Крепление стенок котлованов и траншей. Разработка и крепление траншей Укрепление траншей щитами

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.

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.

После отрывки траншеи и котлованы склонны к быстрому разрушению. Поэтому их стенки необходимо дополнительно укреплять. Это, во-первых, сохраняет форму выемки на время дальнейших работ, а во-вторых, защищает работников от несчастных случаев из-за обвалов грунта. Чаще всего применяют крепление стенок траншеи инвентарными щитами, досками или шпунтами. В каких случаях необходимы такие меры и как именно выполняется укрепление грунта?

Когда необходимо крепление стенок траншей и котлованов?

При подготовке к строительству или прокладке коммуникаций обычно отдают предпочтение выемкам без откосов, с вертикальными стенками. Такие траншеи имеют ряд преимуществ:

• они более экономичны в исполнении, ведь навесное оборудование экскаваторов в основном рассчитано на создание вертикальных стенок;
• котлованы и траншеи без откосов занимают меньшую площадь, что очень важно при копке в условиях плотной застройки или природного ландшафта, который нежелательно разрушать;
• наличие откоса может усложнить дальнейшие строительные работы на вырытой траншее или в котловане.

Но выемки с вертикальными стенками подвержены обвалам и осыпаниям. Поэтому без дополнительного укрепления можно копать лишь котлованы и траншеи небольшой глубины:

• на насыпных, песчаных и крупнообломочных грунтах - до 1 м;
• на супесях - до 1,25 м;
• на суглинках, глинах, лессовидных почвах - до 1,5 м;
• на особо плотных грунтах, для разработки которых необходимо применять ломы, кирки и клинья, - до 2 м.

При рытье на большей глубине требуется крепление стен траншеи специальными приспособлениями. Кроме того, укреплять стенки необходимо даже на малых глубинах в случае, если грунт перенасыщен влагой, и выемка может «поплыть».

Внимание! Необходимость укрепления стенок котлованов и траншей прописана в нормативных документах. Пренебрегать этим требованием нельзя. Обрушение грунта может привести к разрушению объектов строительства, оползням и несчастным случаям. Нахождение рабочих в выемках без откосов или укрепленных вертикальных стен строго запрещено!

Способы укрепления стенок траншеи

Чаще всего откосы выемок укрепляют следующими способами:

• инвентарными щитами и распорками;
• шпунтами;
• досками.

Способ и конструктивные параметры укрепления выбирают в зависимости от типа и состояния грунтов, высоты грунтовых вод, глубины и предназначения выемки. При этом крепление откосов траншеи выполняют небольшими участками, по мере ее рытья. Как правило, этот процесс идет вслед за экскаватором, на безопасном расстоянии от места раскопки. При большой глубине рытья конструкции устанавливают сверху вниз, после отрывки выемки в глубину не более чем на 0,5 м.

Верхняя часть всех креплений должна выступать над бровкой траншеи минимум на 15 см. Во время обратной засыпки укрепления стенок обычно разбирают. Исключение составляют случаи, когда разборка конструкций технически невозможна или может вызвать деформацию (разрушение) объекта строительства. Разбирать крепления следует снизу вверх, по мере засыпки выемки.

Укрепление траншей инвентарными щитами

Это самый популярный на сегодня способ крепления стенок:

• он удобен в исполнении и безопасен;
• требует меньших затрат труда и материалов, чем применение дощатых и шпунтовых ограждений (к примеру, использовать инвентарные щиты для крепления траншей в 3-4 раза дешевле, чем строить укрепляющие ограждения из досок).

Также инвентарные крепления незаменимы при отрывке выемок канавокопателем. Ведь в этом случае ширина раскопки настолько мала, что установка укрепляющих конструкций возможна только сверху.

Инвентарное крепление для траншей состоит из:

• металлических винтовых распорных рам;
• щитов ограждения стенок.

Распорная рама - простое приспособление из двух упоров и винта, который их соединяет. При помощи винта упоры раздвигаются на нужную ширину и прижимают элементы ограждения траншеи к ее стенкам.

Инвентарные щиты для крепления траншей производятся из разных материалов. Это может быть:

• водостойкая фанера;
• битуминизированный картон;
• волнистый листовой металл и др.

Типы щитов подбирают, исходя из условий работы и экономической целесообразности.

Установка инвентарных креплений довольно проста. Сначала в траншею опускают две уже собранные распорные рамы. Затем в зазоры между их стойками и стенками выемки помещают щиты. После этого остается лишь раздвинуть упоры, чтобы зафиксировать ограждение.

Снимают инвентарные ограждения в процессе засыпки траншеи. Распорки удаляют по мере того, как засыпанный грунт достигает их нижних концов. Щиты вынимают после удаления самых верхних распорок. Поскольку к этому времени они уже засыпаны грунтом, для их поднятия требуется крановая техника.

Дощатые и шпунтовые укрепления стенок

Крепление траншеи досками выполняется по-разному. Выделяют четыре основных его типа:

• вертикальное сплошное;
• горизонтальное сплошное;
• горизонтальное с зазором;
• горизонтально-рамное.

В разных случаях доски располагаются на стенках траншеи вертикально или горизонтально, всплошную или с просветами через одну доску. Для их фиксации используют распорки, шпунты и другие дополнительные элементы.

Крепление траншеи шпунтом применяют в сложных случаях:

1. В местностях с сильным притоком грунтовых вод, когда водой могут быть вынесены частицы грунта и размыты стенки выемки. К примеру, сплошное ограждение из корытообразных шпунтов Ларсена позволяет удержать даже болотистые, расплывающиеся, водонасыщенные грунты и выдерживает резкий подъем грунтовых вод.
2. При очень глубокой разработке.
3. Если траншея проходит близко к фундаменту здания.

Шпунтовые ограждения могут быть сплошными или с забиркой из досок. В зависимости от глубины и ширины траншеи или котлована используют деревянные, стальные или железобетонные шпунты различного профиля (плоские, корытообразные, трубчатые). Их забивают до начала рытья выемки и при необходимости дополнительно фиксируют анкерными оттяжками.

Стандартные инвентарные крепления для стенок траншей и котлованов используют при глубине разработки до 3 м. Если же выемку надо рыть глубже, укрепляющие конструкции разрабатываются индивидуально и утверждаются проектом.

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

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

Таблица 313- Группа 172 Нормы с 4 по 6

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

Таблица 316- Группа 187 Нормы с 4 по 6