Во время производства земляных работ приходится производить целый ряд побочных работ, без которых разработка невозможна. Эти работы называются вспомогательными.
К наиболее часто встречающимся при производстве земляных работ вспомогательным работам относятся:
- устройство креплений траншей и котлованов;
- водоотлив (удаление из котлованов воды);
- устройство временных дорог, въездов в забой и выездов из забоя для возки грунта при его разработке.
Надо всегда стремиться к тому, чтобы все вспомогательные работы производились особыми рабочими и чтобы производство вспомогательных работ не задерживало основных работ и не мешало им.
Устройство креплений котлована
Как уже было указано в , не всякий грунт может держать вертикальные откосы при его копке. Величина требуемого откоса котлована равна величине угла естественного откоса грунта. Такой откос наиболее надежен.
Однако рытье котлованов и траншей при большой глубине с пологими откосами считается не экономичным, так как вызывает значительный объем излишних земляных работ. Даже и при незначительных глубинах естественные откосы иногда невозможно осуществить, например в том случае, если поблизости расположены строения. В тех же случаях, когда дно котлована или траншеи находится под водой, свободные откосы являются совершенно недопустимыми, так как они ничем не защищены от размачивания водой и разрушения.
Вот почем в большинстве случаев при устройстве котлованов и траншей приходится устраивать разного рода временные крепления. Кроме того, как указано выше, особы вид креплений (шпунтовое ограждение) служит для уменьшения приток в котлованы грунтовых вод.
Крепление траншей и котлованов деревянными распорками
Простейшие крепления стенок котлованов и траншей глубиной до 2 м устраиваются следующим образом.
Вдоль стенок траншей укладываются 4 доски толщиной 50 мм с распорками между ними, поставленными через 1,5-2 м по длине траншей (рис.38);
Распорки делаются из коротки бревен или труб толщиной 10-12 см. Этот тип креплений применяется при плотных сухих грунтах, способных некоторое время держать вертикальный откос и не размываемых дождями (плотная глина, плотный суглинок). Откосы при этом могут быть как вертикальными, так и с небольшим уклоном (1/10).
При более значительных глубинах (до 4 м) для сухих грунтов, дающих местное оползание через небольшой промежуток времени после отрывки, устраивается так называемое горизонтальное крепление. Устраивается оно так: на всю глубину котлована устанавливается ряд упорных стоек из досок толщиной до 6 см или пластин на расстоянии от 2 до 3 м в зависимости от глубины котлована (рис. 39). За эти стойки закладывается заборка из горизонтальных рядов досок толщиной 4-5 см вразбежку или сплошь в зависимости от грунта. Для удержания стоек на месте ставят деревянные или стальные распорки. Распорки должны иметь длину, немного большую, чем расстояние между противоположными стенками. При постановке распорки это обстоятельство дает возможность «заводить» распорки ударами кувалды или молота, и тем самым плотно прижимать стойки и заборку к стенам котлована или траншеи.
Для того, чтобы распорки не могли упасть (рис. 40) под их концы подкладываются коротыши (бобышки) из обрезков досок толщиной 4-5 см. Коротыши прибиваются к стойкам 125-мм гвоздями.
Расстояние между распорками по высоте зависит от глубины траншеи.С увеличением глубины напор грунта на крепления увеличивается, поэтому распорки внизу ставятся чаще, чем наверху, а именно: вверху — через 1, 2 м и внизу — через 0,9 м по высоте. Верхняя горизонтальная доска ставится несколько выше края траншеи для того, чтобы грунт с бровки не осыпался в траншею. Для перекидки грунта укладываются полки из досок на распорки.
При сыпучих и влажных грунта, а также в грунтах осыпающихся применяется вертикальное крепление, отличающее от горизонтального тем, что горизонтальные доски в нем заменены вертикальными, а стойки — горизонтальными прижимными брусьями. Прижимные брусья распираются распорками из накатника, образуя распорные или прижимные рамы (рис. 41).
Прижимные рамы при вертикальном креплении на глубину до 3 м устраиваются из полуобрезных досок толщиной 6 см, а распоры — из накатника или пластин. При глубине до 6 м толщина прижимных досок, а также и распор должны быть повышены до 10 см.
Верхняя прижимная рама должна иметь кроме внутренней доски еще и наружную доску толщиной 6 см. Эта доска врезается в стенку траншеи на полную свою толщину.
Расстояние по высоте между отдельными прижимными рамами из досок — 0,7 — 1,0 м, а при рамах из пластин и брусьев — 1,0 — 1,4 м.
