СП 287.1325800.2016 Действует

11.4.6 Коэффициенты вязкости слоев слабого грунта , кПасут, и коэффициенты, характеризующие изменение вязкости с глубиной ζ, кПа∙сут/м, необходимые для определения линейной скорости деформации, допускается определять:

- коэффициент вязкости – по графикам на рисунке 11.4;

- коэффициенты, характеризующие изменение вязкости с глубиной , по формуле

ζ | (11.16)

где red – средневзвешенное значение удельного веса вышележащих слоев грунта, кН/м3;

– углы наклона касательных в точках графика (см. рисунок 11.4), соответствующих значениям вязкости грунтов по линии поверхности глубинного сдвига с учетом порового давления и нагрузки.

В особо ответственных случаях коэффициенты η и ζ рекомендуется определять по результатам испытания образцов грунта ненарушенной структуры по консолидированно-дренированной схеме при нормальных напряжениях, соответствующих весу вышележащих слоев грунта, с учетом эксплуатационной нагрузки.

11.4.7 При проектировании причальных сооружений на слабых основаниях рекомендуется, как правило, предусматривать предпостроечную техническую мелиорацию слабых грунтов основания (статическое или динамическое уплотнение, дренирование, закрепление и т. п.).

11.4.8 В случаях, когда кровля слабых грунтов расположена выше отметки глубины промерзания, а пучение может вызвать разрушение или значительные деформации конструкций сооружения, слабые грунты в указанной зоне следует удалить, заменив, при необходимости, непучинистым грунтом.

Во всех других случаях замену слабых грунтов следует обосновывать технико-экономическими расчетами.

1–7 – касательные

Рисунок 11.4 – Графики значений коэффициента

12.1 Основные конструктивные требования

12.1.1 К причальным сооружениям эстакадного типа относятся конструкции набережных и пирсов, опирающиеся на свайные опоры.

Конструкции эстакадного типа классифицируются следующим образом:

- в зависимости от конструкции верхнего строения и расположения опор – сооружения эстакадного и мостового типов;

- в зависимости от расположения на акватории и сопряжения с берегом – набережные-эстакады, перекрывающие подпричальный откос по всей длине сооружения, пирсы, включающие в себя узкие рейдовые причалы;

- в зависимости от конструкции верхнего строения и опор – со сборным, сборно-монолитным, и монолитным верхним строением, на призматических сваях, сваях-оболочках, металлических трубах, оболочках большого диаметра и на опорах из кладки массивов.

12.1.2 Ширина ростверка набережных, размеры соединительных эстакад пирсов следует назначать в соответствии с расчетно-конструктивными требованиями в зависимости от факторов, характеризующих естественные условия строительной площадки.

Увеличение ширины верхнего строения для обеспечения устойчивости подпричального откоса допускается при неблагоприятных грунтовых условиях и требует обоснования целесообразности по сравнению с другими способами (замена или закрепление грунтов основания, уменьшение шага опор, применение анкерующих устройств и т. д.).

Под неблагоприятными грунтовыми условиями подразумеваются илы, слабые водонасыщенные глины и суглинки с коэффициентом водонасыщения Sr 0,85, показателем текучести IL 0,75, модулем деформации Е 5000 кПа при коэффициенте консолидации Сv 1107 см2/год.

12.1.3 Уклон каменной отсыпки подпричального откоса набережных при высоте волн h на акватории до 1,0 м, отсутствии течений и выполнении условий общей устойчивости рекомендуется принимать 1:1,5.

Допускается применение уклонов 1:1,25–1:1,3 в спокойной воде (h 0,3–0,5 м) и глубине причала до 8,25 м, а также на переходных участках от основной эстакадной конструкции к берегоукреплению.

Уклоны до 1:1,8 допускаются:

- при необходимости размещения кранового оборудования в пределах ростверка и глубинах до 8,25 м;

- высоте волн на акватории до 1,50 м;

- действии постоянных течений;

- на торцевых причалах широких пирсов.

Уклоны подпричального откоса 1:2 и менее следует принимать при специальном обосновании на недостаточно защищенных акваториях при высоте волн h >1,50 м либо при невыполнении условий общей устойчивости сооружения при больших уклонах откоса.

