки(см. Примечание 8)

Выведем формулу для нахождения ширины отверстия в:

Ширина, которую мы нашли в первом приближении приблизительно равна ширине при уточненном расчете.

Таким образом принимаем ширину равной 10м.

7.Расчет оснований под гидроагрегат.

7.1 Выбор турбины

Выбор турбины осуществляется по расходу и напору, полученным в ходе расчетов.

7.2 Расчет горизонтальной и вертикальной динамической нагрузки

Н

где Gi – вес ротора генератора

μ – коэффициент пропорциональности, который определяется по таблице в зависимости от частоты вращения электрической машины

S – число роторов

7.3 Расчет нормальной нагрузки на фундамент к моменту короткого замыкания

Дж

где N – номинальная мощность агрегата

nr – частота вращения электрической машины

кsc – коэффициент кратности вращающего момента в момент короткого замыкания, если его нет, то принимаем равным 10.

Гидротехнические расчеты по водохранилищу Приложение 3

Расчет креплений стен котлованов

Расчет закладного крепления. Расчет досок закладного крепления выполняют на восприятие активного давления грунта p_а как балки на двух опорах пролетом l (см. рис. 5.1, б), равным расстоянию между стойками. Для неглубоких котлованов в однородном грунте рассчитывают нижние доски крепления.

При наличии на откосе нагрузки q активное давление сыпучего грунта на нижнюю доску вычисляют по формуле (на рис. 5.1 нагрузка q = 0)

pa = [q + gI(H – b/2)]tg2(45 – jI/2), (5.1)
где gI— расчетный удельный вес грунта в откосе; jI— расчетный угол внутреннего трения грунта в уровне доски.

При определении давления связных грунтов учитывают их внутреннее сцепление. Сцепление снижает активное давление грунта на величину

pac = 2сI tg(45 – jI/2) (5.2)
(где сI— расчетное сцепление грунта), которую следует вычесть из давления paпо формуле (5.1).

По величине наибольшего изгибающего момента из условия прочности определяют либо толщину доски d для принятого пролета l, либо назначают расстояние l между стойками при известной толщине доски,

(5.3)
где Rи— расчетное сопротивление древесины на изгиб.

Сечение стойки подбирают по наибольшему изгибающему моменту как балки на двух опорах с нагрузкой от активного давления грунта (см. рис. 5.1, в).

Распорки проверяют на продольное сжатие (см. рис. 5.1, г) по условию

RA/jAp £Rсж, (5.4)
где RA— продольная сила в распорке от давления стойки; j — коэффициент продольного изгиба; Ap— площадь поперечного сечения распорки; Rсж— расчетное сопротивление древесины сжатию.

Расчет забивной стойки в закладном креплении по схеме рис. 5.2 заключается в определении необходимой глубины ее забивки из условия устойчивости от давления грунта и проверке ее на прочность при изгибе от этого давления.

Расчет забивной свободно стоящей стойки. На стойку со стороны откоса действует горизонтальная нагрузка от давления грунта. Пусть стойка будет жесткой и под действием этой нагрузки поворачивается вокруг точки О (см. рис. 5.2, б). Выше этой точки слева на стойку действует активное давление грунта, справа — пассивное, ниже точки О — наоборот. Поскольку в точке О стойка не смещается ни влево, ни вправо, то вблизи нее давление грунта будет отличаться как от активного, так и от пассивного. Для упрощения расчета эпюры давления грунта ниже точки О отбрасывают, а для соблюдения равновесия сил в этой точке прикладывают некоторую эквивалентную силу R и устойчивость стенки в грунте оценивают по условию

Ma£(gc/gn)Мп, (5.5)
где Ma— момент относительно точки поворота всех активных (опрокидывающих) сил; Mп— момент относительно той же точки пассивных (удерживающих) сил; gc— коэффициент условий работы; gn— коэффициент надежности. Полную глубину стойки принимают h = 1,2ho.

