Особенности фундаментов мелкого заложения. Виды котлованов и способы их ограждения

Тема 8.2. УСТРОЙСТВО ФУНДАМЕНТОВ МЕЛКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ

Пути повышения эффективности и качества работ, сокращение сроков и стоимости строительства.

Качество работ, сокращение сроков и стоимости строительства обеспечивает строгое соблюдение различных графиков строительства:

Календарный график решает распределение работ по времени года. Линейный – сроки начала и конца постройки сооружения, в увязке со сроками основных дорожных работ. Рабочий график – последовательность завоза на строительство элементов сборных конструкций и материалов, необходимых в каждый отрезок времени, уточненную потребность в механизмах и трудовых затратах. В настоящее время широко используются различные модели сетевого графика. Они позволяют выбирать оптимальную стратегию планирования строительства.

Вопросы для самоконтроля:

1. Какими способами может осуществляться поточное строительство мостовых сооружений?

2. Что входит в состав ПОС и ППР при строительстве мостовых сооружений?

3. В чем состоит суть устройства строительной площадки моста?

4. Какие графики строительства мостов существуют?

Фундамент является соединительным звеном между сооружением и основанием и передает нагрузки от сооружения на грунт. Фундамент должен обеспечивать достаточную прочность для сооружения, сопротивляться влиянию грунтовых вод, обладать морозоустойчивостью. Для всех типов и конструкций фундаментов важным является глубина их заложения. Глубина заложения фундамента зависит в основном от глубины промерзания грунта и уровня грунтовых вод (рис.175), а также от характера нагрузок на фундамент, несущей способности грунтов, наличия подвалов и пр.

Рис.175. Схема заложения подошв фундаментов в зависимости от уровня грунтовых вод и глубины промерзания

Подошва фундамента должна находиться ниже глубины промерзания грунта, которая устанавливается по данным многолетних наблюдений при оголенной от снегового покрова поверхности и приводится в СНиП, где дана схематическая карта глубины промерзания грунтов, при этом для супесей и песков мелких и пылеватых нормативные глубины промерзания принимаются с коэффициентом 1,2.

В тех случаях, когда грунты, залегающие в основании, по своим качествам и расчетным характеристикам позволяют заложить фундаменты сооружения на небольшой глубине и не требуется специальных устройств для передачи давления опор на грунт (сваи, опускные колодцы), применяют фундаменты мелкого заложения. Основная особенность таких фундаментов том, что для их возведения достаточно устройства открытых котлованов. Глубина заложения определяется характером грунтов основания, глубиной промерзания, возможными размывами и т.д.

Котлованы под фундаменты мелкого заложения допускается разрабатывать лишь при наличии утвержденного проекта, геологических разрезов и данных об уровнях грунтовых, меженных и высоких вод.

При необходимости устройства котлованов в теле насыпи существующего земполотна или непосредственной близости от нее, а также при устройстве в насыпи поперечных прорезей для производственных целей ведение работ разрешается по специальным проектам с детально разработанными конструкциями крепления стенок и перекрытия прорезей, гарантирующих полную безопасность движения транспорта и работающих. Рабочие чертежи и порядок организации указанных работ должны быть согласованы с заинтересованными организациями.

Рис.176. Схема разработки котлованов

Оборудование для разработки котлованов на местности, не покрытой водой, выбирают с учетом вида грунта, условий его разработки и удаления, размеров и способов крепления котлованов и размещения оборудования. При значительных размерах котлованов механизмы можно располагать непосредственно в котлованах, например транспортер (рис.176, а), экскаватор с-прямой лопатой; (рис.176, в), бульдозер (рис.176, е). При узких котлованах экскаваторы могут находиться на его бровке, например экскаватор с обратной лопатой (рис.176, д), экскаватор с драглайном (рис.176, б), экскаватор с грейфером (рис.176, г). Грейферы применяют тяжелые, одноканатные со стальными зубьями, пригодными для разработки слежавшегося грунта под водой. При ограниченных размерах котлована в плане, а также при зачистке дна котлована может применяться ручной инструмент. Грунт из котлована в этом случае можно удалять бадьями с помощью крана.

Разработка котлованов с вертикальными стенками без креплений возможна лишь в грунтах естественной влажности и при отсутствии грунтовых и поверхностных вод при ограничении глубины: 1 м - в насыпных песчаных и гравелистых грунтах; 1,25 м - в супесях; 1,5 м - в суглинках и глинах; 2 м - в особо плотных нескальных грунтах.

При разработке котлованов руководствуются условиями безопасности ведения работ, удобства разработки и удаления грунта, возведения кладки фундамента. При производстве работ окружающий котлован грунт должен сохранять устойчивость. Это обеспечивается устройством различных ограждений или другими мерами.

