4. Возведение сооружений в открытых котлованах и бестраншейная прокладка инженерных коммуникаций

Строительство сооружений в открытых котлованах и траншеях явля­ется наиболее распространенным способом.

Работы по строительству сооружений, выполняемых открытым спо­собом, относятся к общестроительным, в отличие от специальных, кото­рые ведут при сооружении опускных колодцев способом "стена в грун­те" и т. п.

В открытых котлованах строят обычно при большой площади со­оружения в плане, незначительной глубине и благоприятных грунтовых условиях. Размеры сооружений в плане, их форма могут быть различ­ными. Размеры котлована по его дну назначают, исходя из размеров контура сооружений, с учетом необходимых технологических проездов и площадок для размещения материалов, средств осушения, механизмов и т. п.

Строительство в открытых котлованах рекомендуется:

• в скальных, валунных* галечниковых грунтах;

• в песчаных водонасыщенных грунтах до глубины 6...7 м;

• в песчаных грунтах естественной влажности до глубины 10…11 м;

• в водонасыщенных глинистых грунтах до глубины 16...12 м;

• в глинистых грунтах до глубины 13...16 м.

Эти рекомендации следует рассматривать как ориентировочные и в каждом конкретном случае для реальных условий устанавливать опти­мальную глубину использования того или иного способа строительства.

Современные средства механизации земляных работ и транспорта грунта позволяют в короткие сроки разрабатывать котлованы большой глубины и значительных размеров в плане. Это иногда способствует появлению предложений по замене строительства сооружений специ­альными способами в пользу строительства в открытых котлованах, особенно в грунтах естественной влажности.

При необходимости строительства заглубленных производственных помещений на площадках с плотной застройкой, большим количеством коммуникаций, автомобильных и железных дорог и особенно при просадочных грунтах следует отдавать предпочтение другим способам. Так, при строительстве в этих условиях открытым способом будет создана воронка нарушенного грунта больших. размеров за счет обратной засып­ки. Такая воронка будет служить источником замачивания окружающего массива грунта и, как показывает опыт, может привести к неравномерным осадкам и просадкам грунта с прилегающими коммуни­кациями, что вызывает необходимость их переустройства.

4.1. Временные крепления стен котлованов. Шпунтовые ограждения

Эффективное применение способа строительства в открытых котло­ванах существенно зависит от грунтовых и гидрогеологических условий, глубины и площади подземной части сооружений. При этом необходимо учитывать, что в стесненных условиях застройки строительство в от­крытых котлованах без ограждения его стен, из-за рядом расположен­ных зданий, осуществить, как правило, невозможно.

Ограждение стен котлованов позволяет создать вертикальный откос. Способы для этого выбирают в зависимости от грунтовых и гидрогеоло­гических условий площадки строительства, глубины котлована, требуе­мой степени сохранности природной структуры грунтов за ограждени­ем. Если это технически возможно и экономически обосновано, их ис­пользуют как постоянные или временные конструкции или элементы подземных соору­жений.

К постоянным относятся различные конструкции "стен в грунте": монолитные, сборные, из соприкасающихся буронабивных свай, из буронабивных свай и другие.

К временным ограждениям стен котлованов относятся распорные (рис. 4.1), подкосные (рис. 4.2) или анкерные крепления (рис. 4.3).

Распорки для крепления ограждений применяют обычно при не­большой ширине котлованов и траншей. Максимальная ширина котло­вана, при которой применяют распорные крепления, не должна превы­шать 15м. Распорки в зависимости от глубины котлована устанавлива­ют в один, два или больше ярусов (рис. 4.1).

Рис. 4.1. Балочное ограждение с распорным креплением: 1 - упорные коротыши из швеллеров; 2 - стойка из двутавра; 3 - забирка (щиты)

Подкосы применяют для крепления ограждений стен широких котлованов, когда использовать распорки или анкера не представляется возможным. Подкосы устанавливают в один или в два ряда по высоте (рис. 4.2).

Рис. 4.2. Схема подкосного крепления:

1 – стойка; 2 – подкосы; 3 – упорные свайки; 4 – щиты.

Анкерные крепления стен (рис 4.3) применяют для широких котлованов. При этом способе боковое давление грунта, воспринимаемое вертикальным ограждением, передают через анкерные тяги на участок массива грунта, расположенный за пределами призмы обрушения.

Анкерные крепления имеют ряд преимуществ перед распорными и подкосными: не занимают рабочего пространства в котловане, не мешают при разработке грунта и возведении конструкций, имеют значительно меньшую материалоёмкость.

Рис. 4.3. Схема анкерного крепления:

1 – ан­кер; 2 – тяга; 3 – стойка; 4 – щиты

Временные шпунтовые ограждения устраивают из деревянного или металлического шпунта, постоянные - из железобетонного шпунта (рис. 4.4).

Ниже уровня подземных вод для исключения проникания воды через ограждения, шпунтовые стенки делают не только прочными, но и водонепроницаемыми. Деревянный шпунт изготавливают из толстых досок или брусьев. Металлический применяют из шпунта плоского, корытного "Ларсен" и 2-образного (рис. 4.5). Технические характеристики стального шпунта даны в табл.4.1.

В нашей стране прокатывают стальной шпунт нескольких профилей, кроме корытного типа "Ларсен".

Плотность стенки из деревянного шпунта обеспечивается соответст­вующими технологическими мерами при ее изготовлении и устройстве, например, односторонним заострением каждой шпунтины и последую­щим набуханием древесины.

Плотность стенки из стального шпунта обеспечивается достаточно быстрым заилением его пазов, и стенка становится практически водоне­проницаемой.

Если водоупорный слой Грунтов находится близко от дна котлована, то стремятся заглубить шпунт в этот слой. Во всех случаях необходимо по возможности заглубить шпунт ниже дна котлована с целью уменьше­ния притока воды сбоку, так как заглубление шпунта увеличивает путь фильтрации воды и, следовательно, ее приток в котлован.

Рис. 4.4. Постоянное шпун­товое ограждение:

а - железобетонная шпунтовая свая для криволинейных; участков в плане; б - железобетонная шпунтовая свая для прямолинейных участков в плане

Таблица 4.1