Нарис. 5.2, бпоказана расчетная схема свободно стоящей стойки в связном грунте, когда составляющая активного давления за счет сцепления по (5.2) меньше давления от нагрузки на откосе: pac 2Ma + Mw, где Maи Mw— моменты сил активного давления и давления воды, действующих на стенку выше точки А, относительно этой точки, в правой части (5.14) вместо WRиучитывают 2Ma + Mw. Найденное значение h дополнительно проверяют по условию (5.13).

Сечения элементов ограждения (шпунта, обвязки, распорок) подбирают по величине наибольших изгибающих моментов и продольных сил в элементах конструкции, рассматривая стенку как неразрезную балку с нижней условной опорой на расстоянии 0,5h от дна котлована (рис. 5.10, б).

5.3 Ограждение котлована на местности, покрытой водой

При возведении фундаментов на местности, покрытой водой, например в русле реки, возникает потребность в ограждении котлованов от затопления из водоема. Для этого существуют различные способы, которые выбирают в зависимости от глубины водотока, скорости течения, условий судоходства, климатических и других местных условий [6, 9].

Перемычки

Ограждения котлованов от затопления из водоема называют перемычками. Верх перемычек назначают с учетом возможного подпора воды и высоты волн не менее чем 0,7 м над рабочим горизонтом воды. Перемычки должны быть достаточно устойчивы и водонепроницаемы.

Грунтовые перемычки. Грунтовые перемычки (рис. 5.11)применяют при глубине воды до 2 м, при скорости ее течения до 0,5 м/с и водонепроницаемом основании.

Рис. 5.11 Грунтовые перемычки: 1 — кривая депрессии; 2 — ядро из глины; 3 — водоупор; 4 — каменная наброска

Отсыпают их или намывают из песчаных или глинистых грунтов, содержащих глинистых частиц не более 20 %. При скоростях течения воды до 0,1 м/с наружные откосы таких перемычек устраивают без крепления с крутизной 2:1–3:1, а при больших скоростях укрепляют от размыва мощением, каменной наброской, фашинами и другими способами. Внутренние откосы делают не круче 1:1.

Для усиления водонепроницаемости в теле перемычки иногда укладывают ядро из глины (рис. 5.11, б), которое может прорезать верхний водопроницаемый слой основания.

Количество воды q, поступающей через 1 м тела перемычки, определяют по формуле

q = kфh2w /(2L), (5.15)
где kф— коэффициент фильтрации грунта перемычки; hw— глубина водоема; L— проекция на горизонталь кривой депрессии (см. рис. 5.11).

Недостатком грунтовых перемычек является то, что для их устройства требуются большие объемы грунта и они сильно стесняют русло реки, что вызывает увеличение скорости течения воды и усиливает размыв как самой перемычки, так и других сооружений.

Смешанные перемычки. Такие перемычки (рис. 5.12)состоят из шпунтовых рядов, водонепроницаемость которых повышена отсыпанным грунтом. Они меньше стесняют сечение реки и обычно являются одновременно креплением стен котлована ниже дна водоема.

Рис. 5.12 Смешанные перемычки:1-шпунт, 2-обвязка, 3-распорка,4-схватка

Расчет однорядной перемычки выполняют так же, как и расчет шпунтовых стен (см. разд. 5.2.4).

В двухрядных перемычках наружный шпунтовый ряд предохраняет грунтовую засыпку от размыва, а внутренний шпунтовый ряд обычно служит ограждением стен котлована. Для совместной работы внутренний и наружный шпунтовые ряды перемычки соединяют поперечными схватками с одним или несколькими ярусами по высоте, что повышает жесткость перемычки и позволяет уменьшить глубину забивки шпунтовых рядов и их сечение. Лучшим заполнителем перемычек является песок.

Наружный шпунтовый ряд перемычки рассчитывают на восприятие давления грунта засыпки во взвешенном водой состоянии, как обычный шпунт с верхним анкерным ярусом крепления (рис. 5.13).

