Тонкости утилизации котлованного грунта
Стандартным решением по утилизации котлованного грунта, является вывоз его с участка. В процессе утилизации он проходит обработку для повторного применения либо процесс захоронения.
Район и метод уничтожения грунта исключительно зависит от показателя его безопасности:
- хорошегоо качества, соответствующего первоначальному состоянию;
- с допустимым уровнем загрязнения;
- с умеренным по объемам загрязнением;
- с критической степенью засорения.
Первые две разновидности, допускается складировать в каком угодно месте, предписанным местным органом власти, даже для детских площадок.
Умеренно опасную почву допускается использовать при благоустройстве участков с добавлением поверх чистого слоя земли толщиной более 500 мм. Опасный грунт перевозят на специализированный полигон для дальнейшей обработки.
Что такое котлованный грунт, можно узнать тут.
Расчёт притока воды
При обустройстве водоотводной системы очень важно произвести правильный расчёт её пропускной способности, в том числе необходимый объём зумпфов, количество и мощность насосов. В случае неправильных вычислений эффективность системы водоудаления может быть недостаточной. Как результат — может произойти постепенное затопление котлована
Как результат — может произойти постепенное затопление котлована.
Минимальная необходимая мощность используемых насосов определяется с таким расчётом, чтобы они могли успеть выкачать воду из приямков даже в случае различных форс-мажорных ситуаций: прорыва плывуна, обильных осадков, интенсивного таяния снега и льда.
В современном строительстве среднесуточный приток грунтовых вод в котлован высчитывается по формуле французского инженера Жюля Дюпюи:
Где Q – суточный дебет воды, к – фильтрационный коэффициент для водоносного слоя, Н – толщина водоносного слоя в метрах, R и rо – радиус депрессии и приведённый радиус котлована в метрах. Приведённый радиус, в свою очередь, вычисляется по формуле:
Где η – коэффициент соотношения длины и ширины стенок котлована, обозначаемых в формуле как L и В. Зависимость этого коэффициента от длины и ширины показана в таблице.
Для удаления воды из приямков можно использовать любые типы насосов, подходящие для этого: центробежные, диафрагмовые, а при загрязнении воды крупными частицами взвеси – грязевые насосы. Для выкачивания воды из водопонижающих скважин – артезианские и вакуумные установки. Главное условие, чтобы их суммарная мощность превышала максимальный расчетный дебет для котлована.
На видео показано применение систем водопонижения и водоотведения при устройстве котлована.
В целом системы водоотведения и водопонижения являются эффективным способом борьбы с высоким уровнем грунтовых вод при устройстве котлованов. Правда из-за их высокой себестоимости и потребности в привлечении спецтехники они редко малоприменимы для частного строительства.
Как правильно рассчитать водоотлив из траншеи?
Для расчета расхода (полагаю, что именно это имеется в виду под водоотливом) необходимо знать размеры траншеи (канавы) и собственно водоприток. Для этого составляется уравнение водного баланса. Оно включает в себя приток и отток, которые равны. Приток – это атмосферные осадки (берется из данных метеонаблюдений), подземные воды (если канава их вскрывает). Расход подземных вод Q=kIF, k – коэф. фильтрации, I – градиент потока, F – площадь сечения потока.
Отток – это величина испарения (если климат умеренный, то можно пренебречь) и объем воды, который канава способна пропустить за единицу времени. Расход (Q) считают по формуле: Q=wu, где w – площадь живого сечения, u – скорость. W – произведение глубины на ширину и на коэффициент заложения канавы.
Если объем, который поступит с учетом сильных осадков меньше того, который способна пропустить траншея, значит все в порядке. Если нет – надо увеличивать сечение и (или) уклон.
Расчет притока водных масс
Для водоотводной системы важно выполнить предварительные расчеты. Если они будут сделаны неправильно, эффективность водоотведения снижается. В результате котлован постепенно наполняется водой, а работы на участке останавливаются
В результате котлован постепенно наполняется водой, а работы на участке останавливаются.
Определяется минимальная мощность насосов. Они должны успевать откачивать воду даже при появлении нестандартных ситуаций — обильных и продолжительных осадков, прорыва плывуна, интенсивного таяния льда и снега.
