Ippsp.ru

Проектирование и ремонт
4 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Виды и особенности стенок и откосов траншей, правила расчета их угла

Виды и особенности стенок и откосов траншей, правила расчета их угла

foto15998-2

Рытье и использование траншей – обязательная мера во время строительства и дорожных работ разной сложности.

Несмотря на то, что работа кажется просто механической деятельностью, она имеет ряд особенностей, которые нужно соблюдать для достижения желаемого результата.

Как сделать стены и откосы траншеи устойчивыми, какие разновидности их бывают, как организовать работу правильно, разберемся в статье.

Расчет оснований

Основополагающим в расчетах является условие, что несущая способность грунтов вычисляется вместе со всеми элементами сооружения.

Разработкой должна быть решена задача обеспечение их устойчивости в любых проявлениях неблагоприятных вариантов нагрузок и воздействий. Ведь потеря устойчивости оснований соответственно повлечет деформацию, а, возможно, и разрушение всего или части здания.

фундамент после сдвига

Последствия сдвига фундамента

Проверке подвергаются такие вероятные потери устойчивости:

  1. сдвиг грунтов основания вместе с фундаментом;
  2. плоский сдвиг сооружения по соприкосновению: подошва сооружения – поверхность грунта;
  3. смещение фундамента по какой-либо из его осей.

Помимо нагрузок и других сил, действующих на конструкции, устойчивость здания зависит от глубины заложения, формы, размера подошвы фундамента.

Применение метода предельных состояний

Расчетная схема определения нагрузок достаточно разнообразна и специфична для каждого объекта. На разных этапах до 1955 г. существовали разные методы расчета конструкций: а) допускаемых напряжений; б) разрушающих нагрузок. С момента указанной даты расчеты ведутся по методу предельных состояний. Его особенностью является наличие целого ряда коэффициентов, учитывающих предельную прочность конструкций. Когда такие конструкции перестают отвечать требованиям эксплуатации, их состояние называется предельным.

Упомянутыми СП и СНиП устанавливаются следующие предельные состояния оснований:

  • по несущей способности;
  • по деформациям.

По несущей способности входят состояния, при которых основание и сооружение не соответствуют эксплуатационным нормам. Это может быть лишение ими устойчивого положения, обрушение, разного рода колебания, избыточные деформации, как пример: оседание.

Вторая группа объединяет состояния, которые затрудняют эксплуатацию конструкций или снижают ее срок. Здесь могут иметь место опасные смещения – осадка, крен, прогибы, появление трещин и т. п. Расчет по деформациям выполняется всегда.

Основания рассчитываются по первой группе в таких ситуациях:

  1. при наличии горизонтальных нагрузок – подпорная стена, работы по углублению подвала (реконструкция), фундаменты распорных сооружений;
  2. расположение объекта вблизи котлована, откоса или подземной выработки;
  3. основание состоит из увлажненных или жестких грунтов;
  4. сооружение находится в перечне по I уровню ответственности.

Расчет нагрузок

Проектированием учитываются все виды нагрузок, возникающих на этапах строительства и эксплуатации зданий и сооружений. Порядок их нормативных и расчетных значений установлен в СП 20.13330.2011, обновленной версии СНиП 2.01.07-85.

Нагрузки классифицируются по длительности воздействия, и бывают постоянными или временными.

В постоянные нагрузки входят:

  • вес элементов и конструкций зданий;
  • вес насыпных грунтов;
  • гидростатическое давление грунтовых вод;
  • предварительно напряженные усилия, например: в железобетоне.
Читайте так же:
Марка грунтовки по кирпичу

трещина в основании

Диапазон временных нагрузок более широк. Можно сказать, что к ним относятся все остальные, не вошедшие в постоянные.

Как правило, на основание или конструкцию действует несколько сил, поэтому расчеты предельных состояний выполняются по критическим сочетаниям нагрузок или соответствующим усилиям. Такие сочетания проектируются при анализе состава одновременного приложения различных нагрузок.

