Расчет и конструирование фундаментов промышленного (гражданского) здания

Размещено на http://www.allbest.ru/

47

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

Факультет «Транспортные сооружения и здания»

Кафедра «Здания и сооружения на транспорте»

Специальность «Промышленное и гражданское строительство»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине «Основания и фундаменты»

на тему «Расчет и конструирование фундаментов промышленного (гражданского) здания»

Выполнила: студентка 4 курса

Шихалова Н.А.

Рецензент:

канд. геолого-минералогических наук,

доц. Емельянов С.Н.

Москва 2011

Содержание

Введение

1. Исходные данные для проектирования

1.1 Физико-механические свойства грунтов оснований

2. Анализ инженерно-геологических условий и определение расчетных характеристик грунтов

2.1 Сводная таблица физико-механических свойств грунтов

2.2 Геологический разрез

2.3 Определение расчетных нагрузок и расчетных характеристик грунтов

3. Проектирование фундаментов на естественном основании

3.1 Определение глубины заложения подошвы фундамента

3.2 Определение размеров подошвы фундамента

3.3 Определение расчетного сопротивления грунта основания по прочностным характеристикам грунта основания

3.4 Графический метод определения размеров подошвы фундамента

3.5 Проверка давлений под подошвой фундамента

3.6 Расчет осадки фундамента

4. Проектирование свайного фундамента

4.1 Выбор типа, длины и сечения сваи, глубины заложения свайного ростверка

4.2 Определение расчетного сопротивления сваи

4.3 Проверка давления в основании свайного фундамента как условно-массивного

4.4 Расчет свайного фундамента по деформациям

5. Технико-экономическое сравнение вариантов фундаментов и выбор основного варианта

6. Указания по производству работ и технике безопасности

6.1 Устройство траншей и котлованов под фундаменты с разработкой систем креплений

6.2 Системы водопонижения и водоотлива

6.3 Производство земляных работ

6.4 Организация работ по устройству монолитных фундаментов

6.5 Техника безопасности

Список литературы

Введение

Выполнение курсового проекта «Расчет и конструирование фундаментов промышленного (гражданского) здания» по дисциплине «Основания и фундаменты» направлено на усвоение знаний, полученных при изучении теоретической части этой дисциплины и на выработку практических навыков расчета и проектирования оснований и фундаментов.

В курсовом проекте рассматриваются два варианта фундамента под колонну, после чего производится сравнение стоимости вариантов фундамента. Наиболее экономичный вариант принимается для дальнейшего расчета фундаментов.

Расчет фундаментов производится по методу предельных состояний в соответствии с положениями СНиП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений» и СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты».

1. Исходные данные для проектирования

1.1 Физико-механические свойства грунтов оснований

Таблица 1

Номер слоя	Глубина подошвы слоя от поверхности, м	Мощность слоя, м	Абсолютная отметка подошвы слоя, м	Абсолютная отметка WL, м, горизонт подземных вод	Наименование грунта	Удельный вес грунта, кН/м3	Удельный вес частиц грунта, кН/м3	Влажность w, доля единицы	Модуль деформации Е, МПа	Граница текучести wL, доли единицы	Граница раскатывания wF, доли единицы	Нормативный угол внутреннего трения ц, град	Нормативное удельное сцепление С, кПа
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
Отметка поверхности природного рельефа 104,8 Разрез №3
1	0,5	0,5	104,3	96,2	Растительный грунт	15,1	-	-	-	-	-	-	-
2	5,6	5,1	99,2		Глина ленточная с прослойками супеси	18,7	27,1	0,37	9	0,46	0,28	12	32
3	не установлена		Суглинок тяжелый пылеватый с включениями гальки	20,5	26,9	0,16	25	0,24	0,12	24	46

Таблица 2. Схема здания, нагрузки, температуры

Показатели	Вариант
	1
Номер схемы здания	1
Номер оси стены	2-А	2-Б
Нормативная нагрузка Nn от стены, кН/м	1550	1800
Нормативный момент Мn для стены, кНм/м	60	-
Толщина стены, мм	400	500
Коэффициент, равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму Мt	34
Среднесуточная температура воздуха в помещении, примыкающем к фундаментам Tср, град	15

2. Анализ инженерно-геологических условий и определение расчетных характеристик грунтов

