5. Подземные сооружения

Подземные сооружения

5.1. Подпорные стены

5.1.1. Подпорные стены служат для удержания в требуемом положении грунта или других сыпучих тел, если невозможно устраивать естественные откосы.

Нормы настоящего раздела следует соблюдать при проектировании отдельно стоящих подпорных стен, возводимых на естественном основании на территориях промышленных предприятий, городов и поселков, а также на подъездных и внутриплощадочных железных и автомобильных дорогах.

Примечание – Настоящий свод правил не распространяется на подпорные стены гидротехнических сооружений и магистральных дорог.

5.1.2. Подпорные стены следует, как правило, проектировать железобетонными тонкостенными уголкового профиля, в том числе с контрфорсами и анкерными тягами.

Стенки с анкерными тягами должны быть проверены на надежность анкеровки в грунте и достаточность этой анкеровки для восприятия усилия в анкерной тяге. Наличие тяг и контрофорсов препятствует прокладке коммуникаций, отрыву траншей вдоль фронта стенки и т.д.

Массивные подпорные стены допускается проектировать из бетона, бутобетона, бутовой кладки при специальном технико-экономическом обосновании.

Предварительные размеры подпорных стен уголкового профиля: полная ширина фундаментной плиты B = не менее 0,5H, где H -полная высота стенки; вынос фундаментной плиты за наружную грань лицевой плиты b = 0,2 – 0,3B, толщина лицевой плиты в месте заделки δ = 0,06 – 0,08H.

Заглубление фундамента стены ниже поверхности грунта с низовой стороны принимается в зависимости от высоты подпора, нагрузки и характеристики грунта не менее 0,6 м в нескальных и не менее 0,3 м в скальных грунтах. Требования по проектированию оснований и фундаментов приведены в [11].

При наличии кювета глубина заложения принимается со дна кювета.

5.1.3. В продольном направлении подошву подпорной стены следует принимать горизонтальной или с уклоном не более 0,02. При большем уклоне подошва выполняется ступенчатой.

В поперечном направлении подошва подпорной стены должна быть горизонтальной или с уклоном в сторону засыпки не более чем 0,125.

5.1.4. Расстояние между температурно-усадочными швами следует принимать не более 10 м в монолитных бутобетонных и бетонных подпорных стенах без конструктивного армирования, 20 м – в монолитных бетонных конструкциях при наличии конструктивного армирования, 25 – в монолитных и сборно-монолитных железобетонных конструкциях стен и 30 – в сборных железобетонных конструкциях.

Расстояние между температурно-усадочными швами допускается увеличивать при проверке конструкций расчетом.

5.1.5. Высота подпорных стен для грузовых рамп автомобильного транспорта со стороны подъезда автомобилей должна быть равной 1,2 м от уровня поверхности проезжей части дорог или погрузочно-разгрузочной площадки.

Высота подпорных стен для грузовых и пассажирских рамп железнодорожного транспорта от уровня головки рельсов должна быть равной 1,1 м для колеи 1520 мм и 0,75 м – для колеи 750 мм.

5.1.6. В местах, где возможно движение пешеходов, подпорные стены должны иметь ограждение высотой 1 м.

При расположении автодорог вдоль подпорной стены у нее следует предусматривать тротуар шириной не менее 0,75 м с бортовым камнем высотой не менее 0,4 м.

5.1.7. Минимальное расстояние от оси ближайшего железнодорожного пути до внутренней грани подпорной стены на прямых участках следует принимать не менее 2,5 м.

5.1.8. В выемках железнодорожного полотна минимальное расстояние от оси ближайшего железнодорожного пути до наружной грани подпорной стены на уровне подошвы шпал и выше на прямых участках должно быть не менее 3,1 м.

5.1.9. На кривых участках пути минимальные расстояния от оси ближайшего железнодорожного пути до подпорной стены необходимо увеличивать согласно таблице 2.

 

Таблица 2

Радиусы кривых, м	Увеличение расстояния, м
1800 – 1200	0,1
1000 – 700	0,2
600 и менее	0,3

 

5.1.10. Обратную засыпку пазух подпорных стен следует производить дренирующими грунтами (песчаными или крупнообломочными). Допускается использовать местные связные грунты – супеси и суглинки. Не допускается применять для обратных засыпок тяжелые и пластичные глины, а также грунты, содержащие органические и растворимые включения более 5 % по весу. Грунты засыпок должны быть уплотнены.

5.1.11. Поверхность подпорных стен, обращенная в сторону засыпки, должна быть защищена гидроизоляцией. Допускается использовать окрасочную гидроизоляцию битумными составами или мастиками по СП 71.13330.

При расположении подпорных стен вне здания следует предусматривать устройство со стороны подпора грунта пристенного дренажа из камня, щебня или гравия с продольным уклоном 0,04. В подпорной стене через 3 – 6 м должны быть предусмотрены отверстия для выпуска воды из дренажа.

5.1.12. На косогорных участках для отвода атмосферных вод за гранью стены со стороны грунта должен быть устроен водоотводной кювет.

5.1.13. Подпорные стены следует рассчитывать на нагрузки от активного давления грунта засыпки с учетом временных нагрузок, которые приводятся к эквивалентной высоте засыпки, включая нагрузки от подвижного состава железных дорог и автомобильного транспорта.

5.1.14. Давление грунта для подпорных стен следует определять согласно обязательному приложению В.

