книги / Подземное строительство
..pdf
Контрфорсные подпорные стены состоят из ограждающей лицевой плиты, контрфорса и фундаментной плиты. При этом грунтовая нагрузка от лицевой плиты частично или полностью передается на контрфорс.
Рис. 3.54. Сопряжение сборных лицевых и фундаментных плит: а – с помощью щелевого паза; б – с помощью петлевого стыка; 1 – лицевая плита; 2 – фундаментная плита; 3 – цементно-песчаный растворы; 4 – бетон замоноличивания
При проектировании подпорных стен из унифицированных панелей стеновых (УПС) часть фундаментной плиты выполняется из монолитного бетона с использованием сварного соединения для верхней арматуры и стыковки внахлестку для нижней арматуры (рис. 3.55).
В железобетонных |
подпор- |
|
||
ных стенах ограждений протя- |
|
|||
женных подземных сооружений |
|
|||
следует предусматривать устрой- |
|
|||
ство температурно-усадочных де- |
|
|||
формационных швов в соответст- |
|
|||
вии с требованиями действующих |
Рис. 3.55. Конструкция под- |
|||
нормативных документов по про- |
||||
ектированию |
железобетонных |
порной стены с использова- |
||
конструкций. |
Конструкция де- |
нием универсальной стеновой |
||
панели: 1 – универсальная |
||||
формационных |
швов |
должна |
||
панель стеновая (УПС); 2 – |
||||
быть решена с учетом необходи- |
монолитная часть подошвы |
|
мости устройства гидроизоляции |
||
|
||
В настоящее время при устройстве подпорных стен широко исполь- |
||
зуют геосинтетические материалы, такие сооружения иногда называют подпорными стенками из армированного грунта (рис. 3.56). Более подробно на конструкциях этих сооружений мы остановимся в последующих разделах.
91
Рис. 3.56. Обеспечение устойчивости откоса насыпи посредством армирования грунта
3.5. Ограждение котлованов
Конструкция и технология устройства ограждения котлованов при строительстве подземного сооружения 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 водопонижение;
–предусмотривать многократность оборачиваемости 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) [8].
Классификация современных методов крепления котлована при строительстве подземного сооружения открытым способом приведена на рис. 3.57.
92
Рис. 3.57. Классификация крепления котлованов
На основе анализа технической литературы была составлена выборка по применимости различных методов ограждения котлованов при устройстве подземных сооружений, которая представлена на рис. 3.58.
Рис. 3.58 Типы ограждения котлованов: 
– «стена в грунте» траншейного типа; 
– ограждение из труб; 
– буронабивные сваи; 
– Шпунт Ларсена; 
– ограждения из двутавров; 
– естественный откос
Анализируя представленную диаграмму, можно сделать вывод о том, что наибольшей популярностью у строителей в России пользуются методы «стена в грунте» траншейного типа и ограждения из металлических труб. Однако использование того или иного типа ограждения котлованов прежде всего зависит от их глубины. И это проиллюстрировано на рис. 3.59.
Косновным размерам котлованов относятся размеры дна котлована
вплане, размеры котлована поверху и его глубина.
93
Рис. 3.59 Типы ограждений котлованов в зависимости от их глубины: а – менее 5 м; б – от 5 до 10 м; в – от 10 до 15 м; г – от 15 до 20 м; д – более 20 м; 
– «стена в грунте» траншейного типа; 
– металлические трубы; 
– железообразные сваи; 
– шпунт; 
– двутавры; 
– естественный откос
Размеры дна котлована в плане назначаются в соответствии с проектными размерами фундамента и с учетом способа производства работ,
94
необходимого пространства для их выполнения, с учетом пространства для устройства креплений стенок котлована, установки опалубки, а также размещения при установке для осуществления водопонижения.
Размеры котлована поверху складываются из размеров дна и ширины откосов или конструкций его стенок.
Глубина котлована определяется в зависимости от глубины заложения фундамента и наличия дополнительных устройств (песчаной подушки, пластового дренажа и т.п.).
В зависимости от свойств грунта, глубины выработки и наличия подземных вод стенки котлованов либо крепят, либо придают им естественный откос.
Котлованы с естественными откосами устраивают в сухих и маловлажных устойчивых грунтах. При глубине котлована до 5 м крутизну откоса можно не рассчитывать, а в зависимости от грунтовых условий назначать по табл. 3.6 (за крутизну откоса принимается отношение высоты откоса Н к его заложению B, как показано на рис.3.60).
При глубине котлованов более 5 м крутизна откосов принимается по расчету.