12.1.4 Перед тыловым сопряжением следует устраивать бермы шириной 1,0–1,75 м. В торцевых причалах широких пирсов и на недостаточно защищенных акваториях ширина бермы может быть 2,5–3,5 м и должна, наряду с конструкцией тылового сопряжения, уточняться по данным экспериментальных исследований; при этом камень подпричального откоса в пределах бермы и частично на откосе следует прикрывать щелевыми железобетонными плитами.

Рекомендуется располагать берму на 1,0–1,5 м ниже нулевой отметки порта. Большие значения принимаются при обосновании.

12.1.5 Свайное основание причального сооружения следует проектировать с учетом положения подкрановых и железнодорожных путей, эксплуатационного оборудования, при условии наиболее выгодной передачи временных нагрузок на опоры и минимальной суммарной стоимости свай и верхнего строения при обеспечении рационального использования их несущей способности и устойчивости подпричального откоса.

При использовании индустриальных сборных и сборно-монолитных конструкций верхнего строения расстояния между осями продольных и поперечных свайных рядов следует принимать в соответствии с типоразмерами сборных элементов.

12.1.6 Расстояние в поперечном направлении между осями вертикальных свай lр, воспринимающих горизонтальные нагрузки, рекомендуется принимать не менее 6D (D – большая сторона прямоугольного сечения свай или наружный диаметр сваи-оболочки).

При lр = (3–6)D необходимо учитывать взаимодействие свай; значения lр < 3D не допускаются.

Шаг свай из железобетонных оболочек и стальных труб диаметром более 0,60 м в продольном направлении рекомендуется принимать не менее 5D, а для железобетонных призматических свай и стальных труб меньшего диаметра – не менее 2,5–3,0 м.

В безребристых конструкциях железобетонных ростверков максимальный шаг свай в продольном направлении не должен превышать 4,0–5,0 м.

Расстояние между осями вертикальных и наклонных висячих свай в плоскости их нижних концов должно быть не менее 3D, а свай-стоек – не менее 2,5D.

12.1.7 Необходимость применения наклонных или козловых опор следует рассматривать:

- при свайном основании из призматических свай сечением 400400 мм и 450450 мм в конструкциях набережных-эстакад для глубин 8,25 м и более, в конструкциях судоремонтных и пассажирских пирсов для глубин 6,50 м и более, а также в рейдовых причалах;

- при действии горизонтальных нагрузок (наклонные сваи забивают в кордонном ряду);

- в сейсмических районах.

12.1.8 Основание технологической площадки узких пирсов следует устраивать из вертикальных и наклонных металлических свай. Число свай и козловых опор устанавливают по расчету.

В местах расположения на технологической площадке неподвижных опор трубопроводов, стационарных трапов-сходен, швартовных устройств и другого оборудования, передающего на верхнее строение сосредоточенные горизонтальные, вертикальные и моментные нагрузки, необходимо устраивать опоры, усиленные дополнительными козловыми и вертикальными сваями.

12.1.9 Число свайных опор в поперечном сечении соединительной эстакады пирса необходимо принимать по расчету, но не менее двух вертикальных или наклонных в сторону кордона свай при ширине эстакады до 10 м и не менее четырех при большей ширине эстакады. В последнем случае две крайние опоры должны быть вертикальными, а средняя опора – козловой.

12.1.10 При глубинах у кордона свыше 11,50 м либо при наличии значительной толщи слабого грунта (более 5 м) ниже отметки дна причала рационально использовать опоры повышенной несущей способности.

В качестве опор повышенной несущей способности следует применять:

- железобетонные сваи-оболочки диаметром 1,20 и 1,60 м;

- оболочки большого диаметра;

- при глубинах более 13,0 м или действии повторно переменной либо сейсмической нагрузок, в суровых климатических условиях – сварные коробчатые сваи из шпунта, а также сварные стальные структуры.

12.1.11 При плотных грунтах основания, когда погружение сваи затруднено, допускается опирание на башмаки, уложенные на специально устроенную каменную постель.

Кордонный башмак должен быть полностью заглублен ниже уровня дна. В конструкциях набережных допускается располагать башмаки среднего и типового свайных рядов выше отметки низа кордонного башмака, однако наклон линии, соединяющей центры башмаков, должен быть положе наклона подпричального откоса.