Активное давление грунта для уголковых подпорных стен следует определять исходя из условия образования за стеной клиновидной симметричной (а при короткой задней консоли – несимметричной) призмы обрушения. В этом случае давление грунта принимается действующим на наклонную плоскость, проведенную под углом θ₀ к вертикали. Вес грунта в контуре abcdприбавляется к весу стены (рисунок 1).

Расчет уголковых подпорных стен производится так же, как и массивных, принимая e = θ₀ и δ = j.

При короткой задней консоли, когда плоскость призмы обрушения пересекает заднюю грань стены, давление грунта допускается принимать на условную наклонную плоскость, проведенную через точки a и c, если расстояние от верха стены до пересечения с плоскостью обрушения не превышает 0,25h, где h – высота стены (от поверхности грунта до подошвы).

Когда плоскость обрушения пересекает стену ниже 0,25h, давление грунта следует определять раздельно для вертикального участка и наклонной грани призмы обрушения.

а – массивных; б – уголкового профиля

Рисунок 1 -Расчетные схемы подпорных стен

5.1.15. Наибольшее значение активного давления грунта при наличии на горизонтальной поверхности засыпки равномерно распределенной нагрузки q следует определять при расположении этой нагрузки в пределах всей призмы обрушения, если нагрузка не имеет фиксированного положения.

5.1.16. При расчете подпорных стен по предельным состояниям первой группы (по несущей способности) следует выполнять расчеты:

устойчивости положения стены против сдвига, опрокидывания и поворота;

устойчивости грунта основания под подошвой подпорных стен (для нескальных грунтов);

прочности скального основания;

прочности элементов конструкции и узлов соединений (для сборных подпорных стен, для анкерных и распорных элементов).

При расчете по предельным состояниям второй группы (по пригодности к эксплуатации) необходимо производить проверки:

основания на допустимые деформации;

железобетонных элементов на допустимые величины раскрытия трещин.

При необходимости проводится проверка фильтрационной устойчивости основания.

5.1.17. Расчет устойчивости положения стены против сдвига следует производить по подошве стены (плоский сдвиг) и по ломаным поверхностям скольжения (глубинный сдвиг) из условия:

F_sa£ (g_c/g_n) · F_sr, (1)

где F_sa – сдвигающая сила, равная сумме проекций всех сдвигающих сил на горизонтальную плоскость:

 (2)

g_c – коэффициент условий работы, принимаемый: для песков, кроме пылеватых, g_c = 1; для песков пылеватых, а также пылевато-глинистых грунтов в стабилизированном состоянии g_c = 0,9; для пылевато-глинистых грунтов в нестабилизированном состоянии g_c = 0,85;

для скальных грунтов:

невыветрелых и слабовыветрелых g_c = 1;

выветрелых g_c = 0,9;

сильновыветрелых g_c = 0,8;

g_n – коэффициент надежности по назначению сооружения, принимаемый 1,2;

1,15 и 1,1 соответственно для зданий и сооружений I, II и III классов, устанавливаемых в соответствии с [15];

F_sr – удерживающая сила, равная сумме проекций всех удерживающих сил на горизонтальную плоскость:

 (3)

здесь F_v – сумма проекций всех сил на вертикальную плоскость;

j₁ и c₁ -соответственно угол внутреннего трения и удельное сцепление грунта основания, определяемые по приложению В;

b – угол наклона поверхности скольжения к горизонту;

A – площадь подошвы стены;

E_hr – пассивное сопротивление грунта.

Пассивный отпор грунта следует учитывать до глубины пересечения вертикальной плоскости, проведенной через переднюю грань подошвы, с предполагаемой плоскостью скольжения.

Расчет устойчивости подпорной стены против сдвига должен выполняться для трех значений угла b: b = 0 – плоский сдвиг, b = 0,5j₁ и b = j₁ – глубинный сдвиг.

При сдвиге по подошве стены (b = 0) расчетные характеристики грунта j₁ и с₁ в формуле (3) принимаются не более 30° для j₁ и не более 5 кПа (0,5 тс/м²) для с₁, а коэффициент пассивного сопротивления грунта λ_hr= 1

5.1.18. Устойчивость подпорной стены против сдвига по скальному грунту следует проверять из условия (1), где F_sr определяется по формуле:

F_sr = F_v · f + E_hr, (4)

здесь F_v, Е_hr – обозначение то же, что в формуле (3);

f – коэффициент трения подошвы по скальному грунту, принимаемый по результатам испытаний, но не более 0,65.

5.1.19. Расчет устойчивости грунта основания под подошвой стены следует производить из условия:

F_v £ (g_c/g_n) · N_u, (5)

где g_c, g_n – обозначения те же, что в формуле (1);

N_u – вертикальная составляющая силы предельного сопротивления основания, определяемая согласно СП 22.13330.

5.1.20. При определении расчетных усилий (изгибающих моментов, нормальных и поперечных сил) в элементах подпорной стены уголкового профиля интенсивность горизонтального давления грунта p_hс учетом временной нагрузки, расположенной на поверхности в пределах призмы обрушения, должна приниматься действующей непосредственно на заднюю поверхность стены, а интенсивность вертикального давления p_v от веса грунта и временной нагрузки, расположенной непосредственно над подошвой фундамента подпорной стены, – действующей только на нее.

