Максимально допустимый откос котлована
Котлован под фундамент − особенности разработки
Один из начальных этапов строительства − разработка котлована под фундамент. Это сложная и ответственная задача, успешное решение которой определяет качество выполнения ряда последующих строительных работ. Для решения, необходимо произвести целый комплекс инженерно-технических и земляных работ.
Каким может быть котлован для фундамента?
Котлованы делятся на несколько видов на основе следующих параметров:
- наличие или отсутствие откосов;
- структура стенок: вертикальные, наклонные или ступенчатые;
- форма: траншея (для ленточного фундамента);
- наличие или отсутствие креплений, которые предотвращают осыпание грунта.
Основные этапы разработки
1. Предварительное исследование грунта.
Осуществляется геодезическая разведка, в результате которой определяются основные особенности грунта и делаются выводы о глубине вод. Если они залегают близко к поверхности, то разработке предшествуют мероприятия по водопонижению.
Существуют различные виды грунтов: скальные, песчаные, крупнообломочные, глинистые и насыпные. Скальные считаются самым прочным естественным основанием для фундамента. Крупнообломочные состоят из щебня, гравия, гальки, дресва, и служат хорошим основанием. Песчаные могут состоять из крупных, средних, мелких и пылеватых частиц, что определяет их прочность. Глинистые нередко требуют дополнительного укрепления стенок котлована.
2. Анализ будущего строения.
На данном этапе оценивается вес строения, нагрузка на почву, габариты построек.
3. Расчет глубины.
4. Анализ погодных и климатических условий.
Как рассчитываются размеры?
Чтобы правильно вырыть котлован под фундамент, нужно знать объем, глубину и площадь. Объем засыпки можно узнать, вычтя общий объем для подземной части конструкции из вычисленного параметра.
Для расчета используется формула:
V = H / 6 [(2a + a1)b + (2a1 + a)b1],
а, b – длины сторон;
а1, b1 – длины сторон по верхней части (а1 = а + 2Нт; b1 = b + 2Нт);
Н – общая глубина;
т – коэффициент откоса.
От чего зависит глубина?
Данный параметр определяется типом грунта, а также зависит от общего объема нагрузок. Разделив нагрузку на общую площадь подошвы фундамента, можем узнать допустимый уровень давления на грунт: A=F/A(MH/m2)
Для определения площади подошвы, нужно разделить нагрузку на допустимый уровень давления на грунт. В итоге получаем формулу: [МН/(МН/m2)].
Очень важно исключить вероятность обрушения откосов. Для этого делают стенки под уклоном или предусматривают их укрепление.
Вертикальные стенки без крепления делают в песчаных и крупнообломочных грунтах на глубину 1 м, в суглинках и глинах − на 1,5-2 м и в зависимости от прочности, в супесях − на 1,25 м. Укрепление выполняют в несвязанных грунтах, где возникает угроза обрушения.
Стадии выемки грунта
- Снятие плодородного слоя.
- Сбор грунтовой воды и осадков при необходимости.
- Выемка грунта согласно произведенным расчетам.
- Полная или частичная обратная засыпка.
Копка котлована под фундамент осуществляется поэтапно в строгом соответствии с правилами техники безопасности. Для земельных работ используется различная спецтехника: грейдеры, экскаваторы и бульдозеры. В случае плотной застройки прилегающей территории, выемка грунта осуществляется вручную.
У нас в наличии собственный парк специальной техники, который обеспечивает приемлемые цены на любые виды земляных работ. Котлован под фундамент будет вырыт в максимально сжатые сроки в строгом соответствии с правилами строительства и требованиями техники безопасности.
Разработка и обустройство ремонтного котлована
Производство земляных работ по вскрытию нефтепровода должно выполняться по нарядам-допускам и требованиям, указанным в ППР.
Разработка котлована должна осуществляться экскаватором. Для предотвращения повреждения нефтепровода ковшом экскаватора минимальное расстояние между образующей нефтепровода и ковшом экскаватора должно быть не менее 0,2 м. Разработку оставшегося грунта следует проводить вручную, не допуская ударов по трубе.
