Ограждающие конструкции котлованов

В этом и последующих материалах рассмотрены типы ограждающих конструкций котлована наиболее широко применяемые не только в России, но и в общемировой строительной практике. Разумеется, речь пойдет только об открытых и полузакрытых способах возведения нулевого цикла.

Традиционно различают три способа подземного строительства, дифференцируя их по признаку вскрытия грунтовой поверхности:

• Закрытый. Вскрытие поверхности грунта не осуществляется по всему пятну застройки. Этот способ применим для линейных объектов глубокого заложения. Классическим примером является строительство линий метрополитена с использованием проходческого щита.
• Открытый. Вскрытие поверхности грунта и последующая разработка котлована до его проектной глубины осуществляется с поверхности. Способ применяется для возведения заглубленных объектов различной типологии и комбинируется с различными типами ограждающих конструкций.
• Полузакрытый. Один из современных способов подземного строительства. Предполагает вскрытие грунтовой поверхности по всей площади земляных работ, но дальнейшая разработка котлована ведется под защитой перекрытия нулевого уровня. Комбинируется с ОКК, которые одновременно выполняют роль подпорных конструкций.

Устройство котлована в откосах является наиболее простым методом разработки котлована, так как не требует применения собственно ограждающих конструкций. При этом крутизна откоса выполняется в соответствии с нормативной документацией или рассчитывается и зависит от типа грунта и проектной глубины котлована.

Метод хорош своей простотой в контексте как проектирования, так и реализации, и, следовательно, весьма экономичен. Применяется в сухих и маловлажных устойчивых грунтах при организованном отводе поверхностных вод.

Основные ограничения для применения метода устройства котлована в откосах следующие:

• Площадь строительного участка существенно увеличивается за счет выполнения откосов, что, как правило, является проблемным при ведении строительства в стесненных условиях города. Глубина котлована существенно влияет на угол выполнения откоса, что влечет за собой еще большее увеличение площади строительной площадки, так как с увеличением глубины разработки откос должен выполняться более пологим.
• Ограничения на размещение строительной техники у бровки котлована связаны с вероятностью возникновения оползневых процессов под действием сил тяжести и вибраций от работающей техники. Расстояние от подошвы откоса котлована зависит от глубины выемки, типа грунта и его состояния — т. е. техника должна располагаться за пределами призмы обрушения грунта. Также есть ограничения на размещение техники на дне котлована.
• Уровень залегания грунтовых вод должен быть существенно ниже глубины выработки. При несоблюдении этого условия на строительной площадке требуется разработка и реализация мероприятий по водопонижению.

Важно учитывать, что разработка узких котлованов таким методом нецелесообразна, так как значительно возрастает объем земляных работ (в процентном соотношении от полезной выемки).

Устройство выработок с вертикальными откосами без креплений допускается, но с рядом ограничений на глубину котлована или траншеи, на типы грунтов и на время вскрытия поверхности.

В современной строительной практике в условиях городской застройки котлованы чаще разрабатываются с вертикальными откосами с применением ограждающих конструкций.

Идеальная ограждающая конструкция должна выполнять несколько функций:

• Воспринимать боковое давление от прилегающих грунтов и окружающей застройки (планировки), защищая выработку от обсыпания стенок котлованах, воспринимать гидростатическое давление грунтовых вод и служить противофильтрационной завесой, предотвращая обводнение котлованах.
• Предотвращать или минимизировать движение грунтового массива на прилегающих участках для снижения влияния строительства на окружающую застройку.
• В некоторых случаях выполнять несущую функцию, т.е. воспринимать вертикальные нагрузки.

Существует с десяток типов ограждающих конструкций. На практике выбор типа ОКК осуществляется на стадии проектирования и на основании результатов инженерных изысканий, заложенных конструктивных решений, экономических соображений и ряда других факторов.

Для открытых способов разработки котлована наиболее часто применяются следующие виды ОКК:

• Опускной колодец.
• Инвентарная крепь.
• Ограждение из стального профиля.
• «Стена в грунте».
• Свайные ограждения.

Последние два вида также применяются для полузакрытых методов, например, для метода TOP-DOWN. На практике выбор подходящего вида ОКК лежит в зоне компетенций главного конструктора, который, опираясь на знания и опыт, сможет выбрать оптимальный и, что важно, обоснованный вид ограждающих конструкций, а также способ их крепления.