Стены из двутавровых стоек с забиркой: почему их нельзя рассматривать как простые изолированные балки
Стены из двутавровых стоек с забиркой (также известные как стены типа «берлинская крепь» или стены из несущих стоек) - один из наиболее экономичных и гибких методов крепления котлованов в геотехнике. Однако их проектирование — это нечто большее, чем просто выбор стандартного стального двутавра и расчет активного давления грунта для конечной глубины выемки.
Поскольку такая стена представляет собой открытую систему «грунт-сооружение», работающую в несколько этапов, ее устойчивость определяется непрерывным взаимодействием таких факторов, как грунтовое сводообразование, передача нагрузки с забирки на стойки, мобилизация сопротивления заделки и промежуточные стадии строительства.
1. Основной механизм взаимодействия грунта и конструкции
Система из стоек и забирки функционирует как взаимосвязанная конструктивная цепь:
Вертикальные стойки (двутавры): устанавливаются в предварительно пробуренные скважины с определенным шагом; обеспечивают основную вертикальную изгибную жесткость и передают изгибающие моменты в зону заделки (ниже дна котлована).
Горизонтальная забирка (деревянные элементы или сборные панели): перекрывает пролеты между стойками. Надежность забирки во многом зависит от временного эффекта грунтового сводообразования в пределах пролета по мере углубления котлована (поэтапной выемки грунта).
Элементы бокового крепления (анкеры из пучков тросов или распорки): передают значительные горизонтальные усилия на устойчивый грунт или противоположные стены через горизонтальные распределительные пояса (распределительные балки).
2. Выбор системы крепления: сравнение стен из стоек и забирки с другими типами
Не существует универсальной системы крепления, подходящей для любого котлована. Пригодность системы определяется соотношением таких характеристик, как гибкость, жесткость и способность служить гидроизоляционным барьером:
3. Критические виды отказов и ошибки поэтапного анализа
Наиболее распространенные структурные и геотехнические ошибки при проектировании свайных фундаментов связаны с чрезмерным упрощением последовательности строительства:
Промежуточная высота без опоры: Наиболее сильный изгибающий момент и сдвиговая сила часто возникают во время промежуточных выемок грунта — непосредственно перед бурением и фиксацией анкерного уровня — а не на окончательной глубине основания.
Прерывистое пассивное сопротивление: В отличие от сплошных стен, пассивное сопротивление ниже линии дноуглубления распределяется по отдельным сваям, что требует использования трехмерных коэффициентов сопротивления грунта (например, множителей эффективной ширины), а не предположений о непрерывном пассивном сопротивлении в условиях плоской деформации.
Ошибки, связанные с высоким уровнем грунтовых вод: Поскольку грунтовая оболочка проницаема, выемка грунта ниже уровня грунтовых вод без комплексной стратегии водоотведения или цементации приводит к суффозии, миграции мелких частиц и потере грунта за стеной.
Отставание в прогибе против расстояния между сваями: чрезмерное расстояние между сваями для снижения затрат увеличивает отставание в прогибе и подрывает сводообразование грунта, необходимое для предотвращения локального обрушения грунта.
Интегрированные платформы, такие как SETAF2018, преодолевают эти сложности, связывая стратиграфию скважин, уровни многоступенчатой выемки грунта, предварительное напряжение анкерных стержней и распорки из стальных труб в единый расчетный механизм. Это гарантирует проверку как несущей способности несущего сечения, так и общей геотехнической устойчивости на каждом этапе строительства.
Краткое изложение
Свайная стена представляет собой развивающуюся систему «грунт-конструкция», а не отдельный статический конструктивный элемент.
Проверки окончательной глубины выемки никогда не бывает достаточно — для обеспечения истинной устойчивости необходимо проверять каждый промежуточный этап без опоры, проверять пассивную мобилизацию в 3D ниже линии выемки и подтверждать реакции анкеров на протяжении всего жизненного цикла строительства.
Проектирование и строительство стволов: всесторонний обзор
Шахты служат критически важными точками доступа для подземного строительства, обеспечивая транспортировку материалов и выемку грунта. Их проектирование и строительство играют ключевую роль в проектах по прокладке туннелей, на которые влияют уровень грунтовых вод, состояние почвы, пространственные ограничения и глубина туннеля. В этой статье рассматриваются принципы проектирования шахт и методологии их построения, а также выделяются их применение и ограничения.
Основные соображения при проектировании валов
Ключевые факторы при проектировании вала включают:
1. Уровень грунтовых вод: определяет потребность в водонепроницаемом строительстве.
2. Почвенные и скальные условия: влияют на осуществимость и стабильность земляных работ.
3 . Требования к рабочему пространству: Задайте размеры вала.
4. Глубина горизонта туннеля: влияет на методы строительства.
5. Оптимальная конструкция вала сочетает в себе структурную целостность, безопасность и эффективность. 6 . Круглые валы, как правило, предпочтительны из-за их стабильности, что снижает потребность в армировании.
Методы строительства шахт
Технологии строительства шахт варьируются в зависимости от условий местности. К распространенным методам относятся:
1. Традиционные методы выемки грунта
* Траншейные ящики и скользящие рельсы: используются для неглубоких стволов (до 20 футов); Обезвоживание необходимо под грунтовыми водами.
* Солдатские сваи и лаг: многоразовые, но ограниченные по глубине.
* Футеровочные пластины: подходят для обезвоженных условий, обеспечивая многоразовую поддержку.
* Сборные сегменты: эффективная конструкция с уплотнениями и болтами.
* Каменные дюбели и торкрет-бетон: идеально подходят для скальных образований с использованием последовательной выемки грунта и армирования торкрет-бетоном.
2. Методы на основе шпунтов и свай
* Шпунтовые сваи: эффективны в мягком грунте; может вызывать шум и вибрацию.
* Секущие сваи: перекрывающиеся бетонные колонны для водонепроницаемых глубоких шахт (до 115 футов).
* Просверленные стволы: Малые диаметры, с применением опоры пульпы перед обсадной колонной.
3. Передовые методы строительства шахт
* Резцовое смешивание грунта: использует почвоцементные панели; Предел глубины ~90 футов.
* Стенки из шлама: водонепроницаемые глубокие шахты (до 200 футов) с использованием железобетонных панелей.
* Промерзание грунта: эффективно на неустойчивом грунте, но дорого.
* Кессоны: Собственный вес для водонепроницаемой конструкции без интенсивного обезвоживания.
Задачи проектирования и строительства
Ограничения движения и поверхности: Городские условия ограничивают размер шахты, требуя мер безопасности.
Соображения по району укладки: Инженерные коммуникации и сооружения влияют на доступность.
Управление водными ресурсами: Даже водонепроницаемые конструкции нуждаются в водоотливных насосах.
Структурная стабильность: круглые валы повышают устойчивость к сжатию, уменьшая армирование.
Сводка
Строительство шахты имеет жизненно важное значение для проектов по прокладке тоннелей и требует выбора метода в зависимости от условий на площадке. Понимание грунтовых вод, свойств почвы, ограничений по пространству и глубине обеспечивает оптимальную производительность. Предпочтение круглых конструкций и водонепроницаемой поддержки повышает стабильность и эффективность. Консультирование опытных подрядчиков дает ценную информацию о методологиях строительства в конкретных регионах.
|
.