Учитывается отношение ширине к длине:
- менее 1:10 для небольших емкостей;
- более 1:10 для широких котлованов разных форм, в том числе нестандартных.
Параметр равновеликого круга радиуса или r0 применяется, если емкость не имеет вытянутую форму. Для котлованов прямоугольной формы значение рассчитывается следующим образом:
| B/L | 0,2 | 0,4 | 0,6 | 0,8 | |
| η’ | 1 | 1,12 | 1,16 | 1,18 | 1,18 |
При неправильной форме используют формулу:
Для определения притока воды используют формулу текущего режима понижения уровня воды. Если выявлено несколько слоев почвы с разной водонепроницаемостью, нужно выявить средневзвешенное значение фильтрации:
Чтобы выявить фактическую подачу воды на конкретной скважине, строят совмещенные характеристики скважины, трубопровода, насосной установки.
Учитываются следующие особенности:
- Кривая bc характеризует насосную установку. Она строится с учетом того, что в напорном трубопроводе наблюдаются гидравлические потери.
- По линии а-1 видно геодезическую высоту подачи. Она соответствует разнице между местом излива воды из трубопровода и статическим уровнем воды в конкретной скважине.
- Линия а-2 обозначает место прохождения трубопровода;
- Линия а-3 определяет скважину.
- Линия а-4 означает совмещенную характеристику скважины и трубопровода. Для этого нужно прибавить к линии а-3 потери напора в трубопроводе от напорного патрубка до места сброса воды из трубопровода.
Во время строительства обычно используется вся система водопонизительных скважин. При этом общее снижение грунтовых вод зависит от общего дебита скважины.
Схема и технология осуществления
Рассмотрим схемы и технологии открытого и закрытого водоотлива из траншеи:
Чтобы сделать систему открытого водоотлива, оборудуются специальные приямки-водосборники в траншеях. В них находятся подводящие канавы, с шириной по дну не менее 50 см. Чтобы обустроить такой приямок производят извлечение грунта площадью 1 метр х1 метр или 1,5 метра х 1,5 метра. Глубина такого приямка составляет 1,5-2 метра.
Водосборник должен быть оборудован из перфорированной трубы, ее диаметр от 530 до 1020 мм. Количество водосборников может изменяться: оно зависит от уровня грунтовых вод, расположения других подземных конструкций, а также от условий строительной площадки для траншеи.
Чтобы предотвратить размывание траншеи, ее стенок и откосов, дополнительно используют искусственное понижение уровня грунтовых вод – закрытый метод водоотлива. Для этого организовывают скважины, не позволяющие разрушить целостность траншеи.
Какие насосы применяются?
Для открытого водоотлива используются центробежные насосы нескольких типов. Все они имеют разные характеристики, степень производительности, высоту всасывания и подъема воды:
- Насосы типа C. Предназначены для откачивания грязной воды. Имеют высокую производительность – до 120 кубов в час. Оснащаются двигателями на 7 кВт, высокой частотой вращения, имеют вес до 3 кг.
- Насосы типа K. Приборы консольного типа, имеют горизонтальную одноступенчатую конструкцию. Подают от 5 до 360 кубов воды в час. Соединяются с электродвигателем при помощи фланцев. Такие насосы могут использоваться при вакуумном водопонижении.
- Насосы типа МС. Секционные насосы, перекачивают чистую воду с температурой до 60 градусов, используются для поверхностного водоотлива. Производительность такого прибора достигает 150 кубов воды в час. Частота вращения составляет 3000 оборотов в минуту.
- Насосы типа НД. Одноступенчатые модели с двухсторонним входом воды. Подают воду с температурой до 100 градусов. Могут работать с эжекторными иглофильтрами, а также в трубчатых колодцах.
Грунтовой или закрытый водоотлив может использоваться в любом грунте, но часто его применение целесообразно в тех типах почвы, где откачка открытым методом может привести к обрушению стенок траншеи.
В этом случае нет необходимости обустраивать пологие откосы, делать шпунтовые ограждения. Качество водоотлива повышается, а количество времени на работы уменьшается.