5.1.21. Расчет основания по деформациям следует производить на нормативное давление грунта в соответствии с СП 22.13330.

Эпюру напряжений следует принимать, как правило, трапециевидной. Допускается треугольная эпюра напряжений при условии, что площадь сжатой зоны должна быть не менее 75 % общей площади подошвы фундамента подпорной стены.

5.2. Подвалы

5.2.1. Нормы настоящего раздела следует соблюдать при проектировании подвалов производственного назначения как отдельно стоящих, так и встроенных.

5.2.2. Основными характеристиками подвалов являются:

пролет в однопролетных подвалах – 6 или 7,5 м;

сетки колонн в многопролетных подвалах – 6´6 м и 6´9 м;

высота от пола до низа ребер плит перекрытия – не менее 3 м (кратная 0,6 м);

высота технического этажа для кабельных разводок – не менее 2,4 м;

высота проходов в подвалах (в чистоте) – не менее 2 м.

5.2.3. Монтажные проемы следует перекрывать съемными плитами в уровне верха конструкции перекрытия подвала, имеющими предел огнестойкости такой же, как перекрытие. Эксплуатационные проемы следует перекрывать съемными плитами в уровне отметки чистого пола.

5.2.4. Полы подвала следует предусматривать с уклоном к трапам (приямкам) канализации с обособленной системой отвода воды. Непосредственное соединение приямков с ливневой и другими типами канализации запрещается.

5.2.5. Стены подвалов надлежит проектировать, как правило, из несущих железобетонных панелей. Допускается проектировать стены из бетонных блоков.

При устройстве подвалов в сложных гидрогеологических условиях строительной площадки, при больших нагрузках на пол цеха или при наличии разнообразных проемов в стенах и перекрытиях, а также при особых технологических требованиях подвалы следует выполнять из монолитного железобетона.

5.2.6. Подвал при наличии грунтовых вод должен быть защищен гидроизоляцией в соответствии с требованиями СП 71.13330.

В качестве основной меры защиты следует устраивать пластовые дренажи под всем полом подвала.

5.2.7. Температурно-усадочные швы в подвалах следует предусматривать на расстоянии не более 60 м для монолитных и 120 м для сборных и сборно-монолитных конструкций подвалов (без расчета на температурно-усадочные деформации), При назначении предельных расстояний между температурно-усадочными швами необходимо устраивать временный шов по середине температурного блока.

5.2.8. Обратную засыпку пазух котлована надлежит производить с двух противоположных сторон подвала с перепадом по высоте не более 1 м.

5.2.9. В зданиях и сооружениях с нагрузкой на пол более 100 кПа (10 тс/м²) подвалы, как правило, размещать не следует.

5.2.10. Конструкции подвалов должны быть рассчитаны на воздействие постоянных и временных длительных нагрузок: от собственного веса железобетонных конструкций с учетом заливки швов, собственного веса пола на перекрытии, давления грунта на стены, равномерно распределенной полезной нагрузки от веса оборудования и веса складируемых материалов, людей, деталей и т.п.

Наружные стены подвалов рассчитываются по предельным состояниям первой и второй групп на те же условия, что и подпорные стены.

Для стен подвалов расчет на устойчивость конструкций против глубинного сдвига при b = 0,5j₁ и b = j₁ по 5.1.17 производить не следует.

5.2.11. Горизонтальное активное давление грунта от собственного веса и временной нагрузки необходимо определять по обязательному приложению В.

5.2.12. При одностороннем загружении подвала временной нагрузкой расчет должен выполняться с учетом упругого отпора грунта с противоположной стороны подвала, который должен определяться в зависимости от модуля деформации грунта засыпки Е',значение которого допускается определять по формуле:

E' = (0,5 + 0,3h₁) · b₁ · E, (6)

где h₁ – расстояние от уровня пола до низа перекрытия; значение в скобках принимается не более единицы;

b₁ = 0,7 при засыпке грунтом основания;

b₁ = 0,9 то же, малосжимаемым грунтом;

E – модуль деформации грунта основания.

5.2.13. За расчетную схему конструкции подвала принимается поперечная рама, состоящая из стен, колонн и опертых на них элементов перекрытия (рисунок 2).

Рисунок 2 -Расчетная схема поперечной рамы подвала

5.2.14. Стену, входящую в поперечную раму подвала (рисунок 3), следует рассчитывать как стержень постоянный или шарнирно опертый поверху и защемленный в фундамент бесконечной жесткости, который опирается на упругое основание, характеризуемое модулем деформации грунта Е.

Рисунок 3 -Расчетная схема стены подвала

5.2.15. Активное давление грунта следует определять по приложению В с разделением нагрузки на симметричную p_h1,2,3 и одностороннюю p_h4,5,6.

Усилия в стене подвала следует определять как в балочной конструкции в зависимости от реакции R на верхней опоре на единицу длины стены.