Таблица 1

#G0Грунт	Отношение высоты откоса к его заложению при глубине разработки котлована, м
	1,5		3-5
Насыпной	1:0,25	1:1	1:1,25
Песчаный и гравелистый	1:0,5	1:1	1:1
Супесь	1:0,25	1:0,67	1:0,85
Суглинок	1:0,0	1:0,5	1:0,75
Глина	1:0,0	1:0,25	1: 0,5
Лессовый сухой	1:0,0	1:0,5	1:0,5

Вид котлованов и способы их ограждения зависят от вида грунтов, наличия грунтовых и поверхностных вод, а также от размеров и глубины заложения фундамента.

Рытье котлованов с вертикальными стенками без крепления может выполняться в песчаных и крупнообломочных грунтах на глубину 1 м, в супесях - 1,25 м, в суглинках и глинах - 1,5 м и очень прочных суглинках и глинах - 2 м.

При необходимости работы людей в траншее с вертикальными стенками наименьшее расстояние в свету между боковыми поверхностями или щитами крепления должно быть не менее 0,7 м.

На местности, не покрытой водой, при сухих или малоувлаженных грунтах и глубине заложения до 3-5м котлованы могут быть устроены с естественными откосами (рис.177).

Рис. 177.

Для уменьшения объема земработ при небольшой ширине 4-5м применяют крепление стенок котлована деревянными или металлическими щитами с распорками.

Рис.178. Инвентарное крепление котлована

1 - брусок; 2 - швеллер или уголок; 3 - распорка; 4 - болт; 5 - клин; 6 - щит.

При больших размерах котлованов применяют инвентарное закладное крепление (рис.178) с металлическими стойками из двутавровых балок N30-55, забиваемых заранее ниже дна котлована не менее чем на 1 м. Между полками двутавров по мере разработки котлована осаживают щиты, которые заклинивают клиньями. Распорки могут быть деревянными или металлическими из двутавров или швеллеров.

При водоносных грунтах или небольшой глубине воды в месте устройства фундамента применяют однорядные шпунтовые стенки (рис.179). Шпунтовую стенку устраивают из досок или брусьев, забиваемых в грунт по периметру котлована в виде сплошной стенки. Кромки отдельных шпунтин обрабатывают гребнями и пазами так, что при забивке последовательных шпунтин получается плотное их взаимное сопряжение, препятствующее проникновению воды. Шпунтовое ограждение рассчитывают на действие горизонтального давления от поддерживаемого им грунта и от напора воды.

Рис. 179.

При значительной глубине воды в месте устройства фундаментов для ограждения котлованов применяют земляные или шпунтовые перемычки.

Земляные перемычки устраивают в виде отсыпки-дамбы, окружающей участок, где должен быть устроен котлован. Недостаток – большая ширина и значительное стеснение русла реки. Ширину перемычки поверху принимают 1-2м, откосам придают уклон 1:2 – 1:3 и положе.

Рис. 180. Виды котлованов и их ограждений

1 – земляная перемычка.

Уменьшение ширины земляной перемычки может быть достигнуто применением шпунтовой стенки. В этом случае по периметру котлована забивают шпунтовый ряд и снаружи, для уменьшения водопроницаемости, обсыпают его грунтом.

Еще меньшую площадь в плане занимают двухрядные шпунтовые перемычки с заполнением грунтом. Ширину b обычно принимают равной примерно половине глубины Н котлована, считая ее от горизонта воды. Пространство между шпунтовыми рядами заполняют грунтом, по возможности маловодопроницаемым.

Рис.181.

Котлованы в шпунтовом ограждении на местности, не покрытой водой, устраивают в неустойчивых и водоносных грунтах, в стесненных условиях, вблизи действующих железных и автомобильных дорог и других сооружений. Шпунт может быть деревянным или металлическим.

Рис.182. Конструкция деревянных шпунтин

1 - паз; 2 - гребень; 3 - гвозди; 4 - болты диаметром 10-16 мм (впотай).

Ограждения из деревянного шпунта применяют при глубине погружения его до 4-6 м и отсутствии в грунтах включений, препятствующих погружению шпунта. Наилучшая форма гребня и паза шпунта - прямоугольная (рис.183). Треугольная форма применяется для шпунтин, изготавливаемых из досок толщиной не более 80 мм (рис.182, а). Применяют шпунтины из досок (рис.182, б).

Рис.183. Конструкция деревянных шпунтин

1 - паз; 2 - гребень.

Шпунтины забивают в грунт свайными молотами, чаще паровоздушными, двойного действия или дизель-молотами. Для ускорения забивки и улучшения качества шпунтовой стенки шпунт сплачивают в пакеты из двух-трех шпунтин.

Рис.184. Конструкция деревянных шпунтин

1 - скоба диаметром 12-14 мм; 2 - бугель.

Для обеспечения правильного положения погружаемых шпунтин через 2-3 м забивают маячные сваи из бревен диаметром 18-24 см и прикрепляют к ним горизонтальные схватки.

