Коэффициент крутизны откоса котлован

Привязка здания к условиям площадки застройки

Заданием на проектирование является план местности с нанесенными горизонталями (рис. 2.1) по исходным данным, приведенным в прил. Б и уточнённым преподавателем.

Рисунок 2.1 – Площадка N… для застройки (все размеры в м)

Котлован должен быть показан на строительной площадке (рис. 2.2) с учетом требований к размещению всех элементов.

По габаритным размерам здания нужно произвольно разместить его на выделенной площадке для застройки – N (см. исходные данные).

Рисунок 2.2 – План строительной площадки:

1 – котлован; 2 – спуск в котлован; 3 – створные знаки и реперы;

4 – нагорная канава; 5 – склад растительного грунта; 6 – кавальеры;

7 – склады и бытовки, санузлы; 8 – дорога; 9 – забор; 10 – зумпф

На плане строительной площадки (рис. 2.2) необходимо показать закрепление разбивочных осей не менее, чем четырьмя створными знаками (№1…8), привязав к ним оси здания (оси 1, 2, А, В). Нужно определить, также, положение не менее двух высотных реперов (№ 9, 10). Разбивочную геодезическую основу принимают от заказчика по акту [6] с приложением схемы расположения геодезических знаков, на которой указаны абсолютные отметки двух высотных реперов. Приемку знаков осуществляют, не менее чем за 10 дней до начала строительства.

До начала геодезических работ площадка должна быть освобождена заказчиком от подземных коммуникаций (в границах котлована), а также от строений и зеленых насаждений, подлежащих сносу, в минимальных пределах, обеспечивающих возможность нормального (нестесненного) ведения строительно-монтажных работ на объекте.

3 ТЕХНОЛОГИЯ И ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА
ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ

Раздел должен содержать описание, чертежи и расчеты по основным технологическим операциям, в том числе по определению размеров и объемов работ насыпей и выемок, подбору средств механизации, выбору способов производства работ, в том числе и вспомогательным операциям (срезки растительного грунта, вертикальной планировки, уплотнения, рыхления мерзлого грунта и т.д.).

По данным задания (прил. Б) нужно вычертить план котлована и разрез.

Автор проекта принимает решение о разработке котлована с креплениями откосов или с естественными откосами. Крепления применяют лишь в стесненных условиях строительства и в плывунных грунтах.

Для производства земляных, а в последующем и монтажных работ в котлован нужно сделать транспортные спуски шириной b_сп не менее 3-х метров по коротким сторонам котлована (рис. 2.2). Для возможности заезда по спуску его расширяют книзу b н _сп до 7 м. Длину спуска можно приближенно принять, из расчета 7 м на каждый метр глубины котлована или рассчитать его по формуле.

Временные дороги на строительной площадке принимаем по кольцевой схеме одностороннего движения транспорта. Ширину временных дорог принимаем 4 м, а радиус поворота 15 м. Минимальное расстояние от дорог до всех элементов строительной площадки назначается 1,5 м.

Грунт для обратной засыпки пазух отсыпают по периметру котлована в кавальер. Его размещают не ближе 2-х м от откоса котлована. Ширина основания кавальера составляет 5 – 8 м, в зависимости от объема обратной засыпки. Так как на торцах котлована имеются въезды (спуски) и выезды, то кавальеры размещают вдоль них и котлована. Тогда кавальеры по длинным сторонам котлована могут иметь длину большую, чем сторонаz на 20–30 м (рис. 2.2).

В начале строительства требуется срезать почвенно-растительный слой (0,2–0,6 м, в соответствии с заданием) и сформировать его в специальный склад растительного грунта площадью 500–1000 м 2 . Нужно определить его местоположение. Его располагают недалеко от котлована, но склад не должен мешать производству работ (рис. 2.2).

Для защиты котлована от затопления дождевой и талой водой, со стороны повышенной части рельефа отрывают нагорную канаву глубиной 1 м и шириной по низу около 1,5 м. Грунт из канавы укладывают с пониженной, по рельефу, стороны канавы. Располагают ее так, чтобы она огибала строительную площадку в пределах точек, находящихся выше поверхности котлована и спусков в него, что видно по отметкам горизонталей. Допускается использование кавальеров в качестве преград против затопления котлована поверхностными водами. В этом случае делают короткую канаву лишь с верховой его стороны (рис. 2.2).

