требования по СНиП, как посчитать уклон при разработке грунта, расчет угла крутизны

Рытье и использование траншей – обязательная мера во время строительства и дорожных работ разной сложности.

Несмотря на то, что работа кажется просто механической деятельностью, она имеет ряд особенностей, которые нужно соблюдать для достижения желаемого результата.

Как сделать стены и откосы траншеи устойчивыми, какие разновидности их бывают, как организовать работу правильно, разберемся в статье.

Содержание

• 1 Что собой представляют при земляных работах?
• 2 Разновидности
• 3 Что такое крутизна откоса?
  • 3.1 Таблица допустимой крутизны
  • 3.2 Таблица углов естественного откоса грунтов
• 4 Заключение

Что собой представляют при земляных работах?

Надежность и устойчивость сооружений из земли является главным требованием. Для того, чтоб обеспечить его выполнение важно не просто вырыть углубление, но и спланировать откосы, крутизна которых должна отвечать заявленным нормам. Главным образом эта характеристика зависит от естественного угла откоса почвы в месте строительства.

Самой большой крутизной могут обладать откосы траншей, глубина которых не превышает 5 метров, расположенных на нескальных грунтах, которые находятся выше уровня моря, или тех, которые были искусственно осушены, как и рекомендует СНиП.

Откосы траншеи представляют собой наклонные боковые стенки углублений в грунте, которые могут осыпаться или деформироваться. Именно потому так важно соблюдать все нормы и рекомендации.

Крутизна откосов представляет собой соотношение высоты откоса насыпи, к его основанию. Именно при вычислении правильной крутизны можно быть уверенным, что откос не сползет, а насыпь будет устойчивой и безопасной.

При выборе способа создания стен и откосов, специалисты ориентируются на целый ряд характеристик, которые существенно могут повлиять на основное решение:

• Рельеф местности.
• Климатические условия.
• Гидрогеологические характеристики местности, где будет траншея. Этот пункт особенно важен, поскольку если в местности, где проводятся работы, могут возникнуть паводки, то стандартные методы не сработают.

Только все эти данные в совокупности могут дать понимание полной картины.

Кроме того, важно учитывать основные требования, которые выдвигаются СНиП, и утверждены на законодательном уроне. К ним относится:

1. Если траншея роется в грунте, с нормальным уровнем влажности, вертикальными стенками и без дополнительных креплений, то нормы глубины выглядят так:
   • в насыпных и песчаных грунтах глубина не может быть более чем 1 метр;
   • в супесчаных и суглинистых грунтах – не превышать 1.25 метра;
   • если земля глинистая, то предел установлен на уровне полутора метра;
   • если грунт особо плотный, то траншея может быть до 2 метров в глубину, но при условии, что все остальные работы будут производиться незамедлительно.
2. Если разработка проводится на мерзлых грунтах любых пород, траншея может быть на полную глубину их промерзания. Исключением является только сухой песчаный грунт, который, из-за своей подвижности и рассыпчатости, не обладает нужными характеристиками. Если нужно углубиться еще ниже, но для стен необходимы специальные подпорки.
3. Свои особенности имеет рытье траншеи в грунтах, которые ранее подвергались воздействию мороза, но потом пришли в естественное состояние. Важно соблюдать крутизну откосов, или оборудовать дополнительную подпорку стен.

Только при соблюдении норм можно быть уверенным, что конструкция будет устойчивой и надежной.

Разновидности

Еще на этапе планирования траншеи, и составления образного рисунка, конструктор должен определиться какие стенки и откосы у него будут. У каждой отдельной разновидности есть свои особенности:

1. Траншеи прямоугольной формы с отвесными стенками чаще всего используются в случаях, если необходимо провести минимальный объем земляных работ.

   Главный их недостаток – необходимость крепления стенок, чтоб уберечь их от обвала, и обеспечить безопасность рабочих, которые будут трудиться.

