Разработка и крепление траншей. Устройство котлованов: копка, откосы, крепление Инвентарные щиты для крепления траншей размеры

Облицовка котлованов и траншей может быть выполнена следующим образом:
а) вертикальные облицовки, состоящие из системы вертикальных несущих стоек, пространство между которыми обшивается горизонтально расположенными элементами. Крепление устанавливается после выемки грунта из котлована или траншеи без предварительного закрепления стенок;
б) вертикальные подпорные конструкции. Крепление состоит из вертикально располагаемого шпунта, который устанавливается до или параллельно с выемкой грунта и раскрепления горизонтальными распорками или специальными свайными насадкам;
в) несущие шпунтовые стенки. Сооружаются из вертикальных несущих шпунтовых элементов, которые забиваются в грунт до его выемки, а затем раскрепляются горизонтальными распорками. Возможно анкерное крепление шпунта;
г) крепление специальными плитами. Облицовка стенок котлованов осуществляется специально изготовленными большеразмерными плитами, устанавливаемыми сразу же после выемки грунта. Их закрепление осуществляется вертикальными или горизонтальными несущими элементами, которые могут быть дополнительно раскреплены распорками.
При устройстве глубоких котлованов с вертикальными стенками в жилищном, промышленном и сельскохозяйственном строительстве до установки несущих конструкций стенки должны быть облицованы защитными элементами с покрытием из различных пленочных материалов.
В соответствии с приведенной классификацией области их применения распределяются таким образом:
а) для небольших и средних котлованов;
б) ограниченная ширина строительной площадки;
в) близкое расположение строительного грунта;
г) в условиях, исключающих возможность сотрясений. Описываемые в этой главе типы облицовок применяются только
в условиях ограниченного притока грунтовых вод. Уровень грунтовых вод должен быть расположен ниже отметки дна котлована. В случае необходимости водопонижение должно осуществляться закрытым способом.

3.1. КРЕПЛЕНИЕ СТЕНОК КОТЛОВАНОВ ГОРИЗОНТАЛЬНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ

Способ крепления стенок котлованов появился очень давно и до сих пор широко применяется при сооружении небольших и сложных объектов. Он используется, когда по грунтовым условиям высота незакрепленной части стенки не должна превышать 0,5 м, и отметка дна котлована находится выше уровня грунтовых вод. Облицовка вертикальных стенок котлованов горизонтальным шпунтом применяется в тех случаях, когда две параллельные стенки котлована незначительно удалены друг от друга. Конструкция таких стенок состоит из:
горизонтальных — деревянных, металлических или железобетонных элементов;
вертикальных стоек, выполняемых из круглых деревянных стоек или стальных балок;
горизонтальных или наклонных распорок из деревянного кругляка или брусьев, стальных балок или из винтовых распорок при узких траншеях;
элементов, обеспечивающих местную жесткость конструкции, состоящих из дополнительных стоек и распорок.
Можно назвать следующие преимущества крепления стоек горизонтальными элементами:
возможность устройства котлованов сложной конфигурации;
небольшая масса отдельных строительных элементов;
возможность многократного использования конструкций крепления.
Вместе с тем это решение имеет несколько недостатков: ограничения применения машин для укладки трубопроводов и производства других видов работ из-за наличия большого числа поперечных распорок;
необходимость повторного обеспечения устойчивости при разборке и вторичной сборке распорок;
возможность потери устойчивости стенок при снятии распорок в процессе выполнения строительных работ.

Рис. 3.6. Крепление вертикальных стенок широкого котлована
а - проходка направляющей траншеи; б - устройство несущего элемента с его анкеровкой; в - опирание стенок котлована на несущий элемент; г - вид сверху на анкерное крепление; 1 - анкер из круглой стали; 2 - распорки; 3 - металлические несущие стойки; 4 - стойки; 5 - обшивка; 6 - траверса; 7 - поперечная балка; 8 — клинья