Территория строительной площадки должна быть минимальной, но с возможностью размещения на ней объекта, складов, дорог, бытовых помещений и т.п. По ее границам возводят ограждение. Нагорная канава, склад грунта могут располагаться полностью или частично вне территории строительной площадки.

Все вышеперечисленные элементы необходимо указать, как обозначено на рисунке 2.2.

Черные отметки грунта по углам здания (Н₁; Н₂; Н₃; Н₄) вычисляют путем интерполяции между отметками ближайших от данного угла горизонталей (расстояния r и s на рис. 2.2). Эти расстояния определяют графически с помощью масштаба, а для вычисления отметок углов здания составляют пропорции. К примеру, для Н₁:

(3.1)

(3.2)

Также вычисляют и отметки начал спусков в котлован – Н′_сп и Н″_сп.

Для того, чтобы исключить обрушение стенок или откоса котлована (траншеи), необходимо установить наибольший угол откоса a(табл. 3.1), при котором грунт находится в состоянии предельного равновесия.

Таблица 3.1 – Наибольшая допустимая крутизна откосов в грунтах естественной влажности по СП [7]

В каждом конкретном случае крутизна стенок котлована или траншеи зависит от глубины выемки “H” и вида грунта. На практике крутизну откоса обозначают величиной “m”, называемой коэффициентом крутизны откоса.

Коэффициент откоса соответствует отношению высоты откоса “H” к его проекции на горизонтальную плоскость – заложению откоса “а” (рис. 3.1).

Рисунок 3.1 – Поперечный разрез траншеи для определения величины
заложения откоса

Наибольшую крутизну откосов траншей и котлованов, устраиваемых без креплений, следует принимать в соответствии с прил. В СП [7] и данными табл. 3.1.

При геологическом строении площадки, выраженном напластованием из нескольких видов грунтов, крутизна откоса для всех пластов принимается по наиболее слабому грунту.

Ширина котлована по низу в уровне подошвы фундамента (низ песчаной подушки) принимается b_н= b+2·0.6, а длина l_н= а+2·0,6, где b,а – ширина и длина котлована по заданию расстояние (прил. В). Здесь 0,6 – технологическое уширение основания выемки, из условия размещения в пазухе рабочих, например для устройства гидроизоляции.

Относительная усредненная отметка поверхности земли h_пов..з.(

h_пов.к.) после снятия растительного грунта слоем р

где h_{пов .з}– отметка поверхности земли (черная отметка), м;

р – толщина срезки растительного слоя грунта, м.

Усредненная глубина котлована H_ср.к от поверхности до отметки заложения фундаментов – h (по заданию)

Ширина котлована по верху

Длина котлована по верху

Рисунок 3.2– Схема для определения размеров котлована, в=в_н=l_н

Для обеспечения производства строительно-монтажных работ, размещения и бытового обслуживания рабочих на строительной площадке возводятся временные здания и сооружения.

Временные зданиями и сооружениями называют объекты служебного и санитарно-бытового назначения, которыми оборудуют строительную площадку в процессе организационно-технической подготовки к строительству.

Для размещения на площадке временных зданий и сооружений, их привязки к объектам строительства следует руководствоваться следующими рекомендациями: административные здания — прорабская, проходные, диспетчерская- располагаются у въезда на строительную площадку. Здания санитарно-бытового назначения — гардеробные, душевые, помещения для сушки одежды, для отдыха и приема пищи — размещаются вблизи зон максимальной концентрации работающих.

Временные здания и сооружения размещаются на участках, не подлежащих застройке основными объектами, с соблюдением противопожарных норм и правил техники безопасности, вне опасных зон работы грузоподъемных кранов, а также не ближе 50 м от технологических производств, выделяющих пыль, вредные пары и газы.

Расстояние между временными зданиями не менее 2-х метров.

Расстояние от туалетов до рабочих мест в наиболее удаленных частях зданий не должно превышать 100 м.

