Как выбрать откосы для котлована

5.1 Как определить размеры и конфигурацию выемок?

При рассмотрении столбчатых фундаментов под промышленное здание следует вычертить желательно в масштабе 2–3разреза по буквенным и (рис.1) цифровым осям плана (Рис.3). В соответствии со СНиП 3.02.01-87 находят размеры каждой выемки по подошве, предполагая размещение монтажной зоны, где находятся механизмы, на берме. Увеличение размера подошвы котлована зависит от способа производства работ и необходимо для размещения рабочих, опалубки при монолитном исполнении, а может быть и для размещения механизмов. Это увеличение колеблется от 0,3 до 0,6 метра. При организации монтажной зоны на подошве котлована ее увеличение зависит от размеров механизмов, необходимостью подвозить к ним материалы и конструкции, условиями техники безопасности и другими обстоятельствами. Однако такие решения следует тщательно обосновать. Размеры котлованов поверху получают суммированием размеров понизу и величины заложения откоса, принимаемого по СНиП III-4-80 * . Заложение откоса (или проекция откоса на горизонталь) зависит от вида грунта, его влажности и глубины выемки.

Анализируя размеры на разрезах по буквенным и цифровым осям принимают решения о конфигурации выемок. Это может быть общий котлован, система траншей, отдельные котлованы под каждый фундамент и т.д.

При принятии решения о разработке или оставлении объемов размещенных между отдельными фундаментами (заштрихованных на рисунке) руководствуются производственно-экономическими факторами: не следует без обоснования вынимать лишний грунт, необходимостью устройства монтажной и проезжей зоны (ш), а возможно и водопонизительной установки, прохода копра по подошве выемки, если фундамент свайный и т.д. В реальном проектировании проводят подробные технико-экономические расчеты с учетом всех преимуществ и недостатков вариантов.

Отрывка отдельных траншей или котлованов под каждый фундамент может существенно изменить объемы и технологическую схему работ, схему водоотлива, влиять на размещение объемов грунта для обратной засыпки.

При значительных размерах промышленных зданий в плане следует предусмотреть деформационные швы и соответствующие фундаменты в этих местах; как правило, это влечет уширение выемок по подошве.

При ведении рытья экскаватором прямая лопата, или необходимости выполнения последующих работ с подошвы котлована, въезда туда механизмов и транспорта намечают расположение въездных траншей. Ширину въездной траншеи принимают при одностороннем движении – 4 метра, при двухстороннем – 7-8 метров и общим уклоном 1:10 (рисунок 2).

Для котлованов больших размеров рекомендуется делать две въездных траншеи, обычно с противоположных сторон, для сквозного проезда транспорта и механизмов.

Выемки под фундаменты, как правило, выполняются с откосами, но в некоторых случаях могут иметь и вертикальные стенки, например, при реконструкции или заложении смежных фундаментах на разных глубинах. Крепление вертикальных стен выемки можно не предусматривать, если ее глубина не превышает в:

песчаных грунтах – 1 метр;

супесях и суглинках – 1,25 метра;

глинах – 1,5 метра;

особо плотных и скальных – 2 метра.

Очень часто в инженерных разработках приходится производить выемки в грунтах двух и более разных напластований, с различными коэффициентами заложения. Тогда принимают единое заложение откоса по самому слабому грунту. Кроме того, в СНиПе приводятся коэффициенты заложения откосов для выемок глубиной до 5 метров, при более глубоких разработках следует пользоваться расчетными значениями, которые приводятся в Таблице 1.

Таблица 1. Крутизна откосов котлованов в непереувлажненных грунтах

Группа грунта

Наименование грунта

Отношение высоты откоса к его заложению 1:m при глубине копания до, м

Откосы в траншее глубиной более 1м. Классификация и строительные свойства грунтов

Строительная классификация грунтов

• скальный грунт (сцементированный или кристаллизационный);
• нескальный грунт (несцементированный).

