Разработка котлована под фундамент

ВВЕДЕНИЕ

1.1 Данный проект производства работ (далее по тексту ППР) разработан в соответствии с договором N 20/2015//317666/298 от “Разработка технологической документации для разработки котлована под фундамент здания”.

1.2 Настоящий ППР распространяется на устройство котлована здания и регламентирует проведение подготовительных и контрольных работ.

1.3 ППР на устройство котлована, разработан на основании чертежей:

1.4 ППР на устройство котлована разработан на основании нормативно-технической документации:

– СП Земляные сооружения, основания и фундаменты. Актуализированная редакция СНиП ;

– СП Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция СНиП *;

– СП Организация строительства;

– СНиП 12-03-2001 Безопасность труда в строительстве. Часть 1. Общие положения;

– СНиП Безопасность труда в строительстве. Часть 2. Строительное производство;

– СП Актуализированная редакция СНиП 31-03-2001 Производственные здания;

– СП Геодезические работы в строительстве. Актуализированная редакция СНиП ;

– СП Несущие и ограждающие конструкции. Актуализированная редакция СНиП ;

– СНиП 31-04-2001 Складские здания;

– СНиП * Нормы продолжительности строительства и задела в строительстве предприятий, зданий и сооружений;

– СП Актуализированная редакция СНиП 23-01-99* Строительная климатология;

– СП Актуализированная редакция СНиП * Водоснабжение. Наружные сети;

– СП Актуализированная редакция СНиП * Канализация. Наружные сети и сооружения;

– СНиП 31-06-2009 Общественные здания и сооружения;

– СНиП * Наружные сети и сооружения водоснабжения и канализации;

– СП Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. Актуализированная редакция СНиП *;

– СНиП III-10-75 Благоустройство территорий;

– МДС Методические рекомендации по разработке и оформлению проекта организации строительства, проекта организации работ по сносу (демонтажу), проекта производства работ;

– Постановление Правительства Российской Федерации от N 87 “О составе проектной документации и требованиях к их содержанию”;

– ГОСТ “Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны”;

– ГОСТ ССБТ. Строительные машины. Общие требования безопасности при эксплуатации;

– СП 12-136-2002 Решения по охране труда и промышленной безопасности в проектах организации строительства и проектах производства работ;

– Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности “Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения”;

– СанПиН Гигиенические требования к организации строительного производства и строительных работ;

– Расчетные нормативы для составления ПОС. Часть 1;

– Правила противопожарного режима в Российской Федерации от 25 апреля 2012 г. N 390;

– ФЗ РФ N 123-ФЗ от “Технический регламент о требованиях пожарной безопасности“;

– ГОСТ ССБТ. Строительство. Нормы освещения строительных площадок

– ГОСТ * ССБТ. Средства индивидуальной защиты. Рукавицы специальные. Технические условия.

– ГОСТ Р ССБТ. Цвета сигнальные, знаки безопасности и разметка сигнальная. Назначение и правила применения. Общие технические требования и характеристики. Методы испытаний.

– ГОСТ ССБТ. Строительство. Каски строительные. Технические условия.

– ГОСТ 25100-2011 Грунты. Классификация.

– ГОСТ 23407-78 Ограждения инвентарные строительных площадок и участков производства строительно-монтажных работ. Технические условия.

– ГОСТ Система обеспечения точности геометрических параметров в строительстве. Правила выполнения измерений параметров зданий и сооружений.

Расчет объема траншеи

Для подсчета объемов земляных работ потребуются следующие значения:

• Длина – зависит от назначения траншеи.
• Ширина. Этот параметр измеряют внизу и наверху, если делается расширение ближе к поверхности. В последнем случае говорят о траншее с откосами и используют формулы, позволяющие учесть эту особенность.

Определить ширину и длину траншеи для вычисления ее объема можно самостоятельно с помощью специальных формул. Зачастую особая точность в этом процессе не нужна. Но если необходимость в точных расчетах присутствует, удобно пользоваться строительными калькуляторами. Достаточно указать известные данные: длину и ширину траншеи у поверхности, длину и ширину по дну, глубину выемки.