Длина котлована L, м, определяется по формуле:
L = l + 2, (6. где l — длина заменяемого участка нефтепровода, м.
Ширина котлована определяется из условия обеспечения расстояния между трубой и стенками котлована по дну не менее 1 м, по верху не менее 1,5 м.
Таблица 6.1 – Максимально допустимая длина подкопанного участка в зависимости от диаметра нефтепровода
| Диаметр нефтепровода на участке прямой врезки, мм | Максимально допустимая длина подкопанного участка, м |
| до 530 включительно | |
| 630-720 | |
| 1020, 1067 |
Разработка ремонтного котлована без откосов не допускается.
При разработке котлована должна быть обеспечена крутизна откосов согласно рисунку 6.2 в соответствии с таблицей 6.2.
Перед началом производства работ в котловане следует провести контроль крутизны откосов с применением измерительных средств.
точка А – бровка котлована;
точка Б – край основания котлована;
точка В – точка на дне основания котлована;
a – угол откоса стенки котлована;
L2 – длина откоса котлована (от точки А до точки Б);
H – глубина котлована;
b – расстояние по горизонтали от края основания котлована до бровки котлована;
L1–расстояние от бровки котлована до точки на дне котлована (от точки А до точки В).
Рисунок 6.2 – Расчет крутизны откоса котлована
Измерив расстояния L1, L2, рассчитываем значение b по следующей формуле:
, (6.2)
Таблица 6.2 – Допустимая крутизна откосов траншеи и ремонтного котлована
| Вид грунта | Глубина траншеи, котлована, м | |||||||
| до 1,5 | 1,5 — 3,0 | 3,0 — 5,0 | ||||||
| угол откоса,°. | уклон | b/L2 (cos a) | угол откоса,°. | уклон | b/L2 (cos a) | угол откоса,°. | уклон | b/L2 (cos a) |
| Насыпной | 1:0,67 | 0,56 | 1:1,00 | 0,71 | 1:1,25 | 0,79 | ||
| Песчаные и гравийные | 1:0,50 | 0,45 | 1:1,00 | 0,71 | 1:1,00 | 0,71 | ||
| Супесь | 1:0,25 | 0,26 | 1:0,67 | 0,56 | 1:0,85 | 0,64 | ||
| Суглинок | 1:0,25 | 0,26 | 1:0,50 | 0,45 | 1:0,75 | 0,60 | ||
| Глина | 1:0,25 | 0,26 | 1:0,25 | 0,26 | 1:0,50 | 0,45 | ||
| Лессовидный сухой | 1:0,25 | 0,26 | 1:0,50 | 0,45 | 1:0,50 | 0,45 | ||
| Примечание — При напластовании различных видов грунта крутизну откосов для всех пластов надлежит назначить по более слабому виду грунта. |
1 – рабочий котлован; 2 – информационный знак с указанием наименования нефтепровода и фактической глубины его заложения; 3 – предупредительный знак «Огнеопасно, проход, проезд и въезд запрещен»; 4 – ограждение котлована из синтетической сигнальной ленты
Рисунок 6.3 – Схема обозначения ремонтного котлована
Угол откоса котлована таблица
Откосы котлована
Вернуться на страницу «Котлован»
Производство земляных работ: Откосы котлована и траншеи.
Согласно СП 104-34-96:
3.7. Траншеи с вертикальными стенками могут разрабатываться без крепления в грунтах естественной влажности с ненарушенной структурой при отсутствии грунтовых вод на глубину (м):
- в насыпных песчаных и гравелистых грунтах……… не более 1;
- в супесях……………………………………………………………… не более 1,25;
- в суглинках и глинах……………………………………………. не более 1,5;
- в особо плотных нескальных грунтах…………………… не более 2.
При разработке траншей большой глубины необходимо устраивать откосы различного заложения в зависимости от состава грунта и его влажности (табл. 1).
