ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ

ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

УТВЕРЖДАЮ

Зам. директора института

Г. ХАСХАЧИХ

Москва 1974

ПРЕДИСЛОВИЕ

"Методические рекомендации по предотвращению растяжки водопропускных труб" разработаны в Новосибирском филиале Всесоюзного научно-исследовательского института транспортного строительства в дополнение к действующим нормативным документам в соответствии с решением Технического управления Минтрансстроя.

В Рекомендациях изложена методика расчета и конструирования водопропускных труб с учетом явления растяжки в сложных инженерно-геологических условиях, в том числе в районах вечной мерзлоты. Применение Рекомендаций послужит улучшению качества и долговечности водопропускных труб, повышению их устойчивости против растяжки - деформации весьма распространенной, особенно в Северной строительно-климатической зоне.

Рекомендации составлены кандидатами техн. наук Л.С. Потаповым, Р.Е. Подвальным и И.З. Лобановым по результатам исследований, выполненных СибЦНИИСом в 1962-1972гг. совместно с проектными и строительными организациями Минтрансстроя. При разработке учтен многолетний опыт строительства и эксплуатации водопропускных труб на железных дорогах Сибири.

Директор СибЦНИИСа /Б. Корякин/

1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.2. В работе приведены: методики определения условий, при которых возможно возникновение растяжки труб, рекомендации по проектированию и строительству труб с учетом явления растяжки. 1

1.3. Принято, что целостность трубы (отсутствие растяжки) должна быть обеспечена как во время строительства, так и в период эксплуатации. При этом учитывается, что для сооружений на талых грунтах наиболее неблагоприятных периодом является время отсыпки насыпи в первые годы эксплуатации. Для сооружений на вечномерзлых грунтах неблагоприятные условия, кроме того, могут возникать и в процессе последующей длительной эксплуатации.

где К 0 - коэффициент стабильности;

γ - объемный вес грунта насыпи, т/м 3 ;

Н - высота насыпи, м;

Коэффициент, учитывающий влияние временной вертикальной нагрузки;

q - давление по подошве насыпи от временной вертикальной нагрузки, т/м 2 , определяемое по СН 200-62, где класс нагрузки К следует принимать равным 10 при талых и 14 при мерзлых грунтах в основании;

с н и φ н - нормативные величины удельного сцепления, т/м 2 , и угла внутреннего трения, град, в данной точке основания;

- напряжение в той же точке от собственного веса грунта основания, т/м 2 ;

γ 0 i - объемный вес грунта в i -ом слое основания, т/м 3 ;

для водонасыщенных грунтов γо = 1,0 т/м 3 ;

h i - мощность i -го слоя основания, м;

n i - количество слоев грунта основания, расположенные выше данной точки;

α= z /в - отношение глубины расположения данной точки основания (от подошвы насыпи) к полуширине основной площадки;

D - коэффициент, определяемый по графикам на рис.1 в зависимости от отношений α= z /в и η=В/в ;

в - полуширина подошвы насыпи, м.

где

;

;

.

В формулах (2) - (5):

Н - высота насыпи от ее верха до уровня расчетной плоскости, м;

В - полуширина насыпи в уровне расчетной плоскости, м;

х - координаты точек в расчетной плоскости, отсчитываемые от оси насыпи, м;

ξ - коэффициент бокового давленая грунта, который для насыпи разрешается принимать равным 0,333;

- коэффициент формы поперечника насыпи;

и - нормативные величины удельного сцепления, т/м 2 и угла внутреннего трения, град., для грунта слабой прослойки.

Примечания . З a расчетную плоскость принимают плоскость контакта слабой прослойки с более прочным грунтом, а для вечномерзлых грунтов – границу оттаивании с учетом возможного ее перемещения.

2. При величине коэффициента k > 1 (рис.3.б) в расчет вводят k = 1 и В = 1,5 m Н ; координаты x в этом случае отсчитывают от условной оси, отстоящей от подошвы откоса, продолженного до расчетной плоскости, на расстоянии 1,5 mH .

