Максимальная глубина котлована без крепления откосов

Максимальная глубина котлована без крепления откосов

Способность земляных сооружений сохранять предусмотрен­ные проектом форму и размеры называется их устойчи­востью.

Устойчивость насыпей, траншей и котлованов в первую оче­редь обеспечивается правильным выбором крутизны их отко­сов. Откосы — это наклонные боковые поверхности земляных сооружений. Устанавливая эту крутизну, необходимо учитывать высоту или глубину сооружения, разновидность грунта, его влажность и угол естественного откоса (угол между линией го­ризонта и наклонной плоскостью, по которой частицы грунта, отсыпанного без сотрясений, толчков и колебаний, перестают двигаться под действием силы тяжести).

Величину угла естественного откоса грунта определяют опытным путем и выражают в градусах окружности. У несвяз­ных сыпучих грунтов (песка, гравия) эта величина зависит от силы внутреннего трения, на которую влияет гранулометричес­кий состав и влажность грунта. В глинистых грунтах внутрен­нее трение дополняется силами сцепления, которые обеспечи­вают равновесие частиц, находящихся под действием внешних сил.

Крутизну откосов земляных сооружений обычно выражают отношением высоты откоса к его заложению (проекции на го­ризонтальную плоскость). Наибольшая допустимая крутизна котлованов и траншей без крепления приводится в таблице 1.

Крутизну откосов котлованов и траншей глубиной более 5 ж, а также менее 5 м, но при неблагоприятных гидрогеологи­ческих условиях (наличие грунтовых вод и пр.) устанавливают в проекте сооружения.

Особенно важно выдерживать крутизну откосов траншей при устройстве водопровода, канализации и прокладке дренажа. Этими работами должны заниматься специалисты, которые отлично владеют технологиями производства такого рода работ. Часто возникает необходимость устройства водопровода, канализации или дренажа в частных домах. Не все владельцы частных домов могут самостоятельно выполнить такие работы. Поэтому лучшим вариантом их выполнения будет привлечение специалистов, обладающих соответствующей техникой, знаниями и навыками. Для этого достаточно зайти на сайт http://bs-gatchina.ru/uslugi/ustrojstvo-kananalizatsii где можно в кратчайшие сроки решить такие вопросы. Как правило, это будет быстро, качественно и экономически выгодно.

Таблица 1 Наибольшая допустимая крутизна откосов выемок

Откосы насыпей делают более пологими, чем выемок, так как насыпной грунт обладает меньшей устой­чивостью по сравнению с неразработанным, Устройство котло­ванов и траншей без откосов, т. е. с вертикальными стенками, допускается только в грунтах естественной влажности и на оп­ределенную глубину:

— в насыпных песчаных и гравелистых грунтах — не более 1 м;

— в супесях — не более 1,25 м;

— в суглинках и глинах — до 1,5 м;

— в особо плотных нескаль­ных грунтах — не более 2 м. Во избежание обвалов, которые могут возникнуть в результате потери устойчи­вости, разработку котлова­нов и траншей большей глубины ведут с креплением вертикальных стенок.

При глубине траншей до 3 м применяют крепления из досок с прозорами (рис. 94, а), а от 3 до 5 м — сплошные (рис. 1, б). Крепление устанавливают по мере разработки тран­шеи, подводя доски снизу к установленным ранее и при­жимая их к стенкам тран­шеи распорками.

Рис. 1 Крепление стенок траншей и кот­лованов:
а — горизонтальное с прозорами; б — горизон­тальное сплошное; в — анкерное крепление стенок котлована; 1 — распорки; 2 — доски; 3 — бобышки; 4 — стояки; 5 — сваи; 6 — анкерная свая

Котлованы крепят досками или щитами, которые прижимают к стенкам выемки анкерными сваями (рис. 94,в). Для крепле­ния выемок глубиной более 5 м разработаны специальные виды креплений, которые устанавливают в проекте производства ра­бот применительно к местным условиям.

Как сделать котлован под фундамент

Котлован под фундамент определяет надежность строения. От правильности проведения предварительных работ зависит все строительство. Именно поэтому к расчету и рытью подходят ответственно, со знанием дела. Все работы легко произвести своими руками, но при этом следует учитывать требования нормативных документов.

Время для проведения работ

Рытье котлована предусматривает выборку большого объема грунта на достаточно большую глубину. Зимой копать промерзшую землю достаточно сложно, даже с использованием техники. Большие проблемы возникают при сильном увлажнении, что характерно при таянии снега весной. Не рекомендуется вести работы в периоды, когда отмечаются значительные перепады температур между ночью и днем, разными днями.

Для земляных работ наиболее подходит сезон, когда стабилизируются погодные условия, паводковые воды не мешают. Оптимальный период — лето, а также осенние месяцы, до наступления заморозков и осенней распутицы. В это время рытье стоит дешевле, а вывоз излишек грунта проще.

Расчет длины, ширины, глубины, выбор формы котлована

Котлован проектируется с учетом выбранного и рассчитанного конкретного фундамента для сооружения. Учитываются следующие условия: тип основания, глубина расположения грунтовых вод, промерзания почвы, тип грунта, габариты, вес сооружения. Земляные работы начинаются только после проведения геологических изысканий и анализа климатических условий местности. Рытье осуществляется с учетом норм СНиП 3.02.01.

Форма котлована зависит от типа фундамента. Основные разновидности:

• одна большая, прямоугольная яма для монолитного, плитного основания;
• траншея под ленточный фундамент;
• отдельные, квадратные или круглые ямы при возведении столбчатого;
• скважины для свай.

