При проведении земляных работ необходимо обустройство крепления стен траншей и котлованов, для предупреждения осыпания грунта. Стены крепятся обычно щитами с распорками, которые размещаются по длине траншее не реже чем через каждые 2 метра при глубине до 3,75 метра в сухих и сыпучих грунтах и не реже 1,5 метров в сыпучих, влажных и мокрых грунтах при глубине более 3,75 метра. Как происходит крепление стен траншей и котлованов на деле?
Как следует ставить распорки?
Распорки по высоте (ярусами) следует ставить не реже чем через 1,2 метра при всех глубинах, независимо от характера грунтов. Наличие элементов крепления стенок накладывает свои требования на ширину траншей. Ширину траншей следует разбивать с расчетом ширины подошвы фундамента, добавив по 15-20 сантиметров с обеих сторон на крепление. Ширина траншей для трубопроводов разбивается из расчета ширины наружного диаметра труб плюс 0,6 метра на крепление.
Деревянные или металлические щиты
Щиты, служащие для крепления грунта в траншеях и котлованах делаются деревянными или металлическими. Для сыпучих и плавучих грунтов используются сплошные щиты, а для плотных грунтов в траншеях глубиной до 3 метров щиты могут быть собраны с зазорами из досок шириной до 200 миллиметров. При этом ширина промежутков между досками щита не должна превышать ширины самих досок.
Для крепления стенок траншей средней ширины могут применяться инвентарные металлические крепления лестничного типа. Инвентарные крепления из стальных труб делают в траншеях с вертикальными стенками шириной 0,8-1,8 метра, при этом применяются трубы диаметром около 60 миллиметров и длиной до 3 метров (для продольных элементов лестничного крепления).
Поперечные распорки инвентарных креплений имеют резьбовые участки, проворачивая винты на которых, можно увеличивать длину распорок, тем самым прижимая стойки к щитам. Хотя стоимость инвентарных креплений выше, чем креплений из лесоматериалов, в конечном итоге они себя окупают многоразовым применением.
Шпунтовое крепление стен
При сыпучих, так и при текучих грунтах (плывунах) крепление стенок траншей и котлованов осуществляется шпунтовым рядом, представляющим собой сплошное крепление из маячных свай и шпунтовых досок. Шпунтовое крепление служит одновременно ограждением для ведения водоотливных работ.
Устройство деревянного шпунтового ряда следующее: забиваются сваи винтовые , к ним крепятся направляющие доски, между которыми забивается шпунт. Полностью забитые пролеты скрепляют вверху специальной насадкой, которая имеет пазы с гнездами.
Насадка крепится к сваям скобами. Чтобы земля не разрушила шпунтовой ряд в траншеях при двухстороннем устройстве, в местах набивки шпунтовых свай делаются распорки. В строительстве находят применение также металлические и железобетонные шпунты, устройство которых отличается от деревянных лишь технологией изготовления.
При одностороннем шпунтовом ряде в котловане устраивают подкосы, а в шурфах распорки ставятся в направлении, перпендикулярном к шпунтовому ряду. Шпунтовой ряд может быть сооружен как постоянное ограждение или как временное.
Забивка маячных свай
При устройстве шпунтовых ограждений наиболее трудоемкой работой является забивка маячных свай и самого шпунта. Если объем работы незначителен и забивка шпунтового ряда производится в легких грунтах, то целесообразно применять несложные приспособления, например треногу. Устроена тренога следующим образом: металлический молот – «баба» весом в 200-250 кг на тросе с откидным крюком подвешивается на блок, через который проходит трос к лебедке. В результате вращения лебедки баба приподнимается вверх на высоту 0,5-1 метра.
При обратном свободном ходе барабана лебедки она падает вниз и своим весом забивает шпунт или сваю. При небольшом объеме работ применяются простые деревянные или изготовленные из стального проката копры, снабженные ручными лебедками и бабой весом до 1 т.
Механические копры
При больших объемах свайных работ используются механические копры, к которым относятся действующие при помощи сжатого воздуха молоты и дизель-молоты. Действуют они по одному и тому же принципу, для удара в них служит сила свободного падения молота или сила давления сжатого воздуха. С применением механизированных копров за 10-15 минут сваю можно забить на глубину 6-8 м, что значительно ускоряет обустройство шпунтовых рядов для крепления стен траншей и котлованов в сравнении с ручной установкой шпунтового ряда.
Геометрические размеры траншей определяют исходя из глубины заложения трубопроводов, требуемой ширины траншей по низу (по дну) и конфигурации стен.