12.1.12 Нижний конец сжатых трубчатых свай в зависимости от грунтовых условий и требуемой несущей способности допускается оставлять открытым, снабжать острием (для металлических труб диаметром не более 530 мм) или закрывать бетонной пробкой.

Повышение несущей способности металлических свай достигается также устройством на их концах открылков из прокатных профилей при отсутствии трудностей забивки, а при их наличии – увеличением толщины низа свай путем приварки металлических полос (ножей). Расстояние в свету между сваями или их уширениями должно быть не менее 1 м.

12.1.13 В сваях, погружаемых с выемкой грунта из внутренней полости, необходимо предусматривать устройство в основании бетонной пробки высотой не менее двух диаметров сваи. Необходимо принять конструктивные меры, обеспечивающие передачу нагрузок от стенок сваи на пробку, такие как придание искусственной шероховатости свае или удаление туфообразного слоя бетона в центрифугированных сваях-оболочках.

Класс бетона при образовании пробок или заполнении внутренних полостей свай следует принимать по расчету, но не ниже В15.

12.1.14 Соединение звеньев при сборке ствола железобетонной или стальной трубчатой сваи следует осуществлять с помощью сварных соединений, равнопрочных основному сечению сваи, с соблюдением конструктивных требований и положений расчета СП 16.13330.

12.1.15 Для сокращения числа и длины свай в основаниях глубоководных конструкций эстакадного типа, а также для повышения несущей способности и устойчивости свай, особенно при наличии слабых грунтов, рекомендуются следующие конструктивные меры:

- передача горизонтальных (и прежде всего судовых) нагрузок на отдельные конструкции (отбойные и швартовные палы, анкерные устройства), не связанные с конструкцией причального сооружения;

- повышение отметки дна под конструкцией путем устройства ограждающих стенок или грунтовых откосов в конструкциях пирсов;

- устройство подводных связей между сваями в виде диафрагм и пространственных металлических структур;

- применение наклонных свай;

- повышение жесткости свай путем усиления существующих свай и создание новых рациональных типов их сечений, заполнения свай-оболочек на необходимую по расчету высоту бетоном;

- устройство уширений на стволе сваи или уширенной пяты в основании сваи;

- забуривание нижних концов свай-стоек в скальный грунт с анкеровкой или без анкеровки с заполнением цементным раствором околосвайного пространства;

- устройство металлических бурозаливных свай, усиленных анкерами, установленными в полость сваи, при слабых грунтах основания;

- замена слабого грунта в основании грунтом с хорошими строительными свойствами в образованном в результате дноуглубления котловане или замена грунта в предварительно погруженных сквозь толщу слабого грунта до прочных его слоев цилиндрических оболочках большого диаметра;

- защита дна у сооружений от возможного размыва в случае значительных скоростей течения, особенно при наличии легкоразмываемых грунтов на поверхности основания;

- анкеровка верхнего строения в береговом грунтовом массиве.

Выбор указанных конструктивных мер или их сочетания необходимо проводить путем технико-экономического сопоставления вариантов, наиболее приемлемых для конкретных условий строительства.

12.1.16 В конструктивном отношении верхние строения эстакад следует подразделять на безреберные, поперечно-ригельного и продольно-ригельного типов.

Безреберные верхние строения применяются:

- в конструкциях причалов на призматических сваях с наголовниками, при этом кордонные и тыловые части плит верхнего строения проектируются большей толщины, чем в средней части для восприятия крановых нагрузок;

- при устройстве монолитной надстройки причала.

Поперечно-ригельная система (ригели перпендикулярны линии кордона) рекомендуется при отсутствии или незначительной интенсивности крановых нагрузок и действии на сооружение нагрузок от судов на недостаточно защищенных акваториях.

Продольно-ригельную систему следует применять при тяжелом крановом оборудовании.

Поперечно-ригельная (продольно-ригельная) система образуется путем укладки на поперечные (продольные) ряды свай сборной части ригеля, имеющего в местах опирания на сваи окна для пропуска ее арматуры и омоноличивания ригеля со сваями. На ригели опираются сборные железобетонные плиты, зазоры между которыми омоноличиваются. Рекомендуется применять ребристые конструкции сборных плит (двухребристые панели или плиты с ребрами по контуру), располагая плиту поверх ребер в целях облегчения монтажа, омоноличивания сборных элементов и недопущения действия на ростверк и сваи веса балластного слоя.

