Что такое разработка грунта, это в первую очередь строгий контроль глубины траншеи или котлована

Что такое разработка грунта, это в первую очередь строгий контроль глубины траншеи или котлована

От того как правильно производится разработка грунта при производстве земляных работ в большой степени зависит прочность и долговечность построенного дома. Что такое разработка грунта? Это выполнение работ, связанных с выемкой грунта.

В случае строительства дома с подвалом (объемное производство земляных работ) целесообразно привлекать землеройную технику, а разработку грунта для траншей и ям лучше выполнять вручную.

Разработка грунта должна вестись при строгом контроле глубины котлована, так как фундамент дома следует заложить на цельный и нетронутый грунт.
Если все-таки выемка грунта получилась на большую величину, чем определено проектом, не следует засыпать котлован рыхлым грунтом, а лучше остановиться и заложить его на этой глубине. Рыхлый грунт, даже при его утрамбовке, будет со временем проседать и может вызвать трещины фундамента.

Определение размеров котлована и объемов земляных работ

Котлован под насосную станцию разрабатывается у учетом различных факторов. Необходимо принимать во внимание размеры и тип насосной станции, виды грунтов, наличие монтажных зон.

Строительство методом котлована предусматривает временное складирование грунта на территории строительной площадки.

Рис.3.1 Расчетная схема определения основных параметров и объемов НС

Ширина котлована по дну определяется по формуле 3.1:

где:

В — ширина подземной части насосной станции, — 6м;

а — строительный запас, который обеспечивает выполнение работ в котловане насосной станции из условий охраны труда — 1,5м;

а₁ —ширина монтажной зоны — 6м;

— толщина стен подземной части насосной станции — 0,2 м.

Длина котлована по дну определяется по формуле 3.2:

где: L — длина подземной части насосной станции, м; L = 16м;

Находим глубину котлована по формуле 3.3:

Н_пч — глубина подземной части, — 2,8м;

t_дн — толщина днища — 1,2м;

t_бп — толщина бетонной подготовки — 0,15м;

t_рш — толщина плодородного слоя почвы — 0,35м;

h_ц — высота цокольной части насосной станции — 0,5м.

Ширина котлована по верху определяется по формуле 3.4:

где: m₁ — коэффициент заложения откосов котлована, m₁ = 0,75.

Длина котлована по верху определяется по формуле 3.5:

Схемы размещения временных отвалов минерального и растительного грунта зависят от вида грунта, что определяет условия стойкости откосов, ширины временных строительных дорог, ширины полосы для складирования сборных железобетонных элементов здания НС и строительных запасов, которые обеспечивают безопасное выполнение работ.

Расстояние от верхней бровки котлована до нижней основы отвала минерального грунта, определяем по формуле:

b —размер, который определяется из условия устойчивости откосов — 3м;

b_дор — ширина дороги в условиях строительства — 4м;

b_скл — величина, которая определяется шириной складирования железобетонных элементов — 2м;

b_з — строительный запас между складом сборных железобетонных элементов и отвалом минерального грунта — 1м.

Определяем объем котлована по формуле:

F₁— площадь котлована по верху, м 2 ;

F₂ — площадь котлована по низу, м 2 ;

Определяем объем транспортировки минерального грунта:

Определяем объем минерального грунта для обратной засыпки пазух котлована насосной станции:

К_р — коэффициент начального разрыхления грунта;

Площадь сечения временного отвала минерального грунта треугольной формы определяется по формуле:

Рис. 3.2 Площадь отвала минерального грунта для обратной засыпки

V_оз — объем минерального грунта для обратной засыпки пазух насосной станции;

L_оз — длина отвала минерального грунта для обратной засыпки.

Рис. 3.3 Отвал минерального грунта для обратной засыпки

Ширину основы минерального грунта b₂ можно определить по формуле 3.14

Н_мг — высота отвала минерального грунта;

Высота отвала минерального грунта определяется по формуле 3.15

m₂ — коэффициент заложения откосов временного отвала минерального грунта, который зависит от типа и свойств почвы; m₂ = 1,5;

Высота отвала минерального грунта является одним из условий выбора экскаватору для разработки котлована. Если же высота выгрузки принятого экскаватору меньше чем высота временного отвала минерального грунта, то в таком случае необходимо ее скорректировать обратным расчетом данного параметра.

Таким образом, подставив в формулу 3.14 высоту отвала минерального грунта определяем ширину основы временного отвала минерального грунта

Рис.3.4 Схема отвалу минерального грунта

С целью сохранения плодородного слоя грунта, при строительстве его снимают и складируют во временные отвалы для рекультивации территории. Иногда плодородный грунт может быть вывезен за пределы строительной площадки, если в его использовании нет потребности. В данном случае плодородная почва будет использована для рекультивации территории НС поэтому его складируют во временные отвалы.