Ширина траншеи по дну складывается из размера трубопроводов и технологических зазоров, обеспечивающих проведение всех строительных работ. Ширину траншеи по дну b (м) в зависимости от наружного диаметра трубопровода D (м) принимают равной:
b = D + (0,5...0,6) м при D ≤0,5 м;
b = D + (0,8. ..1,2) м при D > 0,5 м.
Ширина траншеи по дну может уточняться в проекте производства работ, но не должна быть меньше 0,7 м.
Траншеи отрывают с наклонными или вертикальными боковыми стенками. Траншеи с вертикальными стенками более экономичны. Однако из-за опасности обрушения грунта их наибольшая глубина в плотных грунтах без специальных расчетов и крепления стенок не должна превышать 2 м. Поэтому в основном применяют траншеи с откосами (с наклонными стенками), наибольшая крутизна которых в грунтах естественной влажности колеблется от 1: 0,25 до I: 1,25 (табл. 5.3).
В переувлажненных глинистых и сухих песчаных грунтах крутизну откосов следует принимать, как для насыпных грунтов. Во всех случаях в проекте производства работ необходимо проверять устойчивость откосов с учетом конкретных гидрогеологических условий и наличия временной нагрузки на призме обрушения.
Траншеи с откосами, ввиду их большой ширины по верху, можно разрабатывать только на незастроенных территориях. В стесненных условиях используют преимущественно траншеи с вертикальными укрепленными стенками. В зависимости от глубины траншеи, грунтовых и гидрогеологических условий выбирают вид (табл. 5.4) и конструктивные параметры крепления.
Наибольшее распространение при строительстве водостоков находят закладные крепления, устанавливаемые в траншею по мере разработки грунта. Они состоят (рис. 5.9) из забирки, стояков и распорок. Горизонтальная или вертикальная забирка выполняется из досок толщиной 4-б см, устанавливаемых вплотную одна к другой или с просветами (с прозорами), равными ширине доски.
Рис. 5.9. Закладные крепления траншей
а - горизонтальное вразбежку; б - вертикальное сплошное; в - инвентарное; 1 - доски забирки; 2 - стояки; 3 - распорки; 4 - бобышки; 5 - прогоны; 6 - деревянные щиты; 7 - трубчатые рамы; 8 - винтовые распорки
Горизонтальные доски забирки (рис. 5.9,а) поддерживаются вертикальными стояками, прижимаемыми к стенкам траншеи распорками. Стояки из досок толщиной не менее 5-6 см или труб устанавливают на расстоянии 1,5-2 м по длине траншеи. Распорки из бревен диаметром 12-18 см или труб ставят через 0,6-0,75 м 410 глубине траншеи. В сплошных вертикальных креплениях (рис. 5.9,6) доски забирки через 0,7-1,4 м объединяют горизонтальными поясами (прогонами), прижимаемыми к стенкам траншеи распорками.
Инвентарные крепления состоят из стандартных, чаще всего дощатых щитов и металлических трубчатых рам с винтовыми распорками (рис. 5.9,в). Это сборно-разборные крепления, поэтому они менее трудоемки и материалоемки по сравнению с рассмотренными деревянными креплениями.
Разработка траншей при строительстве водосточной сети осуществляется, как правило, одноковшовыми экскаваторами, оборудованными обратной лопатой или драглайном с объемом ковша 0,25-1 м 3 . Экскаватор с обратной лопатой обеспечивает более высокую производительность и точность копания, однако имеет ограничения по размеру забоя. Поэтому при большой ширине и глубине траншей применяют драглайн. Для разработки траншей с вертикальными укрепленными стенами применяют экскаваторы с грейферным оборудованием.
Экскаваторы непрерывного действия имеют наиболее высокую производительность, однако могут разрабатывать только относительно узкие траншеи с вертикальными стенками, поэтому их применение ограничено раздельными прокладками, в основном кабельных сетей.
Облицовка котлованов и траншей может быть выполнена следующим образом:
а) вертикальные облицовки, состоящие из системы вертикальных несущих стоек, пространство между которыми обшивается горизонтально расположенными элементами. Крепление устанавливается после выемки грунта из котлована или траншеи без предварительного закрепления стенок;
б) вертикальные подпорные конструкции. Крепление состоит из вертикально располагаемого шпунта, который устанавливается до или параллельно с выемкой грунта и раскрепления горизонтальными распорками или специальными свайными насадкам;
в) несущие шпунтовые стенки. Сооружаются из вертикальных несущих шпунтовых элементов, которые забиваются в грунт до его выемки, а затем раскрепляются горизонтальными распорками. Возможно анкерное крепление шпунта;
г) крепление специальными плитами. Облицовка стенок котлованов осуществляется специально изготовленными большеразмерными плитами, устанавливаемыми сразу же после выемки грунта. Их закрепление осуществляется вертикальными или горизонтальными несущими элементами, которые могут быть дополнительно раскреплены распорками.