   Отвесные стенки можно делать лишь при условии полного отсутствия грунтовых вод в месте работы, и нормальном уровне влажности.
2. Вертикальные стенки используются при необходимости глубоких траншей в слабосыпучих грунтах, или если поблизости есть отвесные сооружения, расположенные над землей или под ней. Вертикальное крепление предусматривает вертикально монтированные доски с минимальной толщиной 5 см, которые прижаты к стенкам траншеи распорками.

Траншеи с откосами не нуждаются в дополнительных подпорках, а потому дают возможность широко использовать технику для выполнения земляных работ. Они имеют большую ширину, а потому требуют большой полосы земли.

Любой угол, в силу его притяжения к земле, стремится сдвинуться в сторону. Это чревато не только обвалами, но и несчастными случаями на производстве. Чтоб избежать подобных ситуаций важно определить правильный уклон откоса, в соответствии с нормами и рекомендациями.

Что такое крутизна откоса?

По большому счету угол откоса представляет собой соотношение высоты к заложению, и измеряется в градусах. Его легко определить, основываясь на параметры, приведенные в СНиП III-4-80. В ней учтены не только разные типы грунтов, но и глубина основной траншеи.

Если в месте работы есть наслоение разных видов грунта, то расчеты рекомендуется проводить по самому слабому.

Для примера, разберем простой и распространенный случай. Ровный дачный участок, где абсолютная отметка грунта принята за значение 51.30, а за нулевую отметку – 52.07. При этом нижнее значение фундаментной плиты составляет ровно 3, 000. Но, снизу плиты будет еще слой подготовки, толщиной в дополнительные 10 см. Грунт – суглинок, пространство не ограничено.

При расчете абсолютной отметки обязательно указывается два знака после запятой, а при относительных величинах — три.

Как посчитать угол откоса? Далее последовательность расчетов выглядит так:

1. Высчитываем абсолютную отметку для фундаментной плиты. Для этого от нулевой отметки отнимаем глубину траншеи: 52.07 – 3. 000=49.07.
2. Определяем точную отметку низа траншеи, с учетом всех факторов (в нашем случае это подложка): 49.07-0.1=48.97
3. Определяемся с глубиной траншеи, которая будет вырыта: 51.30-48.97=2.33 метра.
4. На заключительном этапе определяем, что согласно нашим подсчетам оптимальный угол откоса будет 45 градусов.

По такому алгоритму можно определить оптимальный угол откоса, основываясь на любые параметры.

Таблица допустимой крутизны

Для того, чтобы было проще ориентироваться во всех данных, при проведении расчетов предлагаем воспользоваться следующей таблицей:

Точно указывайте тип грунта, в котором проводятся земельные работы. В противном случае могут быть погрешности.

Таблица углов естественного откоса грунтов

Согласно сведениям, полученным от Госстроя РФ, которые размещены в сборнике от 2000 года, углы естественного откоса грунтов, соотношения высоты к заложению для разных видов грунта представлены в таблице:

Таблица углов естественного откоса пород в разрыхленном состоянии:

Породы	Угол естественного откоса, град, для породы
	сухой	влажной	мокрой
Растительная земля	40	35	25
Песок крупный	30…35	32…40	25…27
Песок средний	28…30	35	25
Песок мелкий	25	30…35	15…20
Суглинок	40…50	35…40	25…30
Глина жирная	40…45	35	15…20
Гравий	35…40	35	30
Торф без корней	40	25	15
Скальные	45…60

Угол естественного откоса — это самый большой угол, который образовывается откосом грунта в соотношении к линии горизонта в спокойном состоянии.

Для того, чтоб лучше понять, как делать чертеж и рассчитывать угол откоса, приводим пример готовой работы:

Если вас интересует, что собой представляет траншея в строительстве, каково ее устройство, методы разработки, загляните в этот раздел.

Заключение

Еще перед началом земляных работ, чтоб все было сделано правильно, важно составить план работы, а так же графики и чертежи последовательности действий. Именно на этом этапе продумываются все нюансы дела, чтоб получить ожидаемый результат. Здесь не бывает не важных моментов или мелочей.