По составу нагрузок различаются:

  • основные сочетания, куда входят постоянные, длительные и кратковременные нагрузки:

пример формулы

  • особые сочетания, где помимо основных действует одна из особых нагрузок:

пример формулы

Назначение и состав программы

PLAXIS предназначен главным образом для проектных организаций и высших учебных заведений. Это мощный, удобный инструмент и для исследований, и для практического применения в сфере промышленного и гражданского строительства.

PLAXIS может быть применен для решения большинства задач в сфере традиционной механики грунтов. Он охватывает вопросы закладки и возведения фундаментов, земляных работ (устройство котлованов, траншей строительства подпорных стен, расчетов устойчивости откосов, расчетов дорожной насыпи (в том числе и на динамическое воздействие), инфильтрации, прокладки тоннелей. Программа используется как для расчета отдельных элементов, так и для комплексных вычислений.

Программные продукты фирмы PLAXIS BV представлены следующими расчетными пакетами:

  • PLAXIS Professional — пакет, предназначенный для двумерного конечно-элементного анализа деформаций и устойчивости в проектах, связанных с геотехнической инженерией.
  • PLAXIS Dynamics module — дополнение к Plaxis Professional, расширяющее возможности последнего при моделировании динамических воздействий.
  • PLAXIS 3D Tunnel — геотехнический пакет, разработанный специально для конечно-элементного трехмерного анализа деформаций и устойчивости при проектировании тоннелей.

Теперь рассмотрим основные возможности программ, их структуру, методы расчетов.

Рис. 2. Устройство подпорной стенкиРис. 2. Устройство подпорной стенки

Виды котлованов

К рытью котлована приступают после проведения геологических изысканий на участке застройки и анализа климатических условий местности. Выемка грунта выполняется для дальнейшего обустройства фундамента или опорного основания определенного объекта. Размеры котлована, его глубина и иные особенности разрабатываются в проектной документации с учетом различных факторов:

  • тип и этажность объекта – жилой дом, производственное здание, многоуровневый паркинг и т.п.,
  • характеристики и строение грунта, уровень залегания грунтовых вод, глубина промерзания,
  • общий вес объекта и максимальная нагрузка, тип фундамента.

По габаритным характеристикам выделяют следующие виды котлованов:

  • прямоугольные, круглые, в виде трапеции,
  • с вертикальными откосами (боковыми стенками),
  • с наклонными откосами или в форме ступеней,
  • с укреплением боковых стенок забивными сваями, опорными конструкциями и армированием грунта и без укрепления.

Чаще всего котлованы под фундамент выполняются с вертикальными стенками на небольшой глубине до 2-х метров. При этом необходимо, чтобы не была нарушена однородная структура грунта. Когда необходимо вырыть котлован на глубину более 2-х метров, предусматривают конфигурацию с наклонными откосами.

Для расчета глубины котлована учитываются такие особенности:

  • уровень промерзания грунта – дно котлована рассчитывается ниже этого уровня на 25 – 40 см,
  • уровень грунтовых вод – максимальная глубина котлована должна быть выше водоносного пласта на 40 – 50 см,
  • тип почвы – для плотных грунтов – не менее 1,8 м, для глинистых и суглинистых грунтов – не менее 1,4 м, для песчаных грунтов – не менее 1,1 м.
Читайте так же:
Краска грунтовки по металлу тиккурила

Этапы работ по устройству котлована

Комплекс земляных работ на строительной площадке состоит из последовательности этапов:

