OBLICZENIE GŁĘBOKOŚCI ZABICIA ŚCIANKI SZCZELNEJ

Odcinek szlakowy metra znajduje się w obszarze zurbanizowanym-miejskim. gdzie brak miejsca na wykonanie wykopu szerokoprzestrzennego. Przy głębokości wykopu h=10m szerokość wynosiłaby około s=38m. Stąd brak miejsca na wykonanie wykopu szerokoprzestrzennego ze względu na istniejącą zabudowę. Zdecydowano się na wykonanie wykopu przy zastosowaniu ścianki szczelnej - grodzica G62. Przy użyciu tej technologii szerokość jaka jest potrzebna to około s=8m.

Zdefiniowanie sztywności podłoża (przyjęto więzi sprężyste co l_b=0,50m):

warstwa gliny zwałowej:

cb [kN/m]	pv [kPa]	z [m]	cb [kPa]
1846,4974	33,93	0	923,2487
2217,3031	46,29	0,5	1108,652

warstwa piasków średnich:

cb [kN/m]	pv' [kPa]	z [m]	cb [kPa]
3214,7981	58,65	0	1607,399
3591,5297	65,523	0,5	1795,765
3968,2613	72,396	1	1984,131
4344,9929	79,269	1,5	2172,496
4721,7245	86,142	2	2360,862
5098,4561	93,015	2,5	2549,228

warstwa piasków grubych:

cb [kN/m]	pv' [kPa]	z [m]	cb [kPa]
5256,0993	99,888	0	2628,05
5618,3875	106,773	0,5	2809,194
5980,6757	113,658	1	2990,338
6342,9639	120,543	1,5	3171,482
6705,2521	127,428	2	3352,626
7067,5403	134,313	2,5	3533,77
7429,8285	141,198	3	3714,914
7792,1167	148,083	3,5	3896,058
8154,4049	154,968	4	4077,202
8516,6931	161,853	4,5	4258,347
8878,9813	168,738	5	4439,491
9241,2695	175,623	5,5	4620,635
9603,5577	182,508	6	4801,779
9965,8459	189,393	6,5	4982,923
10328,134	196,278	7	5164,067
10690,422	203,163	7,5	5345,211
11052,71	210,048	8	5526,355
11414,999	216,933	8,5	5707,499
11777,287	223,818	9	5888,643
12139,575	230,703	9,5	6069,788
12501,863	237,588	10	6250,932
12864,151	244,473	10,5	6432,076
13226,44	251,358	11	6613,22
13588,728	258,243	11,5	6794,364
13951,016	265,128	12	6975,508

warstwa piasków grubych od strony obudowy:

cb [kN/m]	pv' [kPa]	z [m]	cb [kPa]
0	0	0	0
258,89	4,92	0,5	129,445
517,7801	9,84	1	258,89
776,6701	14,76	1,5	388,3351
1035,56	19,68	2	517,7801
1294,45	24,6	2,5	647,2251
1553,34	29,52	3	776,6701
1812,23	34,44	3,5	906,1151
2071,12	39,36	4	1035,56
2330,01	44,28	4,5	1165,005
2588,9	49,2	5	1294,45
2847,79	54,12	5,5	1423,895
3106,68	59,04	6	1553,34
3365,571	63,96	6,5	1682,785
3624,461	68,88	7	1812,23
3883,351	73,8	7,5	1941,675
4142,241	78,72	8	2071,12
4401,131	83,64	8,5	2200,565
4660,021	88,56	9	2330,01
4918,911	93,48	9,5	2459,455
5177,801	98,4	10	2588,9

Na głębokości 10m (a od warstwy piasków gliniastych 6m) tj. tam gdzie działa parcie czynne i bierne gruntu sztywności się sumują jako połączenie szeregowe sprężynek w więzi:

z [m]	cb [kPa]
6	4801,779
6,5	5112,368
7	5422,957
7,5	5733,546
8	6044,135
8,5	6354,724
9	6665,314
9,5	6975,903
10	7286,492
10,5	7597,081
11	7907,67
11,5	8218,259
12	8528,848

Parcie boczne:

z [m]	e charakt	e obl
0	8,24175	9,972518
1	15,10155	18,27288
3	64,14192	70,55611
12	221,9418	244,136

Parcie boczne od strony obudowy

z [m]	e charakt	e obl
0	0	0
4	78,77376	95,31625
6	118,1606	142,9744

Schemat ścianki:

Zaproponowano typ Larsena III_w o sztywności I=32400 cm⁴/m (W=1800 cm³/m), grubość t=13,4mm.

Maksymalna siła tnąca T=121,07 kN.

Reakcja w kotwie R=121,07+91,76=212,83kN.

Kotwie dobrano na podstawie reakcji równej ok. 22 ton. Zaproponowano kotew o naciągu 25 ton.

Naprężenia normalne i styczne jakie występują są równe:

W obliczeniach przyjęto długość profilu L=16m. Z obliczeń wynika, że na końcu zamodelowanego pręta przemieszczenie jest równe v=0,43cm. Na podstawie momentów zginających można określić potrzebną długość zabicia ścianki. Zdecydowano, że przy wartości -4,88kNm (L=13m) profil nie ulega dużej deformacji. Przyjąć można długość ścianki równą 13m.

Z warunku nie wystąpienia przebicia hydraulicznego (minimalna głębokość wbicia ścianki t):

warunek:

Ostatecznie przyjęto długość ścianki równą L=15m.

Sprawdzenie stateczności:

Głębokość krytyczna h:

Schemat:

Hodograf prędkości:

Uzależnienie prędkości v12, v2, v23, v3, v4 od prędkości v1:

Warunek:

stąd nierówność:

Otrzymano nierówność z niewiadomą 2 stopnia. Zgrupowano wszystkie składniki nierówności po jednej stronie tak aby równały się zeru. Istnieją dwa rozwiązania. Operowano tak zmienną h aby otrzymać wynik równy zero co świadczyło by o pierwiastku równania:

Postać nierówności (przekształcono do równania):

zatem dla wartości h= - 2,939m, M=0.

Stąd głębokość krytyczna od poziomu terenu wynosi h_kr=1+3+3=7m

Dla przyjętej długości ścianki szczelnej równej L=15m stateczność została zapewniona:

---