Заявка на проект
Оставьте ваши контактные данные и мы свяжемся с вами в ближайшее время
Нажимая кнопку Оставить заявку вы соглашаетесь с условиями Политики конфиденциальности
На сайте мы используем cookie для сбора информации технического характера.
OK
Часть 1. теория
Стандарт утвержден и введен в действие распоряжением Корпорации «Трансстрой» от 29.01.2001 г. № ПН-16. Дата введения 01 марта 2001 г.
Нагельное крепление котлованов
1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
Стандарт распространяется на типовые конструктивные решения и технологию устройства нагельного крепления вертикальных стенок и крутонаклонных откосов строительных котлованов и выемок в нескальных грунтах при строительстве железнодорожных и автодорожных тоннелей, метрополитенов, других заглубленных объектов транспортного назначения.
Стандарт распространяется на типовые конструктивные решения и технологию устройства нагельного крепления вертикальных стенок и крутонаклонных откосов строительных котлованов и выемок в нескальных грунтах при строительстве железнодорожных и автодорожных тоннелей, метрополитенов, других заглубленных объектов транспортного назначения.
2. НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ
В настоящем СТП использованы ссылки на следующие нормативные документы:
В настоящем СТП использованы ссылки на следующие нормативные документы:
- СНиП II-23-81*. Стальные конструкции
- СНиП III-4-80*. Техника безопасности в строительстве
- СНиП III-44-77. Тоннели железнодорожные, автодорожные и гидротехнические. Метрополитены
- Пособие по проектированию метрополитенов, 1992 г.
- СНиП 1.02.07-87. Инженерные изыскания для строительства
- СНиП 2.02.01-83*. Основания зданий и сооружений
- СНиП 2.03.01-84*. Бетонные и железобетонные конструкции
- СНиП 2.03.11-85. Защита строительных конструкций от коррозии
- СНиП 3.01.01-85*. Организация строительного производства
- СНиП 3.02.01-87*. Земляные сооружения. Основания и фундаменты
- СНиП 3.03.01-87. Несущие и ограждающие конструкции
- СНиП 3.04.03-85. Защита строительных конструкций и сооружений от коррозии
- СНиП 12-03-99. Безопасность труда в строительстве. Часть 1. Общие требования
- СНиП 32-04-97. Тоннели железнодорожные и автодорожные
- Правила безопасности при строительстве метрополитенов и подземных сооружений. 1992 г.
- ГОСТ 5781-82. Сталь горячекатаная для армирования железобетонных конструкций
- ГОСТ 7348-81. Проволока из углеродистой стали для армирования предварительно-напряженных железобетонных конструкций
- ГОСТ 8267-93. Щебень и гравий из шлаков черной и цветной металлургии для бетонов. Технические условия
- ГОСТ 8478-81. Сетки сварные для железобетонных конструкций. Технические условия
- ГОСТ 10178-85. Портландцемент и шлакопортландцемент. Технические условия
- ГОСТ 10354-82. Пленка полиэтиленовая. Технические условия
- ГОСТ 10727-91. Нити стеклянные однонаправленные. Технические условия
- ГОСТ 10884-94. Сталь арматурная, термомеханически упрочненная для железобетонных конструкций. Технические условия
- ГОСТ 23464-79. Цементы. Классификация
- ГОСТ 23732-79. Вода для бетонов и растворов. Технические условия
- ГОСТ 26633-91. Бетоны тяжелые и мелкозернистые
- ГОСТ 30515-97. Цементы. Общие технические условия.
3. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
3.1. Настоящий СТП разработан в развитие СНиП III-44-77, Пособия по проектированию метрополитенов (1992 г.), СНиП 32-04-97, СНиП 3.02.01-87*.
3.2. Наряду с настоящим СТП при проектировании и производстве работ по устройству нагельного крепления следует руководствоваться указаниями соответствующих глав СНиП и ГОСТ РФ по разд. 2 настоящего СТП, а также нормативных документов органов государственного управления и надзора и ведомственных нормативных документов
3.1. Настоящий СТП разработан в развитие СНиП III-44-77, Пособия по проектированию метрополитенов (1992 г.), СНиП 32-04-97, СНиП 3.02.01-87*.
3.2. Наряду с настоящим СТП при проектировании и производстве работ по устройству нагельного крепления следует руководствоваться указаниями соответствующих глав СНиП и ГОСТ РФ по разд. 2 настоящего СТП, а также нормативных документов органов государственного управления и надзора и ведомственных нормативных документов
3.3. Нагельное крепление должно обеспечивать устойчивость вертикальных стенок и крутонаклонных откосов строительных котлованов и выемок путем укрепления прилегающего грунтового массива системой армирующих стержней (грунтовых нагелей) и устройства защитного покрытия поверхности стенки (откоса). В отличие от анкеров, передающих давление на ограждение в границах зоны заделки в глубокие слои грунта за пределы призмы обрушения, нагели связывают грунтовый массив по всей своей длине, образуя самонесущую массивную подпорную стенку из армированного грунта. Примеры применения приведены на рис. 3.1.