Рис.6 . Конструкция подушки из крупнообломочных грунтов при неглубоком залегании прочных пород в основании: 1 - подошва насыпи

5. КОНСТРУКТИВНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ ПО ПРЕДОТВРАЩЕНИЮ РАСТЯЖКИ ТРУБ

5.1. Конструктивные мероприятия, направленные на обеспечение устойчивости труб против растяжки при возможных подвижках окружающего грунта, включают:

а) применение фундаментов, объединенных по длине;

б) экранирование труб;

в) применение фундаментов с наклонными сваями;

г) применение металлических труб без разрезки их на секции.

Примечание . Конструктивное приспособление труб к восприятию усилий продольной растяжки в необходимых случаях должно быть дополнено мероприятиями против повышенных неравномерных осадок (например, применение свайных фундаментов).

n q = 1,092. Замену производят дренирующим грунтом, обводнение которого произойдет до отсыпки насыпи;

g 0 = 1,0 т/м 2 .

Решение . 1) Ориентировочно назначают глубину замены Н п = 4,0 м,

2) , где

. Результаты расчетов сводят в табл.5

Таблица 5

z , м	h , м	γ 0 , т/м 3	γ 0 n , т/м 2
							0,364	3,456		0,239
							0,364	3,820		0,232	0,070	54,6	2,78
							0,364	4,184		0,217	0,130	32,2	1,64
							0,364	4,548		0,199	0,179	25,4	1,29
							0,364	4,912		0,180	0,216	22,8	1,16
							0,364	5,276		0,162	0,243	21,7	1,11
				10,0			0,364	5,640		0,145	0,261	21,6	1 ,10
				11,0			0,364	6,000		0,126	0,277	21,7	1,11
				12,0			0,364	6,370"		0,114	0,285	22,4	1,14

Анализируя данные таблицы, находит К о = 1,10>1,0. Глубина замены принята с запасом.

4) Уменьшают глубину замены грунта до Н п = 3,0 м и повторяют расчет по п.2.

5) Анализируя данные таблицы повторного расчета, получают K 0 ≈ 1,00.

Вывод . Стабильность основания под грунтовой подушкой обеспечена.

Глубину области замены можно принять равной Н п = 3,0м.

Длина (вдоль оси насыпи) области замены грунта D n = 3,0×4×2 = 24м.

Ширина области замены грунта 2В = 2×18,2 = 36,4 м.

ПРИМЕР 4. PAC Насыпь однопутная (поперечник типовой ): Н = 12,2 м ; Н З = 10,0 м ; грунт насыпи - суглинок : γ =1,9 т / м 3 ; φ Н = 17 о (tg φ Н = 0,306, ξ = tg 2 (45 o - φ Н /2) = 545). Основание: а) под трубой подушка из крупнообломочного грунта (см. )- коэффициент трения кладки по грунту ψ = 0,50; б) рядом с подушкой глинистые грунты текучей и текучепластичной консистенции: γ 0 = 1,7 т/м 3 ; = 8° (tg =0, I 4; ξ = 0,75); расчетом установлена возможность подвижки насыпи и основания.

Коэффициенты перегрузки n : для веса грунта насыпи - 1,2 (0,8); для веса элементов трубы -1,1 (0,9); для давления грунта от временной нагрузки – 1,2 (0,8).

Решение . 1) Определяют нормальное к поверхности трубы силовое воздействие;

а) давление грунта на перекрытие трубы

N 1 = (в- B 1 )/2Н 3 d T Cγ (С определяют по приложению 8 СН 200-62).

б) давление грунта на обрезы фундамента

Возведение зданий на водонасыщенных грунтах требует дополнительных затрат и сложнее чем на грунтах других типов. Кроме влаги, которая негативно влияет на здание, грунты такого типа обладают слабой несущей способностью и требуют использования специальных решений. Чаще всего это требуется в глинах и суглинках.

Фундамент на водонасыщенных основаниях часто подвергается осадкам, причем не только непосредственно после возведения, но и долго после этого. В таких условиях популярны и сваи разного типа.

Также применяют песчаные подушки. Для отвода воды и защиты от нее устраивают дренаж участка и гидроизоляцию здания.

Сваи

Свайный фундамент для водонасыщенных грунтов передает нагрузку на нижележащие слои, которые прочнее. В частном строительстве применяют несколько типов свай:

• винтовые сваи;
• буронабивные сваи.

При устройстве буронабивных необходимо сначала бурить скважину, в которую затем заливается бетонный раствор, усиленный арматурным каркасом. Вода из грунта может заполнять канал и мешать его бетонировать.