3.1.1. Облицовки траншей.
При осуществлении конструкции с горизонтальными элементами для защиты стенок траншей при прокладке трубопроводов (рис. 3.1) применяются следующие конструктивные решения:
толщина досок, применяемых для обшивки, должна быть не менее 50 мм;
деревянные стойки сечением не менее 100x140 мм должны поддерживать по длине не менее четырех горизонтальных элементов или досок;
при применении металлических стоек их сечение должно быть не менее 10;
диаметр деревянных стоек круглого сечения должен быть не менее 100 мм и на концах иметь фаску.
Для обшивки стенок траншей применяются обычно доски длиной от 4,0 до 4,5 м, шириной от 200 до 300 мм и толщиной от 50 до 70 мм. Для каждого отдельного участка обшивки допускается применение досок только одинаковой длины, так как не допускается надставка их по длине. Вместо деревянной может быть применена металлическая обшивка из профилированных элементов. В обычных условиях длина стоек и распорок от 1,5 до 2,5 м. Стойки должны располагаться на расстоянии не более 200 мм от конца горизонтальной доски. Доски длиной 2,5; 4,5 м крепятся к трем стойкам. Длина вертикальных стоек не менее 1 м, это позволяет расположить по их длине не менее двух распорок. На рис. 3.2 показана конструкция крепления стенок траншеи для укладки трубопровода, выполненная из досок. Конструктивные решения при сооружении смотрового колодца в торце узкой траншеи показаны на рис. 3.3.
При прокладке трубопроводов часто недостаточно расстояние между нижним ярусом распорок и дном траншеи. Это ведет к необходимости установки более прочных и длинных стоек, способных воспринимать большие изгибающие моменты. На рис. 3.4 показано решение, позволяющее обойтись без нижней распорки. В этом случае кроме обычных коротких стоек почти на всю высоту крепления стенок дополнительно устанавливаются длинные вертикальные стойки, имеющие большую прочность, и нижние распорки крепятся на большей высоте от дна траншеи.
На рис. 3.5 показано конструктивное решение крепления стенок траншеи для укладки стального трубопровода диаметром 800 мм. Стойки для закрепления горизонтальной обшивки выполнены из металлических профилей. В основание заложены металлические трубчатые распорки диаметром 60 мм при толщине стенки 4 мм (рис. 3.5 ,а) и в верхней части траншеи установлены две деревянные распорки. Тем самым обеспечивается пространство, необходимое для производства работ по укладке трубопровода. Для монтажа отдельных секций трубопровода были предусмотрены участки длиной по 6 м, на которых распорки не устанавливали. Трубы укладывали в траншею в этих местах и затем протягивали до места установки.
На рис. 3.5,в показан план участка, на котором осуществляется опускание отдельных участков труб. После выемки грунта в траншее устанавливаются специальные металлические рамы, исключающие возможность обрушения стенок.
В качестве нижней распорки служило бетонное основание траншеи, в которое были заведены нижние концы стоек.
Если по краю траншеи предусмотрено движение транспорта или строительных механизмов, вертикальное крепление стенок траншей должно быть усилено.
В этом случае верхние распорки должны быть расположены на глубине не более 0,5 м от поверхности земли и в случае, если дорога для подъезда транспорта расположена на расстоянии менее 1 м от края траншеи, их количество должно быть удвоено.

3.1.2. Крепление стенок котлованов .
При устройстве широких котлованов с вертикальными стенками в условиях, исключающих возможность сотрясения грунта, возможно применение вышеописанных конструкций с горизонтальными элементами обшивки. Закрепление стенок котлована осуществляется двумя методами:
1) по периметру будущего котлована сооружается щелеобразная траншея, стенки которой закрепляются вышеописанным методом, после чего производится выемка основного грунта котлована (рис. 3.6);
2) вначале производится разработка основной части грунта в котловане с откосами, после чего производится выемка грунта, который лежит в основании откоса, его последующее закрепление обшивкой, которая раскрепляется к существующему сооружению (рис. 3.7).
На рис. 3.8 показано поэтапное выполнение работ по первому варианту при сооружении железнодорожного моста в условиях непрекращающегося движения. Вначале были разработаны две щелеобразные прорези с креплением их горизонтальной обшивкой. После выполнения этого этапа работ были установлены многочисленные деревянные распорки. Распорки длительного применения и их оголовки были выполнены из металла. Параллельно выемке грунта осуществлялась постепенная замена деревянных распорок на металлические и устанавливалась облицовка стенок траншей. На рис. 3.9 приведено конструктивное решение опоры мостового перехода.

2.8.1 Разработка траншей и котлованов с вертикальными стенками в грунтах естественной влажности без крепления может производиться на глубине:

не более 1 м - в насыпных, песчаных и гравелистых грунтах;

не более 1,25 м - в супесчаных и суглинистах грунтах;

не более 1,5 м - в глинистых грунтах;

не более 2 м - в особо плотных грунтах. При этом выполнение работ следует производить немедленно вслед за отрывкой траншей и котлованов.

2.8.2 При превышении указанных глубин рытье траншей и котлованов допускается только при условии крепления вертикальных стен или устройстве откосов допустимой крутизны (рисунок 2.7).

Рисунок 2.7 - Определение крутизны откоса

Наибольшая допустимая крутизна откосов траншей и котлованов в грунтах естественной влажности должна определяться по таблице 2.4.

2.8.3 Рытье траншей и котлованов в мерзлых грунтах всех пород, за исключением сухого песчаного, можно вести с вертикальными стенками без креплений на всю глубину их промерзания. При углублении ниже уровня промерзания должно производиться крепление.

2.8.4 Траншеи и котлованы в сухих (сыпучих) песчаных грунтах, независимо от степени их промерзания, следует разрабатывать с обеспечением установленной крутизны откосов или с устройством крепления стен.

2.8.5 Рытье траншеи и котлованы в отогретых (размороженных) грунтах следует выполнять с обеспечением необходимой крутизны откосов или устройством креплений стен в тех случаях (или местах), когда глубина отогретого участка превышает размеры, указанные в таблице 2.4.

