СПОСОБ ВЫПОЛНЕНИЯ ОГРАЖДЕНИЯ В ГРУНТЕ Российский патент 1997 года по МПК E02D17/04 E02D17/08 E02D29/02 

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при возведении заглубленных в грунт сооружений различного назначения: ограждений котлованов, стенок, причальных и других сооружений, при строительстве фундаментов, подвальных помещений, стенок набережных и т.п.

Известен способ возведения ограждения в грунте, включающий забивку в грунт вертикальных элементов железобетонных свай, бурение между ними скважин, в которые опускают перфорированные тубы с соплами, направленными в стороны соседних свай и подачу через сопла под высоким давлением воды для размыва грунта между скважинами и сваями и обнажения поверхности свай с одновременным заполнением образующейся полости между сваями цементным раствором, при твердении которого образуется стенка между сваями [1]
Недостатком известного способа является большая трудоемкость производства работ и перерасход материалов, обусловленный выполнением жесткости постоянной, излишней на участках, где такая жесткость не требуется по условиям работы ограждения.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ выполнения ограждения в грунте, включающий создание в грунте двух рядов ограждающих элементов и установку по крайней мере одного яруса горизонтальных элементов [2]
Недостатком известного способа также является перерасход материалов ввиду того, что жесткость ограждения мала, т.к. она обусловлена расположением горизонтальных элементов с примыканием к одному ряду ограждающих элементов.

Задачей настоящего изобретения является повышение экономичности путем повышения пространственной жесткости ограждения.

Задача решается за счет того, что в способе выполнения ограждения в грунте, включающем создание в грунте двух рядов ограждающих элементов и объединение ограждающих элементов разных рядов по крайне мере одним ярусом горизонтальных элементов, расстояние между рядами ограждающих элементов в свету на отметке поверхности стройплощадки принимают равным (0,5-5,0)d, где d наибольший размер поперечного сечения ограждающего элемента, а горизонтальные элементы выполняют в виде балок с жесткостью поперечного сечения, составляющей 0,5-5,0 жесткости поперечного сечения ограждающего элемента, причем балки расположены между рядами ограждающих элементов и объединены с ними. При этом при выполнении ограждения в несвязных грунтах между ограждающими элементами могут выполнять забирки по мере выемки грунта. Горизонтальные элементы могут устанавливать на расстоянии от верха ограждающих элементов, не большем 25d, где d наибольший размер поперечного сечения ограждающего элемента, а каждый последующий ярус горизонтальных элементов отстоит от вышерасположенного яруса на расстоянии, не превышающем 20d.

Ограждающие элементы могут располагать вертикально или наклонно с образованием между рядами угла, не превышающего 12^o.

Технический результат, обеспечиваемый указанной совокупностью признаков, состоит в том, что обеспечивается возможность повышения пространственной жесткости, что позволит исключить перерасход материалов при одновременном обеспечении требуемой несущей способности ограждения.

На фиг. 1 изображен в аксонометрии фрагмент ограждения, возводимого заявленным способом; на фиг.2 то же, в плане; на фиг. 3 разрез А-А на фиг. 1, вариант выполнения ограждающих элементов вертикальными; на фиг. 4 разрез А-А на фиг. 1, вариант выполнения ограждающих элементов наклонными.

Способ осуществляется следующим образом.

Выполняют два ряда ограждающих элементов 1, расстояние между рядами которых принимают равным (0,5-5,0)d, где d наибольший размер поперечного сечения ограждающего элемента 1. Между рядами ограждающих элементов 1 осуществляют извлечение грунта 2 и затем устанавливают по крайней мере один ярус горизонтальных элементов 3 в виде балок, жесткость поперечного сечения которых составляет 0,5-5,0 жесткости ограждающих элементов 1. При этом горизонтальные элементы 3 в виде балок объединяют с ограждающими элементами 1 разных рядов в единую конструкцию. После установки горизонтальных элементов 3 осуществляют разработку котлована 4 в пространстве, ограниченном ограждением из ограждающих элементов 1, объединенных по крайней мере одним ярусом горизонтальных элементов 3 в виде балок.

При выполнении ограждения в несвязанных грунтах по мере разработки котлована 4 между ограждающими элементами 1 выполняют забирку, например, из досок. Горизонтальные элементы 3 в виде балок устанавливают на расстоянии от верха ограждающих элементов 1, не большем 25d, где d наибольший размер поперечного сечения ограждающего элемента 1, а каждый последующий ярус горизонтальных элементов 3 в виде балок отстоит от вышерасположенного яруса на расстоянии, не превышающем 20d. Ограждающие элементы 1 могут быть расположены вертикально или наклонно с образованием между рядами угла, не превышающего 12^o.

Пример. На строительстве в Москве по ул. Остоженка возникла необходимость выполнения вертикального ограждения котлована глубиной 3-4 м в песчаных грунтах.

Для ограждения котлована строителям предложено было использовать имеющиеся у них материалы: металлопрокат (двутавры, швеллеры, уголки, полосы, доски). Ограждение экспериментальных участков котлована глубиной 4 м общей протяженностью 250 м было выполнено по предложенному изобретению из двух рядов ограждающих элементов из двутавра N 20 длиной 10 м, которые устанавливали в грунте с шагом элементов 0,7 м по периметру каждого ряда с расстоянием между рядами в свету, равным 0,3 м. По мере выемки грунта из котлована между ограждающими элементами устанавливали забирки из досок. После того как были закреплены забирками из досок толщиной 30 мм верхние 2,5 м ограждения, между двумя рядами ограждающих элементов установили горизонтальный элемент балку из двутавра N 30, приварив его полки к полкам ограждающих элементов. По мере последующей выемки грунта из котлована ниже горизонтального элемента выполнили крепление забирками из досок толщиной 40 мм нижнего участка ограждения глубиной 1,5 м. Глубина ограждающих элементов 10 м обеспечила их устойчивость, т. к. на глубине около 6 м ниже дна котлована момент сил активного давления грунта уравновешивался моментом сил пассивного сопротивления (отпора) грунта. Выше точки, где эти моменты были уравновешены, прочность ограждающих элементов определялась преобладающим воздействием изгибающих моментов сил активного давления над моментами сил пассивного давления.