Таблица 3 . 6 Наибольшая крутизна грунтовых котлованов
|
Отношение высоты откоса к зало- |
|||
Виды грунтов |
жению при глубине котлована, м |
|||
|
До 1,5 |
1,5–3 |
3–5 |
|
Насыпной |
1 : 0,25 |
1 : 1 |
1 : 1,25 |
|
Песчаный, гравийный, влажный, но не- |
1 : 0,5 |
1 : 1 |
1 : 1,25 |
|
насыщенный |
||||
|
|
|
||
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 |
|
Лёссовый (сухой) |
1 : 0 |
1 : 0,5 |
1 : 0,5 |
|
Скальный разборный |
1 : 0 |
1 : 0,1 |
1 : 0,25 |
|
Скальный монолитный |
1 : 0 |
1 : 0 |
1 : 0,1 |
|
Котлованы с естественными откосами наиболее просты, однако при этом резко увеличивается объем земляных работ, особенно при глубоких котлованах небольшой ширины. Кроме того, отрывка котлованов с естественными откосами не всегда возможна из-за стесненности условий строительной площадки, например, при близко расположенных зданиях и сооружениях (рис. 3.61).
95
Рис. 3.60. Устройство котлована с откосами из естественного грунта: 1 – дно колована; 2 – фундамент; 3 – извлеченный грунт
Рис. 3.61. Разработка котлована новой сцены театра «Ла Скала» в г. Милане (Италия)
По указанным причинам в строительной практике часто прибегают к устройству котлованов с вертикальными откосами, которые, как правило, требуют крепления боковых стенок. Устройство котлованов и траншей с вертикальными стенками без креплений допускается только в маловлажных грунтах природного сложения, если они оставляются открытыми на непродолжительный срок. Глубина таких котлованов не должна превышать величин, указанных в табл. 3.7.
96
|
Таблица 3 . 7 |
Наибольшая глубина выемок с вертикальными стенками |
|
|
|
Грунты |
Наибольшая глубина |
|
выемки, м |
Дресвяные, гравийные, песчаные и пластичные супеси |
1,0 |
Супеси твердые, суглинки и глины мягкопластичные |
1,25 |
Суглинки и глины: |
|
тугопластичные |
1,5 |
полутвердые |
2,0 |
твердые |
3,0 |
При большей глубине котлованов, а также при наличии подземных вод их стенки выполняются с различными креплениями. Конструкции креплений котлованов выбирают в зависимости от их глубины, свойств грунтов, уровня подземных вод и сроков эксплуатации конструкции. Анализ наиболее часто применяемых креплений ограждающих конструкций котлованов представлен на рис. 3.62.
Рис. 3.62. Типы креплений ограждающих конструкций котлованов: 
– подкосы; 
– распорки; 
– анкеры; 
– технология «сверху-вниз»; 
– консольный вариант
Также на рис. 3.63 приведен анализ креплений ограждающих конструкций в зависимости от глубины котлованов.
В сухих и маловлажных грунтах при глубине котлована до 2–4 м используют закладное крепление (рис. 3.63, а, б), которое состоит из стоек, распорок и горизонтальных досок (забирки) (рис. 3.64). Доски заводят за стойки снизу по мере углубления котлована или траншеи, а стойки постепенно заменяют на более длинные, тщательно раскрепляя их распорками. Стойки устанавливают по длине выемки на расстоянии
97
1,5–2 м одна от другой, распорки – через 0,6–0,7 м по высоте. Иногда вместо деревянных применяют инвентарные телескопические распорки из металла (рис. 3.65).
Рис. 3.63. Типы креплений ограждений котлованов в котлованах глубиной: 
– менее 5 м; 
– от 5 до 10 м; 
– от 10 до 15 м; 
– от 15 до 20 м; 
– более 20 м; а – подкосы; б – распорки; в – грунтовые анкеры; г – технология «сверху-вниз»
Более удобное и простое закладное крепление, не требующее замены стоек по мере заглубления выемки, состоит из предварительно забитых в грунт двутавровых стальных балок, за полки которых постепенно закладываются доски (рис. 3.63, б).
В тех случаях, когда исключается возможность установки распорок (при разработке котлованов шириной более 4 м, а также если распорки мешают возведению фундаментов), применяют анкерные и подкосные крепления (рис. 3.63, в).
Стойки устанавливают по длине выемки на расстоянии 1,5–2 м одна от другой, распорки – через 0,6–0,7 м по высоте.
Количество ярусов распорок в котловане может быть различно и зависит от глубины котлована и грунтовых условий. На рис.3.66 представлен анализ количества ярусов распорок в устраиваемых котлованах при возведении подземных сооружений.
98
Рис. 3.63. Крепление вертикальных стенок выемок: а, б – закладное; в – анкерное; 1 – стойка; 2 – распорки; 3 – обвязка (распределительный элемент); 4 – анкер; 5 – анкерная тяга
Рис. 3.64. Ограждениекотлована изщитов по схеме«забирки»
99
Рис. 3.65. Ограждение котлована с использование металлических распорок
Рис. 3.66. Число ярусов распорной системы:
– 1-й ярус; 
– 2-й ярус; 
– 3-й ярус; 
– 4-й ярус
Анализ диаграммы на рис. 3.66 показывает, что наиболее распространенным техническим решением является устройство одного яруса распорок. Это связано с технологическими особенностями производства работ, а также со сложностью инженерных расчетов распорных систем. Последнее особенно важно, так как ошибки, допущенные на стадии проектирования, могут привести к серьезным авариям при выполнении
100