Определение режимов погружения стального шпунта. Практическое занятие 5-6

1.

Санкт-Петербургский государственный
архитектурно-строительный университет
Кафедра технологии строительного производства
Направление подготовки: 08.04.01
Строительство
Направленность: Технологии
строительства
Организация строительства
Дисциплина:
Методы производства строительномонтажных работ
Практическое занятие 5-6
Тема:
Определение режимов погружения
стального шпунта
Гайдо Антон Николаевич
д.т.н., доцент, заведующий кафедрой ТСП

2.

Теоретический материал
Основные термины и определения
1. Технологические режимы погружения стального шпунта.
2. Вдавливание шпунта.
3. Вибрационное погружения.
4. Погружение с подмывом.

3.

1. Тип шпунта.
Lш.
2
Задача – обосновать параметры погружения шпунта.
3
2/3 Lш
3. Характеристика грунтовых условий.
Lш
2. Длина шпунта, м
1
1/3 Lш
Исходные данные для расчета

4.

Задача 1. Вибрационное погружение шпунта
Установка вибрационной
машины на базе крана,
экскаватора, буровой
установки или копра

5.

6.

7.

Пример проверки
применимости вибратора (1)

8.

9.

Пример решения – выбор вибрационных параметров
2 – глина IL=0,4 . Мощность ⅔*20 = 13 м.
3 – супесь IL=0,3.
2
Требуется подобрать вибропогружатель для погружения стального шпунта
Решение:
1. Определение расчетной величины критического сопротивление грунта срыву
F кр (кН) при заданной глубине погружения шпунта 20 м по формуле (П7.6):
где k = 2 — общее число геологических слоев согласно Fкр = 7*12 + 13*17 = 84 + 221 = 305 кН
3
7м
13 м
1 – глина IL=0,7. Мощность 20/3 = 7 м.
1
2/3 Lш
3. Характеристика грунтовых условий:
Lш = 20 м
2. Длина шпунта, Lш = 20 м.
1/3 Lш
1. Тип шпунта – Ларсен 4.

10.

2. Рассчитывается по формуле (П7.7) примерная величина статического момента массы дебалансов, кг м:
3. Вычисляем частоту колебаний вибропогружателя, Гц
= 14,55 Гц.
где Uc = 87 см² площадь поперечного сечения шпунта; р0 = 0,3 рекомендуемые значения
необходимого давления, Мпа.
m0 = 10*0,3*87 = 261 кг

11.

На основании нескольких итераций расчетов принимаем вибропогружатель MS-50
HHF (Мюллер) cо следующими техническими характеристиками:
Значения статических моментов массы дебалансов, которые настраивают в
процессе работ……………………..
K = 50 кг*м
Частота вращения дебалансов……….
N = 2362 оборотов/мин (37,2 Гц)
Амплитуда колебаний………………...
А = 22 мм
Полная масса погружателя…………..
6100 кг
Возмущающая (центробежная) сила...
P0 = 1500 кН

12.

где m0 = 20*74 + 6100 = 7580 кг ≈ 7,6 т, масса погружаемого шпунта (74 кг/м – масса погонного метра)
и жестко соединенных с ним частей вибропогружателя.
Значение А должно находиться в пределах от 5 до 10 мм (5 ≤ А ≤ 10 ). Это условие выполняется, если
А = 50/7580 = 0,006 = 6 мм.
Р = 7580 / 87 = 87 кг/см² > 3 кг/см². Проверка выполняется.

13.

7,6 тс
7,6 тс
На основании выполненных расчетов можно заключить о возможности применения
вибропогружателя модели MS-50 HHF (Мюллер) для погружения стального шпунта типа Ларсен 4
на глубину 20 м.

14.

Задача 2. Определение усилия вдавливания
при погружении стального шпунта
Fвд=1,2*(сопротивление грунта + сопротивления в замках шпунта)
По аналогии с
определением
расчетной
нагрузки на сваю
Из расчета 1 т на
1 метр замка

15.

16.

Расчетное
сопротивление
грунта

17.

18.