Таблица 2.4 - Максимально допустимая крутизна откосов траншей и котлованов

2.8.6 На пересечениях с железнодорожными или трамвай­ными путями необходимо разрабатывать траншеи и котлованы с обязательным креплением их стен. Крепить пути рельсовыми пакетами следует только в случаях, предусмотренных проектом, согласованным со службой эксплуатации данных путей.

2.8.7 Виды крепления котлованов и траншей с вертикаль­ными стенками приведены на рисунке 2.8 и в таблице 2.5.

а) крепление горизонтально-рамное;
б) крепление горизонтально-сплошное;
в) крепление горизонтальное с прозорами;
г) крепление смешанное: горизонтальное, сплошное и шпунты;
д) крепление вертикально-рамное;
е) крепление вертикально-сплошное

Рисунок 2.8 - Способы крепления стенок траншей и котлованов

Таблица 2.5 - Виды крепления котлованов и траншей с вертикальными стенками

2.8.8 Крепить траншеи и котлованы глубиной до 5 м следует, как правило, инвентарными приспособлениями. Инвентарные металлические винтовые распорки (рисунок 2.9) применяют для сокращения расхода лесных материалов.

Рисунок 2.9 - Винтовые распорки для крепления траншей

При глубине более 3 м крепления должны производиться по отдельным проектам, утвержденным руководством строительной организации

2.8.9 При отсутствии инвентарных приспособлений детали крепления траншей и котлованов должны изготавливаться на месте с соблюдением следующих требований:

а) для крепления грунтов естественной влажности (кроме песчаных) должны применяться доски толщиной не менее 40 мм, а для грунтов повышенной влажности - не менее 50 мм. Доски следует укладывать за вертикальные стойки вплотную к грунту с укреплением распорками;

б) стойки креплений должны устанавливаться не реже чем через 1,5 м;

в) расстояние между распорками по вертикали не должно превышать 1 м. Распорки закрепляются упором;

г) над бровками верхние доски должны выступать не менее чем на 15 см;

д) узлы креплений, на которые опираются полки для переброски грунта, необходимо сделать усиленными. Полки ограждаются бортовыми досками высотой не менее 15 см.

2.8.10 Разработку выемок в грунтах, насыщенных водой (плывунах), следует осуществлять по индивидуальным проектам, предусматривающим безопасные способы производства работ - искусственное водопонижение, шпунтовое крепление и др.

2.8.11 Крепления котлованов и траншей следует разбирать снизу вверх, по мере обратной засыпки грунта и одновременно снимать не более двух-трех досок в нормальном грунте, не более одной доски - в плывунах. Перед удалением досок нижней части крепления выше должны устанавливаться временные косые распорки, причем старые распорки разрешается удалять только после установки новых; крепления должны разбираться в присутствии ответственного исполнителя работ. В местах, где разборка креплений может вызвать повреждения строящихся сооружений, а также в грунтах-плывунах возможно крепления частично или полностью оставлять в грунте.

2.8.12 Стенки котлованов и траншей, разрабатываемых землеройными машинами, должны крепиться готовыми щитами, которые опускают и распирают сверху (рабочим опускаться в нераскрепленную траншею запрещается). Разработку траншей землеройными машинами без устройства креплений необходимо вести с откосами.

После отрывки траншеи и котлованы склонны к быстрому разрушению. Поэтому их стенки необходимо дополнительно укреплять. Это, во-первых, сохраняет форму выемки на время дальнейших работ, а во-вторых, защищает работников от несчастных случаев из-за обвалов грунта. Чаще всего применяют крепление стенок траншеи инвентарными щитами, досками или шпунтами. В каких случаях необходимы такие меры и как именно выполняется укрепление грунта?

Когда необходимо крепление стенок траншей и котлованов?

При подготовке к строительству или прокладке коммуникаций обычно отдают предпочтение выемкам без откосов, с вертикальными стенками. Такие траншеи имеют ряд преимуществ:

• они более экономичны в исполнении, ведь навесное оборудование экскаваторов в основном рассчитано на создание вертикальных стенок;
• котлованы и траншеи без откосов занимают меньшую площадь, что очень важно при копке в условиях плотной застройки или природного ландшафта, который нежелательно разрушать;
• наличие откоса может усложнить дальнейшие строительные работы на вырытой траншее или в котловане.

Но выемки с вертикальными стенками подвержены обвалам и осыпаниям. Поэтому без дополнительного укрепления можно копать лишь котлованы и траншеи небольшой глубины:

• на насыпных, песчаных и крупнообломочных грунтах - до 1 м;
• на супесях - до 1,25 м;
• на суглинках, глинах, лессовидных почвах - до 1,5 м;
• на особо плотных грунтах, для разработки которых необходимо применять ломы, кирки и клинья, - до 2 м.

При рытье на большей глубине требуется крепление стен траншеи специальными приспособлениями. Кроме того, укреплять стенки необходимо даже на малых глубинах в случае, если грунт перенасыщен влагой, и выемка может «поплыть».

