Пристрій укосів земляних споруд

Основними елементами відкритої розробки кар'єру, котловану або траншеї без кріплення є: сторона - l; висота уступу - H; форма уступу; кут укосу - а; крутизна (рис. 7.1) .Обрушеніе укосу відбувається найчастіше по лінії АС, розташованої під кутом Θ до горизонту. Обсяг АВС називають призмою обрушенія.Прізма обвалення утримується в рівновазі силами тертя, прикладеними в площині зсуву. Перед розробкою траншей і котлованів необхідно заздалегідь визначити крутизну укосів, забезпечивши безпеку вроведенія робіт, з урахуванням глибини траншеї або котловану і вибрати спосіб формування укосів. Риття котлованів і траншей з укосами без укріплення в нескельних грунтах вище рівня грунтових вод   (З урахуванням капілярного підняття) або в ґрунтах, осушених за допомогою штучного водозниження допускається з дотриманням нормативної глибини виїмки і крутизни укосів.

Перед відкриттям котлованів і траншей без укосів, не залежно від виду грунту, розрахунковим шляхом необхідно визначити їх максимально безпечну глибину, що забезпечує стійкість вертикальних стінок. Методика розрахунку безпечної глибини котлованів і траншей без укосів така:

1. Розраховують критичну висоту вертикальної стінки котловану (траншеї) за формулою:

де Н - критична висота вертикальної стінки, м; С - сила зчеплення грунту, т / м2; γ - об'ємна вага грунту т / м3; φ - кут в нутреннего тертя

2. Визначають граничну глибину котловану або траншеї з вертикальною стінкою, вводять коефіцієнт запасу, який приймається рівний 1,25:

Н   пр. = Н   к / 1,25,

де Н   пр - гранична висота вертикальної стінки, м.

Глибина розробки котлованів і траншей з вертикальними стінками без кріплень встановлюється відповідно до ДБН А.3.2.2-2009 і становить не більше 1 м в насипних, піщаних, великоуламкових грунтах; 1,25 м, в супісках, 1,5 м в глинах. При проектуванні котлованів і траншей глибиною понад 5м необхідно провести розрахунок стійкості укосів. Згідно ДБН А.3.2.2-2009, переміщення, установка і робота машин поблизу виїмок з незакріпленими укосами дозволяється тільки за межами призми обвалення на відстані, встановленій проектом виробництва робіт. При відсутності рішень в ППР найменша відстань до найближчих опор машин вибирається по табл. 4.4. При глибині виїмки менше 5 м найменше допустима відстань від верхньої будови колії (Кінця шпали, гусениці, колеса) до основи укосу визначається за наближеною оцінкою заднього краю призми обвалення з використанням формули:

l   н = 1,2ah +1,

де h - глибина виїмки, м, а - коефіцієнт закладення укосу, який приймається за даними табл. 5.2.

характеристики ґрунту

Забезпечення стійкості земляних споруд.

Забезпечення стійкості земляних споруд є найважливішим требо-

ванием, що пред'являються до них. Щоб еѐ забезпечити, земляні споруди зводять з укосами необхідної крутизни. Крутизна укосу виїмки або насипу залежить головним чином від кута природного укосу грунту. Еѐ приймають в залежності від глибини виїмки або висоти насипу, властивостей грунту, їх вологості, характеру споруд (посто-

янние або тимчасові) та інших факторів. Найбільша допустима крутизна укосів

котлованів і траншей глибиною до 5 м, що відриваються в нескельних грунтах вище рівня грунтових вод (УГВ) або в грунтах, осушених за допомогою штучного водозниження, регламентованого СНиП (табл. 1).

Таблиця 1. Найбільша крутизна схилів.