Внутренняя шпунтовая стенка работает в более тяжелых условиях, и ее рассчитывают на полное давление грунта засыпки и половину давления воды. Расчет внутренней стенки ведут независимо от наружной с учетом поддерживающих ее ярусов распорного крепления со стороны котлована.

Рис. 5.13Схема к расчету шпунта двухрядной перемычки

Перемычки из стального шпунта. Замки стального шпунта имеют слабую водопроницаемость и быстро заиливаются. Поэтому перемычки устраивают из одного ряда стального шпунта, забитого по периметру фундамента, без устройства наружной грунтовой отсыпки со стороны водоема. Перемычкам обычно придают прямоугольную форму в плане с распорным креплением, а при глубине воды 6–8 м предпочтительнее безраспорные цилиндрические перемычки. Перемычки рассчитывают на давление воды, а ниже дна водоема — еще и на давление грунта (рис. 5.14).

Рис. 5.14 Схема к расчету однорядной перемычки из стального шпунта

Ряжевые перемычки. Если дно реки сложено скальными или другими грунтами, не позволяющими забить шпунт на нужную глубину, можно изготовить ряжевую перемычку.

Ряж представляет собой деревянный сруб из бревен диаметром
18–20 см или из брусьев толщиной 18–22 см. Сплошные бревенчатые ряжи — трудоемкие и тяжелые конструкции. Брусчатые ряжи делают сквозными (рис. 5.15), оставляя зазоры в стенах, равные высоте брусьев.

Рис. 5.15 Ряжевая перемычка: 1 — досчатый водонепроницаемый экран; 2 — мешки с глиной; 3 — сжимы; 4 — хомуты; 5 — пол из брусьев; 6 — каменная засыпка

В местах пересечений брусья соединяют без врубок металлическими штырями длиной на 3–4 ряда. С внешней стороны ряжей устраивают водонепроницаемый экран из одного или двух рядов досок, сплоченных в шпунт. Между слоями досок прокладывают гидроизоляционный рулонный материал.

Ширину ряжевых перемычек назначают равной B = (0,5…1)hw, где hw— глубина воды. В плане ряжи разделены на клетки, которые засыпают камнем и песком. Снаружи по дну реки ряжи обсыпают песком или обкладывают мешками с глиной. Летом ряж рубят на берегу и сплавляют к месту установки в готовом виде, где его опускают на дно, загружая камнем. Зимой ряжи рубят на льду над местом их установки. Дно реки перед опусканием ряжей выравнивают.

В мостостроении ряжевые перемычки в настоящее время не используют.

Бездонные ящики

Бездонные ящики применяют при сооружении фундаментов с подошвой, расположенной на уровне дна водоема или с небольшим от него заглублением. Это бывает возможным при отсутствии размывов основания, например, на скальных и полускальных грунтах. Рыхлые слои небольшой толщины над скальным основанием удаляют до установки ящика.

При глубине воды до 5–6 м ящики изготавливают из дерева, при большей глубине — стальными или железобетонными. Стенки деревянных и стальных бездонных ящиков делают съемными и используют многократно. Железобетонные ящики оставляют в теле фундамента как несущую конструкцию.

Деревянный бездонный ящик (рис. 5.16) состоит из брусчатого каркаса, обшитого двумя слоями досок толщиной 40–60 мм с прокладкой между ними рулонной гидроизоляции. Доски располагают со встречным наклоном под углом 45° к горизонту. Поверхность их покрывают смолой или горячим битумом, а швы тщательно конопатят промасленной паклей.

Рис. 5.16 Деревянный бездонный ящик: 1 — брусчатый каркас; 2 — обшивка из досок; 3 — бетонное заполнение; 4 — распорки

Бездонные деревянные ящики обычно изготавливают на берегу (на стапелях) с последующей их доставкой на плаву к месту производства работ или собирают непосредственно над местом его опускания на подмостях или на льду. На дно водоема ящик опускают с помощью балласта из камней, загружая им настилы, устраиваемые на ребрах каркаса. Особое внимание уделяют водонепроницаемому примыканию нижней части ящика ко дну водоема. Для этого основание ящика по всему периметру обкладывают мешками, наполненными бетонной смесью или глиной, которые укладывают водолазы, а при малых скоростях течения обваловывают отсыпкой грунта.

