Глава 20. ПРОЕКТИРОВАНИЕ КОТЛОВАНОВ
20.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Проекты разработки котлованов составляют в тех случаях, когда глубина котлована превышает 2 м и для его устройства требуется применение каких-либо защитных мероприятий — сложных ограждений, глубинного водоотлива и т.д. Проект разработки котлована должен включать в себя чертежи котлована (в том числе чертежи креплений стен, схемы расположения водопонизительных средств и т.д.) и указания о комплекте машин для выполнения всех работ, о расстановке землеройных машин и транспортных средств в забое, о способах производства работ и последовательности выполнения операций, о производительности землеройных машин, а также данные о потребности в основных материалах.
При проектировании котлованов и траншей, устраиваемых в непосредственной близости и ниже уровня заложения существующих сооружений, необходима разработка мероприятий против осадки и деформации этих сооружений. К этим мероприятиям относятся:
- – забивка шпунтовой стенки, ограждающей основание существующего здания;
- – закрепление грунтов основания силикатизацией или цементацией;
- – заглубление подошвы существующего фундамента ниже дна проектируемого котлована путем подводки под него нового фундамента.
Выбор типа мероприятий зависит от геологических и гидрогеологических условий, величины заглубления и других местных условий и проводится на основе технико-экономического сравнения вариантов.
В зависимости от свойств грунта, глубины выработки и наличия подземных вод котлованы устраивают с откосными или вертикальными стенками. В маловлажных грунтах природного сложения допускается устройство котлованов и траншей с вертикальными стенками без креплений, если они оставляются открытыми на непродолжительный срок. При отсутствии вблизи будущего котлована или траншеи существующих фундаментов глубина выемки с вертикальным откосом (в зависимости от грунтов) не должна превышать следующих величин, м:
- – в дресвяном, гравийном, песчаном грунтах и супесях пластичных 1;
- – в супесях твердых, суглинках и глинах мягкопластичных 1,25;
- – в суглинках и глинах тугопластичных 1,5;
- – в суглинках и глинах полутвердых 2;
- – в суглинках и глинах твердых 3.
При большей глубине выемки необходимо предусматривать крепление стенок котлована или разрабатывать выемку с откосными стенками.
При благоприятных условиях, исключающих возможность оползней, сдвига, неравномерных просадок, распыления грунтов, при однородности сложения грунтов и отсутствии подземных вод крутизна откосов котлованов и траншей, выполненных без креплений, должна быть не более величин, указанных в табл. 14.1.
При глубине котлована более 5 м крутизна откосов принимается по расчету.
При наличии подземных вод выше отметки дна котлована в проекте должны предусматриваться мероприятия по защите котлована от притока этих вод. К этим мероприятиям относятся:
- – устройство открытого водоотлива;
- – искусственное понижение уровня подземных под (глубинный водоотлив);
- – устройство противофильтрационной завесы;
- – замораживание грунтов;
- – применение шпунтового ограждения.
Разработка грунта в котлованах и траншеях производится экскаваторами, скреперами, бульдозерами и другими землеройными механизмами, а также с применением средств гидромеханизации.
На рис. 20.1 приведены различные схемы крепления вертикальных стен котлована. При больших глубинах котлована (до 5 м) применяется консольная (безанкерная) шпунтовая стенка (рис. 20.1, а). Распорные крепления (рис. 20.1, б) применяются при ширине котлована до 15 м. В зависимости от глубины котлована они могут быть с одним ярусом распорок, с двумя и т.д. Анкерные крепления (рис. 20.1, г, д) представляют собой анкерные тяги, передающие усилия от крепи на анкерные сваи или плиты, и применяются для широких котлованов, а также в тех случаях, когда крепления распорного типа мешают возведению фундаментов. Подкосные крепления (рис. 20.1, а) используются при ограждении стен широких котлованов, когда невозможно применить распорный или анкерный тип крепления. Подкосы устанавливаются в один-два ряда по высоте.
Ограждение конструкций стен котлованов устраивается: из железобетонных забивных или буронабивных свай (рис. 20.2, а); из сплошной железобетонной стенки, выполняемой способом «стена в грунте» или способом «секущихся» скважин (рис. 20.2, б); из деревянного, железобетонного (рис. 20.2, в) или металлического (рис. 20.2, г) шпунта; из прокатных профилей (рис. 20.2, д).

Ограждения стен котлована, показанные на рис. 20.2, а, д, применяются при связных грунтах и отсутствии подземных вод, а ограждения, приведенные на рис. 20.2, б, в, г — при несвязных и водонасыщенных грунтах.

В табл. 20.1 указан сортамент стального шпунта, прокатываемого отечественными заводами.
Схематический профиль шпунта | Условное обозначение профиля | Размеры, мм | Площадь поперечного сечения, см2 | Масса 1 м длины, кг | Момент инерции, см4 | Момент сопротивления, см3 | ||||||
B | H | h | d | t | ||||||||
сваи | 1 м стенки | сваи | 1 м стенки | |||||||||
![]() |
ШП-1 | 400 | 103 | 81 | – | 10 | 82,5 | 64 | 332 | 830 | 74 | 125 |
![]() |
ШП-1 | 400 | 110 | – | 10 | 10 | 64 | 50 | 730 | 1230 | 114 | 285 |
![]() |
Л-III | 400 | 168 | 34 | 9,5 | 13 | 80 | 62 | 2760 | 23200 | 258 | 1600 |
Л-IV | 400 | 180 | 35,5 | 11 | 14,8 | 94,6 | 74 | 4660 | 39600 | 405 | 2200 | |
Л-V | 420 | 180 | 36 | 13 | 20,5 | 127,6 | 100 | 6243 | 54000 | 420 | 3000 |