Глубина выбирается с учетом нескольких факторов:

1. Промерзание почвы. Дно котлована опускается ниже его уровня на 25-40 см.
2. Расположение грунтовых вод. Они лимитируют максимальную глубину котлована, т.к. его дно располагается на 40-50 см выше уровня залегания водного пласта.
3. Тип грунта. Для песчаника или гравелистой структуры — от 1,1 м, супесчаников — от 1,3 м, глинистых почв и суглинков — от 1,4 м, для плотного грунта — от 1,8 м.

Указанные правила устанавливаются для типового, заглубленного фундамента. При возведении мелкозаглубленного основания глубина выбирается в пределах 0,4-0,7 м независимо от приведенных выше факторов.

Площадь зависит от несущих способностей грунта и габаритов самого строения. В расчете площади основания учитывается полная нагрузка (полный вес сооружения во время эксплуатации с учетом внутреннего обустройства, а также ветровой и осадочной нагрузки) и допустимое удельное давление на грунт. Размеры котлована выбираются так, чтобы его дно превышало длину и ширину строения на 40-60 см, что позволяет устанавливать опалубку и укрепление стенок.

Стенки котлована не должны осыпаться, создавая риск для строителей. Могут потребоваться работы по формированию откосов или ступенек, установке противоосыпного крепления. По форме стенки могут быть вертикальными, наклонными и ступенчатыми. Уклон помогает предотвратить их осыпание. С учетом параметров почвы он выбирается в таких пределах: песчаники — до 45°, супеси — 25-40 °, глины и плотные грунты — 0-20°.

Для планирования земляных работ важно заранее рассчитать объем выемки грунта (V) и обратной засыпки (Vз). Используется формула V = H / 6 (ab + cd + (a + c) (b+d), где: Н — глубина, а, b — ширина и длина дна, с, d — ширина и длина котлована на поверхности. Объем обратной засыпки определяется, как Vз = V — Vб, где Vб — объем бетонной заливки фундамента.

Порядок работ над котлованом для ленточного основания

При возведении фундамента ленточного типа роются траншеи по периметру сооружения и в местах строительства внутренних стен (перегородок). Глубина выбирается по общим правилам. Ширина траншеи превышает ширину ленты минимум на 30 см, при этом максимальная ширина не нормируется. Ее надо выбирать с учетом технологии монтажа опалубки под фундамент. Минимальная ширина бетонной ленты составляет 40 см, а значит, траншея не может быть меньше 70-80 см.

Порядок рытья траншеи:

1. Подготовительные работы. Они включают очистку площадки от мусора и растительности. Затем, снимается плодородный слой почвы на глубину 20-30 см. При необходимости обеспечивается дренаж и осушение рабочего участка с отводом воды с поверхности грунта.
2. Разметка фундамента. Вначале забиваются угловые колья по периметру строения, а также в местах стыка внутренних стен. Отмечается нужная ширина траншеи, натягиваются 2 параллельных шнура, отмечающих минимальные границы котлована.
3. Рытье начинается с самого высокого угла. Заглубление осуществляется постепенно, равномерно по всей площади. Контроль глубины производится с помощью вех, которые устанавливаются на углах, формируя профиль котлована.
4. По мере заглубления траншей производится укрепление стенок. При глубине более 70 см устанавливаются боковые щиты с распорками. Их в последующем используют для монтажа опалубки.

Рытье траншей может осуществляться вручную с помощью лопат, лома, кирки. Отсутствие ограничения по максимальной ширине траншеи позволяет использовать экскаватор. Для разметки используется рулетка и металлическая линейка. В качестве контролирующих инструментов потребуется строительный уровень и отвес.

Для плитной конструкции

Котлован под фундамент в виде монолитной бетонной плиты роется по определенным правилам. По сути, это прямоугольная яма. При мелкозаглубленном варианте (глубина до 40 см) ее размеры соответствуют размерам строения, а стенки делаются вертикальными.

Для заглубленного фундамента применяется ступенчатая технология проведения работ. Грунт снимается слоями толщиной 50 см. Используется правило: каждый последующий слой вынимается с образованием ступеньки, шириной 25 см. Для примера можно привести порядок рытья котлована глубиной 1 м:

1. На поверхности размечается прямоугольник, размеры которого на 50 см превышают размеры строения (по 25 см на каждую сторону).
2. По разметке вынимается грунт на глубину 0,5 м. Формируются вертикальные стенки.
3. На дне размечается следующий прямоугольник с отступом от стенок на 25 см.
4. Вынимается грунт по новой разметке на глубину 50 см.

Аналогично осуществляется рытье более глубоких котлованов. Их размеры на поверхности определяются по простой формуле L = l + 25H/50, где L — длина или ширина, l — длина или ширина сооружения, H — глубина котлована (в см).

Выемка грунта производится от центра, площадка выравнивается после выемки каждого слоя почвы. Устройство котлованов большого размера обеспечивается только с помощью экскаватора. Выравнивание поверхности осуществляется вручную с помощью лопаты. Контроль глубины проводится вехами, а качество выравнивания — строительным уровнем.

Для столбчатого основания

Фундамент столбчатого типа включает опоры в форме углубленных в землю столбов, которые соединены между собой ростверком (элемент для равномерного распределения нагрузки на столбы) по всему периметру сооружения. С учетом специфической конструкции рытье котлована столбчатого основания осуществляется в таком порядке:

1. Подготовительные работы — очистка, выравнивание участка, снятие плодородного слоя.
2. Разметка. По периметру всего сооружения размечается траншея и места возведения опорных столбов. Они устанавливаются обязательно по углам, а также в местах стыка внутренних и несущих стен, а также по периметру сооружения с шагом 1,6-2,2 м.
3. Рытье траншеи для ростверка глубиной 30-40 см по всей площади строения. Ширина — 80-100 см.
4. В размеченных местах роются квадратные ямы с размером стороны 50-70 см для возведения столбчатых опор. Глубина определяется по общим правилам для заглубленного фундамента.
5. Закрепление стенок ям при необходимости с помощью деревянных щитов.