Правильное планирование стен траншеи и откосов могут уберечь не только от обвалов и повторного выполнения работы, но и от нежелательных травм, и даже несчастных случаев на производстве.

Еще на этапе предварительной подготовки рассчитайте, какой угол должен быть именно у вашей траншеи, основываясь на параметры и характеристики грунта.

В СНиП 3.02.01-87 прописаны такие требования:

• проект должен быть разработан только специалистами, с необходимым образованием, опытом работы и квалификацией;
• между всеми работниками должна быть налажена коммуникация, чтоб рабочие моменты решались быстро;
• систематический контроль уровня качества производства работ по строительству, которые проводятся на вверенной площадке;
• все работники должны иметь нужную специализацию и квалификацию;
• техническое обслуживание конструкций и коммуникаций, подключенных к ней, должно проводиться исключительно по проекту, в безопасном режиме и рабочем состоянии.

Кроме этого, все конструкции, материалы и техника должны соответствовать нормам, и подходить для выполнения земляных работ такого класса и спектра.

Откосы котлована

Вернуться на страницу «Котлован»

Производство земляных работ: Откосы котлована и траншеи.

Согласно СП 104-34-96:

3.7. Траншеи с вертикальными стенками могут разрабатываться без крепления в грунтах естественной влажности с ненарушенной структурой при отсутствии грунтовых вод на глубину (м):

• в насыпных песчаных и гравелистых грунтах……… не более 1;
• в супесях……………………………………………………………… не более 1,25;
• в суглинках и глинах……………………………………………. не более 1,5;
• в особо плотных нескальных грунтах…………………… не более 2.

При разработке траншей большой глубины необходимо устраивать откосы различного заложения в зависимости от состава грунта и его влажности (табл. 1).

Таблица 1

Допустимая крутизна откосов траншей

Грунт	Отношение высоты откосов к его заложению при глубине выемки, м
	до 1,5	до 3,0	до 5,0
Насыпной естественной влажности	1 : 0,67	1 : 1	1 : 1,25
Песчаный и гравийный влажный (ненасыщенный)	1 : 0,50	1 : 1	1 : 1
Супесь	1 : 0,25	1 : 0,67	1 : 0,85
Суглинок	1 : 0	1 : 0,50	1 : 0,75
Глина	1 : 0	1 : 0,25	1 : 0,50
Лессовидный сухой	1 : 0	1 : 0,50	1 : 0,50
Скальные на равнине	1 : 0,2	1 : 0,2	1 : 0,2

 

Откосы котлована.

Угол естественного откоса зависит от угла внутреннего трения, силы сцепления и давления вышележащих слоев. При отсутствии сил сцепления предельный угол естественного откоса равен углу внутреннего трения.

Крутизна откоса зависит от угла естественного откоса.

Крутизна откосов выемок и насыпей характеризуется отношением высоты к заложению:

h/a = 1/m

m – коэффициент откоса.

Источник: Сборник вспомогательных материалов для разработки пособия по рекультивации земель, нарушаемых в процессе разработки карьеров и строительства автомобильных дорог

3.30. Углы естественного откоса грунтов

Таблица 3.30

Грунт	Относительная влажность грунта
	сухой		влажный		мокрый
	градусы	отношение высоты к заложению	градусы	отношение высоты к заложению	градусы	отношение высоты к заложению
1	2	3	4	5	б	7
Галька	35	1:1,5	45	1:1	25	1:2,25
Гравий	40	1:1,25	40	1:1,25	35	1:1,5
Глина жирная	45	1:1	35	1:1,5	15	1:3,75
Грунт насыпной	35	1:1,5	45	1:1	27	1:2
Грунт растительный	40	1:1,25	35	1:1,5	25	1:2,25
Песок крупный	30	1:1,75	32	1:1,5	27	1:2
Песок средний	28	1:2	35	1:1,5	25	1:2,25
Песок мелкий	25	1:2,25	30	1:1,75	20	1:2,75
Суглинок легкий	40	1:1,25	30	1:1,75	20	1:2,75
Суглинок, глина легкая	50	1:0,75	40	1:1,25	30	1:1,75
Песок с гравием и галькой	35	1:1,5	40	1:1,25	30	1:1,75
Супесь полутвердая	40	1:1,25	30	1:1,75	15	1:3,5
Щебень	40	1:1,25	45	1:1	—	—
Каменная наброска	40	1:1,25	45	1:1	—	—

