Что такое пионерный котлован
Земляные работы включают в себя разведочные раскопки, выравнивание земли, рытье траншей, поперечные разрезы и обратную засыпку.
Ширина дна котлована зависит от ширины конструкции и материала, из которого она изготовлена (сборный или монолитный железобетон), наличия и типа анкерного крепления котлована, а также используемых средств водоотвода.
В случае сборных конструкций стены герметизируются снаружи, так что между стенами конструкции и опорой котлована остается рабочее пространство. Если системы водопонижения находятся вне котлована, это рабочее пространство составляет 1,2 м, а если системы водопонижения прикреплены к анкерным сваям, то 1,5 м.
Для котлованов с откосами расстояние между подошвой откоса и стеной сооружения при отсутствии открытых дренажных канав или дренажных сооружений принимается равным 0,5 м.
В нескальных грунтах с естественной влажностью или осушенных дренажом наиболее распространенным способом крепления котлованов являются забивные металлические сваи и стойки — распорки (рис. 142). Стойки удерживают сваи, опираясь на них через продольные полосы. В зависимости от глубины котлована поперечные сваи устанавливаются в один или два, реже в три яруса.
В качестве свай чаще всего используются двутавровые балки. Расстояние между сваями в продольном направлении обычно составляет от 1,1 до 1,5 м, в зависимости от давления грунта.
Наличие перекрестков в котловане затрудняет работу землеройной техники и усложняет монтаж конструкции. Поэтому котлован закрепляется таким образом, чтобы обеспечить максимально возможное расстояние между побегами в плане. Для этого используются прочные обвязки из двух двутавровых балок того же сечения, что и сваи. Балки укладываются друг на друга путем приваривания их фланцев к фланцам свай. В качестве поросли используются стальные трубы диаметром до 630 мм.
Рисунок 142: Защита траншеи:
1 — свая; 2 — ремень; 3 — крепление; 4 — временные ремни; 5 — крепление котлована; 6 — глиняный вал; 7 — распределитель древесины; 8 — засыпка ямы песком; 9 — бетон; 10 — постоянная конструкция.
В последние годы все более популярной становится система закладных свай с натяжными стержнями и анкерами, заделанными в грунт (рис. 143). Стальные стержни вставляются в наклонные отверстия, просверленные снаружи спелеологической призмы. Их концы закрепляются в земле путем инъекции цементно-песчаного раствора.
Разработка «пионерного» котлована электрическим земснарядом 2000-63
Буронабивные сваи используются в непосредственной близости от жилых и промышленных зданий, памятников культуры и важных сооружений, где забивка свай запрещена.
В скальных грунтах, допускающих крутые склоны, выемки производятся без анкерного крепления.
Рис. 143 Анкеровка котлованов:
1 — крепление сваи к котловану; 2 — двойная двутавровая балка; 3 — анкерный стержень; 4 — заделка анкера.
Перед забивкой свай и перед выемкой траншеи с откосами необходимо вручную произвести раскопки по краю будущей траншеи для обнаружения подземных коммуникаций, которые не указаны в существующей проектной документации. В случае котлованов с вертикальными стенками, эти котлованы располагаются вдоль линии свайных рядов.
Сваи забиваются с помощью дизельного молота с шахтной мачты, установленной на стреле экскаватора. На песчаных почвах и при небольшой глубине забивки (до 10-12 м) можно использовать виброэлектрические сваебойные машины. Высота мачты сваебойной машины должна соответствовать длине сваи, забиваемой за один проход (13-1,4 м). Сваи большей длины забиваются в два этапа с наращиванием после забивки первой сваи. Сваи соединяются с помощью фасонных пластин, приваренных к стенкам соединенных двутавровых балок.
Для обеспечения точного направления забивки свай перед забивкой в компактном грунте бурятся опережающие (ведущие) отверстия.
В укрепленных котлованах грунт обычно разворачивают экскаватором с ковшом 0,5-0,65 м 3 на глубину, на которой будут установлены стрелковые столбы. У стен оставляют насыпи для предотвращения рассыпания грунта (рис. 144). После установки откосов оставшаяся часть котлована и насыпи послойно обрабатывается бульдозером, перемещающим грунт в рабочую зону экскаватора. Непосредственно рядом со стенками котлована грунт выкапывается вручную в двух или трех стяжных плитах с непосредственным заведением их за фланцы двутавровых балок и тщательно разравнивается, чтобы они были плотно вдавлены в грунт. o
Для крепления стен котлована все чаще используется анкерное крепление (рис. 145).