Работы по устройству котлована под столбчатый фундамент чаще производятся вручную с помощью лопаты, а при тяжелом грунте — с использованием лома и кирки.

Общие рекомендации по проведению работ

При устройстве любого котлована существуют общие правила проведения подобных работ. Они включают такие обязательные этапы:

1. Исследования и анализ. Без получения достоверных данных по составу грунта, его подвижности, пучинистости, уровню грунтовых вод и промерзания или паводковой обстановке рыть котлован и возводить заглубленный фундамент очень опасно. На первом этапе необходимо проведение геолого-изыскательских мероприятий, анализа климатических наблюдений, оценки сейсмической обстановки.
2. Проведение расчетов, разработка проекта. На этой стадии нужно выбрать тип конструкции и параметры фундамента.
3. Подготовительный этап. От него во многом зависит качество всего строительства. Площадка должна быть тщательно выравнена с использованием нивелира. Растительность необходимо полностью удалить, а корни деревьев выкорчевать. Снятие плодородного слоя производится на глубину до 30 см.
4. Рытье котлована. Прежде всего, исходя из финансовых и физических возможностей, определяется способ проведения работ. Конечно механизация процесса облегчает труд и ускоряет строительство, но она требует значительных затрат, а также организации подъездных путей. Важно особое внимание уделить технике безопасности. При значительной глубине обрушение стенок может привести к травмам, поэтому их укрепление становится необходимым этапом.
5. Избавление от лишнего грунта. Объем обратной засыпки легко оценить уже на стадии проектирования. Весь остальной грунт нужно куда-то утилизировать. Обычно приходится его вывозить, для чего следует заранее проработать подъезд и маршрут специальной техники.

С учетом всех этапов подготовки котлована следует реально оценить свои силы. Если нет возможности все сделать своими руками, то можно нанять специализированную организацию. Примерная стоимость земельных работ составляет 550-600 руб/м³. Следует также приплюсовать затраты на вывоз земли — в среднем 200-300 руб/м³.

Рытье котлована под фундамент только кажется простым мероприятием. Этот этап строительства требует внимательного подхода, анализа условий и проведения необходимых расчетов. Только правильное осуществление работ с учетом действующих норм и правил обеспечит возведение надежного основания для любого сооружения.

Строительный котлован, укрепление котлованов

Фундаменты и подвальные помещения лежат ниже уровня земли. Поэтому грунт под зданием должен быть вынут и должен быть образован строительный котлован. Если требуются точные сведения о строении и последовательности слоев грунта, то необходимо провести исследования грунтов, такие, как бурение скважин, зондаж или устройство шурфов.

В соответствии с видом строительных грунтов принимается решение о типе фундаментов и видах используемых строительных машин. Кроме того, необходимо проверить, не проходят ли под участком трубопроводы водо- или газоснабжения, канализационные коллекторы, электрические и телефонные кабели.

После этого необходимо произвести геодезическую съемку площадки и срезку верхнего слоя грунта на месте строительства сооружения и в местах подготовительных работ и складирования.

Верхним (материнским) слоем грунта называют самый верхний слой живого грунта. Он особенно богат живыми организмами и содержит гумус или глину.

Этот слой может быть толщиной до 40 см. Верхний слой грунта должен по возможности складироваться на строительной площадке, так как он позже должен быть снова использован для покрытия и благоустройства площадки.

Выемка грунта из котлована производится почти исключительно с помощью погрузчиков и экскаваторов. Вынутый грунт отвозится с помощью грузовых автомобилей.

При выемке грунта из котлована надо следить за тем, чтобы его стены укреплялись либо за счет откосов, либо за счет соответствующей обстройки. Длительные осадки, водоносные слои, мороз и сотрясения могут способствовать обрушению стенок котлована.

Дно котлована (подошва котлована) должно быть горизонтально, иметь проектный профиль и быть гладким. Для этого в дно котлована вбиваются колышки одинаковой высоты.

Высота колышков снимается с помощью нивелира или лазерного инструмента из какой-либо относительной точки и с помощью нивелирной рейки или приемника переносится на местность. В зависимости от глубины котлована получается разбивочный размер от верха колышка до верха дна котлована.

Так достигается горизонтальность дна котлована. Грунтовую воду, воду из слоев грунта, поверхностные воды необходимо собирать и отводить. Чтобы иметь достаточную свободу движений, необходимо, чтобы вокруг сооружения в котловане было достаточно широкое рабочее пространство.

Это пространство должно составлять от опалубки фундамента до подошвы откоса стенки котлована не менее 50 см.

Обеспечение безопасности котлована

Строительные котлованы и траншеи глубиной более 1,25 м при выемке грунта должны укрепляться против обрушения или последующего сползания земли.

С каждой стороны котлована надо создавать защитные полосы шириной не менее 60 см, которые должны быть свободными, или надо следить за тем, чтобы вынутый грунт или верхний грунт не могли скатиться обратно в котлован.

Кроме того, в зависимости от градации строительного грунта на землю или скальный грунт устанавливается угол откоса для строительных котлованов. Он меньше, чем угол естественного откоса.

При глубине котлована до 1,75 м при устойчивом грунте на высоте 1,25 м над уровнем дна котлована должен начинаться откос под углом 45°.