3. 31. Углы естественного откоса пород (вразрыхленном состоянии)

Таблица 3.31

Породы	Угол естественного откоса, град, для породы
	сухой	влажной	мокрой
1	2	3	4
Растительная земля	40	35	25
Песок крупный	30-35	32-40	25-27
Песок средний	28-30	35	25
Песок мелкий	25	30-35	15-20
Суглинок	40-50	35-40	25-30
Глина жирная	40-45	35	15-20
Гравий	35-40	35	30
Торф без корней	40	25	15
Скальные	45-60

Угол естественного откоса — наибольший угол, который может быть образован свободным откосом сыпучего материала с горизонтом в состоянии равновесия.

 

 

Набор инструментов для раскопок и работы с уклоном Разговор о безопасности

Земляные работы признаны одной из самых опасных работ в строительной отрасли. Обвалы при земляных работах могут привести к серьезным и часто смертельным травмам работников. В дополнение к опасностям, связанным с обвалами, раскопки вызывают беспокойство на территории кампуса из-за сложной подземной инженерной инфраструктуры университета. OSHA устанавливает очень строгие правила, регулирующие проектирование земляных работ, методы предотвращения обвалов и обучение сотрудников. Сотрудники Корнелла, работающие на раскопках или рядом с ними, должны быть осведомлены об этих требованиях безопасности.

Общие требования ко всем земляным работам

• Все сотрудники, работающие на земляных работах, должны пройти начальную подготовку.
• Для проведения раскопок должно быть четко определено компетентное лицо. Этот человек должен хорошо разбираться в оценке состояния почвы, использовании защитных систем и требований OSHA.
• Перед началом земляных работ установить расположение подземных и надземных коммуникаций и коммуникаций.
  • При необходимости связаться с коммунальными службами и сообщить им до начала раскопок
• Используйте средства индивидуальной защиты:
  • Носить каску, защитные очки, защитные перчатки, светоотражающий жилет и защитную обувь
• Не позволяйте людям находиться под грузом подъемного или землеройного оборудования.
• Когда существуют опасные атмосферные условия или мы можем разумно ожидать их существования, проверяйте и контролируйте атмосферу, чтобы предотвратить воздействие вредных уровней.
• Держите дополнительные грузы на расстоянии не менее 2 футов от краев траншеи.
• Держите тяжелое оборудование подальше от краев траншеи.
• Необходимо принять меры предосторожности, чтобы гарантировать, что вибрирующее оборудование/движение транспортных средств не вызовет обвал.
• Рабочие, работающие в траншеях глубиной 4 фута и более, должны иметь адекватные и безопасные средства выхода, такие как лестницы, ступеньки или пандусы, доступные на расстоянии не более 25 футов в поперечном направлении.
• Не работайте в земляных работах, если в них скопилась вода, если не соблюдены необходимые меры предосторожности.
• Ежедневный журнал земляных/траншейных работ должен быть заполнен, и его копия должна оставаться на месте.
• Если условия изменяются во время раскопок или вокруг них, сотрудники должны покинуть раскопки, а компетентное лицо должно провести повторный осмотр и дать разрешение на повторный вход сотрудников.

Классификация почв

Необходима адекватная идентификация типа почвы с помощью визуальных и ручных тестов, чтобы определить правильное решение системы защиты. Тип почвы определяет используемую систему защиты траншеи. Каждый раз, когда условия участка меняются, почву необходимо будет переоценивать. Тип почвы должен быть определен компетентным лицом на месте.

