Янковский. Проектирование работ при возведении фундаментов.. Проектирование работ по возведению монолитного фундамента здания

• Название: Проектирование работ по возведению монолитного фундамента здания
• Анкор: Янковский. Проектирование работ при возведении фундаментов
• Дата: 16.09.2021
• Размер: 0.94 Mb.
• Имя файла: Jankovskij_FI_Proektirovanie_rabot_po_vozvedeniju_monolitnogo_fu.doc
• Тип: Учебное пособие; #232977
• страница: 2 из 16

2.1. Земляные сооружения и способы их возведения

Земляные сооружения представляют собой группу инженерных сооружений, образуемых в грунте или возводимых из грунта. Сооружение, расположенное ниже поверхности земли, называется выемкой, а выше поверхности земли – насыпью.

В промышленном и гражданском строительстве чаще всего выполняются земляные работы, связанные с устройством временных выемок, к которым относятся котлованы и траншеи. Котлованы предназначены для размещения в них подземных сооружений, траншеи – для прокладки инженерных сетей (водопровода, канализации, теплосети и т. п.). После выполнения строительно-монтажных работ свободное пространство между откосами выемки и боковой поверхностью подземного сооружения (пазуха) засыпается грунтом. Процесс его укладки называется обратной засыпкой.

Для образования котлованов и траншей механическим способом требуется разработка грунта, выгрузка его на бровку (для обратной засыпки пазух) или в транспортные средства, транспортировка излишнего грунта и зачистка дна траншей. Первые два процесса связаны технологически и во времени и могут осуществляться одной машиной, например, одноковшовым экскаватором. При отрывке выемок с перемещением всего разрабатываемого грунта или его части на расстояние, превышающее возможности рабочих органов экскаватора, в состав комплекта машин включаются транспортные средства.

Необходимость зачистки дна траншей вызвана тем, что разработка выемки, как правило, осуществляется с недобором грунта до проектной отметки для сохранения естественной плотности основания. Зачистка дна по времени не связана с предыдущими процессами и может выполняться непосредственно перед возведением подземного сооружения землеройно-транспортными машинами (бульдозерами, грейдерами, планировщиками) или вручную.

Указанные выше строительные процессы по устройству выемки относятся к первому этапу выполнения земляных работ. После возведения подземного сооружения или прокладки подземных коммуникаций осуществляются процессы второго этапа: обратная засыпка пазух, разравнивание и послойное уплотнение уложенного грунта.

В зависимости от особенностей отрываемой выемки и местных условий в описанную выше технологическую схему дополнительно могут включаться подготовительные и вспомогательные процессы (срезка растительного слоя, рыхление мёрзлых и скальных грунтов, временное крепление откосов выемок, устройство водоотлива и т. д.)
2.2. Подсчёт объемов земляных работ
При возведении здания с подвальными помещениями возникает необходимость размещения его подземной части в котловане. По заданию на проектирование предусматривается отрывка котлована на глубину Н с разработкой траншей под ленточный фундамент на глубину h_т.

Для определения размеров выемки и подсчёта объёмов земляных работ по указанным в задании размерам фундамента в произвольном масштабе вычерчивается план и разрез котлована (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Котлован с фундаментом: а – план; б – разрез

Размеры котлована по нижнему основанию определяются заданными габаритами возводимого фундамента с добавлением по периметру сооружения зазо­ра s, равного 0,3 м:
а = А + b_ф + 2 s; b = В + b_ф + 2 s, (2.1)
где а и b – соответственно длина и ширина котлована по дну, м; А и В – длина и ширина фундамента в осях, м; b_ф – ширина ленточного фундамента, м.

Согласно [6] в грунтах естественной влажности котлованы и траншеи с вертикальными стенками без креплений могут разрабатываться на глубину не более 1–1,5 м в зависимости от вида грунта. Если глубина выемки превышает указанные величины, то её устойчивость обеспечивается временным креплением стенок (в стеснённых условиях) или устройством пологих откосов.

Верхние габариты котлована с пологими откосами, имеющими крутизну 1: m, равны:
с = а + 2 m H; d = b + 2 m H, (2.2)
где с и d – соответственно длина и ширина котлована по верхнему основанию, м; Н – глубина котлована от поверхности земли после срезки растительного слоя, указанная в задании, м; m – показатель крутизны от­коса, определяемый по данным табл. 2.1.
Таблица 2.1

Допустимая крутизна откоса котлованов и траншей

Вид грунта	Крутизна откоса при глубине выемки
	до 1,5 м	до 3 м	до 5 м
Насыпной неуплотненный	1 : 0,67	1 : 1	1 : 1,25
Песчаный и гравийный	1 : 0,5	1 : 1	1 : 1
Супесь	1 : 0,25	1 : 0,67	1 : 0,85
Суглинок	1 : 0	1 : 0,5	1 : 0,75
Глина	1 : 0	1 : 0,25	1 : 0,5

Вид грунта, разрабатываемого в котловане и траншеях, определяется в зависимости от его группы, указанной в задании. Зная группу грунта при его разработке одноковшовым экскаватором по прил. 1 данного пособия выбирается наименование грунта и его характеристики, которые указываются в пояснительной записке.