При глубине до 5,0 м количество распор на каждую раму из досок длиной 6,5 м ставится по 4 шт., при большей глубине — 5 шт.
Как при вертикальном, так и при горизонтальным креплении стенки траншей должны быть отвесны. При наклонных стенках распорки под напором земли могут выскочить вверх.
Нижние прижимные брусья и распорки креплений водопроводных и канализационных траншей должны располагаться с таким расчетом, чтобы между ними и дном траншеи оставался промежуток, достаточный для беспрепятственной укладки труб.
Часто встречаются случаи (слабый грунт, наличие воды), когда уже до начала рытья необходимо устройство креплений. В этих случаях крепления получаются более сложными.
К таким креплениям относятся:
Забойное крепление
В небольших по размерам, но глубоких котлованах и шурфах применяют так называемое забойное крепление (рис. 42).
Устраивается оно следующим образом: на поверхности земли в месте расположения котлована или шурфа укладывается горизонтальная брусчатая рама по размеру котлована. рама эта зарывается в грунт заподлицо, после рамы забивают ряд досок слегка наклонно. Затем начинают рытье котлована под защитой образованных забитыми досками стенок. Когда выемка грунта приблизится к нижним концам забытых досок, между ними укладывают вторую раму. Для того чтобы верхняя рама не опустилась вниз по мере выработки грунта, под нее подставляют коротыши из брусков, постепенно удлиняемых. Когда установлена вторая рама, между нею и верхней рамой устанавливают бруски, которые и поддерживают верхнюю раму. После этого вдоль наружного края нижней рамы забивают другой ряд слегка наклонных досок. Между верхним и нижним рядами заборки забивают клинья большей устойчивости верхней заборки.
Крепления котлованов сваями с деревянной заборкой между ними
Крепление котлованов сваями с деревянно заборкой применяется при слабых грунтах, не допускающих рытья котлована на полную глубину. Кроме того часто устройство поперечных распорок при креплении котлована нежелательно, так как затрудняет производство работ в котловане. При большой ширине котлована или сложной его форме распорки вообще невозможно поставить. Поэтому во всех таких случаях прибегают к устройству крепления сваями с деревянной забивкой между ними. Этот тип креплений состоит в следующем: до начала рытья забивают в грунт деревянные, а иногда и стальные (железные) сваи, так называемые маячные сваи, на расстоянии 1,5-2 м друг от друга в зависимости от глубины котлована (рис. 43); между этими сваями по мере углубления выемки со стороны откоса укладываются отдельные доски крепления. Сваи забиваются на глубину, несколько большую глубины котлована, с таким расчетом, чтобы до окончания рытья котлована свая оставалась бы достаточно устойчивой. Для усиления устойчивости маячных свай их верхние концы заякоривают в откосе или подпирают подкосами, упирая последние в забитые на дне котлована свайки.
Крепления котлованов сваями с заборкой могут устраиваться и в предварительно вырытых котлованах, если в котловане нежелатльно иметь распорок, а грунт допускает рытье без предварительно установленных креплений.
Крепление шпунтовыми ограждениями
Для крепления котлованов в грунтах, насыщенных водой (жижа и плывун), применяется так называемое шпунтовое ограждение. Шпунтовое ограждение состоит из сплошного ряда вертикально установленных шпунтовых труб или досок (в которых, в одной кромке сделан паз-шпунт, а на другой — гребень), прижатых к стенкам траншеи или котлована горизонтальными рамами с распорами (рис. 44). Все, что было сказано о распорах в вертикальном креплении, относится целиком и к шпунтовыми ограждением заключается в том, что при шпунтовом ограждении сначала забивают шпунт, а затем уже производится рытье траншеи с постепенной установкой распорных рам; в вертикальном же креплении сначала выкапывается траншея или котлован, а затем устанавливается крепление, постепенно опускаемое вниз по мере дальнейшей разработки грунта. Доски шпунта забиваются на глубину, несколько большую (на 0,2-0,5 м) глубины траншеи или котлована, для того, чтобы после окончания рытья нижние концы их не могли быть сдвинуты напором грунта.