Каркас и обшивка бездонного ящика должны обладать необходимой прочностью и жесткостью, чтобы воспринимать гидростатическое давление и скоростной напор воды.

При больших размерах фундаментов целесообразны съемные бездонные ящики, собранные из понтонов КС (рис. 5.17). Понтоны представляют собой герметичные сварные резервуары из стальных листов с каркасом из уголкового проката, снабженные на всех гранях фланцами для взаимных соединений при сборке из них плашкоутов.

Рис. 5.17 Съемный бездонный ящик из понтонов: 1 — понтоны КС; 2 — нож; 3 — воздуховод; 4 — подводный бетон

В бездонных ящиках понтоны соединяют “на ребро” болтами с резиновыми прокладками между ними, а в основании ящика устраивают нож сварной конструкции, врезающийся в грунт при посадке ящика на дно водоема.

Понтоны и бездонные ящики из них погружают на необходимую глубину с помощью балластировки их водой и поднимают, вытесняя балласт из понтонов сжатым воздухом.

Вымораживание котлованов

В районах с продолжительной и холодной зимой для ограждения котлованов можно сооружать перемычки из льда и мерзлого грунта, которые устраивают способом последовательного промораживания котлованов. При таком способе на площадке ледяного покрытия водоема последовательно скалывают лед слоями по 5–10 см, создавая условия для быстрого намерзания снизу нового слоя льда. Заглубляясь в лед таким образом, постепенно достигают дна водоема и при необходимости производят разработку грунта в котловане тем же способом вымораживания (рис. 5.18, а, б).

Рис. 5.18 Схемы вымораживания котлованов: 1 — лед; 2 — мерзлый грунт; 3 — трубчатые радиаторы

Скорость промораживания зависит от местных условий. В районах Сибири она составляет 5–15 см в сутки. Ее уточняют теплотехническими расчетами и промерами фактического промерзания в процессе производства работ.

Выработку котлована ведут не по всей его площади, а ячейками с перегородками между ними. Перегородки увеличивают прочность ограждения и предохраняют котлован от полного затопления в случае прорыва воды при неосторожном скалывании льда. В этом случае будет затоплена только одна ячейка.

Для ускорения промерзания стенок ограждения можно через лунки во льду опустить трубчатые радиаторы и прокачивать через них холодный воздух (рис. 5.18, в).

Способ вымораживания котлованов ниже уровня подземных вод применяют и на местности, не покрытой водой, например, при строительстве на заболоченной местности.

5.4 Осушение котлованов

При разработке котлованов ниже уровня воды организуют их осушение на период производства работ. Осушение котлованов осуществляют разными способами: открытым водоотливом, глубинным водопонижением, электроосушением.

Соединение на цилиндрических нагелях

Нагелем называется стержень, который соединяет элементы деревянных конструкций, препятствует их взаимному сдвигу, а сам при этом работает на изгиб и срез. Нагели изготавливают из стали, древесины твердых пород и пластмасс, в виде стержней круглого сечения. Их устанавливают в предварительно просверленные отверстия. Диаметр отверстий для нагеля делают равным диаметру самого нагеля, чем обеспечивается плотность соединения и уменьшается опасность раскалывания.

Считается, что стальные нагели работают на срез, хотя на самом деле среза по телу нагеля не происходит. Древесина мягче нагеля и происходит ее смятие, а сами нагели — изгибаются, тем не менее, по аналогии с заклепочными соединениями металла, нагели рассчитываются на срез, а место среза (которого фактически нет) называют «условным срезом».