В грунтах, связность которых может ухудшиться при высыхании, проникновении воды, при морозе или за счет образования скользких поверхностей, необходимо устраивать более пологие откосы или откосы с отступами (бермы).

Ступени в ступенчатых стенах строительных котлованов должны быть шириной не менее 1,50 м; при этом глубина котлована не должна быть больше 3,00 м. Они также должны иметь откосы.

При глубине котлованов свыше 5,00 м или при отклонениях от углов откоса необходимо рассчитать их устойчивость. Если предполагаются дополнительные нагрузки и динамические воздействия или приходится считаться с сильным вымыванием откосных стен котлована, то поверхности откосов необходимо укрывать пленкой или укреплять нанесением тонкого слоя бетона (торкретирование).

В котлованах глубиной более 1,25 м необходимо иметь стремянки, выступающие не менее чем на 1,00 м над уровнем земли. При глубоких котлованах стремянки необходимо заменять лестничными маршами.

Так как устройство откосов требует больших площадей на площадке, то стенки котлована могут укрепляться также и обстройкой. Это необходимо также при влагонасыщенных или равнозернистых грунтах.

Обстройка — это вертикально стоящая стена из балок или стальных ригелей, которые обложены по всей плоскости полнокантными брусьями толщиной минимум 5 см. Этим предотвращается обрушение стены котлована.

Для предотвращения обрушения стенок котлованов брусья обстройки должны выходить не менее чем на 5 см за пределы стенки котлована. Брусья должны всей своей плоскостью подпирать землю стенки.

Обстройка с горизонтальной опалубкой (укрепление брусьями) должна устраиваться постоянно вслед за отрывкой котлована. Эти работы следует начинать при глубине котлована 1,25 м.

При обстройке между рамными или установленными в буровые скважины стальными стойками (берлинская обстройка) брусья устанавливаются горизонтально между фланцами вертикальных стальных стоек.

Брусья должны быть такими длинными, чтобы глубина опорной части соответствовала не менее четверти ширины фланца. Брусья необходимо закрепить досками и клиньями, причем клинья следует в свою очередь закрепить досками от смешения.

При обстройке вертикальной опалубкой в узких котлованах вертикально стоящие брусья своими нижними торцами вбиваются в подошву котлована и раскрепляются горизонтальными деревянными стяжками на расстоянии 1,75 м друг от друга.

Деревянные стяжки должны иметь сечение минимум 12×16 см. Закрепление стенок обстройкой должно вестись по мере отрывки котлована. Предписания по устройству этого типа обстройки соответствуют предписаниям для обстройки горизонтальной опалубкой.

Если укрепление котлованов производится шпунтовыми стенами, то перед началом земляных работ шпунтовые профили устанавливаются в землю. Шпунтовые профили или шпунтовые брусья на длинных сторонах имеют так называемые замки, которые служат направляющими при вбивании шпунта.

Вследствие того, что шпунт может воспринимать большие растягивающие и сжимающие нагрузки, раскрепление и придание жесткости шпунтовым стенам необходимо устраивать на больших расстояниях в продольном направлении, чем в других случаях обстройки.

Шпунтовые стены имеют то преимущество, что они в значительной степени водонепроницаемы. Поэтому они применяются для укрепления стенок котлованов при гидротехнических работах.

Глубокие котлованы рядом с дорогами с интенсивным движением и с застроенными участками укрепляются стенами из буронабивных свай. Для этого в земле бурятся скважины. В них вставляется арматура. Потом их бетонируют.

Сваи могут стоять непосредственно рядом друг с другом или на некоторых расстояниях. При этом промежутки между ними заполняются бетонными стенами.

Вследствие веса сооружения в фундаментах возникают напряжения сжатия, которые должны быть распределены по грунту основания как можно более равномерно. Упрощенно принимают, что давление от фундамента на землю распространяется под углом в 45°.

В действительности, однако, давление распространяется в форме луковицы под основанием сооружения. При этом получаются линии равных сжимающих напряжений, называемые изобарами.

Распределение этих изобар называется также «луковицей давлений». По распределению изобар видно, что сжимающие напряжения под подошвой самые большие.

В случае точечного фундамента напряжения уже на глубине, равной удвоенной ширине подошвы фундамента, почти равны нулю. В случае ленточных фундаментов это происходит на глубине, равной утроенной ширине подошвы.

Изобары различных фундаментов не должны пересекаться, так как в районе пересечения происходит увеличение напряжений. Это может привести к осадкам здания.

Осадки зданий и разрушение грунта

Грунт как строительное основание должен воспринимать силы и нагрузки от сооружения. При этом строительное основание под нагрузкой может сжиматься и деформироваться. Здание осаживается равномерно на несколько миллиметров.

Это называется осадкой. Равномерные осадки обычно не угрожают зданию, и в нем не возникает осадочных разрушений.

Однако если напряжения от двух рядом стоящих фундаментов пересекаются, то есть накладываются друг на друга, или под зданием имеет место неравномерное строение слоев грунта основания, то это может иметь следствием неравномерные осадки.

При этом здание может наклониться в сторону или могут возникнуть осадочные трещины. Могут даже возникнуть строительные повреждения, которые сделают невозможным дальнейшее использование здания или сооружения.

Связанные и несвязанные грунты имеют различное поведение в смысле осадок во времени, которое можно определить с помощью испытания грунта на сжатие.

При нагружении связанных грунтов вода находящаяся между отдельными зернами или пластинками грунта (вода в порах), будет выдавливаться. Вытеснение воды из пор происходит очень долго.

Поэтому осадки в связанных грунтах могут продолжаться в течение многих лет. Размер осадок в зависимости от количества воды в порах может быть очень большим. Так, например, Хольстенские ворота в Любеке, построенные в 1477 г. за прошедшие столетия осели на 1,50 м.

