Ограждение котлована. Выбор типа и проектирование

Устройство котлованов в естественных откосах

Проектирование откосов выполняют при устройстве котлованов,  возводимых открытым способом, в тех ситуациях, когда возможность устройства откоса не исключается стесненностью площадки строительства. Устройство откосов целесообразно, если уровень подземных вод значительно ниже уровня дна котлована. С увеличением глубины котлована (ориентировочно с 5-6 м) объем разрабатываемого грунта становится таким, что дешевле использовать консольное крепление стенок. Следует помнить, что зона влияния (измеряетсяот нижней границы откоса) при устройстве котлована в естественных откосах составляет 4Hk, где Hk – это глубина котлована.

Котлован с естественными откосами

Когда котлован в откосах частично не укладывается в границы участка, целесообразно комбинировать откосы со шпунтовым креплением.

Котлован с естественными откосами

Ограждение котлована из отдельных элементов

Вторым по простоте и экономичности (после откосов) решением является ограждения из отдельных элементов: металлических труб, двутавров, свай и т.д.

Такое ограждение работает как гибкая подпорная стена. Ограждение удерживает грунт, сопротивляясь сдвигу и опрокидыванию за счет заделки в грунтовый массив.

Устойчивость грунта между вертикальными несущими элементами обеспечивается за счет забирки из деревянных досок. В некоторых случаях в качестве забирки используют набрызг-бетонное покрытие.

Глубина заделки такого ограждения в грунтовый массив находится в пределах от (1-2,5) глубин котлована. При глубине котлована до 5-6,5м ограждение может работать по консольной схеме. При большей глубине следует предусматривать конструкции крепления.

Ограждения котлована из отдельных элементов имеет следующие ограничения на применение:

  • Ограждение является водопроницаемым, поэтому уровень подземных вод должен быть ниже дна котлована, или необходимо предварительное водопонижение.
  • Для применения такого ограждения нужно, чтобы в основании были достаточно прочные грунты. При наличии водонасыщенных структурно-неустойчивых грунтов применять это вариант запрещено.
  • Глубина котлована должна быть не более 10 м.
Шпунтовое ограждение котлована

Удерживающие конструкции котлована

Распорные конструкции котлована

Ограждения глубоких котлованов следует, как правило, закреплять одним или несколькими ярусами распорок, подкосов, грунтовых анкеров.

В качестве распорок используются как временные элементы (чаще всего металлические трубу), так и постоянные (например – плиты перекрытий). Таким образом, котлованы необходимо проектировать в увязке с возводимыми в них сооружениями.

Передача усилия от ограждения котлована на распорные элементы происходит через распределительный (обвязочный) пояс, который выполняется из монолитного железобетона или стальных элементов.

Пример распорной системы котлована

Распорная система котлована

Распорная система котлована. Узел «подкос-распределительный пояс – ограждение котлована».

Распорная система котлована

Распорная система котлована. Узел «подкос-фундамент».

Распорная система котлована

Грунтовые анкеры

Грунтовые анкеры применяют для крепления ограждений котлованов в тех случаях, когда по каким-либо причинам невозможно или нецелесообразно применение распорных конструкций. Следует помнить, что применение грунтовых анкеров приводит к усложнению и удорожанию строительства, кроме того, увеличивается продолжительность работ по устройству котлована.

Корень грунтового анкера должен размещаться в достаточно прочных грунтах. Нельзя размещать корень анкера в насыпных и  структурно-неустойчивых грунтах.

Анкерное крепление котлованов. Пример 1

Анкерное крепление котлованов
Анкерное крепление котлованов
Анкерное крепление котлованов

Сочетание анкерных и распорных удерживающих конструкций котлована

Сочетание анкерных и распорных систем

Котлованы в условиях плотной городской застройки

Если в зоне влияния котлована имеются существующие здания, сооружения и подземные коммуникации, то, во-первых, необходимо выполнить геотехнический прогноз, а, во-вторых, необходимо обеспечить их сохранность  путем выполнения соответствующих расчетов и разработки соответствующих проектных решений. В некоторых случаях необходимо предварительно усилять строительные конструкции существующих объектов, прежде чем разрабатывать котлован. При наличии зданий и сооружений в зоне влияния котлована ограждающие и удерживающие конструкции нужны почти всегда.

