При возведении подземной части зданий и сооружений особые требования предъявляются к откосам и стенкам выемок. Необходимость их крепления, конструкции крепления зависят от гидрогеологических условий и конструкции подземной части возводимого сооружения.
Вертикальные стенки в грунтах естественной влажности при отсутствии грунтовых вод допускаются без крепления: при глубине выемок в песчаных и крупнообломочных грунтах не более 1 м, в супесях – 1,25 м, в суглинках и глинах – 1,5 м, в особо плотных грунтах – 2 м.
При больших глубинах для предотвращения обвалов и оползней стенок выемок устраивают откосы, параметры которых определяются и регламентируются техническими нормативно-правовыми актами (ТНПА). Необходимость устройства откосов ведет к значительному увеличению габаритов земляного сооружения и соответственно объемов разработки грунта, повышению материальных и трудовых затрат.
Для уменьшения объемов земляных работ, а также в случаях, когда разработка выемок с откосами невозможна (особенно в городских условиях) из-за стесненности площадки или наличия грунтовых вод, устраивают выемки с вертикальными стенками.
Тип временного крепления и способ его устройства выбираются в зависимости от размеров выемки, свойств грунта, величины притока грунтовых вод и конкретных условий производства работ.
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.
Временное крепление выполняется в виде деревянного или металлического шпунта, деревянных щитов с опорными стойками при подкосном креплении стенок.
Шпунтовое ограждение является наиболее надежным, но и самым дорогостоящим способом, применяемым при разработке выемок в во-
донасыщенных грунтах вблизи существующих зданий и сооружений. Шпунт забивают в грунт на глубину, превышающую глубину будущего котлована на 2–3 м, чем обеспечивают устойчивое и естественное состояние грунта за ее пределами.
Распорное (рамное) крепление – наиболее простое в исполнении – применяется при устройстве узких траншей глубиной 2–4 м в сухих или маловлажных грунтах (рис. 2.4, а). Оно состоит из вертикальных стоек, горизонтальных досок (щитов) и распорок, прижимающих доски (щиты) к стенкам траншеи. Последовательность установки распорного крепления: отрывают участок траншеи; опускают в нее две рамы и устанавливают их на дно через 2 м друг от друга; затем сверху в зазор между стойками рам заводят горизонтальные доски или щиты одновременно по обеим стенам, после чего раздвигают до упора распорные рамы.
Рис. 2.4. Способы крепления стенок выемок: а – распорное с гори-
зонтальными щитами и прозорами; б – анкерное; 1, 3 – соответственно
щит забирки сплошной и с прозорами; 2 – стойка деревянная; 4 – распорка;
5 – трубчатая распорная рама; 6 – анкерная тяга; 7 – клин-анкер
Наиболее эффективны инвентарные трубчатые распорные рамы благодаря их малой массе, легкости монтажа и демонтажа.
Распорное крепление трудоемко и затрудняет производство работ в траншее, особенно при прокладке коммуникаций. Если позволяют условия, то применяют другие виды креплений.
Анкерное крепление (рис. 2.4, б) применяют для восприятия опрокидывающих моментов, возникающих от действия грунта на шпунтовые, свайные и другие ограждения выемок. Анкеры устраивают в одном или нескольких уровнях по высоте откоса под углом к горизонту до 25о.
Способ устройства: на уровне дна котлована или траншеи вдоль стенок забивают с шагом 1,5–2,0 м стойки на глубину 0,5–1,0 м ниже уровня дна котлована, которые на уровне верха котлована оттягивают анкерными тягами на расстояние, превышающее угол естественного откоса и прикрепляют тяги к наклонно забитому анкеру. За установленными стойками укладывают щиты или дощатую забирку. Анкерные тяги несколько заглубляют в грунт, чтобы они не мешали передвижению людей по бровке котлована.
Подкосное крепление (рис. 2.5) состоит из щитов или досок, прижатых к грунту стойками, раскрепленными подкосами с защемлением с помощью упоров. Вертикальные стойки приобретают устойчивость за счет наклонных подкосов и горизонтальных распорок, при этом получившийся треугольник устойчив от скольжения благодаря забиваемым наклонным анкерам в угле соединения распорок и подкоса. Дощатые щиты устанавливают между стенками котлована и стойками, свободное расстояние между ними засыпают землей.
Рис. 2.5. Подкосное крепление стенок выемок:
1 – полость, засыпаемая землей; 2 – стойка;
3 – подкос; 4 – клин-анкер; 5 – дно котлована;
6 – распорка; 7 – щит забирки
Подкосное крепление применяют при отрывке широких котлованов с расположением внутри котлована, однако такое крепление используется ограниченно, так как подкосы и упоры, расположенные в котловане, усложняют производство основных работ. По мере выполнения или окончания работ временное крепление котлованов и траншей разбирают снизу вверх.