Объём котлована с прямоугольным основанием и пологими откосами со всех четырёх сторон определяется по формуле
V_к = Н [a b + (a + c) (b + d) + с d] / 6. (2.3)
При разработке грунта экскаватором с прямой лопатой, а также при перемещении средств механизации, ведущих бетонирование фундамента, по дну выемки потребуется устройства въезда (рис. 2.1), объём которого можно рассчитать:

V_B = Н² (З a_в + 2 m Н ) (n – m) / 6, (2.4)

где Н – наибольшая глубина въезда, равная глубине котлована, м;
a_в = 5–7 м – ширина въезда; n = 7–10 – показатель крутизны продоль­ного уклона дна въезда.

К отлованы сложной конфигурации расчленяются на простые геометри­ческие фигуры, объёмы которых подсчитываются по известным фор­мулам. Затем полученные объёмы суммируются.

Изоб­раженный на рис. 2.2 котлован мож­но разбить на две части (V₁ и V₂). Величина V₁ определяется по формуле (2.3), а объём V₂, имеющий в одном сечении трапецию, а в другом – параллелограмм, подсчитывается по формуле

V₂ = (e + f) H l / 2, (2.5)
где е и f – соответственно ширина второй части котлована по нижнему и верхнему основанию, м; l – длина второй части котлована, м.

Дальнейшие расчёты выполняются в следующей последовательности.

1. Подсчитывается объём грунта, разрабатываемого механизированным способом при отрывке траншей, м³,

V_T = b_T (h_T – h_H) L,

где b_T = b_ф + 2 s – ширина траншей, м; h_T – глубина траншей, указанная в задании на проектирование, м; h_H – величина недобора грунта в м, прини­маемая по данным табл. 2.2; L – суммарная длина траншей, определяемая конфигурацией ленточного фундамента в плане, м.

Таблица 2.2

Допустимый недобор грунта для одноковшовых экскаваторов, см

Вместимость ковша, м3	Рабочее оборудование
	прямая лопата	обратная лопата	драглайн
0,25–0,4	5	10	15
0,5–0,65	10	15	20
0,8–1,0	10	17	25

2. 
   Рассчитывается объём грунта, срезаемого вручную при зачистке дна траншей, м³,
   

V_зач = (b_Ф + 2 s) h_H L. (2.6)
Так как планировку дна траншей для сохранения естественной структуры основания целесообразно осуществлять непосредственно перед бетонированием фундамента, то срезаемый грунт следует оставлять на дне котлована и использовать в дальнейшем для обратной засыпки пазух и подсыпки под полы подвала.

3. 
   Определяется суммарный объём земляных работ, выполняемых механизированным способом, м³,
   

V_М = V_К + V_T + V_B. (2.7)

3. 
   Находятся объёмы грунта, вытесняемые фундаментом из котлована V_Ф.К и из траншей V_Ф.Т, м³,
   

V_Ф.К = (A + b_Ф) (В + b_Ф) Н; V_Ф.Т = b_Ф (h_T – h_H) L. (2.8)

3. 
   Вычисляется объём грунта в плотном теле для обратной засыпки пазух, подаваемого на бровку котлована, м³,
   

V₀ = (V_M – V_Ф.К – V_Ф.Т) / k_ОР, (2.9)

где V_M – объём грунта, разрабатываемого механизированным спосо­бом, м³; V_Ф.К и V_Ф.Т – объёмы грунта, вытесняемого фундаментом соответственно из котлована и из траншей, м³; k_ОР – коэффициент ос­таточного разрыхления грунта, рассчитанный по формуле

k_ОР= 1+ r / 100,

где r – средний процент остаточного разрыхления грунта (табл. 2.3).

Таблица 2.3

Показатели разрыхления грунта

Наименование грунта	Процент увеличения объема грунта, %
	первоначальное разрыхление	остаточное разрыхление
Глина ломовая	28–32	6–9
Глина мягкая жирная	24–30	4–7
Глина сланцевая	28–32	6–9
Песок	10–15	2–5
Растительный грунт	20–25	3–4
Суглинок легкий и лессовидный	18–24	3–6
Суглинок тяжелый	24–30	5–8
Супесь	12–17	3–5

Потребность в грунте для обратной засыпки пазух подсчитана из условия, что после укладки грунт будет находиться в состоянии остаточного разрыхления, так как существующие способы и средства уплотнения не позволяют сразу доводить грунты до состояния плотного тела.

3. 
   Рассчитывается объём грунта, подлежащий вывозу в отвал, м³,
   

V_OT = V_M – V₀. (2.10)

Расчёты заканчиваются нахождением площади срезаемого растительного слоя в м², которая определяется размерами котлована поверху с добав­лением с каждой стороны выемки полосы шириной 10 м,
F = (с + 20) (d + 20). (2.11)