Загрузка...
Практическое занятие № 3 Определение объемов земляных работ при устройстве котлованов и траншей – 4 часа
Практическое занятие № 3 Определение объемов земляных работ при устройстве котлованов и траншей – 4 часа
Размеры котлованов определяют по рабочим чертежам сооружений, для возведения которых производятся земляные работы.
Глубину котлованов или траншей для фундаментов под стены оборудования, колонны, а также глубину котлованов под здания и сооружения с подвальными помещениями и техническими подпольями принимают по проектным данным от черной отметки до отметки заложения фундаментов.
Ширина по дну котлованов и траншей для фундаментов при рытье с откосами должна приниматься равной ширине фундамента с добавлением 0,3м с каждой стороны. При необходимости передвижения людей в пазухе расстояние между поверхностью откоса и боковой поверхностью возводимого сооружения (кроме искусственных оснований трубопроводов, коллекторов и т.п.) должно быть в свету не менее 0,6 м (рисунок 3.1).
Наибольшую ширину откосов траншей, котлованов и других временных выемок, устраиваемых без крепления в грунтах, находящихся выше уровня подземных вод, в том числе в грунтах, осушенных с помощью искусственного водопонижения, следует принимать по таблице 5.1 ТКП 45-1.03-44-2006 «Безопасность труда в строительстве. Строительное производство», данные которой приведены в таблице 3.1.
Рисунок 3.1 – Схема расположения конструкции фундамента в котловане
Ширину котлованов и траншей по верху (рисунок 3.2) устанавливают из выражения
где В – ширина котлована по верху, м;
в – ширина котлована по низу, м;
m – коэффициент заложения откосов;
h – глубина котлована, м.
Таблица 3.1 – Значения коэффициентов углов естественных откосов выемок
| Вид грунта | Крутизна откоса tgα (отношение его высоты 1 к заложению m) при глубине выемки h,м, не более | ||
| 1,5 | |||
| Насыпные неуплотненные | 1:0,67 | 1:1 | 1:1,25 |
| Песчаные и гравийные | 1:0,5 | 1:1 | 1:1 |
| Супесь | 1:0,25 | 1:0,67 | 1:0,85 |
| Суглинок | 1:0 | 1:0,5 | 1:0,75 |
| Глина | 1:0 | 1:0,25 | 1:0,5 |
| Лессы и лессовидные | 1:0 | 1:0,5 | 1:0,5 |
Для определения объемов грунта в котловане его рассекают параллельными плоскостями (поперечниками) на отдельные участки.
Плоскости проводят в торцах котлована и в точках пересекания горизонталей с продольной осью (рисунок 3.3).
Объем грунта в отдельных участках между секущими плоскостями (поперечниками).
(3.2)
где F1, F2 – площади соответственно первого и второго профилей, м;
ln – расстояние между профилями;
h1, h2 – рабочие отметки соответственно первого и второго сечений, м;
m – коэффициент заложения откосов.
Рисунок 3.2 – Линейные параметры котлована
б) 
а – план котлована; б – разрез; 1 – характерные точки; 2 – поперечники; I – I, …,
IV – IV – сечения котлована поперечниками в характерных точках
Рисунок 3.3 – Определение размеров котлована
Площадь поперечного профиля
где в – ширина котлована по дну, м;
h1,2 – рабочая отметка по оси котлована в данном сечении, м.
Откосы в торцах котлована разбивают на призматоиды и угловые пирамиды. Объем грунта в призматоиде
(3.4)
l1 – длина призматоидов, равная ширине котлована по дну, м.
Площадь сечений Fn1 и Fn2 призматоида можно вычислить по формуле
(3.5)
где h1(2) – рабочая отметка в соответствующем торце призматоида, м.
При вычислении объемов глубоких котлованов сложной конфигурации и их поперечных сечений (рисунок 3.4) объем призматоидов можно определить по формуле
V с пр = 
(F1+ F2+ F3), (3.6)
где F1, F2 – площадь крайних оснований, м 2 ;
F3 – площадь призматоида, взятая по середине сечения, м 2 ;
H – высота призматоида, м.
Объем грунта в угловых пирамидах
где h – значение рабочей отметки углов котлована, м.
Объем земляных работ для устройства въездной траншеи (рисунок 3.4, б).
(3.8)
где h – глубина котлована в месте примыкания траншеи, м;
в – ширина въездной траншеи по дну, м;
m – коэффициент заложения откосов в соответствии дна траншеи и котлована.
Переборы грунта при разработке котлованов и траншей не допускаются. Предельные недоборы в зависимости от применяемых механизмов, см:
– Экскаватор одноковшовый с механическим приводом с рабочим оборудованием:
– прямого копания – 10,
– обратная лопата – 15;
– Экскаватор с гидравлическим приводом – 10;
– Экскаватор одноковшовый, оснащенный зачистным оборудованием – 5;
– Траншейный экскаватор – 10.
Рисунок 3.4 – Определение объема глубоких котлованов (а), въездной (б) и обычной (в) траншей
Ширина проезжей части подъездных путей (въездных траншей) в пределах разрабатываемых выемок и грунтовых карьеров должна быть для самосвалов грузоподъемностью до 12 т при двухстороннем движении – 7 м, при одностороннем – 3,5 м. Уклоны въездных траншей должны быть в пределах 1:7–1:10.
Объем одиночных выемок (для отдельных фундаментов) определяют по формуле
V = [a·b +c·d +(a+c)(b+d)], (3.9)
где H – глубина котлована, м;
a, b – ширина и длина котлована по дну, м, соответственно;
b, d – ширина и длина котлована по верху, м, соответственно.
Все подсчеты по определению объемов грунта при разработке котлована целесообразно выполнять в табличной форме (таблицы 3.2–3.4). Сумма итогов по каждой из таблиц даст общий объем земляных работ в котловане.
Таблица 3.2 – Объем котлована между сечениями
| Сече-ние | Рабочая отметка по оси h, м | Ширина котлована по дну b, м | Площадь поперечного сечения (b + hm)h, м |
Полусумма площадей,  , м 2
|
Расстояние между поперечниками L, м | Объем грунта, м 3 |
Таблица 3.3 – Объем грунта в призматоидах
| Грань | Сечение | Рабочие отметки h, м |
Площадь поперечного сечения,  , м 2
|
Полусумма площадей,  ,м 2
|
Расстояние между поперечниками l1, м | Объем грунта, м 3 |
Таблица 3.4 – Объем грунта в угловых пирамидах
| Угол | Рабочая отметка h, м |
 , м 2
|
Котлованы разрабатывают с недобором Δh, величину которого устанавливает проектная организация. Он может колебаться от 5 до 20 см и его значение зависит от способа разработки грунта, вида грунта, рабочих органов применяемых механизмов и др. При разработке грунта экскаватором, оборудованным прямой лопатой, недобор грунта составляет 10 см, обратной лопатой – 15 см, драглайн – 20 см. Недобор грунта защищает основания фундаментов от атмосферных и механических воздействий. Этот объем грунта разрабатывают вручную либо механизированным способом не раньше одних суток до начала устройства фундаментов.
Исходные данные для проектирования котлована и подсчета объемов работ приведены в приложении В.
studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2021 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.004 с) .
Информационное письмо Департамента государственной инспекции труда Министерства труда и социальной защиты Республики Беларусь о несчастных случаях, происшедших при производстве земляных работ
Несмотря на предпринимаемые профилактические меры, обвал грунта по-прежнему остается одним из достаточно распространенных видов происшествий, приводящих к несчастным случаям с тяжелыми последствиями.
В 2011 году в результате 7 несчастных случаев (в том числе 1 группового), происшедших в результате обрушения грунта, 6 работников получили травмы с тяжелым исходом и 2 – со смертельным.
Таким образом, количество несчастных случаев с тяжелыми последствиями, происшедших при производстве земляных работ, остается большим.
Необходимо отметить, что в 85,7 процентах несчастных случаев с тяжелыми последствиями, происшедших в 2011 году при производстве земляных работ, расследование которых завершено, установлена вина нанимателя.
Анализ документов проведенных в 2011 году специальных расследований несчастных случаев с тяжелыми последствиями, происшедших при производстве земляных работ, показывает, что основными их причинами явились:
невыполнение руководителями и специалистами обязанностей по охране труда – 33,3 процента от общего числа причин;
неудовлетворительное содержание и недостатки в организации рабочих мест – 20,0 процентов;
отсутствие, некачественная разработка, нарушение требований проектной документации – 20,0 процентов;
нарушение потерпевшим трудовой и производственной дисциплины, инструкций по охране труда – 13,3 процента;
отсутствие, несовершенство, несоответствие требованиям безопасности технологического процесса – 6,7 процента.
Как видно из приведенных цифр, причины несчастных случаев с тяжелыми последствиями, происшедших при производстве земляных работ, носят в основном организационный характер.
Так, 28 апреля 2011 г . во время выполнения работ в траншее глубиной 2,5 м произошло обрушение грунта, которым был засыпан и получил травмы с тяжелым исходом слесарь-сантехник частного унитарного производственного предприятия «Прометей» (г. Горки). При этом начальник участка находился непосредственно на месте производства работ и руководил ими.
Причинами несчастного случая явились выполнение земляных работ в траншее глубиной 2,5 м без проекта производства работ (далее – ППР) либо другой организационно-технологической документации, определяющей безопасность производства работ, а также допуск работников к выполнению земляных работ в траншее глубиной 2,5 м с откосами, не соответствующими требованиям безопасности, без обеспечивающих безопасность труда креплений стен траншеи.
Лицами, допустившими нарушения законодательства о труде и об охране труда, по результатам специального расследования определены главный инженер, начальник участка и мастер частного унитарного производственного предприятия «Прометей».
16 июня 2011 г . в результате обрушения грунта травмы с тяжелым исходом получил находившийся в траншее глубиной 3 м монтажник передвижной механизированной колонны № 2 открытого акционерного общества «Дорожно-строительный трест № 2» (г. Гомель). Как и в предыдущем случае, стоит обратить внимание на то, что на месте производства работ присутствовал прораб.
Причинами несчастного случая явились несоблюдение определенных ППР параметров траншеи и места размещения отвала грунта, допуск работника к выполнению работ в траншее без проверки устойчивости ее откосов. Несчастному случаю способствовала также грубая неосторожность потерпевшего, выразившаяся в выполнении им работ в траншее, не соответствующей установленным требованиям.
Лицами, допустившими нарушения законодательства о труде и об охране труда, по результатам специального расследования определены прораб передвижной механизированной колонны № 2 открытого акционерного общества «Дорожно-строительный трест № 2», а также сам потерпевший.
17 мая 2011 г . при выполнении работ в котловане глубиной 1,8 м в результате обрушения незакрепленного откоса получил травмы с тяжелым исходом слесарь-ремонтник Зельвенского районного унитарного предприятия жилищно-коммунального хозяйства.
Причиной несчастного случая явилось не соблюдение допустимой крутизны откоса выемки, устраиваемой без креплений.
Лицами, допустившими нарушения законодательства о труде и об охране труда, по результатам специального расследования определены два мастера Зельвенского районного унитарного предприятия жилищно-коммунального хозяйства, организовавшие производство работ.
3 августа 2011 г . при выполнении работ в траншее глубиной от 2,6 до 3 м в результате обрушения ее стенок один слесарь аварийно-восстановительных работ унитарного предприятия «Ремавтодор Московского района г. Минска» получил смертельные травмы, а другой был тяжело травмирован.
Причинами несчастного случая явились допуск работников к выполнению земляных работ по зачистке дня траншеи глубиной от 2,6 до 3 м без предусмотренных способов защиты стен траншеи от обрушения, не оформление наряда-допуска на выполнение земляных работ в условиях повышенной опасности, а также допуск работников к выполнению земляных работ без ознакомления их с ППР.
Лицами, допустившими нарушения законодательства о труде и об охране труда, по результатам специального расследования определены мастер по ливневой канализации и начальник участка по ремонту дорожных покрытий унитарного предприятия «Ремавтодор Московского района г. Минска».
24 августа 2011 г . при выполнении работ в траншее глубиной 1,5 м в результате обрушения стенки траншеи был тяжело травмирован монтажник трубопроводов открытого акционерного общества «Стройгаз, г. Брест».
Причинами несчастного случая явились неосуществление контроля за разработкой траншеи газопровода глубиной 1,5 м и не ознакомление работников с требованиями безопасности, изложенными в ППР.
Лицами, допустившими нарушения законодательства о труде и об охране труда, по результатам специального расследования определены начальник и прораб открытого акционерного общества «Стройгаз, г. Брест».
Необходимо напомнить, что помимо обрушения грунта при производстве земляных работ на работников возможно воздействие и других опасных и вредных производственных факторов:
падение предметов (работника) с высоты;
движущиеся машины и механизмы;
повышенное значение напряжения в электрической цепи, замыкание которой может пройти через тело человека;
повышенная загазованность и запыленность воздуха рабочей зоны;
образование взрыво- и пожароопасных сред;
пониженная или повышенная температура воздуха рабочей зоны;
повышенная или пониженная влажность и подвижность воздуха;
повышенный уровень ультрафиолетовой радиации;
повышенный уровень вибрации;
недостаточная освещенность рабочей зоны;
острые кромки, заусенцы и шероховатость на поверхностях инструментов и оборудования;
В соответствии с подпунктом 5.1 пункта 5 технического кодекса установившейся практики ТКП 45-1.03-44-2006 (02250) «Безопасность труда в строительстве. Строительное производство», утвержденного и введенного в действие приказом Министерства архитектуры и строительства Республики Беларусь от 27 ноября 2006 г . № 334 (далее – ТКП 45-1.03-44-2006 (02250) «Безопасность труда в строительстве. Строительное производство»), при наличии опасных и вредных производственных факторов безопасность земляных работ должна быть обеспечена выполнением содержащихся в организационно-технологической документации (проектах организации строительства (далее – ПОС), ППР и др.) следующих решений по охране труда:
– определение безопасной крутизны незакрепленных откосов котлованов и траншей (далее – выемки) с учетом нагрузок от машин и грунта;
– определение конструкции крепления стенок выемок;
– выбор типов машин, применяемых для разработки грунта, и мест их установки;
– дополнительные мероприятия по контролю и обеспечению устойчивости откосов в связи с сезонными изменениями;
– определение мест установки и типов ограждений выемок, а также лестниц для спуска работников к месту производства работ.
Производство работ, связанных с нахождением работников в выемках с вертикальными стенками без креплений в нескальных и не замерзших грунтах выше уровня грунтовых вод и при отсутствии вблизи подземных сооружений, допускается при их глубине, не более:
– 1 м – в насыпных неслежавшихся и песчаных грунтах;
– 1,25 м – в супесях;
– 1,5 м – в суглинках и глинах.
Наибольшую крутизну откосов временных выемок, устраиваемых без креплений в нескальных грунтах выше уровня подземных вод (с учетом капиллярного поднятия воды) или в грунтах, осушенных с помощью искусственного водопонижения, следует принимать с учетом глубины выемки согласно данным, приведенным в таблице:
Наибольшая крутизна откоса при глубине выемки, м,
Песчаные и гравийные
1. Крутизна откоса – отношение высоты откоса к заложению.
2. При напластовании различных видов грунта крутизну откосов следует назначать по наиболее слабому виду грунта.
3. К неслежавшимся насыпным грунтам относятся грунты с давностью отсыпки до двух лет для песчаных и до пяти лет – для пылевато-глинистых грунтов.
При глубине выемок более 5 м и видах грунтов, не предусмотренных в приведенной таблице, крутизну откосов в выемках следует устанавливать по расчету (проекту).
Производство работ в выемках с откосами, подвергшимися увлажнению, разрешается только после тщательного осмотра руководителем работ состояния грунта откосов и обрушения неустойчивого грунта в местах, где обнаружены «козырьки» или трещины (отслоения).
Не разрешается разрабатывать грунт в выемках «подкопом».
Выемки, разработанные в зимнее время, при наступлении оттепели должны быть осмотрены и приняты меры по обеспечению устойчивости откосов или креплений. Валуны и камни, а также отслоения грунта, обнаруженные на откосах, должны быть удалены.
Конструкция крепления вертикальных стенок выемок глубиной до 3 м должна быть, как правило, выполнена по типовым проектам. При большей глубине, а также сложных гидрогеологических условиях крепление должно быть выполнено по индивидуальному проекту. Верхняя часть креплений должна выступать над бровкой выемки не менее чем на 0,15 м.