		кут між		кут між		кут між
		напрямком	крутизна	напрямком	крутизна	напрямком	крутизна
		укосу і гори-		укосу і гори-		укосу і гори-
		зонталью,		зонталью,		зонталью,
				При глибині виїмки, м, до
	насипний
	Піщаний і гра-
	війна влаж-
	ний (ненаси-
	глинистий:
	суглинок
	Лѐсс і лѐссо-
	морений:
	піщаний, су-
	піщаний
	суглинний

при нашаруванні різних видів   грунтів (крім рослинного) крутизну укосу для всіх пластів призначають по слабшому грунту (з меншою крутизною). Для уривки виїмок глибиною більше 5 м крутизна укосу встановлюється з розрахунку виходячи зі значень кута внутрішнього тертя () і питомого зчеплення грунту (С) з учѐтом навантаження на бермі укосу. Орієнтовно крутизну укосу таких виїмок в НЕ переувлажнѐнних грунтах для середніх значень () і (С) можна приймати за таблицею 2. При необхідності уривки виїмок нижче УГВ, де будуть обводнѐнние грунти, крутизну і укосів приймають за таблицею 3.

Технологія будівельних процесів. лекція 5.3

Таблиця 2. Розрахункова максимально допустима крутизна схилів.

	Група грун-			При глибині виїмки, м
		Пісок (вологий нена-
		насичення)
		суглинок
		Важкий суглинок, глина

Таблиця 3. Допустима крутизна схилу в обводнених ґрунтах.

		При глибині виїмки, м
дрібнозернистий
середньо- і крупнозернистий
суглинок
Гравелистий і галечникові (гравію
і гальки понад 40%)
Разрихлѐнний скельний

Однак не завжди є можливість риття котловану або траншей з похилими схилами необхідної крутизни, щоб забезпечити їх стійкість. Таке, зокрема, може бути при уривку виїмок в стеснѐнних умовах міської забудови і тоді доводиться їх відривати з вертикальними схилами. Для запобігання обвалення вертикальних стінок необхідно влаштовувати їх тимчасове кріплення. При цьому слід мати на увазі, що без кріплень вертикальних стінок траншей і котлованів, розташованих вище УГВ, допускається при глибині їх не більше: в піщаних і великоуламкових грунтах - 1 м; в супісках - 1,25 м; в суглинках і глинах (крім дуже міцних) - 1,5 м; в дуже міцних суглинках і глинах - 2 м.

Способи та конструкції кріплень вертикальних стінок котлованів і тран-

шей залежать від їх глибини і розмірів, фізичних і гідрогеологічних властивостей ґрунтів, наявності динамічних навантажень у краѐв виїмки (від машин і механізмів) і прийнятих способів наступних робіт (монтажу будівельних конструкцій, труб і т.п.).

Залежно від конструктивного рішення розрізняють кріплення наступних типів: розпірні, консольні, консольно-розпірні, консольно-анкерні, підкісні (рис. 1а). Тип кріплення вибирають залежно від призначення і розмірів виїмки, властивостей ґрунтів, величини припливу ґрунтових вод і умов виробництва робіт.

За характером конструктивного виконання і ступеня оборотності кріплення може бути інвентарними і стаціонарним (з окремих елементів), суцільним або з прозора.

розпірні кріпленнянайбільш поширені. Вони застосовуються для траншей глубінойдо 3 м і складаються з щитів (суцільних або з прозора), стійок (або прогонів), розсувних гвинтових розпірок або рам. На рис. 1б пріведѐн інвентарний варіант виконання кріплення. Таке кріплення складається з дерев'яних щитів 2 х 0,5 м, вертикаль

але соедінѐнних брусів 80 х 150 мм, металевих стійок з труб діаметром 70 мм з отворами для кріплення розтискних телескопічних розпірок. Кріплення стін виробляють відразу ж після уривки траншеї.