Винтовые сваи удобнее и проще в использовании в таком случае. Это металлический стержень, защищенный от коррозии, что позволяет не беспокоиться о влиянии воды на стержень. Также на глубине малое содержание кислорода, необходимого для коррозии.

Винтовая свая удобна и тем, что на ее конце устроен винт, благодаря которому она ввинчивается в землю. После достижения проектной глубины он служит анкером, который держит конструкцию в основании при возникновении сил морозного пучения.

Плитные и ленточные конструкции

При опасности просадок применяют и технологию «плавающей» плиты. Такой фундамент представляет собой монолитную плиту из железобетона толщиной 0,4-0,6 м. Она располагается под всей площадью дома, что помогает равномернее распределять нагрузку на основание. При проседании или пучении плита сохраняет целостность и сохраняет конструкцию здания от разрушения. Основной недостаток - высокая цена решения.

При использовании ленточных фундаментов ограничивают неравномерность осадок разными способами. Одним из вариантов является применение перекрещивающихся лент. Для жесткости фундамент усиливают армированными каркасами и поясами: один пояс в подушке ленты, а второй поверху фундамента. Вариантом является увеличение площади опирания конструкции на основание.

Замена слабых оснований

Применяют и песчаные подушки, которыми заменяют слабые грунты. Для этих целей водонасыщенный грунт извлекают на глубину 1-2 м (и больше, зависит от условий) и заменяют на слой песка. Это позволяет уменьшить глубину заложения конструкции и увеличить несущую способность основания. Песок равномерно распределяет нагрузку на нижние слои. Песок также выступает в качестве дренажа воды из нижних слоев.

Какой фундамент лучше для водонасыщенного грунта? Ответ на этот вопрос зависит от характеристик и особенностей конкретного участка. Проводят инженерно-геологические изыскания, определяют не только состав и несущую способность основания, и уровень залегания воды. На основании этих данных рассчитывают стоимость и удобство всех решений. Независимо от выбранной конструкции в основаниях такого типа уделяют внимание дополнительной гидроизоляции фундамента и стен.

К водонасыщенным относятся глинистые грунты, рыхлые пески и просадочные супеси, которые склонны к разуплотнению, потере прочностных характеристик и разжижению. Возводить здания на такой почве нужно по индивидуальной технологии, но прежде следует выполнить геологические изыскания для строительства . Эти процедуры позволяют определить структурную прочность сжатия, количество органического вещества в грунте и степень его разложения, сжимаемость.

Особое внимание при строительстве на подобных грунтах уделяется монтажу фундамента, так как нужно найти оптимальные решения, которые исключат его неравномерную осадку.

Мероприятия по уменьшению осадки основания

Чтобы предотвратить чрезмерные неравномерности осадки, выполняют следующее:

• изменяют глубину залегания основания;
• увеличивают площадь подошв фундамента;
• при наличии более плотного верхнего слоя его применяют как распределительную подушку;
• в той части сооружения, где предполагается наибольшая осадка, обустраивают более глубокий подвал.

Если ожидается осадка фундамента свыше 150 мм, зданию придается строительный подъем - подошва поднимается на рассчитанную величину. Инженерные коммуникации в этом случае прокладывают в специальных каналах, канализационный трубопровод укладывают с увеличенным наклоном. В местах примыкания внешних предметов к основанию необходимо обеспечить зазор равный величине предполагаемой осадки.

Варианты устройства фундаментов на водонасыщенных грунтах

В основании делаются пояса из железобетона, воспринимающие нагрузки, которые воздействуют при прогибе здания. Определить перераспределение контактных давлений, вызванное воздействием изгибающих моментов, можно только зная конкретную величину неравномерной осадки. А это можно вычислить лишь путем инженерно-геологических изысканий.

Сократить время уплотнения фундамента можно при помощи устройства песчаных дрен ∅ 400-600 мм и глубиной 15-20 м в грунте на расстоянии 2,5-3 м. Сверху они объединяются песчаной подушкой толщиной 0,8-1 м. В местности, где нет песка, допускается использование картонных дрен.