При нагружении несвязанного грунта большие осадки произойти не могут. Зерна таких грунтов расположены очень тесно относительно друг друга. Таким образом, нагрузка передается от зерна к зерну и распределяется между ними.

Однако каркас из зерен (гранул) тем не менее может более тесно сжиматься под нагрузкой. Это происходит уже при нагружении грунта. Для того чтобы избежать опасности осадок в связанных грунтах, на практике связанный грунт на определенную глубину заменяется несвязанным грунтом (замена грунта).

Если несущая способность грунта будет превышена,фундамент начинает скользить по шву скольжения вбок и сооружение резко осаживается или разрушается.

Поведение грунта при морозе (промерзание)

Мокрый связанный грунт особенно чувствителен к морозу. Мороз проникает в зависимости от климатических условий примерно от 0,80 до 1,20 м в глубину грунта. До этой глубины, глубины промерзания, вода, находящаяся в грунте, может замерзать.

При этом объем воды увеличивается примерно на 10%. Так как в промокшем пространстве в порах связанного грунта нет места для увеличения объема, то грунт начинает подниматься кверху.

При этом говорят о морозном пучении грунта. Ледяные линзы возникают потому, что вследствие капиллярного действия влага поднимается из незамерзших слоев грунта и замерзает при попадании в зону мороза.

Эти морозные выпучивания обусловлены ледяными линзами, которые в зависимости от влажности и капиллярности грунта могут быть различной величины и могут приводить к значительным морозным разрушениям.

Морозные разрушения в большинстве случаев проявляются только после оттаивания грунта, например как выпучивание садовых стен, как трещины в строительных конструкциях или как повреждения дорожного покрытия.

Водоудержание

Возведение сооружений требует, как правило, сухих котлованов. Попадание поверхностной воды (верховодки), воды, текущей по водоупорному слою, или грунтовых вод в котлован вызывает опасность обрушения откосов и стен котлована.

Для того чтобы эту опасность исключить, необходимо предотвратить попадание воды в котлован или, соответственно, удалить воду, попавшую туда. Все мероприятия для поддержания котлована в сухом состоянии называют водоудержанием.

При удалении воды из котлованов или траншей различают открытое водоудержание и водопонижение. При открытом водоудержании попадающая в котлован поверхностная вода или вода в слоях грунта собирается в углубленной части котлована, так называемое насосное болото, вне периметра строящегося здания и откачивается из котлована.

Поэтому дно котлована надо спланировать таким образом, чтобы к этому месту проходили уклоны. По краям котлована могут быть устроены дренажные трубы или канавы, в которых должна собираться вода из слоев грунта или просачивающаяся вода, выходящая из откосов, которая затем должна отводиться к насосному болоту.

С помощью этих мероприятий предотвращается заболачивание дна котлована и обеспечивается нормальное проведение работ по устройству фундаментов. Открытое водоудержание возможно также тогда, когда дно котлована в незначительной степени лежит ниже уровня грунтовых вод.

Если подошва котлована лежит глубже существующего уровня грунтовых вод, то в случае грунтов с определенным водопроницанием с началом земляных работ требуется понижение уровня грунтовых вод.

С помощью всасывающих труб, которые расставляются на небольших расстояниях по площади котлована и объединяются кольцевым трубопроводом, связанным с откачивающим насосом, уровень грунтовых вод понижается и удерживается ниже уровня дна котлована по меньшей мере на 50 см.

Таким образом, котлован может поддерживаться сухим для проведения фундаментных работ. Однако необходимо следить за тем, чтобы водопонижение не привело к осадкам сооружения, не повлияло на водоснабжение и не привело к изменениям окружающей среды.

УСТРОЙСТВО КОТЛОВАНОВ

К отлован представляет собой выемку, предназначенную для возведения части здания и сооружения, расположенной ниже поверхности земли, и для устройства фундаментов. Котлованы бывают двух типов — с вертикальными стенками и откосами. Первый тип котлованов обычно требует крепления.

Согласно СНиП, допускается рытье котлованов с вертикальными стенками без креплений в грунтах естественной влажности с ненарушенной структурой, при отсутствии грунтовых вод и глубине котлована в насыпных, песчаных и гравелистых грунтах не более 1 м, в супесчаных и суглинистых грунтах- 1,25 м, в глинистых грунтах — 1,5 м и в особо плотных грунтах — 2 м (привед?нные данные относятся также к траншеям, выполненным с вертикальными стенками).

Крепление стен широких котлованов бывает подносное, анкерное и шпунтовое (рис. III.9, а, б). Подкосное крепление затрудняет производство работ внутри котлована, анкерное в этом отношении создает более благоприятные условия. Стойки прикрепляют деревянными или металлическими анкерными тягами к забитым сваям, расположенным от бровки на расстоянии

В отдельных случаях анкерные тяги можно изготовлять не из дерева, как показано на рис. III.9, а из проволочных скруток.
Чтобы анкерные тяги не мешали передвижению людей, их располагают несколько ниже поверхности грунта. Горизонтальную забирку устраивают из досок толщиной 5 см с прозорами на ширину доски при связных грунтах естественной влажности и глубине котлована до 3 м. При глубине более 3 м забирку делают сплошной. В грунтах сыпучих и повышенной влажности, независимо от глубины котлована, прозоров не оставляют.

В грунтах, насыщенных водой, если не производится водопонижение, при опасности выноса частиц грунта устраивают шпунтовое крепление, применяя деревянные или стальные шпунты. Крепления требуют большого расхода леса, увеличивают трудоемкость и стоимость работ. Поэтому крепить стенки широких котлованов необходимо только тогда, когда стесненность площадки не позволяет устраивать откосы.

