Определение угла откоса котлована

Устройство котлованов: копка, откосы, крепление

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 разработка котлована экскаватором 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 ограждение котлована 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.

Крутизна откосов котлованов и траншей

Примечания:

1. При напластовании различных видов грунта крутизну откоса для всех пластов назначают по более слабому виду грунта.

2. К насыпным грунтам относятся грунты, пролежавшие в отвалах менее 6 мес. и не подвергавшиеся искусственному уплотнению (проездом, укат­кой и т. п.).

3. Крутизна откосов выемок глубиной более 5 м во всех случаях и глуби­ной менее 5 м при неблагоприятных гидрогеологических условиях и при грунтах, не предусмотренных таблицей, устанавливается проектом.

Планировка территории, срезка растительного грунта и обратная засыпка грунта выполняются бульдозером мощностью 80-130 л. с. Перемещение грунта производится на расстояние в соответствии с ПОС.

Разработка грунта в котлованах и траншеях производится одноков­шовым экскаватором с различным сменным оборудованием и разной емкостью ковша. Для выполнения небольших объемов земляных работ (малоэтажное строительство, прокладка инженерных сетей) использу­ются экскаваторы с емкостью ковша 0,15-0,4м 3 . В массовом жилищно-гражданском строительстве для производства земляных работ обычно применяют экскаваторы с емкостью ковша 0,5-0,65 м 3 . При строитель­стве крупных жилых, общественных и производственных зданий разработку грунта выполняют экскаваторы емкостью ковша 0,8-1,2 м 3 .

При разработке выемок часть вынутого грунта может использовать­ся для обратной засыпки. Остальной грунт вывозится на свалку. При этом возможны следующие варианты производства работ:

1. При наличии на строительной площадке места для складирова­ния грунта объем грунта, необходимый для обратной засыпки, разраба­тывают экскаватором в отвал, оставшийся — с погрузкой в автомоби­ли-самосвалы и вывозят на свалку грунта.

2. При невозможности складирования вынутого грунта на строи­тельной площадке грунт для обратной засыпки вывозится во времен­ный отвал. В этом случае весь объем разработки грунта принимается с погрузкой в автомобили-самосвалы, но отвозка грунта предусматрива­ется на разные расстояния: для обратной засыпки — в место временно­го складирования, остальной- на свалку.

3. Вынутый грунт не годится для обратной засыпки. Весь грунт разрабатывается с погрузкой в автомобили-самосвалы и вывозится на свалку грунта. Для обратной засыпки привозится кондиционный грунт (обратная засыпка с заменой грунта).

Объем работ при механизированной разработке котлованов и тран­шей при строительстве зданий (сооружений) определяют по проект­ным данным за вычетом объема недобора грунта.

Недоборы грунта при работе одноковшовых экскаваторов:

Объем недобора и способ его разработки принимают в соответ­ствии с проектом организации строительства.

Разработку недоборов грунта, как правило, производят механизи­рованным способом. При зачистке недоборов дна котлованов бульдо­зерами, экскаваторами со специальными зачистными ковшами или другими планировочными машинами остающийся недобор до проект­ной отметки не должен превышать 5 см, который в местах установки фундаментов дорабатывается вручную.

При определении затрат на доработку вручную котлованов и траншей, разработанных механизированным способом, применяют сметные нормы и расценки раздела «Разработка грунта вручную» с коэффици­ентом, 1,2.

При разработке грунтов с высоким уровнем грунтовых вод приме­няют водоотлив. В смете стоимость водоотливных работ при разработ­ке грунтов исчисляют только на объем грунта, лежащего ниже проек­тного уровня грунтовых вод. При водоотливе из котлованов с площа­дью по дну до 30м 2 или траншей с шириной по дну до 2м следует применять нормы на 100м 3 мокрого грунта. При водоотливе из котло­ванов с площадью по дну более 30м 2 или из траншеи с шириной по дну более 2 м составляется калькуляция на основании проектных дан­ных о силе притока воды, продолжительности производства водоот­ливных работ и применяемых водоотливных средств.

Определение размеров котлованов и траншей.

Чтобы определить объемы земляных работ при разработке котло­ванов и траншей, необходимо знать их основные размеры: глубину (Н), ширину (В) и длину (L).

Глубина разработки котлованов и траншей принимается по проек­тным данным: от «черной» отметки поверхности земли до отметки за­ложения основания под фундаменты или подстилающего слоя под полы и уменьшается на толщину срезки растительного грунта, если объем среза подсчитывается отдельно.