• Стабильные горные породы определяются как твердые минеральные вещества, которые могут быть выкопаны с вертикальными сторонами, которые остаются нетронутыми при обнажении.
• Грунты типа А определяются как связные грунты с прочностью на сжатие без ограничений 1,5 тонны на квадратный фут (тс) или более (т. е. глина, илистая глина, супесь, суглинок и сцементированные грунты)
• Грунты типа B определяются как связные грунты с прочностью на сжатие без ограничений 0,5 тс или более, но менее 1,5 тс (т. е. угловатый гравий, ил, пылеватый суглинок и супесь)
• Грунты типа C определяются как грунты с прочностью на сжатие без ограничений 0,5 тс или менее (т. е. гравий, песок и суглинистый песок)

Наклон и уступ

Наклонные, уступчатые или другие утвержденные системы защиты от обрушения должны использоваться при выемке грунта глубиной 5 футов или более. Для раскопок глубиной более 20 футов уклон или уступ должен быть спроектирован зарегистрированным профессиональным инженером.

• Наклонный
  • Уклон – метод защиты рабочих от обвалов путем проведения земляных работ с целью формирования сторон выемки, наклоненных в сторону от выемки для предотвращения обвалов.

Тип почвы	Соотношение высота/глубина	Угол наклона
Стабильная порода	Вертикальный	90 градусов
Тип А	Максимально допустимый уклон 3/4:1	53 градуса
Тип В	Максимально допустимый уклон 1:1	45 градусов
Тип С	Максимально допустимый уклон 1 1/2:1	34 градуса

Жим

Скамейки — это метод защиты сотрудников от обвалов путем выкапывания стенок выемки для формирования одного или ряда горизонтальных уровней или ступеней, обычно с вертикальными или почти вертикальными поверхностями между уровнями. Существует два основных типа жима лежа: простой и множественный. Тип почвы определяет соотношение горизонтальной и вертикальной сторон уступа. Как правило, вертикальная высота дна траншеи не должна превышать 4 фута для первой скамьи. Последующие уступы могут иметь высоту до 5 футов по вертикали в грунте типа A и 4 фута в грунте типа B при общей глубине траншеи 20 футов. Все последующие уступы должны быть ниже максимально допустимого уклона для этого типа грунта. Для грунта типа В рытье траншеи допускается только в связном грунте. Почва типа C не может быть уложена ни при каких обстоятельствах.

Как определить критическую глубину при открытых земляных работах? [PDF]

🕑 Время чтения: 1 минута

Критическая глубина определяется как максимальная глубина выемки грунта, которая может быть выполнена без каких-либо повреждений. Критическая глубина является одним из основных соображений проектирования, используемых для изучения и анализа устойчивости траншей или котлованов без поддержки. Открытая выемка грунта за пределами критической глубины данного типа грунта приводит к диссипации остаточных напряжений, способствуя нестабильности грунтового массива.

Критическая глубина — это параметр, который изучает потребность в системах поддержки земляных работ для строительства сооружений. Согласно OHSAS (Серия оценок безопасности и гигиены труда), все траншеи или выемки грунта глубиной более 5 футов нуждаются в подпорках, распорках или любых других системах поддержки земляных работ. Вместо того, чтобы обеспечивать структурную поддержку, раскопанные стены могут быть наклонены, чтобы избежать обрушения.

В статье приведены параметры, которые необходимо изучить для определения критической глубины открытой выемки конкретного типа грунта.

Содержание:

• Критическая глубина при открытой выемке
• Определение числа устойчивости (Ns)
• Определение критической глубины при открытой выемке
• Безопасные высоты для открытой выемки 90 Часто задаваемые вопросы

Критическая глубина in Open Excavation

Определение критической глубины при открытой выемке однородных грунтов проводится по методу Тейлора. Тейлор разработал серию расчетных кривых, основанных на условиях полного напряжения, чтобы установить приблизительное значение коэффициента безопасности (FS).