Пример решения
1 – глина IL=0,7. Мощность 20/3 = 7 м.
2 – глина IL=0,4 . Мощность ⅔*20 = 13 м.
Решение:
2
3 – супесь IL=0,3.
7м
13 м
3. Характеристика грунтовых условий:
1
2/3 Lш
Lш = 20 м
2. Длина шпунта, Lш = 20 м.
1/3 Lш
1. Тип шпунта – Ларсен 4.
1. Определение расчетных сопротивлений грунта по боковой поверхности:
Слой 1. Средняя глубина залегания: 7/2 = 3,5 м,
f1= 0,85 тс/м².
Слой 2. Средняя глубина залегания: 7+13/2 = 13,5 м,
f2= 1,08 тс/м².
Слой 3. Глубина заложения 20 м,
3
R= 5,6 тс/м².
Значение f и R определяем по нормативной таблице.
2. Расчет требуемого усилия вдавливания:
Fвд = 1,2 * {(0,0087*5,6 + 2* 0,916*(7*0,85 + 13*1,08)) + 20*1,0} = 1,2 *{(0,048 + 1,832 * (5,95 + 14,04)) + 20} =
68 тc.
Где: 0,0087 м² – площадь поперечного сечения шпунта; 0,916 м – периметр по средней линии; 1,2 –

19.

Задача 3. Погружение шпунта с подмывом
Применяют для облегчения погружения в плотных грунтах Для
подмыва применяют трубки внутренним диаметром 20–30 мм,
располагаемые с внутренней стороны полок.
Подмывные трубки скрепляют со шпунтом на сварке и оставляют в
грунте после погружения. Их нижние торцы необходимо
располагать на 0,2–0,5 м выше нижнего торца шпунта.
В песчаных грунтах устанавливают давление воды равным 1,5–2,5
МПа и с расходом 0,15– 0,50 м3 /мин на одну трубку диаметром 25
мм.
В плотных грунтах наиболее эффективен подмыв с высоким
давлением воды, равным 25–40 МПа, с общим расходом 0,06–0,15
м3 /мин, диаметр трубки 20– 30 мм.
При работе с высоким давлением необходимо применять
наконечники с проходным отверстием диаметром 1,5–3 мм.
Схема оснащения шпунта трубками
при погружении с подмывом:
1 — трубки для подачи воды; 2 —
шпунт; 3 — подающий трубопровод от
насоса; 4 — направление струй воды
Необходимо ограничивать расход воды для предотвращения
чрезмерного размыва грунта.

20.

Погружение свай и шпунта с подмывом
1 – погружатель;
2 – трос;
3 – напорный шланг;
4 – подмывная трубка;
5 – свая;
6 – наконечник трубы;
7 – нагнетательный трубопровод;
8 – насос;
9 – всасывающий трубопровод

21.

Погружение шпунта с подмывом
Рекомендации по определению напора и расхода воды подмыва
Параметры подмывных труб

22.

Параметры насосов
Насосы Tsunami KTS:

23.

Пример решения
2 – глина IL=0,4 . Мощность ⅔*20 = 13 м.
3 – супесь IL=0,3.
2
Задача – определить напор воды и определить диаметр подмывных трубок
для погружения шпунта.
Решение:
3
1. Необходимы напор воды для погружения шпунта в несущий слой на
глубину 20 м определим по табл.: Н = 1,5 МПа (15 кгс/см²).
2. Площадь лобовой поверхности шпунта: 0,0087 м² = см².
3. Необходимый расход воды при q = 80 м³/час ( по табл.)
Q = qS/1000 = 80 * 87 / 1000 = 6,96 м³/ч
7м
13 м
1 – глина IL=0,7. Мощность 20/3 = 7 м.
1
2/3 Lш
3. Характеристика грунтовых условий:
Lш = 20 м
2. Длина шпунта, , Lш = 20 м.
1/3 Lш
1. Тип шпунта – Ларсен 4.

24.

4. Определяем суммарную площадь проходного отверстия подмывных труб:
w = 6,96 / √15 = 1,798 см².
5. По таблице выполняем подбор трубы согласно условию
w1n > w
Где w1 - площадь проходного отверстия выбранной трубы, n – количество труб.
Для выполнения условия принято труба диаметром 37 мм для которой
w1= 10,7 см² > w = 1,798 см². Условие выполняется.
6. Центробежные насосы для подачи воды выбираем в зависимости от требуемой
производительности и напора.

25.