5.2.16. При симметричном действии нагрузки реакцию R₁ следует определять по формуле:

 (7)

где p_h1, p_h2, h₂, h₃ -см. рисунок 3;

k – коэффициент, учитывающий изменение реакции R₁ за счет поворота фундамента:

 (8)

здесь ω – коэффициент, принимаемый равным:

6 – для положительных значений Ми Q; 3 – для их отрицательных значений, а также для M₀ и F_sa (см. рисунок 3);

m = (h₂ + h₃)/h₂, (9)

E_b – модуль упругости бетона;

Е – модуль деформации грунта основания;

b -ширина подошвы фундамента стены;

I_h – момент инерции 1 м сечения стены, который допускается определять по приведенной толщине стены t_red, определяемой по формуле:

t_red = (2t₂ + t₁)/3, (10)

где t₁ – толщина стены в верхней части;

t₂ – то же, в нижней части (в уровне сопряжения с фундаментом);

G₁ – сумма веса грунта и временной нагрузки на внешней стороне фундамента при симметричном ее расположении;

е -эксцентриситет приложения силы G₁ (G₂) относительно центра тяжести подошвы фундамента;

v₁ и v₂ – коэффициенты, учитывающие изменение толщины стены по высоте и принимаемые по таблице 3.

 

Таблица 3

t1/t2	1,0	0,7	0,6	0,5	0,4	0,3
v1	0,375	0,357	0,346	0,335	0,321	0,303
v2	0,1	0,092	0,088	0,083	0,076	0,069

 

5.2.17. При одностороннем действии горизонтальной нагрузки реакцию R₂ следует определять по формуле:

 (11)

где p_h4, p_h5 – см. рисунок 3;

G₂ – вес временной нагрузки на внешней стороне фундамента при одностороннем ее расположении;

k₁ – коэффициент, учитывающий изменение реакции R₂ за счет смещения перекрытия при одностороннем загружении подвала:

 (12)

здесь k₀ – коэффициент, принимаемый равным:

4 – для однопролетных подвалов, 3 – для двухпролетных, 2 – для трехпролетных подвалов, 0 – для подвалов с несмещаемым перекрытием;

E' – определяется по формуле (6).

5.2.18. Расчет устойчивости стен подвала против сдвига по контакту подошвы с основанием, а также устойчивость грунта основания под подошвой фундамента следует производить соответственно по формулам (1), (3), (4), (5).

5.2.19. При расчете стен подвалов на сдвиг удерживающую силу F_sr следует определять по формуле (3), а сдвигающую силу F_sa в уровне подошвы фундамента от симметричной нагрузки – по формуле:

 (13)

5.2.20. Момент от симметричной нагрузки в уровне подошвы фундамента M₀ следует определять по формуле:

 (14)

от односторонней нагрузки F_sa и M₀ следует определять аналогично формулам (13) и (14), заменив соответственно R₁ на R₂, ph₁ -на p_h4 и p_h3 -на p_h6.

5.2.21. Если устойчивость стен подвала против сдвига не обеспечивается принятыми размерами фундаментов, необходимо предусматривать мероприятия, препятствующие сдвигу, например устройство распорок и др. В этом случае приведенный угол наклона равнодействующей внешней нагрузки к вертикали в уровне подошвы фундамента принимается равным нулю.

5.2.22. При наличии конструкций, препятствующих повороту фундамента (сплошная фундаментная плита, перекрестные ленты для внутреннего каркаса и т.п.), коэффициент k следует принимать равным нулю.

5.3. Тоннели и каналы

5.3.1. Нормы настоящего раздела надлежит соблюдать при проектировании тоннелей (конвейерных, подштабельных, пешеходных, коммуникационных, кабельных и комбинированных) и каналов, сооружаемых открытым способом.

5.3.2. Высоту и ширину тоннелей, каналов (между выступающими частями несущих конструкций) рекомендуется принимать кратными 300 мм.

Внутренние каналы могут иметь верх плит перекрытия в уровне с чистым полом цеха непосредственно под одеждой пола, а тоннели – ниже пола на 300 мм.

Открытые каналы – траншеи должны быть ограждены перилами высотой не менее 600 мм.

5.3.3. Тоннели и каналы следует проектировать из сборных унифицированных железобетонных элементов или из монолитного железобетона.

Для отделки пешеходных тоннелей следует использовать долговечные, экономичные, удобные в эксплуатации несгораемые материалы, обеспечивающие легкость промывки конструкций с их применением.

5.3.4. Тоннели и каналы, располагаемые вне зданий и дорог, должны быть, как правило, заглублены от поверхности земли до верха перекрытия не менее чем на 0,3 м.

На огражденных территориях, доступных только для обслуживающего персонала, отметку верха перекрытия кабельных каналов допускается предусматривать на уровне планировочной отметки земли.

5.3.5. Тоннели и каналы, располагаемые под автомобильными дорогами, должны быть заглублены от верха дорожного покрытия до верха перекрытий не менее чем на 0,5 м, при расположении под железными дорогами – не менее чем на 1 м от низа шпал.

5.3.6. При расположении тоннелей и каналов внутри цехов минимальное заглубление верха перекрытий тоннелей и каналов от отметки чистого пола следует, как правило, принимать:

для тоннелей – 0,3 м;

для каналов допускается отметку верха перекрытия канала принимать равной отметке чистого пола.

5.3.7. Каналы и тоннели должны быть рассчитаны:

по предельным состояниям первой группы (по несущей способности) – на прочность элементов конструкций и узлов соединения;

по предельным состояниям второй группы (по пригодности к нормальной эксплуатации) – на допустимые значения деформаций и ширины раскрытия трещин.