Деревянный шпунт изготовляется из досок толщиной 6-7 см или из брусьев 10х20 см (рис.45). В каждой шпунтине (свае) устраиваются гребень и паз. При забивке свай гребень одной входит в паз другой. Затеска нижнего конца сваи делается в виде клина с острым углом со стороны паза. При такой затеске сваи при забивке плотно прилегают друг к другу, что очень важно при мокрых грунтах, когда вода под напором просачивается в щели неплотных шпунтов. Шпунтины должны изготовляться из сырого свежевырубленного леса. Если же они изготовлены из леса, уже некоторое время пролежавшего на воздухе, то перед забивкой их надо положить в воду на 10-15 дней для того, чтобы они успели набухнуть. Делается это потом, что шпунтовой ряд, забитый из высохших свай, в мокром грунте набухает и вследствие увеличения объема свай ряд искривляется; отдельные сваи выворачиваются, образуя щели, и ряд приходит в негодность. работа по забивке свай начинается с установки точно по линии будущего ряда так называемых маячных свай через 2 м друг от друга (рис. 43).
Эти сваи забиваются в первую очередь, и к ним прикрепляются с обеих сторон рамные брусья. В промежутках между маячными сваями и рамными брусьями, служащими направляющими, производится забивка остальных свай шпунтового ряда. Каждая последующая свая должна прилегать к уже забитой пазом, а гребень должен оставаться свободным, в противном случае пазы сильно забиваются землей, и плотного ряда добиться будет трудно. Забивка производится механическим копром, а при небольшой глубине и слабом грунте может производиться и вручную деревянными бабами.
Разборка креплений шпунтового ограждения котлована
Разборка креплений должна производиться, начиная снизу, по мере засыпки траншей.
Горизонтальные крепления разбираются по одной доске при слабых грунтах, — а при очень плотных — не более, чем по 3-4 доски. При этом вертикальные стойки подпиливаются внизу на нужную высоту. Перед подпиливанием стоек распорки должны быть переставлены выше места подпила. Перестановка распор производится так: сначала устанавливается новая распорка сверху подпила, а потом уже выбивается нижняя.
При вертикальном креплении и шпунтах распорки и прижимные брусья снимаются постепенно по мере засыпки, начиная снизу: шпунтовые сваи и вертикальные доски выдергиваются по окончании засыпки при помощи рычага (рис. 46). Зацепление свай при этом делается по одному из способов, изображенных на рис. 47.
Разборка креплений сваями с деревянной заборкой производится постепенным подпиливанием по мере засыпки досок заборки, начиная снизу; вынимать заборку необходимо по одной доске. Сваи вынимаются после окончания всей засыпки так же, как и при разборке шпунтовых креплений.
В данный момент времени используют стальные ограждения: шпунт Ларсена, стальные трубы бу диаметром: от 159 до 426 мм.
При проведении земляных работ в стесненных условиях, а также при наличии грунтовых вод, плывунов и при других сложных гидрогеологических условиях, когда при этом невозможно обеспечить требуемое заложение откосов, необходимо производить крепление котлованов и траншей.
Допустимая глубина выемки, т. е. максимальная (критическая) глубина, при которой откос связного грунта удерживается в вертикальном положении без крепления стенок, определяется расчетом. Ориентировочные величины критических глубин выемок, устраиваемых с вертикальными стенками: 1,0 м в насыпных, песчаных и гравелистых грунтах естественной влажности; 1,25 м - в супесчаных; 1,5 - в суглинках и глинах; 2,0 - в особо плотных нескальных грунтах.
Необходимость креплений устанавливается проектом. Устройство креплений вертикальных стенок котлованов и траншей требует значительных затрат ручного труда, поэтому крепление производят только в том случае, когда это экономически целесообразно или когда не представляется возможным устройство откосов.
В зависимости от вида грунта, ширины и глубины выемок и сроков службы применяют различные виды креплений. Временная крепь может быть выполнена в виде деревянного или металлического шпунта, деревянных щитов с опорными стойками, щитов с распорными рамами. Конструкция любого крепления включает забирку, изготовленную из досок, брусьев или щитов, воспринимающих непосредственно давление грунта. Для удержания забирки в вертикальном положении служат прогоны, распорки и другие элементы. Различают крепление горизонтальное, когда доски или брусья забирки заводят горизонтально за стойки, и вертикальное, когда доски забирки устанавливают вертикально и крепят горизонтальными прогонами с распорками.
Для узких траншей глубиной 2-4 м в сухих грунтах применяется горизонтально-рамное крепление, состоящее из стоек, горизонтальных досок или дощатых (сплошных и не сплошных) щитов и распорок, прижимающих доски или щиты к стенкам траншеи. Распорки устанавливают по длине траншеи на расстоянии 1,5-1,7 м одна от другой и по высоте через 0,6-0,7 м.
