Разделительная шпунтовая стенка

 

Использование: в строительстве. Сущность изобретения: разделительная шпунтовая стенка включает сплошное ограждение из металлического шпунта, закрепленное в несущем слое грунта. Стенка размещена между фундаментами существующего и возводимого зданий с охватом в углах фундамента последнего. Стенка снабжена погруженными в несущий слой грунта шпунтовыми сваями, расположенными вдоль стенки с шагом. Шпунтины стенки в верхней части соединены между собой и шпунтовыми сваями сваркой и горизонтальными тяжами, расположенными симметрично осям свай на 1/3 шага последних, а высота стенки равна мощности сжигаемого слоя грунта. 3 ил.

Изобретение относится к строительству, в частности к устройству примыканий вновь возводимых зданий к существующим, чтобы исключить влияние осадки основания вновь возводимого здания на деформации существующего, в месте примыкания между ними в основании устраивают разделительную шпунтовую стенку.

Известна конструкция разделительной шпунтовой стенки, возводимой способом стена в грунте. Разделительная шпунтовая стенка представляет бетонную стену, прорезающую основание от подошвы фундаментов до несущего слоя грунта и заделываему в него на глубину, достаточную для восприятия сил отрицательного трения, возникающих от оседающего грунта основания возводимого здания. Недостатки устройства значительный расход бетона, большая трудоемкость и высокая стоимость [1] Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является разделительная шпунтовая стенка, выполненная из металлического шпунта, имеет длину, равную глубине сжимаемой толщи, мощности слабых грунтов и глубине заделки в несущий слой, достаточной для восприятия отрицательного трения. Ширина шпунтовой стенки равна ширине возводимого здания в месте пристройки к существующему и снабжена у углов здания перпендикулярно расположенными выступами [2] Существенными недостатками указанного устройства являются высокий расход стали и высокая стоимость.

Задачей изобретения является снижение расхода металла трудоемкости и повышение экономичности изготовления разделительной шпунтовой стенки.

Поставленная задача решается благодаря тому, что в известной разделительной шпунтовой стенке, включающей сплошное ограждение из металлического шпунта, закрепленное в несущем слое грунта и размещенное между фундаментами существующего и возводимого зданий с охватом в углах фундамента последнего, высоту шпунтин стенки принимают равной активной мощности сжимаемого слоя грунта основания возводимого здания, отдельные шпунтовые сваи погружают в несущий слой грунта с шагом, достаточным для восприятия сил отрицательного трения грунта по шпунтовой стенке, отдельные шпунтины стенки в верхней части жестко соединяют между собой и шпунтовыми сваями сварными швами, причем шпунтовые сваи жестко соединяют с соседними шпунтинами на 1/3 шага шпунтовых свай горизонтальными тяжами.

Отличительные признаки предлагаемого технического решения заключаются в следующем.

Первый отличительный признак состоит в том, что в предлагаемом техническом решении высота шпунтин по длине стенки переменная, а именно, между отдельными шпунтовыми сваями, погруженными в несущий слой грунта, высота шпунтин стенки равна мощности сжимаемого слоя основания возводимого здания. В известном техническом решении высота шпунтин стенки одинакова по ее длине и равна мощности слабых слоев грунта, расположенных ниже подошвы фундамента, и величине заделки шпунта в несущий слой грунта. В результате в предлагаемом решении роль несущих элементов играют отдельные шпунтовые сваи, а шпунтины стенки между сваями имеют ограниченную высоту. В известном техническом решении каждая шпунтина играет роль несущего элемента и при этом прорезает всю толщу слабого грунта, где шпунт практически не работает.

Увеличение несущей способности шпунтовой сваи за счет ее значительного погружения в несущий слой грунта, согласно предлагаемого решения, позволяет существенно уменьшить высоту шпунтовой стенки в пролете между шпунтовыми сваями, что ведет к снижению металлоемкости шпунта и общей трудоемкости его погружения, а также повышению экономичности.

Второй отличительный признак заключается в том, что шпунтины в верхней части соединяются между собой с помощью сварных швов. В известном техническом решении они не соединены жестко между собой, так как каждая шпунтина работает как свая. В предлагаемом решении шпунтовая стенка работает как многопролетная балка-стенка, опирающаяся на шпунтовые сваи, которая должна воспринимать перерезывающие и изгибающие усилия, возникающие от действия сил отрицательного трения грунта по шпунтовой стенке. Таким образом, второй отличительный признак направлен на решение общей задачи, а именно включение в работу части шпунтовой стенки, как балки, что позволяет уменьшить высоту шпунтовой стенки в пролете между шпунтовыми сваями.

Третий отличительный признак связан с тем, что шпунтовая свая жестко соединена со шпунтинами стенки на 1/3 шага шпунтовых свай металлическими тяжами сварными швами. В известном техническом решении такие тяжи отсутствуют. Как отмечалось раньше, в предлагаемом техническом решении шпунтовая стенка работает как многопролетная балка. В середине пролета между шпунтовыми сваями возникают сжимающие напряжения, а над опорами (шпунтовыми сваями) растягивающие. Сжимающие напряжения, как показывают расчеты, полностью воспринимаются грунтом. Для восприятия растягивающих напряжений предусмотрено жесткое соединение шпунтин в верхней части над шпунтовыми сваями металлическими тяжами. Третий отличительный признак направлен на решение общей задачи включение в работу части шпунтовой стенки как балки, что позволяет уменьшить высоту шпунтовой стенки в пролете между шпунтовыми сваями и ведет к решению поставленной задачи.