Допустимая крутизна откосов траншей
| Грунт | Отношение высоты откосов к его заложению при глубине выемки, м | ||
| до 1,5 | до 3,0 | до 5,0 | |
| Насыпной естественной влажности | 1 : 0,67 | 1 : 1 | 1 : 1,25 |
| Песчаный и гравийный влажный (ненасыщенный) | 1 : 0,50 | 1 : 1 | 1 : 1 |
| Супесь | 1 : 0,25 | 1 : 0,67 | 1 : 0,85 |
| Суглинок | 1 : 0 | 1 : 0,50 | 1 : 0,75 |
| Глина | 1 : 0 | 1 : 0,25 | 1 : 0,50 |
| Лессовидный сухой | 1 : 0 | 1 : 0,50 | 1 : 0,50 |
| Скальные на равнине | 1 : 0,2 | 1 : 0,2 | 1 : 0,2 |
Откосы котлована.
Угол естественного откоса зависит от угла внутреннего трения, силы сцепления и давления вышележащих слоев. При отсутствии сил сцепления предельный угол естественного откоса равен углу внутреннего трения.
Крутизна откоса зависит от угла естественного откоса.
Крутизна откосов выемок и насыпей характеризуется отношением высоты к заложению:
m – коэффициент откоса.
Источник: Сборник вспомогательных материалов для разработки пособия по рекультивации земель, нарушаемых в процессе разработки карьеров и строительства автомобильных дорог
3.30. Углы естественного откоса грунтов
| Грунт | Относительная влажность грунта | |||||
| сухой | влажный | мокрый | ||||
| градусы | отношение высоты к заложению | градусы | отношение высоты к заложению | градусы | отношение высоты к заложению | |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | б | 7 |
| Галька | 35 | 1:1,5 | 45 | 1:1 | 25 | 1:2,25 |
| Гравий | 40 | 1:1,25 | 40 | 1:1,25 | 35 | 1:1,5 |
| Глина жирная | 45 | 1:1 | 35 | 1:1,5 | 15 | 1:3,75 |
| Грунт насыпной | 35 | 1:1,5 | 45 | 1:1 | 27 | 1:2 |
| Грунт растительный | 40 | 1:1,25 | 35 | 1:1,5 | 25 | 1:2,25 |
| Песок крупный | 30 | 1:1,75 | 32 | 1:1,5 | 27 | 1:2 |
| Песок средний | 28 | 1:2 | 35 | 1:1,5 | 25 | 1:2,25 |
| Песок мелкий | 25 | 1:2,25 | 30 | 1:1,75 | 20 | 1:2,75 |
| Суглинок легкий | 40 | 1:1,25 | 30 | 1:1,75 | 20 | 1:2,75 |
| Суглинок, глина легкая | 50 | 1:0,75 | 40 | 1:1,25 | 30 | 1:1,75 |
| Песок с гравием и галькой | 35 | 1:1,5 | 40 | 1:1,25 | 30 | 1:1,75 |
| Супесь полутвердая | 40 | 1:1,25 | 30 | 1:1,75 | 15 | 1:3,5 |
| Щебень | 40 | 1:1,25 | 45 | 1:1 | — | — |
| Каменная наброска | 40 | 1:1,25 | 45 | 1:1 | — | — |
3.31. Углы естественного откоса пород (вразрыхленном состоянии)
| Породы | Угол естественного откоса, град, для породы | ||
| сухой | влажной | мокрой | |
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| Растительная земля | 40 | 35 | 25 |
| Песок крупный | 30-35 | 32-40 | 25-27 |
| Песок средний | 28-30 | 35 | 25 |
| Песок мелкий | 25 | 30-35 | 15-20 |
| Суглинок | 40-50 | 35-40 | 25-30 |
| Глина жирная | 40-45 | 35 | 15-20 |
| Гравий | 35-40 | 35 | 30 |
| Торф без корней | 40 | 25 | 15 |
| Скальные | 45-60 |
Угол естественного откоса — наибольший угол, который может быть образован свободным откосом сыпучего материала с горизонтом в состоянии равновесия.
Чертеж котлована. Пример выполнения
Иногда конструктору приходится чертить план котлована, на самом деле это самый простой чертеж – с минимумом линий и обозначений. Сейчас разберем на примере, как начертить котлован.
