11. Примеры расчёта опускных колодцев по исходным данным

		Исходные данные:
	1	Пункт строительства:	Пойменная терраса реки
			Тикич. Черкасская обл.
	2	Назначение опускного колодца:	Фундамент под опору
			моста
		Инженерно-геологические условия	Четвертичные
	3		аллювиальные
		строительства:	отложения
			Наружный радиус
			колодца – 9,4м; стены
		Конструктивные особенности колодца	монолитные,
	4		железобетонные,
		(размерные и конструктивные особенности):
			толщина стенки – 1м;
			глубина погружения
			10,5м
			Погружение колодца без
		Выбор способа опускания колодца на основе	тиксотропной рубашки с
	5		применением
		анализа:
			опережающего
			водопонижения
	6	Радиус круглого колодца (внутренний):	8,4 м
	7	Глубина колодца:	10,5 м
	8	Уровень подземных вод (УПВ)	2,9 м
		Примечание:

Распределённая нагрузка q, кН/м2 на период строительства – 20 кН/м2, на период эксплуатации – 50 кН/м2.

11.1. Расчёт колодца на нагрузки и воздействия возникающие в условиях строительства

Колодец погружается без тиксотропной рубашки с применением опережающего водопонижения.

Данные инженерно-геологических условий (см. Табл. 11.1.1)

56

Инженерно-геологические условия участка строительства

					Табл. 11.1.1
№ слоя	Мощность,	Наименование	Физ.-механ. хар-ки грунта
	м					, Па
1	2,0	Насыпной	19	17		-
		слой
		Песок
2	3,6	мелкозернистый	18,5	25		-
		светлый
		Глина
3	0,8	ленточная	19	10		1,5 104
		пылеватая				∙
		тугопластичная
		Суглинок				0,5 104
4	4,1	пылеватый	19	15
		тугопластичный				∙

Рис.11.1.1. Инженерно-геологический разрез со схемой продольного сечения колодца

57

Решение

Предварительное= 1мзначение осреднённой по высоте толщины

стенки колодца = . Наружный+ = 8,4радиус+ 1 =колодца9,4 м :

Определяем для каждого слоя грунта приведённые высоты

/

1

2,0

лежащих выше слоёв грунта:

= 19 18,5

= 2,05 м;

1

= 1

∙ 2

/

2 + 1/

= 18,5

3,6 + 2,05

= 5,5 м;

2 = 2 ∙

3

19

3/ = 3 ∙ 3

+4 2/ = 19

0,8 + 5,5 = 6,3м.

Для вычисления

основного давления грунта

(формула 4.2;

19

1, 2

, 3

4.3) по Рис. 11.1.1 определяем коэффициенты

и

, а также функции

(Рис. 4.3, 4.4, 4.5). Полученные

значения

наносим на Рис.

11.1.2.а.

1.На0 =поверхности0 м; 1 = 19земли⁄(мотметка3 ; 1 =0,0)17°; 0⁄ = 0⁄9,4 = 0; = 1,0; 1 = 0; 2 = 0,55; = 0,2.

0 = (1 + 0,2) (0 + 20 0,55) = 13 кПа;

2.На1 =отметке2 м; 1-2,0= 19для лежащего⁄м3 ; 1выше= 17°;грунта0⁄ = 2,0⁄9,4 = 0,212; = 0,96; 1 = 0,05; 2 = 0,5; = 0,18.

1 = (1 + 0,18) (19 9,4 0,05 + 20 0,5) = 23,3кПа;

58

1

= 2,05 м;

= 18,5 ⁄м

; 2 = 25°; 0

⁄ =

На отметке -2,0 для лежащего ниже грунта

́

3

=

2,05⁄9,4 = 0,218; = 0,88; 1 = 0,075; 2 = 0,34;

0,28.

́

0,28) (18,5 9,4 0,075 + 20 0,34) =

1

= (1 +

На отметке -5,6 для = 25,4 кПа;

3.

