SLOPING AND BENCHING SYSTEMS

Loading...

Taking too long?

Reload document

| Open in new tab

Trenching and Excavation Operations 

SLOPING AND BENCHING SYSTEMS 

OBJECTIVES 

actual slope. 

type. 

Upon the completion of this section, the participant should be able to: 

1.  Describe  the  difference  between  maximum  allowable  slope  and 

2.  Observe how the angle of various sloped systems varies with soil 

3.  Evaluate layered systems to determine the proper trench slope. 

4.  Illustrate  how  shield  systems  and  sloping  systems  interface  in 

combination systems.

©HMTRI 2000 
REV­1 

Page 42 

Trenching 

Trenching and Excavation Operations 

SLOPING SYSTEMS 

If  enough  surface  room  is available,  sloping or  benching the  trench  walls 
will offer excellent protection without any additional equipment.  Cutting the slope 
of the excavation back to its prescribed angle will allow the forces of cohesion (if 
present)  and  internal  friction  to  hold  the  soil  together  and  keep  it  from  flowing 
downs the face of the trench.  The soil type primarily determines the excavation 
angle. 

Sloping 

a  method  of  protecting  employees  from  cave­ins  by  excavating  to 
form  sides  of  an  excavation  that  are  inclined  away  from  the 
excavations so as to prevent cave­ins. 

In practice, it may be difficult to accurately determine these sloping angles. 
Most of the time, the depth of the trench is known or can easily be determined. 
Based  on  the  vertical  depth,  the  amount  of  cutback  on  each  side  of  the  trench 
can  be  calculated.    A  formula  to  calculate  these  cutback  distances  will  be 
included  with  each  slope  diagram.    NOTE:  Remember,  the  beginning  of  the 
cutback  distance  begins  at  the  toe  of  the  slope,  not  the  center  of  the  trench. 
Accordingly,  the  cutback  distance  will  be  the  same  regardless  of  how  wide  the 
trench is at the bottom.

©HMTRI 2000 
REV­1 

Page 43 

Trenching 

Trenching and Excavation Operations 

OSHA  provides  slope  information  based  on  the  maximum  allowable  slope. 
To use the maximum allowable slope, site conditions must be ideal. If any signs 
of  distress  are  observed,  the  actual  slope  is  required  to  be  less  than  the 
maximum allowable slope.  Signs of distress that OSHA lists are:

• Development of fissures in trench face;

• Appearance of stress cracks;

• Material slumping from face;

• Bulging or heaving of the trench bottom;

• Spalling or raveling. 

If this or any other condition is observed which the competent person believes 
would  jeopardize  the  integrity  of  the  trench,  the  steepest  slope  which  can  be 
used  is  the  maximum  allowable  slope  plus  an  additional  1/2H:  1V.    This  is  the 
steepest  actual  slope.    Depending  upon  conditions,  the angle  of  this  slope  may 
have to be further reduced to provide adequate protection. While not as specific, 
the  Standard  states  that  the  competent  person  must  allow  a  safety  factor 
(decrease  the  slope)  in  situations  where  surcharge  loads,  or  vibration  could 
weaken the slope walls as well. 

The  prescribed  sloping  angles  and bench dimensions  can  be determined  by 

using any of the following options: 

1.  Assume TYPE C soil. This gives a maximum allowable slope of 34 degrees 

(1.5H: 1V). No benching is allowed. Soil testing is not required. 

2.  Use of Tabulated Data approved by a Registered Professional Engineer. 
Data must include system selection parameters, data limits, and explanatory 
information.  A  copy  of  the  tabulated  data  is  required  to  be  at  the  job  site 
during construction. Soil testing required. 

3.  Use  a  slope  or  benching  configuration  designed  by  a  Registered 
Professional Engineer. A copy of the design data is required to be at the job 
site during construction. Soil testing required. 

4.  Use  Appendix  A  (Soil  Testing)  and  Appendix  B  (Sloping  and  Benching). 

Soil testing required.