Устройство котлована в условиях плотной городской застройки. Пример 1

Котлован в условиях плотной городской застройки

Устройство котлована в условиях плотной городской застройки. Пример 2

Котлован в условиях плотной городской застройки

Ограждение котлована из буросекущихся свай

Буросекущие сваи применяют, когда уровень подземных вод выше дна котлована.  По существу ограждение из буросекущих свай является альтернативным решением относительно варианта   «стена в грунте». При этом ограждение котлована из буросекущихся свай дешевле и проще в изготовлении, чем классическая «стена в грунте», поэтому данный вариант широко используется (в сочетании с удерживающими конструкциями) для разработки котлованов глубиной до 25м.

Ограждение котлована из буросекущих свай. Пример 1

Ограждение котлована из буросекущих свай

Ограждение котлована по технологии «стена в грунте»

Ограждение котлована типа «стена в грунте» является наиболее надежным, и в тоже время очень трудоемким. Там, где это возможно, рекомендуется применять стенку из буросекущихся свай вместо «стены в грунте».

Применение способа «стена в грунте» может быть ограничено наличием неустойчивых грунтов (водонасыщенных песков с плывунными свойствами, илов), грунтов с кавернами и пустотами, трещиноватых скальных пород, рыхлых насыпных грунтов, крупнообломочных включений (валунов, обломков строительных конструкций, старых фундаментов), подземных коммуникаций и других препятствий, которые могут повлечь значительное неконтролируемое поглощение тиксотропного раствора.

Ограждение котлована по технологии «стена в грунте»
Ограждение котлована по технологии «стена в грунте»

Шпунтовое ограждение котлована

Шпунтовое ограждение предназначено для устройства котлованов в условиях слабых водонасыщенных грунтов при высоких отметках уровня подземных вод.

Данный тип ограждения воспринимает не только давление грунта, но и гидростатическое давление, т.е. является  противофильтрационной завесой.

При наличии на площадке насыпных грунтов или крупнообломочных включений в большинстве случаев требуется предусматривать устройство лидерных скважин.

При использовании шпунта следует помнить, что:

— не допускается его извлечение вблизи существующих сооружений;

— чем прочнее грунты основания, тем сложнее будет погружение шпунта, и тем больше будет негативное влияние от устройства шпунта на окружающую застройку.

шпунтовое ограждение котлована

Строительство способом опускного колодца

Технология строительства способом опускного колодца позволяет строить подземные сооружения в самых сложных инженерно-геологических и гидрогеологических условиях. Глубина котлована, его размеры и форма в плане практически не ограничены. Данный вариант не рекомендуется использовать, если вблизи котлована имеются существующие здания, сооружения и подземные коммуникации.

Данную технологию широко используют в метростроении, гидротехническом строительстве.   

строительство способом опускного колодца
строительство способом опускного колодца

Зона влияния котлована

Зона влияния котлована определяется в ходе геотехнического прогноза. Предварительная зона влияния котлована может быть установлена в соответствии с пунктом 9.36 СП 22.13330.2016.

Если объект окружающей застройки попадает в расчетную зону влияния котлована, и если дополнительная осадка основания больше предельного значения,  то необходимо разработать проектные решения, обеспечивающие его эксплуатационную надежность.

Зона влияния котлована. Пример 1

Зона влияния котлована. Пример 1

Зона влияния котлована. Пример 2

Зона влияния котлована. Пример 1

Зона влияния котлована. Пример 3

Зона влияния котлована. Пример 3

Литература по проектированию котлованов

Бесплатные программы для проектирования котлована

GeoBook

GeoBook - интерактивный справочник по нормативным документам. Программа включает в себя: - Справочник грунтов; - Справочник распределенных нагрузок; - Справочник ограждений из двутавров; - Справочник ограждений из труб; - Справочник шпунтов.

программа для расчета ограждения котлована

PCSheetPileWall

С помощью этой программы можно рассчитать перемещения и усилия в шпунтовом ограждении котлована. Программа поддерживает анкерные и распорные конструкции. Можно задавать нагрузки как на массиве грунта, так и на ограждении.

шпунтовое ограждение котлована расчет

ADONIS

ADONIS-это бесплатная двумерная геотехническая конечноэлементная программа. Это свободное программное обеспечение, созданное под лицензией LGPLv3. Поэтому вы можете свободно использовать ADONIS в академических, образовательных и даже коммерческих целях. В программе можно выполнить как упругопластический расчет, так и расчет методом снижения прочности.

Копирование на этом сайте запрещено.

error: Content is protected !!