Малюнок 1. Кріплення вертикальних стін виїмок: а - схеми типів конструктивних рішень   кріплень стінок траншей і котлованів: I - распорное; II - консольне; III - консольно-распорное; IV - консольно-анкерне; V - підкісний: 1 - щити; 2 - стійки (палі); 3 - анкери; 4 - розпірки; 5 - підкоси; 6 - упори; б - інвентарна распорное

кріплення: 1 - металеві стійки; 2 - куточок; 3 - загострення; 4 - щити; 5 - розпірки телескопічної конструкції; 6 - болт; в - консольний тип: 1 - стійки; 2 - щити і пластини; г - консольно-розпірний тип кріплення: 1 - двотаврові балки; 2 - підтримують сталеві куточки; 3 - дерев'яні розпірки; 4 - дошки захищає елемента кріплення (забирка); д - консольноанкерний тип: 1 - стійки; 2 - забирка; 3 - паля-анкер; 4 - засипка; 5 - тяжі; е - шпунтове огорожу з внутрішнім анкерним кріпленням: 1 - шпунтова стінка; 2 - балки; 3 - тяги; 4 - анкери.

Консольні (рис. 1в) і консольно-розпірні   (Рис. 1г) кріплення використовуються при глибинах уривки 3 м в слабких водонасичених грунтах. Конструктивними елементами кріплень цього типу є: металеві стійки-палі, суцільна забирка з дощок і розпірки між стійками.

Консольно-анкерні    кріплення (рис. 1д) на відміну від консольних мають анкери, що складаються з якорів і тяжів до стійок. Якоря зазвичай встановлюють від бровки на відстані не менше 1,5 h (де h - глибина виїмки), а їх кількість визначають по расчѐту.

шпунтові огородженнястін є різновидом консольних огорож і влаштовуються при глибоких котлованах, великому бічному тиску грунту, складних гідрогеологічних умовах. Шпунтові огорожі являють собою суцільні стінки з попередньо завантажених в грунт сталевих або дерев'яних шпунтин з замковими з'єднаннями. Існує три варіанти виконання шпунтових огорож: консольне, распорное і анкерне (рис. 1е).

підкісні кріпленнявикористовуються для кріплення стін котловану і складаються з забирки, стійки, підкоси, лежня і наполегливої ​​якоря. Кріплення такого типу ускладнюють роботи в котловані і тому застосовуються рідко.

  → Земляні роботи

  Забезпечення стійкості земляних споруд

Стійкістю земляних споруд називається їх здатність зберігати проектну форму і розміри і обумовлюється рівновагою мас під дією зовнішніх і внутрішніх сил. Стійкість залежить від кута природного укосу грунту, який утворюється площиною укосу з горизонтальною площиною поверхні грунту. Величина кута природного укосу визначається дослідним шляхом.

Крутизна укосів насипів або виїмки характеризується відношенням висоти укосу Н до його закладення або тангенсом кута нахилу укосу до горизонту
  (Рис. 3. 1).

Найбільша крутизна схилів залежить від висоти насипу або глибини виїмки, характеристики грунтів (кута внутрішнього тертя, зчеплення, вологості) і умови виконання робіт (рис. 3.2),

Мал. 3.1. елементи укосу
  про -насипі; б - виїмки; Я-висота укосу; 1-проекція укосу на горизонтальну площину; а -крутізна укосу

Мал. 3.2. Поперечні профілі земляного полотна

Мал. 3.3. Принципові схеми типів кріплень
  а - консольного; б - анкерного; в - консольно-распорного; г - распорного; д - підносні; е - підвісного; 1 - щити (дошки); 2 -стійки (палі); 3 - анкери; 4 - розпірки; 5 - підкоси; 6 - упори (якоря); 7 -опори; 8 - кільце

Способи кріплення укосів тимчасових вилучень. при веденні земляних робіт   на території діючих підприємств в умовах обмеженого простору або при наявності грунтових вод, пливунів і при інших складних гідрогеологічних умовах необхідно проводити кріплення траншей і котлованів. Необхідність кріплень встановлюється проектом; пристрій кріплень вертикальних стінок траншей і котлованів вимагає значних затрат ручної праці, тому кріплення виробляють тільки в тому випадку, коли це економічно доцільно або коли не представляється можливим пристрій укосів.