3.4. Нагельное крепление, как наиболее экономичный метод, не требующий возведения массивной ограждающей конструкции (свайная, шпунтовая, железобетонная и др. подпорные стенки), усиленной анкерами или распорками, следует применять при соответствующем технико-экономическом обосновании во всех случаях, когда это возможно по инженерным и гидрогеологическим условиям, а разработка
котлована с естественными откосами невозможна или нецелесообразна по условиям существующей застройки.
3.4. Нагельное крепление, как наиболее экономичный метод, не требующий возведения массивной ограждающей конструкции (свайная, шпунтовая, железобетонная и др. подпорные стенки), усиленной анкерами или распорками, следует применять при соответствующем технико-экономическом обосновании во всех случаях, когда это возможно по инженерным и гидрогеологическим условиям, а разработка
котлована с естественными откосами невозможна или нецелесообразна по условиям существующей застройки.
Рис. 3.1. Примеры применения нагельного крепления котлованов и откосов в транспортном строительстве
3.5. Нагельное крепление допускается в пылевато-глинистых связных грунтах (супеси, суглинки, глины) твердой, полутвердой и тугопластичной консистенции (показатель текучести J1 £ 0,05), за исключением просадочных и набухающих, а также в искусственно уплотненных в природном залегании грунтах, способных удерживать на период возведения защитного покрытия откос заданной крутизны высотой не менее расчетного шага нагелей по вертикали и обеспечивающих необходимое по расчету сцепление с армирующим элементом (нагелем). Возможность и целесообразность применения нагельного крепления в грунтах других типов должна быть определена по результатам устройства и испытаний опытных фрагментов крепи.
3.6. Нагельное крепление применяется для стен и крутонаклонных откосов строительных котлованов и выемок глубиной, как правило, не более 15 м и отсутствии водоносных и трудно осушаемых грунтов как временное, а при устройстве надлежащей антикоррозионной защиты - и как постоянное.
3.7. Применение нагельного крепления в качестве постоянной конструкции стен транспортных тоннелей и сооружений метрополитена не допускается.
3.8. Временную нагельную крепь следует использовать на период до возведения постоянной конструкции и обратной засыпки котлована. Нагельная крепь с монолитным набрызгбетонным или сборным покрытием, оставленная в грунте после засыпки котлована, может быть использована в качестве шумовиброзащиты на период эксплуатации метрополитена при обосновании того, что нагели не передают вибрацию на близлежащие здания и сооружения.
3.9. В случае глубоких котлованов, а также при переменных грунтовых условиях возможны комбинации нагельной крепи с другими типами ограждающих конструкций:
заанкеренная свайная стенка или «стена в грунте» (рис. 3.2а);
консольная стенка (рис. 3.2б);
3.6. Нагельное крепление применяется для стен и крутонаклонных откосов строительных котлованов и выемок глубиной, как правило, не более 15 м и отсутствии водоносных и трудно осушаемых грунтов как временное, а при устройстве надлежащей антикоррозионной защиты - и как постоянное.
3.7. Применение нагельного крепления в качестве постоянной конструкции стен транспортных тоннелей и сооружений метрополитена не допускается.
3.8. Временную нагельную крепь следует использовать на период до возведения постоянной конструкции и обратной засыпки котлована. Нагельная крепь с монолитным набрызгбетонным или сборным покрытием, оставленная в грунте после засыпки котлована, может быть использована в качестве шумовиброзащиты на период эксплуатации метрополитена при обосновании того, что нагели не передают вибрацию на близлежащие здания и сооружения.
3.9. В случае глубоких котлованов, а также при переменных грунтовых условиях возможны комбинации нагельной крепи с другими типами ограждающих конструкций:
заанкеренная свайная стенка или «стена в грунте» (рис. 3.2а);
консольная стенка (рис. 3.2б);
- естественный пологий откос (рис. 3.2в).
4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ НАГЕЛЬНОГО КРЕПЛЕНИЯ
Исходные данные и изыскания
4.1. Для проектирования нагельной крепи необходимы следующие исходные данные:
4.2. Инженерно-геологические изыскания следует выполнять в соответствии с требованиями СНиП 1.02.07-87 и Инструкции ВСН 190-78 [1].
4.3. Инженерно-геологические изыскания для проектирования и устройства крепления должны быть проведены на глубине не менее 1,5Н + 5 м, где Н-глубина котлована или высота откоса.
4.4. При наличии в непосредственной близости от проектируемого крепления зданий и сооружений необходимо обследовать состояние их конструкций и фундаментов для учета и оценки возможных деформаций от раскрытия котлована. В необходимых случаях следует укреплять основания и фундаменты таких сооружений. Характер и объем обследований должен определяться для каждого конкретного объекта строительства.