Откосы котлована
Начнем с откосов. Вертикальные откосы нормами допускаются очень редко (при глубине котлована менее 1,5 м для отдельных типов грунтов). Для разных типов грунта нормируется разный уклон, который напрямую связан с углом внутреннего трения. Вообще что представляет собой угол внутреннего трения? Если грубо, то кучка грунта, насыпанная конусом под углом внутреннего трения, не будет стремиться осыпаться – грунт держит сам себя. Если угол конуса попытаться сделать круче, то грунт «поедет», это чревато обрушением, а в случае котлована обрушение означает возможные человеческие жертвы.
Если вы не ограничены в плане габаритами участка, существующими сооружениями и коммуникациями, можете смело делать откосы котлована под углом 45 градусов – этот угол почти всегда допустим (кроме насыпных грунтов). Более пологие углы не рациональны – и места по площади много занимают, и работы для экскавации больше. Более крутые углы нужно проверять в литературе (допустимы ли они для данного типа грунта).
Ниже дана таблица из СНиП III-4-80 «Техника безопасности в строительстве» (в России он заменен на более новый).
Отношение 1:1 – это и есть 45 градусов (когда ширина откоса в плане равна глубине котлована). Отношение 1:05 – более крутой откос под 60 градусов (когда глубина котлована в два раза больше, чем ширина откоса в плане), отношение 1:1,25 – более пологий (для насыпных неуплотненных грунтов при глубине котлована 5 м и более).
Помните, если участок, на котором вы проектируете фундамент, стесненный какими-то обстоятельствами, всегда перед началом проектирования нужно продумать процесс производства земляных работ, чтобы потом не оказалось, что дом вообще не могут построить.
Пример 1. Самый простой случай. Участок ровный, абсолютная отметка существующего грунта 51,30. За отметку 0,000 в проекте условно принята отметка 52,07. Отметка низа фундаментной плиты -3,000. Под плитой предусмотрена подготовка из бетона толщиной 100 мм. Площадка строительства ничем не стеснена, грунт – суглинок.
Кстати, обратите внимание, абсолютные отметки обычно указываются с двумя знаками после запятой, а относительные – с тремя.
Определим абсолютную отметку низа фундаментной плиты: 52,07 – 3,0 = 49,07 м.
Определим абсолютную отметку дна котлована (низа подготовки): 49,07 – 0,1 = 48,97 м.
Глубина котлована: 51,30 – 48,97 = 2,33 м.
Принимаем наиболее удобный угол откоса котлована – 45 градусов.
Пошаговая инструкция к выполнению чертежа котлована:
1. Наносим сетку из крайних осей и контур фундамента котлована.
2. Отступаем от контура фундамента наружу 100 мм, получаем тем самым контур подготовки.
3. Отступаем от контура подготовки наружу 500 мм – допустимый минимум до начала откоса, оговоренный нормами (раньше он был 300 мм). Это будет линия контура дна котлована.
4. Отступаем от контура дна котлована 2,33 м (глубину котлована) – т.к. откосы под углом 45 градусов, то размер откосов в плане равен глубине котлована. Это будет линия верха откоса. Наносим по ней условное обозначение для откосов в виде чередующихся коротких и длинных черточек, перпендикулярных контуру.
5. Удаляем все лишние линии (фундамент, контур подготовки), наносим отметку дна котлована и отметку существующей земли.
6. Наносим недостающие размеры – привязку углов котлована к осям.
7. Добавляем примечание о соответствии относительных отметок абсолютным.
8. По желанию делаем разрез (обозначаем на нем отметки и уклоны откосов).
Считать объем вынимаемого грунта – это работа сметчиков. Спецификации на чертеже тоже никакой нет.
Въезд в котлован разрабатывать не нужно, это забота ПОС (проект организации строительства), т.е. отдельные деньги.
Пример 2. Тот же котлован, только грунт с уклоном в одном направлении (абсолютные отметки существующей земли показаны на рисунке ниже). За отметку 0,000 в проекте условно принята отметка 52,07. Отметка низа фундаментной плиты -3,000. Под плитой предусмотрена подготовка из бетона толщиной 100 мм. Грунт – суглинок, откосы требуется сделать максимально крутыми.
