Земляные работы и крепленке котлованов
К земляным работам относятся рытье разведывательных траншей, планировочные работы, разработка котлованов, рытье водоотводных канав и засыпка котлованов.
Ширина дна котлованов зависит от ширины возводимой конструкции и ее материала (сборный или монолитный железобетон), наличия и вида крепления котлована, а также используемых средств водопонижения.
При сборных конструкциях гидроизоляцию стен выполняют с наружной стороны, поэтому между стенами конструкции и креплением котлована должно оставаться рабочее пространство. При расположении водопонижающих систем вне котлована это рабочее пространство составляет 1,2 м, а при креплении иглофильтров к сваям крепления — 1,5 м.
Для котлованов с откосами расстояние между подошвой откоса и стеной сооружения при отсутствии канав открытого водоотлива или дренирующих устройств принимают равным 0,5 м.
В нескальных грунтах естественной влажности или осушенных водопонижением наибольшее распространение получил способ крепления котлованов забивными металлическими сваями и распорными элементами — расстрелами (рис. 142). Расстрелы удерживают сваи, упираясь в них через продольные пояса. В зависимости от глубины котлована расстрелы располагают по высоте в один или два, редко в три яруса.
В качестве свай используют обычно двутавровые балки. Расстояние между сваями в продольном направлении принимают обычно в пределах от 1,1 до 1,5 м в зависимости от давления грунта.
Наличие расстрелов в котловане затрудняет работу землеройных машин и осложняет монтаж конструкций. Поэтому стараются применять такую конструкцию крепления котлована, при которой можно было бы допустить наибольшее расстояние между расстрелами в плане. Для этого устраивают мощные пояса из двух двутавровых балок такого же сечения, как и сваи. Балки укладывают плашмя одна на другую, приваривая их полки к полкам свай. В качестве расстрелов используют стальные трубы диаметром до 630 мм.
Рис. 142. Крепление котлована:
1 — свая; 2 — пояс; 3 — расстрел; 4 — временные пояса; 5 — ограждение котлована; 6 — глиняная обваловка; 7 — деревянная распорка; 8 — засыпка пазухи песком; 9 — бетон; 10 — постоянная конструкция
В последнее время все большее распространение получает система крепления из забивных свай с растяжками и анкерами, заделанными в грунт (рис. 143). Растяжки из стальных стержней вводят в наклонные скважины, пробуриваемые за пределы призмы обрушения грунта. Их концы заанкеривают в грунте нагнетанием цементно-песчаного раствора.
При производстве работ в непосредственной близости от жилых и производственных зданий, культурно-исторических памятников и ответственных сооружений, где забивка свай недопустима, используют буронабивные сваи.
В скальных грунтах, допускающих крутые откосы, разработку котлованов ведут без крепления.
Рис. 143. Анкерное крепление котлована:
1 — свая крепления котлована; 2 — пояс из двух двутавров; 3 — тяга анкера; 4 — заделка анкера
Перед забивкой свай и до начала разработки котлована с откосами копают вручную разведочные траншеи по краям будущего котлована для обнаружения подземных коммуникаций, не указан-ных в имеющейся проектной документации. При котловане с вертикальными стенами эти траншеи располагают по линиям рядов свай.
Сваи забивают дизель-молотом с копровой мачты, укрепленной на стреле экскаватора. В песчаных грунтах и при небольшой глубине забивки (до 10-12 м) можно применять электровибропогружатели. Высота копровой мачты должна соответствовать длине сваи, погружаемой за один прием (13-1,4 м). Сваи большей длины погружают в два приема с наращиванием после забивки первой сваи. Сращивают сваи фасонными листами, привариваемыми к стенкам стыкуемых двутавров.
Для обеспечения точного направления погружаемых свай перед их забиакой в плотных грунтах бурят опережающие (лидерные) скважины.
В котлованах с креплением грунт разрабатывают обычно экскаватором-драглайном с ковшом вместимостью 0,5-0,65 м3 до глубины, на которой необходимо устанавливать расстрелы. У стен оставляют бермы, предотвращающие вывалы грунта (рис. 144). После установки расстрелов нижерасположенную часть котлована и бермы разрабатывают послойно бульдозером с перемещением грунта в зону работы экскаватора. Непосредственно у стен котлована грунт разрабатывают вручную заходками на две-три доски затяжки с немедленным их заведением за полки двутавра и тщательной расклинкой с тем, чтобы они были плотно прижаты к грунту. o
Для крепления стен котлованов все большее применение находит анкерное крепление (рис. 145).