Без откосов

Проще всего подсчитать объем траншеи без откосов, вырытой на ровной местности. Но условия, в которых возможна подготовка такой выемки, ограничены. Ее роют зимой, когда грунт заморожен и не обваливается или когда стенки траншеи фиксируют с помощью механических креплений.

Для расчета объема траншеи нужно знать длину, ширину и глубину выемки, которые обозначаются так:

• a – ширина в м;
• H – высота в м;
• L – длина в м.

Объем траншеи вычисляется по формуле V=a×H×L, т.е. если ширина траншеи равна 1 м, глубина – 1,5 м, а длина 12 м, то V=1×1,5×12=18 м³.

Другой вариант траншеи – с вертикальными стенками и перепадом высот. В этом случае необходимо знать помимо ширины и длины глубину траншеи – H1 и глубину траншеи H2.

Формула для вычисления объема следующая: V=a×(H1+H2)/2×L.

Пусть H1=1,3 м, H2=1,6 м, a=1 м, L=12 м, тогда V=1×(1,3+1,6)/2×12=17,4 м³.

С откосами

Для расчета объема траншеи с откосами используются формулы, учитывающие ширину верха и основания, а также тип почвы. В формулах далее:

• L – длина траншеи, м;
• H – глубина траншеи, м;
• a1 – ширина основания, м;
• a2 – ширина верха, м.

От типа почвы зависит коэффициент (m), который подставляется в формулу, поскольку ширина верха траншеи определяется этим параметром. В таблице представлены коэффициенты для разных грунтов.

Тип грунта	Коэффициент m
Насыпной неуплотненный	1
Песчаный и гравийный	1
Супесь	0,67
Суглинок	0,5
Глина	0,25
Лессы и лессовидные	0,5

Чтобы рассчитать ширину верха выемки, нужно воспользоваться формулой a2=H×m+a1+H×m.

Пусть a1=1 м, высота траншеи H=1,5 м, а грунт – глина, тогда a2=1,5×0,25+1+1,5×0,25=1,75 м

Далее объем траншеи, вырытой на ровной местности, вычисляется по формуле V=(a1+a2)/2×H×L

Если принять, к примеру, L=12 м, получится V=(1+1,75)/2×1,5×12=24,75 м³

Наиболее сложные вычисления потребуются для расчета объема траншеи с откосами на местности с перепадом высот. Вводятся обозначения:

• a1 – ширина основания выемки, м;
• a2 – ширина верха в низшей точке, м;
• a3 – ширина верха в наивысшей точке, м.

Параметры a2 и a3 рассчитываются по уже известной формуле. Но нужно также знать высоту H1 и H2, соответственно. H1 пусть будет 1,5 м, а H2=2,5, a1=1 м, грунт – глина. Сначала определяется a2, а затем a3:

a2=H1×m+a1+H1×m=1,5×0,25+1+1,5×0,25=1,75 м

a3=H2×m+a1+H2×m=2,5×0,25+1+2,5×0,25=2,25 м

Помимо прочего, для вычисления объема нужно рассчитать площадь поперечного сечения выемки для низменного участка и высотного – F1 и F2, соответственно.

F1=(a1+a2)/2×H1=(1+1,75)/2×1,5=2,0625 м²

F2=(a1+a3)/2×H2=(1+2,25)/2×2,5=4,0625 м²

Примем L=12 м, возьмем коэффициент грунта для глины m=0,25 и подсчитаем объем выемки, учитывая вычисленные параметры:

V=(F1/2+F2/2-m×(H1-H2)2/6)×L=(2,0625/2+4,0625/2-0,25×(1,5-2,5)2/6)×12=36,25 м³

Виды котлованов

Решив заняться устройством траншеи под фундамент, следует четко представлять, какой тип котлована необходим. Данное условие зависит от разновидности фундаментной конструкции, определенной к заливке проектным планом и чертежами.

Существуют определенные параметры, по которым фундаментные котлованы распределяются на несколько категорий, связанных с наличием либо отсутствием следующих условий:

• откосов и их количества;
• угловых креплений;
• вертикально наклонных стен.

