ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
Вятский государственный университет
Факультет строительства и архитектуры
Кафедра промышленной экологии и безопасности
Б.И.Дегтерев безопасная организация земляных работ
Методические указания
к практическим занятиям
Дисциплина «Безопасность жизнедеятельности»
Киров 2010
Печатается по решению редакционно-издательского совета Вятского государственного университета
УДК 658.345:614.8(07)
Дегтерев Б.И. Безопасная организация земляных работ. Методические указания к практическим занятиям по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности». – Киров: Изд-во ВятГУ, 2010. – 12 с.
В методических указаниях рассмотрены основные причины производственного травматизма при ведении земляных работ. Даны методики расчета профилей откосов и крепления стенок котлованов и траншей. Приведены необходимые справочные материалы, представлены иллюстрации. Составлены задания для расчетов.
Авторская редакция
Подписано в печать Усл. печ. л.
Бумага офсетная Печать матричная
Заказ № Тираж
Текст напечатан с оригинала-макета, представленного автором
610000, г.Киров, ул.Московская, 36
©Б.И.Дегтерев, 2010
©Вятский государственный университет, 2010
Построение профиля откоса. Расчет крепления стенок котлованов и траншей
Основными видами земляных работ в промышленном и гражданском строительстве являются разработка котлованов, траншей, планировка участков и т.д. Анализ травматизма в строительстве показывает, что на земляные работы приходится около 5,5% всех несчастных случаев; из всего количества несчастных случаев с тяжелым исходом по всем видам работ 10% связано с выполнением земляных работ.
Основная причина травматизма при земляных работах – обрушение грунта, которое может происходить вследствие:
а) превышения нормативной глубины разработки выемок без креплений;
б) нарушения правил разработки траншей и котлованов;
в) неправильного устройства или недостаточной устойчивости и прочности креплений стенок траншей и котлованов;
г) разработки котлованов и траншей с недостаточно устойчивыми откосами;
д) возникновения неучтенных дополнительных нагрузок (статических и динамических) от строительных материалов, конструкций, механизмов;
е) нарушения установленной технологии земляных работ;
ж) отсутствия водоотвода или его устройства без учета геологических условий строительной площадки.
1. Устройство откосов
Основными элементами открытой разработки карьера, котлована или траншеи без крепления являются указанные на рисунке 1 ширина l и высота h уступа, форма уступа (плоская, ломаная, криволинейная, ступенчатая), угол откоса α, крутизна откоса (отношение высоты откоса к его заложению h : l).
В С
h
θ φ
А α
l
Рис. 1 – геометрические элементы уступа:
h – высота уступа; l – ширина уступа; θ – угол предельного
равновесия откоса; α – угол между плоскостью обрушения и
горизонтом; АВС – призма обрушения; φ – угол естественного откоса
Установление безопасной высоты уступа, крутизны откоса и наиболее удобной ширины бермы является важной процедурой при разработке котлованов и траншей, от правильности выполнения которой зависит эффективность и безопасность производства земляных работ.
Производство работ, связанных с нахождением работников в выемках с откосами без креплений в насыпных, песчаных и пылевато-глинистых грунтах выше уровня грунтовых вод (с учетом капиллярного поднятия) или грунтах, осушенных с помощью искусственного водопонижения, допускается при глубине выемки и крутизне откосов, указанных в таблице 1 [1].
При напластовании различных видов грунта крутизну откосов назначают по наименее устойчивому виду от обрушения откоса.
Крутизна откосов выемок глубиной более 5 м во всех грунтах (однородных, неоднородных, естественной влажности, переувлажненных) и глубиной менее 5 м при расположении подошвы выемки ниже уровня грунтовых вод должна устанавливаться по расчету.
Таблица 1
Нормативная крутизна откоса при h ≤ 5 м по СНиП [1]
Виды грунтов |
Крутизна откоса h : l при глубине выемки до |
||
1,5 м |
3 м |
5 м |
|
Насыпные неслежавшиеся |
1 : 0,67 |
1 : 1 |
1 : 1,25 |
Песчаные |
1 : 0,5 |
1 : 1 |
1 : 1 |
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 |
Лессовые |
1 : 0 |
1 : 0,5 |
1 : 0,5 |
Расчет может быть выполнен по методике Н.Н.Маслова, изложенной в [2]. Во всех случаях устойчивый откос должен иметь профиль переменной крутизны, понижающейся с глубиной выемки. Методика позволяет учесть следующие факторы:
а) изменение характеристик грунта в его отдельных слоях;
б) наличие дополнительной пригрузки бермы откоса распределенной нагрузкой.
При расчете крутизну профиля откоса устанавливают для его отдельных слоев толщиной ΔZ = 1…2 м, которые должны быть привязаны к естественному напластованию слоев в данном грунте.
Схема построения профиля откоса показана на рисунке 2.
Расчетные формулы для координаты Хi, м, имеют следующий вид:
а) для общего случая нагруженной бермы (Р0 > 0)
, (1)
Р0
Х 0
Zi h
αi
Xi
Z
Рис. 2 – схема построения профиля откоса
б) для частного случая ненагруженной бермы (Р0 = 0)
. (2)
В формулах (1) и (2) приняты обозначения:
А = γ · Zi · tgφ;
B = P0 · tgφ + C;
γ – объемный вес грунта, т/м3;
С – удельное сцепление грунта, т/м2;
Р0 – равномерно распределенная по поверхности откоса нагрузка, т/м2.
Результаты расчетов целесообразно свести в таблицу (табл. 2).
По данным вычислений строится профиль равноустойчивого откоса.
Таблица 2
Вычисление профиля равноустойчивого откоса по методике Н.Н.Маслова
№ слоя |
Zi, м |
γ·Zi, т/м2 |
tgφ |
А, т/м2 |
м3/т |
В, т/м2 |
Xi, м |
αi |
|||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
1 2 3 … 10 |
1 2 3 … 10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Задание 1
При выполнении земляных работ, связанных с разработкой котлована, возможно обрушение грунта и травмирование рабочих. Во избежание несчастного случая необходимо рассчитать допустимую крутизну откоса котлована при глубине 5 и 10 м для глинистого грунта.
Для котлована глубиной 5 м:
а) определить угол между направлением откоса и горизонталью и отношение высоты откоса к его заложению;
б) выполнить эскиз уступа котлована.
Для котлована глубиной 10 м:
а) провести расчет профиля равноустойчивого откоса, данные свести в таблицу по форме табл. 2;
б) по данным расчетной таблицы построить профиль откоса.
Исходные данные взять из таблицы 3.
Таблица 3
Исходные данные к заданию 1
Вари-ант |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
Грунт |
Су-песь |
Су-гли-нок |
Гли-на |
Су-песь |
Су-гли-нок |
Гли-на |
Су-песь |
Су-гли-нок |
Гли-на |
Су-песь |
γ, т/м3 |
1,90 |
1,95 |
2,00 |
1,90 |
1,95 |
2,00 |
1,90 |
1,95 |
2,00 |
1,90 |
φ |
21° |
12° |
9° |
23° |
14° |
13° |
25° |
16° |
15° |
27° |
С, т/м2 |
1,0 |
1,8 |
2,2 |
1,2 |
2,4 |
3,0 |
2,8 |
2,6 |
1,4 |
1,6 |
Р0, т/м2 |
0,2 |
0,4 |
0,5 |
0,3 |
0,6 |
0,8 |
0,7 |
0,9 |
1,0 |
0,5 |