• чтобы уменьшить глубину залегания подошвы, а давление передать на большую площадь, создаются песчаные подушки;
• уплотнить грунт можно путем обустройства известковых свай - при помощи обсадных труб подготавливаются скважины, которые заполняются негашеной известью, а при попадании грунтовых вод она гасится, что приводит к увеличению ее в объеме на 60-80 %;
• устройство дренирующих траншей глубиной примерно 5,5 м (учитывается предполагаемая величина осадок) и шириной в пределах 0,6-0,8 м, которые засыпаются песком, а поверху также делается песчаная подушка.

Но лучше выполнить сплошной «плавающий» либо коробчатый фундамент полностью под всем сооружением. Такой тип основания будет способствовать выравниванию неравномерной осадки.

Засыпка песчаным грунтом с уплотнением до К com≥0,95.

Засыпка пазух траншей местным грунтом с неконтролируемой степенью уплотнения к применению не рекомендуется.

Защитный слой над трубами не должен содержать твердых частиц, комков крупностью более 20мм, а также твердых включений в виде щебня, камней и т.п.

Уплотнение защитного слоя трамбовкой непосредственно над трубами запрещается.

Степень уплотнения грунта засыпки следует принимать в соответствии со СНиП2.05.02-85, но не менее К com≥0,95. На участках трубопроводов, где по условиям применения труб требуется повышенная степень уплотнения грунта и где невозможно обеспечить требуемое качественное уплотнение местного грунта

(суглинков, глин и т.п.), обратная засыпка на высоту не мене 30см над трубопроводом должна производиться привозным песчаным грунтом с повышенной степенью уплотнения. Такие участки должны быть в проекте особо выделены.Определение степени уплотнения грунта (удельный вес грунта в сухом состоянии или коэффициента его уплотнения) следует производить отбором проб с обеих сторон трубопровода не

реже, чем через 30 -50м, но не менее двух проб на участке между колодцами, и оформлять актами на скрытые работы.

Методы засыпки и уплотнения грунтов засыпки, а также применяемые при этом механизмы должны обеспечивать сохранность труб и исключать возможность их смещения.

Прокладка труб в футлярах в соответствии с требованиями СНиП 2.04.02-84, СНиП 2.05.03-84, СНиП 2.05.02-85, СНиП II-89-80* , ВСН 003, СП 109-34-97 (Магистральные газопроводы) переходы под железными дорогами и автомобильными дорогами надлежит принимать в стальных

футлярах. При обосновании допускается предусматривать устройство переходов трубопроводов без футляров. При пересечении трубопроводов из труб «Корсис» инженерных сетей расстояния по вертикали (в свету) и горизонтали принимаются с учетом требований СНиП II-89-80* (по табл.9).

Допускается нормативные расстояния до инженерных сетей и фундаментов сокращать, если исключается возможность повреждения трубопровода в случае осадки фундаментов, а также повреждения фундаментов, санитарной или технической безопасности сетей при разрушении последних.

Внутренний диаметр Dвн. футляра надлежит принимать: открытым способом - на 200 мм больше наружного диаметра Dнар. трубопровода; закрытым способом - в зависимости от длины L перехода и наружного диаметра Dнар трубопровода, согласно СНиП III-4-80. Трубопроводы систем водоотведения без футляра следует размещать ниже сетей транспортирующих воду питьевого качества на 0,4 м. В футлярах трубопровод водоотведения может размещаться выше водопровода на 0,2м. Но при этом расстояние от оси пересечения до обреза футляра должно быть не менее 5 м в каждую сторону в глинистых грунтах и 10 м - в крупнообломочных и песчаных грунтах.

Проектирование трубопроводов, прокладываемых щитовой проходкой или горным способом, в том числе трубопроводов глубокого заложения, необходимо выполнять согласно СНиП ΙΙ-91- 77 и Указаниям по производству и приемке работ по сооружению коллекторных тоннелей способом щитовой проходки в городах и промышленных предприятиях (СН 322-74). Ширина траншеи для стальных футляров, укладываемых открытым способом, определяется в соответствии с требованиями СНиП 3.02.01-87. Наименьшая ширина по дну траншеи с вертикальными стенками без учета их крепи должна составлять не менее 1,5 наружных диаметров футляра. В устойчивых грунтах нормальной влажности допускается рытье траншеи с вертикальными стенками без крепления на следующую глубину:

В насыпных песчаных и гравелистых грунтах - до 1 м;

В супесчаных и суглинистых грунтах - до 1,25 м;

В глинистых грунтах - до 1,5 м.