К первой группе относятся магматические, метаморфические, осадочные, искусственныегрунты. Для них характерны водоустойчивость, прочность при сжатии. Породы нескальных грунтов отличаются раздробленностью и дисперсностью. Соответственно, скальные грунты — трудноподдающиеся дроблению, а нескальные с легкостью можно обрабатывать. В зависимости от содержания частиц песка, пыли, глины и др. несцементированный грунт может называться следующим образом: песок, супесь (супесок), суглинок, глина (см. табл. 1).

Примечание. Прочерк означает, что параметр не нормируется.

Разновидности котлованов

В зависимости от того, какой вид основания выбирается при сооружении здания, определяется вид выемки и ее габариты. Есть точные критерии деления котлованов на разновидности. Это:

• наличие и число откосов либо их отсутствие;
• целесообразность монтажа угловых креплений;
• есть ли вертикальные стены под наклоном;
• сплошная яма либо траншейный ров, данный параметр определяется видом фундамента (ленточный либо плитный).

Когда на стройплощадке будет делаться фундамент ленточного типа, котлован заменяется траншеей. Она роется в местах возведения несущих стен здания. Перед заливкой монолитного основания дома копается котлован по всему его периметру.

Обустройство выемок с вертикальными стенами без их укрепления может осуществляться при глубине разработки:

• не больше 100 см — на насыпных, песчаных и гравелистых почвах;
• до 125 см — на супесчаных и суглинистых грунтах;
• не больше 150 см — на глинистой почве;
• до 200 см — на очень плотном грунте.

Во всех остальных случаях стенки рва упрочняются. Делается это сразу же после выработки котлована. Определяя, как можно приклеить или прикрепить доску к земляной стене, специалисты сверяются со СНиПами (строительные нормы и правила).

Строительные свойства грунтов

Особенности грунтов обусловлены составом, взаимоотношением и взаимодействием составляющих породы. Характеризовать грунты можно по физико-механическим признакам, магнитным, электрическим, водным и др. Нас интересуют строительные свойства грунтов, а это в большей степени физико-механические особенности: полагаясь на них, специалисты производят все расчеты при строительно-монтажных работах, выбирают технологию разработки почвы. Эти характеристики грунта определяют физическое состояние почвы и состояния, которые возникают в результате каких-либо воздействий на грунт. Итак, строительные свойства грунтов:

• плотность;
• влажность;
• сцепление;
• разрыхляемость;
• угол естественного откоса;
• удельное сопротивление резанию;
• водоудерживающая способность.

Плотность — масса единицы объема грунта, выражается в кг/м 3 или т/м 3 . Плотность несцементированных пород может достигать 2,1 т/м 3 , скальных — 3,1 т/м 3 .

Влажность характеризуется отношением массы воды в почве к массе сухой почвы. Если процент влажности не превышает 5%, такой грунт называют сухим, от 5 до 15% — маловлажным, от 15 до 30% -влажным, выше 30% — мокрым. Чем выше влажность грунта, тем труднее его разрабатывать. Исключение — глина, т.к. ее обрабатывать в сухом виде наоборот сложнее, но при большой влажности этот процесс затрудняется из-за липкости.

Еще одно важное свойство грунтов — сцепление. Оно характеризует структурные связи и то, как грунт сопротивляется сдвигу. Сила сцепления песчаных пород составляет 0,03-0,05 МПа, глинистых — 0,05-0,3 МПа. Для мерзлых почв характерно значительно большее сцепление.

Когда разрабатывают породу, она увеличивается в объеме, это строительное свойство грунта называется разрыхляемостью. Различают первоначальную разрыхляемость К p и остаточную К ор (показывает, насколько грунт уменьшается в объеме после уплотнения). Показатели разрыхления приведены в таблице 2. Следует помнить, что естественное уплотнение протекает неравномерно, из-за чего могут появиться просадки. Чтобы избежать таких изъянов, грунт нужно утрамбовывать спецмашинами.