Есть еще одно условие, определяющее, как называется яма под фундамент – котлован или траншея.

Под обустройство ленточного фундамента копается по всему периметру и местах установки внутренних несущих стен траншея. Под заливку фундаментной плиты минимальные размеры котлована должны соответствовать площади строящегося здания.

Если кто-то не знает, как выкопать фундамент под дом своими руками, их вниманию предлагается список первоочередных земляных работ:

• определяется тип почвенного состава, проводится его экспертиза;
• уточняются технические параметры сооружения, чтобы определить максимальную нагрузку на основание;

• выполняется расчет глубины котлована или траншеи;
• уточняются климатические условия региона для выявления сезонных подвижек почвы.

Последовательность процесса заливки

Заливка бетона в траншею осуществляется следующим образом:

• Траншею лучше копать вручную. Постепенно углубляясь в землю, формируйте ровные, гладкие стенки. Поверхность получится более аккуратной, чем при работе экскаватора. Глубина зависит от ответственности возводимого сооружения и колеблется от 50 до 100 см.
• Для выравнивания дна применяем песок. Толщина слоя составляет около 20 см. Для обеспечения равномерности подушки, песок перед трамбовкой смачивается.
• Чтобы бетонный раствор не терял влагу слишком быстро, выкладываем поверхность траншеи полиэтиленом.
• Металлическими прутками производим армирование основания. Арматура должна укладываться на расстоянии не менее 5 см от края для образования защитного слоя бетона требуемой толщины.
• Для цокольной, не погруженной в землю, части фундамента, сооружаем опалубку из досок толщиной 25 мм.
• Выстилаем дно рубероидом.
• Для того чтобы не возникло проблем с подводом водопровода и канализации, производится закладка технологических труб. После заливки бетонного раствора, они удаляются, а в готовые отверстия вводятся трубы нужного диаметра.
• Заливаем бетон.

Армирование, как говорит инструкция, обязательно делается и повдоль, и поперёк

Расчет

В первую очередь выполняются расчетные действия для определения параметров ширины и длины фундаментного основания, зависящих в первую очередь от габаритов будущего объекта. На этом же этапе уточняется глубина траншеи под ленточный или другой тип фундамента, уровень устройства подошвы.

При таких действиях соблюдается одно требование – параметры длины и ширины фундамента под дом или иной объект должны превышать соответствующие размеры сооружения на сорок сантиметров, чтобы выполнить отделку фасада. Получается. Что каждая из сторон увеличивается на двадцать сантиметров.

Нулевой цикл выглядит следующим образом: размерные значения котлована частного дома должны соответствовать таким же параметрам объекта, увеличенным на значение глубины.

Чтобы уточнить площадь железобетонной подошвы, установленная нагрузка делится на значение грунта и показатель разрешенной нагрузки.

Виды котлованов

К рытью котлована приступают после проведения геологических изысканий на участке застройки и анализа климатических условий местности. Выемка грунта выполняется для дальнейшего обустройства фундамента или опорного основания определенного объекта. Размеры котлована, его глубина и иные особенности разрабатываются в проектной документации с учетом различных факторов:

• тип и этажность объекта – жилой дом, производственное здание, многоуровневый паркинг и т.п.,
• характеристики и строение грунта, уровень залегания грунтовых вод, глубина промерзания,
• общий вес объекта и максимальная нагрузка, тип фундамента.

По габаритным характеристикам выделяют следующие виды котлованов:

• прямоугольные, круглые, в виде трапеции,
• с вертикальными откосами (боковыми стенками),
• с наклонными откосами или в форме ступеней,
• с укреплением боковых стенок забивными сваями, опорными конструкциями и армированием грунта и без укрепления.

Чаще всего котлованы под фундамент выполняются с вертикальными стенками на небольшой глубине до 2-х метров. При этом необходимо, чтобы не была нарушена однородная структура грунта. Когда необходимо вырыть котлован на глубину более 2-х метров, предусматривают конфигурацию с наклонными откосами.   