Исходные данные и изыскания
4.1. Для проектирования нагельной крепи необходимы следующие исходные данные:
- генеральный план участка территории, отведенной под строительную площадку с нанесенными коммуникациями, контурами прилегающих зданий и сооружений, а также отметками их заложения;
- конструкции прилегающих коммуникаций зданий и сооружений, их фундаментов, а также нагрузки, передаваемые ими на основание;
- отчет по инженерно-геологическим изысканиям по всей трассе строительства, который должен содержать геологические разрезы, отражающие все грунтовые прослойки и напластования, мощности слоев и их наклон, уровень грунтовых вод (с учетом сезонных колебаний);
- физико-механические характеристики грунтов, оценка возможного наличия в грунтах крупных включений и скальных пород, степень агрессивности грунтовых вод.
4.2. Инженерно-геологические изыскания следует выполнять в соответствии с требованиями СНиП 1.02.07-87 и Инструкции ВСН 190-78 [1].
4.3. Инженерно-геологические изыскания для проектирования и устройства крепления должны быть проведены на глубине не менее 1,5Н + 5 м, где Н-глубина котлована или высота откоса.
4.4. При наличии в непосредственной близости от проектируемого крепления зданий и сооружений необходимо обследовать состояние их конструкций и фундаментов для учета и оценки возможных деформаций от раскрытия котлована. В необходимых случаях следует укреплять основания и фундаменты таких сооружений. Характер и объем обследований должен определяться для каждого конкретного объекта строительства.
Состав проекта
4.5. Проектирование временной нагельной крепи, котлованов и откосов следует выполнять при разработке раздела «Организация строительства». Когда нагельная крепь используется как постоянная, ее дополнительно следует учитывать на стадии ТЭО и при разработке рабочей документации по проектируемому объекту.
4.6. Проектная документация по устройству нагельной крепи, должна содержать оптимальные конструктивно-технологические решения крепления, выявленные в результате расчета и сравнения технико-экономических показателей вариантов, включая:
4.7. Для контроля за применяемыми технологиями и качеством устройства нагельного крепления в состав проекта производства работ должен входить Технологический регламент (Карта), в котором излагаются последовательность и методы выполнения работ (операций), требования по технике безопасности, схемы операционного контроля, состав руководящего и контролирующего персонала.
Технологический регламент устройства нагельного крепления подлежит согласованию с генподрядчиком и заказчиком строящегося объекта. Для разработки технологического регламента и авторского надзора при выполнении работ по этому регламенту следует привлекать специализированную научно-исследовательскую организацию.
4.8. Проект производства работ по возведению нагельной крепи должен содержать:
4.9. В проекте должны быть предусмотрены конструктивные и технологические мероприятия по проведению пробных испытаний нагелей, в процессе которых определяется соответствие несущей способности по грунту расчетной нагрузке на нагель и отрабатывается технология устройства нагелей. По результатам пробных испытаний при необходимости следует откорректировать проектные решения.
4.10. Длину, угол наклона и диаметр скважин под нагели, а также технологию устройства как нагелей, так и защитного покрытия следует назначать с учетом возможного влияния на прилегающие коммуникации и фундаменты зданий и сооружений, соблюдения допускаемых требований по уровню шума и вибрации на объекте строительства.
4.11. Выбор конструкции и технологии устройства крепления для различных инженерно-геологических и прочих условий строительства проводятся в три этапа. На первом, предварительном, выбирают виды крепи рациональные для данных условий; на втором определяют оптимальные конструктивно-технологические параметры и показатели технико-экономической эффективности для каждого вида; на третьем на основе анализа показателей конкурирующих оптимальных вариантов принимают окончательное решение. Если рациональный вид крепления очевиден, выбор можно вести в два этапа. Задача оптимизации должна быть решена на втором этапе.
4.12. В качестве критериев оптимальности крепления должны, как правило, использоваться следующие технико-экономические показатели эффективности его конструкции и технологии устройства: стоимость, трудоемкость, материалоемкость, сроки возведения. Учитывая необходимость применения для всех типов крепления значительного количества прокатного металла, критерий материалоемкости допускается сводить к критерию металлоемкости. Задача оптимизации конструкции крепления должна быть поставлена и решена как многокритериальная.
4.13. При проектировании крепи необходимо учитывать возможности подрядной строительной организации и наличие у нее специализированного оборудования.
4.5. Проектирование временной нагельной крепи, котлованов и откосов следует выполнять при разработке раздела «Организация строительства». Когда нагельная крепь используется как постоянная, ее дополнительно следует учитывать на стадии ТЭО и при разработке рабочей документации по проектируемому объекту.
4.6. Проектная документация по устройству нагельной крепи, должна содержать оптимальные конструктивно-технологические решения крепления, выявленные в результате расчета и сравнения технико-экономических показателей вариантов, включая:
- пояснительную записку с расчетом и обоснованием принятых проектных решений;
- детальные рабочие чертежи конструкции крепи;
- проект производства работ, разработанный в соответствии со СНиП 3.01.01-85*.