Процесс обустройства закрытого водоотлива имеет свои особенности:
- используются иглофильтровые установки, понижающие уровень грунтовых вод;
- применение часто расположенных скважин с трубчатыми водоприемниками;
- фильтры монтируются на глубину 4-5 метров;
- делают траншеи шириной до 4-5 метра;
- если траншеи более широкие, то используются двухрядные установки.
Для опускания иглофильтров используют специальные гидравлические установки.
Используемые установки
Для закрытого водоотлива используются:
- Легкие иглофильтровые установки. Иглофильтровый прибор состоит из насосного агрегата, всасывающего коллектора, а также резинового шланга и самого иглофильтра. Это мобильные установки, их можно погружать в грунт в собранном виде. Они простые и надежные в эксплуатации, но на степень их эффективности влияет их герметичность. Наилучший вариант насосов, применяемых с установками – насосы, способные качать воду на высоту 8 метров.
- Эжекторные иглофильтры. Подходят для вакуумирования скважин. Самые распространенные установки ЭИ-2,5, ЭИ-4 и ЭИ-6. Конструкция состоит из иглофильтров с эжекторными водоподъемниками, распределительных трубопроводов и центробежных насосов.
На рисунке показана схема эжекторной установки с циркуляционным резервуаром. При такой системе вода, выбрасываемая из иглофильтра, попадает в контейнер, а затем сливается в циркуляционный резервуар. Потом часть жидкости высасывается насосом, а другая часть выводится за пределы траншеи.
Типовая технологическая карта на работу над котлованом
ТТК на устройство котлована составляется в момент проектирования здания. Если работы проводятся в мокрых грунтах второй группы, то глубина залегания может быть равна пределу от 2,5 до 9,1 м. Работы лучше осуществлять в летнее время. При составлении разбивочного чертежа необходимо нанести отметки дна котлована. Данные чертежа переносятся на обложку, которая имеет в составе столбы, прочно закопанные в землю. К ним прибивают доски, установленные на ребро с внешней стороны.
При разбивке котлована для больших фундаментов определяется контур на местности и на углах устанавливается обноска. Между противоположными обносками натягивается проволока. На обносках указывается глубина котлована. Перед началом рытья траншеи или котлована с откосами вешки устанавливаются от оси и вдоль бровок.
Если использовать одноковшовый экскаватор, то по мере увеличения плотности почвы производительность будет снижаться. Она зависит ещё и от способа разработки грунта. На этот показатель влияет еще и вместимость ковша. Производительность экскаватора повышается, если угол поворота стрелы будет уменьшен.
Экскаватор должен располагаться на рабочем месте, которое называется забоем. Его формы и геометрические размеры будут зависеть от оборудования и параметров, а также видов транспорта и размеров выемки. Устройство котлованов в грунтах, которые имеют повышенную влажность, предусматривает расположение транспортных средств и экскаватора таким образом, чтобы средний угол поворота оборудования от места заполнения ковша до места выгрузки оказался минимальным. Это требование обусловлено тем, что на поворот стрелы расходуется примерно 70 % рабочего времени цикла.
Формула расчета неприкосновенного водного запаса
Она выглядит таким образом: Vтр = Qтр.н. * tтр.н. + Qтр.в.*tтр.в. + Qтр.аупт.*tтр.аупт, где
- Qтр представляет собой показатель расходования воды на наружное и внутреннее водоснабжение;
- tтр – временной отрезок тушения огня с применением наружного и внутреннего противопожарного водопровода;
- Qтр.н. – показывает объем воды, необходимый для наружного тушения пожара (установлен нормативами);
- tтр.в. – временной отрезок для гашения огня внутренними пожарными кранами (установлен нормативами);
- Qтр.аупт. – расходование воды при применении установок пожаротушения, если такие имеются (нормативно установлены);
- tтр.аупт – промежуток времени, в течение которого происходит ликвидация очага возгорания с применением установок пожаротушения (нормативно определено).