Для расчета глубины котлована учитываются такие особенности:

• уровень промерзания грунта – дно котлована рассчитывается ниже этого уровня на 25 – 40 см,
• уровень грунтовых вод – максимальная глубина котлована должна быть выше водоносного пласта на 40 – 50 см,
• тип почвы – для плотных грунтов – не менее 1,8 м, для глинистых и суглинистых грунтов – не менее 1,4 м, для песчаных грунтов – не менее 1,1 м.

Этапы работ по устройству котлована

Комплекс земляных работ на строительной площадке состоит из последовательности этапов:

• Подготовка проекта котлована, составление схемы и графика работ на основе исследований характеристик грунта, наличия и уровня грунтовых вод. Подземные воды серьезно осложняют возможность освоения стройплощадки, поскольку со временем грунт размывается, что повышает риск нарушения устойчивости здания. Также проводится геодезическая съемка площадки под котлован для дальнейшей разметки и выравнивания.
• Расчистка площадки от растительности, крупногабаритного мусора, старых построек и т.п. Если на разрабатываемом участке расположены действующие коммуникации, необходимо решить вопрос по их переносу.
• Срезка с поверхности плодородного слоя почвы (около 40 – 50 см), который в дальнейшем можно использовать для оформления газонов. По необходимости выполняется отвод поверхностных вод.
• Разбивка котлована с помощью теодолита или нивелира. Углы по периметру площадки фиксируют деревянными или металлическими колышками.
• Выемка грунта в котловане, его перемещение на верхнюю кромку откосов или вывоз за пределы площадки.
• Срезка откосов и боковых поверхностей в котловане. При глубине более 2-х метров вертикальные стенки укрепляют деревянными или металлическими щитами, поперечными распорками либо выполняются с разноуровневыми уступами.
• Разметка дна и отсыпка возникающих пустот излишками грунтами в котловане.
• Выравнивание и уплотнение дна. Каждый слой тщательно уплотняются специальным оборудованием.
• Вспомогательные мероприятия по оформлению водоотлива и укреплению стенок (по необходимости).

Для земляных работ на участке задействована различная спецтехника – экскаваторы для подачи грунта, бульдозеры для разравнивания поверхности, виброплиты для уплотнения грунта, автотранспорт для вывоза грунта.

Для обустройства котлована оптимально подходит период межсезонья – поздняя осень или начало зимы, когда грунт не совсем промерз, но уже нет его активного намокания, как весной и летом. Кроме этого рекомендуется избегать периода резких перепадов температуры между ночью и днем, другими днями.    

Расчет стоимости услуг

На стоимость земляных работ напрямую влияют два фактора – общий объем выемки грунта и срок их выполнения. Дополнительно в стоимости услуг учитываются:

• тип и характеристики грунта – чтобы использовать спецтехнику на гусеничном или колесном ходу,
• устройство временных подъездных путей для работы спецтехники – укладка дорожных плит,
• удаленность строительной площадки (объекта) и доставка спецтехники на объект,
• срочность выполнения работ,
• поиск площадки для излишков грунта и решение организационных вопросов по его вывозу,
• особенности рельефа выделенного участка,
• наличие на стройплощадке действующих инженерных коммуникаций,
• прочие специфические особенности, связанные с дальнейшим строительством объекта – проведение геодезической/исполнительной съемки, устройство бытового городка для специалистов на период работ и т.д.

Технология изготовления котлована для закладки фундамента

Перед тем как приступить к земляным работам по устройству котлована или траншеи под фундамент, решаются дополнительные организационные и практические вопросы

Важно понимать с чего начинается нулевой цикл возведения фундамента, технологию процесса, рекомендуемые СП допуски размеров, методы соблюдения техники безопасности

Когда копать

Проводить земляные работы нулевого цикла рекомендуется летом. В это время земля сухая, экскаватор и вывозящая техника свободно передвигаются по участку, не разбивают дорогу, территорию. В зимнее время разработка мерзлого грунта обходится значительно дороже, увеличиваются сроки строительства.

В любом случае, перед тем, как копать котлован или траншею, подготовьте необходимые материалы для устройства фундамента. Сварите арматурные сетки, сбейте щиты опалубки

Важно, чтобы работы по возведению фундамента осуществлялись в сухой погодный период и сжатые сроки

Грунт после дождя может приобрести дополнительную подвижность, грозя обрушением стенок, а дно выработки – чрезмерно заилиться.

Предварительные работы по устройству котлована

Вынесите на местности периметр сооружения в соответствии с утверждённым генпланом. Контролируйте положение и размеры по чертежу плана разрабатываемого котлована под фундамент относительно красной линии, границ соседнего участка. Проверьте размеры по осям, диагоналям – отклонение допускается не более 2 см. Вынесите внутренний периметр стен в соответствии с проектной шириной фундамента.

Снимите верхний слой дёрна по всей площади застройки на расстоянии не менее 1,5 м от наружного периметра. Освободите территорию от посторонних предметов, деревьев, кустарника.

Размеры котлована под устройство фундамента регламентируются также правилами ТБ и удобством проведения монтажных работ. Стенки выработки должны отступать от тела фундамента с опалубкой и гидроизоляцией на расстояние >20 см. На практике, для удобного монтажа арматурного каркаса, опалубки и крепёжных элементов отступают 0,5 м. Сделайте разметку на поверхности рабочей площадки строительным шнуром. По нему отсыпьте меловые дорожки, которые необходимы экскаваторщику для визуализации границ подошвы траншеи.

Отложите от меловых линий подошвы расстояния необходимые для формирования откоса, сделайте дополнительные. Они дадут экскаваторщику полную картину объёма работ.

Если на участке уже имеется капитальное строения, то на его стену можно нанести краской линию или забить металлический прут. Получится репер, относительно которого будут выноситься отметки проектных уровней на последующих этапах строительства.

Особенности практической разработки грунта

Для копки траншеи под мелкозаглублённый фундамент, зачастую, применяется ручной способ. Объём выемки позволяет застройщику выполнить работу самостоятельно, без привлечения дорогостоящей техники. В любом случае соблюдайте правила формирования откосов. А при глубинах >1,25 м предусматривайте крепление стенок щитами с распорками.

При разработке глубоких траншей или котлованов с выходом грунта > 6 м3 рекомендуется применять механизмы. Технологические схемы могут быть разные. Например, копка котлована большой площади осуществляется слоями по 50 см. Рытьё под подвал дома выполняется захватками. При этом на первом этапе выкапывается траншея на проектную глубину. Затем, перпендикулярно допустимыми для экскаватора захватками выбирается остальной грунт на вывоз.

При планируемом пересечении со скрытой подземной коммуникацией не допускается механическая разработка ближе 0,5-1 м от боковой поверхности или 0,5 м от её верха. Если отсутствует полная уверенность в правильности определения прохождения трубы (кабеля), следует увеличивать зону ручной разработки.

Появление влажного грунта указывает на близость грунтовых вод. Это говорит о возможной ошибке в проектировании или сезонном изменении УГВ. Например, капиллярное давление поднимает жидкость в супесях и суглинках на высоту до 1 м. Поэтому для таких грунтов рекомендуемое расстояние от УГВ до подошвы фундамента >1 м. В любом случае, при появлении воды придется решать вопросы по организации постоянного или временного дренажа.

Заключительные работы по устройству котлована предусматривают уплотнение его дна, отсыпку/трамбовку предусмотренных проектом слоёв песка и гравия.

Разработка грунта для устройства основания под фундамент важный и ответственный этап строительства. Придерживайтесь утвержденного ПОС. Соблюдайте технику безопасности, не находитесь в зоне работы экскаватора, а также там, где возможны обрушения откосов.

Столбчатый фундамент

Такой тип основания применяется при возведении небольших по размеру построек, стены которых выполнены из легких материалов (дерево, ОСБ плита, профлист). Столбики, опоры, располагаются по углам здания, а также по периметру стен с определённым шагом.

Опоры можно сделать из бетона, кирпича, или обработанных антисептиком изделий из древесины. В некоторых случаях применяются комбинированные опоры, например, кладка из бутового камня в нижней части и бетон.

В частном домостроении столбчатые фундаменты обычно применяют для хозпостроек. Здесь затраты на возведение конструкции будут минимальными.