4.7. Для контроля за применяемыми технологиями и качеством устройства нагельного крепления в состав проекта производства работ должен входить Технологический регламент (Карта), в котором излагаются последовательность и методы выполнения работ (операций), требования по технике безопасности, схемы операционного контроля, состав руководящего и контролирующего персонала.
Технологический регламент устройства нагельного крепления подлежит согласованию с генподрядчиком и заказчиком строящегося объекта. Для разработки технологического регламента и авторского надзора при выполнении работ по этому регламенту следует привлекать специализированную научно-исследовательскую организацию.
4.8. Проект производства работ по возведению нагельной крепи должен содержать:
- технологическую схему устройства крепи и разработки грунта с указаниями по организации строительства;
- необходимое оборудование, объемы и сроки работ;
- чертежи вспомогательных сооружений и устройств;
- указания по технике безопасности.
4.9. В проекте должны быть предусмотрены конструктивные и технологические мероприятия по проведению пробных испытаний нагелей, в процессе которых определяется соответствие несущей способности по грунту расчетной нагрузке на нагель и отрабатывается технология устройства нагелей. По результатам пробных испытаний при необходимости следует откорректировать проектные решения.
4.10. Длину, угол наклона и диаметр скважин под нагели, а также технологию устройства как нагелей, так и защитного покрытия следует назначать с учетом возможного влияния на прилегающие коммуникации и фундаменты зданий и сооружений, соблюдения допускаемых требований по уровню шума и вибрации на объекте строительства.
4.11. Выбор конструкции и технологии устройства крепления для различных инженерно-геологических и прочих условий строительства проводятся в три этапа. На первом, предварительном, выбирают виды крепи рациональные для данных условий; на втором определяют оптимальные конструктивно-технологические параметры и показатели технико-экономической эффективности для каждого вида; на третьем на основе анализа показателей конкурирующих оптимальных вариантов принимают окончательное решение. Если рациональный вид крепления очевиден, выбор можно вести в два этапа. Задача оптимизации должна быть решена на втором этапе.
4.12. В качестве критериев оптимальности крепления должны, как правило, использоваться следующие технико-экономические показатели эффективности его конструкции и технологии устройства: стоимость, трудоемкость, материалоемкость, сроки возведения. Учитывая необходимость применения для всех типов крепления значительного количества прокатного металла, критерий материалоемкости допускается сводить к критерию металлоемкости. Задача оптимизации конструкции крепления должна быть поставлена и решена как многокритериальная.
4.13. При проектировании крепи необходимо учитывать возможности подрядной строительной организации и наличие у нее специализированного оборудования.
Основные расчетные требования
4.14. К основным параметрам, характеризующим конструкцию нагельного крепления относятся (рис. 4.1):
0,4 Н £ l £ 0,8 Н, где Н - глубина котлована,
0,5 м £ а £ 1,5 м,
0 £ a £ 30°,
12 мм £ da £ 28 мм, кл. АII-AV,
0 £ b £ 20°,
Для набрызгбетонного покрытия
50 £ d £ 150 мм.
- длина нагелей l;
- расстояние между ярусами анкеров а;
- шаг нагелей в ярусе b; · при равномерном размещении нагелей линейный параметр сетки армирования грунта а;
- угол наклона нагелей к горизонту a;
- диаметр арматуры нагелей da;
- диаметр скважины dc;
- толщина защитного покрытия d;
- угол откоса b.
0,4 Н £ l £ 0,8 Н, где Н - глубина котлована,
0,5 м £ а £ 1,5 м,
0 £ a £ 30°,
12 мм £ da £ 28 мм, кл. АII-AV,
0 £ b £ 20°,
Для набрызгбетонного покрытия
50 £ d £ 150 мм.
Рис. 4.1. Основные конструктивные параметры нагельного крепления
4.15. Расчет крепления выполняется исходя из следующей модели: нагели, воспринимая растягивающие усилия, за счет трения вступают во взаимодействие с окружающим грунтом, увеличивая в нем величину эффективного сцепления, и связывают в пределах своей длины в единое целое грунтовый массив, который рассматривается как массивная подпорная стенка, способная воспринимать давление грунта и внешние нагрузки.
4.16. Методика расчета включает следующие этапы:
4.17. Расчет параметров армирования ведут на основе рассмотрения напряженно-деформированного состояния массива с учетом приращения величины эффективного сцепления. При этом должно быть обеспечено условие совместности деформаций нагелей и окружающего грунта, а также соответствия несущей способности нагелей по грунту и арматуре расчетной.
4.18. Расчеты внешней устойчивости должны включать проверку устойчивости армированного массива на опрокидывание и сдвиг относительно основания (рис. 4.2) и выполняются по следующим условиям:
4.16. Методика расчета включает следующие этапы:
- определение параметров армирования массива (количество ярусов, шаг установки, длина, наклон, диаметр нагелей) из условия обеспечения совместной работы нагельных элементов и грунта (внутренняя устойчивость);
- проверка длины нагелей из условия устойчивости армированного массива на опрокидывание и сдвиг по основанию (внешняя устойчивость);
- определение характеристик защитного покрытия стенки (откоса) и проверка шага расстановки нагелей из условия предупреждения локального вывала грунта между нагелями.