Таким образом, Тейлор разработал соотношение, включающее удельный вес грунта, критическую высоту выемки грунта (Hc), значение сцепления грунта «c» и число устойчивости «Ns», как:

Уравнение 1

Коэффициент безопасности (FS) равен отношение сил сопротивления к движущим силам. Эти силы также могут быть моментами сопротивления и движущими моментами. Значение FS , меньшее или равное 1, приводит к нарушению уклона. Теоретически стабильный наклон имеет значение FS больше 1. Обычный FS требуется от 1,3 до 1,5.

Коэффициент запаса прочности склона изучается по следующей информации:

• Грунт и водный профиль
• Кинематика обрушения склона
• Прочность грунта
• Вес грунта

Коэффициент запаса прочности может определяться по высоте как отношение максимальной высоты откоса (критической глубины) к фактической высоте откоса. Следовательно,

FS = Hc/H  Уравнение 2

Определение числа устойчивости (Ns)

Тейлор разработал график, показывающий взаимосвязь между числом устойчивости (Ns), углом наклона (B) и углом трения грунта (уравнение 1). Учитывая угол наклона и угол трения о грунт, число устойчивости рассчитывается по приведенному ниже графику.

Таблица для определения числа устойчивости

Значение числа устойчивости варьируется в зависимости от типов обрушения откосов данного грунта.

Определение

Критической глубины при открытой выемке

Приведенная ниже формула позволяет определить критическую глубину (Hc) при открытой выемке

Уравнение 3

Расчет можно понять на примере ниже:

Пример 1

3

3 Мягкая глина добывается под углом 75 градусов к горизонту. Число стабильности 4,55. Значение сцепления почвы составляет 650 фунтов на квадратный фут. Удельный вес почвы составляет 110 фунтов на кубический фут. Определите максимальную глубину, до которой можно производить земляные работы? Какова F.S склона против оползания или обрушения, если глубина раскопок составляет 10 футов?

Решение:

Дано,

1. Ns=4,55
2. C= 650 фунтов/кв. 002 Примечание. Единицей измерения pcf является фунт на кубический фут. 1pcf = 16,02 кг/м3

   Уравнение для критической глубины дается уравнением 3,

   Путем подстановки значений Hc = [4,55 x 650]/110 = 26,9 футов глубина раскопок составляет 10 футов, коэффициент безопасности F.S определяется уравнением 2, 9.0003

   F.S = Hc/H

   Где Hc = 26,9 фута и H = 10 футов

   Тогда, F.S = 26,9/10 = 2,69 >1

   Поскольку FS больше 1, откос выемки стабилен.

   Безопасные высоты для открытых земляных работ

   На приведенной выше диаграмме теоретические безопасные высоты для однородного глинистого откоса, подвергающегося вертикальной боковой резке, представлены в таблице ниже.

   Теоретическая безопасная высота (H) для однородной глины

   Открытые земляные работы, требующие копания глубже критической глубины, требуют временной защиты откосов для предотвращения обрушения грунтовых материалов, опасностей при земляных работах и ​​для безопасности рабочих.

   Часто задаваемые вопросы

   Насколько глубоко я могу проводить открытые земляные работы без поддержки?

   В соответствии с OSHAS (Законом о безопасности и гигиене труда) все траншеи или выемки глубиной более 5 футов нуждаются в подпорках, распорках или системах поддержки выемки. Вместо того, чтобы обеспечивать структурную поддержку, раскопанные стены могут быть наклонены, чтобы избежать обрушения.
   Открытые земляные работы, требующие копания глубже критической глубины, требуют временной защиты откосов для предотвращения обрушения грунтовых материалов, опасностей при земляных работах и ​​для безопасности рабочих.

   По какой формуле определяется критическая глубина открытой выемки?

   Критическая глубина открытой выемки (Hc) определяется по формуле:
   
   Где Ns — число устойчивости, «c» — значение сцепления грунта, а Gama — удельный вес грунта.