2. Проектирование котлована и определение основных его размеров

Проектирование открытого котлована начинается с выбора принципиальных технических решений по технологии возведения данного конкретного здания (сооружения) в целом и подземной части в частности. На основании результатов разработки (или изучения) компановочных и конструктивных решений объекта строительства студент к примеру должен принять следующие предварительные решения:

● возведение подземной части здания (сооружения) будет производиться в открытом котловане с откосами;

● монтажно-укладочные работы по устройству строительных конструкций подземной части здания (сооружения) будет производиться с использованием стреловых кранов с заездом их на днище котлована (с целью минимизации рабочего вылета стрелы крана);

● грунт для обратной засыпки пазух будет размещаться на берме котлована параллельно крайним осям … здания (показать на схеме);

● съезды в котлован (при необходимости их устройства) будут размещаться между осями … здания (показать на схеме).

При решении вопросов о местах размещения грунта для обратной засыпки пазух и съездов в котлован необходимо учитывать привязку здания на строительной площадке (т.е. стесненность застройки) и требования компактности стройгенплана.

Конфигурация котлована выбирается, как правило, такой же, как и планировочное решение возводимого здания (сооружения, комплекса зданий и сооружений). При этом размещение съездов в котлован и отвалов грунта на берме должно предусматриваться таким образом, чтобы они не выходили за пределы заданной строительной площадки и обеспечивали компактность (минимальную площадь) стройгенплана.

Количество съездов на один котлован следует принимать не менее двух, расположенных, как правило, на противоположных сторонах котлована. Ширина проезжей части съездов в_с принимается в пределах 3,5…4 м (как для однополосного движения транспорта), а крутизна их – в пределах 8…15. Длина съезда в плане при этом составит:

ℓ_с = m′ ∙ H_к , / 1 /

где m′ - показатель крутизны съезда, а H_к – расчетная глубина котлована.

Отвалы грунта на берме (для временного хранения грунта обратной засыпки пазух сооружения и съездов) могут устраиваться на одной, двух, трех или четырех сторонах котлована в

зависимости от размеров последнего и стесненности застройки строительной площадки.

Размеры котлована определяются конструктивными решениями строящегося объекта, принятой технологией его возведения и требованиями охраны труда и техники безопасности.

Глубина котлована H_к находится в зависимости от заданных высоты подземной части здания (сооружения) Н_зд (разницы между отметками "черных" полов первого и подземного этажей) и высоты цоколя здания Н_ц (разницы между отметкой "черного пола первого этажа здания и отметкой планировки (красной отметки) строительной площадки) и конструктивного исполнения основания под здание (сооружение).

Если конструктивным решением подземной части здания (сооружения) предусмотрено основание (Приложение П1.2), состоящее из щебеночной (или песчаной) подготовки, поверх которой устраивается бетонная подготовка и затем фундаментная плита, то расчетная глубина котлована составит:

H_к = Н_зд - Н_ц + h_щ.п. + h_б.п. + h_ф.п. , / 2 /

где: h_щ.п. , h_б.п. и h_ф.п. – соответственно толщины щебеночной (песчаной) подготовки, бетонной подготовки (которые в расчетной работе могут быть приняты равными в пределах 0,2…0,3 м) и фундаментной плиты

Размеры котлована в плане определяются в зависимости от соответствующих размеров габарита здания (сооружения) по фундаменту и планируемой технологии его возведения.

☺ Современные технологии возведения зданий и сооружений предусматривают использование при выполнении грузоподъемных и монтажно-укладочных работ различных видов кранов. Так, при высотном строительстве используются, как правило, краны башенного типа, а при строительстве зданий и сооружений относительно небольшой высоты – стреловые краны на автомобильном, пневмоколесном или гусеничном ходу. В последнем случае грузоподъемные и монтажно-укладочные работы могут выполняться тремя способами – с перемещением крана по берме котлована, с заездом крана на днище котлована и возможностью перемещения его только вдоль наружных стен (т.е. по периметру) возводимого здания (сооружения) или с заездом крана и возможностью его перемещения по всей поверхности днища котлована. Первые два способа связаны с необходимостью работы стреловых кранов на больших вылетах стрелы и неизбежным снижением в связи с этим коэффициента использования крана по грузоподъемности и поэтому они находят применение в основном при строительстве зданий и сооружений небольшой ширины. Во всех других случаях более рациональным является использование третьего способа, когда кран, перемещаясь по всему днищу котлована, может максимально близко подойти к месту возведения строительной конструкции и работать на минимально допустимых вылетах стрелы. Однако использование этого способа требует, чтобы при устройстве ограждающих конструкций подземной части здания (сооружения) оставлять в них со стороны съездов в котлован монтажные проемы для выезда стрелового крана. Эти проемы в ограждающих конструкциях заделываются в последнюю очередь после завершения всех монтажно-укладочных работ на других участках котлована. Поэтому при проектировании котлована необходимо предусматривать со стороны каждого съезда рабочее место для установки стрелового крана, с помощью которого будет производиться заделка монтажного проема.

