Приложение Е (справочное). Водонепроницаемость замков шпунтовых стенок

Приложение Е
(справочное)

Водонепроницаемость замков шпунтовых стенок

Е.1 Общие положения

В случае если шпунтовые стенки используются в качестве крепления для глубоких котлованов, в которых необходим низкий горизонт грунтовых вод, то такое использование может оказать негативное воздействие на гидрогеологический режим прилегающего грунтового массива. В таких случаях к водонепроницаемости шпунтовых стенок предъявляются особые требования.

Это означает, что шпунтовые сваи должны быть установлены достаточно глубоко в непроницаемом слое грунта. Однако подобных мер не всегда достаточно, поскольку в области водопроводимого слоя через негерметизированные замковые швы под давлением проникает вода, что приводит к превышению просачивания сверх регламентированного проектом объема воды. Недопущение наличия негерметичных мест в замковых соединениях является сложной проблемой, в особенности в том случае, если допустимый объем протекающей воды ограничен очень низкими показателями.

В критических случаях для повышения герметичности замковых соединений может потребоваться принятие дополнительных мер. Для достижения этой цели предусматривают следующие возможности:

a) введение специальных, жидких заполнителей и связующих масс в камеру замка; применение герметизирующих материалов или эластичных полиуретановых герметиков;

b) по возможности, сваривание замковых соединений;

c) впрыскивание смеси бетонита и цемента или расширяющихся и твердеющих химических жидкостей в свободные замки во время установки шпунтовых свай; заполнение отверстий, высверленных на месте расположения замков перед установкой, суспензией, состоящей из бетонита и цемента;

d) установка стальных шпунтовых свай в суспензии из бетонита и цемента траншейной стенки;

e) производство отдельной, непроницаемой герметизирующей стенки, расположенной за шпунтовой стенкой;

f) комбинация двух технологий, например "специальный замковый заполнитель" и "предварительно просверленные, заполненные бетонитом отверстия".

Обычно достаточно обработки замков посредством битумного заполнителя. В случае предъявления строгих требований к проницаемости подходящими средствами могут оказаться герметизирующий материал, эластичный, профилированный герметик или же комбинация двух методов.

Абсолютно верного метода описания проницаемости шпунтовых стенок из стали не существует. Это относится также и к методам, служащим для проверки действенности технологий герметизации. Рекомендуется определять проницаемость в качестве так называемого обратного значения сопротивления просачиванию.

При этом:

,

где - количество протекающей жидкости относительно единицы длины замка на глубине с отметкой z, м³/с/м;

- перепад давления на глубине z, кПа;

- обратное значение сопротивления просачиванию, м/с;

- удельный вес воды, кН/м³.

Посредством использования данного метода количество протекающей жидкости за единицу времени и относительно длины замка может быть определено путем испытания образца герметизированного замка в лаборатории или путем его проверки в условиях строительной площадки в специально сооруженном испытательном котловане.

При использовании такого рода испытаний на проницаемость широкий разброс результатов учитывается использованием коэффициента надежности, составляющего примерно 10 по отношению к среднему значению обратного сопротивления просачиванию, полученному по результатам испытаний.

Е.2 Простой пример оценки количества протекающей через стальную шпунтовую стенку жидкости

На рисунке Е.1 приведены данные для оценки количества протекающей через шпунтовую стенку жидкости. Шпунтовая стенка заглублена в водонепроницаемый слой фунта. Следовательно, притоком под подошвой шпунтовой стенки пренебрегают. Распределение гидростатического давления показано на указанном выше рисунке. Наибольший перепад давления возникает в нижней части строительного котлована и впоследствии остается постоянным.

а - подошва; b - результирующее давление воды; с - водонепроницаемый слой

Рисунок Е.1 - Пример строительного котлована, в котором горизонт воды был понижен на 5 метров

Максимальный перепад можно вывести по формуле:

.

Общее количество протекающей через замок жидкости составляет:

с падением давления:

 = , если z  Н;

 = , если Н < z  H+ h.

Интеграл в итоге дает площадь под диаграммой давления, и уравнение выглядит следующим образом:

.

Число замков шпунтовой стенки в строительном котловане составляет

,

где L - длина периметра строительного котлована, м;

b - ширина системы шпунтовых свай, м.

Общее количество протекающей жидкости составляет

.

Показатель Q является консервативной оценкой, относимой к запасу надежности, величины притока грунтовых вод, поскольку некоторые аспекты, например влияние характера течения на уровни фунтовых вод вблизи шпунтовой стенки, были опущены.

Е.3 Пример

Для строительного котлована периметром 180 м и шпунтовыми сваями шириной 600 мм приняты следующие параметры:

.

Герметизированный замок описывается величиной обратного значения сопротивления просачиванию, м/с:

.

Число замков составляет

.

Количество протекающей жидкости на каждый замок, м³/с, рассчитывают по следующей формуле:

.

Общее поступление воды в строительный котлован составляет:

.