Разработка котлована с креплениями откосов

Строительные конструкции

Чичерин Василий. Блог инженера

Разработка котлованов под фундамент. Общие сведения

Разработка котлованов под фундамент

Способы разработки грунта принимаются в зависимости от конструкции и глубины заложения фундамента. Грунты под малозаглубленные ленточные и столбчатые фундаменты могут разрабатываться вручную, а выемка грунта под заглубленные фундаменты и фундаменты с цокольным (подвальным) этажом разрабатывается механизированным способом. Учитывая то, что ширина индивидуального дома редко превышает 12—15 м, разработку котлована можно вести экскаватором, оборудованным обратной лопатой, с ёмкостью ковша 0,25—0,65 м3 на гусеничном или колесном шасси или экскаватором-погрузчиком (рис. 1).

Рис. 1. Схема разработки котлована экскаватором: 1 — экскаватор; 2 — грунт для обратной засыпки; 3 — недобор грунта экскаватором 10—15 см

Рис. 2. Крутизна откосов котлованов и траншей в грунтах естественной влажности: а — песчаный грунт; б — супесь; в — глины и суглинки

Недобор грунта разрабатывается вручную перед устройством фундамента. При разработке грунта в радиус действия экскаватора не должны попадать провода линии электропередач. Грунт, выбираемый из котлована (траншеи), необходимо размещать на расстоянии не менее 1 м от края разработки. Рытье котлована и траншей с вертикальными стенками без крепления можно производить только в грунтах естественной влажности и при отсутствии грунтовых вод.

Глубина выемки, м, не должна превышать:

· в песчаных и гравелистых грунтах — 1;

· в супесчаных — 1,25;

· в глинах и суглинках — 1,5;

· в особоплотных грунтах — 2,0.

Работы по сооружению фундамента в траншеях без креплений следует производить сразу же за отрывкой грунта во избежание его осыпания или сползания. Если в траншее будут находиться люди, ширина ее должна быть не менее 0,7 м с учётом креплений.

Соблюдение правил производства земляных работ позволит избежать выполнения дополнительных работ из-за обрушения и сползания откосов, перебора выемки грунта и др.

Разработка котлована и траншей на глубину, превышающую пределы, указанные выше, производится с откосами или с креплением вертикальных стенок. Допустимая крутизна откосов котлованов и траншей в грунтах естественной влажности показана на рис. 2.

Минимальная ширина траншей должна удовлетворять следующим требованиям:

под ленточные фундаменты и конструкции подвального этажа — с учётом размеров конструкции, опалубки и ее крепления с добавлением 0,2— 0,3 м с каждой стороны;

под трубопроводы — не менее наружного диаметра трубы с добавлением 0,5 м при укладке отдельными трубами.

При наличии в период производства работ подземных вод мокрыми следует считать грунты, расположенные выше или ниже уровня грунтовых вод на величину капиллярного поднятия:

· 0,3—0,5 м — для песков, от пылеватых до крупных;

· 1,0м — для суглинков и глин.

Разработку грунта в котлованах или траншеях при переменной глубине заложения фундаментов следует вести уступами (рис. 3).

Рис. 3. Схема котлована с переменной глубиной заложения фундамента

Рис. 5. Схема обратной засыпки пазух фундамента: 1 — фундамент; 2 — стена подвала; 3 — гидроизоляция; 4 — асбестоцементные плоские листы; 5 — бетонный пол подвала; 6 — зона уплотнения грунта вручную; 7 — граница засыпки дренажа песком; 8 — дренажная труба; 9 — засыпка дренажа щебнем; 10 — слои грунта, уплотняемые легкими механическими трамбовками; 11 — отмостка; 12 — вентиляционный короб; 13 — перекрытие подвального этажа; 14 — утепленная кирпичная стена. Примечание.Толщина отсыпаемого слоя грунта принимается до 0,25 м.