Определяем ширину разработки растительного грунта:

Когда и как рыть котлован

Началом работы лучше всего назначить летнее время года или начало осени. По моему мнению, лучше успеть до наступления дождей. Это позволит не думать о постройке довольно дорогой дренажной системы, которая поможет отвести воду. В зимнее время грунт замерзает и поэтому копать котлован для фундамента становится гораздо сложнее. В этом случае вам придется разбивать грунт, а это может повлечь за собой определенные материальные и временные потери. Весна также является не самым подходящим временем года для подобной работы, ведь вода от тающего снега будет скапливаться в вашем котловане.

Выкапывание котлована традиционно производят следующими методами:

1. При помощи рабочей силы. Можно осуществлять на территориях, где отсутствуют подъездные дороги для техники. Как правило, таким методом пользуются для работ с небольшими по габаритам котлованами. Котлован для дома средних размеров будет выкапываться рабочими в среднем 2-3 недели.
2. При помощи специального оборудования. Если ваш участок имеет подъездные пути, то лучше использовать экскаваторы, грузовики, бульдозеры и погрузчики. Таким образом, вы сможете в значительной мере уменьшить трудозатраты и время на работу, ведь с помощью техники она займет порядка 2 дней, хотя все зависит от размеров самого котлована.

Учтите, что при выкопке котлована будет появляться большое количество лишнего грунта. С помощью него вы можете выровнять наклонные участки. Еще один вариант утилизации лишней земли – ее использование для укрепления дороги. В случае, если грунт окажется непригодным и ненужным, то будьте готовы потратить средства для его вывоза. Полигоны по утилизации, зачастую, находятся довольно далеко от участка, поэтому вывоз может оказаться недешевой услугой.

Планировка территории застройки

Для того, чтобы площадка строящегося здания, поселка или завода имела ровную поверхность, приходится срезать бугры и засыпать низины и впадины на территории строительства.

Эти работы называются планировочными работами или планировкой. Планировка производится обычно на больших площадях при сравнительно небольших глубинах выемок и небольшой высоте насыпей. Объемы планировки однако бывают очень велики. Так, планировочные работы на строительстве Зенит Арены составили более 6 млн. куб. метров грунта.

Если при планировке землю нужно срезать, то срезка называется выемкой планировки. Грунт, уложенный в естественных углублениях площадки, называется насыпями планировки. Необходимо стремится к тому, чтобы, по возможности, объем выемок был равен объему насыпей планировки.

Планировочные работы производятся различными способами: при малых выемках и небольших расстояниях возки (до 70 м) — вручную с отвозкой земли тачками; при больших расстояниях применяются скреперы, возка вагонетками узкой колеи или грабарская возка; для разработки глубоких выемок применяются специальные машины — экскаваторы. Перевозка земли на большие расстояния осуществляется самосвалами, иногда по железной дороге. При наличии поблизости от площадок воды и дешевой электроэнергии иногда бывает выгодно применять гидромеханизацию, т.е. разработку и перемещение грунта с помощью воды.

Как производится расчет объема земляных работ для траншеи с вертикальными стенками?

Земляные работы сегодня практически полностью механизированы. Специализированные машины и механизмы позволяют углубляться в землю с довольно точным соблюдением расчетных параметров. Это траншейные экскаваторы различной мощности и конструкции, щелерезные машины, скреперы и другие.

Траншеи роют для различных целей:

• при прокладке водопровода, теплотрассы, канализации;
• для укладки кабельных сетей;
• для установки ленточного фундамента;
• при обустройстве дренажных систем (водоотведение с участка);
• для проезда специализированного транспорта в строительный котлован.

В большинстве случаев траншея имеет форму, близкую к правильной геометрической. Если на участке прокладки трассы грунт глинистый, стабильный, — траншея обычно имеет отвесные стенки. В этом случае расчет объема траншеи выполняется по формуле параллелепипеда:

V = a ∙ h ∙ L, где:

• V — объем выемки;
• a — ширина;
• h — глубина;
• L — длина.

Вышеприведенная формула справедлива для спланированной местности, где поперечные сечения выемки по всей длине имеют одинаковые параметры.

Если же выемка имеет равномерный уклон, подсчет ведется иначе:

V = a ∙ (h1 + h2) /2 ∙ L, где (h1 + h2) /2 — полусумма глубин выемки (в начале канавы и в конце).

После укладки в траншею трубы, кабеля, выполняется обратная засыпка грунта и перераспределение на участке его излишков. При прокладке трубопровода большого диаметра с цементацией его ложа (или использованием бетонных плит) разница количества выбранной из выемки земли и земли, подлежащей обратной засыпке, довольно значительна. Расчет объема земляных работ для траншеи с учетом обратной засыпки выполняется следующим образом: из объема вырытой траншеи следует вычесть кубатуру трубы с цементной подложкой, либо кубатуру цементного короба (при его наличии), если трубопровод со всех сторон заключен в бетонные плиты.