  • Подготовка проекта котлована, составление схемы и графика работ на основе исследований характеристик грунта, наличия и уровня грунтовых вод. Подземные воды серьезно осложняют возможность освоения стройплощадки, поскольку со временем грунт размывается, что повышает риск нарушения устойчивости здания. Также проводится геодезическая съемка площадки под котлован для дальнейшей разметки и выравнивания.
  • Расчистка площадки от растительности, крупногабаритного мусора, старых построек и т.п. Если на разрабатываемом участке расположены действующие коммуникации, необходимо решить вопрос по их переносу.
  • Срезка с поверхности плодородного слоя почвы (около 40 – 50 см), который в дальнейшем можно использовать для оформления газонов. По необходимости выполняется отвод поверхностных вод.
  • Разбивка котлована с помощью теодолита или нивелира. Углы по периметру площадки фиксируют деревянными или металлическими колышками.
  • Выемка грунта в котловане, его перемещение на верхнюю кромку откосов или вывоз за пределы площадки.
  • Срезка откосов и боковых поверхностей в котловане. При глубине более 2-х метров вертикальные стенки укрепляют деревянными или металлическими щитами, поперечными распорками либо выполняются с разноуровневыми уступами.
  • Разметка дна и отсыпка возникающих пустот излишками грунтами в котловане.
  • Выравнивание и уплотнение дна. Каждый слой тщательно уплотняются специальным оборудованием.
  • Вспомогательные мероприятия по оформлению водоотлива и укреплению стенок (по необходимости).

Для земляных работ на участке задействована различная спецтехника – экскаваторы для подачи грунта, бульдозеры для разравнивания поверхности, виброплиты для уплотнения грунта, автотранспорт для вывоза грунта.

Для обустройства котлована оптимально подходит период межсезонья – поздняя осень или начало зимы, когда грунт не совсем промерз, но уже нет его активного намокания, как весной и летом. Кроме этого рекомендуется избегать периода резких перепадов температуры между ночью и днем, другими днями.

Расчет стоимости услуг

На стоимость земляных работ напрямую влияют два фактора – общий объем выемки грунта и срок их выполнения. Дополнительно в стоимости услуг учитываются:

  • тип и характеристики грунта – чтобы использовать спецтехнику на гусеничном или колесном ходу,
  • устройство временных подъездных путей для работы спецтехники – укладка дорожных плит,
  • удаленность строительной площадки (объекта) и доставка спецтехники на объект,
  • срочность выполнения работ,
  • поиск площадки для излишков грунта и решение организационных вопросов по его вывозу,
  • особенности рельефа выделенного участка,
  • наличие на стройплощадке действующих инженерных коммуникаций,
  • прочие специфические особенности, связанные с дальнейшим строительством объекта – проведение геодезической/исполнительной съемки, устройство бытового городка для специалистов на период работ и т.д.
Читайте так же:
Клей пва для грунтовки пенопласта

Чем больше спецтехники задействовано на площадке по устройству котлована, тем дороже получается стоимость земляных работ.

Как производится расчет объема земляных работ для траншеи с вертикальными стенками?

Земляные работы сегодня практически полностью механизированы. Специализированные машины и механизмы позволяют углубляться в землю с довольно точным соблюдением расчетных параметров. Это траншейные экскаваторы различной мощности и конструкции, щелерезные машины, скреперы и другие.

Траншеи роют для различных целей:

  • при прокладке водопровода, теплотрассы, канализации;
  • для укладки кабельных сетей;
  • для установки ленточного фундамента;
  • при обустройстве дренажных систем (водоотведение с участка);
  • для проезда специализированного транспорта в строительный котлован.

В большинстве случаев траншея имеет форму, близкую к правильной геометрической. Если на участке прокладки трассы грунт глинистый, стабильный, — траншея обычно имеет отвесные стенки. В этом случае расчет объема траншеи выполняется по формуле параллелепипеда:

V = a ∙ h ∙ L, где:

  • V — объем выемки;
  • a — ширина;
  • h — глубина;
  • L — длина.

Вышеприведенная формула справедлива для спланированной местности, где поперечные сечения выемки по всей длине имеют одинаковые параметры.

Если же выемка имеет равномерный уклон, подсчет ведется иначе:

V = a ∙ (h1 + h2) /2 ∙ L, где (h1 + h2) /2 — полусумма глубин выемки (в начале канавы и в конце).