Разновидности котлованов
Прежде чем заняться устройством котлована, необходимо рассмотреть его основные разновидности. На сегодняшний день известны критерии, по которым котлованы классифицируются на отдельные подвиды. С ними следует ознакомиться:
- необходимость наличия угловых креплений;
- количество откосов или их отсутствие;
- наличие наклонных стенок траншеи или котлована.
Последний фактор определяется основанием, которое может быть плитным или ленточным. Если на участке планируется возводить ленточный фундамент, то котлован будет иметь вид траншеи, располагающейся по периметру и в тех местах, где будут несущие стены.
Если вы планируете возведение плитного фундамента с подвалом, то котлован должен располагаться по периметру дома и в том месте, где будет находиться цокольный этаж. Перед началом работы необходимо осуществить земляные работы, они предусматривают:
- определение типа почвы;
- проведение анализа здания;
- выполнение расчета глубины котлована;
- проведение анализа климатического состояния региона.
Тип почвы определяется специальной экспертизой. Этот этап является обязательным, ведь с его помощью можно определить глубину основания, что обеспечит надежность и прочность здания в процессе эксплуатации. Можно осуществить ещё и анализ здания, которое будет выстраиваться на участке. Необходимо знать вес постройки, а также нагрузку на фундамент
Важно предусмотреть наличие самых мелких деталей, вплоть до материалов отделки полов, стен и кровли
Сообщение об ошибке
Strict warning: Only variables should be passed by reference в функции duble_node() (строка 191 в файле /home/s/seryis/ofips.rf/public_html/sites/all/themes/adaptivetheme/at_ofips/template.php).
Приток подземных вод к водопонизительной (дренажной) системе следует определять по формуле
где Q — полный приток подземных вод к контурной, иди односторонний приток к лилейной водопонизительной системе, м3/сут; k — коэффициент фильтрации, м/сут; h — толщина водоносного слоя при напорной фильтрации, или средняя глубина потока, равная (Н + у)/2, при безнапорной фильтрации, м (здесь H — напор подземных вод в водоносном слое, м; y — напор в расчетной точке, м); S — понижение уровня подземных вод в расчетной точке, м; Φ — фильтрационное сопротивление.
При установившемся режиме величину Φ определяют по формулам табл. 19.18.
ТАБЛИЦА 19.18. ФОРМУЛЫ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЛЬТРАЦИОННОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ Φ ПРИ УСТАНОВИВШЕМСЯ РЕЖИМЕ ФИЛЬТРАЦИИ
| № схемы | Схема | Расчетная формула |
| 1 | Совершенная или несовершенная контурная система; приток — в зависимости от понижения в заданной точке; при безнапорной или напорной фильтрации | Для кольцевой системы;для неполнокольцевой системыгде R — радиус депрессии, м; l — приведенный радиус водопонизительной системы, м; х — расстояние от центра контурной системы до расчетной точки вне контура (при расположении расчетной точки на контуре или внутри него х = r), м; lc — длина контура неполнокольцевой водопонизительной системы, м |
| 2 | Совершенная или несовершенная линейная система; приток — в зависимости от понижения в заданной точке; при безнапорной или напорной фильтрации | Φ = (R – x)/l,где х — расстояние от оси линейной системы до расчетной точки, м; l — длина линейной системы, м |
| 3 | Кольцевой дренаж в кровле водоносного слоя, содержащего напорные воды; приток при S = Sc = H – h | Для кольцевого дренажа;для неполнокольцевого дренажагде yc — радиус дрены, м; Sc — понижение на контуре |
| 4 | Кольцевой несовершенный дренаж в водоносном слое, содержащем безнапорные воды; приток при S = Sc = H – yc | Для кольцевого дренажа;для неполнокольцевого дренажагде yc – напор на контуре (уровень воды в дрене), м |
| 5 | Линейный дренаж в кровле слоя, содержащий напорные воды;S = Sc = H – h | |
| 6 | Линейный несовершенный дренаж в слое, содержащем безнапорные воды; приток при S = Sc = H – yc | |
| 7 | Котлован (пластовый дренаж), вскрывающий напорный водоносный слой | При r/h ≥ 0,5при r/h |
Область использования
Перед тем как приступить к непосредственному рытью котлована под строящееся здание, следует произвести ряд подготовительных работ. Все они подразделяются на две большие группы – внешнеплощадочные и внутриплощадочные. Под внешними работами подразумевается подведение к стройплощадке всей необходимой инфраструктуры – подъездных путей, линий электропередач и иных внешних коммуникаций.