При определении размеров в плане (ширины и длины) котлована или траншеи с вертикальными стенками учитывают размеры подвала и фундаментов, включая толщину гидроизоляции, толщину опалубки и креплений, расстояния со всех сторон между сооружением и стенкой котлована (траншеи) — 0,2 м, а при необходимости спуска людей в котлован — не менее 0,7 м.

Для котлована, с откосами определяются размеры котлована понизу и поверху: ширина (В) и длина (L).

Размеры понизу (В , L ) определяются габаритами сооружения с учетом расстояния между сооружением и подошвой откоса (не менее 3 м). Размеры поверху определяются с учетом крутизны откосов:

где:
В_отк — ширина (заложение) откоса, м.

Крутизна откоса характеризуется коэффициентом откоса- отно­шением глубины выемки к заложению откоса:

Объем земляных работ (V) при разработке котлованов с откосами определяется по формулам:

§ для котлована прямоугольной формы

S_н и S_в — площадь котлована соответственно понизу и поверху, м 2 ;

§ для котлована квадратной формы

§ для котлована круглого в плане

V_к = πH / 3 * (R 2 + r 2 + Rr)

R и r — радиусы верхнего и нижнего основания котлована;

§ для котлована, имеющего форму многоугольника

S _ср — площадь сечения по середине его высоты, м 2 . Приведенные формулы пригодны для определения объемов небольших котлованов (шириной менее 15 м). В этом случае они могут разрабатываться экскаватором, находящимся на поверхности земли (типа «драглайн» и «обратная лопата»).

При ширине котлована более 15 м земляные работы выполняются экскаватором типа «прямая лопата», который требуется опустить на дно котлована.

Если котлован разрабатывается экскаватором с прямой лопатой, то, к объему котлована необходимо прибавить объем земляных работ для устройства въездов в него.

Число въездов должно быть предусмотрено проектом организации строительства, а объем одного въезда подсчитывается по формуле:

V_в = (6 + 1,5 H) ∙ 4 H 2

Н— глубина котлована.

В случаях, когда котлован разрабатывается сверху (экскаватором-драглайном или обратной лопатой), а зачищают котлован бульдозером, следует к объему котлована прибавить объем земляных работ для уст­ройства въезда бульдозера. Число въездов определяется проектом орга­низации строительства, а объем въезда подсчитывается по формуле:

V_в = (4 + H) * 2 H 2

Размеры траншей определяются в зависимости от размеров фунда­ментов, диаметра прокладываемых труб, способа производства работ. Расстояния между конструкциями и стенками траншей понизу прини­маются в том же порядке, что и для котлованов.

66 Расчет границ откосов котлована.

После детальной разбивки осей производят на поверхности земли обозначение границ откосов котлована. Из разреза по направлениям основных осей (рис. 65) видно, что отметка точки нулевых работ Н может быть получена по следующим формулам:

где Н₁ — фактическая отметка, соответствующая точке пересечения ос­новных осей, определяемая по топографическому плану,

Н_к — проектная отметка дна котлована,

i_ф — фактический уклон поверхности земли в нап­равлении основной оси сооружения,

i_пр — проектный уклон откоса котлована,

d — ширина откоса.

Рис. 65 Схема для расчета ширины откоса котлована

Приравняв правые части приведенных формул получим:

Для примера предположим, что Н₁ = 219.20 м, Н_к = 215.20 м, i_ф = 0.100, i_пр = 1.000.

Тогда, d = (219.20 — 215.20) / (1.0 — 0.1) = 4.4 м.

Аналогично выполняют расчеты ширины (расстояния в плане между ниж­ней и верхней бровками) откоса по всем направлениям, совпадающим с ос­новными осями и параллельным им, через 6. 12 м. Вычисления и получен­ные значения оформляют в специальной ведомости и на разбивочном черте­же. При этом дополнительно учитывают ширину пазух (расстояние от на­ружной грани фундамента до нижней бровки откоса котлована) и расстоя­ние от осей до наружной грани фундамента.

На местности контуры верхней бровки и основания откосов закрепля­ют колышками через 6. 12 м, а также на углах повората. Затем выполня­ют рабочую съемку, устанавливают колья-маяки для зачистки дна и отко­сов, подсчитывают объемы земляных масс. В котлован переносят не менее двух рабочих реперов.

Передачу осей в котлован осуществляют построением створов по со­ответствующим точкам на обноске с помощью струн и нитяного отвеса или теодолита с закрепленных створных знаков.

