11.2. Обеспечение устойчивости земляных сооружений. Способы крепления их откосов

Обеспечение устойчивости земляных сооружений является важней­шим требованием, предъявляемым к ним. Чтобы ее обеспечить, зем­ляные сооружения возводят с откосами необходимой крутизны. Кру­тизна откоса выемки или насыпи зависит главным образом от угла естественного откоса грунта. Ее принимают в зависимости от глуби­ны выемки или высоты насыпи, свойств грунта, их влажности, харак­тера сооружения (постоянные или временные) и других факторов. Наибольшая допустимая крутизна откосов котлованов и траншей глу­биной до 5 м, отрываемых в нескальных грунтах выше уровня грун­товых вод (УГВ) или в грунтах, осушенных с помощью искусствен­ного водопонижения, регламентируется СНиПами (см. табл. ll.l).

При напластовании различных видов грунтов (кроме раститель­ного) крутизну откоса для всех пластов назначают по более слабому грунту (с меньшей крутизной).

Для отрывки выемок глубиной более 5 м крутизна откоса устанав­ливается по расчету исходя из значений угла внутреннего трения (Ф ) и удельного сцепления грунта (с) с учетом нагрузки на берме откоса.

280

Таблица 11.1 Наибольшая крутизна откосов

Ориентировочно крутизну откоса таких выемок в непереувлажненных грунтах для средних значений (<р) и (с) можно принимать по табл. 11.2. При необходимости отрывки выемок ниже УГВ, где будут обводненные грунты, крутизну и откосов принимают по табл. 11.3.

Таблица 11.2 Расчетная максимально допустимая крутизна откосов

281

Таблица 11.3 Допустимая крутизна откосов в обводненных грунтах

Однако не всегда имеется возможность отрывки котлованов или траншей с наклонными откосами необходимой крутизны, чтобы обеспечить их устойчивость. Такое, в частности, может быть при от­рывке выемок в стесненных условиях городской застройки и тогда приходится их отрывать с вертикальными откосами.

Для предотвращения обрушения вертикальных стенок необходимо устраивать их временное крепление. При этом необходимо иметь в виду, что без креплений вертикальных стенок траншей и котлованов, расположенных выше УГВ, допускается при глубине их не более, м: в песчаных и крупнообломочных грунтах 1,0

в супесях 1,25

в суглинках и глинах (кроме очень прочных) 1,5

в очень прочных суглинках и глинах 2,0

Способы и конструкции креплений вертикальных стенок котлованов и траншей зависят от их глубины и размеров, физических и гидроге­ологических свойств грунтов, наличия динамических нагрузок у кра­ев выемки (от машин и механизмов) и принятых способов последу­ющих работ (монтажа строительных конструкций, труб и т.п.).

В зависимости от конструктивного решения различают крепления следующих типов: распорные, консольные, консольно-распорные, консольно-анкерные, подкосные (рис. 11.2, а). Тип крепления выби­рают в зависимости от назначения и размеров выемки, свойств грун­тов, величины притока грунтовых вод и условий производства работ. По характеру конструктивного исполнения и степени оборачива­емости крепление может быть инвентарным и стационарным (из от­дельных элементов), сплошным или с прозорами.

Распорные крепления наиболее распространены. Они применяют­ся для траншей глубиной до 3 м и состоят из щитов (сплошных или

282

а Сечения о о

I II ИГ Г IV * V

Рис. 11.2. Крепление вертикальных стен выемок:

а — схемы типов конструктивных решений креплений стенок траншей и котло­ванов: / — распорное; // — консольное; /// — консольно-распорное; IV — консоль-но-анкерное; V— подкосное: 1 — щиты; 2 — стойки (сваи); 3 —- анкеры; 4 — распорки; 5 — подкосы; б — упоры; б — инвентарное распорное крепление: 1 — металлические стойки; 2 — уголок; 3 — заострение; 4 — щиты; 5 — распорки те­лескопической конструкции; б — болт; в — консольный тип: 1 — стойки; 2 — Щиты или пластины; г — консольно-распорный тип крепления: 1 — двутавровые балки; 2— поддерживающие стальные уголки; 3 — деревянные распорки; 4 — Доски ограждающего элемента крепления (забирка); д — консольно-анкерный тип: 1 — стойки; 2 — забирка; 3 — свая-анкер; 4 — засыпка; 5 — тяжи, е — шпун­товое ограждение с внутренним анкерным креплением: 1 — шпунтовая стенка;

2 — балки; 3 — тяги; 4 — анкеры

283

с прозорами), стоек (или прогонов), раздвижных винтовых распорок или рам. На рис. 11.2,5 приведен инвентарный вариант исполнения крепления. Такое крепление состоит из деревянных щитов 2^х 0,5 м, вертикально соединенных брусьев 80х 150 мм, металлических стоек из труб диаметром 70 мм с отверстиями для крепления разжимных телескопических распорок. Крепление стен производят сразу же пос­ле отрывки траншеи.

Консольные (рис. 11.2, в) и консольно-распорные (рис. 11.2, г) креп­ления используются при глубинах отрывки 3 м и в слабых водонасы-щенных грунтах. Конструктивными элементами креплений этого типа являются: металлические стойки-сваи, сплошная забирка из досок и распорки между стойками.

Консольно-анкерные крепления (рис. 11.2, д) в отличие от консоль­ных имеют анкеры, состоящие из якорей и тяжей к стойкам. Якоря обычно устанавливают от бровки на расстоянии не менее 1,5 h (где h — глубина выемки), а их количество определяют по расчету.

Шпунтовые ограждения стен являются разновидностью консоль­ных ограждений и устраиваются при глубоких котлованах, большом боковом давлении грунта, сложных гидрогеологических условиях. Шпунтовые ограждения представляют собой сплошные стенки из предварительно погруженных в грунт стальных или деревянных шпунтин с замковыми соединениями. Существует три варианта ис­полнения шпунтовых ограждений: консольное, распорное и анкер­ное (рис. 11.2, е).

Подкосные крепления используются для крепления стен котлова­на и состоят из забирки, стойки, подкоса, лежня и упорного якоря. Крепления такого типа затрудняют работы в котловане и поэтому применяются редко.