12.1.17 Толщину плиты монолитной надстройки следует определять расчетом, но по технологическим и конструктивным соображениям (точность соблюдения толщины плиты, возможность обеспечения жесткой заделки в надстройке тыловых либо промежуточных свай) ее следует назначать не менее 0,6 м. При требуемой по расчету толщине плиты более 1,0 м рекомендуется забивка промежуточного свайного ряда, располагаемого в расчетном пролете. Толщину сборных безребристых плит следует принимать 0,30–0,50 м. Во всех случаях толщину плиты верхнего строения на продавливание ее сваями при действии эксплуатационных нагрузок следует уточнять расчетом.

Высота несущих элементов верхнего строения должна обеспечивать их прогибы, не превышающие 0,002l в пределах пролета и 0,0044lк на консоли (l и lк – длины пролета и консоли соответственно).

Возвышение низа пролетного строения под расчетным уровнем воды следует назначать с учетом волновых воздействий на ростверк. Оно должно обеспечивать возможность осмотра и ремонта ростверка снизу и быть не менее 0,8 м над расчетным строительным уровнем воды.

12.1.18 При использовании сборно-монолитного решения кордонную и тыловую части верхнего строения следует выполнять монолитными (над кордонными и тыловыми опорами надстройки соответственно), а пролет надстройки перекрывать омоноличиваемыми с ними сборными элементами в виде ребристых тонких плит, выполняющих роль опалубки для бетонируемой впоследствии плиты верхнего строения. Сборные элементы надстройки выполняются в виде таврового профиля с двумя ребрами или более.

Шаг ребер следует назначать кратным шагу тыловых опор. В плите верхнего строения следует предусматривать закладные детали для крепления подкрановых и железнодорожных путей.

12.1.19 Верхнее строение технологической площадки узких пирсов должно быть:

- при переработке навалочных грузов – одноярусным;

- при переработке наливных грузов – одноярусным и многоярусным в соответствии с числом ярусов соединительной эстакады либо при необходимости уменьшения габаритов площадки.

12.1.20 В качестве верхних строений соединительных эстакад следует применять типовые унифицированные элементы пролетных строений автодорожных и железнодорожных мостов.

12.1.21 При обработке у пассажирских пирсов судов разного водоизмещения, в том числе мелких, рекомендуется образовывать пониженную площадку для их приема из свай, соединенных ригелями в продольном и поперечном направлениях, и играющую роль системы палов для восприятия нагрузок от судов более крупного водоизмещения.

12.1.22 Длину секции следует принимать не более 50 м, уточняя ее по результатам статического расчета свай на изгиб, возникающий в плоскости, параллельной линии кордона, от температурных деформаций ростверка и внешних горизонтальных нагрузок.

12.1.23 Верхние строения соседних секций следует шарнирно связывать между собой в горизонтальной плоскости путем устройства шпонок, зубьев или иных упорных устройств. Допускается отделять секции одну от другой температурными вставками (свободно опертая на поперечные ригели соседних секций плита) при соответствующем обосновании.

Для температурной вставки в ростверке с длиной пролета до 8 м включительно разрешается опорные части устраивать из стальных листов.

При длине пролета более 8 м на опорах следует применять тангенциальные опорные части по типу опорных элементов пролетных строений мостов.

12.1.24 Потерны для инженерных коммуникаций следует располагать:

- в конструкциях набережных на призматических сваях – в коробчатых массивах тылового сопряжения;

- в прочих конструкциях – у кордонной грани плиты верхнего строения, а в конструкциях из унифицированных элементов – в полости между бортовой балкой и продольным ригелем.

Допускается при специальном обосновании располагать потерны в конструкциях набережных и пирсов на призматических сваях.

12.1.25 Тыловое сопряжение набережной с берегом, представляющее собой подпорную стенку гравитационного типа из одного-двух курсов массивов, в том числе пустотелых железобетонных коробов или уголкового профиля, а также в виде заанкеренного больверка при возможности просадок территории должно обеспечить восприятие распорного давления грунта без передачи горизонтальной нагрузки на эстакаду.

