С чего начинают: геология, проект, подготовка участка
Копка котлована — это не первый шаг, а результат серьёзной подготовительной работы. Прежде чем на участок приедет строительная техника, нужно понять, с чем именно предстоит иметь дело.
Всё начинается с инженерно-геологических изысканий. Грунты бывают разные: пески, суглинки, глины, скальные породы — и каждый тип требует своего подхода. Не менее важен уровень грунтовых вод. При наличии грунтовых вод высокого уровня может потребоваться водопонижение, иначе стены котлована начнут оплывать, а дно превратится в жижу.
На основе изысканий составляют проект производства земляных работ. В нём прописаны: размеры котлована, проектная глубина, типы откосов или креплений стенок, объём земляных масс, схема движения машин, места отвалов и точки погрузки грунта. Проектом производства работ определяются также этапы и сроки, когда и какие операции должны выполняться.
Подготовка участка обычно включает расчистку от растительности, снос старых конструкций (если есть), снятие растительного слоя и планировку поверхности. Бульдозеры выполняют эту работу быстро, они срезают грунт, перемещают его в отвал, выравнивают стройплощадку. Только после этого начинается основной процесс — механизированная разработка.
От качества подготовки зависит практически всё: сможет ли экскаватор работать без простоев, удобно ли будут подъезжать самосвалы, не обрушатся ли откосы выемок. Экономия на этом этапе почти всегда оборачивается задержками дальше.
Схемы разработки и проходки экскаватора
Разработку котлованов ведут по определённой схеме — последовательности, в которой экскаватор перемещается по участку и выбирает грунт. От правильного выбора схемы зависит производительность экскаватора, стоимость разработки и безопасность работ.
Лобовые проходки. Экскаватор стоит на бровке и разрабатывает грунт перед собой, в торец забоя. Лобовыми забоями обычно начинают проходку: машина движется вдоль оси будущего котлована, выбирая почву на полную глубину или слоями. В лобовых проходках угол поворота экскаватора при выгрузке максимальный — приходится разворачиваться к самосвалам, которые стоят сбоку или позади.
Боковые проходки. После первой лобовой проходки экскаватор переходит к боковым — машина движется параллельно уже выработанной части и разрабатывает грунт в сторону. В боковых проходках угол поворота меньше, поэтому производительность выше, меньше времени тратится на каждый цикл копания и выгрузки.
Ширина проходки — ключевой параметр. Она зависит от рабочих параметров экскаватора: радиуса копания, глубины копания, высоты выгрузки. Для гидравлических экскаваторов с обратной лопатой типичная ширина проходки составляет 1,5–2,5 радиуса копания. Параметры проходок зависят также от типа забоя — лобовой или боковой, и от того, куда отгружается грунт.
При разработке глубоких котлованов экскаватор может работать ярусами. Первый слой снимается с поверхности, затем машина спускается на подготовленный въезд и разрабатывает следующий ярус. Для широких котлованов применяют несколько параллельных проходок, а для глубоких выемок — многоярусную схему с пандусами для въезда и выезда транспорта.
В сложных случаях, когда котлован узкий, а почва плотная — используют второй экскаватор: один разрабатывает забой, второй грузит материал в самосвалы, стоящий ниже или в стороне. Это снижает простой и позволяет вести работы непрерывно.
Техника и рабочее оборудование
Основной инструмент для земляных работ — одноковшовые экскаваторы. Применяют одноковшовые машины с различным рабочим оборудованием: обратные лопаты, прямые лопаты, драглайны, грейферы. Выбор зависит от глубины, ширины и типа грунта.
Обратная лопата — самый универсальный вариант. Экскаватор с обратной лопатой стоит на бровке или на дне котлована и разрабатывает почву ниже уровня стоянки. Параметры обратных лопат позволяют копать на глубину до 5–6 м и более, в зависимости от модели. Гидравлические экскаваторы с обратной лопатой обеспечивают точную копку, удобную погрузку материала в транспорт и хорошую манёвренность. Они работают как при рытье котлована, так и при разработке траншей.
Прямая лопата применяется реже, в основном для глубоких выемок и карьеров. Машина разрабатывает почву выше уровня стоянки, забирая его снизу вверх. Прямыми лопатами обычно проходят плотные грунты на большую глубину.
Мульчер — с его помощью осуществляется измельчение и переработка древесных материалов, что обеспечивает чистоту территории перед началом экскавации и других земляных работ.
Драглайн — ковш подвешен на канатах к стреле и забрасывается в забой. Ковшом драглайн разрабатывают мягкую и сыпучую почву и грунты ниже уровня воды. Драглайны позволяют вести работы с большим радиусом и большой глубиной копания, но точность ниже, чем у гидравлических машин.
Грейфер — для узких и глубоких выработок, колодцев, траншей в стеснённых условиях. Грейфером работают там, где обычный экскаватор не помещается.
Помимо экскаваторов, на земляных работах используют:
Бульдозеры — планировка, снятие слоя, перемещение грунта на небольшие расстояния, возведение насыпи.
Автогрейдеры — планировка дна и откосов, чистовая отделка.