2

= 2

+ 1 = 3,60 + 2,05 = 5,65 м; 2 =

́

18,5 ⁄м3 ; 2 = 25°; 0⁄ = 5,65⁄9,4 = 0,60; =

0,73; 1

= 0,18; 2

= 0,26;

= 0,26.

= (1 + 0,26)

(18,5 9,4 0,18 + 20 0,26) = 50 кПа;

2

; 3 = 10°; с =

2

= 5,5 м; 3 = 19 ⁄м

На отметке -5,6 для лежащего ниже грунта

́

3

= 0,375; 2 =

15 кПа; 0⁄ = 5,5⁄9,4 = 0,59; = 0,67; 1

0,59; 3

= 2,3; = 0,15.

2

=

(1

+ 0,15)

(19 9,4 0,375 + 20 0,59 − 15 2,3) =

́

4. На отметке -6,4= 50,9 кПа;

=

3

= 3

+ 2 = 0,8 + 5,5 = 6,3 м; 2 = 19 ⁄м ; 3

́

для лежащего выше грунта

3

10°; с

= 15 кПа; 0⁄ = 6,3⁄9,4 = 0,67; = 0,65; 1

=

0,42; 2

= 0,60; 3

= 2,4;

= 0,15.

3

= (1 + 0,15)

(19 9,4 0,42 + 20 0,60 − 15 2,4) =

На отметке -6,4

= 58,7 кПа;

3

= 6,3 м; 4 = 19 ⁄м

; 4 = 15°; с = 5 кПа; 0⁄ =

́

для лежащего ниже грунта

3

59

	6,3⁄9,4 = 0,67; = 0,66; 1 = 0,35; 2 = 0,43; 3 =
	2,1;	= 0,19.
	3 =	(1 + 0,19) (19 9,4 0,35 + 20 0,43 −5 2,1) =
	́				= 72,13кПа;
	На отметке -8,3						⁄м ; 4		=
5.	4 = 4		+ 3 = 1,9 + 6,3 = 8,2 м; 4 = 19
	15°; с		́					3	=
		= 5 кПа; 0⁄ = 8,2⁄9,4 = 0,87; = 0,60; 1
	0,43; 2		= 0,41; 3			= 2,3; = 0,19.
	4 = (1 + 0,19)					(19 9,4 0,43 + 20 0,41 − 15 2,3) =
	На отметке -8,8			= 87,5 кПа;
6.	5 = 5		+ 4 + 3			= 0,5 + 1,9 + 6,3 = 8,7 м; 4 =
				для лежащего выше грунта
				́
	19 ⁄м3 ; 4 = 15°; с = 5 кПа; 0⁄ = 8,7⁄9,4 =
	0,93; = 0,58; 1 = 0,45; 2 = 0,39; 3 = 2,3; = 0,19.
	5 = (1 + 0,19)				(19 9,4 0,45 + 20 0,39 − 5 2,3) =
	На отметке -10,5				= 90,0 кПа;
7.	6 = 6		+ 5 + 4			+ 3 = 0,5 + 1,9 + 1,7 + 6,3 =
				для лежащего выше грунта
	10,4 м; 4 = 19					́
				⁄м3 ; 4 = 15°; с = 5 кПа; 0⁄ =
	10,4⁄9,4 = 1,106; = 0,56; 1 = 0,49; 2						= 0,35; 3 =
	2,35; = 0,18.					(19 9,4 0,49 + 20 0,35 − 5 2,35) =
	2 = (1 + 0,18)
				= 97,7 кПа.

60

Удельные силы трения грунта (см. Рис. 11.1.1.б) определяем

на отметке 0,00 = (			+ )
по формуле (4.12):
.……………………
на отметке -2,00…………………					1	0 = 13 0.3057 = 4 кПа;
						= 22,3 0,3057 = 6,8 кПа;
на отметке -5,60……………………1 = 25,4 0,4663 = 11,8 кПа;
на отметке -6,40……..…						2 = 50 0,4663 = 23,3кПа;
	3	2 = 50,9 0,1763 + 15 = 25,35 кПа;
		= 58,7 0,1763 + 15 = 25,35кПа;
на отметке -8,30……………3 = 72,13 0,2679 + 5 = 24,32 кПа;
на отметке -8,80……………			4	= 87,5 0,2679 + 5 = 28,44 кПа;
на отметке -10,50……..……			5	= 90 0,2679 + 5 = 29,11 кПа;
			6	= 97,7 0,2679 + 5 = 31,17 кПа.

