Опоры котлована или земляные подпорные сооружения требуются в тех случаях, когда котлован глубокий и невозможно обеспечить необходимый уклон. Рассматриваются типы опор котлована.
Что такое опоры котлована?
В общем случае, для строительства сооружения над землей или под землей требуется выемка грунта в земле.
Котлован может быть мелким или глубоким, в зависимости от наших требований. Но когда в грунте делаются глубокие выемки, грунт со стороны выемки может обрушиться из-за низкой устойчивости.
Чтобы предотвратить это и сделать разрез точно вертикальным, нам необходимы временные подпорные сооружения, называемые опорами котлована.
Обрушение грунта возникает, когда предел выемки превышает безопасную высоту, и зависит от прочности грунта на сжатие без ограничения и связности.
В следующей таблице приведены пределы безопасной высоты для различных типов грунта на основе их пределов прочности на сжатие без ограничения и когезии.
Тип грунта
Предел прочности на сжатие (psf)
Когезия
(psf)
Безопасная высота
(футы)
Очень мягкий
Менее 500
<250
<5
Мягкий
500-1000
250-500
5-10
Средний
1000-2000
10-20
Жесткий
2000-4000
20-40
Очень жесткий
4000-8000
40-80
Жесткий
>8000
>4000
>80
Типы опор котлована
Как правило, существует два наиболее распространенных метода создания опор котлована:
- Сваи и лаги
- крепление гвоздями к грунту
Солдатская свая и задержка
Сваи-солдаты – это не что иное, как двутавровые секции, которые состоят из полотна между двумя фланцами. Эти двутавры вбиваются в грунт по периметру котлована. Сваи забиваются до точки, расположенной немного ниже требуемой глубины котлована.
Для цементации свай используется слабый бетон. Расстояние между каждыми двумя соседними сваями ограничено 10 футами. После этого выполняется уплотнение, и окружающая почва хорошо поддерживается фланцами свай.
Между сваями используются деревянные лаги. Обрешетка состоит из длинных деревянных листов или досок, размещаемых за передними фланцами свай для поддержки грунта между сваями.
Толщина древесины составляет от 2 до 4 дюймов, поэтому за передним фланцем необходимо выкапывать грунт вручную. Для обеспечения прочной связи между горизонтальными деревянными листами и передним фланцем используются сварные шпильки, зажимы и т.д.
Для узких выемок, имеющих ограниченную ширину и большую глубину, предусмотрены подпорки в виде раскосов. Раскосы – это соединительные элементы, которые горизонтально соединяют одну боковую стенку выемки с другой стенкой выемки.
Для установки подкосов перед деревянными лагами устанавливают горизонтальные элементы, называемые ригелями. Если котлован очень широкий, то используются наклонные стойки, называемые ракелями.
Метод поддержки котлована с помощью почвенных гвоздей
Забивание гвоздей в грунт – это еще один метод защиты вырытого грунта. Это экономичный и быстрый процесс. В этом случае грунт укрепляется на месте, чтобы сделать его устойчивым.
Для укрепления грунта гвоздями сначала выкапывается неглубокий котлован, а затем котлован покрывается торкрет-бетоном. Торкрет-бетон – это не что иное, как бетон, который распыляется по трубам с определенной силой. На торкретированном участке бурятся и затираются почвенные гвозди.
Группа гвоздей, установленных на сетке, стабильно удерживает грунт. Этот же процесс повторяется до тех пор, пока не будет достигнута необходимая глубина.
Забивание почвенных гвоздей более эффективно и проще, если оно выполняется с последующими слоями укладки. Несмотря на то, что этот метод является быстрым в строительстве, он требует участия квалифицированных специалистов, обладающих знаниями в области геотехнологий и мастерства. Вбивание гвоздей в грунт должно быть более эффективным выше уровня грунтовых вод.
Гвоздевое крепление грунта в основном используется для железнодорожных и автомобильных насыпей, тоннельных выработок, подпорных конструкций для высотных зданий и т.д. Конструкции на грунтовых гвоздях обеспечивают хорошую устойчивость к сейсмическим воздействиям, а прогибы также находятся в допустимых пределах.
Иногда эти скобы или реперы могут мешать проведению полевых работ. Чтобы преодолеть это, разработана система обратных связей. В этом случае анкерные стержни или анкеры устанавливаются в разрезе грунта, который находится за опорой котлована.
Таким образом, эти анкеры удерживают опоры котлована и крепятся к скальной породе под землей. Благодаря этому предотвращается боковое давление грунта, а нагрузка от конструкции передается на породу через эти анкеры.
Угол наклона анкеров определяется в зависимости от поведения грунта и наличия твердых слоев, но в целом для анкеров предусматривается наклон от 10 до 20 градусов.
Читать далее:
Техника и виды забивания гвоздей в грунт
Виды инструментов и машин для выемки грунта
Опасности при проведении земляных работ – их последствия и предотвращение
- Техника забивания гвоздей в грунт, ее типы, применение и особенности установки.
- Типы свай в зависимости от передачи нагрузки, функции, материала и грунта.
- Дробеструйный бетон или торкретбетон или гунит – свойства, материалы, применение.
- Типы подпорных стен, материалы, экономика и применение.
- Принципы проектирования подпорных стен.
- Методы выемки грунта, используемые для строительства глубокого фундамента.
- Подпорная стена из солдатских свай – компоненты и конструкция.