Итак, у нас перепад грунта в одном направлении – от 53,50 до 51,70 м, при этом на съемке отметки указаны в конкретных точках на плане.
В такой ситуации проще начать с разреза котлована.
Переведем имеющиеся у нас абсолютные отметки в относительные.
Абсолютная отметка 53,50 м соответствует относительной 53,50 – 52,07 = 1,430 м.
Абсолютная отметка 51,70 м соответствует относительной 51,70 – 52,07 = -0,370 м.
Отметка дна котлована равна -3,100 м.
Проще всего посмотреть алгоритм построения котлована будет на видео.
Как видите, все не так уж сложно. А чертеж в итоге будет выглядеть вот так.
Комментарии в данной теме закрыты. Чтобы получить бесплатную консультацию, перейдите по этой ссылке.
Как определить крутизну откосов траншеи? Что влияет на крутизну откосов?
Что бы определить крутизну откосов необходимы следующие данные:
Ширина в основании, траншеи.
Шина в верхней части траншеи.
Высота, длина, тип грунта, объём.
Нормы крутизны откосов траншей (методика определения) раньше были прописаны в одном СНиПе (СНиП 111-4-80, сейчас он не действующий), на сегодняшний день таких документов несколько:
Это СНиП 12-03-99 (безопасность труда в строительстве, читаем первую и вторую часть этого СНиПа).
ГОСТ Р 12.3.048-2001 (земляные работы).
Эти документы (правила и нормы) заменяют старый СНиП, в них приведены нормативные данные при расчётах крутизны откосов траншей.
Или расчёты производятся согласно вот этой и подобным, таблицам.
Учитывается глубина траншеи, тип грунта (песчаные, глинистые, гравийные и.т.п), причём если наблюдаются несколько типов грунта в одной траншеи, то расчёты проводятся по самому слабому виду грунта.
И обязательно учитывайте глубину траншеи.
Если в целом, то допустимая крутизна откосов траншеи, чётко прописана в выше указанных документах.
Тип, грунта, глубина траншеи, размеры самой траншеи.
Устройство котлована. Выбор экскаватора и схем отрывки котлована
Таблица 1. Наибольшая допустимая крутизна откосов временных котлованов и траншей, выполняемых без креплений.
Глубина выемки, м
Угол между нап-равлением откоса и горизонталью, град
Отношение высо-ты откоса к его заложению, 1 : m
Угол между нап-равлением откоса и горизонталью, град
Отношение высо-ты откоса к его заложению, 1 : m
Угол между нап-равлением откоса и горизонталью, град
Отношение высо-ты откоса к его заложению, 1 : m
Виды земляных сооружений обеспечение их устойчивости. Устройство откосов земляных сооружений
Виды и назначение земляных сооружений. Основные свойства грунтов
Строительство сетей и сооружений систем водоснабжения и водоотведения связано с необходимостью выполнения больших объемов земляных работ.
Земляными называются работы по разработке грунта в выемках, его транспортированию (перемещению) и укладке в насыпи. Выемки и насыпи представляют собой земляные сооружения (рис. 4.1), которые в зависимости от их назначения и срока эксплуатации могут быть постоянными и временными. Постоянные земляные сооружения — плотины, дамбы, каналы, водохранилища, шламонакопители и т.п. — предназначены для длительной эксплуатации. Временные земляные сооружения устраивают как необходимый элемент для последующих строительно-монтажных работ. К ним относятся котлованы и траншеи. Котлованами называются выемки, ширина которых мало отличается от длины, а траншеями — выемки, имеющие малые размеры поперечного сечения и большую длину.
К земляным сооружениям относятся также резервы и кавальеры. Резервы — это выемки, из которых берут грунт для устройства насыпи, а кавальеры — это насыпи, образуемые при отсыпке ненужного грунта, например для временного его хранения, используемого затем вновь для засыпки траншей или пазух котлованов.