При устройстве глубоких котлованов с вертикальными стенками в жилищном, промышленном и сельскохозяйственном строительстве до установки несущих конструкций стенки должны быть облицованы защитными элементами с покрытием из различных пленочных материалов.
В соответствии с приведенной классификацией области их применения распределяются таким образом:
а) для небольших и средних котлованов;
б) ограниченная ширина строительной площадки;
в) близкое расположение строительного грунта;
г) в условиях, исключающих возможность сотрясений. Описываемые в этой главе типы облицовок применяются только
в условиях ограниченного притока грунтовых вод. Уровень грунтовых вод должен быть расположен ниже отметки дна котлована. В случае необходимости водопонижение должно осуществляться закрытым способом.
3.1. КРЕПЛЕНИЕ СТЕНОК КОТЛОВАНОВ ГОРИЗОНТАЛЬНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Способ крепления стенок котлованов появился очень давно и до сих пор широко применяется при сооружении небольших и сложных объектов. Он используется, когда по грунтовым условиям высота незакрепленной части стенки не должна превышать 0,5 м, и отметка дна котлована находится выше уровня грунтовых вод. Облицовка вертикальных стенок котлованов горизонтальным шпунтом применяется в тех случаях, когда две параллельные стенки котлована незначительно удалены друг от друга. Конструкция таких стенок состоит из:
горизонтальных — деревянных, металлических или железобетонных элементов;
вертикальных стоек, выполняемых из круглых деревянных стоек или стальных балок;
горизонтальных или наклонных распорок из деревянного кругляка или брусьев, стальных балок или из винтовых распорок при узких траншеях;
элементов, обеспечивающих местную жесткость конструкции, состоящих из дополнительных стоек и распорок.
Можно назвать следующие преимущества крепления стоек горизонтальными элементами:
возможность устройства котлованов сложной конфигурации;
небольшая масса отдельных строительных элементов;
возможность многократного использования конструкций крепления.
Вместе с тем это решение имеет несколько недостатков: ограничения применения машин для укладки трубопроводов и производства других видов работ из-за наличия большого числа поперечных распорок;
необходимость повторного обеспечения устойчивости при разборке и вторичной сборке распорок;
возможность потери устойчивости стенок при снятии распорок в процессе выполнения строительных работ.
Рис. 3.6. Крепление вертикальных стенок широкого котлована
а - проходка направляющей траншеи; б - устройство несущего элемента с его анкеровкой; в - опирание стенок котлована на несущий элемент; г - вид сверху на анкерное крепление; 1 - анкер из круглой стали; 2 - распорки; 3 - металлические несущие стойки; 4 - стойки; 5 - обшивка; 6 - траверса; 7 - поперечная балка; 8 — клинья
3.1.1. Облицовки траншей.
При осуществлении конструкции с горизонтальными элементами для защиты стенок траншей при прокладке трубопроводов (рис. 3.1) применяются следующие конструктивные решения:
толщина досок, применяемых для обшивки, должна быть не менее 50 мм;
деревянные стойки сечением не менее 100x140 мм должны поддерживать по длине не менее четырех горизонтальных элементов или досок;
при применении металлических стоек их сечение должно быть не менее 10;
диаметр деревянных стоек круглого сечения должен быть не менее 100 мм и на концах иметь фаску.
Для обшивки стенок траншей применяются обычно доски длиной от 4,0 до 4,5 м, шириной от 200 до 300 мм и толщиной от 50 до 70 мм. Для каждого отдельного участка обшивки допускается применение досок только одинаковой длины, так как не допускается надставка их по длине. Вместо деревянной может быть применена металлическая обшивка из профилированных элементов. В обычных условиях длина стоек и распорок от 1,5 до 2,5 м. Стойки должны располагаться на расстоянии не более 200 мм от конца горизонтальной доски. Доски длиной 2,5; 4,5 м крепятся к трем стойкам. Длина вертикальных стоек не менее 1 м, это позволяет расположить по их длине не менее двух распорок. На рис. 3.2 показана конструкция крепления стенок траншеи для укладки трубопровода, выполненная из досок. Конструктивные решения при сооружении смотрового колодца в торце узкой траншеи показаны на рис. 3.3.