На рис.1 представлены примеры определения размеров котлована в плане для наиболее часто применяемых вариантов технологий возведения зданий (сооружений). Так в случае

планируемого применения для грузоподъемных и монтажно-укладочных работ башенных кранов (рис.3а) или стреловых кранов, перемещающихся по берме котлована (рис. 3б)

ширина В_к^н и длина L_к^н котлована по днищу складывается из следующих значений:

В_к^н (L_к^н) = В_c (L_с) + 2 ∙ а + 2 ∙ в_оп / 3 /

где: В_с и L_с - соответственно ширина и длина габарита сооружения (здания) по

фундаменту, м;

а - минимально допустимое расстояние от подошвы котлована до габарита

сооружения (здания) по фундаменту, м (в соответствии с требованиями

охраны труда и техники безопасности значение а следует принимать не

менее 0,5 м);

в_оп - ширина используемой опалубки (для случая, когда подземная часть здания

(сооружения) выполняется из монолитного бетона), м (значение в_оп в

расчетно-графической работе может быть принята в пределах 0,3…0,5 м).

В случае же применения стреловых кранов с заездом их на днище котлована и возможностью перемещения только вдоль наружного периметра возводимого здания (рис.3в) размеры котлована по днищу находятся по аналогичной зависимости с заменой в ней значения а на значение а′ , то есть:

В_к^н (L_к^н) = В_c (L_с) + 2 ∙ а′ + 2 ∙ в_оп / 4 /

Рис. 1. Проектирование котлованов в зависимости от принятой технологии возведения здания

сооружения): а – возведение здания (сооружения) с использованием башенных кранов;

б – то же с использованием монтажного стрелового крана, перемещающегося по берме

котлована; в – то же с заездом монтажного стрелового крана на днище котлована и

перемещением его вдоль наружного периметра возводимого здания (сооружения); г – то же

с заездом монтажного стрелового крана на днище котлована и перемещением его по всей

площади днища при расположении съездов на противоположных сторонах котлована; д –

то же с заездом монтажного стрелового крана на днище котлована и перемещением его по

всей площади днища при одностороннем расположении съездов:

1 – башенный кран; 2 – монтажный стреловой кран; 3 – монтажный проем в ограждающей

конструкции здания (сооружения).

где а′ - ширина рабочего места для стрелового крана, используемого при заделке

монтажного проема в ограждающих конструкциях, м.

а′ = 1 + 2 ∙ r_пп + 1 / 5 /

где: 1 – минимально допустимое по технике безопасности расстояние от движущегося

механизма (машины) до любого стационарного сооружения (конструкции) или

другого движущего механизма (машины), м;

r_пп - радиус поворотной платформы монтажного стрелового крана, м (значение r_пп

может приниматься равным 2…2,5 м).

Если же возведение здания (сооружения) планируется с использованием для грузоподъемных и монтажно-укладочных работ стреловых кранов с заездом их на днище котлована и возможностью перемещения по основанию под здание (сооружение), то в

этом случае размеры котлована в плане зависят от того, как размещены съезды в котлован:

- при одностороннем расположении съездов в котлован (рис. 3г)

В_к^н = В_c + 2 ∙ а + 2 ∙ в_оп / 6 /

L_к^н = L_с + а + а′ + 2 ∙ в_оп / 7 /

- при размещении съездов на двух противоположных сторонах котлована (рис. 3д)

В_к^н = В_c + 2 ∙ а′ + 2 ∙ в_оп / 8 /

L_к^н = L_с + 2 ∙ а + 2 ∙ в_оп / 9 /

Плановые размеры котлована по верху (В_к^в и L_к^в ) находятся с учетом крутизны откоса:

В_к^в = В_к^н + 2 ∙ m ∙ H_к / 10 /

L_к^в = L_к^н + 2 ∙ m ∙ H_к / 11 /

где m – показатель крутизны откоса, зависящий от вида грунта и глубины выемки

(котлована) и принимаемый по данным табл. №П1.1 Приложения П1.

☺ Крутизна откоса характеризуется отношением глубины выемки (высоты насыпи) h к заложению

откоса a , т. е. h / a = 1 / m = tg α, где α – угол наклона откоса по отношению к горизонту (рис. 2). Для обеспечения устойчивости стенок земляных сооружений допустимое значение α не должно превышать угол естественного откоса для заданного вида грунта, при котором он находится в состоянии предельного равновесия.

а б

Рис. 2 Определение крутизны откоса земляных сооружений – выемки (а ) и насыпи (б )