Для крепления стенок траншеи в грунтах повышенной влажности рекомендуется применять крепи.

При строительстве переходов из труб с двухслойной профилированной стенкой «Корсис» под автомобильными и железными дорогами, через водные преграды прокладка защитных стальных футляров может быть произведена закрытым (бестраншейным) способом следующими методами: продавливанием (микротоннелированием), проколом (прокалыванием, пробивкой), бурением и раскаткой.

При устройстве переходов через автомобильные дороги ΙΙΙ категории трубопроводы из труб с двухслойной профилированной стенкой «Корсис» могут укладываться без футляров, если обеспечиваются несущая способность, безопасность проектируемого трубопровода и надежность дороги.Если предусматривается реконструкция или восстановление изношенных сетей, и при этом укладку труб с двухслойной профилированной стенкой «Корсис» в футлярах и тоннелях, где межтрубное пространство должно заполняться цементным раствором, необходимо разрабатывать проект крепления труб, для каждого случая индивидуально.

Надежность трубопровода в значительной степени зависит от качества основания. Конструкция основания зависит от вида грунта, его несущей способности, материала и диаметра труб, а также глубины их заложения.

Керамические, железобетонные, асбестоцементные трубопроводы в песчаных и глинистых грунтах укладываются на естественном основании. Засыпку на глубину 0,2 м над верхом труб выполняют песчаным грунтом с уплотнением. В глинистых грунтах укладку труб производят на песчаных подушках. При укладке трубопроводов в водонасыщенных грунтах устраивают искусственное песчано-гравийное, щебеночное или бетонное основание на песчаной, гравийной или щебеночной подготовке в зависимости от естественного состояния грунта толщиной 150-200 мм. В скальных грунтах основания под трубопроводы выравнивают слоем уплотненного мягкого грунта высотой 100-150 мм.

В просадочных грунтах перед укладкой труб грунт уплотняют трамбовкой на глубину 0,2-0,3 м с предварительным замачиванием его водой.

При укладке трубопроводов на насыпных грунтах в качестве основания следует устраивать монолитную ж/б плиту, а если присутствуют плывуны, лёсы, торфяные грунты – необходимо эти грунты заменить более качественными, а может даже устраивать свайное основание.

Для предохранения от повреждения случайно упавшими тяжелыми предметами уложенные трубы присыпают грунтом на высоту 0,3-0,4 м над шелыгой трубы.

Конец работы -

Эта тема принадлежит разделу:

Проектирование внешней канализационной сети

На сайте сайт читайте: "проектирование внешней канализационной сети"

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Твитнуть

Все темы данного раздела:

Расположение трубопроводов водоотводящих сетей в пределах проездов
При разработке проектов водоотводящей системы должен решаться вопрос о прокладке трубопроводов в пределах проездов. Расположение канализационных трубопроводов обязательно должно увязываться с разме

Минимальная и максимальная глубина заложения трубопроводов
Минимальную глубину назначают, исходя из следующих трех условий: 1) исключения промерзания труб; 2) исключения разрушения труб под действием внешних нагрузок;

Соединение труб в колодцах
При построении продольного профиля трубопровода необходимо решить вопрос о соединении труб по высоте. В инженерной практике применяется два метода соединения труб: «шелыга в шелыгу»

Колодцы, устраиваемые на канализационной сети
На канализационной сети устраивают колодцы различного технологического назначения – смотровые, перепадные, промывные, а также соединительные камеры. Смотровыеколодц

Пересечение трубопроводов с препятствиями
Трубопроводы часто пересекаются с различными естественными и искусственными препятствиями. К естественным препятствиям относятся ручьи, реки, овраги. К искусственным – автомобильные и железные доро

Вентиляция водоотводящей сети
Из сточных вод, движущихся по трубопроводам, выделяются пары воды и газа – сероводород, аммиак, двуокись углерода, метан, а также пары бензина, керосина, что затрудняет эксплуатацию водоотводящей с

Строительство водоотводящих сетей
Строительство водоотводящих сетей связано с большими объемами земляных работ. Прокладывать их можно открытым или закрытым (щитовым) способами. При открытом способе производства работ транш