Согласно требованиям техники безопасности рыть котлованы и траншеи в большинстве случаев нужно с откосами и креплениями. Угол внутреннего трения, сила сцепления и давление почв, которые лежат сверху, влияют на величину углаестественного откоса. Если сила сцепления отсутствует, предельный угол совпадает с углом трения. Крутизна откоса обусловлена углом естественного откоса а

(при условии, что грунт находится в предельном равновесии) (рис.1).

H/A=l/т, где т — коэффициент заложения.

Рис.1. Крутизна откоса

В табл. 3 можно ознакомиться с величинами крутизны откосов для временных земляных сооружений. Когда глубина выемки достигает 5 и более метров, крутизну откосов устанавливают проектом.

Классификация грунтов по

удельному сопротивлению резаниюпредставлена в ЕНиР 2-1-1. Она основывается на свойствах грунтов и особенностях землеройной и землеройно-транспортной техники, которая участвует в разработке почвы. Выделяют 6 групп для экскаваторов с одним ковшом, 2 группы — для многоковшовых экскаваторов и скреперов, 3 группы — для грейдеров и бульдозеров, 7 групп — для разработки почвы без применения техники. Грунты первых четырех групп с легкостью обрабатываются как вручную, так и благодаря машинам, а грунты из последующих групп необходимо предварительно рыхлить иногда даже с применением взрывного способа.

Немаловажное свойство грунта, которое влияет на процесс обработки почвы, — этоводоудерживающая способность (способность грунта удерживать в своем составе воду). Для глины характерна высокая сопротивляемость прониканию воды (недренирующий грунт), для песка — низкая (дренирующий грунт). Водоудерживающаяспособность характеризуется коэффициентом фильтрации К, это значение может колебаться от 1 до 150 м/сут.

Иногда конструктору приходится чертить план котлована, на самом деле это самый простой чертеж – с минимумом линий и обозначений. Сейчас разберем на примере, как начертить котлован.

Откосы котлована

Начнем с откосов. Вертикальные откосы нормами допускаются очень редко (при глубине котлована менее 1,5 м для отдельных типов грунтов). Для разных типов грунта нормируется разный уклон, который напрямую связан с углом внутреннего трения. Вообще что представляет собой угол внутреннего трения? Если грубо, то кучка грунта, насыпанная конусом под углом внутреннего трения, не будет стремиться осыпаться – грунт держит сам себя. Если угол конуса попытаться сделать круче, то грунт «поедет», это чревато обрушением, а в случае котлована обрушение означает возможные человеческие жертвы.

Если вы не ограничены в плане габаритами участка, существующими сооружениями и коммуникациями, можете смело делать откосы котлована под углом 45 градусов – этот угол почти всегда допустим (кроме насыпных грунтов). Более пологие углы не рациональны – и места по площади много занимают, и работы для экскавации больше. Более крутые углы нужно проверять в литературе (допустимы ли они для данного типа грунта).

Ниже дана таблица из СНиП III-4-80 «Техника безопасности в строительстве» (в России он заменен на более новый).

Отношение 1:1 – это и есть 45 градусов (когда ширина откоса в плане равна глубине котлована). Отношение 1:05 – более крутой откос под 60 градусов (когда глубина котлована в два раза больше, чем ширина откоса в плане), отношение 1:1,25 – более пологий (для насыпных неуплотненных грунтов при глубине котлована 5 м и более).

Помните, если участок, на котором вы проектируете фундамент, стесненный какими-то обстоятельствами, всегда перед началом проектирования нужно продумать процесс производства земляных работ, чтобы потом не оказалось, что дом вообще не могут построить.

. Самый простой случай. Участок ровный, абсолютная отметка существующего грунта 51,30. За отметку 0,000 в проекте условно принята отметка 52,07. Отметка низа фундаментной плиты -3,000. Под плитой предусмотрена подготовка из бетона толщиной 100 мм. Площадка строительства ничем не стеснена, грунт – суглинок.

Кстати, обратите внимание, абсолютные отметки обычно указываются с двумя знаками после запятой, а относительные – с тремя.

Определим абсолютную отметку низа фундаментной плиты: 52,07 – 3,0 = 49,07 м.

