Transcript презентацию "Преимущества шпунта из ПКМ"
Шишкин В.Я.
канд. техн. наук, Почетный строитель РФ, член российского общества по механике грунтов и фундаментостроению, с 2012 г. эксперт по разделу ПОС, аттестованный в Минрегионразвития Телефон 8-903-792-20-44 E-mail – [email protected]
www.npp-fsp.ru
Каждый год стальной шпунт в воде теряет несколько мм своей толщины.
Коррозия металла и насекомые уничтожают шпунт и сваи из стали и дерева
Зарубежный опыт свидетельствует о долговечности шпунта и свай из ПКМ. На фотографиях - базы подводных лодок ВМС США, Сан-Диего, штат Калифорния. Пирс 5000. Слева -сваи Ланкастер Composite, Inc, расположенный в Пойнт Лома в южной оконечности залива Сан-Диего.
Справа – сваи ICP в ВМС США Pier 10 в Сан-Диего, штат Калифорния.
Преимущества шпунта из ПКМ в сравнении с деревянной забиркой
Преимущества шпунта из ПКМ
долговечность (эксплуатация без ремонта до 100 лет) в том числе в агрессивных грунтовых водах; независимость работ от погодных условий; легкость транспортировки и монтажа благодаря малому весу и специальной крепежной системе; малый вес и толщина конструкции шпунта; сокращение сроков строительных работ по сравнению с забивкой стального шпунта; безопасность производства работ; простота демонтажа шпунтовых стен для повторного использования; высокие противопожарные качества; эстетичность вида конструкций.
Вида
Берегоукрепление шпунтом из ПКМ
Тенденции развития - совершенствование конструкции замка для повышения водонепроницаемости шпунтового ограждения
Объект разработки
Формирование номенклатуры шпунта из ПКМ с требуемыми геометрическими и прочностными характеристиками (модуль деформации, момент инерции, сопротивление на изгиб, допускаемый момент на изгиб) для дальнейшего внедрения в целях освоения подземного пространства, откопки котлованов большой глубины в стесненных условиях и систем защиты от чрезвычайных стихийных бедствий.
Цель работы
На основе практического опыта проектирования и строительства объектов с участием ООО НПФ «Фундаментстройпроект» определить наиболее востребованные значения геометрических параметров шпунтов - сопротивление на изгиб и момента инерции, а так же прочностные характеристики допускаемый момент на изгиб и модуль деформации растяжения.
SuperLoc ™ Composite Sheet Pile
Погружение
шпунта из ПКМ осуществляется несколькими различными способами: с гидроподмывом, забивкой дизель молотом, вибропогружателем, пневмопогружателем, малогабаритным пневмопробойником. Выбор метода определяется видом грунта и стесненностью рабочей зоны.
Погружение шпунтовых труб с завинчиванием
Вибропогружение шпунта
Напряженно-деформированное состояние грунта при погружении шпунта выполнено с помощью программного комплекса Plaxis
Характеристики ограждения котлованов и подпорных стен на объектах ООО НПФ Фундаментстройпроект
Проект ограждения котлована Московская консерватория 4 очередь, Ср Кисловский,д.3
Основные параметры шпунтового ограждения и геотехнические мероприятия по минимизации деформаций зданий, окружающих площадку реконструкции
Расчетная схема сечения 1-1
Общие перемещения по сечению 1-1
Зона влияния котлована
Сечение 2-2 Горизонтальные перемещения
Сечение 4-4 Вертикальные перемещения
Сечение 5-5 Горизонтальные перемещения
Сечение 6-6 Горизонтальные перемещения
Сечение 9-9 Горизонтальные перемещения
Сечение 14-14 Горизонтальные перемещения
Модель аналитического метода расчета осадки шпунта из ПКМ для защиты существующих фундаментов от влияния строительства
Расчет осадки шпунтовой стенки
Осадка шпунта определяется из соотношения прямоугольных треугольников 123 и 178 : Sc = S * X / L1 , ( 1 ) где X - высота зоны , в которой осадка шпунта превышает перемещения грунта , то есть зона положительного трения . Значение X определим из уравнения равновесия .