2.1 Сводная таблица физико-механических свойств грунтов

Таблица 3

Показатели	Обозначение	Номер геологических слоев	Формула для расчета
		1-й	2-й	3-й
1	2	3	4	5	6
Удельный вес твердых частиц грунта	гS, кН/м3	-	27,1	26,9	Из задания
Удельный вес грунта	г, кН/м3	15,1	18,7	20,5	Из задания
Влажность грунта	w, доли единицы	-	0,37	0,16	Из задания
Удельный вес скелета грунта	гd, кН/м3	-	13,65	17,67
Коэффициент пористости	е	-	0,99	0,52
Удельный вес во взвешенном состоянии, гw=10 кН/м3	гsb, кН/м3	-	8,59	11,12
Степень влажности	Sr, доли единицы	-	1,01	0,85
Граница раскатывания	WP, доли единицы	-	0,28	0,12	Из задания
Граница текучести	WL, доли единицы	-	0,46	0,24	Из задания
Число пластичности	Ip, доли единицы	-	0,18	0,12
Показатель текучести	IL, доли единицы	-	0,5	0,33
Модуль деформации	Е, МПа	-	9	25	Из задания
Угол внутреннего трения	Ц, град	-	12	24	Из задания
Сцепление	С, кПа	-	32	46	Из задания
Наименование грунтов глинистых по Ip, IL	Глина тугопластичная (Ip=18%, IL=0,5) Суглинок тугопластичный (Ip=12%, IL=0,33)

2.2 Геологический разрез

Рис. 1. Геологический разрез и эпюра расчетных давлений

2.3 Определение расчетных нагрузок и расчетных характеристик грунтов

Таблица 4

Номер слоя	СI	СII	цI	цII	гI	гII
2-й	27,35	29,20	10,23	10,95	15,98	17,06
3-й	39,32	41,97	20,51	21,90	17,52	18,70

, , , , ,

3. Проектирование фундаментов на естественном основании

3.1 Определение глубины заложения подошвы фундамента

Нормативная глубина промерзания грунта:

где М_t - коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе;

d₀ - глубина промерзания в см, зависящая от вида грунта.

Расчетная глубина сезонного промерзания грунта:

где К_h - коэффициент, учитывающий влияние теплового режима здания на глубину промерзания грунта у фундаментов стен и колонн.

Принимаем глубину заложения фундаментов с учетом запаса 0,25 м, равную 1,59 м.

3.2 Определение размеров подошвы фундамента

Площадь подошвы нагруженного фундамента:



где N_0II - расчетная нагрузка, приложенная к обрезу фундамента, кН;

R₀ - расчетное сопротивление грунта основания, кПа;

г_ср - средний удельный вес грунта и материала кладки фундамента,

кН/м, принимаемый равным 20 кН/м³;

d₀ - глубина заложения фундамента от планировочной отметки, м.

Площадь подошвы нагруженного фундамента

Под внутреннюю колонну (по оси Б):

Под наружную колонну (по оси А):

Размеры подошвы фундамента:

Под внутреннюю колонну (по оси Б):

Под наружную колонну (по оси А):

3.3 Определение расчетного сопротивления грунта основания по прочностным характеристикам грунта основания

Расчетное сопротивление грунта основания:

где г_С1 и г_С2 - коэффициенты условий работы;

к - коэффициент надежности по грунту, равный 1;

М_г, М_q, М_C - коэффициенты, зависящие от угла внутреннего трения ц;

к_z - равен 1 при b < 10 м;

b - ширина подошвы фундамента, м;

г_II - осредненное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента на глубину 0,5b, кН/м³;

г^/_II - то же, залегающих выше подошвы в пределах глубины d₁;

С_II - расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа;

d₁ - глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала;

d_b - глубина подвала.

Осредненное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы в пределах глубины d₁:

Расчетное сопротивление грунта основания:

Под внутреннюю колонну (по оси Б):



Под наружную колонну (по оси А):

Уточним размеры подошвы фундамента:

Площадь подошвы нагруженного фундамента:

Под внутреннюю колонну (по оси Б):

Под наружную колонну (по оси А):

Размеры подошвы фундамента: Под внутреннюю колонну (по оси Б):

Под наружную колонну (по оси А):

3.4 Графический метод определения размеров подошвы фундамента

Задаемся тремя размерами ширины подошвы b столбчатого фундамента под колонну: 1, 2, 4 м.