Определим абсолютную отметку дна котлована (низа подготовки): 49,07 – 0,1 = 48,97 м.

Глубина котлована: 51,30 – 48,97 = 2,33 м.

Принимаем наиболее удобный угол откоса котлована – 45 градусов.

Стены и откосы котлована

В благоприятных условиях, если грунт особо плотный и глубина до 2 метров, выкапывают котлован с вертикальными стенами без крепления. Если грунт глинистый — до глубины 1,5 метров, супесь и суглинок — до 1,25 метра, насыпные и песчаные — до 1 метра.

При необходимости устройства котлована на глубину до 5 метров, выше уровня грунтовых вод — на помощь проектировщику приходит таблица СНиП, приводящая зависимость угла откоса (отношение высоты к заложению) от вида грунта и глубины котлована.

Таблица 1. Крутизна откосов котлованов

В случае наличия близлежащих сооружений, грунтовых вод и необходимости водопонижения, грунтов с неравномерной структурой, глубины котлована более 5 метров необходим индивидуальный расчёт угла откосов или крепления стен.

Пошаговая инструкция к выполнению чертежа котлована:

1. Наносим сетку из крайних осей и контур фундамента котлована.

2. Отступаем от контура фундамента наружу 100 мм, получаем тем самым контур подготовки.

3. Отступаем от контура подготовки наружу 500 мм – допустимый минимум до начала откоса, оговоренный нормами (раньше он был 300 мм). Это будет линия контура дна котлована.

4. Отступаем от контура дна котлована 2,33 м (глубину котлована) – т.к. откосы под углом 45 градусов, то размер откосов в плане равен глубине котлована. Это будет линия верха откоса. Наносим по ней условное обозначение для откосов в виде чередующихся коротких и длинных черточек, перпендикулярных контуру.

5. Удаляем все лишние линии (фундамент, контур подготовки), наносим отметку дна котлована и отметку существующей земли.

6. Наносим недостающие размеры – привязку углов котлована к осям.

7. Добавляем примечание о соответствии относительных отметок абсолютным.

8. По желанию делаем разрез (обозначаем на нем отметки и уклоны откосов).

Въезд в котлован разрабатывать не нужно, это забота ПОС (проект организации строительства), т.е. отдельные деньги.

. Тот же котлован, только грунт с уклоном в одном направлении (абсолютные отметки существующей земли показаны на рисунке ниже). За отметку 0,000 в проекте условно принята отметка 52,07. Отметка низа фундаментной плиты -3,000. Под плитой предусмотрена подготовка из бетона толщиной 100 мм. Грунт – суглинок, откосы требуется сделать максимально крутыми.

Итак, у нас перепад грунта в одном направлении – от 53,50 до 51,70 м, при этом на съемке отметки указаны в конкретных точках на плане.

В такой ситуации проще начать с разреза котлована.

Переведем имеющиеся у нас абсолютные отметки в относительные.

Абсолютная отметка 53,50 м соответствует относительной 53,50 – 52,07 = 1,430 м.

Абсолютная отметка 51,70 м соответствует относительной 51,70 – 52,07 = -0,370 м.

Отметка дна котлована равна -3,100 м.

Проще всего посмотреть алгоритм построения котлована будет на видео.

Как видите, все не так уж сложно. А чертеж в итоге будет выглядеть вот так.

В результате выполнения земляных работ создаются земляные сооружения, которые классифицируются по ряду признаков.

По назначению и длительности эксплуатации земляные сооружения подразделяются на постоянные и временные.

Постоянные сооружения предназначены для длительного использования. К ним относятся каналы, плотины, дамбы, спланированные площадки для жилых кварталов, комплексов промышленных сооружений, стадионов, аэродромов, выемки и насыпи земляного полотна дорог, устройства водоемов и др.

Временными земляными сооружениями являются те, которые возводятся лишь на период строительства. Они предназначаются для размещения технических средств и выполнения строительно-монтажных работ по возведению фундаментов и подземных частей зданий, прокладки подземных коммуникаций и др.