Отношение высоты уступа к его длине должно быть не менее: при связных грунтах — 1:2; при несвязных грунтах — 1:3. Это соотношение — упрощенный вариант, позволяющий без расчета границы сжимаемой зоны и несущей способности грунта сохранить устойчивость основания.

Защита котлована от грунтовых вод

Многие застройщики начинают строительство дома без проведения инженерно-геологического исследования участка. При наличии высокого уровня грунтовых вод в разработанный котлован может просочиться вода и воспрепятствовать сооружению фундамента. При возведении монолитного фундамента на слабопроницаемых грунтах уложенная в конструкцию бетонная смесь будет подмываться и вымываться грунтовыми водами, что приведёт к разрушению сооружения. В таких случаях приходится срочно принимать меры по защите основания от замачивания. Даже круглосуточная откачка воды не остановит приток грунтовых вод.

Защитить основание можно искусственным понижением уровня грунтовых вод с помощью специального водопонизительного оборудования: электроосушением с использованием установок типа ЛИУ; вакуумированием с применением установок типа УВВ-1, УВВ-2 и ЭВВУ (эжекторных вакуумных водопонизительных установок) или другого оборудования. Но эти дорогостоящие и сложные способы защиты котлована редко используют даже специализированные фундаментостроительные организации. Устраивать противофильтрационные диафрагмы способом «набивного шпунта» или «стена в грунте» тоже трудозатратно и еще дороже. Стоимость водопонижения может приблизиться к стоимости строительства фундамента, что значительно дороже стоимости гидрогеологических изысканий строительной площади.

Рис. 4. Вариант защиты котлована от грунтовых вод: 1 — фундамент; 2 — песчаная подушка; 3 — канава для сбора воды; 4 — гравийная пригрузка; 5 — шпунтовая стенка; 6 — верхний слой водоупора; 7 — уровень земли

В слабопроницаемых грунтах наиболее предпочтительным является способ открытого водоотлива в тех случаях, когда отсутствует опасность суффозии (разрушение структуры грунта). Котлован можно оградить шпунтовыми стенками (деревянными или металлическими) (рис. 4). Однако такой способ требует наиболее пологих откосов и увеличивает объем земляных работ.

Засыпка пазух траншей и котлованов

Обратная засыпка пазух грунтом производится после проверки устройства фундаментов, прокладки трубопроводов, их испытания и сдачи по акту. Засыпка и послойное уплотнение грунта должны выполняться с обеспечением сохранности гидроизоляции фундаментов и стен подвала. Засыпку пазух доводят до отметок, гарантирующих надежный отвод поверхностных вод.

Обратную засыпку траншей, на которые не передаются дополнительные нагрузки, можно выполнять без уплотнения грунта, но с отсыпкой по трассе траншеи валика, размеры которого должны учитывать последующую осадку грунта. Узкие пазухи лучше засыпать малосжимаемыми грунтами (щебнем, песчано-гравийной смесью). Запас на осадку грунта без уплотнения принимается в процентах от высоты засыпки до 4 м для грунта:

· мелкий песок — 2;

· супесь и легкий суглинок — 3;

· глина тяжелая, суглинок, щебенистый грунт — 8.

При обратной засыпке пазух фундамента и стен подвала необходимо соблюдать нижеприведенные рекомендации с тем, чтобы давление грунта засыпки не повлияло на их устойчивость.

Засыпку пазух производят послойно. При этом толщина отсыпаемого слоя должна быть не более 25 см и число проходов не менее 4. Грунт уплотняют вручную, начиная с зон возле конструкций фундамента, стен подвала, мест ввода коммуникаций (рис. 5), а затем двигаются по направлению к краю откоса, применяя, если есть возможность, электротрамбовки типа ИЭ-4505, ИЭ-4502А. Верхний слой грунта уплотняют до отметки устройства отмостки. Чтобы уберечь гидроизоляцию стен подвала, ее закрывают плоскими асбестоцементными листами.