При прокладке трубопроводов часто недостаточно расстояние между нижним ярусом распорок и дном траншеи. Это ведет к необходимости установки более прочных и длинных стоек, способных воспринимать большие изгибающие моменты. На рис. 3.4 показано решение, позволяющее обойтись без нижней распорки. В этом случае кроме обычных коротких стоек почти на всю высоту крепления стенок дополнительно устанавливаются длинные вертикальные стойки, имеющие большую прочность, и нижние распорки крепятся на большей высоте от дна траншеи.
На рис. 3.5 показано конструктивное решение крепления стенок траншеи для укладки стального трубопровода диаметром 800 мм. Стойки для закрепления горизонтальной обшивки выполнены из металлических профилей. В основание заложены металлические трубчатые распорки диаметром 60 мм при толщине стенки 4 мм (рис. 3.5 ,а) и в верхней части траншеи установлены две деревянные распорки. Тем самым обеспечивается пространство, необходимое для производства работ по укладке трубопровода. Для монтажа отдельных секций трубопровода были предусмотрены участки длиной по 6 м, на которых распорки не устанавливали. Трубы укладывали в траншею в этих местах и затем протягивали до места установки.
На рис. 3.5,в показан план участка, на котором осуществляется опускание отдельных участков труб. После выемки грунта в траншее устанавливаются специальные металлические рамы, исключающие возможность обрушения стенок.
В качестве нижней распорки служило бетонное основание траншеи, в которое были заведены нижние концы стоек.
Если по краю траншеи предусмотрено движение транспорта или строительных механизмов, вертикальное крепление стенок траншей должно быть усилено.
В этом случае верхние распорки должны быть расположены на глубине не более 0,5 м от поверхности земли и в случае, если дорога для подъезда транспорта расположена на расстоянии менее 1 м от края траншеи, их количество должно быть удвоено.
3.1.2. Крепление стенок котлованов
.
При устройстве широких котлованов с вертикальными стенками в условиях, исключающих возможность сотрясения грунта, возможно применение вышеописанных конструкций с горизонтальными элементами обшивки. Закрепление стенок котлована осуществляется двумя методами:
1) по периметру будущего котлована сооружается щелеобразная траншея, стенки которой закрепляются вышеописанным методом, после чего производится выемка основного грунта котлована (рис. 3.6);
2) вначале производится разработка основной части грунта в котловане с откосами, после чего производится выемка грунта, который лежит в основании откоса, его последующее закрепление обшивкой, которая раскрепляется к существующему сооружению (рис. 3.7).
На рис. 3.8 показано поэтапное выполнение работ по первому варианту при сооружении железнодорожного моста в условиях непрекращающегося движения. Вначале были разработаны две щелеобразные прорези с креплением их горизонтальной обшивкой. После выполнения этого этапа работ были установлены многочисленные деревянные распорки. Распорки длительного применения и их оголовки были выполнены из металла. Параллельно выемке грунта осуществлялась постепенная замена деревянных распорок на металлические и устанавливалась облицовка стенок траншей. На рис. 3.9 приведено конструктивное решение опоры мостового перехода.
Состав работ: 1.Устройство и разборка креплений траншей инвентарными щитами.
Измеритель: 100 м2 креплений
Крепление инвентарными щитами стенок траншей шириной до 2 м в грунтах:
1-171-1 неустойчивых и мокрых
1-171-2 устойчивых
Таблица 311- Группа 171 Нормы с 1 по 2
| Шифр ресурса | Наименование ресурса | Единица измер. | 1-171 | 1-171 |
| чел-ч | 44,2 | 34,34 | ||
| Средний разряд работ | 2,9 | |||
| Затраты труда машинистов | чел-ч | 2,07 | 2,07 | |
| Машины и механизмы | ||||
| 200-0002 | маш-ч | 2,07 | 2,07 | |
| Материалы | ||||
| 121-0757 | Отдельные конструктивные элементы зданий и сооружений [колонны, | т | 0,011 | 0,011 |
| балки, фермы, связи, ригели, стойки и т.д.] с преобладанием горячекатаных | ||||
| профилей, средняя масса сборочной единицы свыше 0,5 до 1,0 т | ||||
| 123-0509-У | Щит опалубки инвентарный строганый, толщина 120 мм | м2 |
Группа 172 Крепление стенок котлованов и траншей досками
Состав работ: 1.Крепление стенок котлованов и траншей досками с подчисткой стенок и заготовкой креплений. 2.Разборка креплений.
