Область применения котлована с откосами

Устройство котлованов и водопонижение

Кнаупе В. /избранные главы/


ГЛАВА 2. КОТЛОВАНЫ С ОТКОСАМИ
Устройство котлованов с наклонными откосами или вертикальными закрепленными стенками обусловлено следующими причинами:
возможность применения высокопроизводительных машин по выемке грунта;
обеспечение свободного рабочего пространства; упрощение процесса производства работ; исключение многочисленных дополнительных видов работ; экономия ценных строительных материалов.
При выборе типа котлована подбирается оптимальный вариант с учетом всех факторов, влияющих на сроки и стоимость его сооружения.

2.1. ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ И ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Небольшие котлованы с незакрепленными откосами устраиваются при необходимости отвода воды со строительной площадки до сооружения больших котлованов под энергетические объекты и водохозяйственные комплексы. Глубина таких котлованов может быть различной.
Ограничением в применении незакрепленных откосов является отсутствие достаточных площадей для их размещения. Это наиболее часто встречается при выполнении работ по реконструкции сооружений, когда на поверхности и в грунте располагаются различные строительные конструкции, ограничивающие зону производства работ. Такие котлованы не применяются также по экономическим соображениям в тех случаях, когда объем вынимаемого грунта значительно превосходит объем, необходимый для размещения самого сооружения.
Превышение объема работ по выемке грунта при устройстве котлованов с откосами по сравнению с котлованами с вертикальными стенками при одинаковой их глубине особенно существенно для небольших и глубоких котлованов. Так, например, для котлованов размером 2,0x2,0 ми 5,0x5,0 м с углом наклона откоса 45° в зависимости от их глубины, увеличение объема вынимаемого грунта dV, %, составляет:

Целесообразность устройства откосов становится проблематичной в случаях, когда земляные работы выполняются малопроизводительными механизмами или лишь частично механизированы. В таких котлованах и траншеях (рис. 2.1) можно работать лишь в тех случаях, когда угол наклона откоса соответствует характеристике грунта и необходимому запасу надежности по его устойчивости.
Для земляных выработок средней глубины рекомендуются следующие средние значения углов наклона откосов:
45 — для легких несвязных грунтов;
60° — для средних несвязных грунтов;
80° — для прочных несвязных грунтов.

Значения рекомендуемых углов наклона откоса могут существенно уменьшиться в тех случаях, когда отметка дна котлована ниже уровня грунтовых вод или если имеются многослойные толщи грунтов.
Появление на откосах воды, что чаще всего обнаруживается после выемки грунта, может привести к снижению сцепления между частицами грунта и снижению устойчивости откоса. Увеличение норового давления воды в мелкозернистых грунтах может привести к такому уменьшению сцепления, что пески придут в состояние подвижности и произойдет оползание откоса. В этих случаях необходимо специальное исследование для определения угла наклона откоса.
На рис. 2.2 показана схема обрушения откоса котлована, расположенного рядом с существующим сооружением с относительно небольшой глубиной заложения подошвы фундамента. Грунты представляли собой пылеватые пески, и появления грунтовых вод на откосах котлована обнаружено не было. Обрушение грунта произошло через несколько дней после выемки грунта и нанесло значительный ущерб.



При прокладке траншей глубиной ta > 1,25 м устойчивость стенок в зависимости от геологических и гидрогеологических условий [211] должна обеспечиваться либо определенным углом наклона откоса, либо соответствующим креплением вертикальной стенки (в случае выполнения работ в насыпных грунтах или в условиях возможных сотрясений грунта при работе строительных машин и механизмов или взрывных работ ta > 1). При глубине траншеи от 1,25 до 1,75 м, прокладываемой в устойчивых скальных грунтах, прочных глинах, прочных мергелях, щебне с глиной, крепление осуществляется установкой подкладок под распорки длиной не менее 250 мм и толщиной не менее 50 мм. Вместо этого можно устроить скошенную верхнюю часть траншеи (рис. 2.3).
При механизированной выемке грунта не требуется какое-либо крепление стенок траншеи, если в ней не предусмотрено нахождение людей и если стенки не испытывают дополнительных нагрузок от проезжающего транспорта или складирования материалов. Ширина незагру-жаемой бровки траншеи зависит от ее глубины и характеристик грунта. Минимальные значения ширины незагружаемой полосы вдоль края траншеи приведены в табл. 2.1.
При укладке материалов вдоль бермы необходимо учитывать, что рядом с незагружаемой полосой шириной не менее. 1,2ta для несвязных грунтов и 1,5ta для связных грунтов допускается равномерно распределенная нагрузка не более 10 кН/м2.

Таблица 2.1

Во многих случаях по технологическим условиям применяют комбинированные методы крепления откосов. Наиболее часто встречается вариант, когда верхняя часть стенки срезается в виде откоса, переходящего далее в вертикальную шпунтовую стенку (рис. 2.4,д). Такое решение позволяет обходиться без монтажных кранов, которые необходимы при устройстве вертикальной стенки на полную высоту котлована. При комбинированных видах крепления котлована в случаях, когда отметка дна располагается ниже уровня грунтовых вод, немного выше этой поверхности сооружается дополнительная рабочая площадка, с которой ведутся работы по водоотливу, закреплению стенок котлована и выемка грунта.
При Осуществлении варианта, показанного на рис. (2.4,б), вызывает сомнение устойчивость грунта, находящегося с внутренней стороны шпунтовой стенки, поэтому такое решение применяется лишь в отдельных случаях.
Другой вариант крепления траншей - это углубление дна непосредственно под укладываемую конструкцию, при котором высвобождается значительная рабочая площадь (рис. 2.4,в). Его недостатком является то, что механизированно может быть выполнена лишь часть работ по выемке грунта. Оставшийся грунт приходится разрабатывать вручную.