Вертикальное крепление чаще всего применяется, если крепления ставят в один ряд. Забирка делается сплошной, если грунты неустойчивы и имеют повышенную влажность, или с просветами (прозорами), если крепятся достаточно устойчивые связные грунты нормальной влажности. В трудных гидрогеологических условиях, когда имеются сильно водонасыщенные расплывающиеся грунты, применяют сплошное ограждение из деревянного или металлического шпунта.
Для удержания забирки в вертикальном положении существует три типа креплений: распорный, консольный и подкосный. Распорный тип крепления наиболее распространен благодаря простоте сборки. При этом стойки свободно устанавливают на дно выемки и прижимают к забирке горизонтальными распорками, установленными в нескольких уровнях по расчету. Ширина выемки с распорным креплением ограничена. Распорное крепление устанавливают в такой последовательности: после отрывки участка траншеи в нее опускают две рамы и устанавливают их на дно через 2 м друг от друга, временно раскрепляя оттяжками, затем сверху в зазор между стойками рам заводят горизонтальные доски или щиты одновременно по обеим стенам, после чего раздвигают до упора распорные рамы.
В тех случаях, когда исключается возможность установки распорок (например, при разработке широких котлованов), применяют анкерные или подкосные крепления. Подкосные крепления состоят из дощатых щитов, устанавливаемых вдоль откосов стоек, которые удерживаются подкосами, и упоров, забиваемых у основания подкосов. Однако такое крепление, при всей его конструкционной простоте, страдает некоторыми недостатками: такое крепление стесняет работы внутри котлована, кроме того, забивка упорных якорей приводит к нарушению структуры грунта на дне котлована.
Консольные крепления характеризуются тем, что стойки (деревянные сваи) удерживаются путем защемления нижней части в грунте. Стойки, сваи, рельсы, сталь прокатного профиля, трубы и т. п. забивают в дно выемки на глубину 2,2-3,3 м. Доски горизонтальной забирки располагают либо за стойками, либо заводят между полками двутавров. Консольное крепление производят в таком порядке: вдоль разбитой на местности траншеи забивают стойки с расчетным шагом на глубину ниже дна будущего котлована. После этого разрабатывают грунт. Если грунт неустойчивый, горизонтальные элементы забирки устанавливают одновременно по мере заглубления траншеи. При этом каждую последующую доску подводят снизу под ранее установленную - подращивают. В достаточно устойчивых грунтах, способных хотя бы короткое время держать вертикальный откос, траншеи отрывают участками длиной 3-4 м на проектную глубину, а доски забирки устанавливают опусканием сверху - наращиванием. Широко применяется крепление из деревянного или стального шпунта; при безраспорном креплении стойки располагаются через определенный шаг, а в шпунтованном их забивают без интервала.
Консольное безраспорное крепление применяется для котлованов и широких траншей глубиной до 4,7 м. При необходимости отрывать более глубокие котлованы устраивается дополнительное крепление верхней части стоек анкерами. Анкер состоит из забиваемого одного или двух якорей и оттяжек. Якоря следует забивать на глубину около 3 м и на значительном расстоянии от бровки (равном примерно полуторной глубине выемки), с тем, чтобы расположить их за пределами призмы разрушения. Расстояние между якорями определяется расчетом. Недостатком этого метода является то, что устройство якорей требует значительной свободной площади вдоль выемки и, кроме того, оттяжки мешают производству работ в этой зоне, поэтому иногда оттяжки устраивают в отрытых для этой цели траншеях глубиной 0,5 м.
При сооружении глубоких котлованов со шпунтовым ограждением сначала по периметру будущего котлована забивают стальной шпунт на 4-5 м ниже дна, затем устанавливают анкеры, после чего отрывают грунт. Подвесные крепления наиболее часто применяются для крепления шурфов прямоугольного сечения глубиной до 2-5 м в зависимости от назначения; они имеют горизонтальные элементы, исполняющие роль упорных прогонов, которые подвешивают к опорной раме, укладываемой на поверхности выемки.
Рис. 6. :
а - консольного; б - анкерного; в - консольно-распорного; г - распорного; д - подкосного; е - подвесного; 1 - щиты (доски); 2 - стойки (сваи); 3 - анкеры; 4 - распорки; 5 - подкосы; 6 - упоры (якоря); 7 - опора; 8 - кольцо
В сыпучих и неустойчивых грунтах ставят распорные или срубовые крепления из пластин и брусьев. В вязких грунтах и при сильном притоке воды забивают ограждающие шпунтовые стенки из досок или брусьев, укрепляемые распорками. На поверхности земли по размерам колодца укладывают деревянную брусчатую раму, а затем с наружных сторон брусьев рамы, вплотную к ним, забивают доски длиной 1,5-2 м с некоторым наклоном и под защитой забитых досок роют котлован. После заглубления на 1-1,5 м на дне колодца устанавливают вторую такую же раму и забивают второй ряд досок. В таком же порядке продолжают работу до достижения необходимой глубины (рис. 6).