Наибольшую допускаемую крутизну откосов котлованов в грунтах естественной влажности и при отсутствии грунтовых вод принимают для выемок глубиной до 1,5 м — от 1 : 0,25 до 1 : 0; глубиной 1,5-3 м от 1 : 1 до 1 : 0,5 м; глубиной 3-5 м от 1 : 1,25 до 1 : 1,5 (приведенные данные относятся также и к траншеям, выполненным с откосами).

Устройство котлована включает такие рабочие процессы: разработку грунта с выгрузкой на бровку или в транспортные средства; транспортирование грунта; планировку дна котлована; обратную засыпку пазух между стенками фундамента и котлованом с разравниванием и уплотнением грунта. Рытье котлована является ведущим процессом; по объему и характеру его выбирают наиболее эффективный метод производства, обеспечивающий комплексную механизацию и поточное производство работ в заданный срок.
Грунт разрабатывают одноковшовыми экскаваторами , автогрейдерами , бульдозерами и гидромеханическим способом. Котлованы под жилые здания роют экскаваторами с ковшом емкостью 0,15-0,65 м³ и самоходными скреперами. При устройстве котлованов с большим объемом земляных работ (под промышленные объекты) применяют более мощные экскаваторы с ковшом емкостью 0,5-2 м³.

Разработку котлованов экскаватором, оборудованным прямой лопатой, ведут с погрузкой грунта в транспортные средства. Емкость ковша подбирают в зависимости от характеристики грунта, объема работ и глубины котлована.

Рис. III.10. Схемы разработки котлованов экскаваторами, оборудованными прямой лопатой:

а — лобовая проходка с расположением автосамосвалов выше уровня подошвы забоя; б — боковая проходка;в — лобовая проходка с односторонней погрузкой грунта в самосвалы; г — то же, с двусторонней погрузкой грунта; д — то же, с перемещением экскаватора по зигзагу; е — уширенная проходка с перемещением экскаватора поперек котлована; ж — разработка ярусами; I-IV последовательность проходок экскаватора.

При высоком уровне грунтовых вод прямая лопата может работать только в тех случаях, когда обеспечивается водоотвод. Устройство котлованов ведут лобовыми и боковыми проходками(рис. III.10, а, б). Возмояшость разработки котлована лобовыми проходками с расположением транспортных средств выше уровня подошвы забоя зависит от характеристики рабочего оборудования экскаватора и глубины котлована, которая при разработке по данной схеме должна быть равна или меньше величины, получаемой из выражения

Максимальная ширина забоя от оси экскаватора до бровки у погрузочного пути

Размеры части забоя, противоположной погрузочному пути, определяют по формуле (III.34).
Если ширина котлована превышает максимальные поперечные размеры одной лобовой проходки, разработку начинают лобовой и продолжают далее несколькими боковыми проходками. Максимальная ширина каждой боковой проходки

Узкие котлованы шириной 1,5 R (рис. III.10, в) разрабатывают лобовой проходкой с односторонней погрузкой в транспортные средства. При ширине котлована от 1,5 до 1,9 R разработку ведут лобовой проходкой с двусторонней подачей транспортных средств (рис. III.10, г). Наибольшая ширина лобовой проходки при перемещении экскаватора по прямой

Котлованы шириной до 2,5 R целесообразно разрабатывать уширенной, лобовой проходкой с перемещением экскаватора по зигзагу (рис. III.10, д), а при пурине до 3,5 R — с перемещением поперек котлована (рис. III.10. е).

Котлованы шире 3,5 R разрабатывают вначале лобовой, а затем басовыми проходками. Котлованы значительной глубины, превышающей максимальную высоту резания для данного типа экскаватора, роют ярусами (рис. III.10, ж). Для ввода экскаватора в забой, въезда и выезда автомобильного транспорта устраивают въездные траншеи с уклоном 0,1-0,15. Ширину траншеи по низу принимают 3-3,5 м при одностороннем движении и 7-7,5 — при двустороннем. Объем земляных работ для устройства въездных траншей определяют по формуле (III.25).

При разработке глубоких котлованов прямой лопатой неизбежны бросовые работы по устройству въездных траншей. Для уменьшения их в некоторых случаях более экономично применять экскаватор с обратной лопатой или драглайн (рис. III.11, а, б).

Обратной лопатой роют котлованы, выгружая грунт главным образом в транспортные средства. Максимальная глубина котлована при емкости ковша 0,5 м³ составляет 4 м. Это ограничивает область применения обратных лопат.

Драглайн целесообразно использовать для выемки грунта с выгрузкой в отвал или непосредственно в насыпь, а на стесненных площадках с выгрузкой грунта также в транспортные средства. Глубина котлованов, разрабатываемых драглайнами на гусеничном ходу, может достигать 16-20 м.

Разработку котлованов экскаватором, оборудованным обратной лопатой или драглайнож, выполняют торцовыми и боковыми проходками.
При двусторонней подаче транспортных средств, торцовой проходке и движении экскаватора по прямой (рис. 111.11, в) наибольшую ширину проходки устанавливают по формуле (III.47). Чтобы уменьшить угол поворота экскаватора, транспортные средства подают к той стороне забоя, где производится разработка грунта.

Рис. III.11. Схемы разработки котлована экскаватором с обратной лопатой или драглайном и бульдозером

а — обратной лопатой; б — драглайном; в — торцовой проходкой при перемещении экскаватора по прямой; г— двумя торцовыми проходками; д — при зигзагообразном перемещении экскаватора; е — при поперечно-торцовом перемещении; ж — поперечно-челночная разработка драглайном; и — разработка драглайном боковой проходкой; к — разработка бульдозером.