Растянутые стыки на цилиндрических нагелях могут быть симметричными и несимметричными (рис. 11). Для обжатия нагельного соединения, в сопряжение сплачиваемых элементов устанавливают стяжные болты, в количестве примерно равном 25% от общего количества нагелей. Стяжные болты включаются в расчетное (требуемое) количество нагелей. Нагели устанавливаются не менее чем в 2 ряда, количество нагелей в ряду ограничено шириной сплачиваемых элементов.

рис. 11. Несимметричный и симметричный нагельные стыки

Расчетную несущую способность одного цилиндрического нагеля на один шов сплачивания в соединениях элементов из сосны и ели при направлении усилий, передаваемых нагелями вдоль волокон и гвоздями под любым углом, следует определять по таблице.

Расчетная несущая способность одного цилиндрического нагеля

На­пря­жен­ное со­сто­я­ние со­еди­не­ния	Рас­чет­ная не­су­щая спо­соб­ность Т на один шов спла­чи­ва­ния (услов­ный срез) по СП 64.13330. 2011 2017
	гвоз­дя, сталь­но­го, алю­ми­ни­е­во­го, стек­ло­пла­сти­ко­во­го на­ге­ля		ду­бо­во­го на­ге­ля
	кН	кгс	кН	кгс
1. Смя­тие в сим­мет­рич­ных со­еди­не­ниях
а) смя­тие в сред­них эле­мен­тах	0,5cd	50cd	0,3cd	30cd
б) смя­тие в край­них эле­мен­тах	0,8ad	80ad	0,5ad	50ad
2. Смя­тие в не­сим­мет­рич­ных со­еди­не­ниях
а) смя­тие во всех эле­мен­тах рав­ной тол­щи­ны, а так­же в бо­лее тол­стых эле­мен­тах од­но­срез­ных со­еди­не­ний	0,35cd 0,55cd	35cd 55cd	0,2cd 0,3cd	20cd 30cd
б) смя­тие в бо­лее тол­стых сред­них эле­мен­тах двух­срез­ных со­еди­не­ний при a ≤ 0,5c	0,25cd 0,4cd	25cd 40cd	0,14cd 0,2cd	14cd 20cd
в) смя­тие в бо­лее тон­ких край­них эле­мен­тах при a ≤ 0,35c	0,8ad 1,2ad	80ad 120ad	0,5ad 0,75ad	50ad 75ad
г) смя­тие в бо­лее тон­ких эле­мен­тах од­но­срез­ных со­еди­не­ний и в край­них эле­мен­тах при c > a > 0,35c	kнad 1,5kнad	100kнad 150kнad	kнad 1,5kнad	100kнad 150kнad
3. Из­гиб на­ге­лей в сим­мет­рич­ных и не­сим­мет­рич­ных со­еди­не­ниях
а) из ста­ли С 38/23 из ста­ли С 235 и ар­ма­ту­ры А 240 (Rн= 440 МПа)	1,8d² + 0,02a², но не более 2,5d² 2,2d² + 0,025a², но не более 3,1d²	180d² + 2a², но не более 250d² 220d² + 2,5a², но не более 310d²	—	—
б) из алю­ми­ни­е­во­го спла­ва Д16-Т	1,6d² + 0,02a², но не более 2,2d²) 2d² + 0,025a², но не более 2,2d²	160d² + 2a², но не более 220d² 200d² + 2,5a², но не более 220d²	—	—
в) из стек­ло­пла­сти­ка АГ-4С	1,45d² + 0,02a², но не более 1,8d² 1,8d² + 0,025a², но не более 2,2d²	145d² + 2a², но не более 180d² 180d² + 2,5a², но не более 220d²	—	—
г) из дре­вес­но-сло­и­сто­го пла­сти­ка ДСПБ	0,8d² + 0,02a², но не более d² d² + 0,025a², но не более 1,5d²	80d² + 2a², но не более 100d² 100d² + 2,5a², но не более 150d²	—	—
д) из ду­ба	—	—	0,45d² + 0,02a², но не более 0,65d² 0,55d² + 0,025a², но не более 0,8d²	45d² + 2a², но не более 65d² 55d² + 2,5a², но не более 80d²
4. Из­гиб на­ге­лей из ста­ли С 235 и ар­ма­ту­ры А 240 (Rн= 440 МПа) в тор­це­вых со­еди­не­ниях с ме­тал­ли­че­ской на­клад­кой с жест­ким креп­ле­ни­ем на­ге­лей
	2d²	200d²	—	—