Автору не известны технические решения, в которых в качестве разделительной шпунтовой стенки используют металлический шпунт, погруженный на глубину сжимаемой толщи грунта, а в качестве несущего элемента, воспринимающего вертикальные нагрузки от шпунта, отдельные шпунтовые сваи, погружаемые в несущий слой грунта, причем шпунтины стенки сварными швами и металлическими тяжами объединены в балку-стенку, поэтому отличительные признаки являются существенными.

На фиг. 1 показан общий вид разделительной шпунтовой стенки; на фиг. 2 разрез по А-А на фиг. 1; на фиг. 3 разрез Б-Б на фиг. 1.

Разделительная шпунтовая стенка, устраиваемая между фундаментом 1 существующего здания и фундаментом 2 возводимого, включает металлические шпунтины стенки 3, отдельные элементы которой жестко соединены между собой, заглубленную от подошвы фундамента существующего здания на глубину сжимаемой толщи основания Н_с возводимого здания и расположенную на всю ширину возводимого здания в месте пристройки с охватом фундамента возводимого здания, шпунтовые сваи 4, прорезающие слабый грунт 5 и заделываемые в несущий слой грунта 6 на глубину h_з и расположенные с шагом l_i по длине шпунтовой стенки, определяемым из условия равенства сил отрицательного трения грунта по шпунтовой стенке и несущей способности шпунтовых свай 4, отдельные шпунтины стенки 3 между собой и со шпунтовыми сваями 4 жестко соединены в верхней части сварными швами на длине l_ш, достаточной для восприятия перерезывающего усилия, и на 1/3 шага между шпунтовыми сваями в каждую сторону от них горизонтально расположенными тяжами 7.

Разделительная шпунтовая стенка работает следующим образом. При передаче нагрузки от возводимого сооружения на фундамент 2 отрицательное трение оседающего грунта в пределах сжимаемого грунта Н_с воспринимается шпунтинами стенки 3 и передается на шпунтовые сваи, прорезающие слабые грунты 5 и заделываемые в несущий слой грунта 6. Шаг шпунтовых свай l_i при глубине их заделки h_з в несущий слой грунта 6 обеспечивает неподвижность шпунтин стенки 3. Сварные швы между шпунтинами на длине l_ш и тяжи 7 обеспечивают работу шпунтовой стенки, как балки-стенки, и позволяют воспринимать перерезывающие усилия и растягивающие напряжения в балке-стенке.

Произведем экономическое сравнение предлагаемого и известного технических решений на примере реального объекта. Для жилого дома, возводимого по ул. Можайская 24-25 в Санкт-Петербурге и пристраиваемого к существующим жилым домам, "Фундаментпроектом" разработан проект разделительной шпунтовой стенки, аналогичный известному техническому решению. Для разделительной шпунтовой стенки использован шпунт Ларсен V длиной 14 м, погружаемый от подошвы фундаментов, прорезающий 12 метровую толщу слабых грунтов и заделываемый в несущий слой грунта (моренный суглинок) на глубину 2 м. Сила отрицательного трения грунта по шпунтовой стенке составляет N_т=103 кН. Заглубление шпунта на 2 м достаточно для восприятия этой силы.

Оценим стоимость разделительной шпунтовой стенки согласно изобретению. Высоту шпунтин стенки принимаем равной активной мощности сжимаемого слоя основания возводимого здания, а именно 6 м. С шагом l_i отдельные шпунтовые сваи погружаем в несущий слой грунта на 6 м. Таким образом, общая длина шпунтовой сваи составит 18 м. Определяем шаг l_i.

l_i= 3,1 м где F_d несущая способность шпунтовой сваи; γ_к коэффициент надежности (см. СНиП 2.02.03).

Несущая способность шпунтовой сваи найдена расчетным методом, как для забивной железобетонной сваи, причем учитывалось только сопротивление моренного суглинка полутвердой консистенции F_d= γ_c[γ_cRRA+UΣγ_cff_ih_i] 1 x [1 x 5350 x 0,01+1,24 x x(97,6+102+107)]432,7 кН, где γ_с=1;γ_cR=1;γ_cf=1 коэффициенты условий работы; R=5350 кПа; А=0,01 м² площадь поперечного сечения шпунтины; U=1,24 м периметр поперечного сечения шпунтины.

Также значительно сокращается и трудоемкость погружения шпунтовой стенки за счет значительного уменьшения общей длины погружения шпунта.

Таким образом, пример конкретного исполнения убедительно свидетельствует о том, что разделительная шпунтовая стенка имеет меньшую трудоемкость изготовления, в 2 раза меньший расход стали и в 2 раза дешевле, чем шпунтовая стенка известной конструкции. Экономические показатели предмета изобретения возрастают с увеличением мощности слабого слоя грунта.

Дополнительно следует отметить, что в Строительном тресте N 20 г. Санкт-Петербурга изготовлена и эксплуатируется установка на гусенечном ходу по вдавливанию свай, в том числе и металлического шпунта с усилием вдавливания 960 кН, которая позволяет безопасно выполнять работы вблизи существующих зданий по устройству разделительных шпунтовых стенок предлагаемой конструкции.

Формула изобретения

РАЗДЕЛИТЕЛЬНАЯ ШПУНТОВАЯ СТЕНКА, включающая сплошное ограждение из металлического шпунта, закрепленное в несущем слое грунта и размещенное между фундаментами существующего и возводимого зданий с охватом в углах фундамента последнего, отличающаяся тем, что для закрепления ограждения она снабжена погруженными в несущий слой грунта шпунтовыми сваями, расположенными вдоль стенки с шагом, шпунтины стенки в верхней части соединены между собой и шпунтовыми сваями сваркой и горизонтальными тяжами, расположенными симметрично осям свай на 1/3 шага последних, а высота стенки равна мощности сжимаемого слоя грунта.