Варианты выполнения задания
Вариант
Длина шпунта, м Тип шпунта, см
приложение
Характеристика геологического разреза
Слой 1
Слой 2
Слой 3
1
16
Л4
Глина IL=0,9
Суглинок IL=0,5
Супесь IL=0
2
17
Л5
Глина IL=0,8
Суглинок IL=0,4
Супесь IL=0,1
3
18
Л5Ум
Глина IL=0,7
Суглинок IL=0,3
Супесь IL=0,2
4
19
VL606а
Глина IL=0,6
Суглинок IL=0,2
Супесь IL=0,3
5
20
F1906
Глина IL=0,8
Суглинок IL=0,3
Супесь IL=0,4
6
21
F2206
Глина IL=0,9
Суглинок IL=0,4
Супесь IL=0,5
7
22
F2406
Глина IL=1,0
Суглинок IL=0,5
Супесь IL=0,6
8
23
F2706
Глина IL=0,9
Суглинок IL=0,7
Супесь IL=0
9
24
F2106
Глина IL=0,8
Суглинок IL=0,6
Супесь IL=0,1
10
25
Л4
Глина IL=0,7
Суглинок IL=0,5
Супесь IL=0,2
11
26
Л5
Глина IL=0,6
Суглинок IL=0,4
Супесь IL=0,3
12
16
Л5Ум
Глина IL=1,0
Суглинок IL=0,6
Супесь IL=0,4
13
17
VL606а
Глина IL=0,9
Суглинок IL=0,7
Супесь IL=0,5
14
18
F1906
Глина IL=0,8
Суглинок IL=0,6
Супесь IL=0,6

26.

Варианты выполнения задания
Вариант
Длина шпунта, м Тип шпунта, см
приложение
Характеристика геологического разреза
Слой 1
Слой 2
Слой 3
15
20
Л4
Глина IL=0,8
Суглинок IL=0,6
Супесь IL=0,1
16
21
Л5
Глина IL=0,7
Суглинок IL=0,5
Супесь IL=0,2
17
22
Л5Ум
Глина IL=0,6
Суглинок IL=0,4
Супесь IL=0,3
18
23
VL606а
Глина IL=1,0
Суглинок IL=0,6
Супесь IL=0,4
19
24
F1906
Глина IL=0,9
Суглинок IL=0,7
Супесь IL=0,5
20
25
F2206
Глина IL=0,8
Суглинок IL=0,6
Супесь IL=0,6
21
26
F2406
Глина IL=0,9
Суглинок IL=0,5
Супесь IL=0
22
16
F2706
Глина IL=0,8
Суглинок IL=0,4
Супесь IL=0,1
23
17
F2106
Глина IL=0,7
Суглинок IL=0,3
Супесь IL=0,2
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-

27.

Приложение
Тип применяемого шпунта Ларсен 4
Масса шпунта Ларсена Л4 составляет 74 кг на погонный метр.
Периметр поперечного сечения по средней линии: 916 мм.
Площадь поперечного (лобовой поверхности) сечения шпунта: 8702 мм² или
0,0087 м².

28.

Приложение
Тип применяемого шпунта Ларсен 5
Масса шпунта Ларсена Л5ум составляет 100 кг на погонный метр.
Периметр поперечного сечения по средней линии : 960 мм.
Площадь поперечного сечения шпунта: 10560 мм² или 0,011 м².

29.

Приложение
Тип применяемого шпунта Ларсен 5Ум
Масса шпунта Ларсена Л5ум составляет 113,8 кг на погонный метр.
Периметр поперечного сечения по средней линии : 1040 мм.
Площадь поперечного сечения шпунта: 11440 мм² или 0,011 м².

30.

Приложение
Тип применяемого шпунта VL606а
Масса шпунта составляет 85,4 кг на погонный метр.
Периметр поперечного сечения по средней линии: 968 мм.
Площадь поперечного сечения шпунта: 12 971 мм² или 0,013
м².

31.

Приложение
Тип применяемого шпунта – полукруглый Форма

32.

Приложение
Тип применяемого шпунта – полукруглый Форма
Периметр поперечного
сечения по средней линии
без замков в мм.
978
977
975
973
1119
1118
1116
1115
1113
1110
1109

33.

Приложение
Характеристики вибрационных подражателей

34.

35.

36.

37.

Курс по дисциплине: Методы производства
строительно-монтажных работ
Ссылка на исходные данные и
расчетные файлы в
электронном
образовательном курсе
кафедры ТСП

38. Контакты

Санкт-Петербургский государственный
архитектурно-строительный университет
Кафедра технологии строительного производства
Контакты
• Кафедра ТСП
• Основана в 1938 году
• Тел.: +7 (812) 575-06-34
• E-mail: sp@spbgasu.ru
• https://www.spbgasu.ru
• https://vk.com/kafedratsp
Ауд. 251-Е – 253-Е