К внутренним относятся подготовительные работы, производимые непосредственно внутри периметра строительной площадки: очистка территории, установка бытовых помещений, электрораспределительных щитов и т.д. Одним из важнейших этапов внутриплощадочных работ является устройство систем водоотлива.
Монтаж фундамента здания
Водоотлив из котлована предназначается для своевременного удаления дождевых, талых или грунтовых вод. Наиболее простым и распространённым решением данной проблемы является устройство водоотлива открытого типа. Такой способ осушения котлована и прилегающих территорий целесообразно использовать, если его стенки и дно сложены следующими породами:
- Связные грунты, включающие в себя тонких прослоек и линз песка.
- Несвязные грунты плотного сложения, с достаточным сопротивлением вымыванию.
- Слоистые грунты, расход подпочвенных вод в которых не превышает средние значения по СНиП.
- Водонепроницаемые плотные виды грунтов, способствующие скоплению дождевых и талых вод внутри котлованов и траншей.
Откачка грунтовых вод через скважины
Применение открытых систем по удалению воды не рекомендуется на несвязных грунтах из-за высокой вероятности вымывания стенок котлована и водоотводных траншей. Как правило, в этом случае используются закрытые дренажные системы, или иные способы осушения. На рыхлых почвах открытый водоотлив из котлована следует применять только в экстренных случаях. Например, когда из-за водонасыщенности почвы существует угроза её перехода в состояние плывуна, что является аварийной ситуацией, грозящей обрушением стен.
Также допускается использование подобной методики на несвязных грунтах в том случае, если откосы котлована дополнительно укреплены шпунтовыми стенками глубокого заложения. Как вариант, во избежание размывов водоотводная траншея закрепляется по дну и стенкам гравийно-песчаной смесью или щебнем.
Зачем нужно производить зачистку дна?
Зачистка дна котлована необходима для выравнивания земляной поверхности до создания ровной и прочной площадки, на которой будут размещаться фундаментные конструкции. На этом этапе устраняются высотные перепады земляного основания и места излишне рыхлого грунта, где при уплотнении возможна глубокая просадка почвы.
Механизированная выемка грунта землеройными машинами постоянно контролируется нивелирами. Когда до проектной отметки остается 100 – 200 мм выемку грунта механизмами прекращают. В дальнейшем подготовку основания производят доработкой грунта и зачисткой дна до проектной отметки вручную или механизированно с привлечением специальной строительной техники.
Какими технологиями можно производить?
Зачистка земляного котлована выполняется ручным или механизированным способом: бульдозерами –планировщиками, экскаваторами или скреперными машинами. Выбор способа планировки нижней площадки выемки зависит от следующих факторов:
Размеры котлована и объем предполагаемой выемки. На небольших площадях с незначительным количеством недобранного грунта лучше всего применять ручную зачистку.В этом случае начинают дочищать основания по одной из главных осей, постепенно перемещаясь по котловану
Во время проведения работ важно ориентироваться на контрольную отметку, нанесенную на деревянный колышек. Для простейшего контроля зачистки основания до проектного горизонта рекомендуется натянуть между двумя противоположными колышками стальную проволоку или прочную нить из полиэстера
Мерной лентой строительной рулетки через 1 – 2 метра делают замеры глубины зачистки
Таким образом выполняется зачистка дна ручным способом одним человеком. При выполнении работ двумя или тремя рабочими, площадка разбивается на равные смежные площадки и проводится послойная зачистка основания. На больших площадях и значительных объемах выемки недобранного грунта рекомендуется применять механизированный способ доработки земляных масс.
Стесненность котлована. Если горизонтальная площадка земляного основания здания размещена на сложном рельефе, соприкасается с другими зданиями сооружениями или особо ценными архитектурными памятниками, зачистка выполняется исключительно ручным способом.