Длину рабочей передвижки определяют по формуле

l_п = R — R₃ м (III.48)

где R — максимальный радиус резания на уровне дна выемки, м;
R₃ — минимальный радиус разработки на уровне дна забоя, м.

Обычно ширина проходки при движении экскаватора по оси и двусторонней погрузке транспортных средств не превышает 1,7 R.
При односторонней подаче транспортных средств она уменьшается до 1,3 R и ось пути экскаватора перемещается в сторону расположения транспортного пути. При разработке котлованов с выгрузкой грунта в отвал ширина проходки ограничивается необходимостью размещения грунта в отвалы с образованием бермы — площадки от бровки котлована до подошвы отвала.

Котлованы, ширина которых превышает максимальную ширину проходки при перемещении экскаватора по прямой, разрабатывают несколькими торцовыми проходками либо зигзагообразным или поперечно-торцовым перемещением экскаватора (рис. 111.11, з, д, е). Угол поворота экскаватора при торцовых проходках и подаче транспортных средств со стороны разработки может быть до 30-60°.

При поперечно-челночной схеме разработки котлованов драглайном набор грунта производят по^ередно с каждой стороны автосамосвала, подаваемого по дну выемки, не прекращая поворота стреляв момент выгрузки грунта (рис, III.11, ж).
При продольно-челночной схеме грунт набирают перед задней стенкой кузова и, подняв ковш, разгружают его над кузовом. Благодаря уменьшению высоты подъема ковша и угла поворота экскаватора до 6-10° его производительность повышается в полтора — два раза.Челночный метод целесообразно применять для разработки широких котлованов. Если котлован разрабатывают боковыми проходками при выгрузке в отвал, расположенный на большом расстоянии, то экскаватор перемещается за пределами полосы, на которой вынимают грунт (рис. III.11, и).

Рекомендуется в этом случае увеличить угол поворота экскаватора до 170-180° и вести работу по круговому циклу. Выгружают грунт в отвал, не прекращая поворота экскаватора, а в забой ковш подают полным поворотом на 360°. Котлованы под отдельные опоры размерами 1,2 X 1,2 м и более при глубине до 3,5 м успешно отрывают экскаватором с обратной лопатой и поворотным ковшом. Глубокие котлованы малых размеров в плане разрабатывают экскаватором, оборудованным грейфером. Эксплуатационную производительность экскаватора, оборудованного обратной лопатой, драглайном или грейфером, определяют по формуле (II 1.36).

Котлованы для подвальных этажей зданий и фундаментов промышленных сооружений при перемещении грунта до 50 м обычно разрабатывают бульдозерами (рис. 111.11, к). Работы ведут от поперечной оси котлована слоями на глубину 0,6-0,8 м. Можно разрабатывать котлованы и гидромеханическим способом, поднимая пульпу землесосами. Чтобы ввести землесосный снаряд в забой» устраивают сначала на сухом месте пионерный котлован.

При размыве грунта гидромониторами разработку также начинают в подготовленном пионерном котловане. Землесосную установку дая подъема пульпы устанавливают на уровне бровки котлована. По мере выемки грунта постепенно опускают всас землесоса. Углубив котлован на 3-3,5 м, землесос переводят на дно котлована и продолжают углубление.

Срезку откосов, а также планировку дна котлована осуществляют после разработки грунта экскаваторами. Там, где дно котлована является основанием для фундаментов, разработку ведут с недобором грунта. Прямая лопата не добирает слой грунта толщиной 0,15 м, обратная лопата или драглайн — толщиной 0,2-0,3 м.

Дно котлована зачищают бульдозером, который перемещает грунт к экскаватору или (при небольшой глубине котлована и малых расстояниях перемещения) удаляет его сам. В небольших котлованах дно зачищают вручную.
Если фундаменты расположены в траншеях и грунт выбирают ниже проектной отметки дна котлована, планировку осуществляют, изпользуя вынутый из траншей грунт, который бульдозером или вручную разравнивают и уплотняют пневматическими трамбовками. Обратную засыпку пазух между фундаментами и стенками траншей производят вслед за укладкой фундаментов. Для этого используют излишки вынутого из траншей грунта, уплотняя его пневматическими трамбовками. Для засыпки пазух между стенами подвала и откосами используют грунт, оставленный для этой цели на площадке при рытье котлована,или подвозят его с ближайших разработок.
Грунт, оставленный на площадке, перемещают к стенам подвала бульдозером. Пазухи засыпают слоями тол-щиной 0,25-0,3 м, уплотняя каждый слой. К засыпке за стены подвала приступают после устройства перекрытия над подвалом и гидроизоляции стен.

На какую глубину забивают шпунт Ларсена

работаем с любыми типами шпунтов

«Арктик Гидро Строй» занимается созданием шпунтовых стенок для строительных объектов любого назначения.

Что представляет собой наш основной материал – шпунт Ларсена, и на какую глубину он погружается?

Что такое металлические шпунты

Шпунт – это металлическое изделие трубчатой или профильной формы с пазогребневыми замками с обеих сторон. Замки предназначены для соединения отдельных шпунтов в монолитную стенку.

Металлопрофильные (шпунты Ларсена) могут иметь разную форму:

• корытообразные – самые распространенные;
• плоские (из них обычно создают конструкции, круглые в плане);
• Z, S, M-образные.

Трубошпунты различаются размерами сечения и прочностными качествами. Ограждение из трубошпунта имеет повышенную устойчивость по сравнению с металлопрофильным. Глубина забуривания шпунта из трубы может быть меньше, поскольку выше сопротивление опрокидыванию.

