Котлован в строительстве¶
Котлован — выемка грунта, образуемая в земле при строительстве зданий и сооружений, предназначенная для размещения подземной части объекта (фундамента, цоколя, подвала, технических подземных помещений). Котлованы относятся к земляным работам и являются обязательным первым этапом возведения большинства капитальных объектов. От правильности разработки котлована зависят надёжность фундамента, безопасность строительства и долговечность всей конструкции.
¶Назначение и область применения
Котлованы разрабатывают под:
- фундаменты зданий и сооружений;
- подземные паркинги и технические этажи;
- тоннели, коллекторы, подземные станции метрополитена;
- основания мостовых опор, башенных фундаментов;
- резервуары, очистные сооружения, подземные газохранилища.
Глубина котлована определяется проектом и зависит от уровня залегания несущих грунтов, глубины промерзания, уровня грунтовых вод и назначения подземной части сооружения. В городском строительстве котлованы нередко достигают глубины 15–30 м и более — например, при возведении глубокозаглубленных подземных паркингов и станций метрополитена.
¶Классификация
По форме и способу разработки котлованы подразделяют на:
| Тип | Особенности |
|---|---|
| Прямоугольные (траншеи) | Наиболее распространены при линейном строительстве, для фундаментов ленточного типа |
| Квадратные (ямы) | Под столбчатые и свайные фундаменты, опоры ЛЭП |
| Круглые | Под опоры мостов, башенные фундаменты |
| Сложной формы | Под подземные сооружения сложной геометрии |
По глубине различают неглубокие (до 5 м), глубокие (5–20 м) и особо глубокие (более 20 м) котлованы. Глубокие и особо глубокие котлованы требуют обязательного устройства крепления стенок.
¶Способы разработки
Разработку котлована выполняют механическим, гидравлическим, пневматическим или взрывным способом. В современном строительстве преобладает механический способ с использованием одноковшовых экскаваторов (гусеничных или колёсных), транспортёров и самосвалов для вывоза грунта.
При разработке котлована в стеснённых городских условиях применяют экскаваторы с обратной лопатой, драглайны, а при работе вблизи существующих зданий — гидромеханизацию. В рыхлых и сыпучих грунтах используется гидромониторная разработка, при которой грунт размывается струёй воды и откачивается насосами.
¶Укрепление стенок котлована
При глубине более 1,25 м и наличии грунтов, склонных к осыпанию, стенки котлована крепят. Основные способы крепления:
- Шпунтовое крепление — забивка шпунтовых свай по периметру, формирующих сплошную стену. Шпунт Ларсена, шпунт Уили, деревянный шпунт.
- Анкерные крепления — анкерные сваи и анкерные тяги, удерживающие стенки от обрушения.
- Буронабивные сваи и диафрагмы — формируют жёсткую подпорную стену вокруг котлована.
- Технология «стена в грунте» — бетонирование секций в траншеях, заполненных бентонитовым раствором.
- Технология CFA (Continuous Flight Auger) — бурение непрерывным шнеком с последующим бетонированием.
- Консолидация грунта — цементация, силикатизация, термозакрепление для повышения несущей способности стенок.
¶Водопонижение и борьба с водой
Грунтовые воды — одна из основных проблем при разработке котлованов. Для их понижения применяют:
- Открытый способ — откачка воды из дренажных канав и приямков, если позволяет уровень грунтовых вод и проницаемость грунта.
- Вакуумный способ — установка вакуумных насосов в скважинах вокруг котлована.
- Артезианский способ — глубинные скважины с погружными насосами для понижения напора артезианских вод.
При высоком уровне грунтовых вод и слабых грунтах применяют замораживание грунта — создание ледяного ограждающего контура вокруг котлована.
¶Земляные работы и охрана труда
Разработка котлована ведётся с соблюдением требований СП 12-136-2002 «Безопасность труда в строительстве. Общие требования» и СНиП 12-04-2002. Основные требования:
- откосы котлована должны иметь устойчивый угол, соответствующий типу грунта;
- при глубине более 2 м устраивают лестницы для спуска рабочих;
- расстояние от края котлована до штабелей материалов и транспортных средств нормируется;
- запрещается размещать оборудование вблизи неукреплённых стенок;
- при обнаружении археологических находок, газовых карманов или иных неожиданных условий работы приостанавливают.
¶Экологические аспекты
Выемка грунта сопровождается образованием значительных объёмов отвалов. По российским нормам грунт, вывезенный с площадки, подлежит утилизации на специализированных полигонах или повторному использованию в качестве обратной засыпки и насыпного материала. При разработке котлованов в городской застройке применяют шумопонижающие технологии, виброзащитные экраны и ограничение рабочего времени.
¶Интересные факты
При строительстве «Лахта Центра» в Санкт-Петербурге был разработан один из крупнейших котлованов России — глубиной около 20 м, площадью более 3 га, с устройством бетонной стенки в грунте длиной свыше 1 км. Котлован под фундамент Останкинской телебашни достиг глубины около 4,6 м при диаметре основания более 60 м.
Источники:
- СП 12-136-2002 «Безопасность труда в строительстве. Общие требования»
- СНиП 12-04-2002 «Безопасность труда в строительстве. Организация строительного производства»
- ГОСТ 25100-2020 «Грунты. Классификация»
- Справочник проектировщика. Земляные сооружения, основания и фундаменты