Категория грунта. На мягких грунтах планировку земляного основания выполняют бульдозерами и мини-бульдозерами. Во время выполнения работ бульдозер от крайнего откоса передвигается по спирали, перемещаясь по направлению к осевой линии выемки от земляного откоса. Движение механизма поступательно-челночное, с чередованием рабочей проходки вперед и обратным холостым. Вид фундамента и глубина его заложения. Если проектом предусмотрено устройство монолитного плитного фундамента, размещаемого по всей площади котлована, для его зачистки отлично подходит механизированный способ планировки бульдозером или легким экскаватором с прямой лопатой.Широкие траншеи, подготовленные для ленточных фундаментов, зачищают вручную или экскаватором, постоянно контролируя уровень срезки почвы до проектной отметки. Выемки под столбчатые фундаменты обычно зачищают вручную, механизированный способ практически не применяется.
Вакуумная технология
Вакуумный способ – это осушение участка снижением УГВ созданием стабильного вакуума для внешних водоприемников, то есть, фильтровальных участков труб. Эта технология используется при сложных условиях строительства – низкой водопроницаемости грунта, коэффициенте фильтрации составляет ≤ 0,05-2 метров в сутки, неоднородности грунта, его расслоении на водонасыщенные и водоупорные пласты.
Технология вакуумного водопонижения
В этой технологии также используются иглофильтры, вмонтированные в вакуумное оборудование. Метод применяется при необходимости осушения песчаных грунтов, в том числе пылеватых и мелкозернистных.
Подводное строительство – какое оно?
Ремонт сложной техники или возведение огромных зданий сейчас ни у кого удивления не вызывает. Для квалифицированного инженера, опытного строителя, архитектора это не проблема. Но интересовались ли вы тем, как ремонтируют огромный пассажирский лайнер, обслуживают сверхтяжелые современные танкеры, строят мостовые переходы и сооружают подводные объекты? Такие задачи – и без того достаточно серьезные – усложняются тем, что все работы нужно выполнять в воде. И чтобы решать такие задачи, инженеры специально для таких целей создали коффердамы.
Коффердам
Это английское слово, которые многие из вас наверняка слышат впервые, дословно переводится на русский язык как «сундук». В целом, коффердам – это временная конструкция, своего рода водонепроницаемый каркас, который устанавливается в воду там, где нужно выполнить ремонтные, строительные или иные инженерные работы.
Строительство под водой
Для ремонта морского и речного транспорта, для постройки мостов и прокладки трубопровода под водой используют коффердамы
Подсчет объемов земляных работ
Земляные работы – трудоёмкий и сложный вид хозяйственной деятельности, связанный с большими затратами на реализацию. Определение сметной стоимости всего комплекса операций и составление календарного плана требует точного расчёта. Он основан на выполнении целого ряда подробных измерений и вычислений. Масса, объём грунта, удаляемого при устройстве траншей или котлованов, и другие факторы влияют на выбор техники, предназначенной для выемки и вывоза земли. Это также оказывает воздействие на уровень затрат. От вида и сложности выполняемых земляных работ напрямую зависят технические характеристики и специфические особенности применяемых машин.
Подготовка к выполнению расчёта объёма работ требует оценки естественного рельефа участка, предназначенного под застройку. Если он сложный и нуждается в изменениях, работа начинается с вертикального планирования, включающего выемку и перемещение грунта, а также его отсыпку и уплотнение.
- Предварительное рыхление грунта.
- Удаление его в отвал.
- Строительство насыпей, в том числе с последующим уплотнением.
- Рытьё каналов, траншей и котлованов, а также обратная деятельность, осуществляемая после планировки поверхности, уплотнения грунта, укладки трубопроводов и возведения фундаментов.
- Выравнивание откосов и зачистка дна земляных сооружений.
Земляные работы часто выполняются на подготовительном этапе строительства зданий и других объектов. В этом случае подсчёт их объёма приобретает особое значение для определения даты ввода сооружений в эксплуатацию. Он осуществляется с учётом класса грунта в соответствии с требованиями нормативных документов.