Уравнение равновесия
Gc + G = k1*A*R + k2*u*(x+B)*f , ( 2 ) где k1 и k2 - коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом сваи и по боковой поверхности принимаются в соответствии с СП 24.13330.2011 актуализированная редакция СНиП 2.02.03-85 Свайные фундаменты; R и f - соответственно расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи и по боковой поверхности принимаются согласно требованиям СП 24.13330.2011 актуализированная редакция СНиП 2.02.03 85 Свайные фундаменты ; A и u - соответственно площадь нижнего конца шпунтовой сваи и ее периметр .
Осадка сваи S C одно и двух рядного шпунтового ограждения определяется по формуле
:
S C = S 0 * {1 – [ (G+G C - k 1 * A *R) /(k 2 *u*f) –d] /L 1 }, где S 0 осадка поверхности грунта от влияния строительства, м; G вес грунта на между шпунтовой сваей и защищаемым сооружением, кН; G C – вес сваи, кН.
Область применения - берегоукрепление
Область применения – подпорные стены
Область применения – сооружения на воде
Рекомендации предназначены для проектирования противофильтрационных завес на заболоченных участках для предотвращения лесных пожаров и для хранилищ опасных отходов.
Причиной катастрофического масштаба
лесных и торфяных пожаров 2010 г. стало прекращение профилактической работы по предупреждению пожаров и разрушение механизмов выявления и тушения пожаров на ранних стадиях. По сообщениям газеты «Коммерсантъ», на 21 августа общие государственные расходы на тушение пожаров составили 19 млрд. руб. По оценкам Центра охраны дикой природы, если исходить из средних стоимостей погибшей древесины и необходимых лесовосстановительных работ (около 750 тыс. руб. на га), то общий
экономический ущерб
от лесных пожаров к 13 августа мог достигнуть
10 трлн. руб
. (375 млрд. долларов). Это без расчетов
ущерба, нанесенного популяциям растений и животных.
Так как легкие шпунтовые ограждения из ПКМ возможно быстро перебросить авиатранспортом в любой район, то они окажут неоценимую помощь для разработки систем защиты от
чрезвычайных стихийных бедствий
. Как показала практика жаркого лета 2010г, погасить лесные пожары удалось после затопления сухих болот. Проблему лесных пожаров необходимо решать с помощью плотин на ручьях и реках.
Так как погружение облегченного шпунта возможно малогабаритными вибропогружателями и ручными пневмопробойниками в полевых условиях, то возможно за считанные часы поднять уровень подземных вод в сухом болоте путем возведения противофильтрационных стенок из шпунта из ПВХ. Следует подчеркнуть преимущество шпунта из ПКМ. Этот материал не горит, и безопасен на пожаре.
В 2013 г МЧС и армия успешно справились с другим стихийным бедствием – наводнением в Сибири и на Дальнем Востоке. Для предотвращения таких наводнений на малых реках достаточно выполнить шпунтовое ограждение. Благодаря малому весу шпунт из ПКМ гораздо легче выполнить в труднодоступных заболоченных местах береговой линии.