Определяем среднее давление под подошвой фундамента для каждого случая:

Среднее давление под подошвой фундамента:

Под внутреннюю колонну (по оси Б):

при А = b² = 1² = 1 м²

при А = b² = 2² = 4 м²

при А = b² = 4² = 16 м²

Под наружную колонну (по оси А):

при А = b² = 1² = 1 м²

при А = b² = 2² = 4 м²

при А = b² = 4² = 16 м²

Определяем расчетное сопротивление грунта основания для ширины подошвы b столбчатого фундамента под колонну 1,5 и 3 м:

Рис. 2. Графическое определение размеров подошвы фундамента

а - под внутреннюю колонну (по оси Б); б - под наружную колонну (по оси А)

3.5 Проверка давлений под подошвой фундамента

Для внецентренно нагруженного фундамента (под наружную колонну по оси А) должны быть выполнены условия: Р_m ? R; P_max ? 1,2R; P_min ? 0



Рис. 3. Конструирование фундаментов

а - под внутреннюю колонну (по оси Б); б - под наружную колонну (по оси А)

Для центрально нагруженного фундамента (под внутреннюю колонну по оси Б) должно быть выполнено условие: Р_m ? R

Все условия выполняются, отрыва подошвы фундаментов нет. Размеры подошвы фундаментов выбраны правильно.

3.6 Расчет осадки фундамента

Расчет осадки фундамента производим методом послойного суммирования.

Строим эпюру распределения вертикальных напряжений от собственного веса грунта.

Определяем вертикальные напряжения от собственного веса грунта у_zg на границе слоя, расположенного на глубине z:

где г_i - удельный вес грунта i-го слоя;

m_i - мощность i-го слоя грунта.

Точка 1:

Точка 2:

Точка 3:

Строим эпюру распределения дополнительных вертикальных напряжений в грунте.

где б - коэффициент, зависящий от формы подошвы фундамента, соотношения сторон фундамента з=1 и относительной глубины равной о=2z/b.

Определяем дополнительное вертикальное напряжение в грунте под подошвой фундамента:

где P_m - среднее давление на уровне подошвы фундамента;

у_zg0 - вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента.

Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента:

Дополнительное вертикальное напряжение в грунте под подошвой фундамента:

Под внутреннюю колонну (по оси Б):

Под наружную колонну (по оси А):

Под внутреннюю колонну (по оси Б): Под наружную колонну (по оси А):

Точка 1:

Точка 2:



Точка 3:

По полученным данным у_zg и у_zp строим эпюры.

Определяем нижнюю границу зоны сжатия: строим эпюру 0,2у_zg.

Разбиваем зону сжатия на элементарные слои толщиной:

Фундамент под внутреннюю колонну (по оси Б)

Фундамент под наружную колонну (по оси А)

Определяем осадку каждого элементарного слоя:

;

где в - безразмерный коэффициент, равный 0,8;

у_zpiср - среднее вертикальное напряжение в i-м слое грунта;

h_i и Е_i - соответственно толщина и модуль деформации i-го слоя грунта.

Под внутреннюю колонну (по оси Б): Под наружную колонну (по оси А):

1-ый слой:

2-ой слой:

3-й слой:

4-ый слой:

5-ый слой:

Рис. 4. Эпюры к расчету осадки фундамента под внутреннюю колонну (по оси Б)



Рис. 5. Эпюры к расчету осадки фундамента под наружную колонну (по оси А)

Осадка основания фундамента получается суммированием величины осадки каждого слоя:

Фундамент под внутреннюю колонну (по оси Б):

<

Фундамент под наружную колонну (по оси А):

<

Осадка основания фундаментов не превышает предельно допустимой осадки.

Расчет осадки основания фундамента

Таблица 5

Номер расчетного слоя	Глубина подошвы расчетного слоя от подошвы фундамента zi, м	Толщина слоя hi, м	Расчетный удельный вес грунта г, кН/м3	Природное давление уzg на глубине zi, кПа	Коэффициент	Коэффициент бi	Дополнительное давление уzp на глубине zi, кПа	Среднее дополнительное давление в слое уzpср, кПа	Модуль деформации грунта Еi, кПа	Осадка слоя Si, м
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Фундамент под внутреннюю колонну (по оси Б)
1-й	1,2	1,2	18,7	50,3	0,8	0,8	163,1	183,5	9000	0,02
2-й	2,4	1,2		72,8	1,6	0,449	91,6	127,4		0,014
3-й	3,6	1,2		95,2	2,4	0,257	52,4	72,0		0,008
4-й	4,01	0,41		102,9	2,7	0,215	43,8	48,1		0,002
5-й	5,21	1,2	20,5	134,7	3,5	0,138	28,1	36,0	25000	0,001
Общая осадка 4,5 см
Фундамент под наружную колонну (по оси А)
1-й	1,2	1,2	18,7	50,3	0,86	0,8	161,3	181,5	9000	0,019
2-й	2,4	1,2		72,8	1,7	0,42	84,7	123,0		0,013
3-й	3,6	1,2		95,2	2,6	0,229	46,2	65,5		0,007
4-й	4,01	0,41		102,9	2,9	0,191	38,5	42,4		0,002
5-й	5,21	1,2	20,5	134,7	3,7	0,125	25,2	31,9	25000	0,001
Общая осадка 4,2 см