61

Рис. 11.1.2.а,б. Эпюры давления грунта (а) и удельных сил трения (б) для условий строительства

Силу трения грунта для расчёта на погружение находим по

формуле (4.13). 0 + 1

1 +

1

+ 2

2

+ +

−1

+

2

=

2

2

2

2 = 3,14 9,4 2 х

24,32 + 28,44

х

4 + 6,8

2 +

11,8 + 23,3

3,6 +

1,9 +

2

2

2

+3,14 9,6 2

28,44 + 29,1

0,5 +

29,1 + 31,17

1,7 =

2

2

= 8491,28 + 3955,77 = 12447,05 кН.

62

Вес колодца, необходимый для погружения на проектную

( + )/( 2 + ) ≥ ,

глубину находим из выражения (5.1).

Вес

= 1,15 12447,05 = 14314,1 кН.

= ∙ 0 ∙ = 0,9 25 546,4 = 12294 кН,

колодца после уточнения размеров:

Вывод. Требуется12294 кН < 12447 кН.

пригрузка на период погружения.

Вес

= 0,5

= 0,5 12447,05 = 6223,53 кН.

Сила трения 1

определяется по формуле (4.14).

Вес

1

2

= 0,9 19 3,14 9,15 2 0,1 8,3 = 680 кН.

грунта находящегося выше уступа ножа:

= 0,9 1,5 25 3,14 (8,2 + 8,7)

= 7567 кН.

Расчёт

днища:

2

∑

+ ∑ 1 ≥ ,

на всплытие выполняем по зависимости (5.15)

нагрузки с∑

- сумма

∙ ∙

где

всех постоянных расчётных нагрузок с учётом

1

соответствующими коэффициентами перегрузок;

- сумма усилий трения;

- площадь основания колодца;

уровня подземных вод над основанием

∑ - расчётное превышение

днища колодца;

- коэффициент надёжности от всплытия,

=

14314,1 + 6223,253 + 680 + 7567 = 28785 = 1,31,

принимаемый

равным 1,2.

3,14,

9,6 7,6 10

21993

=

1,31 > 1,2

следовательно, устойчивость против

всплытия обеспечена.

63

− ( 2 + с)

Давление грунта

находим из выражения (4.10)

=

в

− 2

,

=

14314,1 − 1,15 (8491,28 + 6,28 9,4 2,2 5)

− 2

3,14 9,4 2,2 0,2679

97,7 + 90,0

Коэффициент

неравномерности= бокового219 − 188давления= 31 кПагрунта.

= 0,

2

+

+

)/ ,

= (

определяется по выражению (4.8).

поскольку

31

выражение преобразуется:

= 1,34.

= 1 +

= 1 +

5

+ 6

6

90,4

97,7 + 90,0

1,7

Находим нагрузку на 1 пояс, равный 2м:

Интенсивность= +

этой∙

нагрузки= 90 + q=169,8 кН/м, тогда= 169,8по формуламкПа.

:

2

2

2

2

= −0,1488 2( − 1);

= 0,13662(

−1);

= [1

+

0,7854(

− 1)];

Находим:

= [1 +

0,5(

−1)].

= −0,1488 169,8 8,952

(1,34 −1) = 1303 кН∙ м;

= 0,1366 169,8 8,952

(1,34 − 1)

= 1196 кН ∙ м;

= 169,8 8,95

[1 + 0,7854 (1,34−

1)] = 1925 кН;

= 169,8 8,95 [1

+ 0,5 (1,34 − 1)] = 1778 кН.

64