Предотвращение наводнений
Геология I-го типа
Расчетная схема №1
Геология II-го типа
Расчетная схема №12
Программа WALL-3 (Расчет гибких подпорных конструкций) версия 2013, сборка 270412 Название организации: ООО НПФ "ФУНДАМЕНТСТРОЙПРОЕКТ" Серийный номер 0 0 17 30 8 2013 1141 Идентификационный код 20051
Геология I I -го типа
Расчетная схема №12
Геология I I -го типа
Расчетная схема №12
Требуемые значения жесткости ЕJ и допустимого изгибающего момента М шпунтовой стенки в зависимости от расчетной схемы работы, глубины котлована и грунтовых условий
Жесткость на изгиб EJ 1 пог м шпунта в песчаных (красная) и глинистых (зеленая) грунтах при глубине котлована 2,5; 5; 7,5; 10 м
Изгибающие моменты в 1 пог м шпунта в песчаных (красная) и глинистых (зеленая) грунтах при глубине котлована 2,5; 5; 7,5; 10 м
Жесткость на изгиб EJ 1 пог м шпунта с одним ярусом распорной системы в песчаных (красная) и глинистых (зеленая) грунтах при глубине котлована 5; 7,5; 10 м
Изгибающий момент в 1 пог м шпунта с одним ярусом распорной системы в песчаных (красная) и глинистых (зеленая) грунтах при глубине котлована 5; 7,5; 10 м
Жесткость на изгиб EJ 1 пог м шпунта с двумя ярусами распорной системы в песчаных (красная) и глинистых (зеленая) грунтах при глубине котлована 10 и 12,5 м
Изгибающий момент в 1 пог м шпунта с двумя ярусами распорной системы в песчаных (красная) и глинистых (зеленая) грунтах при глубине котлована 10 и 12,5м
Жесткость на изгиб EJ 1 пог м шпунта с тремя ярусами распорной системы в песчаных (красная) и глинистых (зеленая) грунтах при глубине котлована 12,2, 15 и 17,5 м
Изгибающий момент в 1 пог м шпунта с тремя ярусами распорной системы в песчаных (красная) и глинистых (зеленая) грунтах при глубине котлована 12,2, 15 и 17,5 м
Вариант 8. Расчет компенсационной инъекции между двумя шпунтовыми стенками
Вариант 8 Комбинирование шпунтового ограждения с компенсационным закреплением грунта между шпунтин
Вариант 9
Одна, две или три тонкие стенки для создания противофильтрационных завес хранилищ, подъема уровня грунтовых вод на сухих пожароопасных участках заторфованных лесов Деформированная сетка конечных элементов расчетной области
Вариант 9 Изополя общих перемещений расчетной области
Вариант 9 Принципиальная схема порового давления и эпюра горизонтальных перемещений противофильтрационной завесы. U x,max =22 мм
Вариант 9 Эпюра моментов в противофильтрационной завесе. M max =2кН*м
Вариант 10 Возведение подпорных стен, берегоукрепление для предотвращения наводнений Деформированная сетка конечных элементов расчетной области
Вариант 10 Изополя вертикальных перемещений расчетной области
Вариант 10 Эпюра горизонтальных перемещений противофильтрационной завесы. U x,max =73,9мм
Вариант 10 Эпюра моментов в противофильтрационной завесе. M max =60 кН*м
Заключение
Варианты 1-7
Рекомендации разработаны в целях совершенствования конструкций подземных хранилищ опасных отходов производств. Благодаря устойчивости к коррозии, в том числе и в агрессивных средах шпунт из ПКМ эффективно используется как ограждение котлованов подземных хранилищ опасных отходов.
При наличии вблизи строительства прилегающих строений и инженерных сетей определяющим является расчет по деформациям ограждения котлована и, соответственно, определяющим является значение момента инерции Jx и модуля деформации E на растяжение шпунта из ПКМ. При конструировании шпунта из ПКМ необходимо принимать материал с повышенным значением модуля деформации на изгиб или растяжение.
Для повышения момента инерции можно применять 2-х рядное расположение элементов ПКМ. Подпорные стенки и ограждение из 2-х рядов имеет жесткость сопоставимую с конструкцией «стена в грунте». Для объединения этих стен используется закрепление грунта по струйной технологии и инъекционное закрепление (силикатизация, смолизация, ОТДВ Микродур и другие вяжущие).
При наличии анкерного крепления ограждение котлована работает на срез. Для металлического шпунта усилия на срез много меньше допустимых значений. При конструировании шпунта из ПКМ необходимо выполнять проверку работы материала на срез.
