Котлован – выемка в грунтовом массиве, служащая для устройства фундаментов, монтажа подземных конструкций, прокладки тоннелей.
Вид открытого котлована, размер и тип обустройства зависят от разновидности грунта, размера строительного объекта и закладываемого фундамента.
Перед началом разработки необходимо определиться с размером. Если ширина будет зависеть от площади фундамента, то глубина рассчитывается исходя из нескольких показателей: точки промерзания грунта, уровня расположения грунтовых вод и типа грунта.
Дно котлована должно быть расположено ниже уровня промерзания на 30-40 см, но при этом не достигать поверхности грунтовых вод. Если последнее условие не будет выполнено, придется позаботиться о дополнительной гидрозащите.
Решить проблему излишней влажности или промерзания грунта поможет правильно выбранная «подушка», укладываемая на дно ямы. Она может быть песчаной, грунтовой, из щебня или бетонной. Последняя самая надежная, она используется при строительстве капитальных, многоэтажных сооружений.
Разновидности в строительстве
Рассмотрим виды и типы котлованов.
В зависимости от типа фундамента используются различные виды котлованов.
Для ленточного фундамента применяются узкие траншеи, вырытые по всему периметру будущего строения. Они проходят в местах расположения внутренних стен и перегородок здания.
Их ширина должна быть на 30-40 см больше ширины ленточного фундамента. Если минимальная ширина бетонной ленты – 40 см, то этот же показатель для котлована не может быть меньше 70-80 см.
Для бетонного фундамента небольшого заглубления используют прямоугольные котлованы, соответствующие по размеру и форме будущему сооружению. Их стенки делаются вертикальными. Если по проекту планируется заглубление фундамента более чем на 50 см, применяется многоступенчатая технология.
В этом случае грунт поднимается слоями. После снятия каждого слоя остается ступенька не менее 25 см, поэтому стенки у такого котлована многоступенчатые. Для столбчатого фундамента используются ямы, необходимые для установки несущих столбов и ростверка, предназначенного для распределения нагрузки между столбами.
Создание данного типа конструкции состоит из следующих последовательных действий:
- Удаление плодородного слоя.
- Разметка, определяющая место расположения траншеи и столбов, которые будут установлены по всем углам, а также по всей длине котлована на расстоянии 1,6-2,3 метра.
- Рытье ям квадратной формы со стороной не менее 50 см для установки опорных столбов.
- Рытье траншеи по всему периметру сооружения шириной около метра и глубиной 30-40 см для установки ростверка.
- Если необходимо, стенки ям для столбов укрепляются деревянными щитками.
Данный вид имеет произвольную форму, здесь главный критерий – гармоничное расположение на участке.
Он состоит из трех основных частей:
- прибрежной;
- мелководной;
- зимовальной ямы (глубоководной).
Каждая последующая часть отделяется ступенькой.
Котлован может иметь и большое количество частей. Но самая глубокая, предназначенная для зимовки рыбы, должна быть глубиной не менее 1,5 м. Днище покрывают слоем песка. Затем выстилают слой гидроизоляционного материала или заливают цементным раствором.
Если пруд небольших размеров на дно котлована можно установить готовую пластиковую форму.
Допускается рытье котлована с обычными вертикальными стенками, если его глубина не превышает 1 метра для песчаного грунта.
В смешанных с песком грунтах этот показатель не должен превышать 1,25 м, для глины и суглинков – 1,5-2 метра.
Если яма сухая, вырыта в грунте с малой степенью увлажнения, она может быть с естественными стенками пологой формы.
При глубине котлована более 5 метров, а также просачивании грунтовых вод требуется специальный расчет устойчивости откосов в зависимости от типа грунта и размера объекта. Если глубина меньше 5 метров, то данные по уровню наклона берутся из расчетной таблицы:
| Тип грунта | Наклон откоса при глубине ямы, не более 1,5, 3 и 5 м | ||
| 1,5 | 3 | 5 | |
| Насыпные | 1:0,67 | 1:1 | 1:1,25 |
| Песок и гравий | 1:0,5 | 1:1 | 1:1 |
| Смешанные | 1:0,25 | 1:0,67 | 1:0,85 |
| Суглинок | 1:0 | 1:0,5 | 1:0,75 |
| Глинистые | 1:0 | 1:0,25 | 1:0,5 |
Для разработки больших котлованов, независимо от типа грунта, используют экскаваторы. Песчаные и земляные котлованы, обладающие нижеуказанными характеристиками, нуждаются в дополнительном ограждении стенок:
- при высоком уровне грунтовых вод;
- глубина более 5м;
- близкое расположение к другим сооружениям;
- при большой площади фундамента.