После укладки в траншею трубы, кабеля, выполняется обратная засыпка грунта и перераспределение на участке его излишков. При прокладке трубопровода большого диаметра с цементацией его ложа (или использованием бетонных плит) разница количества выбранной из выемки земли и земли, подлежащей обратной засыпке, довольно значительна. Расчет объема земляных работ для траншеи с учетом обратной засыпки выполняется следующим образом: из объема вырытой траншеи следует вычесть кубатуру трубы с цементной подложкой, либо кубатуру цементного короба (при его наличии), если трубопровод со всех сторон заключен в бетонные плиты.

Средние значения для различных типов грунта

Так как земли различных типов по большей части похожи по строению, эти параметры принимают близкие данные.

Удельного веса

Представим в табличном виде представленные данные об удельном параметре различных типов грунта.

Вид грунтаУдельный вес, измеряемый в т/м³
Чернозем1,45
Суглинки2,71
Супесь2,7
Пески2,66
Свежая глина2,74

Объемного веса

Общие средние значения по параметру можно представить в виде следующей таблицы.

Определение степени пучинистости грунтов самостоятельно

Для самостоятельного определения степени пучинистости грунта на строительном участке, необходимо знать следующие данные:

  • состав грунта;
  • уровень грунтовых вод на участке;
  • глубину промерзания грунта в районе строительства.

Как определить состав грунта самостоятельно при отсутствии геологии смотрите в материале «Типы грунтов: как определить состав грунта самостоятельно«.

Почему так важно знать состав грунта на участке? Как уже говорилось выше, на территории нашей страны в основном залегают грунты, в той или иной степени склонные к морозному пучению: глинистые грунты – глины, суглинки, супеси, а также песчаные грунты — пески различной крупности (гравелистые, крупные, средней крупности, мелкие и пылеватые).

Так как в большинстве из этих грунтов — значительное содержание пылеватых и глинистых частиц, то они хорошо связывают воду, насыщаются ею. Насыщенный водой грунт при замерзании зимой значительно расширяется, увеличивается в объеме, что приводит к его неравномерному поднятию, «вспучиванию».

Именно это явление и получило название «морозное пучение грунта». Возникает оно, как правило, во влагонасыщенных и влажных пылеватых, мелкопесчаных и глинистых грунтах (супесях, суглинках, глинах).

Способствует этому и так называемая «капиллярная активность» – способность различных, особенно глинистых и мелкопесчаных грунтов подтягивать воду со значительных глубин на поверхность, которая очень зависит от количества пылеватых частиц в составе этих грунтов: чем больше пылеватых частиц, тем больше активность.

«Благодаря» капиллярному эффекту, глинистые и мелкопесчаные грунты способны подтягивать воду от уровня залегания грунтовых вод (УГВ) ближе к поверхности земли на следующие величины:

  • глины – на 4 ÷ 5 метров;
  • суглинки – на 2 ÷ 3,5 метра;
  • супеси – на 1,5 ÷ 2 метра;
  • пески пылеватые – на 0,7 ÷ 1,2 метра.

Степень пучинистости глинистых и песчаных грунтов зависит от следующих характеристик:

— у глинистых грунтов (супесь, суглинок, глина) — от показателя текучести J L , а также от глубины залегания уровня подземных (грунтовых) вод, вернее, от разницы уровня грунтовых вод и глубины промерзания грунтов;
— у песчаных грунтов — от глубины залегания уровня грунтовых вод, а также от степени насыщения водой;

Следует отметить, что в крупнообломочных грунтах (щебне, гравии и гальке), а также в песках крупнозернистых, крупных и средней крупности, не содержащих глинистых и пылеватых частиц или содержащих их крайне мало (до 2%), капиллярная активность практически отсутствует.

А это значит, что вода выше уровня грунтовых вод (УГВ) не поднимается. Такие грунты остаются влажными строго на уровне УГВ и считаются непучинистыми.