В котлованах с откосами грунт вынимается дренажным экскаватором с емкостью ковша 1 м 3 . Крутизна склона принимается близкой к углу внутреннего трения почвы. При строительстве станций, когда пролет крана для монтажа облицовки меньше ширины котлована над ним, а также при многоуровневом водопонижении устраивают парапетные откосы с насыпями достаточной ширины для размещения подкрановых путей и оборудования.
В случае открытого дренажа выемка грунта осуществляется по уровням. Разработка каждого этажа начинается с проходки вертикального (усеченного) котлована глубиной чуть больше высоты этажа. Наклон траншеи противоположен направлению движения экскаватора. В начале котлована (около выхода из котлована) устраивается отстойник для сбора отфильтрованной воды. Насосы для откачки воды устанавливаются на дне котлована рядом с отстойником, а при большом притоке воды — на верхнем краю котлована. После выемки следующего слоя на стенках траншеи устанавливаются дренажные траншеи.
В готовой обезвоженной выемке весь фильтрационный поток должен быть собран канавами или траншеями. В местах сосредоточенной фильтрации воды через стенки или откосы котлована с удалением грунта следует устраивать фильтрующие заслонки.
Рис. 144. Технологическая схема строительства тоннеля в котловане со свайной обделкой (а) и этапы разработки котлована (б):
I — открытие контрольной ямы; II — забивка свай; III — выемка грунта; IV — выравнивание дна ямы; V — выполнение бетонной подготовки; VI — гидроизоляция желоба; VII — монтаж облицовки; VIII — гидроизоляция стен и перекрытия; IX — засыпка конструкции; X — вытаскивание свай; 1 — вытаскивание свай; 2 — каток; 3 — закрепление котлована; 4 — мостовой кран; 5 — прицеп; 6 — бадья для бетона; 7 — бульдозер; 8 — экскаватор; 9 — устройство для забивки свай; 10 — самосвал; A — D — этапы котлована
Рис. 145. Технологическая схема выемки и защиты котлована с использованием двухуровневой анкеровки:
I — разработка грунта ниже уровня крепления верхней перекладины; II — установка крепления верхней перекладины и выемка грунта ниже уровня крепления нижней перекладины; III — установка крепления нижней перекладины и выемка грунта до дна котлована; 1 — экскаватор-погрузчик; 2 — самоходная установка анкеров; 3 — анкеры
Выемка грунта в мягких почвах экскаваторами, во избежание нарушения естественной структуры почвы в подпочве, производится с понижением габарита у основания котлована на 20-25 см. Недостаточная глубина удаляется механически — с помощью бульдозера или другой выравнивающей техники — непосредственно перед укладкой изоляции бетонного основания. В скальных грунтах, на свойства которых не влияет выветривание, наоборот, нельзя подрывать дно котлована. Заполните фальсифицированные участки местным каменным балластным грунтом и тщательно уплотните.
Подземные коммуникации, проходящие по участку, временно приостанавливаются в котловане. Трубопроводы заключены в стальные оболочки, которые подвешены в котловане на балках, закрепленных на сваях. В котлованах с откосами закладываются дополнительные промежуточные опоры из специально забитых свай. Водопроводные и канализационные трубы утепляются на зиму.
Все земляные работы вблизи подземных коммуникаций должны проводиться только ручным инструментом, с соблюдением необходимых мер предосторожности и в присутствии технического надзора и представителей организаций, эксплуатирующих подземные коммуникации.
Обратная засыпка котлована после возведения сооружений для обеспечения их устойчивости и нормальной эксплуатации должна производиться одновременно с обеих сторон сооружения на одинаковую высоту с послойным уплотнением грунта. Все стыки между опорой сваи и конструкцией должны быть удалены до обратной засыпки. Зазоры и продольные полосы удаляются после засыпки по мере продвижения фронта засыпки.
Промежутки между стенами сооружения и крепью котлована, а также нижняя часть котлована с откосами высотой, обеспечивающей образование горизонтальной площадки шириной 3,5 — 4 м для движения бульдозеров и катков, засыпаются песком, который уплотняется смачиванием до насыщения.
Дальнейшая засыпка производится слоями равномерной толщины с отгребанием и уплотнением грунта бульдозерами, катками, трамбовками и вибротрамбовками, а в стесненных местах — навесным вибротрамбующим оборудованием или механизированными ручными трамбовками. Особенно тщательное уплотнение должно проводиться там, где выемки пересекают дороги с усовершенствованным покрытием и подземные коммуникации.
