Разработка грунта с устройством креплений

Необходимость установки временных креплений для вертикальных стенок котлованов и траншей определяется, проектом производства земляных работ в зависимости от состояния грунта, расположения действующих подземных коммуникаций и существующих строений, глубины и ши­рины разрабатываемых выемок, а также размеров строительной площадки.

В грунтах естественной влажности с ненарушенной структурой и при отсутст­вии грунтовых вод предельную глубину разрабатываемых временных выемок с вертикальными стенками без креплений можно принять по строительным нормам и правилам или по расчету.

Критическая высота

2 k_max cos φ

Н_кр = ———————,

90^о - α

sin² ———

где Н_кр — критическая высота вертикальной стойки, м; k_max коэффициент сцепления; φ — угол внутреннего трения.

Коэффициент сцепления

k_max = С /ρ,

где С — сила сцепления; ρ— плотность.

Во всех других случаях разработку выемок следует осуществлять с откосами или креплениями. Крепление необходимо рассчитывать на активное давление грунта с учетом дополнительных нагрузок на призму обрушения (рис. 17.5).

Рис. 17.5. Схема действия сил на крепление вертикального от­коса

Расчет активного давления в грунтах, где силы сцепления между частицами незначительны, можно производить по формуле:

σ_акт = Hρ tg²(45 - φ^´/2),

где Н — глубина выемки, м; ρ — плотность грунта, т/м³; φ^´ — угол естественного откоса, град; С — сила сцепления, т/м². Величина активного давления в связных грунтах равна:

σ_акт = Hρ tg²(45 - φ/2) – 2С tg (45 - φ/2).

Крепления по своим конструктивным особенностям бывают рас­порные, рамные, анкерные, подкосные и шпунтовые. На рис. 17.6 пока­заны различные виды креплений, получившие наибольшее применение в строительной практике, а ниже указано их применение в зависимости от грунтов

Грунты Крепления

Естественной влажности, Горизонтальное с просветом через одну доску

за исключением сыпучих

Повышенной влажности Сплошное вертикальное и горизонтальное

и сыпучие

Всех видов при сильном Шпунтовое ограждение ниже горизонта вод с м в

притоке грунтовых вод забивкой его на глубину не менее 0,75 подстилающий

водонепроницаемый слой

Инвентарные крепления обладают рядом преимуществ: сборностью элементов; возможностью установки их сверху, без спуска в траншею;

Рис. 17.6. Конструктивные решения крепления грунта:

а — распорное крепление; 1 — стойка; 2 — бобышки; 3 — распорка; б — анкерное крепление; 1 — стойка; 2 — крепежные доски; 3 — стяжка; 4 — анкер; в — подкосное крепле­ние; 1 — стойка; 2 — крепежные доски; 3 — бобышка; 4 — подкос; г — шпунтовое креп­ление; 1 —деревянный шпунт; 2 — прогоны

возможностью механизации установки и разборки. Расчет всех узлов и элементов на прочность и устойчивость производится с учетом коэф­фициентов запаса.

Для крепления стенок траншей, как правило, применяют распорные и рамные крепления, а для крепления стенок котлованов — анкерные и подкосные крепления. Шпунтовые крепления применяют при ограждении стенок котлованов и траншей, разрабатываемых в водонасыщенных и неустойчивых грунтах, а также при разработке выемок вблизи сущест­вующих зданий и сооружений, фундаменты которых находятся в зоне призмы обрушения образуемых выемок.

При расчете крепления для связанных грунтов следует учитывать, что при рытье котлованов и траншей грунт на поверхности разрыхляется и теряет связность, значение сил сцепления снижается на 1 м крепежной доски. На доску шириной b будет передаваться давление грунта p в виде равномерно распределенной нагрузки: р = σ_акт b.

Расстояние между стоиками инвентарных креплений, когда призма обрушения не испытывает дополнительных нагрузок,

__________

l = h √ R / 0,48 σ_акт ,

где L—пролет доски (расстояние между стойками); R — допускаемое напряжение на изгиб доски (древесины); h —толщина доски.

Расстояние между стойками щитового инвентарного крепления, работающего как балка на двух опорах, равно:

________

l = 2h √ R / 3 σ_акт .

Крепежные доски рассчитывают как балки. При расчете креплений необходимо определять также прочность распорок, стен и анкерных закреплений.