Что нужно знать о разработке котлована: виды грунта, техника и расчеты

Из этого материала вы узнаете:

• Для чего нужен котлован при строительстве
• Документация для проведения работ по разработке котлована
• Способы разработки котлована
• Какую технику используют при разработке котлована
• 4 этапа разработки котлована
• Типичные ошибки при разработке котлована
• Часто задаваемые вопросы о разработке котлована

О чем речь? Разработка котлована – работы по выемке грунта для устройства основания здания, сооружения или другого объекта. Проводится механическим, гидромеханическим, взрывным или комбинированным методом. 

Как происходит? Процесс осуществляется в четыре этапа. Сначала территорию замеряют и делают проект, рассчитывают габариты котлована. Затем пространство очищают и удаляют грунт. После механических работ стенки котлована укрепляют и организуют отвод воды из него. 

Для чего нужен котлован при строительстве

Котлован играет важную роль в строительстве, представляя собой вырытую перед возведением здания яму, необходимую для последующей укладки фундамента. Разработка котлована проводится при устройстве большинства типов фундаментов, за исключением плиточных и свайных. 

Источник: uslugi.yandex.ru

Главная задача разработки котлована под фундамент заключается в учете специфики взаимодействия грунта с водой. Несмотря на внешнюю прочность, верхние слои почвы могут быть подвержены значительным изменениям, особенно в периоды сезонных колебаний уровня грунтовых вод. Например, весной или осенью, когда вода поднимается, почва может размягчиться, что способно вызвать смещение фундамента вместе с грунтом, приводя к деформации строения.

В зимнее время ситуация усложняется тем, что вода, находящаяся в почве, замерзает, увеличиваясь в объеме. Лед, не имея возможности проникнуть в плотные нижние слои почвы, выталкивается наружу, что провоцирует вспучивание земли. Для строительных объектов это может привести к значительным проблемам, так как неровности грунта вызывают излишнее напряжение в конструкции фундамента, что в перспективе угрожает его разрушением.

Чтобы избежать подобных ситуаций, при проектировании используют заглубленные фундаменты. Они закладываются ниже уровня промерзания грунта, где вода уже не представляет существенной угрозы. К тому же, откосы глубоко залегающего котлована способствуют повышению устойчивости здания к внешним воздействиям, таким как сильные ветра или сейсмическая активность.

Перед началом строительных работ на объекте важно не только организовать подготовку площадки и провести земляные работы по разработке котлована, но и решить юридические вопросы, касающиеся документации, которые подробно рассматриваются в следующих разделах статьи.

Документация для проведения работ по разработке котлована

Для проведения работ по разработке котлована для фундамента необходима соответствующая документация, так как этот процесс относится к категории земляных работ. Одним из основных документов, на основе которого выполняются действия, является проект производства работ (ППР). 

Данный проект разрабатывается с учетом требований, описанных в ряде нормативных актов, которые регулируют порядок выполнения строительных манипуляций.

К основным стандартам, на основании которых составляется проект производства работ, относятся:

• СП 45.13330.2017 и СП 45.13330.2012;

• СниП 3.02.01-87;

• МДС 50-1.2007;

• ЕНиР;

• ТР 01-99.

Эти документы задают стандарты и требования к разработке проекта организации земляных работ, включая котлованы. Проект основывается на инженерных расчетах и выполняется в строгом соответствии с перечисленными нормативами. Однако для начала деятельности требуется получение полного пакета документации, состоящего из:

• разрешительных актов от государственных органов и собственников участка;

• подробного плана и схемы с расчетами, учитывающими особенности грунта и нагрузки;

• проекта по производству земляных работ с чертежами и техническими спецификациями;

• исполнительной документации, которая будет заполняться по мере проведения работ.

Способы разработки котлована

Технология разработки котлована зависит от условий местности и характеристик грунта. Рассмотрим основные из них.

1. Механизированная разработка котлована.
   

   Ручной труд в строительстве используется все реже, однако в ряде случаев остается единственным подходящим способом. 

   Для механизированной разработки грунта котлована применяются экскаваторы и бульдозеры, которые позволяют извлекать землю пластами. В некоторых ситуациях также используются грейдеры и скреперы для дополнительной помощи. Перед началом работ производится разметка участка на равные части, что упрощает процесс извлечения грунта.