Перечень временных зданий и сооружений приведен в таблице 3.2.

Таблица 3.2 – Рекомендуемые помещения для временных зданий и сооружений на стройплощадке

Устройство нагорной канавы

Глубину канавы h_н.к принимают – 1 м, ширину по низу – около 1,5 м (по ширине ковша экскаватора +0,1 м), крутизну откосов m=1. Длину l_н.к определяют по масштабу (рис. 2.2). Объем грунта в нагорной канаве

(3.7)

Весь объем разрабатывается экскаватором навымет. Трудозатраты по земляным работам определяют по ЕНиР 2-1[8].Грунты принимаются по заданию на проектирование (прил. В), а группа грунта определяется по прил. Ж.

Санкт-Петербург готовится к освоению подземных пространств

Идея не нова и первый раз прозвучала еще в 1970-х. В 1983 году Исполком Ленсовета выпустил решение «Об использовании подземного пространства Ленинграда», которое предусматривало строительство нескольких железнодорожных и автомобильных тоннелей, сооружение подземных автостоянок и размещение подземных комплексов под площадью Мира (ныне Сенная), площадью Восстания и Заневской площадью.

Часть этих проектов пытались реанимировать. В 2007 году была представлена концепция освоения площади Восстания: с многоуровневой транспортной развязкой и торговым центром под землей, однако проект так и не был реализован. Помимо обычной для подземных строек дороговизны стоимость проекта дополнительно увеличивала сложная геология Петербурга. Здесь много текущих грунтов, подземных вод и прочих нюансов, осложняющих и удорожающих такое строительство, отмечает руководитель отдела стратегического консалтинга компании JLL в Санкт-Петербурге Екатерина Заволокина.

В прошлом году стало известно, что новая Концепция развития Санкт-Петербургского железнодорожного узла предусматривает строительство двух тоннелей. Один соединит Финляндский и Балтийский вокзалы и позволит организовать внутригородское движение поездов по аналогии с московским МЦК, второй — между Финляндским и Московским вокзалами — должен стать частью высокоскоростного движения по маршруту Москва — Хельсинки.

Некоторые проекты вызывают откровенное недоумение. К примеру, несколько лет назад обсуждалась идея сооружения подземных капсульных автостоянок у здания Биржи на Стрелке Васильевского острова. «Биржа — сложившийся архитектурный ансамбль, — отмечает Елена Каткова, занимавшаяся проектами реставрации БДТ и Второй сцены Мариинского театра. — К тому же основание там насыпное, то есть новое строительство попросту опасно».

Ряд специалистов отмечает, что градостроительные возможности Петербурга практически исчерпаны, остается расти только вглубь или ввысь, хотя согласны с ними далеко не все. Городскому центру катастрофически не хватает места для делового, образовательного и культурного развития, практически единственная возможность для расширения — это освоение подземного пространства, говорит председатель Санкт-Петербургского регионального отделения «Деловой России» Дмитрий Панов. Он уверен, что освоение территорий под землей оптимизирует пространство для общественного и коммерческого использования, снизит нагрузку на транспортную сеть, улучшит безопасность дорожного движения, экологию.

Повсеместно строить подземные сооружения не имеет смысла — у нас огромная страна и проще найти свободную наземную территорию, считает первый вице-президент Международной академии архитектуры Юрий Виссарионов. Но как раз в исторических городах это востребованно. Москва растет вверх, что характерно для азиатских городов. Однако для Петербурга такой вариант не подходит, считает он. «Поднимаясь вверх, мы портим бесценную историческую панораму мировой архитектурной столицы. Расползаясь вширь, город теряет свои границы, становится трудноуправляем. Я не имею ничего против использования подземных пространств. Главное, чтобы их тактично и архитектурно грамотно использовали, а такая традиция в Петербурге есть».

Планы освоения подземных пространств в Санкт-Петербурге нужно согласовывать с состоянием грунтов и окружающей застройкой, особенно сложная в этом отношении историческая застройка центра города, говорит руководитель отдела стратегического консалтинга Knight Frank St Petersburg Игорь Кокорев. Не стоит рассматривать подземное строительство как основное направление развития города из-за его сложности, дороговизны и специфических характеристик получаемых помещений, обычно лишенных естественного освещения. Если без большого заглубления можно обойтись, то, может быть, это и к лучшему.

