Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Фундаменты

Обеспечение устойчивости стен котлованов


Обеспечение устойчивости стен котлованов

При возведении фундаментов в открытом котловане проектом производства работ предусматривается выполнение следующих мероприятий: отрывка котлована, крепление стен котлована, его осушение, подготовка основания, устройство фундаментов и обратная засыпка пазух с надлежащим уплотнением.

Проектирование котлованов начинают с горизонтальной и вертикальной привязки котлована к местности с указанием на планах и разрезах основных осей, размеров, абсолютных отметок дна и всех заглублений. В проекте предусматриваются мероприятия, направленные на предотвращение затопления поверхностными и подтопления подземными водами, нарушения природной структуры грунтов при производстве работ, возможного промерзания в зимний период и нарушения сохранности рядом расположенных зданий и сооружений.

Надежность и устойчивость, а также значения осадки естественных оснований во многом зависят от способа производства работ по разработке котлованов и устройства оснований и фундаментов.

Важно устраивать фундаменты в минимальные сроки, особенно в зимний или дождливый период года, тем самым снижая затраты на осушение котлована и сохраняя природную структуру грунтов.

Работы нулевого цикла и устройство фундаментов разрешается начинать только после приемки котлована и грунтов основания, что оформляется специальным актом.

Сохранение природной структурыоснованйя обеспечивают с помощью защитного слоя грунта, который удаляют из котлована только непосредственно перед возведением фундамента. Толщина этого слоя указывается в проекте.

Отвод атмосферных осадков из котлована осуществляется с помощью открытого водоотлива.

Для обеспечения нормального ведения работ по устройству фундаментов, возводимых в открытых котлованах, необходимо исключить и возможность обрушения откосов. Устойчивость стенок котлована обеспечивается с помощью придания им соответствующих уклонов или использования специальных креплений.

Выбор величины откосов и способа крепления зависит от глубины котлована, особенностей напластования и свойств отдельных слоев грунта, уровня подземных вод, способа производства работ и расстояния до существующих зданий и сооружений.

1. Назначение крутизны откосов котлованов и траншей. Некоторые виды грунтов, особенно связные, способны держать вертикальный откос в Пределах некоторой глубины. Поэтому стенки котлована иногда разрешается оставлять вертикальными. При вертикальных стенках котлованов возведение фундаментов и засыпку пазух следует производить вслед за выемкой грунта, так как случайное увлажнение грунта дождевыми водами может существенно уменьшить сцепление и привести к обрушению вертикального откоса.

При более глубоких котлованах (в пределах 3…5 м) в грунтах естественной влажности стенки допускается выполнять без крепления, но с уклоном (рис. 8.1). Данные о необходимой крутизне откосов для различных видов грунтов в зависимости от глубины котлована приведены в табл. 8.1. При глубине котлованов свыше 5 м для грунтов естественной влажности крутизна откосов назначается расчетом.

Рис. 8.1. Схема к вычислению крутизны откосов котлована

2. Распорные крепления стен котлованов. При значительной глубине котлована приходится выполнять большой объем работ по обратной засыпке пазух. Для выполнения требований устойчивости в этих случаях требуется тщательное уплотнение грунта обратной засыпки.

Избежать выполнения этих трудоемких работ позволяет применение распорных креплений, которые, обладая требуемой прочностью и малой деформативностью, исключают возможность обрушения стенок котлована.

К простейшим креплениям относят распорные крепления с инвентарными распорками, которые, упираясь в вертикально или горизонтально расположенные доски, предотвращают обрушение стенки котлованов (рис. 8.2, а).

При использовании широких котлованов (рис. 8.2, б) приходится создавать сложную пространственную конструкцию из распорок и стоек для их промежуточного опирания. В песчаных грунтах стенка крепления делается сплошной, в связных — не сплошной.

При разработке глубоких котлованов в песчаных грунтах устраивают закладные крепления. Их выполняют из вертикальных металлических прокатных профилей, погружаемых в грунт перед разработкой котлована с помощью забивки, вибрирования или в заранее подготовленные скважины с закладываемыми между ними досками (рис. 8.3, а). Иногда вместо досок используют создаваемые в котловане методом торкретирования сводики из бетона (рис. 8.3, б). Впоследствии они могут служить в качестве стен подземных помещений. Такие крепления называют сводчатыми. Зафиксировать от нежелательных деформаций прокатные профили и сводчатые крепления можно с помощью распорок или анкеров (рис. 8.3, б).

