Что такое откосы земляных сооружений

Лекции / Обеспечение устойчивости земляных сооружений

Технология строительных процессов.

Обеспечение устойчивости земляных сооружений.

Обеспечение устойчивости земляных сооружений является важнейшим требо-

ванием, предъявляемым к ним. Чтобы еѐ обеспечить, земляные сооружения возводят с откосами необходимой крутизны. Крутизна откоса выемки или насыпи зависит главным образом от угла естественного откоса грунта. Еѐ принимают в зависимости от глубины выемки или высоты насыпи, свойств грунта, их влажности, характера сооружений (посто-

янные или временные) и других факторов. Наибольшая допустимая крутизна откосов

котлованов и траншей глубиной до 5 м, отрываемых в нескальных грунтах выше уровня грунтовых вод (УГВ) или в грунтах, осушенных с помощью искусственного водопонижения, регламентируемого СНиП (табл. 1).

Таблица 1. Наибольшая крутизна откосов.

При глубине выемки, м, до

При напластовании различных видов грунтов (кроме растительного) крутизну откоса для всех пластов назначают по более слабому грунту (с меньшей крутизной). Для отрывки выемок глубиной более 5 м крутизна откоса устанавливается по расчету исходя из значений угла внутреннего трения ( ) и удельного сцепления грунта (С) с учѐтом нагрузки на берме откоса. Ориентировочно крутизну откоса таких выемок в не переувлажнѐнных грунтах для средних значений ( ) и (С) можно принимать по таблице 2. При необходимости отрывки выемок ниже УГВ, где будут обводнѐнные грунты, крутизну и откосов принимают по таблице 3.

Технология строительных процессов. Лекция 5.3

Таблица 2. Расчетная максимально допустимая крутизна откосов.

При глубине выемки, м

Песок (влажный нена-

Тяжелый суглинок, глина

Таблица 3. Допустимая крутизна откоса в обводненных грунтах.

При глубине выемки, м

средне- и крупнозернистый

Гравелистый и галечниковый (гравия

и гальки свыше 40%)

Однако не всегда имеется возможность отрывки котлована или траншей с наклонными откосами необходимой крутизны, чтобы обеспечить их устойчивость. Такое, в частности, может быть при отрывке выемок в стеснѐнных условиях городской застройки и тогда приходится их отрывать с вертикальными откосами. Для предотвращения обрушения вертикальных стенок необходимо устраивать их временное крепление. При этом следует иметь в виду, что без креплений вертикальных стенок траншей и котлованов, расположенных выше УГВ, допускается при глубине их не более: в песчаных и крупнообломочных грунтах – 1 м; в супесях – 1,25 м; в суглинках и глинах (кроме очень прочных) – 1,5 м; в очень прочных суглинках и глинах — 2 м.

Способы и конструкции креплений вертикальных стенок котлованов и тран-

шей зависят от их глубины и размеров, физических и гидрогеологических свойств грунтов, наличия динамических нагрузок у краѐв выемки (от машин и механизмов) и принятых способов последующих работ (монтажа строительных конструкций, труб и т.п.).

В зависимости от конструктивного решения различают крепления следующих типов: распорные, консольные, консольно-распорные, консольно-анкерные, подкосные (рис. 1а). Тип крепления выбирают в зависимости от назначения и размеров выемки, свойств грунтов, величины притока грунтовых вод и условий производства работ.

По характеру конструктивного исполнения и степени оборачиваемости крепление может быть инвентарным и стационарным (из отдельных элементов), сплошным или с прозорами.

Распорные крепления наиболее распространены. Они применяются для траншей глубиной до 3 м и состоят из щитов (сплошных или с прозорами), стоек (или прогонов), раздвижных винтовых распорок или рам. На рис. 1б приведѐн инвентарный вариант исполнения крепления. Такое крепление состоит из деревянных щитов 2 х 0,5 м, вертикаль-

Технология строительных процессов.

но соединѐнных брусьев 80 х 150 мм, металлических стоек из труб диаметром 70 мм с отверстиями для крепления разжимных телескопических распорок. Крепление стен производят сразу же после отрывки траншеи.