Эти моменты воздействовали на ограждающие элементы снизу вверх следующим образом (на 1 пог.м периметра ограждения): от поверхности грунта до глубины 4 м, т. е. до подошвы котлована, момент увеличивался от 0 до 10,6 тс•м, на глубине 4-5 м от 10,6 до 20,8 тс•м, на глубине 5-8 м от 20,8 до 42,4 тс•м, на глубине 8-10 м момент уменьшался от 42,4 тс•м до 0.

При максимальном воздействии на ограждающие элементы изгибающего момента, равного 42,4 тс•м (на глубине 8 м от поверхности грунта и 4 м от дна котлована), материал ограждающих элементов двутавр N 20, из стали по ГОСТ 27772-88 с допускаемым напряжением σ 2850 кгс/см² с модулем упругости E 2•10⁶ кгс/см², характеризуется моментом инерции J 1840 см⁴ и жесткостью E•J 2•10⁶•1,84•10³ 3,68•10⁶•10³ кгс•см² 0,368 тс•м². Этот материал способен выдержать допускаемые напряжения s от изгибающего момента M, равного s•J:y 2850•1840:10 529400 кгс•см² 5,294 тс•м, где y 10 см - расстояние от оси сечения двутавра до его края.

При выполнении ограждения обычным способом в один ряд на каждый погонный метр периметра ограждения потребовалось бы установить ограждающие элементы в количестве 8 шт. что практически нереально. При этом расход металла составил бы (1 + 250)•8•10•21,0 421680 кг 421 т.

При выполнении ограждения по предлагаемому способу из двух рядов ограждающих элементов с расстоянием между смежными рядами в свету 0,3 м, момент инерции пары смежных элементов (обоих рядов) составляет 37180 см⁴ а их жесткость E•J 2•10⁶•37180 74360•10⁶ кгс•см² 7436 тс•м²
Пара ограждающих элементов указанной жесткости обеспечивает восприятие изгибающего момента M, равного
M s•J:y 2850•37180:35 3027500 кгс•см 30,275 тс•м.

При воздействии на ограждающие элементы изгибающего момента (на 1 пог.м периметра ограждения), равного 42,4 тс•м и способности пары предложенных элементов смежных рядов воспринимать момент, равный 30,275 тс•м, требуемый шаг их составил 30,275 42,4 0,71 м. Таким образом, при шаге элементов каждого ряда 0,7 м, длине ограждения 250 м, длине каждого элемента из двутавра N 20 10 м, суммарной длине горизонтального элемента из двутавра N 30 250 м, массе 1 пог. м двутавра N 20 21,0 кг, и массе 1 пог.м двутавра N 30 32,9 кг общий расход металла для выполнения ограждения составил
(1+250)•10•21,00+250•32,9 52170+8220 60930 кг 61 т
Таким образом, выполнение ограждения из двух рядов ограждающих элементов из двутавра N 20 и горизонтального элемента из двутавра N 30 позволило уменьшить расход металла на 360 т по сравнению с выполнением ограждения из одного ряда двутавра N 20.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при возведении заглубленных в грунт сооружений различного назначения: ограждений котлованов, стенок, причальных и других сооружений, при строительстве фундаментов, подвальных помещений, стенок набережных и т.п. Сущность: в способе выполнения ограждения в грунте, включающем создание в грунте двух рядов ограждающих элементов и объединение ограждающих элементов разных рядов по крайней мере одним ярусом горизонтальных элементов, расстояние между рядами ограждающих элементов в свету на отметке поверхности стройплощадки принимают равным (0,5-5,0)d, где d - наибольший размер поперечного сечения ограждающего элемента, а горизонтальные элементы выполняют в виде балок с жесткостью поперечного сечения ограждающего элемента, составляющей 0,5-5,0 жесткости поперечного сечения ограждающего элемента, причем балки расположены между рядами ограждающих элементов и объединены с ними. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ выполнения ограждения в грунте, включающий создание в грунте двух рядов ограждающих элементов и установку по крайней мере одного яруса горизонтальных элементов, отличающийся тем, что расстояние между рядами ограждающих элементов в свету на отметке поверхности стройплощадки принимают равным (0,5 5,0)•d, где d наибольший размер поперечного сечения ограждающего элемента, а горизонтальные элементы выполняют в виде балок с жесткостью поперечного сечения, составляющей 0,5 5,0 жесткости поперечного сечения ограждающего элемента, причем балки расположены между рядами ограждающих элементов и объединены с ним. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при выполнении ограждения в несвязных грунтах между ограждающими элементами выполняют забирку по мере выемки грунта. 3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что горизонтальные элементы устанавливают на расстоянии от верха ограждающих элементов, не большем 25d, где d наибольший размер поперечного сечения ограждающего элемента, а каждый последующий ярус горизонтальных элементов отстоит от вышерасположенного яруса на расстоянии, не превышающем 20d. 4. Способ по пп.1 3, отличающийся тем, что ограждающие элементы располагают вертикально или наклонно с образованием между рядами угла, не превышающего 12^o.