Временная выемка, имеющая ширину до 3 м и длину, значительно превышающую ширину называется траншеей. Выемка, длина которой равна ширине или не превышает десятикратной ее величины, называется котлованом. Котлованы и траншеи имеют дно и боковые поверхности, наклонные откосы или вертикальные стенки.

Разделение земляных сооружений на постоянные и временные необходимо, так как к ним предъявляются различные требования в отношении устойчивости откосов, тщательности их уплотнения и отделки, обеспечение водонепроницаемости тела выемки.

По расположению земляных сооружений относительно поверхности земли различаются: выемки – углубления, образуемые разработкой грунта ниже уровня поверхности; насыпи – возвышения на поверхности, возводимые отсыпкой ранее разработанного грунта; кавальеры – насыпи, образуемые при отсыпке ненужного грунта, а также для временного хранения грунта, обратной засыпки траншей и фундаментов.

Наиболее характерные профили и элементы земляных сооружений представлены на рис. 1.1.

Как правильно вырыть котлован и траншею под фундамент частного дома? Разработка грунта вручную и экскаватором

Формирование откосов котлована

Строительная компания БЕСТ-СТРОЙ (Москва) выполняет полный цикл устройства котлованов: земляные работы, копка, откосы, крепление стен, устройство распорной системы или грунтовых анкеров, свайного фундамента.

Закажите расчёт устройства котлована для вашего объекта!

На строительном участке проводится разметка в соответствии с технологической картой котлована: периметр, подъездные пути под вывоз грунта и место складирования породы под обратную засыпку. Выполняется транспортировка спецтехники на участок: экскаваторов, бульдозеров, погрузчиков. Все постройки, наружные и скрытые коммуникации, находящиеся на территории участка, подлежат переносу или сносу по согласованию с соответствующими организациями. Также проводится вырубка деревьев и планирование местности.

Земляные работы

После завершения подготовительных действий спецтехника приступает к основным земляным работам на котловане. Высокоэффективная механизированная разработка котлована экскаватором позволяет выполнить выемку на полный объём котлована в кратчайшие сроки. Вынутый грунт частично остаётся в пределах строительной площадки для обратной засыпки пазух на этапе строительства здания. Объём оставляемой породы известен из ранее проведённых по проекту расчётов. По остальному объёму производится вывоз грунта самосвалами на площадку утилизации.

Земляные работы и шпунтирование стен выемки трубами с забиркой из доски

Этап №1: Подготовка к проведению работ

В строительной среде принято классифицировать котлованы на отдельные подвиды по таким параметрам, как наличие креплений по углам и наклонным стенам, количество или полное отсутствие откосов. От последнего фактора зависит выбор котлована ленточного или плиточного типа. Важно учитывать такие проблемы, как заболачивание почвы, подмывание грунта, перекос здания и другие факторы. Чтобы их избежать важно придерживаться трех правил:

1. – Непрерывный контроль качества.
2. – Сверка с планом.
3. – Своевременная корректировка процесса.

Важно определить глубину рытья, и для этого строители используют формулу: v= н/6 (2а + а1) в + (2а1 + а) в1, где:

• v – глубина;
• н – параметр высоты;
• а1 и в1 – длина относительно верхней части;
• а и в – габариты всех сторон.

После этого определяется объем засыпки – необходимо вычесть общую массу из объема выбранного типа котлована. Важным показателем также является давление сооружения на фундаментные перекрытия. Вычисление габаритов и особенностей котлована осуществляются одновременно с проведением проектно-исследовательских работ, включая геодезическую съемку, ландшафтные работы, вертикальное планирование территории, определение типа почвы и другое.

Как видите, сложности могут подстерегать уже на подготовительном этапе, поэтому лучше всего обратиться за помощью к высококвалифицированным специалистам. проводит разработку и рытье котлованов с высоким качеством, а цена на земляные работы – установлена на доступном уровне для каждого клиента.