Рис.185. Вид ограждения

1 - шпунтовая стенка; 2 - направляющие схватки; 3 - заполнение грунтом; 4 - котлован.

Ограждения из металлического шпунта применяют при глубине погружения в грунт более 6 м, а также в плотных глинистых и гравелистых грунтах (рис.185). Для мостовых опор чаще используют шпунт корытного профиля - ШК-1, ШК-2 или специального типа - Ларсен IV и Ларсен V.

Шпунтовые ограждения раскрепляют горизонтальными поясами (обвязками) по внутреннему контуру котлована и системой поперечных распорок и угловых подкосов из прокатного металла - двутавров или швеллеров, а иногда и из дерева.

Водоотлив может осуществляться диафрагмовыми, самовсасывающими центробежными и многоступенчатыми насосами в зависимости от притока воды и глубины котлована.

Если котлованы под мостовые опоры устраивают в зоне грунтовых вод или на водотоке, то необходим водоотлив. Количество воды, проникающей в котлован через дно и шпунтовые стенки, зависит от водонепроницаемости грунта, уровня грунтовых вод и качества шпунтового ограждения.

Рис.186. Схема понижения уровня воды в котловане

1 - насосная установка; 2 - коллектор; 3 - иглофильтры; 4 - гибкие шланги.

Применяют также временное понижение грунтовых вод в котловане с помощью глубинного водоотлива иглофильтрами. В этом случае по периметру котлована прокладывают коллектор из труб диаметром 100-200 мм, к которому присоединяют гибкими шлангами трубы-иглофильтры через 0,8-1,5 м в зависимости от водопроницаемости грунта. Коллектор соединяют с одним или несколькими вакуум-насосными установками. Откачиванием воды насосами одновременно из всех труб обеспечивают понижение уровня грунтовых вод и разрабатывают котлован в сухом грунте (рис.186). Иглофильтр представляет собой стальную трубу диаметром 38-50 мм, собранную из отдельных звеньев. Нижнее звено снабжено фильтрующим устройством. Фильтр состоит из двух труб. Наружная труба имеет равномерно расположенные отверстия, она обмотана спиральной проволокой, а поверх спирали натянута фильтрационная сетка. Спираль обеспечивает зазор между трубой и сеткой, препятствующий засорению фильтра. Внутренняя труба имеет в стенке небольшое число отверстий. Фильтр оканчивается наконечником с шаровым клапаном. В осушенном грунте котлован, как правило, разрабатывают с креплением. После устройства фундамента водопонижающую установку убирают, и грунтовые воды снова повышаются до своего обычного уровня.

Рис.187. Схемы разработки грунта

1 - стреловой плавучий кран на понтонах; 2 - ограждение котлована; 3 - грейфер; 4 - насос;

5 - гидромонитор.

Ограждения из бездонных ящиков применяют преимущественно деревянной несъемной конструкции.

Рис.188. Схемы разработки грунта

1 - стреловой плавучий кран на понтонах; 2 - ограждение котлована; 3 - направление движения пульпы; 4 - направление движения воздуха; 5 - компрессор; 6 - понтон; 7 - бадья.

Грунт в перемычках разрабатывают грейферами плавучих кранов путем черпания из-под воды (рис.187, а), гидромониторами (рис.187, б), а при стесненных условиях и зачистке котлована - выдачей грунта бадьями (рис.188, б).

При скальном дне устройство шпунтовых перемычек невозможно, тогда для ограждения могут быть применены ряжевые перемычки, устроенные из ряда ряжей, установленных на дно и заполненных грунтом (рис. 189). Ряжевые перемычки выполняют из брусьев, скрепленных в углах стальными штырями, водонепроницаемого экрана из дощатых щитов или шпунта. Обычно ряжи рубят на берегу, на неполную высоту, затем доставляют к месту установки и пригружают песком или камнем, постепенно наращивая высоту. Зимой ряжи собирают на льду.

Рис.189.

Шпунт стальной, деревянный и железобетонный применяют для устройства ограждений стенок глубоких котлованов и перемычек. Для соединения отдельных шпунтин и образования сплошной стенки на обеих кромках каждой шпунтовой сваи делают замки различной формы.

Одним из наиболее совершенных ограждений котлованов являются металлические шпунтовые стенки., имеющие специальное поперечное сечение с замками по продольным кромкам. Стальной шпунт представляет собой пластины плоской, корытообразной и зетовой формы длиной 12...25 м (рис.190).

Деревянный шпунт применяется при глубине забивки не более 3 м, изготавливается из чисто обрезных досок толщиной не менее 4 см.

Железобетонный шпунт выполняют прямоугольного сечения с пазом и гребнем трапецеидальной или полукруглой формы.

Рис.190. Профили стальных шпунтов:

а - плоский ШП, б - корытный ШК, в - Ларсен (Л)

Дата добавления: 2014-01-07