Внимание! Необходимость укрепления стенок котлованов и траншей прописана в нормативных документах. Пренебрегать этим требованием нельзя. Обрушение грунта может привести к разрушению объектов строительства, оползням и несчастным случаям. Нахождение рабочих в выемках без откосов или укрепленных вертикальных стен строго запрещено!

Способы укрепления стенок траншеи

Чаще всего откосы выемок укрепляют следующими способами:

• инвентарными щитами и распорками;
• шпунтами;
• досками.

Способ и конструктивные параметры укрепления выбирают в зависимости от типа и состояния грунтов, высоты грунтовых вод, глубины и предназначения выемки. При этом крепление откосов траншеи выполняют небольшими участками, по мере ее рытья. Как правило, этот процесс идет вслед за экскаватором, на безопасном расстоянии от места раскопки. При большой глубине рытья конструкции устанавливают сверху вниз, после отрывки выемки в глубину не более чем на 0,5 м.

Верхняя часть всех креплений должна выступать над бровкой траншеи минимум на 15 см. Во время обратной засыпки укрепления стенок обычно разбирают. Исключение составляют случаи, когда разборка конструкций технически невозможна или может вызвать деформацию (разрушение) объекта строительства. Разбирать крепления следует снизу вверх, по мере засыпки выемки.

Укрепление траншей инвентарными щитами

Это самый популярный на сегодня способ крепления стенок:

• он удобен в исполнении и безопасен;
• требует меньших затрат труда и материалов, чем применение дощатых и шпунтовых ограждений (к примеру, использовать инвентарные щиты для крепления траншей в 3-4 раза дешевле, чем строить укрепляющие ограждения из досок).

Также инвентарные крепления незаменимы при отрывке выемок канавокопателем. Ведь в этом случае ширина раскопки настолько мала, что установка укрепляющих конструкций возможна только сверху.

Инвентарное крепление для траншей состоит из:

• металлических винтовых распорных рам;
• щитов ограждения стенок.

Распорная рама - простое приспособление из двух упоров и винта, который их соединяет. При помощи винта упоры раздвигаются на нужную ширину и прижимают элементы ограждения траншеи к ее стенкам.

Инвентарные щиты для крепления траншей производятся из разных материалов. Это может быть:

• водостойкая фанера;
• битуминизированный картон;
• волнистый листовой металл и др.

Типы щитов подбирают, исходя из условий работы и экономической целесообразности.

Установка инвентарных креплений довольно проста. Сначала в траншею опускают две уже собранные распорные рамы. Затем в зазоры между их стойками и стенками выемки помещают щиты. После этого остается лишь раздвинуть упоры, чтобы зафиксировать ограждение.

Снимают инвентарные ограждения в процессе засыпки траншеи. Распорки удаляют по мере того, как засыпанный грунт достигает их нижних концов. Щиты вынимают после удаления самых верхних распорок. Поскольку к этому времени они уже засыпаны грунтом, для их поднятия требуется крановая техника.

Дощатые и шпунтовые укрепления стенок

Крепление траншеи досками выполняется по-разному. Выделяют четыре основных его типа:

• вертикальное сплошное;
• горизонтальное сплошное;
• горизонтальное с зазором;
• горизонтально-рамное.

В разных случаях доски располагаются на стенках траншеи вертикально или горизонтально, всплошную или с просветами через одну доску. Для их фиксации используют распорки, шпунты и другие дополнительные элементы.

Крепление траншеи шпунтом применяют в сложных случаях:

1. В местностях с сильным притоком грунтовых вод, когда водой могут быть вынесены частицы грунта и размыты стенки выемки. К примеру, сплошное ограждение из корытообразных шпунтов Ларсена позволяет удержать даже болотистые, расплывающиеся, водонасыщенные грунты и выдерживает резкий подъем грунтовых вод.
2. При очень глубокой разработке.
3. Если траншея проходит близко к фундаменту здания.

Шпунтовые ограждения могут быть сплошными или с забиркой из досок. В зависимости от глубины и ширины траншеи или котлована используют деревянные, стальные или железобетонные шпунты различного профиля (плоские, корытообразные, трубчатые). Их забивают до начала рытья выемки и при необходимости дополнительно фиксируют анкерными оттяжками.

Стандартные инвентарные крепления для стенок траншей и котлованов используют при глубине разработки до 3 м. Если же выемку надо рыть глубже, укрепляющие конструкции разрабатываются индивидуально и утверждаются проектом.

Формирование откосов котлована

Строительная компания БЕСТ-СТРОЙ (Москва) выполняет полный цикл устройства котлованов : земляные работы, копка, откосы, крепление стен, устройство распорной системы или грунтовых анкеров, свайного фундамента.

На строительном участке проводится разметка в соответствии с технологической картой котлована: периметр, подъездные пути под вывоз грунта и место складирования породы под обратную засыпку. Выполняется транспортировка спецтехники на участок: экскаваторов, бульдозеров, погрузчиков. Все постройки, наружные и скрытые коммуникации, находящиеся на территории участка, подлежат переносу или сносу по согласованию с соответствующими организациями. Также проводится вырубка деревьев и планирование местности.

Земляные работы

После завершения подготовительных действий спецтехника приступает к основным земляным работам на котловане . Высокоэффективная механизированная позволяет выполнить выемку на полный объём котлована в кратчайшие сроки. Вынутый грунт частично остаётся в пределах строительной площадки для обратной засыпки пазух на этапе строительства здания. Объём оставляемой породы известен из ранее проведённых по проекту расчётов. По остальному объёму производится вывоз грунта самосвалами на площадку утилизации.

Земляные работы и шпунтирование стен выемки трубами с забиркой из доски

Расчёт объёма котлована и вывоз грунта

При расчётах выемки породы учитывается эффект разрыхления при копке. Плотность веками слежавшихся осадочных пород нарушается при рытье экскаватором и при перемещении в отвал или в кузов самосвала. В зависимости от вида или видов разрабатываемых грунтов даётся поправочный коэффициент 20-30%. Таким образом, например, если длина котлована 70 м, ширина 30 м и глубина 5 м с прямыми шпунтованными стенками на спланированной местности, то расчёт объёма котлована даёт нам значение 10500 куб.м. Но под вывоз грунта нужно расчитывать объём больше, как минимум, на 20%: 70х30х5х1,2=12600 куб.м. Выполнение откосов увеличивает объём котлована и вынятого грунта, но это же количество зачастую идёт в обратную засыпку, поэтому не вывозится за территорию стройплощадки.

Стены и откосы котлована

В благоприятных условиях, если грунт особо плотный и глубина до 2 метров, выкапывают котлован с вертикальными стенами без крепления. Если грунт глинистый - до глубины 1,5 метров, супесь и суглинок - до 1,25 метра, насыпные и песчаные - до 1 метра.

При необходимости устройства котлована на глубину до 5 метров, выше уровня грунтовых вод - на помощь проектировщику приходит таблица СНиП, приводящая зависимость угла откоса (отношение высоты к заложению) от вида грунта и глубины котлована.

Таблица 1. Крутизна откосов котлованов

В случае наличия близлежащих сооружений, грунтовых вод и необходимости водопонижения, грунтов с неравномерной структурой, глубины котлована более 5 метров необходим индивидуальный расчёт угла откосов или крепления стен.

Крепление стен котлована

Крепление вертикальных стен выполняется при строительстве котлованов в неплотных и водонасыщенных грунтах. Крепление защищает не только от обрушения стен выемки, но и препятствует смещению грунта под весом соседних зданий, оберегает их основания от деформаций.

Применяются следующие технологии укрепление стенок:

• Шпунтирование - шпунтовое из металлопроката:
  • из труб, с забиркой из доски либо без неё,
  • прокатного профиля, с забиркой либо без неё,
  • специализированного шпунта Ларсена.
• Железобетонными конструкциями:
  • бурокасательные и буросекущие сваи,
  • стена в грунте.

Все приведённые технологии применяются до рытья котлована. Заглубление ограждения выполняется по периметру выемки строго согласно технологической карты. В определённых условиях выполняется предварительное бурение скважин: обеспечение вертикальности погружения, снижение вибрационных воздействий через грунт на основания близко расположенных сооружений при забивке.

Шпунтовое ограждение из труб с обвязочным поясом из металопроката

Самым ресурсосберегающим методом является погружение шпунта из труб. Этот материал дёшев и обладает высокой оборачиваемостью, то есть возможностью многократного использования. Погружение труб выполняется забивкой копром с дизель-молотом или гидравлической копровой установкой, а также с помощью вибропогружателя. Альтернативный способ - погружение с помощью свайной буровой установки методом вдавливания и ввинчивания.

Забирку устраивают в случае критичного просыпания породы между шпунтинами, из доски толщиной 40-50 мм.

Ограждение котлована из шпунта Ларсена

При необходимости мер водопонижения применяют шпунтовое ограждение из шпунта Ларсена. Каждая из таких шпунтин имеет корытообразный прочный профиль и замковые пазы для жёсткой связи друг с другом. Таким образом можно сформировать прочную и герметичную стену сколь угодно большой длины. Погружение выполняется забивкой или вибропогружением. Шпунт Ларсена, также, как и трубы и прокатный профиль, обычно извлекают после завершения строительства, обратной засыпки, и используют повторно уже на других объектах. Иногда его не извлекают, и тогда ограждение устраивают из специального оставляемого профиля.

Крепление стенок котлована железобетонными конструкциями обеспечивает высокие механические и водоизолирующие свойства будущего основания сооружений. Они также могут служить фундаментом и одновременно стенами подземной части здания.