Рисунок 1. Крепление вертикальных стен выемок: а — схемы типов конструктивных решений креплений стенок траншей и котлованов: I — распорное; II — консольное; III — консольно-распорное; IV — консольно-анкерное; V — подкосное: 1 — щиты; 2 — стойки (сваи); 3 — анкеры; 4 — распорки; 5 — подкосы; 6 — упоры; б — инвентарное распорное

крепление: 1 — металлические стойки; 2 — уголок; 3 — заострение; 4 — щиты; 5 — распорки телескопической конструкции; 6 — болт; в — консольный тип: 1 — стойки; 2 — щиты и пластины; г — консольно-распорный тип крепления: 1 — двутавровые балки; 2 — поддерживающие стальные уголки; 3 — деревянные распорки; 4 — доски ограждающего элемента крепления (забирка); д — консольноанкерный тип: 1 — стойки; 2 — забирка; 3 — свая-анкер; 4 — засыпка; 5 — тяжи; е — шпунтовое ограждение с внутренним анкерным креплением: 1 — шпунтовая стенка; 2 — балки; 3 — тяги; 4 — анкеры.

Консольные (рис. 1в) и консольно-распорные (рис. 1г) крепления используются при глубинах отрывки 3 м в слабых водонасыщенных грунтах. Конструктивными элементами креплений этого типа являются: металлические стойки-сваи, сплошная забирка из досок и распорки между стойками.

Консольно-анкерные крепления (рис. 1д) в отличие от консольных имеют анкеры, состоящие из якорей и тяжей к стойкам. Якоря обычно устанавливают от бровки на расстоянии не менее 1,5 h (где h — глубина выемки), а их количество определяют по расчѐту.

Шпунтовые ограждения стен являются разновидностью консольных ограждений и устраиваются при глубоких котлованах, большом боковом давлении грунта, сложных гидрогеологических условиях. Шпунтовые ограждения представляют собой сплошные стенки из предварительно погруженных в грунт стальных или деревянных шпунтин с замковыми соединениями. Существует три варианта исполнения шпунтовых ограждений: консольное, распорное и анкерное (рис. 1е).

Подкосные крепления используются для крепления стен котлована и состоят из забирки, стойки, подкоса, лежня и упорного якоря. Крепления такого типа затрудняют работы в котловане и поэтому применяются редко.

Что такое откосы земляных сооружений

Технологии возведения зданий и сооружений всегда подразумевают на начальном этапе строительства устройство земляных сооружений (при уст-ройстве фундаментов, вертикальной планировке и др.).

Земляные сооружения – строительная продукция, полученная в резуль-тате разработки, перемещения или укладки грунтов, а так же введения в грунт дополнительных конструкций.

а) по расположению относительно поверхности земли:

§ выемки – углубления, образуемые разработкой грунта ниже уровня поверхности;

§ насыпи – возвышения на поверхности, возводимые отсыпкой ранее разработанным грунтом.

б) по назначению:

§ постоянные – предназначенные для длительного использования (нагорные канавы, вертикальная планировка, дороги, каналы);

§ временные – устраиваются на период строительства (котлованы, траншеи, отвалы, резервы);

§ подпорные – предназначенные для удерживания грунта от обрушения (подпорные стенки различных конструкций).

Характерные профили земляных сооружений

Прямоугольный Трапецеидальный Подпорный

В верхПС

ПС

низПС

Насыпь Подземная выработка Обратная засыпка

В ОЗ

H

в

в

m – коэффициент (заложение) откоса

Все земляные сооружения должны быть устойчивыми, прочными, спо-собными воспринимать расчётные нагрузки, противостоять климатическим воздействиям, сохранять на период эксплуатации проектные размеры. Главное требование к земляным сооружениям – устойчивость боковых поверхностей (откосов). Это достигается назначением их максимальной крутизны: h/a=1/m; m-зависит от вида грунта и его состояния.

В случае затруднений или невозможности сохранить естественные (или расчётные) заложения откосов устраиваются временные или постоянные крепления (посевы трав, каменная наброска, одерновка и др.).

Расчёты и конструирование земляных сооружений производятся:

постоянных – в проектно-сметной документации,

временных – в проекте производства работ.