4. Проектирование свайного фундамента

4.1 Выбор типа, длины и сечения сваи, глубины заложения свайного ростверка

Примем предварительно сваю забивную железобетонную квадратного сечения С7-30 для колонн по оси 2 ряду А и Б по ГОСТ 19804-91. Рабочая длина сваи предварительно 7 м. Глубину заложения свайного ростверка примем 1,59 м.

4.2 Определение расчетного сопротивления сваи

Расчет свайного фундамента ведется по I группе предельных состояний.

Расчетное сопротивление висячей сваи по грунту:

где г_с - коэффициент условий работы сваи, равный 1;

г_к - коэффициент надежности по грунту, равный 1,4;

R - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа;

А - площадь поперечного сечения сваи, м²;

u - наружный периметр сваи, м;

f_i - расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания по боковой поверхности сваи, кПа;

h_i - толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м;

г_CR, г_cf - коэффициенты условий работы под нижним концом и по боковой поверхности сваи, зависящие от способа погружения свай (для свай, погружаемых забивкой, равны 1).

Определяем количество свай:

где УN₁ - сумма внешних расчетных вертикальных нагрузок, приведенных к подошве плиты ростверка;

з - коэффициент, учитывающий работу свай при наличии момента внешних сил в уровне подошвы ростверка, равный 1,2.

Количество свай для фундамента:

Под внутреннюю колонну (по оси Б):

Под наружную колонну (по оси А):

Увеличим рабочую длину свай на 2 м.

Количество свай для фундамента:

Под внутреннюю колонну (по оси Б):



Под наружную колонну (по оси А):

Для центрально нагруженного свайного фундамента проверяем условие:

Для фундамента под внутреннюю колонну (по оси Б):

Для фундамента под наружную колонну (по оси А):

Для внецентренно нагруженного свайного фундамента проверяем два условия:



Для фундамента под наружную колонну (по оси А):

Все условия выполняются.

Рис. 6. Схема к определению размеров свайного фундамента под внутреннюю колонну (по оси Б)



Рис. 7. Схема к определению размеров свайного фундамента под наружную колонну (по оси А)

Рис. 8. Конструирование свайных фундаментов

а - под внутреннюю колонну (по оси Б); б - под наружную колонну (по оси А)

4.3 Проверка давления в основании свайного фундамента как условно-массивного

Расчет свайного фундамента ведется по II группе предельных состояний.

Свайный фундамент принимаем условно как массивный с подошвой, расположенной на уровне концов свай.

Определяем угол:

Определяем ширину:

Для фундамента под внутреннюю колонну (по оси Б)

Для фундамента под наружную колонну (по оси А)

Проверяем условие:

;

где УN_II - сумма расчетных нагрузок (по деформациям) в плоскости подошвы свайного фундамента, кН;

А_y - площадь подошвы условного массива, м²;

R - расчетное сопротивление грунта основания условного фундамента в уровне острия сваи, кПа.

Для фундамента под внутреннюю колонну (по оси Б):

Для фундамента под наружную колонну (по оси А):

Все условия выполняются.

4.4 Расчет свайного фундамента по деформациям

Расчет осадки свайного фундамента производим методом послойного суммирования.

Строим эпюру распределения вертикальных напряжений от собственного веса грунта.

Определяем вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента:

Определяем вертикальные напряжения от собственного веса грунта у_zg на границе слоя, расположенного на глубине z:



где г_i - удельный вес грунта i-го слоя;

m_i - мощность i-го слоя грунта.

Точка 1:

Точка 2:

Точка 3:

Строим эпюру распределения дополнительных вертикальных напряжений в грунте.

где б - коэффициент, зависящий от формы подошвы фундамента, соотношения сторон фундамента з=1 и относительной глубины равной о=2z/b.

Определяем дополнительное вертикальное напряжение в грунте под подошвой фундамента:

где P_m - среднее давление на уровне подошвы фундамента;

у_zg0 - вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента.

Дополнительное вертикальное напряжение в грунте под подошвой фундамента:

Под внутреннюю колонну (по оси Б):

Под наружную колонну (по оси А):

Под внутреннюю колонну (по оси Б): Под наружную колонну (по оси А):

Точка 1:

Точка 2:

Точка 3:

Точка 4:

По полученным данным у_zg и у_zp строим эпюры.

Определяем нижнюю границу зоны сжатия: строим эпюру 0,2у_zg.

Разбиваем зону сжатия на элементарные слои толщиной:

Фундамент под внутреннюю колонну (по оси Б)

Фундамент под наружную колонну (по оси А)

Определяем осадку каждого элементарного слоя:

;

где в - безразмерный коэффициент, равный 0,8;

у_zpiср - среднее вертикальное напряжение в i-м слое грунта;

h_i и Е_i - соответственно толщина и модуль деформации i-го слоя грунта.

Под внутреннюю колонну (по оси Б): Под наружную колонну (по оси А):

1-ый слой:

2-ой слой:

3-й слой:

4-ый слой:

Осадка основания фундамента получается суммированием величины осадки каждого слоя:

Фундамент под внутреннюю колонну (по оси Б):

<

Фундамент под наружную колонну (по оси А):

<

Осадка основания фундаментов под внутреннюю колонну (по оси Б) и под наружную колонну (по оси А) не превышает предельно допустимой осадки.

Рис. 9. Эпюры к расчету осадки фундамента под внутреннюю колонну (по оси Б)

Рис. 10. Эпюры к расчету осадки фундамента под наружную колонну (по оси А)

Расчет осадки основания фундамента

Таблица 6

Номер расчетного слоя	Глубина подошвы расчетного слоя от подошвы фундамента zi, м	Толщина слоя hi, м	Расчетный удельный вес грунта г, кН/м3	Природное давление уzg на глубине zi, кПа	Коэффициент	Коэффициент бi	Дополнительное давление уzp на глубине zi, кПа	Среднее дополнительное давление в слое уzpср, кПа	Модуль деформации грунта Еi, кПа	Осадка слоя Si, м
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Фундамент под внутреннюю колонну (по оси Б)
1-й	1,3	1,3	20,5	231,9	0,8	0,8	151,4	170,3	25000	0,007
2-й	2,6	1,3		258,6	1,7	0,421	79,7	115,6		0,005
3-й	3,4	0,8		275,0	2,2	0,297	56,2	68,0		0,002
Общая осадка 1,4 см
Фундамент под наружную колонну (по оси А)
1-й	1,0	1,0	20,5	225,7	0,9	0,752	237,3	276,4	25000	0,009
2-й	2,0	1,0		246,2	1,8	0,393	124,0	180,7		0,006
3-й	3,0	1,0		266,7	2,7	0,215	67,8	95,9		0,003
4-й	3,4	0,4		274,9	3,0	0,181	57,1	62,5		0,0008
Общая осадка 1,88 см

5. Технико-экономическое сравнение вариантов фундаментов и выбор основного варианта

грунт фундамент естественный свайный

Основная цель - способствовать повышению технической культуры в строительном производстве, внедрению передовых методов ведения строительных процессов, повышению качества и снижению стоимости строительной продукции. Должно быть разработано несколько вариантов ПОС и ППР, из которых выбирают наиболее эффективный вариант. При сравнении анализируют финансовые затраты, времени, труда и материально - технической базы. Выполненные проектировщиком и субподрядными проектно-изыскательскими организациями экономические и технические изыскания подтверждают целесообразность строительства.

Экономические изыскания заключаются в разработке вариантов обеспечения строительства сырьевыми ресурсами, транспортом, рабочими кадрами, жильем. Площадка, на которой возводится дом, имеет равнинный рельеф, её планировочная поверхность имеет отметку 104.8 м.

Глубина заложения фундаментов стаканного типа и свайных фундаментов под все колонны равна 1.59 м. Отметка подошвы всех фундаментов 103.21 м. Котлован прорезает слой тугопластичной глины. при глубине залегания грунтовых вод на 8.6 м, поэтому котлован проектируется без укрепления откосов и без установки водоотливов. Определение стоимости фундаментов на естественном основании выполняем на 1 п.м.