В зависимости от назначения различают следующие разновидности конструкций для укрепления стенок:
- Несущие.
- Ограждающие.
- Противофильтрационные.
Широко используются ограждающие конструкции в виде:
- шпунтовых сооружений,
- ограждений из свай, балок и стен.
При небольшой глубине ямы (до 5м) для укрепления стенок используются деревянные и металлические щитки. Шпунтовое укрепление грунтовых стенок применяется при работе с неустойчивыми типами грунта, при близком расположении других строительных объектов, железнодорожных путей и автодорог.
Открытый котлован называется шахтой. При открытом способе есть возможность свободной разработки котлована, когда нет никаких помех для проведения открытых строительных работ.
Но бывают ситуации, когда, например, на поверхности, запланированной для разработки, пролегает автомобильная трасса или располагается другой важный объект. В таком случае необходима разработка котлована закрытого типа.
При его создании используются такие методы механического воздействия, как:
- продавливание,
- бурение,
- пневмопробивка,
- щитовая проходка.
Продавливание основано на введении в грунт необходимых элементов, например труб с наконечниками в виде конуса, при помощи домкрата. Данный способ используют в грунтах, легко поддающихся сжатию.
Для грунтов, обладающих мало сжимаемыми характеристиками, например, песок, дополнительно применяют горизонтальное и вибрационное воздействие. Трубы при установке в такой грунт имеют режущую кромку большого диаметра, для усиления воздействия на грунт используется пневмопробойник.
Удаление грунтовых отложений из внутренней части трубы происходит гидромеханическим способом: при помощи сильной водной струи откачивают воду насосом. При такой установке верхняя труба часто служит защитным футляром для прокладывания важных и более уязвимых сетей.
Щитовая разработка закрытого котлована предполагает использование защитного щита, продвигаемого по туннелю. Его диаметр соответствует необходимому размеру будущей скважины. Движение щита обеспечивают гидравлические домкраты.
Для прокладывания сетей и трубопроводов в промышленности широко используется способ ГНБ (горизонтально направленного бурения). Его организация основана на бурении горизонтальной скважины, в начале которой роется стартовый или рабочий котлован и завершается приемным.
Около финишного или стартового котлована должно быть достаточно места для размещения необходимого оборудования и материалов. Также необходимо наличие удобных подъездных путей.
Размер ямы зависит от диаметра пилотной скважины и типа установки, используемой для бурения. Обычно рабочий котлован больше приемного, его параметры 3х2 метра, приемный – 2х2 метра. Отверстие для бурения горизонтальной скважины находится на высоте 0,5 м от дна финишной ямы.
Практическое значение стартового котлована:
- размещение, с целью последующего монтажа и демонтажа, бурового оборудования;
- непосредственный ввод буровой установки в отверстие для создания пилотной скважины;
- подготовка бурового раствора;
- осаждение грунта.
Приемный котлован разрабатывается для выдвижения на поверхность рабочего зонда и обсадной трубы, а также монтажа расширительного оборудования для скважины.
Последовательность выбора типа и формы
Важно определить правильный тип котлована, который подойдет для строительства конкретного объекта. Это станет гарантией успешности всех последующих строительных работ.
Алгоритм выбора его разновидности состоит из следующих этапов:
Определение типа грунта, уровня пролегания грунтовых вод, точки промерзания.
- Расчет коэффициента разрыхления и мягкости грунта.
- Расчет размера и глубины ямы, исходя из площади фундамента, количества несущих стен и углов, наличия подвальных помещений в будущем строении.
- Оценка нагрузки здания на фундамент.
- Определение наиболее экономичного варианта котлована и фундамента.
В результате проведенных исследований выбирается тип и форма котлована, которая может быть:
- прямоугольная с вертикальными или пологими стенками;
- в форме трапеции;
- со ступенчатыми стенками.
Определившись с основными характеристиками грунта, используют нормативные документы, позволяющие точно рассчитать глубину ямы, наклон стенок, необходимость утрамбовки и укрепления дна.
Экспертиза грунта также позволит определиться с необходимостью установки дополнительных конструкций по укреплению стенок котлована, а также дренажных систем, которые помогут отвести излишнюю влагу.
Все самое важное и полезное о котловане и его разработке найдете в этом разделе.
Заключение
Все строительные работы по разработке грунта предпочтительнее проводить в летний сезон при сухой погоде. Это значительно снизит расходы.
При разработке котлована важно учесть все моменты, которые в конечном счете скажутся на качестве возведенного фундамента и самого строительного объекта.