4.17. Расчет параметров армирования ведут на основе рассмотрения напряженно-деформированного состояния массива с учетом приращения величины эффективного сцепления. При этом должно быть обеспечено условие совместности деформаций нагелей и окружающего грунта, а также соответствия несущей способности нагелей по грунту и арматуре расчетной.
4.18. Расчеты внешней устойчивости должны включать проверку устойчивости армированного массива на опрокидывание и сдвиг относительно основания (рис. 4.2) и выполняются по следующим условиям:
Где SМуд — сумма моментов удерживающих сил, воздействующих на армированный массив, относительно центра вращения (т. О);
SМопр — сумма моментов опрокидывающих сил относительно того же центра;
gn — коэффициент надежности, принимаемый в соответствии с указаниями СНиП 2.02.01-83* в зависимости от класса сооружения и расчетной сейсмичности площадки строительства;
gс — коэффициент условий работ ( gс = 0,9);
G — общий вес армированного массива;
j — угол внутреннего трения грунта, лежащего в основании армируемого массива;
Е — равнодействующая внешних сдвигающих нагрузок.
SМопр — сумма моментов опрокидывающих сил относительно того же центра;
gn — коэффициент надежности, принимаемый в соответствии с указаниями СНиП 2.02.01-83* в зависимости от класса сооружения и расчетной сейсмичности площадки строительства;
gс — коэффициент условий работ ( gс = 0,9);
G — общий вес армированного массива;
j — угол внутреннего трения грунта, лежащего в основании армируемого массива;
Е — равнодействующая внешних сдвигающих нагрузок.
4.19. В случае, когда нагельная подпорная стенка расположена на косогорах, в основании имеются слабые или круто падающие пласты грунта, следует провести расчет общей устойчивости закрепленного массива вместе с окружающим грунтом по круглоцилиндрическим поверхностям скольжения.
4.20. Характеристики набрызгбетонного защитного покрытия стенки (откоса) следует определять прочностным расчетом в соответствии с указаниями ВСН 126-90 [6].
4.21. Расчеты надлежит выполнять исходя из глубины котлована (высоты откоса), инженерно-геологических условий, физикомеханических характеристик грунтов и при максимально невыгодном сочетании внешних нагрузок.
4.20. Характеристики набрызгбетонного защитного покрытия стенки (откоса) следует определять прочностным расчетом в соответствии с указаниями ВСН 126-90 [6].
4.21. Расчеты надлежит выполнять исходя из глубины котлована (высоты откоса), инженерно-геологических условий, физикомеханических характеристик грунтов и при максимально невыгодном сочетании внешних нагрузок.
Рис. 4.2. Схема к расчету устойчивости нагельного крепления
4.22. В случаях, когда грунты слагающие стенку (откос), пучинистые и возможно их промерзание, или грунты набухающие, при расчетах необходимо учитывать действие сил морозного пучения или набухания в соответствии с указаниями СНиП 2.02.01-83*.
4.23. Для получения оптимальной конструкции крепления расчеты рекомендуется вести с применением персональных компьютеров по специально разработанным программам типа «КРЕПЬ» (разработчик НИЦ «Тоннели и метрополитены» ОАО ЦНИИС), «АРМОГРУНТ» (разработчик Санкт-Петербургский университет путей сообщения). Пример расчета по программе «КРЕПЬ» приведен в приложении А.
4.23. Для получения оптимальной конструкции крепления расчеты рекомендуется вести с применением персональных компьютеров по специально разработанным программам типа «КРЕПЬ» (разработчик НИЦ «Тоннели и метрополитены» ОАО ЦНИИС), «АРМОГРУНТ» (разработчик Санкт-Петербургский университет путей сообщения). Пример расчета по программе «КРЕПЬ» приведен в приложении А.
5. КОНСТРУКЦИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ УСТРОЙСТВА ГРУНТОВЫХ НАГЕЛЕЙ
Погружные и буроинъекционные нагели
5.1. Для крепления грунтовых стен (откосов) в качестве нагелей следует применять систему арматурных стержней, устанавливаемых по мере разработки котлована (выемки) и предназначенных для повышения сопротивления грунта на растяжение и сдвиг путем взаимодействия с массивом по всей своей длине. Используются, как правило, рифленые арматурные стержни класса A-II - A-V диаметром 12 ... 28 мм периодического или винтового профиля по ТУ 14-2-686-86* [2]. Стержневая арматура должна соответствовать требованиям СНиП 2.03.01-84, ГОСТ 5781, ГОСТ 10884. Арматура винтового профиля используется в комплекте с соединительными элементами по ТУ 14-283-19-86 [3] в соответствии с Рекомендациями по применения арматурной стали винтового профиля [4]. Данные по некоторым арматурным нагельным стержням приведены в приложении Б.