©HMTRI 2000 
REV­1 

Page 44 

Trenching 

Trenching and Excavation Operations 

APPENDIX B ­ Simple Sloping Systems for TYPE A Soil 

For TYPE A soil and a trench depth of less than 20 feet, the steepest maximum 
allowable slope is 53 degrees from the horizontal. This translates to a 0.75H: 1V 
incline and is shown below. 

Maximum Allowable Slope 

Cut­back distance (H) = 0.75 x Depth (V) 

Steepest Actual Slope 

Cut­back distance (H) = 1.25 x Depth (V)

©HMTRI 2000 
REV­1 

Page 45 

Trenching 

Trenching and Excavation Operations 

Many trenches are open for such a short time that the 

cohesive TYPE A soil has no time to dry out. Therefore, OSHA 
allows for a steeper maximum allowable slope for those trenches, 
which are 12 feet or less in depth and will remain open for less than 
24 hours. 

For TYPE A soil and a trench depth of less than 12 feet for a 

trench open 24 hours or less, the steepest maximum allowable 
slope is 63 degrees from the horizontal. This translates to a 0.5H: 
1V incline and is shown below. 

Maximum Allowable Slope 

Cut­back distance (H) = 0.5 x Depth (V) 

Steepest Actual Slope 

Cut­back distance (H) = 1.0 x Depth (V)

©HMTRI 2000 
REV­1 

Page 46 

Trenching 

Trenching and Excavation Operations 

APPENDIX B ­ Simple Sloping System for TYPE B Soil 

TYPE  B  soil  is  not  as  stable  as  TYPE  A.  and  the  incline  for  the  sloped 

system is not as great as it would be for TYPE A soils. 

For  TYPE  B  soil  and  a  trench  depth  of  less  than  20  feet,  the  steepest 
maximum allowable slope is 45 degrees from the horizontal. This translates to a 
1H: 1V incline and is shown below. 

Maximum Allowable Slope 

Cut­back distance (H) = 1.0 x Depth (V) 

Steepest Actual Slope 

Cut­back distance (H) = 1.5 x Depth (V)

©HMTRI 2000 
REV­1 

Page 47 

Trenching 

Trenching and Excavation Operations 

APPENDIX B ­ Simple Sloping System for TYPE C Soil 

The incline of a slope for TYPE C soil is the flattest since TYPE C soil is 

the least cohesive and the most flowable. 

For  TYPE  C  soil  and  a  trench  depth  of  less  than  20  feet,  the  steepest 
maximum allowable slope is 34 degrees from the horizontal. This translates to a 
1H: 1.5V incline and is shown below. 

Maximum Allowable Slope 

Cut­back distance (H) = 1.5 x Depth (V) 

Steepest Actual Slope 

Cut­back distance (H) = 2.0 x Depth (V)

©HMTRI 2000 
REV­1 

Page 48 

Trenching 

Trenching and Excavation Operations 

BENCHING SYSTEMS 

Rather  than  excavating  a  flat  trench  face,  benching  leaves  steps  on  the 
side of the excavation. This can either be found as a single bench at the bottom 
of  the  trench  or  a  multiple  bench  system.  There  are  really  two  main  reasons  to 
bench a trench rather than slope a trench. Of greatest importance is the affect it 
has on the weight that the buried conduit must bear. Through work done at Iowa 
State  University,  it  has  been  shown  that  allowing  a  bench  above  the  conduit  to 
bear  some  of  the  lateral  weight  (force)  of  the  soil  can lessen  soil  weight,  which 
the conduit must support. 

APPENDIX B ­ Bench Systems for Type A Soil 

For simple bench systems in TYPE A soil and a trench depth of less than 
20 feet, the steepest maximum allowable slope is 53 degrees from the horizontal. 
This translates to a 0.75H: 1V incline and is shown below. 

Maximum Allowable Slope 

Cut­back distance (H) = .75 x Depth (V) 

Steepest Actual Slope 

Cut­back distance (H) = 1.25 x Depth (V)

©HMTRI 2000 
REV­1 

Page 49 

Trenching