2014-02-04
2199
Обеспечение устойчивости стен котлованов
Способы крепления стен котлованов. Если строительные работы ведутся не в стесненных условиях, то наиболее экономичным является придание бортам котлована таких углов откоса, при которых обеспечивается их устойчивость без специального крепления. При глубине котлована до 5 м наибольшая допустимая крутизна откосов принимается по таблице 4.2; при большей глубине – определяется расчетом.
Т а б л и ц а 4.2 – Отношение высоты откоса к его заложению при глубине
выемки Н
| Грунт | Н < 1,5 м | Н = 1,5–3 м | Н > 3 м |
| Песчаный влажный | 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 |
| Скальный | – | 1: 0 | 1: 0,1 |
Если строительство ведется в стесненных условиях и стенам котлована необходимо придать вертикальную форму, то используются распорные, подкосные, закладные, шпунтовые консольные и заанкерованные крепления.
Распорные крепления применяются в грунтах, которые непродолжительное время сохраняют вертикальный откос (рисунок 4.7, а). Щиты выполняются из досок или рифленого металла, распорки – металлические винтовые. В более широких котлованах щиты подпираются подкосами (рисунок 4.7, б).
|
|
|
а) б)
 |
Рисунок 4.7 – Крепление откосов: а – распорное; б – подкосное: 1 – щиты; 2 – винтовая распорка; 3 – стойка; 4 – подкосы; 5 – упорные свайки
Для поддержания стен глубоких и больших в плане котлованов применяют закладные крепления. Они состоят из вертикальных стальных двутавровых стоек, погруженных в грунт забивкой, вибрированием или в заранее пробуренные скважины, и закладываемых между ними по мере откопки котлована деревянных, металлических или железобетонных элементов (забирок) – рисунок 4.8.
Рисунок 4.8 – Закладное крепление: 1 – двутавр; 2 – забирка; 3 – распорка |
В водонасыщенных глинистых грунтах и мелкозернистых песках с плывунными свойствами надежным видом крепления являются шпунтовые стены. Шпунтовая стена – это ряд погруженных (забитых, вдавленных или погруженных вибрацией) по контуру котлована до его откопки вплотную друг к другу деревянных, железобетонных или металлических элементов специального профиля.
Деревянный шпунт применяется для крепления малых котлованов глубиной и размерами в плане до 2–3 м. Для больших котлованов наиболее популярен стальной шпунт (рисунок 4.9), параметры нескольких типоразмеров которого приведены в таблице 4.3. Там же приведены расчетные изгибающие моменты при расчетном сопротивлении стали С255 на изгиб по пределу упругости Ry = 250 МПа. Обращаем внимание на то, что момент сопротивления 1 м шпунтовой стенки оказывается значительно больше, чем сумма моментов двух с половиной шпунтин. Это происходит за счет того, что при стыковке шпунтин толщина образующейся стенки с рифленым сечением удваивается.
|
|
|
а) б)
в) г)
Рисунок 4.9 – Профили металлического шпунта: а – плоский; б – корытный; в – ко
рытный типа «Ларсен»; г – Z-образный
При глубине котлована до 6 м применение шпунта корытного профиля, заглубленного ниже дна котлована на некоторую величину, определяемую расчетом, может обеспечить устойчивость стенки без дополнительного ее крепления (консольная стенка). При большей глубине котлована или при установленной расчетом необходимости погружения шпунта до глубины, более удвоенной. глубины котлована, применяется распорное, а в широких котлованах – анкерное крепление шпунтовых стен.
Т а б л и ц а 4.3 – Параметры корытного шпунта типа «Ларсен»
| Тип | Размеры шпунтины, м | Масса 1 м | Момент сопротивления/ момент инерции, | Расчетный изгибающий момент | |||
| ширина | высота | шпунтины | 1 м стенки | шпунтины | 1 м стенки | ||
| Л-III Л-IV Л-V | 0,4 0,4 0,4 | 0,168 0,180 0,180 | 258/2760 405/4660 420/6243 | 1600/23200 2200/39600 3000/54000 | 64,5 101,25 105,00 |
Анкеры. Применение анкеров допускается во всех грунтах, за исключением глинистых текучей и текучепластичной консистенции, торфов, илов. Наиболее распространенные типы анкеров изображены на рисунке 4.10.
Простейший анкер траншейного типа (см. рисунок 4.10, а) состоит из анкерной плиты, воспринимающей горизонтальную нагрузку, и несущего элемента из стального стержня или троса. Анкеры траншейного типа применяются для крепления шпунтовых и подпорных стен небольшой высоты.
 |
Рисунок 4.10 – Грунтовые анкеры: а – траншейный; б – инъекционный: 1 – тяга; 2 – анкерный блок; 3 – засыпка траншеи; 4 – корень
Для крепления высоких стен, в том числе и с несколькими ярусами анкерного крепления, обычно используют инъекционные анкеры. Скважины для анкеров пробуриваются или пробиваются ударными механизмами. При устройстве инъекционного анкера (см. рисунок 4.10, б) после погружения в скважину несущего элемента придонная часть скважины перекрывается пробкой и туда под давлением 1–2,5 МПа подается цементный раствор. В результате в донной части скважины образуется уширение (корень анкера). В качестве несущих элементов инъекционных анкеров используются трубы, по которым в процессе изготовления цементирующая смесь подается в скважину.
Несущая способность анкера ориентировочно определяется расчетом, а в процессе строительства – пробными испытаниями.
Расчетная несущая способность по грунту плитного анкера траншейного типа (см. рисунок 4.10, а) равна пассивному отпору грунта по площади плиты:
,
где Ар – площадь плиты, м2; h – глубина центра плиты, м.
Несущая способность инъекционных анкеров определяется по аналогии с методикой расчета несущей способности свай как сумма сопротивлений по торцу и по боковой поверхности корня:
,
где 
– опорная площадь корня при работе на выдергивание, м2; D – диаметр корня, принимаемый равным 3 d, м; d – диаметр скважины, м; U = π D – периметр сечения корня, м; L = длина корня, м; R, Rf – сопротивления по торцу и по боковой поверхности корня, кПа, которые зависят от глубины заложения корня и грунтовых условий и могут приниматься по таблицам 2.3 и 2.4 соответственно.