При значительной ширине ростверка, обусловленной типовыми размерами пролетов верхнего строения либо при невозможности при принятом уклоне откоса образования бермы перед тыловым сопряжением, последнее может не устраиваться; подпричальный откос в этом случае доводят до низа плиты верхнего строения.

Отсутствие тылового сопряжения и действие благодаря этому распорного давления грунта на эстакаду могут быть допущены в конструкциях набережных на сваях-оболочках диаметром не менее 1,2 м, на призматических сваях сечением 400400 мм и 450450 мм при введении в состав свайного основания наклонных или козловых свай, а также при анкеровке верхнего строения.

12.1.26 На недостаточно защищенных акваториях (при высоте волн более 1,50 м) или на открытых морских побережьях при высоте волн менее 2,50 м тыловое сопряжение следует устраивать из железобетонного ящика с перфорированными или решетчатыми стенками, заполненного камнем, с устройством за ним каменной призмы, предотвращающей вымывание грунта территории причала.

Верхний курс массива тылового сопряжения следует выполнять в виде железобетонного короба при необходимости устройства тыловой потерны.

Продольный шов между эстакадой и тыловым сопряжением следует перекрывать съемными чугунными решетками.

12.1.27 Проектирование подпричального откоса и конструкций сопряжения набережных с берегом изложено в [24].

12.1.28 При конструировании узлов сборных железобетонных элементов ростверков необходимо руководствоваться следующими указаниями:

- рабочие стыки сборных элементов ростверков, воспринимающие изгибающие моменты и поперечные силы, создают путем сварки выпусков арматуры и укладки бетона омоноличивания или путем сварки закладных частей в соответствии с указаниями СП 63.13330;

- стыки сборных элементов ростверков, воспринимающие поперечные силы, создают путем устройства в примыкающих поверхностях элементов штраб с последующим наполнением их монолитным бетоном и установкой арматуры;

- отдельные стыки между сборными элементами ростверка допускается выполнять открытыми, т. е. без связей, в том случае, когда это приемлемо по условиям работы сооружения, а относительные смещения по линиям примыкания допустимы по условиям эксплуатации.

12.1.29 Верхнее строение ростверков следует жестко соединять со сваями путем заделки их в ростверк на глубину не менее 50 мм и выпусков арматуры из сваи на длину их анкеровки согласно требованиям СП 63.13330.

Допускается сваи-оболочки не заделывать в ростверк из предварительно напряженных элементов, обеспечивая лишь плотное примыкание торцов оболочек к верхнему строению путем омоноличивания оболочки с ростверком, и в этом случае в состав стыка следует включать дополнительную арматуру, пропускаемую через окна в ригелях.

Стык металлической сваи с железобетонным верхним строением следует устраивать путем омоноличивания в ростверке выпусков арматуры, привариваемой к внутренней поверхности сваи и замоноличенной в ее бетонной пробке.

12.1.30 Стыки безребристых конструкций верхнего строения рекомендуется выполнять с помощью наголовников и инвентарных хомутов. При использовании наголовников следует омоноличивать полость, образованную наголовником и монтажным отверстием плиты.

Применение инвентарных хомутов позволяет омоноличивать сваю и плиты только в монтажном проеме плит.

При образовании узла омоноличивания должны быть обеспечены требуемый СП 63.13330 перепуск арматуры плит и установка дополнительной вертикальной (с требуемым перепуском относительно выпусков арматуры сваи) арматуры.

12.1.31 Стыки поперечно-ригельной системы следует формировать путем омоноличивания окон сборной части поперечного ригеля (как правило, прямоугольной формы) и конструктивного зазора укладываемых на него плит, являющегося монолитной частью поперечного ригеля. При этом следует выполнять требования 12.1.29 и 12.1.30 по заделке ствола сваи и установке арматуры в монтажных проемах свай, за пределами которых омоноличиваются в конструктивных зазорах плит их арматурные выпуски с выпусками арматуры ригеля.

12.1.32 Стыки продольно-ригельных систем образуются путем:

- омоноличивания свай в монтажных проемах и окнах (в частности, за счет выреза полок продольных ригелей);

- омоноличивания монтажных проемов между продольными ригелями и укладываемыми на них (в частности, на их полки) плитами.