Земляные работы, в зависимости от вида сооружения, свойств грунтов и технических ресурсов могут осуществляться следующими способами:

— механическим – разработка грунта, при котором грунт в забое разрушается послойно рабочим органом землеройной машины, а перемещается транспортными средствами. Работы могут проводится открытым или закрытым способами. Применяются бульдозеры, экскаваторы, скрекперы, автосамосвалы;

— гидромеханическим – разрушение и перемещение грунта производится потоком воды (применяются гидромониторы, землесосные снаряды);

— взрывным – разрушение (иногда и перемещение) грунта энергией взрыва;

По организационно- технологической структуре земляные работы выпо-лняются специализированными потоками, включающими подготовительные, основные и вспомогательные процессы. Структура земляных работ изучается в дисциплине «Технология и механизация строительных процессов».

Технологическая строительная документация на земляные работы разрабатывается в проектах производства работ.

В качестве примера рассмотрим технологии возведения некоторых земляных сооружений.

Вертикальная планировка строительной площадки.

Вертикальная планировка строительной площадки устраивается при возведении промышленных и гражданских зданий и комплексов сооружений. Перечень выполняемых строительных процессов:

— удаление слоя растительного грунта;

— разработка грунта планировочной выемки с перемещением в планировочную насыпь;

— отсыпка планировочной насыпи с разравниванием и предварительным уплотнением грунта;

— окончательная планировка площадей и откосов выемок и насыпей;

На каждый процесс разрабатывается технологическая карта. Работы организуются поточным методом. Ведущий процесс – разработка грунта.

Планировочная площадь разбивается на карты (горизонтальный параметр) и ярусы (вертикальный параметр). В зависимости от объёмов работ и дальности перемещения грунта выбирается бульдозерный, скреперный или экскаваторно-транспортный способы разработки грунта.

Работы выполняются по двухкартной или трёхкартной схеме.

1) отсыпка и разравнивание (с увлажнением и выстаиванием);

1) отсыпка и разравнивание;

2) увлажнение и выстаивание;

Работы выполняются на основе комплексной механизации всех процес-сов. Расчёт производительности ведущей машины ведётся на расчётную единицу – 1000м3. По ведущей машине подбирается весь комплект машин. (Например: экскаватор-автосамосвалы-бульдозер-пневмокаток-поливочная машина-грейдер).

В технологической карте предусматривается:

— графическая схема комплексно-механизированного процесса с разбивкой на карты, схема движения машин и механизмов, места временной стоянки, размеры проходок и переходов (с захватки на захватку);

— баланс земляных масс;

— выбор, обоснование и расчёт схем механизации;

— описание технологии производства работ по процессам;

— подсчёт объёмов работ и калькуляция трудозатрат;

— спецификация материальных ресурсов, машин, механизмов;

— требования по охране труда, охране окружающей среды.

Котлован – земляное сооружение в виде выемки, предназначенное для устройства фундаментов под здание (сооружение). Поэтому, приступая к разработке ППР(или технологической карты) необходимо определить последовательность возведения конструкций подземной и надземной частей здания и методы выполнения строительно-монтажных работ. После этого назначаются технологические и пространственные параметры потока.

Перечень составляющих процессов:

— геодезические разбивочные работы;

— разработка и перемещение грунта (включая рыхление);

— устройство водопонижения и водоотлива;

— устройство въездов-выездов из котлована;

— чистовая планировка дна котлована (до проектных отметок) и профилирование откосов;

— операционный контроль за качеством работ (геодезический за профилем сооружения, лабораторный – за физико-механическими характеристиками грунтов основания).

Технология и комплексная механизация строительных работ по всем процессам должна быть отражена в технологических картах.

Основная графическая информация заключается в технологических схемах разработки котлована и стройгенплане на период возведения подземной части здания. Схемы разрабатываются на каждый этап работ, карту, ярус, очередь. На схему наносится:

— контур и геометрические размеры котлована;

— отметки механизированной, ручной разработки и добора грунта;

— места спуска рабочих, въезда и выезда машин и механизмов;

— места установки водоотливных насосов, зумпфы, разводка трубопроводов, обвалования и др.;

— рабочие (прямые) и обратные проходки машин и механизмов (экскаваторов, рыхлителей, бульдозеров, катков и др.);

— разбивка на технологические и пространственные параметры, рассматриваемых в схеме строительных работ.