Как определить показатель текучести JL глинистых грунтов самостоятельно

Показатель текучести

Как определить уровень грунтовых вод (УГВ) на участке самостоятельно

Определить уровень грунтовых вод на своем участке можно самостоятельно. Для этого потребуются следующие инструменты:

sadovy bur

  • садовый бур длиной не менее 2-х метров;
  • ложковый бур, позволяющий пробурить отверстие на глубину не менее 5-ти метров;
  • прут достаточной длины для измерения УГВ.

Для того чтобы определить уровень грунтовых вод (УГВ) на участке строительства, вначале необходимо садовым буром пробурить шурф глубиной около 2 метров. Если, по истечению одних суток, вода в шурфе не появится, то ложковым буром необходимо пробурить скважину ещё примерно на 1,5 ÷2 метра. После того, как вода появится в скважине, замеряют прутом или обычной планкой, на которой заранее нанесены отметки в сантиметрах, расстояние от поверхности грунта до УГВ.

Зависимость степени пучинистости грунтов от их глубины промерзания и уровня залегания грунтовых вод (УГВ)

Как уже говорилось выше, глинистые и песчаные грунты, «благодаря» капиллярному эффекту, способны подтягивать воду с различных глубин на поверхность земли. Именно эта способность определяет их степень пучинистости в зависимости от разницы уровня грунтовых вод и глубины промерзания грунтов.

Непучинистые грунты

Непучинистыми грунтами являются грунты, если глубина промерзания грунтов находится выше уровня грунтовых вод (УГВ) на следующую величину:

  • для мелких песков — на 0,75м и более;
  • для пылеватых песков — на 1,0 и более;
  • для супесей – на 1,5м и более;
  • для суглинков – на 2,5м и более;
  • для глин – на 3,0м и более.

Слабопучинистые грунты

Слабопучинистыми грунтами являются грунты, если глубина промерзания грунтов находится выше уровня грунтовых вод (УГВ) на следующую величину:

  • для мелких песков – на 0,5 ÷ 0,75м;
  • для пылеватых песков — на 0,75 ÷ 1м;
  • для супесей — на 1 ÷1,5м;
  • для суглинков – на 1,5 ÷ 2,5м;
  • для глин — на 2,0 ÷ 3,0м.

Среднепучинистые грунты

Среднепучинистыми грунтами являются грунты, если глубина промерзания грунтов находится выше уровня грунтовых вод (УГВ) на следующую величину:

  • для мелких песков – на 0,5 и менее;
  • для пылеватых песков — на 0,5 ÷ 0,75м;
  • для супесей — на 0,75 ÷ 1,0м;
  • для суглинков – на 1,0 ÷ 1,5м;
  • для глин – на 1,5 ÷ 2,0м.

Сильнопучинистые грунты

Сильнопучинистыми грунтами являются грунты, если глубина промерзания грунтов находится выше уровня грунтовых вод (УГВ) на следующую величину:

  • для пылеватых песков — на 0,5 и менее;
  • для супесей – на 0,75м и менее;
  • для суглинков – на 1,0м и менее;
  • для глин – на 1,5м и менее.

Пример:

Уровень грунтовых вод (УГВ) – 3,2 метра от поверхности земли;

Глубина промерзания грунта – 1,2м

3,2 — 1,2 = 2,0м – суглинок слабопучинистый.

Зависимость степени пучинистости глинистых и песчаных грунтов от показателя текучести (для глинистых грунтов), глубины промерзания и уровня залегания грунтовых вод (УГВ)

Сведем данные, полученные ранее при определении степени пучинистости грунтов в одну таблицу:

Степень пучинистости грунта

Z — разность между уровнем грунтовых вод (УГВ) и глубиной промерзания грунта.

В том случае, если степень пучинистости глинистого грунта, установленной по показателю J L (лабораторно или визуально) отличается от установленной по показателю Z, принимается тот вариант, где степень пучинистости грунта больше (берется худший вариант).

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector