Проектирование котлованов. Обеспечение устойчивости стенок котлованов.

Общие положения

Проекты разработки котлованов составляют в тех случаях, когда глубина котлована превышает 2 м и для его устройства требуется применение каких-либо защитных мероприятий — сложных ограждений, глубинного водоотлива и т.д. Проект разработки котлована должен включать в себя чертежи котлована.

 

НАЗНАЧЕНИЕ КОТЛОВАНОВ

    Назначение котлованов заключается в восприятии нагрузок, возникающих от всех выше расположенных конструкций или сооружений.      Кроме того, в процессе сооружения котлованов и защиты их от грунтовых вод должна быть обеспечена безопасность проведения всех строительных работ ниже отметки поверхности грунта.
     Конструкции крепления стенок или откосов котлованов должны воспринимать все нагрузки от давления грунта и грунтовых вод и защищать его от их оползания или обрушения и затопления. Как правило, котлованы выполняются открытым способом. Они имеют естественные необлицованные откосы или облицованные, или защищенные стенками, а в отдельных случаях котлованы могут выполняться подземным способом.

         Способ сооружения и конструктивное решение крепления стенок зависят от гидрологических и технологических условий.

 

Основными факторами, влияющими на конструкцию котлована, являются:
-геометрические размеры конструкции, для которой сооружается котлован;

-глубина выемки;

-геологические и гидрологические условия;

-технология выполнения земляных и строительных работ по сооружению основания;

-местные условия;

 

Устройство котлованов с наклонными откосами или вертикальными закрепленными стенками позволяет:

-применять высокопроизводительные машины по выемке грунта;
-обеспечить свободное рабочее пространство;

- упростить процесс производства работ;

- исключить многочисленные дополнительные виды работ;

-экономить строительные материалы.

ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ

Небольшие котлованы с незакрепленными откосами устраиваются при необходимости отвода воды со строительной площадки. Глубина таких котлованов может быть различной.
Ограничением в применении незакрепленных откосов является отсутствие достаточных площадей для их размещения. Такие котлованы не применяются также в тех случаях, когда объем вынимаемого грунта значительно превосходит объем, необходимый для размещения самого сооружения, по экономическим соображениям.
           Целесообразность устройства откосов становится проблематичной в случаях, когда земляные работы выполняются малопроизводительнымимеханизмами или лишь частично механизированы. В таких котлованах и траншеях 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:
45⁰ — для легких несвязных грунтов;
60° — для средних несвязных грунтов;
80° — для прочных несвязных грунтов.

Значения рекомендуемых углов наклона откоса могут быть снижены 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 а, следовательно, к снижению устойчивости откоса.

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. 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.
         Другой вариант крепления траншей - это углубление дна непосредственно под укладываемую конструкцию, при котором высвобождается значительная рабочая площадь.

     Современные методы крепления стенок котлованов и траншей

    Конструкция и технология устройства ограждения при строительстве подземного сооружения открытым способом должны удовлетворять следующим основным требованиям:

- обеспечивать устойчивость стен котлована в процессе и после полной разработки грунта;

- воспринимать нагрузку от сооружения, если ограждение входит в состав конструкции подземного сооружения;

- обеспечивать водонепроницаемость, если невозможно или экономически нецелесообразно выполнение  водопонижения;

- должна быть предусмотрена многократная оборачиваемость элементов крепи, если ограждение является временным;

- крепление не должно загромождать котлован, мешать выемке и обратной засыпке грунта и монтажу основных конструкций;

- обеспечивать сокращение материалоемкости, трудоемкости и сроков строительства;

- обеспечивать сохранность эксплуатируемых наземных и подземных объектов, попадающих в зону влияния строящегося подземного сооружения;

- обеспечивать соблюдение экологических требований (соблюдение допустимых норм по шуму, вибрации, защите окружающей среды).