Закрепленный массив грунта
СТРУЙНАЯ ГЕОТЕХНОЛОГИЯ МЕТОД ИНЪЕКЦИИ
Метод струйной геотехнологии (Jet grouting)
Вариант 8
Разработан новый способ компенсационного закрепления грунта между стенками шпунтового ограждения. Благодаря высокой деформативности композиционного шпунта возможно выполнить прогиб и преднапряжение в зонах перемещений грунта при поэтапной откопке котлована с распорной системой и предотвратить неравномерные перемещения ограждения.
Методы погружения шпунта
Опыт производства работ устройства шпунтовых ограждений выявил две основные формы – шпунт из труб и «стена в грунте». Редкое применение шпунта типа Ларсен объясняется его высокой стоимостью и значительным динамическим воздействием на примыкающие строения. Применение низкочастотных вибропогружателей и пневмопробойников небольшой мощности практически не имеет динамического воздействия на прилегающие сооружения и коммуникации. Так как шпунт из ПКМ имеет значительно меньший вес, чем металл, то погружение такого шпунта возможно вблизи зданий.
В дальнейших исследованиях необходимо совершенствовать методы погружения шпунта из ПКМ с подмывом, что легко обеспечить современными помповыми насосами. С подмывом возможно погружать шпунт в любых нескальных грунтах на проектную глубину.
Варианты 9 и 10
Применение шпунтовых ограждений из ПКМ позволит увеличить эффективность работ по укреплению берегов рек, озер и морей, освоения подземного пространства, снижения стоимости временного шпунтового ограждения для откопки котлованов большой глубины, усиления оснований и фундаментов реконструируемых и вновь строящихся зданий, в том числе и в стесненных условиях города.
Так как легкие шпунтовые ограждения из ПКМ возможно быстро перебросить авиатранспортом в любой район, то они окажут неоценимую помощь для разработки систем защиты от чрезвычайных стихийных бедствий. Как показала практика жаркого лета 2010г, погасить лесные пожары удалось после затопления сухих болот. Проблему лесных пожаров необходимо решать с помощью плотин на ручьях и реках. Так как погружение облегченного шпунта возможно малогабаритными вибропогружателями и ручными пневмопробойниками в полевых условиях, то возможно за считанные часы поднять уровень подземных вод в сухом болоте путем возведения противофильтрационных стенок из шпунта из ПВХ. Следует подчеркнуть преимущество шпунта из ПКМ. Этот материал не горит и безопасен на пожаре. В 2013 г. МЧС и армия успешно справились с другим стихийным бедствием – наводнением в Сибири и на Дальнем Востоке. Для предотвращения таких наводнений на малых реках необходимо выполнить шпунтовое ограждение. Благодаря малому весу шпунт из ПКМ гораздо легче выполнить в труднодоступных заболоченных местах береговой линии.
Для создания противофильтрационных завес хранилищ, подъема уровня грунтовых вод на сухих пожароопасных участках заторфованных лесов возможно использовать недорогой шпунт из ПВХ.
Возведение подпорных стен, берегоукрепление для предотвращения наводнений свыше 3м возможно только с применением композитного шпунта или с использованием заанкеренной конструкции шпунтовой стенки из ПВХ.
При составлении презентации использовали: www.npp-fsp.ru
WWW.ROSBEREG.RU
www.minbud.kiev.ua
http://www.creativepultrusions.com/pultruded-systems/composite-sheet-pile-system/
http://wolfremediation.com/frp.html
http://www.wolfremediation.com/islandcoppermine.html
http://www.compositesworld.com/articles/on-the-waterfront-composite-marine-piles-build-on-success http://everlastseawalls.com/seawall-products/composite-sheet-piling/ http://www.cmisheetpiling.com/products/UltraComposite_sheet-piling-and-piles/PipePiling.aspx?sflang=en http://www.leecomposites.com/sheetpile_install.html
http://ru.scribd.com/doc/161654356/frp-ansys http://shpunt.su/index/?PHPSESSID=59645f10e5aadbd70e95075962311578 http://civilengineersforum.com/pile-foundation-steel-piles-concrete-piles-timber-piles-composite-piles/