Таблица 7. Фундамент на естественном основании

Наименование работ	Ед. изм.	Стоимость на ед. измерения, руб.	Объем работ	Стоимость на весь объем, руб.
Под внутреннюю колонну (по оси Б)
Разработка грунта под фундамент при глубине до 2 м и ширине более 1 м	м3	3-852	3,5	13,482
Фундаменты ж/б, отдельные	м3	31-00	4,5	139,5
Под наружную колонну (по оси А)
Разработка грунта под фундамент при глубине до 2 м и ширине более 1 м	м3	3-852	4,77	18,374
Фундаменты ж/б, отдельные	м3	31-00	4,2	130,2
ИТОГО:	301,556
Поправочный коэффициент к=30	9046,68

Таблица 8. Свайный фундамент

Наименование работ	Ед. изм.	Стоимость на ед. измерения, руб.	Объем работ	Стоимость на весь объем, руб.
Под внутреннюю колонну (по оси Б)
Разработка грунта под фундамент при глубине до 2 м и ширине более 1 м	м3	3-852	3,5	13,482
Устройство монолитного ростверка	м3	28-30	1,65	46,695
Устройство ж/б забивных свай длинной до 12 м	м3	88-40	1,47	129,948
Под наружную колонну (по оси А)
Разработка грунта под фундамент при глубине до 2 м и ширине более 1 м	м3	3-852	4,77	18,374
Устройство монолитного ростверка	м3	28-30	2,55	72,165
Устройство ж/б забивных свай длинной до 12 м	м3	88-40	1,24	109,616
ИТОГО:	390,28
Поправочный коэффициент к=30	11708,4

Вывод: По результатам выполненных вычислений стоимости заложения фундаментов, наиболее выгодным как с технической, так и с экономической стороны, является фундамент на естественном основании, который будет являться основным вариантом. Затраты на свайный фундамент превышают на 2661,72 руб./1 п.м.

6. Указания по производству работ и технике безопасности

6.1 Устройство траншей и котлованов под фундаменты с разработкой систем креплений

Котлованами называются выемки, выполненные в грунте и предназначенные для различных целей: устройства фундаментов, монтажа подземных конструкций, прокладки туннелей. Проект разработки котлована является составной частью общего проекта здания или сооружения и включает в себя чертежи котлована, защитные мероприятия. Выемки, имеющие малую ширину и большую длину, называют траншеями.

Отметка подошвы всех фундаментов равна 130.21 м. Разработку котлована предлагается вести с поверхности земли одноковшовым экскаватором с обратной лопатой. Ширина котлована по низу складывается из расстояния размера подошвы фундамента плюс зазоры между фундаментом и краями откосов котлована по низу 0,6 м с каждой стороны. Ширина котлована по верху равна ширине котлована по низу плюс уклон откоса. Для рассматриваемых грунтов при глубине 1,59 м крутизну откосов принимаем 1:0.25.

К основным размерам котлованов относятся размеры дна котлована в плане, размеры котлована поверху и его глубина. Размеры дна котлована в плане назначаются в соответствии с проектными размерами фундамента и с учетом способа производства работ, необходимого пространства для их выполнения, с учетом пространства для устройства креплений стенок котлована и установки опалубки, а также размещения установок при необходимости.

Разработка траншей и котлованов, все последующие строительные работы в них, особенно в траншеях с незакрепленными вертикальными стенками, должны осуществляться в короткие сроки. Котлованы и траншеи под фундаменты, разрабатываются одноковшовым экскаватором в нескольких грунтах, необходимо устраивать без нарушения структуры грунта в основании с недобором (недобор до проектной отметки не должен превышать 10 см). Переборы в этих грунтах не допускаются. Дно траншей и котлованов, подлежащих уплотнению, разрабатывается с недобором, величина которого указывается в проекте и при необходимости может уточняться опытным уплотнением. Ширину котлованов и траншей по дну, для возведения ленточных и отдельно стоящих фундаментов, необходимо назначать с учетом ширины возводимых конструкций, гидроизоляции, опалубки и крепления с добавлением 0,6 м. Для котлована с откосами, расстояние между подошвой откоса и сооружением должно составлять 0,3 м. Наименьшая ширина траншеи по дну при разработке грунта землеройными машинами цикличного действия принимается равной ширине режущей кромки рабочего органа машины с добавлением в песчаных грунтах и супесях 0,15 м, в глинах и суглинках 0,1 м.

