Котлован

Для создания различных зданий и сооружений требуется разработка котлована.

Такие углубления в грунте имеют множество важных особенностей, которые следует учитывать до начала разработки.

В статье рассмотрим, что такое котлован, дадим определение термину, разберем главные этапы его создания.

Что это такое в строительстве: определение и значение слова

Что означает понятие «котлован»? Котлован — это искусственно выполненное углубление (яма) в почвенном покрове, создаваемое для установки фундамента либо другого типа основания под возводимый объекта.

Базовым нормативным актом для проектирования котлована являются правила СП 45.13330, изданные в 2012 году, вышедшие в России на замену советского СНиП 3.02.01 от 1987 года. Контроль за производством работ по обустройству котлована выполняется с применением СП 48.13330. Организация работ осуществляется по СНиП 3.01.01-85*.

Кроме этого, при сооружении котлована должен применяться ГОСТ 12071 от 2014 года по грунтам и СНиП III-4 от 1980 года по технике безопасности. Также при создании котлованов следует руководствоваться рекомендациями ЕНиР по земляным работам и ГЭСН.

Фото котлована:

Чем отличается от траншеи, как выглядит?

Рассмотрим разницу и отличия между котлованом и траншеей. Котлованы и траншеи отрывают на стройке крупного объекта и различаются они между собой только формой изготовления.

Первые имеют более пропорциональные размеры в сечении по ширине и длине, которые мало отличается друг от друга, при этом считается, что размер длины не может быть более чем в 10 раз больше ширины.

Во втором варианте выемки — длина значительно превосходит ширину, которая также имеет ограничение в 3 метра. Поперечное сечение траншеи отличается и имеет сравнительно малый размер, а форма сечения преимущественно трапециевидная.

Требования к конструкционным элементам

Выполнение котлованов — это ответственный строительный этап при возведении объекта, оно должно соответствовать проекту и СНиП 45.13330.2017.

Производство работ при возведении котлована по этапам:

1. Выполнение проектных работ с установлением параметров выемки.
2. Выбор грунта по проектным размерам.
3. Выгрузка/транспортировка/складирование грунта.
4. Выполнение, выравнивание и укрепление откосов.
5. Планировка днища.
6. Возвратная засыпка земли согласно проекту.

Конструктивными элементами котлованов считаются:

• днище — горизонтальная плоскость, самый низкий уровень земли в котловане;
• бровка — верх края откоса, т.е. линия пересечения откоса с поверхностью земли;
• подошва — низ края откоса, место соприкосновения откоса и днища;
• откосы — косые плоскости по бокам внутри котлована;
• стены – вертикальные плоскости по бокам внутри котлована;
• берма — горизонтальная площадь около откоса, не засыпанная грунтом. Ее функция – это защита котлована от попадания в него отработанного грунта.

Базовой характеристикой котлована является коэффициент откоса, который определяется по формуле m=h/a, где:

• h — высота ямы;
• a — это основание откоса.

Что такое откосы и стенки котлована, расскажет эта статья.

Виды и типы

Прежде всего, котлованы подразделяются на постоянные и временные сооружения. Первые после завершения строительных работ не засыпаются, а продолжают эксплуатироваться. Например, каналы и дорожное покрытие. Котлованы временные после завершения возведения объекта засыпаются, например, под фундаменты.

Кроме того, их разделяют по таким признакам:

• типа и габаритов строящегося объекта;
• глубины выборки грунта;
• установки откосов;
• видов креплений, которые предназначены для предупреждения обвала грунта;
• разновидности боковых стен: вертикального и наклонного расположения, а также ступенчатые варианты.

О важности определения вида котлована для строящегося объекта расскажет эта статья.

Процедура и этапы создания

Перед выполнением базовых работ проходят подготовительные этапы: внеплощадочные с обустройством подъездных трасс, инженерных сетей связи и электроснабжения и внутриплощадочные — геодезические работы, очистка основания выемки и ее осушение.

Геодезические работы

Геодезические работы при возведении котлована должны выполняться на этапе выполнения разбивки по проекту, исполнительным чертежам и видам монтажных работ. Эти операции может производить только специализированная компания, имеющая соответствующее право на производство такого вида работ.

Детализированные разбивочные мероприятия включают построение на площадке от генеральных осей всех проектных геометрических компонентов:

• линий, установленных, вертикально или наклонно;
• горизонтальных/дирекционных углов;
• проектные высоты, устанавливающие расположение объекта в плане с требуемой точностью.

Коэффициент разрыхления грунта

Разрыхляемость грунта — возможность земли увеличиваться в объеме после забора ее из котлована. Грунтовое основание в строительстве разделяют на 2 группы — сцементированные или скальные и рыхлые. Первые — это твердые, как правило, горные породы, которые возможно разрабатывать только с помощью технологии взрыва либо дробления.

Коэффициент первоначального разрыхления пропорционален плотности почвы, поэтому чем тверже и увесистее земля, тем значительный объем, она использует в засыпанном состоянии. Такой показатель оказывать влияние на объемы транспортировки грунта.

При планировании работ с грунтом специалисты учитывают его параметр по остаточному разрыхлению, который является мерой того, до какой степени почва поддается усадке при соприкосновении с жидкостью и при механической утрамбовке.

Понятие коэффициента разрыхления грунта при разработке котлована и правила его расчета рассмотрены в этом материале.

Проект и схема

Проект разработки должен строго соответствовать СП 45.13330.2017, на практике исполнитель получает от заказчика пакет документов, имеющий название «Проект Производства Работ» или сокращенно ППР, должен быть специальной проектной организацией.

Для разработки ППР заказчик должен подготовить такие документы: ПОС со генпланом, который является частью этого проекта, схемы и разрезы выемки, проект для организации шпунтованной оградительной стенки в грунте, список требуемой техники и оборудования, сметную стоимость работ.

При оформлении ППР работ на грунте выполняются следующие разделы:

• обобщенные данные об объекте;
• график проведения земельных работ по этапам, оформленный заказчиком проекта;
• стройгенплан;
• технология шпунтового ограждения выемки.

Кто разрабатывает проект, схему, технологическую карту котлована, читайте здесь. Проведение геодезических работ и разработка исполнительной схемы котлована описаны тут.

Расчет объема выемки земли

Расчет объемов грунта, выполняется после завершения топографической съемки, для того, чтобы установить наиболее эффективный метод выборки, объем земли для вывоза или сохранения его на стройплощадке.

Для точного определения объема применяют различные методологии и формулы, зависящих от формы выемки и специфики объекта.

Подсчет сводится к разделению сложной формы котлована на простейшие геометрические фигуры, а дальше объем выработки каждого простейшего участка определяется, как площадь основания на высоту, после чего все объемы суммируются.

При сложных конфигурациях выполняют геодезические замеры, создают объемную модель и рассчитывают с применением специального программного комплекса. Как происходит расчет объема земляных работ при разработке котлована, можно узнать здесь.

Методы разработки

Существует несколько вариантов выемки грунта, наиболее распространённые:

1. Механический, с использованием машин и механизмов, например, экскаватора, тогда почва вырезается пластами определенных параметров.
2. Гидромеханический используется, если строительство ведется в местах близких к водоемам, грунт разрушается под действием высоконапорной водяной струи, от насосов.
3. Взрывной обеспечивает мгновенное перемещение огромной массы грунта вследствие направленного взрыва.
4. Комбинированный, когда используют одновременно несколько вариантов, к примеру, механический с взрывным.

О копке котлована под фундамент расскажет эта публикация. Как правильно выкопать котлован под пруд, озеро, бассейн или колодец, читайте здесь. Особенности разработки котлована экскаватором рассмотрены здесь, вручную — тут.

Технология укрепления, создание ограждений

Укрепление котлована важный этап в процессе строительства фундамента, особенно, в случае, когда подпочвенные воды на стройучастке расположены высоко.

От профессионального закрепления стеновых конструкций будет зависеть эксплуатационное качество основания объекта, его длительный срок работы и безопасность.

Для надежной фиксации стен применяют методы:

1. Цементовка — используется в плотной жилой застройке, в результате чего фундамент не будет разрушаться от вибраций близко располагающихся строений.
2. Шпунтовое крепление выполняют в местах с максимальным уровнем подпочвенных вод. Используют шпунт Ларсена, который зарывается в землю до забора грунта и предназначается для укрепления стен выемки.
3. Буронабивные сваи самый прогрессивный способ выполнения фундамента на значительной глубине. Роль защиты осуществляют сборные строительные конструкции, закладываемые в железобетон.
4. Стена в почве устраивается с применением арматуры расчетного диаметра, устанавливаемой продольно. Укрепление выполняется армированными конструкциями малого диаметра

Разновидности, плюсы и минусы, устройство ограждений и креплений котлована описаны в данной статье. Необходимость, виды и способы установки шпунтового ограждения рассмотрены тут.

Зачистка дна и передача отметки

Выкопанный котлован нужно заровнять на расчетной отметке, которая указана в проекте возводимого объекта. Для того чтобы сделать данную процедуру, требуется перенести на его днище расчетную отметку, осуществить полное поквадратное нивелирование площади со сторонами квадрата от 5 до 10 м. Зачистку выполняют вручную либо бульдозером и переносят на основание выемки продольные/поперечные оси фундаментов.

Перенесенные отметки, фиксируются на особых реперах. На чертеже, выполненном на данных съемки, отмечаются размер выемки от осей. После чего устанавливают разницу между практической и фактической отметкой. Расхождение между ними не должно превышать 50 мм, а недобор грунтового слоя оставляют не меньше 150 мм до отметки, обозначенной по проекту.

Что собой представляет передача отметки на дно котлована, расскажет эта статья.

Разборка установленных стенок

Этот этап работ связан с высоким риском обрушения грунта и возможного травмирования рабочих на стройплощадке. Поэтому ход его исполнения регламентируется требованиями безопасности и СНиП III-4-80*.

Существуют общее правила, что разборка выполняется только сверху вниз, постепенно, сообразно уровню обратной засыпки. Работу проводят с усиленным непрерывным контролем за движением грунта в выемке. Опускаться в котлован можно только по лестницам.

В почвах невысокой влажности разрешается одновременно снимать крепления на уровне не больше 50 см, а при высокой влажности и на сыпучих почвах – не более 20 см.

По мере снятия креплений распорок необходимо менять их местами. Существующие распорки снимают после завершения монтажа новых. Если разборка способна вызвать деформацию стен, крепление отчасти либо целиком сохраняют в грунте.

О том, как производится разборка креплений вертикальных стенок котлована, читайте тут.

Обратная засыпка

Засыпку грунта в котлован желательно выполнять через 7 дней по окончании заливки фундамента.

Этот период необходим, чтобы избежать образования трещин в стяжке, под воздействием вибрации и в процессе трамбования.

Тем не менее, этот срок может быть изменен, если поступила информация о возможных осадках, а стены объекта не защищены полиэстеровой плёнкой.

Грунт должен засыпаться слоями не толще 100 мм.

Проводят уплотнение двумя методами:

1. Навесными вибро- или пневмотрамбующими установками.
2. Ручными трамбовками. Перед началом работ потребуется учесть плотность и увлажненность грунта, допустимой нормой считается показатель 0,95.

Особенности обратной засыпки пазух котлована рассмотрены в этом материале.

Приемка и освидетельствование готовой конструкции

Котлованы по СП 48.13330 и разработанному ППР подлежат приемке и освидетельствованию. Для того чтобы оформить акт приемки в течение всего процесса производства работ, выполняется входящий, оперативный и приемочный контроль.

Итоги приемочного контроля отмечают в актах: на проведение скрытых работ, поэтапной приемки особо сложных конструкций, испытания свай и прочих обязательных исполнительных документах, наличие которых предписаны ГОСТ 16504-81.

По окончанию заказчик организует документальное оформление выполненных работ с оформлением актов геодезической разбивки. К нему прилагается исполнительные геодезические чертежи с обозначением размеров в плане и точными отметками днища и лабораторные заключения по освидетельствованию грунтов на соответствие геологическому разрезу.

Что такое акт освидетельствования котлована, можно узнать из этой статьи.

Откачка воды и устройство водоотлива

Для соблюдения безопасности при выполнении земельных работ и защиты сооружений от влаги, выполняют водоотводы от возможного подтопления их атмосферными водами и водоотливы для осушения грунта, особенно если объект находится в рядом с водоемом, либо при наличии обводненных почв.

Первоначальный дренаж из котлованов нужно произвести после завершения установки ограждающих перемычек.

При этом объем воды Ov, подлежащий откачке, можно рассчитать по формуле Ov = V+g*t, где:

• V — вода, находящаяся в яме до осушения, м3;
• q — часовой приток жидкости в выемку, м3/ч;
• t — время осушки грунта, ч.

По установленному объему водоотлива выбирают марку и производительность стационарных центробежных насосов. В особых случаях при больших глубинах применяют плавучие насосные станции.

Об откачке воды из котлована расскажет эта публикация.

Тонкости утилизации котлованного грунта

Стандартным решением по утилизации котлованного грунта, является вывоз его с участка. В процессе утилизации он проходит обработку для повторного применения либо процесс захоронения.

Район и метод уничтожения грунта исключительно зависит от показателя его безопасности:

• хорошегоо качества, соответствующего первоначальному состоянию;
• с допустимым уровнем загрязнения;
• с умеренным по объемам загрязнением;
• с критической степенью засорения.

Первые две разновидности, допускается складировать в каком угодно месте, предписанным местным органом власти, даже для детских площадок.

Умеренно опасную почву допускается использовать при благоустройстве участков с добавлением поверх чистого слоя земли толщиной более 500 мм. Опасный грунт перевозят на специализированный полигон для дальнейшей обработки.

Что такое котлованный грунт, можно узнать тут.

Заключение

Таким образом, несмотря на внешнюю простоту, подготовить котлован к возведению объекта — это трудная задача, которая требует профессиональной подготовки.

Поскольку предназначение их в восприятии нагрузок от возводимого объекта, при нарушении технологичности операций, обозначенных в ППР, эксплуатационные параметры построенного объекта будут нарушены, что может привести к обрушению здания. Вот почему требуется с предельной тщательностью подходить к формированию котлована.