Подпорная стена из свай-солдат обычно используется в ситуациях, когда необходимо временно удержать земляную засыпку, например, на строительной площадке. Подпорная стенка из свай состоит из широкофланцевых стальных балок (солдатских свай) и деревянных лаг.
Первые либо вдавливаются в грунт на достаточную глубину, либо устанавливаются в заранее пробуренные отверстия, затем заключаются в тощий бетон, чтобы противостоять или противостоять моменту, оказываемому грунтом, расстояние между ними обычно составляет от 1,8 м до 2,45 м. Вторые устанавливаются горизонтально после завершения земляных работ и поддерживаются фланцами солдатских свай на концах.
Солдатские сваи являются консольными, но для уменьшения глубины заложения и размера балок можно использовать обвязки в случаях, когда высота стены превышает 4,5 м и имеется достаточно места для использования обвязок.
Компоненты подпорной стенки из солдатских свай
На рисунке 1 показаны различные части подпорной стенки из солдатских свай.
Типичные компоненты подпорной стенки из солдатских свай
Проектирование подпорной стенки из солдатских свай
Данные, необходимые для проектирования стенки из солдатских свай
К ним относятся характер грунта, угол трения грунта, плотность грунта, пассивное и активное допустимое давление, коэффициенты арок для использования и другие рекомендации, относящиеся конкретно к данному участку. Наконец, выберите экономически эффективные балки.
Процедуры проектирования стенки из солдатских свай
В методике проектирования, которая описана в следующем разделе, сделаны определенные допущения. Во-первых, предполагается, что грунт несвязный или песчаный, в противном случае, например, если тип грунта — глина, следует использовать другую диаграмму пассивного сопротивления. Во-вторых, данная процедура применима для консольных стен на сваях, поэтому использование оттяжек не учитывается в данной методике.
Этапы проектирования:
1. Вычислить силы, которые оказывают строительные надбавки и давление активного грунта, приходящегося на каждую сваю, для расчета коэффициента активного давления (Ka) можно использовать формулу Ранкина.
2. Расстояние между сваями определяется в зависимости от размера балки, глубины заложения и выбора лаг. Для определения оптимального варианта расстояния между сваями может потребоваться несколько проектных расчетов.
3. Определите глубину заложения свай после того, как будет рассчитано как дополнительное (Pw), так и активное давление (Pa). На рисунке 2 показаны различные силы, которым подвергается консольная стена из солдатских свай в песчаном грунте.
Глубина заложения (d) сваи рассчитывается по уравнению-1 и является функцией пассивного давления и коэффициента свода, который обозначается как (f) и принимается равным 0,08, но не должен превышать 2,5.
Где:
d: эффективная глубина при нулевом сдвиге.
Pp: сила противодействия, равная (Pw+ Pa).
SF: коэффициент безопасности, используемый для допустимого пассивного давления.
P: допустимое пассивное давление
D: диаметр отверстия или ширина фланца в зависимости от того, что используется.
A: множитель коэффициента аркирования 
Различные силы, действующие на консольную солдатскую сваю на несвязном грунте
4. Вычислите максимальный момент балки путем суммирования моментов над точкой нулевого сдвига. Следующее уравнение может быть использовано сразу.
5. Максимальному моменту противостоит пассивная пара давления, состоящая из 0,67D*Fp, поэтому требуемая глубина рассчитывается как:
Требуемая глубина заложения, обозначенная как (E) на рисунке 1, представляет собой комбинацию (D+d), и, как правило, она может быть принята в пределах от 1,3H до 1,5H.
6. Расчет коэффициента сопротивления нагрузке (LRFD), который достигается путем умножения максимального момента на коэффициент нагрузки 1,6, используется для выбора различных вариантов балок из AISC 13-издания, LRED, справочника по проектированию стальных конструкций после выбора наиболее экономичной и доступной балки.
7. Выбрать лаги, которые должны быть из обработанной древесины, а консервативное напряжение волокон составляет 6,2 МПа. Продольное давление грунта 
уменьшается по высоте стены от основания до верха.
Поэтому на разной глубине можно использовать лаги разной толщины. Из-за действия свода грунта между балками можно использовать 80% от простого момента каждой лаги, а также обеспечить 25 см пространство между лагами для отвода воды.
Использование стяжек в подпорных стенках из солдатских свай
Стяжки используются, когда высота стены превышает 4,5 м и имеется достаточное пространство. Использование анкерных болтов снижает не только размер свай-солдат, но и глубину заложения.
Как правило, анкерные болты представляют собой стальные стержни, которые устанавливаются в просверленное отверстие диаметром 7,62 мм в засыпке на достаточном расстоянии, превышающем плоскость разрушения, для обеспечения анкерного крепления после цементации.
Стяжки наклоняются вниз под углом 15o для повышения сопротивления выдергиванию и облегчения затирки. Внешние концы оттяжек приварены к стальным балкам. На рисунке 3 показаны силы, действующие на солдатскую сваю в случае использования подкосов.
Силы, действующие на солдатскую сваю после использования подкосов
Кроме того, глубина заложения должна адекватно выдерживать приложенные боковые силы Pw и Pa. Нахождение (d) — это итерационный процесс; значение, при котором достигается активный и пассивный баланс, будет (d). После этого максимальный изгибающий момент может быть вычислен с помощью статики.
Читать далее:
Нагрузки и силы, действующие на подпорную стену, и их расчеты
Почему разрушаются подпорные стены? Причины разрушения подпорных стен
Другие статьи по проектированию подпорных стен
- Типы подпорных стен, материалы, экономика и применение.
- Типы свай в зависимости от передачи нагрузки, функции, материала и грунта.
- Принципы проектирования подпорных стен.
- Процедура проектирования железобетонной тавровой балки с примером.
- Все, что вы должны знать о консольных балках.
- Нагрузки и силы, действующие на подпорную стену, и их расчеты [PDF].
- Меры по предотвращению разрушений и отказов подпорных стен.