Проект котлована и схема монтажа.

Для построения плана и разреза котлована необходимо вычертить план фундаментов на уровне подошвы. От наружной грани фундамента отступить не менее 0,5 м и провести линию параллельную наружной грани фундаментов, Эта линия будет основанием откоса котлована. Для построения откоса необходимо определить глубину выемки котлована, равную максимальнойвысоте откосаHотк.= (Hкр -H котл.),

где (Hкр) — максимальная «красная» отметка одного из углов здания;

(Hкотл.) — отметка дна котлована, равная отметке подошвы фундамента. Далее следует воспользоваться приведенной ниже таблицей 1 для определения крутизны откоса для грунтов, в которых расположен котлован. (1: m) =Hотк. / Lотк., где

Hотк. – высота откоса;

L отк. – заложение откоса.

Согласно действующим нормам рытье котлованов и траншей с откосами без креплений в нескальных грунтах выше уровня грунтовых вод (с учетом капиллярного поднятия) или в грунтах, осушенных с помощью искусственного водопонижения, допускается при глубине выемки и крутизне откосов согласно таблице 1.

Крутизна откоса 1: m (отношение его высоты к заложению) при глубине выемки, м , не более

Примечание. При напластовании различных видов грунта крутизну откосов для всех пластов надлежит назначать по наиболее слабому виду грунта, т.е. грунту, требующему наиболее пологий откос.

Определив высоту откоса (Hотк.)=(Hкр.–Hкотл.) в каждом углу здания можно рассчитать значение заложения откоса (Lотк) в этих углах в соответствии с табличной крутизной по следующей формуле: L отк. =Hотк. х m.

Крутизна откоса 1: mпринимается общей для всего котлована по преобладающему виду грунта (рис.7).

Примерный объем котлована можно получить по упрощенной формуле:

V= [ Σ(Hотк.) /n] (Sв.+ Sн.)/2, где

Σ(Hотк.) – суммарное значение высоты откоса по углам здания;

n – количество углов у здания;

Sв. – площадь котлована по верхнему обрезу откосов;

Sн. — площадь котлована по нижнему обрезу откосов.

План котлована в расчетно-графической работе можно совместить с монтажным планом подземной части здания в М1:200 (рис.1), где показаны раскладка сборных элементов фундаментов, порядок их монтажа и схема движения монтажного крана со основными стоянками. Стоянки крана назначаются с таким расчетом, чтобы обеспечить монтаж всех элементов. (рис.6). На плане сборные элементы должны быть замаркированы и указан порядок их установки : (фп- 1).

3

где, фп-1 – марка элемента;

3 — порядковый номер установки элемента.

Рис.1 План котлована и подземной части здания с порядком ее возведения и схемой движения монтажного крана со стоянками

2.2. Определение объёмов строительно-монтажных работ

Конструкции и вид материалов элементов подземной части здания определяется типом и планировочными параметрами здания. В расчетно-графической работе рекомендуется для подземной части применять серийные сборные элементы.

Строительно-монтажные работы делятся на основные и на вспомогательные (транспортные, складирование и т.п.). Подсчет объемов строительно-монтажных работ в расчетно-графической работе производится только на основные процессы возведения несущих и ограждающих конструкций подземной части здания (фундаменты, стены, перекрытия, устройство монтажных стыков и швов ограждающих конструкций и плит перекрытий).

Подсчет объемов работ производят по планам (рис.6) и разрезам подземной части здания в М 1:200 (рис.7), на которых показана раскладка сборных элементов. На их основании составляется спецификация в единицах измерения, принятых в ЕНиР (табл.2).

При подсчете объемов работ по электросварке монтажных стыков длину сварного шва для одного элемента каркасного здания принимается в среднем 0,5м, а бескаркасных – 0,25м.

Маркировать сборные элементы рекомендуется первыми буквами названия элемента с порядковым номером, который указывает на изменение его линейных параметров см. п.2.3.