Примечания:

1. Расчетную несущую способность нагеля в рассматриваемом шве следует принимать равной меньшему из всех значений, полученных по формулам таблицы (то есть нужно просчитать все возможные варианы и выбрать наименьший результат).

2. В таблице: с — толщина средних элементов, а также равных по толщине или более толстых элементов односрезных соединений, а — толщина крайних элементов, а также более тонких элементов односрезных соединений; d — диаметр нагеля; все размеры в см.

3. Расчетную несущую способность нагеля в двухсрезных несимметричных соединениях при неодинаковой толщине элементов следует определять с учетом следующего:

а) расчетную несущую способность нагеля из условия смятия в среднем элементе толщиной c при промежуточных значениях a между c и 0,5c следует определять интерполяцией между значениями по пп.2,а и 2,б таблицы;

б) при толщине крайних элементов a больше c расчетную несущую способность нагеля следует определять из условия смятия в крайних элементах по п.2,а таблицы с заменой с на а;

в) при определении расчетной несущей способности из условий изгиба нагеля толщину крайнего элемента а в п.3 таблицы следует принимать не более 0,6с.

4. Значения коэффициента k_н для определения расчетной несущей способности при смятии в более тонких элементах односрезных соединений и в крайних элементах несимметричных соединений c больше a и больше 0,35c приведены в табл. 18 СНиП II-25-80 в табл.20 СП64.13330.2017.

5. Расчет нагельных соединений на скалывание производить не следует, если выполняются условия расстановки нагелей в соответствии с пп. 5.18 и 5.22 СНиП II-25-80 6.18 и 6.22 СП64.13330.2017.

6. Диаметр нагеля d следует назначать из условия наиболее полного использования его несущей способности по изгибу.

7. В соединениях число нагелей должно быть не менее 2. Исключение составляют нагели, устанавливаемые конструктивно (например, на период сборки и монтажа).

8. Для гвоздей, установленных в предварительно рассверленные отверстия диаметром, равным диаметру гвоздя, несущая способность по изгибу определяется как для нагеля из стали С235.

Расчетное количество нагелей определится по формуле:

где n_н — количество нагелей, шт; N — расчетное усилие, действующее на нагельный стык, кН (кгс); n_ш — число расчетных швов одного нагеля, шт; Т — несущая способность одного условного среза нагеля, определяемая в кгс или в кН.

Для того чтобы в нагельном соединении не произошло раскалывания древесины, нагели устанавливают на определенном расстоянии друг от друга (рис. 12).

Нагели в растянутых стыках конструкций из цельной древесины следует располагать в 2 или 4 продольных ряда, а в конструкциях из круглых лесоматериалов допускается шахматное расположение нагелей в 2 ряда с расстоянием между осями нагелей вдоль волокон 2S₁, и поперек волокон — S₂=2,5d.

При обеспечении достаточной плотности посадки нагелей могут применяться соединения со стальными накладками. Чаще всего в них используются гвозди, шурупы, глухари или глухие стальные цилиндрические нагели (рис. 13). Глухие стальные цилиндрические нагели должны иметь заглубление в древесину сплачиваемого элемента на величину не менее 5d.

рис. 13. Нагельные соединения со стальными накладками на болтах и на глухих цилиндрических нагелях

Количество нагелей рассчитывается по выше приведенной формуле, а стальные накладки проверяют на прочность при растяжении по ослабленному отверстиями под нагели сечению.