Самосвалы — вывоз разработанного грунта.
Роторные и траншейные экскаваторы — для рытья траншей под коммуникации: трубопроводы, кабели. Роторные машины режут узкую щель непрерывным ходом, что удобно при разработке узких траншеях большой протяжённости.
Грунтоуплотняющие машины — виброкатки, трамбовки для уплотнения грунтов при обратной засыпке.
Строительную технику подбирают по технологическим возможностям: глубине и ширине выемки, типу материала, объёму работ, условиям площадки. Один и тот же котлован можно разработать разными комплектами машин, но от выбора зависит срок и стоимость.
Транспортные и бестранспортные схемы перемещения грунта
Грунт, который разрабатывается, нужно куда-то деть. Есть две принципиальные схемы.
Транспортная схема. Материал грузится в самосвалы и вывозится за пределы стройплощадки — в отвал, на карту намыва, для подсыпки другого объекта. Погрузку грунта ведут экскаватором в самосвалы, которые подъезжают к месту работы по временным дорогам или подъездам. Транспортные схемы обязательны, когда объём земляных работ большой, а места для отвала на участке нет.
Угол поворота экскаватора к месту выгрузки напрямую влияет на производительность: чем меньше поворот, тем быстрее цикл. Поэтому самосвалы стараются ставить так, чтобы угол был минимальным — сбоку от экскаватора, со стороны забоя. В идеале ось движения самосвала совпадает с осью рабочего хода экскаватора.
Бестранспортная схема. Грунт не вывозится, а укладывается рядом — в кавальер или отвал, и потом используется для обратной засыпки. Это удобно при рытье траншей под трубопроводы и при устройстве котлованов под фундаменты, где материал из выемки пойдёт обратно в пазухи. Бестранспортные схемы дешевле: не нужны самосвалы, не нужно организовывать временные дороги.
Объём отвала рассчитывают заранее, он должен вмещать разработанный грунт с учётом разрыхления и не создавать угрозы обрушения стенок котлована. Отвалы не должны превышать допустимой высоты и располагаются на безопасном от бровки выемки. Выбор средства перемещения зависит от расстояния до места выгрузки, объёма и типа почвы.
В ряде случаев применяют комбинированную схему: часть грунта отсыпается в отвал для обратных засыпки, а излишки вывозятся. Такая схема чаще всего и встречается на реальных объектах.
Откосы, обратная засыпка и уплотнение
Когда котлован выкопан на проектную глубину, работа не заканчивается — её нужно правильно завершить.
Откосы и крепление стенок. В зависимости от глубины и типа грунта стенки котлована делают с откосами или вертикальными с креплением. Откосы выемок устраивают в устойчивых грунтах: пески и гравии держатся под углом, глины — круче. Чем глубже выемка и слабее грунт, тем положе должен быть откос. В стеснённых условиях, когда откос не помещается, стены котлована крепят: шпунтовыми стенами, распорками, анкерами. Это особенно актуально для глубоких котлованов в городской застройке, где рядом стоят здания и коммуникации.
Параметры откосов приведены в строительных нормах (СНиП). Крутизна откоса — это отношение высоты к заложению. Для глины при глубине до 3 м допустим откос 1:0,25, для песка — 1:1. При глубине свыше 5 м откосы должны выполняться по индивидуальному проекту с проверкой устойчивости.
Зачистка дна. После экскаватора дно котлована имеет неровности: остаются недоборы и гребни. Зачистку ведут вручную или бульдозером с автоматическим контролем отметок. Это важно: перебор грунта ниже проектной отметки недопустим — засыпка и уплотнение рыхлым грунтом не заменит естественное основание. Подошва котлована должна быть ровной, на проектной отметке, с заданным уклоном.
Обратная засыпка пазух. После того как фундаменты готовы, пространство между стенками фундамента и откосами котлована засыпают. Засыпку траншей и пазух выполняют тем же материалом, что был вынут, или привозным песком, в зависимости от проекта. Важно: засыпку пазух ведут слоями 15–20 см с послойным уплотнением.
Уплотнение грунта. От качества уплотнения зависит, не просядет ли в будущем отмостка, пол или дорожка над засыпкой. Уплотнение почвы ведут виброкатками, трамбовками, реже — вручную. Контроль — по плотности, каждый слой проверяют, соответствует ли он проекту.
Коэффициент уплотнения обычно составляет 0,95–0,98 от максимальной плотности. Если уплотнение выполнено плохо, грунт со временем даст осадку, и над засыпанной зоной появятся трещины или провалы.
Котлован — это временное земляное сооружение, но от его качества зависит долговечность всего, что будет построено в нём. Правильная схема разработки, грамотный выбор техники и аккуратная обратная засыпка — три кита, на которых стоит надёжный фундамент.
Статья была полезной?
Если после данного обзора у вас все же остались вопросы, недостающую информацию вы всегда можете получить у менеджеров Группы компаний «Традиция».
Задать вопрос специалисту
Если у вас все же остались вопросы, недостающую информацию вы всегда можете получить у менеджеров Группы компаний «Традиция»