В котлованах с откосами грунт разрабатывают экскаватором-драглайном с ковшом вместимостью 1 м3. Крутизну откосов принимают близкой к углу внутреннего трения грунта. При сооружении станций, когда пролет козлового крана для монтажа обделки меньше ширины котлована поверху, а также при многоярусном водопо-нижении устраивают уступчатые откосы с бермами достаточной ширины для размещения подкрановых путей и оборудования.
При открытом водоотливе котлован разрабатывают ярусами. Разработку каждого яруса начинают с проходки пионерной (разрезной) траншеи глубиной, несколько превышающей высоту яруса. Уклон траншеи принимают противоположным направлению движения экскаватора. В начале траншеи (вблизи съезда в котлован) устраивают водоприемный зумпф для сбора фильтрующейся воды, Насосы для откачки воды устанавливают на дне траншеи вблизи зумпфа, а при больших водопритоках — у верхней бровки траншеи. По окончании выемки грунта очередного яруса у стен котлована устраивают водосборные канавы.
В готовом осушенном котловане весь фильтрационный поток должен собираться канавками или траншеями. В местах сосредоточенной фильтрации воды через стены или откосу котлована с выносом грунта устраивают фильтрующие пригрузки.
Рис. 144. Технологическая схема сооружения тоннеля в котловане со свайным креплением (а) и этапы разработки котлована (б):
I — вскрытие контрольной траншеи; II — забивка свай; III — разработка грунта; IV — планировка дна котлована— V — устройство бетонной подготовки; VI — гидроизоляция лотка; VII — монтаж обделки; VIII — гидроизоляция стен и перекрытия; IX — обратная засыпка конструкции; X — извлечение свай; 1 — установка для извлечения свай; 2 — каток; 3 — ограждение котлована; 4— козловой кран; 5 — трейлер; 6 — бадья для бетона; 7 — бульдозер; 8 — экскаватор; 9 — установка для забивки свай; 10 — автомобиль-самосвал; А — Г — этапы разработки котлована
Рис. 145. Технологическая схема разработки и крепления котлована с применением двухъярусного анкерного крепления:
I — разработка грунта ниже уровня верхнего яруса крепления; II — устройство верхнего яруса крепления и разработка грунта ниже уровня нижнего яруса крепления; III — устройство нижнего яруса крепления и разработка грунта до низа котлована; 1 — экскаватор-драглайн; 2 — самоходная установка для устройства анкеров; 3 — анкеры
Разработку нескальных грунтов экскаваторами во избежание нарушения естественной структуры грунта в основании ведут с недобором в подошве котлована на 20-25 см. Недобор удаляют механизированным способом — бульдозером или другими планировочными машинами — непосредственно перед устройством бетонной подготовки под изоляцию. В скальных грунтах, свойства которых не меняются под влиянием атмосферных воздействий, наоборот, дно котлована не должно иметь недоборов. Места переборов заполняют местным щебенистым грунтом с тщательным его уплотнением.
Подземные городские коммуникации, попадающие в зону строительства, временно подвешивают в котловане. Трубопроводы заключают в стальные футляры, которые подвешивают в котловане к балкам, прикрепляемым к сваям. В котлованах с откосами устраивают дополнительные промежуточные опоры из специально забиваемых свай. На зиму водопроводные и канализационные трубы утепляют.
Все работы по выемке грунта в непосредственной близости от подземных коммуникаций производят только ручным инструментом с принятием необходимых мер предосторожности и в присутствии технического надзора и представителей организаций, эксплуатирующих подземные коммуникации.
Засыпку котлована после возведения конструкций для обеспечения их устойчивости и нормальной работы ведут одновременно с двух сторон сооружения на одинаковую высоту с послойным уплотнением грунта. Все связи между свайным креплением котлована и конструкцией перед засыпкой удаляют. Расстрелы и продольные пояса снимают после полной засыпки пазух по мере продвижения фронта засыпки.
Пазухи между стенами конструкции и креплением котлована, а также нижнюю часть котлованов с откосами до высоты, обеспечивающей образование горизонтальной площадки шириной 3,5— 4 м для движения бульдозеров и катков, засыпают песком, который уплотняют увлажнением до насыщения.
Дальнейшую засыпку ведут слоями равной толщины с разрав-ниванием и уплотнением грунта при помощи бульдозеров, катков, трамбующих и вибротрамбующих машин, а в стесненных местах — навесным вибротрамбующим оборудованием или механизированными ручными трамбовками. Особенно тщательно грунт уплотняют на участках пересечения котлованами дорог с усовершенствованным покрытием, а также подземных коммуникаций.