Завершающей стадией при работах нулевого цикла считается вынесе­ние осей наружных и внутренних стен на цоколь здания. При этом выпол­няют исполнительную съемку и составляют схему, на которой показывают положение и отклонение осей от проектных значений, действительное расстояние между осями и фактические отметки поверхности перекрытий.

67. Передача отметок на дно котлована и монтажный горизонт.

Для передачи отметок на дно котлована с крутыми откосами или на монтажный горизонт используют методы геометрического или тригонометри­ческого нивелирования. При этом должны быть известны отметки ближайших реперов Н_рп и проектные отметки на дне котлована Н_к или монтажном го­ризонте Н_м (рис. 67). Непосредственно из рисунка видно, что «проектные рейки» на монтаж­ном горизонте b_м и на дне котлована b_к будут:

где а и а’ — отсчеты по черным сторонам реек, установленных на ре­пере,

сd и c’d’ — длины отрезков определяемые по отсчетам на рулетках, подвешенных на кронштейнах соответственно на монтажном горизонте и на верхней бровке откоса котлована и натянутых вертикально с помощью грузов.

Погрешность передачи отметки методом геометрического нивелиро­вания с использованием рулетки и реек составляет около 4 мм, если при­нять погрешность одного отсчета по рейке и рулетке равной 2 мм (2 . 4).

Рис. 67 Схема передачи отметок методом геометрического нивелирования

Метод тригометрического нивелирования, выполняемый с помощью технического теодолита, на порядок менее точен по сравнению с геометрическим и сводится к вычислению и построению вертикального угла n и закреплению соответствующей этому углу точки С с заданной проектной отметкой Н_пр (рис. 68)

Рис. 68. Схема передачи проектной отметки на монтажный горизонт

методом тригонометрического нивелирования

Угол наклона визирной оси теодолита определяется в этом случае по известной формуле:

d — горизонтальное проложение между прибором и точкой С,

I — высота прибора.

При невозможности непосредственного измерения величины d, это расстояние может быть определено как неприступное по теореме синусов.

Можно ли делать разным угол откоса котлована.

Оснащение проходки горных выработок, ПОС, нормоконтроль, КР, АР

Разный угол делать не запрещено. Так и делают, для пандуса, например.

Надо делать устойчивые котлованы по приложению СНиП «Земляные сооружения. » + таблице СНиП 12-03-2001.

Оснащение проходки горных выработок, ПОС, нормоконтроль, КР, АР

РастОК, что-то вы поплыли. Вы — уважаемый мной конструктор. Думайте, очевидные же вещи.
Котлован не должен в себя оползать, насыпь ссыпаться. Есть углы для выемок и насыпей. Они часто разные (т.к. насыпь из другого грунта или другой плотности и прочих параметров). Я часто кладу на это и унифицирую, чтобы сметчикам и мне было меньше работы. Их потом, возможно, за это насилуют эксперты.
Технологически часто невозможно сделать вертикальную стену (то есть часто можно, но если нельзя по устойчивости, то сложно). Следовательно надо делать откосы и в выемках и в насыпях (или не надо).
То есть ваши пироги — смесь разных слоёв (насыпей, выемок) со своими откосами. Все КЖ0 об этих откосах забывают или кладут. Почти поголовно. В том числе потому что угол откоса это решение ПОС, надо взаимодействовать, а бегать в соседнюю комнату каждый раз из-за мелочи никто не хочет. Можете вы принять угол. Тогда ПОС заставьте его таким же сделать. Да и ПОСовщики, наверное, не ангелы. Не думаю, что они будут ваш угол проверять, а скорее обрадуются и примут халяву.

Но на фоне прочих косяков эти откосы — это такая мелочь (в разделе КЖ0, разумеется. В ПОСе то за это сажают.), что я не обращаю внимания уже.

Но для расчёта объёмов работ при замене толстого слоя грунта, например, может быть приличная ошибка. При замене грунта я всегда КЖ насиловал. Но толку с того никогда не было.

В моей теме ПОС Искусство проектирования есть примеры расчёта угла по СНиП. Табличкой для песков-супесей-сугнликов-глин с глубиной (в жпеге внизу темы в 1 посте). Можете оттуда взять на халяву с запасом, вряд ли сильно ошибётесь.
Я так начал делать в последнее время.
Они в разных СНиПах очень разные. Осторожней с этим. Лучше почитать там же статью как их выбирать.