Шпунты из металла выгодно отличаются от деревянных и железобетонных возможностью многократного использования (до 20 циклов). Это позволяет заказчику удешевить процесс. В «Арктик Гидро Строй» можно:

• арендовать материал, что обойдется дешевле приобретения;
• купить шпунты б/у – они дешевле новых;
• купить и вернуть нам по окончании строительства. Мы выкупаем приобретенный у нас материал по цене до 80 % исходной.

При монтаже стационарных стенок металлошпунт сохраняет свои рабочие качества несколько десятков лет.

По всем вопросам звоните: 8 800 707-72-09

Глубина шпунтового ограждения котлована

При какой глубине применяется шпунт Ларсена? В первую очередь это зависит от глубины самого котлована. В ходе предварительных геологических исследований определяют тип грунта и глубину заложения фундамента. В зависимости от этого выбирают способ укрепления стенок котлована.

На практике шпунт такой длины применяется редко. При необходимости оградить глубокий котлован используются изделия меньшей длины, которые в процессе погружения наращиваются сваркой (реже крепятся метизами).

В каких случаях можно обойтись без укрепления стенок котлована, описано в СНиП, ред. 12-03-99 (раздел 9, Земляные работы). Это зависит от типа грунта:

• крупнообломочный, песчаный, насыпной – в пределах метра;
• супесь – до 1,25 метра;
• глины и суглинки – до 1,5;
• текучие глины, илистые грунты – до 2.

То есть, минимальная глубина вдавливания шпунта начинается с одного метра. На практике котлованы такой глубины готовят только для очень легких домов. При строительстве городских зданий, промышленных корпусов, а также для гидротехнических объектов и подземных сооружений (тоннели т.д.) укрепление стенок котлована необходимо всегда.

При малых глубинах часто используются другие технологии – деревянный шпунт, забирка и др. (в зависимости от типа и обводненности грунта). Глубина погружения шпунта Ларсена Л5 начинается с 6 метров (на плотном гравелистом или глинистом грунте меньше), а в акватории – при глубине воды больше 3 метров.

Глубина установки шпунтового ограждения определяется также исходя из условия достаточного сопротивления стенки опрокидыванию и сопротивления грунта смещению в котлован при водоотливе. На какую глубину забивают шпунт Ларсена ниже дна котлована, зависит от типа грунта:

• в связных гравелистых и крупнопесчаных – не менее метра;
• в плывунах, мелкопесчаных – начиная с 2.

Верхний срез шпунта должен превышать уровень залегания грунтовых вод на 20-40 см при устройстве котлована, быть выше зеркала воды на 70 см при монтаже гидротехнических объектов (за уровень подземных вод/зеркала воды в акватории принимают значение, которое повторяется на меньше 9 лет).

В ряде случаев погружение шпунта проблематично без дополнительных мер:

• если стройка планируется в черте города или на территории промышленного объекта. Вибрации в процессе забивки / вибропогружения могут привести к повреждениям фундаментов уже существующих построек;
• если грунт очень плотный или содержит крупнообломочные включения. Сопротивление при погружении слишком высокое, возникает потребность в увеличении ударной/вибрационной нагрузки, из-за чего шпунт деформируется.

В таких случаях погружение выполняется не в цельный пласт, а в лидерные скважины. Глубина скважин под шпунты составляет около 90 % проектной (до финишной отметки шпунт доводится молотом либо вибропогружателем).

Наш сотрудник бесплатно проконсультирует вас по вопросам выбора подходящей технологии погружения шпунта в зависимости от условий работы на вашем объекте.

По всем вопросам звоните: 8 800 707-72-09

Пример расчета глубины забивки шпунта

Расчет глубины забуривания шпунта (СНиП) определяет следующие параметры:

• длина шпунта;
• сечение (от него зависит допустимая нагрузка при погружении. В процессе работы шпунтины не должны деформироваться);
• на какую глубину шпунт погружается ниже дна котлована;
• есть ли необходимость в дополнительном креплении, какое и сколько ярусов. Например, шпунтовое ограждение на глубину 10 м не может быть свободностоящим, потребуется минимум один ярус усиливающих элементов.

Чтобы определить, на какую глубину погружается шпунт Ларсена, сравнивают два показателя: нормативную глубину и глубину, гарантирующую устойчивость стенки. Для несвязного грунта рассматривают еще один показатель: значение глубины, найденное при проверке дна котлована на выпучивание.

Определяющие характеристики при расчете – опрокидывающий (М1) и удерживающий (М2) момент. М1 должен быть не более m* М2, где m – коэффициент условий работы. Для свободностоящей стенки (без дополнительного крепления) его значение варьируется от 0,95 до 1, в зависимости от связности грунта.

Составляющие опрокидывающего момента:

• гидростатическое давление;
• момент нагрузки на призме обрушения;
• активное давление грунта.

Гидростатическое давление зависит от свободного напора. Ниже уровня подземных вод оно постоянно и равно напору. Для связных грунтов его значение равно:

• 0,8 от поверхности грунта – для свободностоящей стенки;
• 0,5 – один ярус крепления;
• 0,5 * b – для многоярусного крепления. b – расстояние от поверхности грунта до первого яруса.

Удерживающий момент определяется пассивным давлением грунта, которое складывается из сопротивления грунта изменению его положения и давления оборудования, размещенного в котловане.

Кроме погружения шпунта и укрепления готовой стенки «Арктик Гидро Строй» выполняет также расчет и проектирование ограждения, а при необходимости и предварительные исследования грунтов на участке работ.