Крепление стен котлована буросекущими сваями и грунтовыми анкерами

Бурокасательные и буросекущие сваи выполняются методом бурения, армирования и бетонирования диаметром от 400 до 1500 мм глубиной до 45 м. Сначала по периметру котлована подготавливается форшахта - небольшая укреплённая траншея-кондуктор. В ней бурятся нечётные скважины с шагом 0,9 диаметра между боковыми краями скважин. Заполняют бетонной смесью. К тому моменту, когда начинают бурить чётные скважины бетон уже схватился и шнек буровой установки сечёт две соседние нечетные сваи, выполняя скважину для чётной между ними. Затем в скважину погружают заранее подготовленный армирующий каркас, сваренный из специального армирующего прута и проволоки, и бетонируют. В итоге после застывания бетона получается очень прочная монолитная железобетонная стена. На следующем этапе происходит рытьё котлована уже с готовым креплением ж-б стеной.

Технологическая схема устройства стены в грунте, и последующей разработки котлована

Технология «Стена в грунте» обеспечивает высокопрочное ограждение и крепление стен котлована толщиной от 300 до 1200 мм, и глубиной до 60 м. Применяется сложная спецтехника - грейферная установка. Грейфер представляет собой узкий, на ширину стены двухковшевый землеройный инструмент, погружаемый в грунт на жёсткой штанге или подвесе, с гидравлическим или полиспастным приводом. Разрабатываемая траншея защищается от обвала глинистым бентонитовым раствором. По достижении проектной глубины в неё погружается армокаркас и заливается бетон, который вытесняет глинистый раствор, который в свою очередь собирается в резервную ёмкость для дальнейшего использования. Разработка ведётся участками (захватками) через одну. Второй очередью разрываются промежуточные захватки и получают монолитную стену. После того, как бетон наберёт прочность можно проводить копку котлована.

Устройство распорной системы котлована

Не смотря на все инженерно-технические ухищрения, иногда, особенно для глубоких котлованов в тяжёлых грунтовых условиях и плотной городской застройке, шпунтовое ограждение может оказаться недостаточно прочным для удержания давления грунтовой массы.

На последнем этапе возведения котлована на помощь приходят 2 технологии крепления ограждений.

Вид на распорную систему котлована вблизи автомагистрали и соседних строений

Первая из них - распорная система. По периметру устанавливается обвязочный пояс из металлопроката, равномерно распределяющий нагрузку по всему поясу. В пояс упираются распорки - как между противоположными стенками, так и между дном. Все конструкции выполняются в соответствии с точным механическим расчётом и изложены в ППР (плане производства работ).

Но распорная система крадёт внутреннее пространство выемки, которая и устраивалась специально для свободного манёвра в процессе строительных работ. Особо нагруженные конструкции распорных систем создают невероятно стеснённые условия для строителей. Это сокращает производительность и удлиняет сроки сдачи объекта.

Устройство грунтовых анкеров (якорей)

Компания БЕСТ-СТРОЙ рекомендует применение, и производит крепление шпунтовых стен грунтовыми анкерами, принимающими на себя выдёргивающую нагрузку от массива породы. Этот метод не на много более трудоёмок и незначительно сложнее устройства распорок, но в итоге даёт ничем не ограниченный оперативный простор, оборачивается значительной экономией ресурсов, повышением производительности и сокращением сроков строительства.

Схема монтажа грунтового анкера

По итогам тщательно проведённых изыскательских и расчётных работ производится бурение скважин в стенах котлована, выполнение «якоря», закрепление тяги, фиксация её на анкеруемом шпунте. При этом важно учитывать расположение оснований близлежащих сооружений и зданий.

Во время производства земляных работ приходится производить целый ряд побочных работ, без которых разработка невозможна. Эти работы называются вспомогательными.

К наиболее часто встречающимся при производстве земляных работ вспомогательным работам относятся:

• устройство креплений траншей и котлованов;
• водоотлив (удаление из котлованов воды);
• устройство временных дорог, въездов в забой и выездов из забоя для возки грунта при его разработке.

Надо всегда стремиться к тому, чтобы все вспомогательные работы производились особыми рабочими и чтобы производство вспомогательных работ не задерживало основных работ и не мешало им.

Устройство креплений котлована

Как уже было указано в , не всякий грунт может держать вертикальные откосы при его копке. Величина требуемого откоса котлована равна величине угла естественного откоса грунта. Такой откос наиболее надежен.

Однако рытье котлованов и траншей при большой глубине с пологими откосами считается не экономичным, так как вызывает значительный объем излишних земляных работ. Даже и при незначительных глубинах естественные откосы иногда невозможно осуществить, например в том случае, если поблизости расположены строения. В тех же случаях, когда дно котлована или траншеи находится под водой, свободные откосы являются совершенно недопустимыми, так как они ничем не защищены от размачивания водой и разрушения.

Вот почем в большинстве случаев при устройстве котлованов и траншей приходится устраивать разного рода временные крепления. Кроме того, как указано выше, особы вид креплений (шпунтовое ограждение) служит для уменьшения приток в котлованы грунтовых вод.