5.2. В зависимости от типа грунта и применяемого оборудования (приложение В) арматурные стержни могут быть погружены непосредственно в целик грунта забивкой, задавливанием или завинчиванием, а также установлены в предварительно пробуренных скважинах диаметром 60 ... 120 мм с закреплением цементным раствором (буроинъекционные нагели).
5.3. Погружение стержней допускается в глинистых грунтах твердой или полутвердой консистенции при глубине котлована (откоса), как правило, до 7 ... 8 м, с шагом по вертикали и горизонтали по расчету, но не более 1 м. Расположение стержней - через один в шахматном порядке или порядное. При расчетном шаге стержней менее 0,4 ... 0,5 м устройство нагельного крепления, является экономически и технически нецелесообразным.
5.4. Устройство буроинъекционных нагелей допускается как в твердых и пластичных глинах, так и в супесях с шагом по вертикали и горизонтали по расчету, но не более 1,5 м. Расположение нагелей в ярусах через один в шахматном порядке.
5.5. Нагель в устойчивых глинистых грунтах устраивается с помощью универсального бурового станка по следующей технологии (рис. 5.1а):
5.6. При помощи инвентарной опускной инъекционной трубки цементный раствор подается в скважину, начиная со дна и до полного заполнения. По мере заполнения скважины инъекционная трубка извлекается. Давление подачи нагнетания должно соответствовать необходимому для полного заполнения скважины.
5.7. Нагель в супесчаных грунтах при возможности осыпания скважины устраивается с помощью универсального бурового станка по следующей технологии (рис. 5.1б):
5.8. Омоноличивающий цементный раствор должен обеспечивать связь с грунтом и способствовать антикоррозионной защите армирующего стержня. Раствор должен обладать оптимальной вязкостью, минимальным водоотделением и прочностью не менее 1,5 МПа.
5.9. Оптимальная вязкость раствора обеспечивается водоцементным отношением В/Ц = 0,4 ... 0,6. Цементный раствор для предупреждения расслоения и образования комков следует сохранять в подвижном состоянии вплоть до нагнетания в скважину.
5.10. Нагели должны быть снабжены по всей своей длине специальными центраторами (см. рис. 5.1), обеспечивающими их расположение по центру скважины. Шаг центраторов 2,5 ... 3 м. При необходимости нагель должен иметь резьбовой оголовок для закрепления на защитном покрытии.
Погружные и буроинъекционные нагели
5.1. Для крепления грунтовых стен (откосов) в качестве нагелей следует применять систему арматурных стержней, устанавливаемых по мере разработки котлована (выемки) и предназначенных для повышения сопротивления грунта на растяжение и сдвиг путем взаимодействия с массивом по всей своей длине. Используются, как правило, рифленые арматурные стержни класса A-II - A-V диаметром 12 ... 28 мм периодического или винтового профиля по ТУ 14-2-686-86* [2]. Стержневая арматура должна соответствовать требованиям СНиП 2.03.01-84, ГОСТ 5781, ГОСТ 10884. Арматура винтового профиля используется в комплекте с соединительными элементами по ТУ 14-283-19-86 [3] в соответствии с Рекомендациями по применения арматурной стали винтового профиля [4]. Данные по некоторым арматурным нагельным стержням приведены в приложении Б.
5.2. В зависимости от типа грунта и применяемого оборудования (приложение В) арматурные стержни могут быть погружены непосредственно в целик грунта забивкой, задавливанием или завинчиванием, а также установлены в предварительно пробуренных скважинах диаметром 60 ... 120 мм с закреплением цементным раствором (буроинъекционные нагели).
5.3. Погружение стержней допускается в глинистых грунтах твердой или полутвердой консистенции при глубине котлована (откоса), как правило, до 7 ... 8 м, с шагом по вертикали и горизонтали по расчету, но не более 1 м. Расположение стержней - через один в шахматном порядке или порядное. При расчетном шаге стержней менее 0,4 ... 0,5 м устройство нагельного крепления, является экономически и технически нецелесообразным.
5.4. Устройство буроинъекционных нагелей допускается как в твердых и пластичных глинах, так и в супесях с шагом по вертикали и горизонтали по расчету, но не более 1,5 м. Расположение нагелей в ярусах через один в шахматном порядке.
5.5. Нагель в устойчивых глинистых грунтах устраивается с помощью универсального бурового станка по следующей технологии (рис. 5.1а):
- бурение скважины шнеком;
- погружение в скважину арматурного стержня;
- заполнение скважины цементным раствором через инвентарную инъекционную трубку;
- закрепление головки нагеля на защитном покрытии после схватывания цементного раствора в скважине.
5.6. При помощи инвентарной опускной инъекционной трубки цементный раствор подается в скважину, начиная со дна и до полного заполнения. По мере заполнения скважины инъекционная трубка извлекается. Давление подачи нагнетания должно соответствовать необходимому для полного заполнения скважины.
5.7. Нагель в супесчаных грунтах при возможности осыпания скважины устраивается с помощью универсального бурового станка по следующей технологии (рис. 5.1б):
- бурение скважины с обсадкой;
- погружение в скважину арматурного стержня;
- заполнение скважины цементным раствором через обсадные трубы по мере их извлечения;
- закрепление головки нагеля на защитном экране после схватывания цементного раствора в скважине.
5.8. Омоноличивающий цементный раствор должен обеспечивать связь с грунтом и способствовать антикоррозионной защите армирующего стержня. Раствор должен обладать оптимальной вязкостью, минимальным водоотделением и прочностью не менее 1,5 МПа.
5.9. Оптимальная вязкость раствора обеспечивается водоцементным отношением В/Ц = 0,4 ... 0,6. Цементный раствор для предупреждения расслоения и образования комков следует сохранять в подвижном состоянии вплоть до нагнетания в скважину.
5.10. Нагели должны быть снабжены по всей своей длине специальными центраторами (см. рис. 5.1), обеспечивающими их расположение по центру скважины. Шаг центраторов 2,5 ... 3 м. При необходимости нагель должен иметь резьбовой оголовок для закрепления на защитном покрытии.
Антикоррозионная защита нагелей
5.13. Антикоррозионная защита постоянных нагелей, устанавливаемых для долговременного (свыше двух лет) крепления откосов должна быть выполнена в соответствии со СНиП 3.04.03-85 и отвечать следующим требованиям:
5.14. Степень антикоррозионной защиты следует назначать в зависимости от продолжительности эксплуатации и уровня агрессивности среды.
5.15. В сильноагрессивных средах (средняя интенсивность коррозии свыше 0,5 мм/год) при сроке эксплуатации свыше трех лет должна применяться усиленная антикоррозионная защита.
5.13. Антикоррозионная защита постоянных нагелей, устанавливаемых для долговременного (свыше двух лет) крепления откосов должна быть выполнена в соответствии со СНиП 3.04.03-85 и отвечать следующим требованиям:
- обеспечивать надежную защиту на весь планируемый период;
- не допускать снижения прочностных характеристик стали;
- охватывать (без микроскопических пустот) защищаемый от коррозии стержень;
- не допускать снижения сцепления стержня с цементным раствором или грунтом.
5.14. Степень антикоррозионной защиты следует назначать в зависимости от продолжительности эксплуатации и уровня агрессивности среды.
5.15. В сильноагрессивных средах (средняя интенсивность коррозии свыше 0,5 мм/год) при сроке эксплуатации свыше трех лет должна применяться усиленная антикоррозионная защита.
5.16. В средне агрессивных средах (средняя интенсивность от 0,1 до 0,5 мм/год) при сроке эксплуатации свыше трех лет следует применять нормальную антикоррозионную защиту.
5.17. В слабоагрессивных средах (средняя интенсивность коррозии до 0,1 мм/год) при сроке эксплуатации до трех лет достаточна легкая антикоррозионная защита.
5.18. При отсутствии грунтовых вод, неагрессивной среде и сроке эксплуатации до двух лет можно применять нагели без антикоррозионной защиты.
5.19. Антикоррозионная защита может считаться надежной при отсутствии контакта арматуры с грунтом и трещин в цементном камне и при толщине защитного слоя цемента не менее 30 мм.
5.20. Усиленная антикоррозионная защита, выполняется в заводских условиях и, как вариант, включает:
5.17. В слабоагрессивных средах (средняя интенсивность коррозии до 0,1 мм/год) при сроке эксплуатации до трех лет достаточна легкая антикоррозионная защита.
5.18. При отсутствии грунтовых вод, неагрессивной среде и сроке эксплуатации до двух лет можно применять нагели без антикоррозионной защиты.
5.19. Антикоррозионная защита может считаться надежной при отсутствии контакта арматуры с грунтом и трещин в цементном камне и при толщине защитного слоя цемента не менее 30 мм.
5.20. Усиленная антикоррозионная защита, выполняется в заводских условиях и, как вариант, включает:
- металлоизоляционное покрытие алюминием толщиной 200 мкм;
- заполняющую массу (ЭКН, герметик «Гидропроекта», гидрофобный заполнитель ЛЗ-К1, другие аналогичные составы);
- стенку защитной трубы-оболочки;
- цементный камень заделки.
Рис. 5.1. Технология устройства грунтовых нагелей с помощью универсального бурового станка: а) в устойчивых глинистых грунтах;
Рис. 5.1. Технология устройства грунтовых нагелей с помощью универсального бурового станка: б) в супесчаных и устойчивых песчаных грунтах с обсадными трубами
5.21. Антикоррозионная защита оголовка постоянных нагелей должна включать:
5.22. На стержне перед нанесением металлоизоляционного покрытия следует полностью удалить ржавчину любым известным способом.