12.1.33 В верхнем строении необходимо предусматривать устройства, обеспечивающие вентиляцию подпричального пространства (металлические решетки, укладываемые между ростверком и тыловым сопряжением из массивов, и т. п.) и удаление атмосферных осадков (вертикальные закладные трубки).

12.2 Основные положения расчета

12.2.1 Сооружения эстакадного типа рассчитывают в такой последовательности:

а) определение нагрузок и их сочетаний, действующих на секцию сооружения, в соответствии с требованиями раздела 8;

б) расчет общей устойчивости сооружения по глубинному сдвигу (набережные), местной устойчивости подпричального откоса, в том числе на проскальзывание между поперечными рядами свай (набережные-эстакады), на основе требований СП 23.13330 с учетом указаний раздела 9;

в) расчет сооружений по плоской или пространственной расчетным схемам в зависимости от конструкции сооружения при действии разных сочетаний нагрузок, определение расчетных усилий в конструктивных элементах и их деформаций;

г) определение несущей способности свай при действии осевых нагрузок в соответствии с требованиями СП 24.13330;

д) расчет элементов сооружения по прочности, трещиностойкости и деформациям в соответствии с требованиями СП 41.13330, СП 63.13330, СП 16.13330;

е) корректировки расчетной схемы в соответствии:

- с несущей способностью элементов по прочности, трещиностойкости;

- деформациями конструкции в целом и ее элементов;

- несущей способностью свай и шпунта при действии осевых усилий;

- предельными значениями горизонтальных компонентов реакций грунта по боковой поверхности свай и шпунта.

12.2.2 В качестве расчетных схем причалов эстакадного типа следует принимать:

- для набережных, технологических площадок узких пирсов для переработки навалочных и наливных грузов, пассажирских и судоремонтных пирсов, палов – пространственную рамную конструкцию на упругих (нелинейно-упругих) опорах с промежуточными связями или без них и жесткий ростверк, если высота ригелей, приведенных к прямоугольному сечению, составляет не менее 1:4,3 ширины ростверка;

- для верхнего строения соединительных эстакад узких пирсов – многопролетную балку или плиту на упругих опорах при омоноличивании или сварке продольных ригелей смежных пролетов и однопролетные балки при свободном опирании балок на поперечные ригели.

12.2.3 В соответствии с требованиями СП 24.13330 грунт, окружающий сваю, допустимо рассматривать как упругую линейно-деформируемую среду, характеризуемую коэффициентом постели сz, возрастающим с глубиной.

При учете образования в грунте зон пластических деформаций граница между областями упругого (модель основания в виде коэффициента постели) и пластического деформирования определяется равенством реакций грунта, получаемых с помощью этих двух расчетных моделей, на границе упругой и пластической зон.

12.2.4 Распределение усилий в грунтовой среде и взаимодействие расположенных в ней конструктивных элементов следует учитывать посредством аппроксимации упругих свойств грунтовой среды с учетом реальных деформационных характеристик грунта.

12.2.5 Расчет конструкций эстакадного типа следует проводить с использованием апробированных методов расчета для пространственной и плоской расчетных схем.

При значениях коэффициента продольного изгиба Jх = Jy < 0,9 в сваях расчет конструкции должен быть откорректирован в соответствии с матрицей деформаций стержня, подверженного действию продольно-поперечного изгиба.

Расчетную длину опор с учетом условного защемления следует принимать в зависимости от положения их на откосе и направления действия горизонтальной силы перпендикулярно кордону в сторону акватории, вдоль кордона и перпендикулярно кордону в сторону берега.

12.2.6 Напряженно-деформированное состояние свайных опор при действии вертикальных и горизонтальных нагрузок следует определять с учетом дополнительного момента

| (12.1)

от продольной силы N в элементе относительно центра тяжести сечения,

где

| (12.2)

здесь V(Z) и Vr – прогибы в сечениях с координатой Z и в голове опоры соответственно;

Nкр – критическая сжимающая сила;

;

здесь EJ – жесткость элемента;

l – расчетные длины свай, принимаемые по указаниям 12.2.5;

– принимают по таблице 12.1.