Крепление траншей и котлованов деревянными распорками

Простейшие крепления стенок котлованов и траншей глубиной до 2 м устраиваются следующим образом.

Вдоль стенок траншей укладываются 4 доски толщиной 50 мм с распорками между ними, поставленными через 1,5-2 м по длине траншей (рис.38);

Распорки делаются из коротки бревен или труб толщиной 10-12 см. Этот тип креплений применяется при плотных сухих грунтах, способных некоторое время держать вертикальный откос и не размываемых дождями (плотная глина, плотный суглинок). Откосы при этом могут быть как вертикальными, так и с небольшим уклоном (1/10).

При более значительных глубинах (до 4 м) для сухих грунтов, дающих местное оползание через небольшой промежуток времени после отрывки, устраивается так называемое горизонтальное крепление. Устраивается оно так: на всю глубину котлована устанавливается ряд упорных стоек из досок толщиной до 6 см или пластин на расстоянии от 2 до 3 м в зависимости от глубины котлована (рис. 39). За эти стойки закладывается заборка из горизонтальных рядов досок толщиной 4-5 см вразбежку или сплошь в зависимости от грунта. Для удержания стоек на месте ставят деревянные или стальные распорки. Распорки должны иметь длину, немного большую, чем расстояние между противоположными стенками. При постановке распорки это обстоятельство дает возможность «заводить» распорки ударами кувалды или молота, и тем самым плотно прижимать стойки и заборку к стенам котлована или траншеи.

Для того, чтобы распорки не могли упасть (рис. 40) под их концы подкладываются коротыши (бобышки) из обрезков досок толщиной 4-5 см. Коротыши прибиваются к стойкам 125-мм гвоздями.

Расстояние между распорками по высоте зависит от глубины траншеи.С увеличением глубины напор грунта на крепления увеличивается, поэтому распорки внизу ставятся чаще, чем наверху, а именно: вверху — через 1, 2 м и внизу — через 0,9 м по высоте. Верхняя горизонтальная доска ставится несколько выше края траншеи для того, чтобы грунт с бровки не осыпался в траншею. Для перекидки грунта укладываются полки из досок на распорки.

При сыпучих и влажных грунта, а также в грунтах осыпающихся применяется вертикальное крепление, отличающее от горизонтального тем, что горизонтальные доски в нем заменены вертикальными, а стойки — горизонтальными прижимными брусьями. Прижимные брусья распираются распорками из накатника, образуя распорные или прижимные рамы (рис. 41).

Прижимные рамы при вертикальном креплении на глубину до 3 м устраиваются из полуобрезных досок толщиной 6 см, а распоры — из накатника или пластин. При глубине до 6 м толщина прижимных досок, а также и распор должны быть повышены до 10 см.

Верхняя прижимная рама должна иметь кроме внутренней доски еще и наружную доску толщиной 6 см. Эта доска врезается в стенку траншеи на полную свою толщину.

Расстояние по высоте между отдельными прижимными рамами из досок — 0,7 — 1,0 м, а при рамах из пластин и брусьев — 1,0 — 1,4 м.

При глубине до 5,0 м количество распор на каждую раму из досок длиной 6,5 м ставится по 4 шт., при большей глубине — 5 шт.

Как при вертикальном, так и при горизонтальным креплении стенки траншей должны быть отвесны. При наклонных стенках распорки под напором земли могут выскочить вверх.

Нижние прижимные брусья и распорки креплений водопроводных и канализационных траншей должны располагаться с таким расчетом, чтобы между ними и дном траншеи оставался промежуток, достаточный для беспрепятственной укладки труб.

Часто встречаются случаи (слабый грунт, наличие воды), когда уже до начала рытья необходимо устройство креплений. В этих случаях крепления получаются более сложными.

К таким креплениям относятся:

Забойное крепление

В небольших по размерам, но глубоких котлованах и шурфах применяют так называемое забойное крепление (рис. 42).

Устраивается оно следующим образом: на поверхности земли в месте расположения котлована или шурфа укладывается горизонтальная брусчатая рама по размеру котлована. рама эта зарывается в грунт заподлицо, после рамы забивают ряд досок слегка наклонно. Затем начинают рытье котлована под защитой образованных забитыми досками стенок. Когда выемка грунта приблизится к нижним концам забытых досок, между ними укладывают вторую раму. Для того чтобы верхняя рама не опустилась вниз по мере выработки грунта, под нее подставляют коротыши из брусков, постепенно удлиняемых. Когда установлена вторая рама, между нею и верхней рамой устанавливают бруски, которые и поддерживают верхнюю раму. После этого вдоль наружного края нижней рамы забивают другой ряд слегка наклонных досок. Между верхним и нижним рядами заборки забивают клинья большей устойчивости верхней заборки.