Поскольку земляные сооружения устраиваются в грунтах или из грунтов, при проектировании работ необходимо учитывать их основные свойства: плотность, влажность, водопроницаемость, пористость, угол естественного откоса и внутреннего трения; механические свойства — прочность, деформативность, твердость, пластичность, сопротивляемость сдвигу, размываемость, разрыхляемость, уплотняемость и др.
В зависимости от трудности разработки все грунты разделены на группы (см. СНБ раздел 8), что следует учитывать при выборе и определении производительности механизмов и рабочих.
Обеспечение устойчивости земляных сооружений является важнейшими требованием, предъявляемым к ним. Чтобы ее обеспечить, земляные сооружения возводят с откосами необходимой крутизны. Крутизна
Рис. 4.1 – Виды земляных сооружений: а, б – траншеи с вертикальными стенками и с откосами; в – дамба; г – плотина; д – канал в насыпи; е – котлован под фундамент; ж – система котлованов под фундаменты колонн сооружения; з – котлован под сооружение; и — подземные выработки (для штольни, трубы, канализационного коллектора, тоннеля); к – площадка; л – выемка для опускного колодца; м – буровая скважина; н – полувыемка-полунасыпь; о – подводная траншея; 1 – дно (траншеи, канала, котлована, опускного колодца); 2 – боковая стенка траншеи; 3 – боковой откос (канала, дорожной выемки, котлована, насыпи, плотины, дамбы); 4 – бровка; 5 – берма; 6 – подошва; 7 – водоотводной кювет
откоса выемки или насыпи зависит главным образом от угла естественного откоса грунта. Ее принимают в зависимости от глубины выемки или высоты насыпи, свойств грунта, их влажности, характера сооружения (постоянные или временные) и других факторов. Наибольшая допустимая крутизна откосов котлованов и траншей глубиной до 5 м, отрываемых в нескальных грунтах выше уровня грунтовых вод или в грунтах, осушенных с помощью искусственного водопонижения, устанавливается СНиП III — 4 — 80*. 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 (φ) и удельного сцепления грунта (с) с учетом нагрузки на берме откоса.. Однако при отрывке выемок в стесненных условиях городской застройки или на территории промышленных предприятий иногда приходится их выполнять с вертикальными стенками.
Для предотвращения обрушения вертикальных стенок необходимо устраивать их временное крепление. При этом необходимо иметь в виду, что без креплений вертикальных стенок траншей и котлованов, расположенных выше УГВ, допускается при глубине их не более, м:
в песчаных и крупнообломочных грунтах 1
в суглинках и глинах (кроме очень прочных) 1,5
в очень прочных суглинках и глинах 2
Крепление вертикальных стенок обязательно при устройстве выемок в стесненных производственных условиях, отрывке глубоких котлованов и в сильно водонасыщенных грунтах.
Способы и конструкции креплений вертикальных стенок котлованов и траншей зависят от их глубины и размеров, физических и гидрогеологических свойств грунтов, наличия динамических нагрузок у краев выемки (от машин и механизмов) и принятых способов последующих работ (монтажа строительных конструкций, труб и т.п.). Котлованы с вертикальными стенкамим выполняются в соответствии с Пособием П17-02 к СНБ 5.01.01-99. Проектирование и устройство подпорных стен и креплений котлованов.
В зависимости от конструктивного решения различают крепления следующих типов: распорные, консольные, консольно-распорные, консольноанкерные, подкосные (рис. 4.2).
Рис. 4.2 – Крепление вертикальных стен выемок:
а — схемы типов конструктивных решений креплений стенок траншеи 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 или пластины; г — консольно-распорный тип крепления: 1 — двутавровые балки, 2 — поддерживающие стальные уголки, 3 — деревянные распорки, 4 — доски ограждающего элемента крепления (забирка); д — консольно-анкерный 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 — анкера
По характеру конструктивного исполнения и степени оборачиваемости крепление может быть инвентарным и стационарным (из отдельных элементов), сплошным или с прозорами.
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. 4.2,е).
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.
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 глубинойдо 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-
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.
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:
Н пр. = Н к /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.