Противокарстовая защита

Карст и суффозия – негативные геологические процессы, обусловленные размыванием и растворением слабых горных пород подземными и поверхностными водами, что приводит к ослаблению и разрушению грунтового массива, образованию пустот и пещер, изменению напряженного состояния грунта и гидрологической ситуации, а также развитию эрозии, оседаний, появлению обрушений и провалов на поверхности земли.

Общий вид провала грунта, видимый на поверхности земли

Карстово-суффозионные процессы распространены и встречаются во многих регионах России. Среди них Москва и Подмосковье, Ленинградская, Псковская, Архангельская, Нижегородская области, республики Татарстан и Башкирия. Их наличие и последующее развитие может быть опасным для существующих и проектируемых зданий, сооружений и инфраструктурных объектов.

Типовые мероприятия инженерной защиты зданий и сооружений от карста:

• планировочные, связанные с размещением объекта строительства вне зон развития карстовых процессов;
• водозащитные и противофильтрационные, предотвращающие дальнейшее растворение и размывание карстовых пород;
• геотехнические, связанные с укреплением оснований путем тампонирования карстовых полостей, цементированием закарстованных пород и опиранием фундаментов на некарстующие грунты;
• конструктивные, предполагающие специальные конструктивные решения по усилению фундаментов и (или) оснований: перекрестные ленты, плиты, сваи с прорезкой карстующейся толщи, поэтажные армирующие пояса, пространственные рамы и т.п.;
• технологические, связанные с повышением надежности технологического оборудования и контролем утечек в коммуникациях (в случаях, когда на развитие карстов влияют техногенные факторы);
• эксплуатационные, предполагающие наблюдения и контроль над развитием карстовых процессов.

Применение защитных мероприятий по отдельности или в сочетании позволяет снизить активность или предотвратить развитие карстово-суффозионных процессов, а также уменьшить или полностью исключить деформации в толще и на поверхности грунта, обеспечивая стабильное основание для последующего строительства новых или эксплуатации существующих объектов.

Конкретный выбор технического решения зависит от ряда факторов.

К ним относится тип карста, механизм возникновения и развития этого процесса, особенности гидрогеологических условий, риски активизации негативных процессов, а также особенности защищаемых объектов.

Организация геотехнических и конструктивных противокарстовых мероприятий, как правило, требуется при строительстве протяженных линейных объектов: автомобильных и железных дорог.

В компании «ГЕОИЗОЛ Проект» разработаны типовые решения инженерной защиты территорий от карстовых явлений (полностью Альбом типовых решений инженерной защиты территорий можно скачать здесь).

Типовое решение. Инъектирование тампонажного раствора в карстовую полость

Метод инъекционного закрепления грунтов с устройством буроинъекционных скважин

В ходе изысканий определяются граница зоны разупрочненных грунтов. С определенным шагом производится бурение в карстовую полость. В пазуху под высоким давлением нагнетается раствор на основе цемента, который заполняет карстовое пространство. За счет объединения бурового и инъекционного инструмента достигается простота и высокая скорость производства работ.

Типовое решение. Армирование основания нагельным креплением

Метод армирования грунтовыми нагелями существующих насыпей и природных склонов

Устройство нагельного крепления применяется в качестве предупредительной меры при возникновении риска развития карстовых процессов под существующей насыпью автомобильной или железной дороги. В зависимости от условий может потребоваться организация мониторинга за геологической обстановкой.

Метод подразумевает создание упрочненного пространственно-армированного массива грунта в основании дороги. После устройства буроинъекционных нагелей GEOIZOL-MP показатели жесткости и несущей способности основания повышаются, что препятствует возникновению внезапных провалов и неравномерных осадок при активизации карстовых процессов. Работы можно производить без остановки движения, в стесненных условиях.

Пространственное положение нагелей

Проектные решения по инженерной защите территорий от карстово-суффозионных процессов, которые разрабатывает «ГЕОИЗОЛ Проект», позволяют минимизировать или полностью исключить выполнение земляных работ. А использование МГТС GEOIZOL-MP обеспечивает высокую скорость проведения работ.