Крепления котлованов сваями с деревянной заборкой между ними

Крепление котлованов сваями с деревянно заборкой применяется при слабых грунтах, не допускающих рытья котлована на полную глубину. Кроме того часто устройство поперечных распорок при креплении котлована нежелательно, так как затрудняет производство работ в котловане. При большой ширине котлована или сложной его форме распорки вообще невозможно поставить. Поэтому во всех таких случаях прибегают к устройству крепления сваями с деревянной забивкой между ними. Этот тип креплений состоит в следующем: до начала рытья забивают в грунт деревянные, а иногда и стальные (железные) сваи, так называемые маячные сваи, на расстоянии 1,5-2 м друг от друга в зависимости от глубины котлована (рис. 43); между этими сваями по мере углубления выемки со стороны откоса укладываются отдельные доски крепления. Сваи забиваются на глубину, несколько большую глубины котлована, с таким расчетом, чтобы до окончания рытья котлована свая оставалась бы достаточно устойчивой. Для усиления устойчивости маячных свай их верхние концы заякоривают в откосе или подпирают подкосами, упирая последние в забитые на дне котлована свайки.

Крепления котлованов сваями с заборкой могут устраиваться и в предварительно вырытых котлованах, если в котловане нежелатльно иметь распорок, а грунт допускает рытье без предварительно установленных креплений.

Крепление шпунтовыми ограждениями

Для крепления котлованов в грунтах, насыщенных водой (жижа и плывун), применяется так называемое шпунтовое ограждение. Шпунтовое ограждение состоит из сплошного ряда вертикально установленных шпунтовых труб или досок (в которых, в одной кромке сделан паз-шпунт, а на другой — гребень), прижатых к стенкам траншеи или котлована горизонтальными рамами с распорами (рис. 44). Все, что было сказано о распорах в вертикальном креплении, относится целиком и к шпунтовыми ограждением заключается в том, что при шпунтовом ограждении сначала забивают шпунт, а затем уже производится рытье траншеи с постепенной установкой распорных рам; в вертикальном же креплении сначала выкапывается траншея или котлован, а затем устанавливается крепление, постепенно опускаемое вниз по мере дальнейшей разработки грунта. Доски шпунта забиваются на глубину, несколько большую (на 0,2-0,5 м) глубины траншеи или котлована, для того, чтобы после окончания рытья нижние концы их не могли быть сдвинуты напором грунта.

Деревянный шпунт изготовляется из досок толщиной 6-7 см или из брусьев 10х20 см (рис.45). В каждой шпунтине (свае) устраиваются гребень и паз. При забивке свай гребень одной входит в паз другой. Затеска нижнего конца сваи делается в виде клина с острым углом со стороны паза. При такой затеске сваи при забивке плотно прилегают друг к другу, что очень важно при мокрых грунтах, когда вода под напором просачивается в щели неплотных шпунтов. Шпунтины должны изготовляться из сырого свежевырубленного леса. Если же они изготовлены из леса, уже некоторое время пролежавшего на воздухе, то перед забивкой их надо положить в воду на 10-15 дней для того, чтобы они успели набухнуть. Делается это потом, что шпунтовой ряд, забитый из высохших свай, в мокром грунте набухает и вследствие увеличения объема свай ряд искривляется; отдельные сваи выворачиваются, образуя щели, и ряд приходит в негодность. работа по забивке свай начинается с установки точно по линии будущего ряда так называемых маячных свай через 2 м друг от друга (рис. 43).

Эти сваи забиваются в первую очередь, и к ним прикрепляются с обеих сторон рамные брусья. В промежутках между маячными сваями и рамными брусьями, служащими направляющими, производится забивка остальных свай шпунтового ряда. Каждая последующая свая должна прилегать к уже забитой пазом, а гребень должен оставаться свободным, в противном случае пазы сильно забиваются землей, и плотного ряда добиться будет трудно. Забивка производится механическим копром, а при небольшой глубине и слабом грунте может производиться и вручную деревянными бабами.

Разборка креплений шпунтового ограждения котлована

Разборка креплений должна производиться, начиная снизу, по мере засыпки траншей.

Горизонтальные крепления разбираются по одной доске при слабых грунтах, — а при очень плотных — не более, чем по 3-4 доски. При этом вертикальные стойки подпиливаются внизу на нужную высоту. Перед подпиливанием стоек распорки должны быть переставлены выше места подпила. Перестановка распор производится так: сначала устанавливается новая распорка сверху подпила, а потом уже выбивается нижняя.

При вертикальном креплении и шпунтах распорки и прижимные брусья снимаются постепенно по мере засыпки, начиная снизу: шпунтовые сваи и вертикальные доски выдергиваются по окончании засыпки при помощи рычага (рис. 46). Зацепление свай при этом делается по одному из способов, изображенных на рис. 47.

Разборка креплений сваями с деревянной заборкой производится постепенным подпиливанием по мере засыпки досок заборки, начиная снизу; вынимать заборку необходимо по одной доске. Сваи вынимаются после окончания всей засыпки так же, как и при разборке шпунтовых креплений.

В данный момент времени используют стальные ограждения: шпунт Ларсена, стальные трубы бу диаметром: от 159 до 426 мм.