Крепления необходимо устанавливать в направлении сверху вниз по мере разработки выемки на глубину не более 0,5 м. Разборку креплений следует производить снизу вверх по мере обратной засыпки грунта, если другое не предусмотрено ППР.
Для прохода на рабочие места в выемки следует устанавливать трапы или маршевые лестницы шириной не менее 0,6 м с ограждениями или приставные лестницы. Приставные лестницы должны быть прочно закреплены и на 1 м возвышаться над выемкой. Трапы (маршевые лестницы) должны иметь поручни высотой 1,1 м. Не допускается производство работ одним человеком в выемках глубиной 1,5 м и более.
Отвалы грунта, машины, механизмы и другие нагрузки допускается размещать за пределами призмы обрушения грунта на расстоянии, установленном в ППР, но не менее 0,6 м. При расчете устойчивости откосов необходимо учитывать нагрузки, превышающие 10 кН.
Необходимо отметить, что организация и выполнение земляных работ должны осуществляться при соблюдении как требований
ТКП 45-1.03-44-2006 (02250) «Безопасность труда в строительстве. Строительное производство», так и требований технического кодекса установившейся практики ТКП 45-1.03-40-2006 (02250) «Безопасность труда в строительстве. Общие требования», утвержденного и введенного в действие приказом Министерства архитектуры и строительства Республики Беларусь от 27 ноября 2006 г . № 334 (в частности – требований раздела 8 «Эксплуатация строительных машин, транспортных средств, производственного оборудования, средств механизации, приспособлений, оснастки, ручных машин и инструмента»).
Помимо указанных технических нормативных правовых актов общие требования безопасности для землекопов и других работников, выполняющих земляные работы с применением ручного немеханизированного инструмента, ручных электрических и пневматических машин устанавливает Межотраслевая типовая инструкция по охране труда при выполнении земляных работ, утвержденная постановлением Министерства труда и социальной защиты Республики Беларусь от 30 ноября 2004 г . № 137.
Согласно указанной Инструкции к выполнению земляных работ (разработке траншей, котлованов, подготовке ям для опор и тому подобных работ) допускаются работники не моложе 18 лет, прошедшие в установленном порядке медицинский осмотр, обучение, инструктаж и проверку знаний по вопросам охраны труда. Выполнение земляных работ осуществляется под руководством мастера, прораба, другого ответственного за их производство должностного лица (далее – руководитель работ), а при выполнении таких работ в местах расположения действующих подземных коммуникаций – в присутствии руководителя работ.
При выполнении земляных работ следует также выполнять требования строительных норм Республики Беларусь СНБ 5.01.01-99 «Основания и фундаменты зданий и сооружений», утвержденных приказом Министерства архитектуры и строительства Республики Беларусь от 21 января 1999 г . № 7, в разделе 10 которых отражены основные требования по производству работ и технике безопасности.
Кроме того, производству земляных работ посвящена глава 15 Межотраслевых общих правил по охране труда, утвержденных постановлением Министерства труда и социальной защиты Республики Беларусь от 3 июня 2003 г . № 70.
Машинисты экскаваторов, бульдозеров, рыхлительных и других строительных машин должны соблюдать требования безопасности, изложенные в инструкциях по охране труда для конкретных профессий.
Указанных нормативные правовые акты, технические нормативные правовые акты содержат общие требования безопасности при производстве земляных работ. Помимо общих требований безопасности, при производстве земляных работ необходимо выполнять и специальные, которые должны быть отражены в организационно-технологической документации (ПОС, ППР).
С учетом изложенного, в целях недопущения производственного травматизма при выполнении земляных работ Департамент государственной инспекции труда Министерства труда и социальной защиты Республики Беларусь полагает целесообразным рекомендовать организациям, выполняющим указанные работы:
1. провести внеплановый инструктаж с работниками, выполняющими земляные работы, с использованием предоставленной информации;
2. обеспечить безусловное выполнение земляных работ в соответствии с требованиями нормативных правовых актов, технических нормативных правовых актов.
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.
Откосы грунта при глубине 1 м
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.
