4.3. Определение размеров котлованов и траншей

Для определения объемов земляных работ по устройству котлова­нов под водопроводно-канализационные сооружения или траншеи для про­кладки сетей водопроводов и коллекторов необходимо знать их основные размеры - ширину, длину и глубину.

Размеры котлованов определяют исходя из общих размеров соору­жения в плане, глубины его заложения, крутизны откосов, а также принятых методов выполнения основных производственных процессов. При этом учитывают схему возведения будущего сооружения, определяющую схе­мы движения кранов и других машин при монтаже сборных или возведении монолитных сооружений, установки опалубки, лесов и подмостей.

При устройстве систем водоснабжения и водоотведения можно выделить следующие четыре основных схемы их возведения. Схема I (кольцевая) - кран и транспортные средства при возведении сооружения перемещаются вокруг него по берме котлована, не заезжая на его дно; схема II - механизмы движутся по дну котлована за пределами со­оружения, по его периметру; схема III - механизмы в процессе строительст­ва сооружения перемещаются непосредственно по его днищу; схема IV пре­дусматривает монтаж сооружения одновременно, т.е. параллельно работаю­щими двумя кранами, при котором конструкции крайних стен и примыкаю­щего пролета сооружения монтируются первым краном с передвижением его и транспортных средств по берме котлована, а конструкции внутри со­оружения - вторым краном, передвигающимся по днищу сооружения.

По схеме I возводят обычно небольшие сооружения, ширина кото­рых в плане или диаметр не превышает 15 м. Размеры котло­вана (ширина В_к и длина L_K) при этом определяются исходя из внешних размеров сооружения с небольшим уширением его дна с каждой стороны для удобства выполнения работ (рис. 4.3, а):

(4.1) (4.2)

где В_соор, L_соор – ширина и длина возводимого сооружения по наружному периметру; b₁ - ширина свободного пространства между подошвой откоса выемки и выступающей частью днища сооружения (принимается по усло­виям техники безопасности и удобства работ не менее 0,6 м).

По схеме II возводят сооружения средних габаритов, размеры кото­рых в плане превышают 15 м при значительном их заглубле­нии и большой массе монтажных элементов. Размеры котлована при этом должны быть достаточными для размещения сооружений, а также для про­езда кранов и транспорта вокруг них по дну выемки (рис 4.3,б) и для рас­кладки сборных конструкций по фронту работ:

(4.3) (4.4)

где D_Н – диаметр или размер сооружения по наружному периметру; n, n₁ – число сооружений или секций в одном ряду соответственно в поперечном и продольном направлениях; В₂ – расстояние между сооружениями в свету; В₃ – уширение котлована по дну для безопасного выполнения монтажных работ и движения транспорта:

(4.5)

где 1 – просвет между движущимися краном и сооружением (или откосом выемки), м; R_M – радиус поворота машинной платформы крана.

При возведении сооружений из монолитного железобетона разме­ры котлована определяются по тем же формулам, только с добавлением к В_к и L_к удвоенной величины 2b_оп (где b_оп - ширина опалубочного агрегата или крепления стационарной опалубки и лесов на уровне дна котлована).

По схеме III обычно строят крупные сооружения (рис. 4.3, в) разме­ры которых в плане в несколько раз превышают 15 м (Всоор > 15 и, м). В этом случае размеры котлована равны:

Рис. 4.3 – Схема для определения размеров котлованов и траншей

а – котлованов малых размеров в плане (В_соор< 15 м), б – то же, средних (В_соор≥ 15 м), в – то же, больших (В_соор> 15 м) г – траншей с вертикальными стенками и креплениями, д – трапецеидальных, е – сложного сечения при совмещенной прокладке трубопроводов

(4.6) (4.7)

где В₄ – уширение котлована для монтажа конструкций последней секции сооружения (рис. 4.3, в); l₁ - уширение котлована в торцах сооружения для заезда и выезда крана и транспортных средств (принимается равным 6...7 м и зависит от радиуса их поворота);

(4.8)

где Б_а - ширина базы грузовых автомашин на уровне кузова.

По схеме IV строят крупные сооружения при В_соор > 15 м. Раз­меры котлованов, поскольку уширение их дна на величины B₃ или В₄ не требуется, могут быть определены по формулам, применяемым при схеме I. Размеры котлованов поверху В_к^в и L_к^в определяют исходя из их размеров понизу В_к, L_к, глубины выемки Н и принятых коэффициентов заложения от­коса m для соответствующих грунтов.

(4.9) (4.10)

Размеры траншей. Наименьшую ширину траншеи по дну В_{тр. min} следует принимать в зависимости от типа и диаметра прокладываемых труб, способа их укладки (см. приложение 1).

Принятую по нормативным значениям ширину траншеи по дну (В_тр), если ее предполагается разрабатывать одноковшовым экскаватором, необходимо проверить на ширину ковша принятого экскаватора, которая в зависимости от его вместимости, м³, может быть ориентировочно определена по табличным данным (см. приложение 1) либо по формуле

(4.11)

где q - вместимость ковша выбранного экскаватора, м³.

При этом необходимо учитывать, что при разработке траншей одноков­шовыми экскаваторами их ширина должна быть не меньше ширины режущей кромки ковша экскаватора с добавлением в песчаных грунтах и супесях 0,15 м, в глинах и суглинках 0,10 м. Если получится, что ширина траншеи меньше величины b_к с добав­лением этих запасов, то необходимо либо принимать экскаватор с меньшей шириной ковша или увеличивать проектную ширину траншеи.

При устройстве креплений стенок (см. рис. 4.3, г) ширину траншеи увеличивают на их толщину. Если в траншеях с вертикальными стенками необходима работа людей, то наименьшее расстояние в свету между поверхностью трубопро­вода (коллектора) и стенками должно быть не менее 0,7 м. Ширина траншеи поверху определяется крутизной ее откосов. Глубина, продольный уклон тран­шеи устанавливается проектом в зависимости от назначения трубопровода. Для заделки стыковых соединений труб в траншеях отрывают приямки не­обходимых размеров, указанных в табл. 3 СНиП 3.02.01-87.