Технологии закрепления грунтов

Вертикальные стенки котлованов обязательно упрочняются в неплотных и насыщенных влагой грунтах. Эта процедура не только защищает их от осыпания, но и пресекает подвижки почвы под массой соседствующих строений.

Крепление стенок котлованов и траншей по СНиП №3.02.0/87 «Земляные сооружения, основания и фундаменты» осуществляется благодаря двум технологиям:

1. Первая из них — это шпунтирование.
2. Вторая — использование железобетонных конструкций.

При шпунтировании применяется ограждение выемки из металлического проката. Это могут быть:

• трубы с забиркой из досок либо без нее;
• стальной профиль с дощатой забиркой или без таковой;
• специализированный шпунт Ларсена.

Конструкции из железобетона могут представлять собой:

• буронабивные сваи;
• буросекущие аналоги;
• монолитную стенку в грунте.

Заглубление ограждения производится по длине рва строго по технологической карте.

Расчет объема котлована и вывоз грунта

При расчётах выемки грунта следует учитывать его разрыхление при копании. Плотность слежавшейся почвы уменьшается при ее рытье спецтехникой и перемещении в самосвал.

Исходя из типа грунта, при расчетах используется уточняющий коэффициент 20-25%.

1. Длина выемки составляет 50 м, ширина 25 м, глубина 4 м. При перемножении этих величин мы получаем объем котлована в 5000 м³.
2. Однако для вывоза породы необходимо вычислить больший объем: 50∙25∙5∙1,2 (20%)=6000 м³.

Как нужно устанавливать распорки

Согласно строительным нормам и правилам (СНиП) крепление откосов котлована осуществляется щитами и распорками, размещаемыми по его длине:

• с шагом не более 200 см при глубине выемки (в сухой или сыпучей почве) до 375 см;
• с промежутками до 150 см при глубине котлована (в сыпучем, увлажненном и мокром грунте) больше 375 см.

Щиты из дерева или металла

Щиты, укрепляющие стены выемки, могут быть сделаны из дерева либо стали.

1. Для плывунов и сыпучих почв применяются сплошные рамные элементы.
2. При плотном грунте и выемке глубиной до 300 см крепление котлована досками имеет свои особенности. Щиты из них собираются с зазорами между досок. При этом промежутки между планками рамного элемента не должны быть больше ширины досок (она составляет не более 20 см).
3. Крепление стенок котлована инвентарными щитами из металла производится при его средней ширине.
4. Крепежи из стальных труб монтируются в выемках с вертикальными стенами шириной 80-180 см. В данном случае используются изделия сечением до 6 см и протяженностью до 300 см.

У распорок инвентарного крепежа есть резьбовые части. Прокручивая винты на них, возможно делать трубы длиннее и прижимать стойки к щитам.

Немного о том, как производится разборка креплений вертикальных стенок котлована. Для этого достаточно ослабить винты на распорках и снять их с рамного элемента.

При расчете крепления стенок котлованов и траншей досками следует учесть, что инвентарный металлический крепеж стоит больше, чем изделия из дерева. Однако он окупается благодаря неоднократному использованию.

Забивка маячных свай

При монтаже шпунтового ограждения самая трудоемкая часть работы — это заглубление свай. Когда ров небольшой либо крепеж забивается в легкую почву, то оптимальный вариант — использовать простое оборудование. Например, копр-треножник.

Работает тренога так:

1. Тяжелый железный молот («баба») на тросе с откидываемым крючком подвешивается на блоке. Через него к лебедке идет трос.
2. При вращении лебедки молот поднимается наверх на высоту 0,5-2 м.
3. При обратном перемещении барабана он устремляется вниз и своей массой заглубляет сваю.

При малом объеме работ задействуют простейшие треноги из дерева или стали, с ручными лебедками и молотом весом от 200 до 1000 кг.

Механические копры

Если необходимо забить большое количество свай, то применяются механизированные копры. К ним относятся пневматические и дизельные агрегаты. Работают они по одному принципу: для удара используется сила давления сжатого воздуха либо свободного падения бабы.

Используя механический копр, за несколько минут возможно заглубить сваю на 5-7 м. Это убыстряет монтаж шпунтовых рядов.

Искусственное закрепление грунта

В закреплении нуждаются слабые грунты. Оно может быть временным или постоянным. Временное – это замораживание. А постоянные виды выглядят так:

• Силикатизация.
• Полимеризация.
• Битумизация.
• Цементация.

Замораживание проводят с целью создания ледогрунтовой оболочки. Проводят в сильно водонасыщенных грунтах, которые именуются плывунами. Для этого в грунт опускают стальные колонки, которые выполняют функцию холодильных установок. После того, как грунт прошел длительное охлаждение, он замерзает. После этого проводят все необходимые работы.

Цементация и битумизация основаны на инъектировании соответственно цементного раствора или разогретого битума в пористые грунты с высоким коэффициентом фильтрации.

Полимеризацию и силикатизацию проводят с целью закрепить грунты и увеличить их прочность.