Крепление котлованов и траншей
|
Количество ярусов распорок в котловане зависит от глубины котлована, жесткости свай, расстояния между сваями в продольном направлении и физико-механических свойств грунта. Глубина котлована может быть 5—13 м. На первых 3—4 м распорок не ставят: сваи работают как консольные балки. В качестве свай применяют стальные двутавровые балки сечением № 30, 40, а при одноярусном креплении — № 50—55. Применением балок больших профилей можно осуществить наиболее рациональную одноярусную конструкцию крепления. Балки меньшего сечения не рекомендуются по условиям их жесткости. Физико-механические свойства грунта, от которых зависит выбор системы крепления, могут быть ограничены тремя показателями: объемным весом, углом внутреннего трения и допускаемым напряжением на грунт от полки свай ниже дна котлована. Влияние объемного веса грунта на выбор системы крепления котлована сравнительно невелико, так как предел изменения объемного веса незначителен — 1,4—1,9 т/м3. Угол внутреннего трения для различных грунтов находится в пределах 12—50°, поэтому он оказывает существенное влияние на число ярусов распорок. Прочность грунта ниже основания котлована колеблется в значительных пределах — от 1,0 (плывуны) до 6,0 кГ/см2 и более (плотная глина), и потому оказывает большое влияние на выбор системы крепления. Как правило, необходимо применять минимальное число горизонтальных распорок. В строительстве применяют два типа крепления — одноярусное и многоярусное.  Одноярусное крепление (рис. XI.3) применяют в плотных грунтах при глубине котлована до 10 м и сечении свай № 50—55 с установкой распорок на расстоянии низа их не менее 0,25—0,30 м до верха перекрытия. При необходимости глубину выработки можно увеличить на 2—3 м при той же системе крепления. Для этого необходимо дать временный ярус распорок несколько выше лотка фундамента с таким расчетом, чтобы ярус не попадал в зону расположения выпусков арматуры и изоляции стен. После выдержки бетона лотка временный ярус убирают, а его работу компенсируют устройством упора сваи в торце лотка плотной набивкой туда бетонной смеси. При этом расчетным пролетом сваи будет расстояние от оси верхнего ряда распорок до верхней кромки бетона лотка, что обеспечивает дополнительную глубину котлована в 2—3 м. Такая система с временным ярусом распорок применима и при менее устойчивых грунтах ниже дна котлована. В этом случае нижний ярус способствует устойчивости крепления и уменьшает давление на грунт полок свай. При значительной жесткости свай верхний ряд распорок можно устанавливать на расстоянии до 4 м от поверхности земли, но не ближе чем на 0,5 м до верха перекрытия. Большое преимущество одноярусного крепления — возможность применять комплексную механизацию при земляных работах. Эта возможность зависит от расположения распорок в плане и профиле, причем для увеличения расстояний между ними применяют ригели и подкосы (см. рис. XI.3). Многоярусное крепление применяют при отсутствии свай крупного сортамента. В этом случае располагают один или несколько ярусов горизонтальных распорок в пределах будущей конструкции тоннеля. Это связано с необходимостью перекрепления распорок по мере ведения строительных работ, для чего бетону дают выстойку 3—4 суток на каждом этапе бетонирования. В самых неблагоприятных грунтовых условиях и при глубине котлована 15 м число ярусов достигает пяти. Расположение ярусов распорок по высоте должно удовлетворять следующим условиям: 1) верхний ярус должен быть установлен с таким расчетом, чтобы его можно было использовать для укладки узкоколейного пути; 2) нижний ярус должен отстоять не менее чем на 0,3 м от верха лотка; 3) промежуточные ярусы должны быть расположены на расстояниях, обеспечивающих равенство опорных моментов в свае, как неразрезной балки, и, кроме того, не должны попадать в места выпусков арматуры и изоляции стен. При многоярусной системе крепления возможность крупной механизации земляных и бетонных работ исключена. По роду материала распорки могут быть стальными и деревянными, а по системе конструкции — сборными и составными в виде отдельных стержней и целых ферм. Стальные распорки, как правило, делают в виде стержневой раздвижной системы, обеспечивающей регулирование их длины на ±50 см при неодинаковой ширине котлована. Для этой цели применяют цельнотянутые трубы или балки коробчатого сечения; иногда употребляют и стандартные распорки той же конструкции. Раздвижная распорка по длине состоит из двух элементов — одного неподвижного длиной меньше ширины котлована на 0,5 м и второго — выдвижного длиной 1,8—2,0 м. Неподвижный элемент состоит из двух швеллерных или иных прокатных балок, взаимно соединенных поперечными планками через 1 м. Этот элемент основной, и ввиду значительной длины и большой вертикальной нагрузки он подвержен совместному действию продольной силы и вертикальных нагрузок. Выдвижной элемент состоит из двух швеллеров, упирающихся полками друг в друга и соединенных только по концам. Ввиду сравнительно небольшой длины выдвижного элемента — до 2 м, он устойчив. Поперечное сечение швеллеров принимают из условия свободного введения их в неподвижный элемент. Для точной установки распорок применяют клиновое устройство. При значительной ширине (15—25 м) применяют промежуточные сваи, забиваемые в один или более рядов параллельно крайним сваям, при этом шаг свай назначают равным утроенному шагу крайних свай. Расстояние между рядами дополнительных свай зависит от длины металлической распорки. В крайних панелях яруса применяют деревянную подкосно-ригельную систему крепления с добавлением коротких деревянных распорок на продолжении металлических. Эти деревянные подкосы упирают в швеллерный пояс средних свай и ригель, закрепленный на швеллерном поясе крайних свай. В широких котлованах бывает целесообразна распорная система в виде стальных ферм больших пролетов. Деревянные распорки и бревна стандартной длины 6,5 и 7 м и диаметром 18—30 см применяют лишь при многоярусной системе крепления. При значительной горизонтальной нагрузке такие распорки могут быть сдвоенными. Распорки заводят между швеллерными поясами и заклинивают дубовыми или металлическими клиньями. При недостатке круглого леса необходимой длины можно некоторую часть целых распорок заменить составными (по длине бревна) с укреплением стыка четырьмя накладками на болтах. В случае применения траншей в сухих или осушенных грунтах их крепят горизонтальными забирками из деревянных досок. В плотных грунтах траншеи в глубину вскрывают на две-три доски по вертикали, в песчаных грунтах вблизи зданий лишь на одну доску. Доски укладывают вдоль траншей внахлестку с запуском в 20 см. Траншеи крепят деревянными распорками диаметром 10—12 см через вертикальные распределительные бруски, поддерживающие 2—3 доски. Впоследствии эти временные бруски заменяют новыми, поддерживающими сразу 7—10 досок. Крепи, к которым бруски пришивают гвоздями, также ставят на распорки, по две на каждый брус и на расстоянии 1—2 м друг от друга. В водонасыщенных грунтах, не отдающих воду, переходят к шпунтовому ограждению, забиваемому посадами по 3 м, с последовательным уменьшением ширины траншей до 2,0—2,5 м, что должно быть предусмотрено в проекте. К относительным преимуществам траншейного способа следует отнести возможность сооружения тоннелей в стесненных городских условиях, использование более мелкого и дешевого сортамента леса и отсутствие потребности в металле. |