При большой глубине котлованов, а также при наличии подземных вод их стенки выполняются с различными креплениями. Конструкции креплений выбирают в зависимости от их глубины, свойств грунтов, уровня подземных вод и сроков эксплуатации конструкции. В сухих и маловлажных грунтах при глубине котлована до 2 - 4 м используют закладное крепление, которое состоит из стоек, распорок и горизонтальных досок (забивки). Более удобное и простое закладное крепление, не требующее замены стоек по мере заглубления выемки, состоит из предварительно забитых в грунт двутавровых стальных балок, за полки которых постепенно закладываются доски.

В нескольких грунтах, расположенных выше уровня грунтовых вод, и при отсутствии в непосредственной близости подземных сооружений глубина котлованов и траншей с вертикальными стенами без креплений должна быть не более 1 - 2 м.

Котлован с естественными откосами устраивают в сухих и маловлажных устойчивых грунтах. За крутизну откоса принимается отношение высоты откоса к его заложению. Котлованы с естественными откосами наиболее просты, однако увеличивается объем земляных работ, особенно при глубоких котлованах. Отрывка котлованов с естественными откосами не всегда возможна из-за стесненности условий строительной площадки. В строительной практике часто прибегают к устройству котлованов с вертикальными откосами, которые требуют крепления боковых стенок.

Рис. 11. Схемы типов крепления стенок котлована

а - консольного, б - анкерного, в - консольно-распорного, г - распорного, д - подкосного, 1 - щиты (доски), 2 - стойки (сваи), 3 - анкеры, 4 - распорки, 5 - подкосы, 6 - упоры (якоря)

6.2 Системы водопонижения и водоотлива

В данном варианте не требуются данные системы, так как УГВ находится ниже дна котлована на 7,01 м. Необходима лишь защита от поверхностных вод, образованных осадками. Для этого поверхности дна котлована придают однонаправленный уклон 3-4% для откачки воды после осадков электронасосом. В случае протяженных котлованов или больших поверхностей (планировка стройплощадки) поверхности придают несколько уклонов в разные стороны со стоком воды в заранее приготовленные канавы глубиной 20-40 см и откачку воды производят оттуда.

6.3 Производство земляных работ

При строительстве зданий и сооружений выполняются различные виды земляных работ: планировка площадки, рыхление твердых и мерзлых грунтов, заглубление фундаментов, обратная засыпка, и т.д.

Земляные работы выполняются механизированными, гидромеханизированными, буровыми способами, а также вручную. Грунты классифицируются по составу, влажности, водопроницаемости, трудности разработки. По трудоемкости выполнения земляные работы составляют до 20% всей трудоемкости возведения здания, поэтому земляные работы всегда стремились механизировать. Основная задача при выполнении земляных работ - полностью исключить ручной труд.

По составу грунты подразделяют на песчаные (не менее 80% песчаных частиц и не более 3% глинистых), супесчаные (от 3 - 10% глинистых частиц), суглинистые (от 10 - 30% глинистых) и глинистые (более 30% глинистых частиц). По влажности - сухие (до 5% воды), влажные (от 5 - 30% воды), мокрые (более 30% воды). По водопроницаемости - с водоудерживающей способностью (глинистые и лессовые) и дренирующие (песчаные, гравийные, щебеночные). По трудности разработки грунты распределяют по группам: с I по VI - при механизированном способе разработки, с I по VII - при ручном.

Производство земляных работ разрешается только после выполнения геодезических разбивочных работ по выносу в натуру проекта земляных сооружений и постановки соответствующих разбивочных знаков: столбов - вне расположения земляных сооружений и кольев - на месте работ. До начала производства земляных работ представители строительной организации обязаны путем освидетельствовать выполненную работу, установить ее соответствие проекту и составить акт, к которому необходимо приложить разбивочные схемы. В ходе производства земляных работ строительная организация несет ответственность за сохранность всех геодезических знаков, закрепляющих пункты геодезической разбивочной основы. При производстве земляных работ не допускается загрязнение сельскохозяйственных и других земель производственными и другими отходами, а также сточными водами. Перед производством работ по сооружению всех видов выемок необходимо обеспечить с помощью постоянных или временных устройств и мер отвод поверхностных вод. Все виды земляных работ должны осуществляться специализированными организациями.