Измеритель: 100 м2 креплений
Крепление досками стенок котлованов и траншей шириной более 2 м, глубиной до 3 м, в грунтах:
1-172-1 неустойчивых
1-172-2 устойчивых
1-172-3 мокрых
То же, глубиной более 3 м, в грунтах:
1-172-4 неустойчивых
1-172-5 устойчивых
1-172-6 мокрых
Таблица 312- Группа 172 Нормы с 1 по 3
| Шифр ресурса | Наименование ресурса | Единица измер. | 1-172 | 1-172 | 1-172 |
| Затраты труда рабочих-строителей | чел-ч | 66,64 | 42,33 | 85,17 | |
| Средний разряд работ | 2,9 | 2,9 | 2,9 | ||
| Затраты труда машинистов | чел-ч | 3,04 | 2,24 | 3,16 | |
| Машины и механизмы | |||||
| 200-0002 | Автомобили бортовые, грузоподъемность до 5 т | маш-ч | 3,04 | 2,24 | 3,16 |
| Материалы | |||||
| 111-0179 | т | 0,0039 | 0,0039 | 0,0039 | |
| 112-0020 | м3 | 0,43 | 0,43 | 0,46 | |
| 112-0082 | м3 | 1,61 | 0,95 | 1,61 | |
| толщина 44 мм и более IV сорт |
Таблица 313- Группа 172 Нормы с 4 по 6
| Шифр ресурса | Наименование ресурса | Единица измер. | 1-172 | 1-172 | 1-172 |
| Затраты труда рабочих-строителей | чел-ч | 110,16 | 88,4 | 139,74 | |
| Средний разряд работ | 3,3 | 3,3 | 3,3 | ||
| Затраты труда машинистов | чел-ч | 3,37 | 3,08 | 3,16 | |
| Машины и механизмы | |||||
| 200-0002 | Автомобили бортовые, грузоподъемность до 5 т | маш-ч | 3,37 | 3,08 | 3,16 |
| Материалы | |||||
| 111-0179 | Гвозди строительные с плоской головкой 1,6х50 мм | т | 0,0039 | 0,0039 | 0,0039 |
| 112-0020 | Лесоматериалы круглые березовые и мягких лиственных пород | м3 | 0,46 | 0,46 | 0,46 |
| для строительства, длина 4-6,5 м, диаметр 12-24 см | |||||
| 112-0082 | Доски необрезные из хвойных пород, длина 4-6,5 м, все ширины, | м3 | 1,23 | 0,79 | 1,23 |
| толщина 44 мм и более, IV сорт |
Группа 173 Водоотлив
Состав работ: 1.Водоотлив из котлованов площадью до 30 м 2.Водоотлив из траншей шириной по дну до 2 м для ленточных фундаментов под здания и сооружения, а также для внутризаводских и дворовых [внутриквартальных] коммуникаций.
Измеритель: 100 м3 мокрого грунта
1-173-1 Водоотлив из траншей
1-173-2 Водоотлив из котлованов
Таблица 314- Группа 173 Нормы с 1 по 2
Разработка сезонномерзлых грунтов
Группа 187 Уборка снега со строительных площадок и дорог
Состав работ: 1.Уборка снега механизмами. 2.0чистка вручную мест, недоступных для механизмов, с перекидкой снега на расстояние до 3 м, или погрузкой на транспортные средства [нормы 5,6].
Измеритель: 1000 м3 снега
Уборка снега со строительных площадок и дорог:
1-187-1 шнекороторными снегоочистителями
1-187-2 плужными снегоочистителями на тракторе
1-187-3 бульдозерами с перемещением на расстояние до 20 м
1-187-4 бульдозерами с перемещением на каждые последующие 10 м, сверх 20
1-187-5 вручную, снег рыхлый
1-187-6 вручную, снег плотный
Таблица 315 - Группа 187 Нормы с 1 по 3
| Шифр ресурса | Наименование ресурса | Единица измер. | 1-187 | 1-187 | 1-187 |
| Затраты труда рабочих-строителей | чел-ч | - | 0,37 | - | |
| Средний разряд работ | - | - | |||
| Затраты труда машинистов | чел-ч | 1,11 | 0,74 | 3,57 | |
| Машины и механизмы | |||||
| 201-0312 | Тракторы на гусеничном ходу, мощность 79 кВт | маш-ч | - | 0,37 | - |
| 207-0149 | Бульдозеры, мощность 79 кВт | маш-ч | - | - | 3,57 |
| 212-1901 | Снегоочистители на автомобиле плужные | маш-ч | - | 0,37 | - |
| 212-1902 | Снегоочистители на автомобиле шнекороторные | маш-ч | 1,11 | - | - |
Таблица 316- Группа 187 Нормы с 4 по 6