5.3.8. При расчетах конструкций тоннелей и каналов необходимо учитывать симметричное и одностороннее загружения их временными вертикальными нагрузками. Расчет следует производить с учетом упругого отпора грунта в вертикальном и горизонтальном направлениях, принимая упругое основание в виде однородной среды, характеризуемой модулем деформации E для грунта ненарушенного сложения (грунта основания) и модулем деформации E для грунта засыпки. Модуль деформации E допускается определять по формуле (6).

5.3.9. При симметричном загружении (рисунок 4) изгибающий момент в нижнем узле тоннеля M₁ с шарнирным опиранием плит перекрытия следует определять по формуле:

 (15)

где k – коэффициент, учитывающий изменение момента в нижнем узле за счет его поворота:

 (16)

N₁ – нормальная сила (рисунок 4, а);

ψ_N, ψ_M – коэффициенты, определяемые по формулам:

ψ_N = 0,3(6 + 0,1a_v); (17)

ψ_M = 0,2(100 + a_v), (18)

здесь a_v – показатель гибкости днища:

a_v = p · E · b³/E_b · I_v. (19)

В формулах (15) – (19) приняты следующие обозначения:

I_v – момент инерции 1 м сечения днища;

Е – модуль деформации грунта основания;

v₃, v₄ – коэффициенты, учитывающие изменение толщины стены по высоте и принимаемые по таблице 4 в зависимости от толщины стены в верхней t₁ и нижней t₂ частях тоннеля.

 

Таблица 4

t1/t2	1,0	0,7	0,6	0,5	0,4	0,3
v3	0,0583	0,0683	0,0753	0,0813	0,0883	0,0993
v4	0,0667	0,0747	0,0747	0,0837	0,0907	0,0977

 

Усилия в стене следует определять как для балки, лежащей на двух опорах, с нагрузками p_h1, p_h2,реакцией на верхней опоре (распорке) R₁ и опорным моментом на нижней опоре М₁.

Усилие в верхней распорке R₁ определяется по формуле:

 (20)

Усилия в днище следует определять как для балки, лежащей на упругом основании с модулем деформации Еи загруженной симметричными силами N₁ и моментами М₁ (см. рисунок 4, а).

5.3.10. При одностороннем загружении горизонтальными нагрузками p_h3, p_h4 (рисунок 4, б) момент в нижнем левом углу тоннеля определяется по формуле:

 (21)

где k₁ – коэффициент, учитывающий изменение момента в нижнем узле за счет смещения перекрытия:

 (22)

Е' – определяется по формуле (6).

Остальные обозначения те же, что в формуле (15).

Усилие в верхней распорке R₂ определяется по формуле (20).

а – симметричное загружение; б – одностороннее загружение

Рисунок 4 -Расчетная схема тоннеля с шарнирами в уровне плит перекрытия

Горизонтальное смещение тоннеля понизу и момент в правом нижнем узле тоннеля ввиду их малой величины принимают равными нулю.

Усилия в загруженной (левой) стене определяются аналогично усилиям в стене от симметричной нагрузки. Усилия в днище определяются аналогично усилиям от симметричной нагрузки, но с приложением одностороннего момента M₂ (см. рисунок 4).

Усилия в незагруженной, отпорной (правой) стене определяются как для балки, лежащей на упругом основании с модулем деформации грунта Е' и имеющей несмещаемую горизонтальную опору в уровне днища и нагруженную на верхнем конце силой R₂.

5.3.11. При заглублении верха тоннеля от поверхности грунта более чем на 2 м, а также при временной нагрузке, расположенной на поверхности, интенсивностью q £ 9,81 кПа (1 тс/м²) независимо от глубины заложения расчет тоннелей допускается производить только на симметричное загружение полной нагрузкой.

5.3.12. Расчетные усилия в замкнутых тоннелях и каналах с шарнирными узлами посредине стены должны определяться с учетом изменений расчетных усилий (моментов и поперечных сил), вызванных взаимодействием конструкций с грунтом.

5.3.13. Тоннели и каналы, заложенные ниже прогнозируемого уровня грунтовых вод, следует рассчитывать на возможность всплытия от расчетных нагрузок по формуле:

 (23)

где ΣG – сумма всех постоянных вертикальных расчетных нагрузок с минимальными коэффициентами надежности по нагрузке, действующих на длину одного метра тоннеля или канала;

А – площадь подошвы тоннеля или канала на длину одного метра;

h_w – расстояние от уровня грунтовых вод до подошвы тоннеля или канала (без учета бетонной подготовки);

g_w -удельный вес воды, равный 1;

g_f – коэффициент надежности по нагрузке, принимаемый равным 1,2.

5.3.14. Выходы из конвейерных, коммуникационных (кроме кабельных) тоннелей должны предусматриваться не реже чем через 100 м, но не менее двух, кроме случаев, предусмотренных СП 1.13130 – СП 3.13130 и стандартами организаций отдельных отраслей промышленности.

5.3.15. Тоннели и каналы должны быть защищены от проникания в них грунтовых и поверхностных вод в соответствии с СП 71.13330.

5.3.16. Конструктивные решения пешеходных тоннелей должны обеспечивать возможность пользования ими маломобильными группами населения с учетом требований СП 59.13330.

5.4. Опускные колодцы

5.4.1. Нормы настоящего раздела должны соблюдаться при проектировании опускных колодцев, которые по назначению могут быть разделены на два типа: опускные колодцы для устройства фундаментов ответственных зданий и сооружений и опускные подземные сооружения для размещения в них разнообразного технологического оборудования и служебных помещений (водозаборные и канализационные насосные станции; камеры дробления горно-обогатительных, металлургических и калийных комбинатов; скиповые ямы доменных печей; склады и хранилища различного назначения и другие подземные объекты).

5.4.2. В плане опускные колодцы, как правило, должны иметь форму круга или вписанного в него многоугольника. Монолитные колодцы допускается проектировать прямоугольной формы. При прямоугольном очертании колодца углы необходимо закруглять.

5.4.3. Диаметр в свету круглых и размер сторон прямоугольных колодцев следует, как правило, принимать, от 6 до 24 м – кратными 3 м, а от 24 до 60 м – кратными 6 м. Разрешается принимать эти размеры кратными 0,6 м.

Размер колодцев по высоте следует принимать кратным 0,6 м.

5.4.4. В прямоугольных в плане колодцах с отношением размеров сторон более чем 1:2 необходимо предусматривать поперечные несущие перегородки или временные (на период опускания) распорки.

5.4.5. При примыкании колодца к другим сооружениям следует учитывать разность осадок сооружений.

5.4.6. Колодцы следует проектировать, как правило, тонкостенными, погружаемыми в тиксотропной рубашке, за исключением строительства на скальных грунтах, а также на площадках с оползнями, карстами или пустотами.

Тиксотропная рубашка предназначена для резкого снижения сил бокового трения, препятствующих опусканию сооружения, и выполняется из тиксотропного глинистого раствора, который заполняет полость между наружной поверхностью сооружения и грунтом.

5.4.7. Сборные железобетонные стены колодцев следует проектировать из плоских панелей или крупногабаритных пустотелых блоков из тяжелого бетона класса не ниже В25. Класс бетона или раствора для замоноличивания сборных конструкций должен быть не ниже класса бетона соединяемых элементов.

Монолитные железобетонные стены колодцев следует проектировать из тяжелого бетона класса не ниже В15.

5.4.8. Железобетонные днища колодцев должны быть монолитными из тяжелого бетона класса не ниже В15.

5.4.9. Бетон колодцев, погружаемых в обводненные грунты, должен иметь проектную марку по водонепроницаемости не ниже W4; марку по морозостойкости и среднюю плотность бетона следует принимать по СП 63.13330.

5.4.10. Горизонтальное давление грунта на стены и нож колодца следует определять как сумму давлений: основного – от грунта или тиксотропного раствора и дополнительного – от крена колодца, возникающего в результате его погружения.

5.4.11. Расчет опускного колодца следует производить в следующем порядке: определяют глубину колодца, наружные размеры (диаметр) колодца, толщину стенок оболочки, рассчитывают отдельные конструктивные элементы оболочки.

Глубину погружения колодца назначают в соответствии с данными инженерно-геологических изысканий, выполненных на площадке строительства сооружения, возводимого на колодце. Необходимо, чтобы в пределах контура опускного колодца была заложена по крайней мере одна буровая скважина. При колодцах диаметром более 10 – 15 м закладывают не менее трех буровых скважин.

В случае, когда в качестве основания колодца выбраны практически несжимаемые скальные и полускальные породы, глубина погружения колодца определяется отметками верха этих пород и поверхности, с которой он будет опускаться. При закладке колодца на сжимаемых грунтах глубину его погружения определяют исходя из допустимой осадки данного сооружения.

5.4.12. Основное горизонтальное давление грунта в период погружения колодца следует определять по формуле:

 (24)

где

c₀, j₀ ^_ удельное сцепление и угол внутреннего трения грунта, принимаемые при отсутствии покрытий стен и электроосмоса равными:

 (25)

k₁, k₂, k₃ -коэффициенты, зависящие от угла внутреннего трения грунта j и отношения  и определяемые по таблице 6;

r- радиус наружной окружности колодца или условный радиус для некруглых в плане колодцев, который принимается равным наибольшему расстоянию от центральной оси колодца до наиболее удаленной точки его наружной поверхности;

g – удельный вес грунта;

z -расстояние от поверхности грунта до рассматриваемого сечения;

q – сплошная вертикальная равномерно распределенная нагрузка, принимаемая 20 кПа (2 тс/м²), кроме случаев, особо оговоренных в задании;

c – удельное сцепление грунта;

k -коэффициент, учитывающий уменьшение сцепления грунта в результате сдвига и назначаемый в зависимости от консистенции грунта.

При расчетах по предельным состояниям первой группы (в скобках – второй группы) значение кпринимается равным по таблице 5:

 

Таблица 5

Консистенция грунта	k
Твердая	0,22 (0,33)
Полутвердая	0,25 (0,38)
Тугопластичная	0,29 (0,43)
Мягкопластичная	0,65 (1)

 

В случае, если колодец погружается в грунт с разнородными напластованиями, при определении p_h весь грунт, лежащий выше рассматриваемого слоя, заменяется эквивалентным слоем грунта, высота которого, приведенная к объемному весу рассматриваемого слоя, определяется по формуле:

 (26)

где  – вес всех (n – 1) слоев грунта, лежащих выше рассматриваемого слоя высотой h_n;

g_n – удельный вес грунта в слое п.

5.4.13. Основное давление тиксотропного раствора в период погружения колодца следует определять по формуле:

p_h = g₁ · z, (27)

где g₁ – удельный вес тиксотропного раствора.

Основное горизонтальное давление грунта на участке ножа и глиняного замка следует определять по формуле (24).

5.4.14. Давление грунта, расположенного ниже уровня грунтовых вод, необходимо определять с учетом взвешивающего действия воды.

5.4.15. Дополнительное горизонтальное давление грунта на участке стены колодца и ножа, а при тиксотропной рубашке – только на участке ножа следует определять по формуле:

P_ad = 0,25P_h. (28)

Дополнительное горизонтальное давление на участке стены тиксотропной рубашки следует определять по формуле:

P_ad = 0,15P_h. (29)

5.4.16. Основное давление грунта в плане колодца следует принимать равномерно распределенным.

5.4.17. Распределение дополнительного давления в плане для круглых колодцев (рисунок 5) следует принимать изменяющимся по формуле:

p_adb = p_ad · sinb (30)

Таблица 6

	Значения k1, k2, k3 при j, град
	10	15	20	25	30	35	40
0	0	0	0	0	0	0	0
0,50	0,32	0,26	0,20	0,16	0,13	0,10	0,08
1,00	0,62	0,49	0,36	0,28	0,21	0,16	0,11
1,50	0,92	0,71	0,50	0,37	0,27	0,20	0,13
2,00	1,15	0,90	0,62	0,42	0,30	0,23	0,15
2,50	1,30	1,00	0,72	0,47	0,32	0,25	0,16
3,00	1,45	1,10	0,80	0,52	0,34	0,26	0,17
3,50	1,60	1,20	0,85	0,56	0,36	0,27	0,17
4,00	1,70	1,30	0,90	0,60	0,38	0,27	0,17
4,50	1,79	1,38	0,95	0,64	0,40	0,27	0,17
5,00	1,38	1,45	1,00	0,68	0,42	0,27	0,17
0	0,81	0,60	0,49	0,40	0,33	0,27	0,22
0,50	0,64	0,46	0,37	0,28	0,21	0,15	0,11
1,00	0,58	0,38	0,29	0,20	0,14	0,08	0,06
1,50	0,50	0,33	0,23	0,15	0,10	0,05	0,04
2,00	0,46	0,30	0,20	0,12	0,07	0,04	0,02
2,50	0,43	0,27	0,17	0,09	0,05	0,03	0,01
3,00	0,41	0,25	0,15	0,08	0,04	0,02	0
3,50	0,39	0,24	0,14	0,07	0,04	0,02	0
4,00	0,38	0,23	0,13	0,06	0,03	0,01	0
4,50	0,36	0,21	0,12	0,05	0,03	0,01	0
5,00	0,35	0,20	0,11	0,04	0,02	0,01	0
0	1,70	1,50	1,40	1,25	1,05	1,00	0,90
0,50	2,25	2,00	1,75	1,55	1,30	1,15	1,05
1,00	2,60	2,30	1,95	1,70	1,45	1,30	1,13
1,50	2,90	2,50	2,10	1,85	1,52	1,38	1,18
2,00	3,05	2,65	2,25	1,90	1,58	1,40	1,20
2,50	3,15	2,75	2,30	1,95	1,60	1,40	1,20
3,00	3,30	2,83	2,35	1,97	1,65	1,40	1,20
3,50	3,45	2,90	2,40	2,00	1,66	1,40	1,20
4,00	3,55	2,95	2,45	2,00	1,68	1,40	1,20
4,50	3,63	3,00	2,47	2,05	1,70	1,40	1,20
5,00	3,80	3,05	2,50	2,10	1,70	1,40	1,20

 

Рисунок 5 -Схема распределения основного p_h и дополнительного p_ad горизонтального давления грунта на круглый колодец

5.4.18. В стадии эксплуатации колодец следует рассчитывать на горизонтальное давление грунта в состоянии покоя.

Основное горизонтальное давление следует определять по формуле:

p_h0 = (g z + q) λ₀, (31)

где z- расстояние от поверхности грунта до рассматриваемого сечения;

λ₀ – коэффициент бокового давления грунта в состоянии покоя, принимается равным:

 (32)

здесь v – коэффициент Пуассона, принимаемый равным:

0,23 – для песков гравелистых и крупных;

0,26 – то же, средней крупности;

0,28 – » мелких;

0,30 – » пылеватых;

0,33 – для супесей;

0,35 – » суглинков;

0,38 – » глин.

Если колодец погружен в грунт с разнородным напластованием, значение основного давления грунта для каждого слоя определяется по формуле:

 (33)

где λ_0i – коэффициент бокового давления грунта в состоянии покоя рассматриваемого i-го пласта грунта;

g_i, z_i – соответственно удельный вес грунта и расстояние от поверхности i-го пласта до рассматриваемого сечения колодца;

g_i, h_i – соответственно удельный вес грунта и толщина каждого вышележащего пласта.

Дополнительное горизонтальное давление грунта в состоянии покоя следует определять по формуле:

p_fd0 = 0,1p_h0. (34)

5.4.19. Расчетное значение на 1 м силы трения грунта F_z по наружной поверхности колодца на глубине z следует определять по формуле:

F_z = f_z u, (35)

где u – наружный периметр ножа или стены колодца;

f_z -удельная сила трения грунта по боковой поверхности колодца на глубине z на 1 м² площади, зависящая от стадии работы колодца и вычисляемая по формулам:

а) в стадии погружения

 (36)

где g_с – коэффициент условий работы, принимаемый равным 1,2 – для плотных песков, содержащих гравий, щебень и т.п., и 1 – для остальных грунтов;

б) в стадии всплытия

 (37)

где p_h1 -основное горизонтальное давление в период всплытия.

 (38)

Если колодец погружается в тиксотропной рубашке, удельная сила трения в зоне рубашки не учитывается, а в зоне глиняного замка принимается равной 20 кПа (2 тс/м²).

5.4.20. Расчет колодцев необходимо выполнять на наиболее невыгодные сочетания нагрузок и воздействий, действующих в условиях строительства и эксплуатации:

в условиях строительства – по расчетным схемам, учитывающим требования принятых в проекте способов производства работ;

в условиях эксплуатации – по расчетным схемам, учитывающим наличие днища, внутренних стен, колонн, перекрытий и т.п., включая нагрузки и воздействия от всех расположенных внутри колодца и от опирающихся на колодец строительных конструкций и оборудования, а также учитывающим влияние соседних фундаментов зданий, сооружений и оборудования.

5.4.21. На нагрузки и воздействия, возникающие в условиях строительства колодцев, должны выполняться следующие расчеты:

а) по расчетным схемам, учитывающим наличие только наружных стен (без днища):

погружения колодца;

прочности колодца или его первого яруса, подлежащего погружению при снятии с временного основания (если это предусмотрено проектом производства работ);

прочности наружных стен при погружении колодца;

устойчивости формы цилиндрической оболочки колодцев, погружаемых в тиксотропной рубашке;

б) по расчетным схемам, учитывающим наличие наружных стен и днища:

всплытия колодца;

прочности днища;

прочности стен;

сдвига по подошве при односторонней выемке грунта вблизи колодца (если она предусматривается проектом).

5.4.22. На нагрузки и воздействия, возникающие в условиях эксплуатации колодца, должны выполняться следующие расчеты:

прочности наружных и внутренних стен, днища, перекрытий, колонн и др.;

всплытия колодца;

оснований колодца по деформациям.

5.4.23. Все расчеты опускных колодцев следует производить по предельным состояниям первой группы, за исключением расчетов оснований по деформациям и по раскрытию трещин элементов конструкции, которые выполняются по предельным состояниям второй группы.

5.4.24. Расчет погружения колодца следует производить из условия:

 (39)

где G – вес колодца и пригрузки с учетом коэффициента надежности по нагрузке g_f = 0,9;

F – сила трения стен колодца по грунту при погружении колодца;

N_u – вертикальная составляющая силы предельного сопротивления основания под ножом, определяемая по СП 22.13330;

g_f1 – коэффициент надежности погружения: g_f1 > 1 в момент движения колодца и g_f1 = 1 в момент остановки колодца или яруса на проектной отметке.

Колодцы, погружаемые ниже горизонта грунтовых вод, после устройства днища должны рассчитываться на всплытие в любых грунтах (за исключением случая, когда под днищем выполняется постоянно действующий дренаж) на расчетные нагрузки из условия:

 (40)

где ΣG – сумма всех постоянных вертикальных расчетных нагрузок с учетом пригрузки с коэффициентом надежности по нагрузке g_f = 0,9;

F₁ -сила трения при расчете на всплытие;

А – площадь основания колодца;

h_w – расстояние от уровня грунтовых вод до основания днища колодца;

g_w – удельный вес воды;

g_fw -коэффициент надежности против всплытия, равный 1,2.

Если условие (40) не удовлетворяется, необходимо предусматривать мероприятия, препятствующие всплытию колодца (устройство анкерных конструкций в грунте и др.).

5.4.25. Расчет прочности погружаемых стен на нагрузки, возникающие в условиях строительства, следует производить, когда колодец или каждый ярус погружен до проектной глубины.

5.4.26. Расчет прочности железобетонного днища должен производиться на следующие нагрузки:

на отпор грунта под днищем колодца, если значения постоянных вертикальных нагрузок колодца более силы всплытия;

на гидростатическое давление грунтовых вод, если значения постоянных вертикальных нагрузок колодца менее силы всплытия (колодец заанкерен в прилегающем грунтовом массиве).

Расчет прочности днища колодца без внутренних стен и колонн должен производиться как пластины, лежащей на упругом основании, а на нагрузку от гидростатического давления грунтовых вод – как пластины с шарнирными опорами, нагруженной равномерно распределенной нагрузкой.

Днище, на которое опираются внутренние стены или колонны, рассчитывается соответственно как многопролетная пластина, состоящая из прямоугольных панелей, или как пластина, опертая в вершинах прямоугольной сетки колонн.

5.4.27. Расчет осадок колодцев следует выполнять в соответствии с требованиями СП 22.13330.

5.4.28. Конструкцию гидроизоляции колодца надлежит назначать в зависимости от значений гидростатического напора грунтовых вод на уровне пола наиболее заглубленного помещения и требований к внутренним помещениям колодца в соответствии с СП 71.13330. Верхнюю границу гидроизоляции стен следует назначать на 0,5 м выше максимально прогнозируемого уровня грунтовых вод.

5.4.29. Гидроизоляция колодцев из листовой стали, устраиваемая с внутренней стороны, может применяться лишь в исключительных случаях при соответствующем обосновании. Расчет гидроизоляции должен производиться на полный гидростатический напор.