Остальные разделы и реквизиты технологических карт составляются по общим правилам.

Устройство откосов земляных сооружений

Основными элементами открытой разработки карьера, котлована или траншеи без крепления являются: сторона — l; высота уступа — H; форма уступа; угол откоса — а; крутизна (рис. 7.1).Обрушение откоса происходит чаще всего по линии АС, расположенной под углом Θ к горизонту. Объем АВС называют призмой обрушения.Призма обрушения удерживается в равновесии силами трения, приложенными в плоскости сдвига. Перед разработкой траншей и котлованов необходимо заранее определить крутизну откосов, обеспечив безопасность вроведения работ, с учетом глубины траншеи или котлована и выбрать способ формирования откосов. Рытье котлованов и траншей с откосами без креплений в нескальных грунтах выше уровня грунтовых вод (с учетом капиллярного поднятия) или в грунтах, осушенных с помощью искусственного водопонижени допускается с соблюдением нормативной глубины выемки и крутизны откосов.

Перед открытием котлованов и траншей без откосов, не зависимо от вида грунта, расчетным путем необходимо определить их максимально безопасную глубину, что обеспечивает устойчивость вертикальных стенок. Методика расчета безопасной глубины котлованов и траншей без откосов такова:

1. Рассчитывают критическую высоту вертикальной стенки котлована (траншеи) по формуле:

где Н — критическая высота вертикальной стенки, м; С — сила сцепления почвы, т/м2; γ — объемный вес грунта т/м3; φ — угол в нутреннего трения

2. Определяют предельную глубину котлована или траншеи с вертикальной стенкой, вводят коэффициент запаса, принимаемый равный 1,25:

где Н_пр — предельная высота вертикальной стенки, м.

Глубина разработки котлованов и траншей с вертикальными стенками без креплений устанавливается в соответствии с ДБН А.3.2.2-2009 и составляет не более 1 м в насыпных, песчаных, крупнообломочных грунтах; 1,25 м, в супесях, 1,5 м в глинах. При проектировании котлованов и траншей глубиной более 5м необходимо произвести расчет устойчивости откосов. Согласно ДБН А.3.2.2-2009, перемещение, установка и работа машин вблизи выемок с незакрепленными откосами разрешается только за пределами призмы обрушения на расстоянии, установленной проектом производства работ. При отсутствии решений в ППР наименьшее расстояние до ближайших опор машин выбирается по табл. 4.4. При глубине выемки менее 5 м наименьшее допустимое расстояние от верхнего строения пути (конца шпалы, гусеницы, колеса) до основанию откоса определяется по приближенной оценке заднего края призмы обрушения с использованием формулы:

l _н = 1,2ah + 1,

где h — глубина выемки, м, а — коэффициент заложения откоса, который принимается по данным табл. 5.2.