2. Гидромеханическая раскопка.
   

   Технология основана на использовании насосных станций для разрушения грунта с помощью мощных потоков воды. Этот процесс позволяет размывать и смягчать почву, после чего ее можно выкачать с помощью специализированного оборудования. 

   Полученная смесь грунта транспортируется самотеком или под напором в отвал или насыпь, где поверхность осаждается и уплотняется, создавая прочную основу. 

   Однако метод имеет высокую себестоимость и сложен в реализации, особенно в городских условиях из-за ограничений, связанных с коммуникациями и тесной застройкой. Чаще всего данный способ применяют в районах, расположенных рядом с водоемами или низинами.

3. Взрывной метод разработки котлована.
   
   Источник: seekingalpha.com

   Для разработки котлована в условиях скальных пород, каменистого грунта или при наличии препятствий в виде пней часто используют взрывной метод. 

   Этот способ предполагает точное расчетное бурение и закладку взрывчатых веществ, таких как динамит, тротил или аммонит. 

   В результате взрыва почва перемещается практически мгновенно, что значительно ускоряет работы по подготовке участка. 

   Метод часто применяется при карьерных разработках или для доступа к ценным породам. Однако в городской черте его использование ограничено из-за требований безопасности, связанных с близостью жилых объектов, транспортных путей и инженерных сетей.

4. Комбинированный метод разработки котлована. 
   

   В некоторых ситуациях разработка котлована требует сочетания нескольких методов. Чаще всего комбинируются следующие способы:

   • механический и гидромеханический; 

   • механический и взрывной. 

   В будущем планируется добавление в этот список физических и химических методов, которые пока находятся на стадии экспериментов и испытаний перед возможным внедрением в массовое производство.

Какую технику используют при разработке котлована

Как уже упоминалось, центральным элементом при механизированной разработке котлована является экскаватор. Это универсальная машина, способная выполнять разнообразные операции, такие как копка, выемка грунта и выравнивание поверхности. Существует несколько типов экскаваторов, каждый из которых эффективно решает свои задачи:

• Экскаваторы с прямой лопатой: идеально подходят для работы внутри котлована, обеспечивая его раскапывание и зачищение откосов.

• Экскаваторы с обратной лопатой: используются для выемки грунта в направлении к оператору. Работы требуют точности и навыков, что делает их более трудоемкими.

•  Экскаваторы с грейфером: предназначены для обработки уже извлеченного грунта, помогают в его подготовке к вывозу, а также в засыпке пространства между стенками котлована и фундаментом.

Экскаваторы могут иметь два типа баз: гусеничную или колесную. 

Гусеничные машины характеризуются своей значительной массой и высоким уровнем топливных затрат, но выделяются отличной проходимостью на сложных участках. В то же время, колесные экскаваторы более экономичны, но их производительность зачастую ниже.

При проведении работ по разработке котлована и траншеи применяется навесное оборудование:

• Разнообразные типы ковшей (траншейные, универсальные);

• Вибротрамбовки для уплотнения грунта;

• Квик-каплеры, позволяющие оперативно менять навесные инструменты.

Такое оборудование может быть как механическим, так и гидравлическим, что расширяет его функциональные возможности. Использование навесного оборудования значительно повышает эффективность и качество проведения земляных работ, делая процесс разработки котлована более экономичным и результативным.

4 этапа разработки котлована

Разработка котлована — это обязательная часть строительства любого здания, так как от правильной подготовки фундамента зависит успех всего проекта. Процесс создания котлована состоит из несколько важных этапов, каждый из которых строго регламентируется и должен выполняться специалистами.

1. Проектная подготовка.
   

   Перед началом земляных работ требуется провести детальное обследование участка и выполнить проектирование котлована. Этот этап включает в себя анализ геологических условий местности, изучение особенностей водоносных слоев и прогнозируемых нагрузок на будущую конструкцию. Определяется форма и глубина котлована, а также разрабатываются подробные чертежи и инструкции для выполнения работ. 

   Разработкой таких проектов занимаются инженеры высокой квалификации. В финальной стадии этой работы необходимо получить все разрешения на проведение земляных работ.

2. чистка участка и подготовка территории.
   

   Следующий шаг — это полное освобождение строительной площадки от всех препятствий. В первую очередь это касается растительности и старых строений. Все это убирается для обеспечения безопасного доступа техники и специалистов к месту проведения работ. 

   
   

   Процедура выкорчевки деревьев и их корней выполняется специализированной техникой, такой как экскаваторы с гидромолотами или специальными корчевателями. Эти машины эффективно извлекают корни и минимизируют повреждение окружающей территории. В ряде случаев производится дробление остатков корней для дальнейшей обработки грунта.

   Если почва нестабильная, может потребоваться дополнительная выемка слабого грунта с применением техники, например, экскаваторов с ковшами для резки торфа. Иногда для укрепления основы добавляется щебень.

    Эти работы должны выполняться с учетом экологических требований, чтобы минимизировать влияние на окружающую среду.

3. Механизированная выемка грунта.

   Третий этап — это выемка грунта с использованием спецтехники, такой как экскаваторы и бульдозеры.

   Они удаляют почву до нужной глубины и придают котловану требуемую форму. Способ выемки может различаться в зависимости от задач:

   • Котлован: разработка производится для фундамента здания.

   • Яма: неглубокая и широкая выемка для создания свайных фундаментов.

   • Траншея: длинная выемка, необходимая для прокладки труб и других коммуникаций.

4. Укрепление стен котлована.
   

   Для обеспечения безопасности работ и предотвращения осыпания стен котлована необходимо принять меры по укреплению. Это может быть установка опорных систем, использование геотекстиля или монтаж бетонных опалубок. 

   Не менее важным аспектом является организация системы отвода воды. Для решения этой проблемы используется дренажная система, которая эффективно выводит воду с участка, или специальные гидроизоляционные материалы, создающие барьер для проникновения влаги.

   
   Источник: yandex.ru

   Контроль качества всех этапов разработки котлована играет важную роль в обеспечении долговечности и надежности будущего фундамента. Регулярные проверки, направленные на оценку соответствия проведенных работ утвержденным проектам, гарантируют, что все технические нормы соблюдены, а сооружение будет устойчивым и безопасным.

Типичные ошибки при разработке котлована

При проведении земляных работ по созданию котлована нередко допускаются ошибки, которые могут привести к негативным последствиям. Рассмотрим две наиболее распространенные проблемы:

1. Чрезмерная глубина и крутые уклоны: если котлован вырыт слишком глубоко или с крутыми склонами, это значительно увеличивает риск обрушения стенок. Чтобы избежать этого, необходимо соблюдать предписанные нормы и не превышать допустимую глубину и угол наклона.

2. Углубление ниже расчетного уровня: в случае, если котлован вырыт ниже расчетного уровня, то есть превышен объем разработки котлована, это может привести к разрыхлению грунта и потере его несущих свойств. Для исправления такой ошибки потребуется выровнять поверхность, засыпав ее песком, и провести уплотнение с использованием вибротехники.

Часто задаваемые вопросы о разработке котлована

1. Каковы сильные и слабые стороны механизированной разработки котлована?
   

   Преимущества механизированного метода:

   • Значительное сокращение времени проведения работ.

   • Минимальное использование ручного труда.

   • Возможность применения для возведения крупных объектов на обширных площадках.

   • Возможность работать даже при промерзшем грунте.

   Основной недостаток связан с высокими затратами, так как специальная техника требует значительных финансовых вложений для приобретения и обслуживания.

2. Когда целесообразно применять ручной метод разработки котлована?
   

   Ручной способ разработки котлована чаще всего используется на ограниченных территориях и подходит для строительства небольших зданий, что делает его экономически выгодным вариантом. Однако у этого подхода есть и свои недостатки. Он практически неэффективен на промерзшем грунте, и при его использовании необходимо хорошо понимать характеристики почвы на данном участке.

3. Каковы критерии для определения стоимости разработки котлована?
   

   Цена на разработку котлована формируется в зависимости от множества факторов, среди которых:

   • Объем разработки котлована.

   • Характеристики грунта.

   • Потребность в укреплении откосов.

   • Привлечение специализированной техники.

   • Локация проведения работ.
     
     

   Источник: technogrunt.ru

   Разработка котлована — это критически важный этап в строительстве, который определяет успешное начало работ и качество конечного объекта. Комплексное планирование, тщательное проектирование и соблюдение всех технических норм обеспечивают надежность и долговечность построек.