Если начинать осваивать подземные пространства в Санкт-Петербурге, надо проводить очень серьезные инженерно-геологические изыскания, которые позволят выбрать наиболее благополучные участки для подземного строительства, подчеркивает директор Института региональных исследований и городского планирования НИУ ВШЭ Ирина Ильина. Другой вопрос — будут ли эти территории, которые могут оказаться не в самых популярных туристических местах, интересны инвесторам. В центре городов-миллионников даже дорогостоящее строительство подземелий может быть выгоднее, чем обычных зданий, говорит руководитель комиссии по цифровизации строительной отрасли Общественного совета при минстрое Михаил Викторов. «Свободной земли в России очень много. Но инвесторов интересуют локации с большой проходимостью, а это районы уже сложившейся застройки», — отмечает он. Сейчас подземные помещения включают в основном торгово-развлекательную или транспортную составляющую. Торговый комплекс «Охотный Ряд» в Москве, строящийся «Павелецкая Плаза» располагаются на интенсивном пешеходном трафике в центре города, который можно успешно монетизировать.

Себестоимость строительства подземных помещений в любом случае вдвое-втрое дороже наземных. И это без учета сложных грунтов Петербурга, а также соседства с исторической застройкой, которую нужно уберечь от возможных влияний гигантских искусственных пустот по соседству. То же строительство метро в Северной столице обходится дороже, чем в Москве. При этом в России пока нет хорошо отработанных современных технологий подземного строительства, мало специалистов в этой сфере, да и те занимаются, большей частью, метро и инженерными коммуникациями.

В целом освоение подземных пространств — актуальный и весьма перспективный тренд развития современных мегаполисов и городских агломераций, говорит проректор НИУ МГСУ Кирилл Кулаков: «Помимо метрополитена в крупнейших городах мира уже переводят и иные виды транспорта в подземелье: это и пригородные поезда в пределах городской черты до вокзалов, и скоростные трамваи, и монорельсовые поезда. Параллельно получают развитие подземные паркинги и транспортно-пересадочные узлы. Торговые центры, кинотеатры, бытовые услуги и места досуга с учетом роста городского населения также будут стремиться к альтернативному местоположению, особенно в центральной части мегаполисов». Перекладка под землю высоковольтных линий электропередачи может высвободить площади для нового, прежде всего жилищного, строительства. Другой вопрос — подходит ли это конкретному городу.

Идея освоения подземных пространств в городах активно обсуждается каждые 10-20 лет, даже использовался термин «землескребы», говорит Ильина. В 2008 году в Москве была разработана программа освоения подземных пространств. Тогда в столице было 700 тыс. кв. м подземных площадей (в основном гаражи и инженерные сети), за три года планировалось увеличить их до 1 млн кв. м. Например, обсуждалась идея превратить в пешеходное пространство Новый Арбат, пустив транспорт по тоннелю. Предполагалось развивать подземные пространства в северных городах — это смягчило бы влияние на жизнь населения неблагоприятного климата.

Но все эти концепции так и не были воплощены в жизнь, отмечает Ильина. Подземелья удобно делать в городах на скалах — в Канаде, Швеции, Норвегии. Москва и вся Центральная Россия расположены на осадочных породах — здесь легче выкопать подземелья, но затем сложно и дорого поддерживать их. Там же в России, где грунт более подходящий, много свободных территорий для обычного строительства и слишком мало населения, чтобы подземные сооружения окупались.

Один из новаторов подземного градостроительства — Канада. В Торонто расположен подземный отапливаемый городок Path. Строительство комплекса было завершено в 1987 году. Сейчас сеть длиной 28 км связывает под землей десятки деловых зданий, станции метро, железнодорожный вокзал, достопримечательности и подземные гаражи — город практически дублирует силуэт застройки делового центра. В подземном сервисе задействовано более 4000 человек, а ежедневно в Path спускаются примерно 100 тысяч горожан. В подземном комплексе 12 уровней площадью 371, 6 тыс. кв. м, 125 входов-выходов, поэтому попасть в Path можно практически из любой точки в центре города. Комплекс принадлежит 35 собственникам, однако город их поддерживает материально и помогает развивать сеть. В будущем Path планируется расширить еще на 30 км.