Что такое откосы земляных сооружений

• Технология СП
  • Лекции ТСП
    • ТСП
    • Земляные роботы
    • Скреперы
    • Комплексно-механизированные работы
    • Организация строительных процессов поточным методом
    • Производство работ землеройными машинами
    • Транспортировка и уплотнение грунта
    • Бетонные работы в гидромелиоративном строительстве
    • Строительство оросительных каналов
    • Строительство земляных плотин
    • Строительство узлов ГТС
    • Строительство основных сооружений гидроузлов
    • Хворостяные и габионные работы
  • Методички
    • Технологія будівництва насосної станції зрошуваної ділянки
    • Організація і технологія будівельних робіт
    • Технология строительства насосной станции
    • Организация и технология строительных работ
• Организация СП
  • Лекции ОСП
    • Система водохозяйственных организаций и их функции
    • Проектирование, состав, порядок разработки, согласования и утверждения проектной документации
    • Состав и содержание (ПОС) и (ППР)
    • Проектирование стройгенпланов
    • Планирование производства работ во времени. Календарные планы
    • Правила определения стоимости строительства
  • Методички
    • Проект організації будівництва зрошувальної системи
    • Проект организации строительства оросительной системы
• Статьи
  • Пенобетон
  • Технология строительства закрытого дренажа
  • Организация и технология работ при строительстве горизонтального дренажа
  • Производство работ по строительству дренажа из витых ПВХ труб
  • Строительство закрытой оросительной сети
  • Техника безопасности в мелиоративном строительстве
  • Асбестоцементные трубопроводы
  • Технологические правила производства бетонных работ при возведении ГТС
  • Технология водопонижения и выбор эффективного оборудования
  • Механическое оборудование для забивки свай
  • Машины для уплотнения грунта
  • Устройство машин для уплотнения грунта
  • Студенческие статьи
  • Разное
  • Отделка балкона сайдингом
  • Предохранение древесины от гниения
  • Организация и технология осушительных работ
  • Инновации в строительстве
  • Ремонтные работы
  • Отделочные работы
  • Строительство домов и дач
• Конференции
  • Перспектива-6
  • Перспектива-7
  • Перспектива-8
  • Перспектива-9
  • Перспектива-10
  • Перспектива-11
  • Перспектива-12
  • Интернет-конференции

Главное меню

• Главная
• Техника безопасности
• Насосные установки
• ГТС
  • Часть 1
  • Часть 2
• Опускные колодцы
• Карта сайта

Строительные работы

• Ремонт автодорог
• Земляные работы
• Подводное бетонирование
• Проектирование автомобильных дорог
• Строительство автомобильных дорог
• Устройство водоснабжения
• Керамика в доме
• Транспортные работы в строительстве
• Бетонные работы
• Электричество в доме
• Устройство канализации
• Теплые полы
• Легкие металлоконструкции

Ремонт и восстановление поврежденных земляных сооруже­ний

Намечая ремонтные мероприятия, прежде всего необходимо установить причины повреждений. Если не устранены причины, то простая заделка повреждений может не дать результатов, и повреж­дения сооружения могут снова возникнуть и в другом месте.

Повреждения напорных земляных гидротехнических сооруже­ний — плотин, дамб происходит под воздействием фильтрационного потока, волновых колебаний уровней воды в бьефах, льда, атмо­сферных осадков и температур либо в результате недопустимых условий эксплуатации сооружения. Защита низовых откосов от повреждения поверхностными водами обеспечивается укладкой дер­на в клетку. Клетки заполняются растительным грунтом, по кото­рому осуществляют посев трав. Защитные крепления верховых откосов в зоне колебания уровней воды приходится ремонтировать через 10-15 лет. Надежным и экономичным решением защитного противоволнового крепления земляных откосов являются железобетонные ящики без дна, устанавливаемые по слою подготовки и загружаемые камнем.

Скрытые от наблюдения дефекты проявляются при вводе соору­жения в эксплуатацию. Так, при наполнении водохранилища Кре­менчугского гидроузла в основании низового откоса земляной пло­тины появлялись грифоны («фонтанчики») воды и возникали мест­ные просадки грунта, труб дренажа и фильтров. Это вызвано было тем, что устройство трубчатого дренажа и коллектора заканчивали при подтоплении со стороны поймы и фильтрации через тело пло­тины, что повлияло на качество отсыпки обратного фильтра и вы­звало суффозионные явления. Часть дренажа вскрывали и уклады­вали заново с отсыпкой нового фильтра.

Для быстрого устранения местного выноса грунта из очага фильтрации на низовом откосе целесообразно применять деревян­ные ящики с сетчатым дном и уложенным в них обратным фильт­ром. Укладка по откосу обратного фильтра из 2-3 слоев песчано-гравелистого грунта прекращает суффозию.

Для снижения величины фильтрационного расхода необходимо обеспечить противофильтрационные мероприятия со стороны верх­него бьефа (забивку шпунта, создание цементационной завесы в теле и основании плотины, покрытие верхового откоса глинистым грунтом, битумными матами или пленкой и т. п.). При необходимости следует понизить уровень воды в верхнем бьефе и произвести ремонтные работы насухо или при малом напоре.