5.23. Металлоизоляционное покрытие необходимо защищать от механических повреждений при складировании, транспортировании и установке нагеля при помощи трубы-оболочки.
5.24. Пространство между металлоизоляционным антикоррозионным покрытием и трубой-оболочкой нужно заполнить инертным герметизируемым составом. Необходимая толщина защитного слоя заполняющего состава, между стержнем и трубой-оболочкой обеспечивается установкой центраторов.
- защитный гидроизоляционный колпак;
- массу, заполняющую свободное пространство колпака.
5.22. На стержне перед нанесением металлоизоляционного покрытия следует полностью удалить ржавчину любым известным способом.
5.23. Металлоизоляционное покрытие необходимо защищать от механических повреждений при складировании, транспортировании и установке нагеля при помощи трубы-оболочки.
5.24. Пространство между металлоизоляционным антикоррозионным покрытием и трубой-оболочкой нужно заполнить инертным герметизируемым составом. Необходимая толщина защитного слоя заполняющего состава, между стержнем и трубой-оболочкой обеспечивается установкой центраторов.
5.25. При использовании металлоизоляционного покрытия толщиной 200 мкм, наносимого газотермическим распылением, следует вести расчет на надежную защиту от коррозии в течение 20 лет.
5.26. Для повышения долговечности антикоррозионной защиты металлоизоляционное покрытие должно использоваться в сочетании с лакокрасочным. В качестве лакокрасочного покрытия допускается использовать, например, грунтовку ЭП-00-10 (3 слоя), порошковую краску П-ЭП-971 (1 слой толщиной 200 мкм), гумировочный состав на основе полиуретана СКУ-ПФЛ (1 слой по грунту ХС-010 или ХС068).
5.26. Для повышения долговечности антикоррозионной защиты металлоизоляционное покрытие должно использоваться в сочетании с лакокрасочным. В качестве лакокрасочного покрытия допускается использовать, например, грунтовку ЭП-00-10 (3 слоя), порошковую краску П-ЭП-971 (1 слой толщиной 200 мкм), гумировочный состав на основе полиуретана СКУ-ПФЛ (1 слой по грунту ХС-010 или ХС068).
Пробные и контрольные испытания нагелей
5.27. Перед началом работ по креплению следует провести пробные испытания нагелей с целью определения фактической несущей способности по грунту, уточнения параметров крепи, отработки технологии устройства нагелей.
5.28. Опытные нагели должны устанавливаться, как правило, в приямке котлована на бетонном упоре в количестве не менее трех штук для каждого слоя грунта, в котором предполагается их закрепление. Шаг установки нагелей должен соответствовать расчетному. При устройстве опытных нагелей для установки натяжного домкрата следует оставлять выпуски арматуры длиной не менее 0,8 м.
5.29. В случае изменения в ходе строительства гидрогеологических условий, а также конструкции и технологии устройства нагелей следует провести контрольные испытания их несущей способности.
5.30. Натяжение и испытания буроинъекционных нагелей следует производить после достижения раствором закрепления прочности не менее 200 кг/см 2. Погружные нагели испытываются не ранее чем через трое суток после их установки.
5.31. Испытания нагелей должны проводиться при помощи гидродомкрата по методике Руководства по анкерному креплению [ 3] осевой ступенчато возрастающей нагрузкой с выдержкой на каждой ступени до затухания деформаций. Перемещения фиксируются индикатором часового типа или прогибомерами с точностью не менее 0,01 мм. По результатам испытаний строятся графики зависимостей «усилия-перемещения» и составляется акт пробных испытаний.
5.27. Перед началом работ по креплению следует провести пробные испытания нагелей с целью определения фактической несущей способности по грунту, уточнения параметров крепи, отработки технологии устройства нагелей.
5.28. Опытные нагели должны устанавливаться, как правило, в приямке котлована на бетонном упоре в количестве не менее трех штук для каждого слоя грунта, в котором предполагается их закрепление. Шаг установки нагелей должен соответствовать расчетному. При устройстве опытных нагелей для установки натяжного домкрата следует оставлять выпуски арматуры длиной не менее 0,8 м.
5.29. В случае изменения в ходе строительства гидрогеологических условий, а также конструкции и технологии устройства нагелей следует провести контрольные испытания их несущей способности.
5.30. Натяжение и испытания буроинъекционных нагелей следует производить после достижения раствором закрепления прочности не менее 200 кг/см 2. Погружные нагели испытываются не ранее чем через трое суток после их установки.
5.31. Испытания нагелей должны проводиться при помощи гидродомкрата по методике Руководства по анкерному креплению [ 3] осевой ступенчато возрастающей нагрузкой с выдержкой на каждой ступени до затухания деформаций. Перемещения фиксируются индикатором часового типа или прогибомерами с точностью не менее 0,01 мм. По результатам испытаний строятся графики зависимостей «усилия-перемещения» и составляется акт пробных испытаний.