Рис. 8.2. Распорные крепления: 1 – упорная доска; 2 — инвентарная распорка; 3 — сплошное крепление стены; 4 — распорка; 5 — стойка для промежуточного опирания

Рис. 8.3. План сплошных закладных креплений: 1 — закладная доска; 2 — распорка; 3 — двутавровая стойка; 4 — свод из торкрет-бетона; 5 — анкерное устройство; б — натяжное устройство; 7 — швеллерная стойка

Рис. 8.4. Типы шпунтовых стенок

Уменьшить возможность потери устойчивости распорок можно за счет промежуточных стоек (см. 8.2, б), однако в этом случае распорки необходимо устанавливать с небольшим уклоном к центру котлована, чтобы исключить работу промежуточных стоек на выдергивание.

3. Устройство шпунтовых стенок. При разработке глубоких выработок ниже уровня подземных вод в сложных геологических условиях и на стесненных площадках (около существующих зданий и сооружений, дорог и т. д.), что часто имеет место в современном градостроительстве, крепление стенок котлована осуществляется с помощью шпунтовых стенок.

Шпунтовые стенки должны также обеспечивать и недопущение проникновения подземных вод через стенки и дно котлована. Для исключения поступления воды в котлован через его дно шпунтовое ограждение погружают до слоя водонепроницаемого грунта.

Шпунтовые стенки обычно выполняют из металла или дерева. Деревянный шпунт из досок (рис. 8.4, а) или брусьев (рис. 8.4, б) применяют при неглубоких котлованах (до 5 м), а при более глубоких используют металлические шпунтовые стенки, которые могут быть плоскими (рис. 8.4, в) и корытного профиля (рис. 8.4, г). Значительная жесткость при изгибе, которую имеет стенка корытного профиля, позволяет при глубине котлована до 6 м выполнять консольное шпунтовое крепление без распорок и анкеров.

В некоторых случаях проверяют устойчивость шпунтовой стенки вместе с массивом грунта по круглоцилиндрической поверхности Скольжения, как это изложено в § 5.5. Глубина погружения шпунтовой стенки в грунт назначается исходя из ограничения горизонтального смещения или исключения возможности потери устойчивости основания по круглоцилиндрическим поверхностям скольжения.

4. Искусственное замораживание грунтов оснований основывается на водонепроницаемости, приобретаемой грунтами в мерзлом состоянии. Этот метод часто применяют в водонаеыщенных грунтах, имеющих валунные, гравийные и другие включения, затрудняющие погружение традиционных шпунтовых ограждений. При замораживании в основании образуются льдогрунтовые стенки, препятствующие проникновению воды в котлован.

Замораживание грунтов осуществляют в такой последовательности. Котлован требуемых размеров ограждают по контуру рядом специальных колонок 7 (рис. 8.5), с помощью которых создается льдогрунтовая стенка. Такая колонка состоит из двух труб, находящихся одна внутри другой. При пропускании через колонку специальных охлаждающих растворов за счет теплообмена с окружающим грунтом происходит замерзание грунта. В качестве охлаждающего применяют раствор хлористого кальция, который в зависимости от концентрации способен замерзать при температуре от —26 до —55 °С. Нагнетание раствора в замораживающие колонки и его охлаждение производят с помощью насоса 5 замораживающей установки (рис. 8.5). Замораживающая установка состоит из испарителя, охлаждающего раствор хлористого кальция за счет пропускания через змеевик, находящийся в испарителе, газообразного хладагента — обычно используют аммиак, гораздо реже — фреон или жидкий азот.

Рве. 8.5. Схема замораживающей установки

Хладагент перед поступлением в испаритель сжимается с помощью компрессора до некоторого давления, в результате чего его температура резко повышается, попадая в конденсатор, который, охлаждая хладагент с помощью воды, вызывает его сжижение. Далее, поступая в испаритель через редукционный клапан, за которым компрессор поддерживает пониженное давление, происходит испарение хладагента, что сопровождается отбором большого количества теплоты, приводящей к понижению температуры находящегося в испарителе охлаждающего раствора. Затем газообразный хладагент вновь поступает в компрессор и цикл охлаждения повторяется.

Благодаря отрицательной температуре охлаждающего раствора происходит теплообмен с окружающим грунтом, в результате чего он постепенно замерзает. Через некоторое время цилиндры мерзлого грунта б, слившись друг с другом, образуют водонепроницаемую льдогрунтовую стенку.

Температура охлаждающей жидкости в результате теплообмена с грунтом повышается, и для охлаждения она вновь направляется в испаритель с помощью насоса. Таким образом, происходит циркуляция охлаждающего раствора от испарителя к колонкам и обратно. Льдогрунтовые стены, как правило, устраивают для обеспечения водонепроницаемости до глубины порядка нескольких десятков метров.

Искусственное замораживание грунтов имеет следующие недостатки. Во-первых, оно значительно дороже устройства обычного шпунтового ограждения, во-вторых, его не применяют в грунтах, способных испытывать морозное пучение.





Похожие статьи:
Основания под фундаменты зданий и сооружений

Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Фундаменты

Статьи по теме:





Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум