Роль котлована в нулевом цикле строительства
Начальной стадией работ при возведении подземной части сооружения выступает разработка котлована, на дне которого в дальнейшем создается свайное поле, монтируются ростверки и фундаментные конструкции. Однако процесс копки котлована не ограничивается простым извлечением грунта, поскольку требует решения целого ряда сложных инженерных задач. К ним относится организация водопонижения при высоком залегании грунтовых вод, а также разработка мер по укреплению вертикальных стенок при ведении строительства на территориях с плотной существующей застройкой. Все эти вопросы должны найти свое отражение в проекте организации строительства, который разрабатывается в составе общей проектной документации. Приступать к земляным работам допустимо только после полной реализации подготовительных мероприятий.
Классификация котлованов и специфика их устройства
Конструктивные особенности возводимого здания напрямую влияют на конфигурацию котлована. Они могут иметь прямоугольную, квадратную, круглую или трапециевидную форму. Стенки выемки выполняются как вертикальными, так и наклонными, с применением различных систем крепления: подкосной, анкерной или шпунтовой. Глубина котлована определяется проектными решениями, климатической зоной строительства и гидрогеологическими условиями конкретного участка.
Необходимость формирования откосов или монтажа креплений вертикальных стенок устанавливается в проекте производства работ исходя из требований безопасности. Без дополнительного укрепления вертикальные стенки допустимы только при небольшой глубине выемки: до одного метра в песчаных грунтах, до 1,25 метра в супесях, до 1,5 метра в суглинках и глинах, и до двух метров в особо плотных нескальных породах. В остальных ситуациях требуется либо формирование откосов с безопасным углом наклона, либо устройство специальных креплений.
Среди методов укрепления стенок выделяют несколько основных. Установка подкосов является надежным способом, но может создавать помехи для ведения основных работ внутри котлована. Анкерные тяги, закрепляемые с помощью свай, удерживают ограждающие конструкции – забирки. Шпунтовое ограждение становится оптимальным решением там, где другие методы применить невозможно, и может выполняться из шпунта Ларсена, стальных труб или буронабивных свай.
Последовательность производства земляных работ
К работам по устройству котлована приступают после полной подготовки территории. Эта подготовка включает расчистку площадки от строительного мусора, снос старых строений, удаление зеленых насаждений, снятие плодородного слоя почвы, выполнение вертикальной планировки и перенос инженерных коммуникаций, попадающих в зону застройки. После подготовки территории производится разбивка основных осей будущего объекта, что позволяет точно определить границы выемки и начать земляные работы. Если проектом предусмотрено крепление стенок, то до начала разработки грунта по периметру будущего котлована выполняется монтаж шпунтового ограждения или установка стоек с последующей фиксацией забирок.
При разработке котлованов значительной глубины, когда землеройная техника работает непосредственно на дне выемки, необходимо устройство аппарели – специального въезда для строительных машин и самосвалов, осуществляющих вывоз грунта. Особого внимания требует финальная доработка дна котлована, поскольку согласно действующим строительным правилам требуется достигать проектной отметки, сохраняя при этом природную структуру грунтов основания.
Нормативные требования к глубине разработки
Геометрические параметры дна котлована определяются конструктивными решениями объекта и особенностями геологических условий строительной площадки. На глубину разработки влияет несколько ключевых факторов. Наличие подвального или цокольного этажа, предусмотренного проектом, является одним из основных определяющих параметров. Также учитывается глубина сезонного промерзания грунта, характерная для данного региона, и уровень залегания грунтовых вод, который устанавливается по результатам инженерно-гидрогеологических изысканий.
Габариты котлована в верхней части напрямую зависят от крутизны откосов, которая соотносится с глубиной выемки и составом грунтов. К примеру, в насыпных грунтах естественной влажности при глубине до полутора метров допускается создание откосов с крутизной до 76 градусов, а при глубине до пяти метров уклон не должен превышать 38 градусов. В глинистых и лессовидных грунтах на небольшую глубину можно делать вертикальные стенки, а при углублении до пяти метров требуется формирование откоса с углом до 63 градусов. При разработке выемок глубиной более пяти метров угол откоса определяется индивидуальным расчетом.
Преимущества механизированного способа разработки
Использование специальной техники при производстве земляных работ предоставляет значительные преимущества. Для механизированной разработки грунта применяются экскаваторы, бульдозеры и фронтальные погрузчики, что позволяет подбирать оптимальную модель техники для конкретных условий. Например, для работ по копке котлована наиболее предпочтительным является гидравлический экскаватор на гусеничном ходу, поскольку колесная техника при перемещении по площадке может нарушить природную структуру естественного грунта основания. Выбор конкретной марки экскаватора и емкости его рабочего органа – ковша – зависит от вида и категории разрабатываемого грунта, а для плотных грунтов дополнительно используются ковши с высокопрочными зубьями.