Мал. 3.4. Шарнірно-гвинтові кріплення

Залежно від виду грунту, ширини і глибини виїмок і термінів служби застосовуються різні типи   кріплень. Для вузьких траншей глибиною 2-4 м в сухих ґрунтах застосовуються горизонтально-рамне кріплення, що складається зі стійок, горизонтальних дощок або дощатих (суцільних і несплошних) щитів і розпірок, що притискують дошки або щити до стінок траншеї. Розпірки встановлюють по довжині траншеї на відстані 1,5-1,7 м одна від одної і по висоті через 0,6 0,7 м.

У тих випадках, коли виключається можливість установки розпірок (при розробці широких котлованів), застосовують анкерні або підкісні кріплення.

Для пристрою анкерних кріплень уздовж стінок котловану забивають стійки на глибину 0,5-1 м, зверху відтягують їх анкерними тягами у вигляді двох пластин, прикріплених до похило забитої палі, а за стійками встановлюють щити або дощату стіну.

Підкісні кріплення складаються з дощатих щитів, що встановлюються уздовж укосів стійок, які утримуються підкосами, і упорів, що забиваються у підстави підкосів.

Консольно-розпірні кріплення характеризуються тим, що стійки (палі) утримуються головним чином шляхом защемлення нижньої їх частини, забитої в дно виїмки. Найбільш широко застосовується кріплення з дерев'яного або сталевого шпунта. При безрозпірного кріпленні стійки розташовуються через певний крок, а в шпунтових їх забивають без інтервалу. Як шпунта можуть бути використані сталеві профілі.

При окремому кріпленні стійки у верхній частині крім защемлення закріплюються ще й анкерами. На відміну від анкерного кріплення при консольно-рас-порно затисканні стійки кріплять угорі розпірками.

Підвісні кріплення мають горизонтальні елементи, що виконують роль наполегливих прогонів, які підвішують до опорній рамі, що укладається на поверхні виїмки.

Цей вид кріплення найбільш часто застосовується для кріплення шурфів прямокутного перетину глибиною до 2-5 м в залежності від призначення.

В сипучих і нестійких грунтах   ставлять розпірні або срубовой кріплення з пластин і брусів (рис. Ш.З).

У вузьких грунтах і при сильному припливі води забивають огороджувальні шпунтові стінки з дощок або брусів, що укріплюються розпірками. На поверхні землі за розмірами колодязя укладають дерев'яну брусчатую раму, а потім з зовнішніх сторін брусів рами, впритул до них, забивають дошки довжиною 1,5-2 м з деяким нахилом і під захистом забитих дощок риють котлован. Після заглиблення на 1 - 1,5 м на дні колодязя встановлюють другу таку ж раму і забивають-другий ряд дощок.

У такому ж порядку роботу продовжують до досягнення необхідної глибини.

Кріплення вертикальних стінок траншей глибиною до 3 м повинно бути, як правило, інвентарним (рис. Ш.4). Щити зазвичай встановлюють вертикально і розпирають їх інвентарними металевими розпірками. У зв'язкових грунтах природної вологості встановлюються щити з прорізами, а в грунтах з підвищеною вологістю застосовуються суцільні щити.

Необхідність кріплення вертикальних стінок траншей і котлованів або розробка їх вузькі всередині обґрунтовується проектом залежно від глибини, стану грунтових вод та інших місцевих умов.

Норми передбачають розробку в певних випадках траншей і котлованів з вертикальними стінками без кріплення при відсутності грунтових вод, в грунтах природної вологості. Глибина виїмки без кріплення не повинна перевищувати: у піщаних і гравелистих грунтах- 1 м, в супесях- 1,25; в суглинках і глінах- 1,5 м; в особливо щільних нескельних грунтах-2 м.

Розробка траншей з вертикальними стінками роторними і траншейними екскаваторами в зв'язкових грунтах (суглинках, глинах) допускається без кріплення на глибину не більше 3 м.

Роботи зі спорудження фундаментів, прокладання інженерних мереж і т. П. В траншеях з вертикальними стінками без кріплень слід вести негайно слідом за виїмкою грунту, щоб уникнути, його осипання або сповзання.

Під час риття в зазначених умовах більш глибоких траншей і котлованів без кріплень необхідно влаштовувати укоси, крутизну яких визначають за СНіП.