При строительстве промышленных зданий столбчатые фундаменты применяются в 99% случаях. Производственные здания имеют сборно-каркасную конструкцию (ж/б бетонную или металлическую). Здесь это целесообразно, возводить столбчатые фундаменты под колонны здания. А несущие стены выполнять из легких и теплых материалов (сэндвич-панелей). Стеновые панели крепятся к колоннам. Поэтому им фундамент не требуется. Обычно заливают небольшую бетонную ленту, которая играет роль цоколя.

Общие рекомендации по проведению работ

При устройстве любого котлована существуют общие правила проведения подобных работ. Они включают такие обязательные этапы:

Исследования и анализ. Без получения достоверных данных по составу грунта, его подвижности, пучинистости, уровню грунтовых вод и промерзания или паводковой обстановке рыть котлован и возводить заглубленный фундамент очень опасно. На первом этапе необходимо проведение геолого-изыскательских мероприятий, анализа климатических наблюдений, оценки сейсмической обстановки.

Проведение расчетов, разработка проекта. На этой стадии нужно выбрать тип конструкции и параметры фундамента.

Подготовительный этап. От него во многом зависит качество всего строительства. Площадка должна быть тщательно выравнена с использованием нивелира. Растительность необходимо полностью удалить, а корни деревьев выкорчевать. Снятие плодородного слоя производится на глубину до 30 см.

Рытье котлована. Прежде всего, исходя из финансовых и физических возможностей, определяется способ проведения работ

Конечно механизация процесса облегчает труд и ускоряет строительство, но она требует значительных затрат, а также организации подъездных путей
Важно особое внимание уделить технике безопасности. При значительной глубине обрушение стенок может привести к травмам, поэтому их укрепление становится необходимым этапом.

Избавление от лишнего грунта
Объем обратной засыпки легко оценить уже на стадии проектирования

Весь остальной грунт нужно куда-то утилизировать. Обычно приходится его вывозить, для чего следует заранее проработать подъезд и маршрут специальной техники.

Свайный фундамент

По внешнему виду этот тип основания напоминает предыдущий вариант, те же опоры и ростверк. Отличия заключаются в конструкционных особенностях свай. Эти элементы имеют значительную длину, что позволяет их закреплять в плотных слоях грунта. Благодаря таким особенностям основание не подвергается влиянию сезонных колебаний, которые вызывают пучение грунта.

На практике применяется несколько вариантов устройства свайного фундамента отличающиеся по типу свай.

• Забивные. Изготавливаются из железобетона. Применяются в строительстве многоэтажных жилых домов при слабых грунтах. Слабые грунты – это обводненные, заболоченные, засыпные. Сваи забивают на глубину более 5 м в материковый грунт. Сваи делятся на висячие сваи и сваи стойки. Висячие держаться за счет трения поверхности сваи об грунт. Сваи стойки опираются на плотный грунт: известняк или скальная порода.
• Буронабивные. Сделать такой фундамент просто. Буриться скважина и с армированием заливается бетон. Далее приступают к монтажу ростверка.
• Винтовые. Упростить монтажные работы поможет новая технология устройства фундаментов из винтовых свай. Такие элементы вкручивают в грунт подобно шурупам, оголовки свай можно легко расположить на одном уровне.

Фундаменты свайного типа прекрасно подойдут для постройки частного дома в местности с пучинистыми неустойчивыми грунтами, а также при значительных перепадах высот. Основным минусом такой конструкции считается применение специальной техники.

Армирование фундамента

Для увеличения прочности фундамента его армируют. Раньше применялась исключительно металлическая арматура, но в последние годы на рынке появились и новые композитные материалы (стеклопластиковые стержни).

Для вертикального и основного горизонтального армирования обычно применяется арматура диаметром 10-16 мм. Основная арматура должна связываться в дополнительных плоскостях хомутами из арматуры меньшего диаметра — обычно 6-8 мм. толщиной. Шаг промежуточной вязки обычно составляет 20-25 см. Более подробно требования к устройству арматурного пояса рассматриваются в статьях, посвящённых конкретным типам фундаментов.