В канадском Монреале расположен подземный город La ville souterraine площадью 12 млн кв. м. Он был построен еще в 1962 году, и сегодня здесь расположены не только 1600 магазинов, но и 10 станций метро, 2 автобусных терминала, 1200 офисов, 1600 единиц жилья, 200 ресторанов, 40 банков, 40 кинотеатров, 7 крупных отелей, 2 университета, Олимпийский парк, Place Des Arts, собор и 3 выставочных зала. Любопытно, что внутри города полноценно функционирует транспорт — помимо привычного под землей метро здесь ездят и машины, и автобусы. Сначала объект создавали для защиты горожан от палящего солнца летом и холода зимой, со временем же подземный город превратился в огромное коммерческое и деловое пространство протяженностью 30 км и высотой в 10 этажей, через которое каждый день проходят 500 тысяч человек.

Не менее амбициозный проект подземного города разрабатывали и в Японии. Токийская корпорация Taisei в 1989 году представила проект создания сети «городов Алисы», который позволил бы разгрузить тесные районы города через формирование просторных подземных пространств, соединенных поездами метро и подземными дорогами. Каждый городок «Алиса Сити» планировалось разделить на три сектора: первый состоял бы из подземных бульваров, свободных от автомобилей, с ТЦ и развлекательными комплексами; второй — сектор для бизнес-центров, отелей, жилых зданий и автостоянок; в третьем, изолированном, секторе планировалось разместить объекты для производства электроэнергии, отопления, кондиционирования и утилизации отходов. Проект оценивался в 4 млрд долл. Однако реализовать его пока не удалось, ведь густонаселенные низменности Японии, в основном, образованы на рыхлых почвах — это существенно затрудняет подземное строительство.

Как показывает практика, для рационального использования подземных ресурсов и предотвращения опасных последствий хаотичной застройки необходимы высокоточные карты города. Единственный город в мире с четким планом развития подземных пространств — столица Финляндии. В 2015 году был запущен проект «Хельсинки 3D» стоимостью 1 млн евро по созданию картографической трехмерной модели города. Для нее использовалась комбинация данных лазерного сканирования и перспективной аэрофотосъемки. Модель позволила обнаружить большое число инженерных конфликтов, которые удалось оперативно разрешить. Один из факторов активного освоения подземного пространства — обязанность собственников крупных зданий обустраивать подземные бункеры для коллективной защиты населения. Каждый год в городе появляется 200 тыс. кубометров подземного пространства, и сейчас под столицей Финляндии фактически находится еще один Хельсинки с туннелями на глубине 25 метров. Под землей появляются и необычные объекты. Например, здесь есть подземный бассейн — он построен прямо в скале на глубине 11 метров. А в 30 метрах под Рыночной площадью находится спорткомплекс с полями для флорбола, гандбола и мини-футбола и бадминтона.

Подземный проект реализуется в Сингапуре. Планируется, что под землю перейдут складские помещения, транспортная система, электростанции, стадионы, университеты, библиотеки. Также под землей появится научный город площадью 192 тыс. кв. м, он займет сеть пещер под главным городским парком. Там будут расположены центры обработки данных IT-компаний. Причина такого внимания к подземельям — не только в дефиците территорий. Перемещение под землю в тропическом климате позволяет меньше использовать кондиционеры и значительно экономить электроэнергию. А снижение энергопотребления позволило сократить ежегодные выбросы углекислого газа на 34 тысячи тонн — это эквивалентно исчезновению с дороги 10 тысяч автомобилей. Грамотно осваивать подземные пространства Сингапуру помогает высокоточная трехмерная карта страны. Она включает 3D-модели рельефа, цифровые модели поверхностей и трехмерные модели дорог и зданий. Создать их помогли технологии оперативного картографирования — воздушное, мобильное и наземное лазерное сканирование.