Расчёт объёма котлована и вывоз грунта

При расчётах выемки породы учитывается эффект разрыхления при копке. Плотность веками слежавшихся осадочных пород нарушается при рытье экскаватором и при перемещении в отвал или в кузов самосвала. В зависимости от вида или видов разрабатываемых грунтов даётся поправочный коэффициент 20-30%. Таким образом, например, если длина котлована 70 м, ширина 30 м и глубина 5 м с прямыми шпунтованными стенками на спланированной местности, то расчёт объёма котлована даёт нам значение 10500 куб.м. Но под вывоз грунта нужно расчитывать объём больше, как минимум, на 20%: 70х30х5х1,2=12600 куб.м. Выполнение откосов увеличивает объём котлована и вынятого грунта, но это же количество зачастую идёт в обратную засыпку, поэтому не вывозится за территорию стройплощадки.

Техника для разработки котлованов

Современная землеройная техника дает возможность эффективно заменять труд десятков землекопов, значительно ускорять строительство.

Котлован отрывают с помощью полноповоротных экскаваторов, лучше на гусеничном ходу. Поворот платформы на 360⁰ обеспечивает машине большую рабочую зону, уменьшает количество проходов по дну выемки. Многие экскаваторы в качестве навесного оборудования имеют бульдозерный отвал, что повышает их функциональность.

Выемка земли экскаватором и погрузка ее в самосвалы

Для выравнивания применяют бульдозеры, фронтальные погрузчики. Их же используют для обратной засыпки. Лишний грунт вывозят самосвалами. Оптимальный вариант – КамАЗ или машины с аналогичными характеристиками, обладающие достаточной грузоподъемностью, маневренностью, проходимостью.

Важно! Несмотря на кажущуюся простоту земляного цикла строительства, необходим постоянный контроль его продвижения. Во-первых, если не отслеживать уровень, можно не докопать или перекопать, что чревато лишними объемами, а, значит, расходами. Во-вторых, всегда существует неожиданность появления родника, вымытого водой прослоя, линзы слабого грунта.

Стены и откосы котлована

В благоприятных условиях, если грунт особо плотный и глубина до 2 метров, выкапывают котлован с вертикальными стенами без крепления. Если грунт глинистый — до глубины 1,5 метров, супесь и суглинок — до 1,25 метра, насыпные и песчаные — до 1 метра.

При необходимости устройства котлована на глубину до 5 метров, выше уровня грунтовых вод — на помощь проектировщику приходит таблица СНиП, приводящая зависимость угла откоса (отношение высоты к заложению) от вида грунта и глубины котлована.

Таблица 1. Крутизна откосов котлованов
Виды грунтов

В случае наличия близлежащих сооружений, грунтовых вод и необходимости водопонижения, грунтов с неравномерной структурой, глубины котлована более 5 метров необходим индивидуальный расчёт угла откосов или крепления стен.

Проектирование и определение размеров

Непосредственным действиям на местности предшествует ряд мероприятий по планированию, проектированию и документальному оформлению строительства.

Глубина котлована зависит от множества факторов – наличия полуподвальной части здания, предполагаемой нагрузки на фундамент, уровня промерзания грунта, его плотности, пучинистости, близости залегания грунтовых вод. Все это изучают с помощью геодезической фотосъемки, проводят необходимые расчеты и предоставляют заказчику обоснованный вариант.

Размер по периметру определяют внешними контурами здания, заложенными в проекте. Но следует помнить, что котлован копается шире фундамента – в каждую сторону по дну примерно на 1 м. Это необходимо, так как во время откопки будет происходить естественное обрушение откосов, а также для удобства бетонирования и обустройства основания.

Крепление стен котлована

Крепление вертикальных стен выполняется при строительстве котлованов в неплотных и водонасыщенных грунтах. Крепление защищает не только от обрушения стен выемки, но и препятствует смещению грунта под весом соседних зданий, оберегает их основания от деформаций.

Применяются следующие технологии укрепление стенок:

• Шпунтирование — шпунтовое ограждение котлована из металлопроката: из труб, с забиркой из доски либо без неё,
• прокатного профиля, с забиркой либо без неё,
• специализированного шпунта Ларсена.