6.4 Организация работ по устройству монолитных фундаментов

Опалубку фундаментов постоянного поперечного сечения, в общем случае, собирают в зависимости от высоты фундамента по двум схемам. При высоте 2-2,5 м щиты устанавливают последовательно вертикально, соединяя их между собой на замках, и временно раскрепляют инвентарными подкосами в стенки или основание котлована. К ним присоединяют схватки, а затем опалубочные плоскости соединяют стяжками. Щиты второго яруса закрепляют на нижних после рихтовки опалубки и располагают их обычно горизонтально. При высоте фундамента 2,5 м сборку опалубки начинают с установки каркаса их схваток. Подкосы устанавливают через 3-4 м. Выше уровня бетонируемого фундамента схватки соединяют стяжками и раскрепляют распорками, что обеспечивает всему каркасу устойчивость. Щиты присоединяют к схваткам и располагают горизонтально. Они могут быть установлены на всю высоту фундамента с обеих сторон или с одной стороны на часть высоты. Верхняя опалубка может быть смонтирована после бетонирования нижней части. Ее опирают на бетон. Такая технология менее трудоемка на сборке опалубки, но требует дополнительных затрат для подготовки поверхности бетона в связи с перерывом в работе.

6.5 Техника безопасности

Строительно-монтажные организации должны с учетом местных условий разрабатывать инструкции по технике безопасности, утверждаемые главным инженером.

При выполнении земляных работ, связанных с размещением рабочих мест в выемках и траншеях, необходимо предусматривать мероприятия по предупреждению воздействия на работников следующих опасных производственных факторов:

- обрушающиеся горные породы (грунты);

- падающие предметы (порода);

- движущиеся машины и их рабочие органы, а также передвигаемые ими предметы;

- расположение рабочего места вблизи перепада по высоте 1,3 м;

- повышенное напряжение в электрической цепи, замыкание которой может пройти через тело человека;

- химические опасные и вредные производственные факторы.

Работодатели обязаны перед допуском работников к работе, а в дальнейшем периодически в установленные сроки и в установленном порядке проводить обучение и проверку знаний правил охраны и безопасности труда с учетом их должностных инструкций или инструкций по охране труда в порядке, определяемом Правительством Российской Федерации. Установление единых требований проверки знаний лиц, ответственных за обеспечение безопасности труда, осуществляется органами государственной власти Российской Федерации в соответствии с их полномочиями.

В организации должны быть созданы условия для изучения работниками правил и инструкций по охране труда, требования которых распространяются на данный вид производственной деятельности. Комплект документов по охране и безопасности труда, издаваемых Госстроем России, должен быть в каждом производственном подразделении организации и предоставляться работникам для самоподготовки. Со значением сигналов, подаваемых в процессе работы и передвижения машины, должны быть ознакомлены все лица, связанные с ее работой. Опасные зоны, которые возникают или могут возникнуть во время работы машины, должны быть обозначены знаками безопасности и (или) предупредительными надписями.

На строительной площадке должны быть санитарно-бытовые помещения. Строительная организация обязана обеспечить рабочих спецодеждой.

При производстве земляных работ на территории населенных пунктов или на производственных территориях, котлованы, ямы, траншеи и канавы в местах, где происходит движение людей и транспорта, должны быть ограждены в соответствии с требованиями. В местах перехода через траншеи, ямы, канавы должны быть установлены переходные мостики шириной не менее 1 м, огражденные с обеих сторон перилами высотой не менее 1,1 м, со сплошной обшивкой внизу на высоту 0,15 м и с дополнительной ограждающей планкой на высоте 0,5 м от настила.

Последовательность разработки грунта под кромкой ножа опускного колодца должны обеспечивать его устойчивость. Глубина разработки грунта от кромки ножа колодца определяется согласно ППР. Монтаж, демонтаж и перемещение сваебойных и буровых машин осуществлять под непосредственным руководством лиц, ответственных за безопасное выполнение указанных работ.

Список литературы

1. С.Б. Семенов, В.В. Знаменский, З.Г. Тер-Мартиросян, С.Б. Ухов «Механика грунтов, Основания и фундаменты" - Издательство АСВ. 1994 г.

2. Методические указания "Основание и фундаменты" РГОТУПС - Москва, 2003 г.

3. Г.К. Соколов «Технология и организация строительства». - 2-е издание. - Москва, 2004 г.

4. А.К. Перешивкин "Монтаж систем водоснабжения и канализации". - М., 1979 г.

5. «Справочник строителя» - изд. 2 - Киев, 1975 г.

6. СНиП 2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений» - М.: 1996 г.

7. СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты» - М.: 1996 г.

Размещено на Allbest.ru