Разработка траншей с вертикальными стенками роторными и траншейными экскаваторами в связных грунтах (суглинках, глинах) допускается без крепления на глубину не более 3 м. Работы по сооружению фундаментов, прокладыванию инженерных сетей и т. п. в траншеях с вертикальными стенками без креплений следует вести немедленно вслед за выемкой грунта во избежание его осыпания или оползания.
© 2000 - 2009 Oleg V. сайт™
Устройство котлованов и траншей с креплением
Для котлованов и траншей глубиной до 3 м применяют, как правило, инвентарные крепления, выполненные по типовым проектам. Выбор типа крепления (табл. 5.3) при глубине выемки до 3 м зависит от вида грунта и его влажности.
Таблиця 5.3
Для выемок глубиной более 3 м устанавливают крепления по индивидуальным проектам, утвержденным главным инженером строительства согласно ППР. Конструктивные решения крепления грунта приведены на рис. 5.2.
Рис. 5.2. Конструктивные решения крепления грунта:
а) крепления распорками (1 - стойка, 2 - бобышки 3 - распорка), б) анкерное крепление (1 - стойка, 2 - крепежные доски, 3 - стяжка, 4 - анкер) в) пидкосне крепления (1 - стойка; 2 - крепежные доски 3 - бобышки 4 - подкосы) г) шпунтовое крепление (1 - деревянный шпунт 2 - прогоны) д) устройство для крепления траншей (1 - стойка, 2 - направляющая 3 - раздвижные распорки 4 - растяжки, 5 - стальные щиты) ж) устройство для крепления стен траншей (1 - ограждающие щиты, 2 - распорки 3 - тяга 4 - розпорни колодки 5 - петли;) з) креплениястен траншей при прокладке трубопроводов (1 - деревянный щит, 2 - распорная рама 3 - секторная опора, 4 – труба, которая опускается, 5, 6 - шарнирные распорки) е) временное крепление при прокладке трубопроводов (1 - анкерные элементы 2 - грунт извлекается 3 - щиты 4 - стойки, 5 - скоба, 6 - крюк)
Преимущества инвентарных креплений: собираемость элементов, возможность установки их сверху без спуска в траншею, возможность механизации установки и разборки, расчета всех элементов на прочность и устойчивость.
Рассмотрим основные требования безопасности труда при составлении котлованов и траншей. Устанавливать крепления необходимо вниз по мере разработки выемки на глубину не более 5 м (в неустойчивых грунтах на 0,2-0,25 м). При установке креплений верхняя часть их должна выступать над бровкой выемки не менее чем на 15 см. Устройство неинвентарных деревянных креплений траншей глубиной до 3 м должно отвечать следующим требованиям: для крепления грунтов естественной влажности, кроме песчаных, используют доски толщиной не менее 4 см, а для песчаных грунтов и почв повышенной влажности - не менее 5 см, которые закладывают за вертикальные стойки вплотную к грунту с укреплением распорки. Стойки креплений устанавливаются не реже, чем через 1,5 м, распорки креплений размещаются на расстоянии не более 1 м, в концов распорки забивают бобышки. При выбрасывании грунта выемок глубиной более 1,8 м необходимо устраивать на распорках полки-настилы, которые необходимо защищать бортовыми досками шириной не менее 15 см. При устройстве креплений крепежный материал нужно подавать в выемку механизированным способом. Сбрасывать его в траншеи или котлованы запрещается. За состоянием креплений нужно вести систематическое наблюдение. Крепления, установленные зимой, осматривают особенно тщательно и при необходимости усиливают. Засыпают выемки частями. При этом крепление разбирают снизу вверх, удаляя одновременно не более трех досок в устойчивых грунтах, а в неустойчивых - не более одной. При удалении досок нужно соответственно переставлять распорки. Разборка креплений проводят под наблюдением прораба или мастера. При возведении подземных сооружений в сыпучих и насыщенных водой грунтах не надо разбирать крепления, так как это может привести к аварии. Обычно выемки засыпают без разбора крепления, о чем составляется соответствующий акт.