Котлована

Одной из характерных особенностей строительства является необходимость устройства котлована под возводимые здания и сооружения, формы и размеры которого зависят от назначения, размеров и объемно-планировочного решения подземной части объекта. Разработку котлована выполняют механизированным способом. В качестве ведущей землеройной машины, как правило, принимают одноковшовые экскаваторы. Котлован под здание является временным сооружением и предназначен для вскрытия и подготовки оснований, возведения фундаментов под несущие строительные конструкции и производственное оборудование, возведения стен подземной части здания. Срок службы котлована определяется продолжительностью выполнения названных работ, до момента обратной засыпки его пазух и проемов.

Проектируют и разрабатывают котлованы по соответствующим строительным нормам и правилам, предусматривая высокий уровень механизации выемки и перемещения грунта. Рабочий проект устройства котлована является обязательным документом в составе проекта производства работ (ППР) на возведение нулевого цикла.

Технологическую схему выемки и перемещения грунта из котлована, входящую в состав рабочего проекта, как правило, проектируют в нескольких альтернативных вариантах, из которых в итоге принимают наиболее рациональный. На первом этапе рабочего проектирования, чтобы в последующем принять эффективные решения, изучают: грунтовые условия площадки, пользуясь данными инженерно-геологических изысканий; рельеф и характер местности; формы и размеры котлована; наличие и состояние землеройной и транспортной техники для выемки и перемещения грунта и другие вопросы. Устанавливают примерные сроки и период разработки (устройства) котлована с учетом нормативных сроков возведения подземной части и продолжительности строительства объекта в целом.

В задачу рабочего проектирования устройства котлована входят:

- определение (или уточнение) параметров и формы котлована, объемов выемки и переработки грунта по процессам;

- выбор наиболее эффективных землеройных и транспортных машин для производства земляных работ в условиях заданных размеров и формы котлована, объемов выемки, группы грунта и характера местности;

- инженерные расчеты технологических параметров рабочего места экскаватора для проектирования рабочих нормалей экскаваторных забоев;

- формирование и расчет технологической схемы разработки котлована;

- расчет диспетчерского графика и проектирование технологической схемы работы транспорта, принятого для вывозки грунта;

- расчет производительности экскаваторных работ и технико-экономическое обоснование проекта рациональной технологической схемы выемки и перемещения массивов грунта;

- составление калькуляции затрат труда и машиноемкости работ по процессам выемки грунта и подготовки котлована к устройству фундаментов для принятой схемы производства работ;

- разработка комплекта технологических карт на основные процессы по устройству котлована и оснований, регламентирующих продолжительность, высокую производительность и надежность процессов, необходимое качество и безопасность работ, высокий уровень культуры производства, включая сохранность окружающей среды;

- разработка комплексного календарного плана устройства котлована и подготовки оснований под фундаменты, увязанного с общим планом возведения нулевого цикла.

В курсовом и дипломном проектировании при решении названных задач, целесообразно составлять комплексную технологическую карту на разработку котлована и подготовку оснований с соответствующим проектированием технологических схем и нормалей по входящим в комплекс основным процессам выемки и перемещения грунта.

Исследования и анализ результатов практики показывают, что эффективность применения современных экскаваторов, надежность технологических процессов разработки котлованов, высокая производительность и безопасность работ зависят, главным образом от того, насколько параметрические характеристики экскаватора и транспортных средств, принятых для производства работ, соответствуют размерам котлована и грунтовым условиям. Такое соответствие устанавливается с помощью функционального анализа и математического моделирования процессов экскавации и работы транспорта.

Математическая модель и приемы расчета должны увязывать кинематическую схему перемещения рабочих органов экскаватора и размеры проектируемой выемки, обеспечивая при этом достаточную точность определений и регламент забойных условий.

В настоящей главе рассмотрены основные вопросы разработки котлована с учетом современных требований к производству земляных работ. Изложены принципы расчета формы и размеров котлована. Составлена и изложена с разработкой математического аппарата методика расчета технологических параметров рабочего места одноковшовых экскаваторов, оборудованных прямой лопатой, обратной лопатой, драглайном. Приведены основные положения для выбора экскаваторов в зависимости от вида их рабочего органа и грунтовых условий, обобщена и изложена современная унифицированная методика расчета параметров экскаваторных забоев, а также расчета и формирования технологических схем разработки котлованов одноковшовым экскаватором, даны аналитические примеры вариантного проектирования.

Одноковшовые экскаваторы относятся к самоходным землеройным машинам цикличного действия и предназначены для разработки грунтов I...IV групп. Для разработки котлованов под здания и сооружения чаще всего принимают экскаваторы 3-й и 4-й размерных групп преимущественно с погрузкой грунта в транспорт.

Размерные группы одноковшовых экскаваторов

Размерная группа	Объем ковша м3	Основные модели
с гибкой подвеской	с жесткой подвеской
	0.4...0.5	ЭО-3311Б, Э-302А,Э-304Г	ЭО-3121Б, ЭО-3322А,ЭО-3322Б
	0.65...1	ЭО-4111Б, Э-652Б, Э-1251Б	ЭО-4123, ЭО-432,ЭО-4121А
	1...1.6	ЭО-5112А, ЭО-5114	ЭО-5122
	1.6...2.5	ЭО-6111Б,ЭО-6112Б,ЭО-6112БС	ЭО-6121, ЭО-6122

Примерный состав основных процессов по устройству котлована и подготовки

оснований в обычных условиях

Наименование процессов

Обоснование по ЕНиР и расчету

Механизированные процессы 1.Срезка растительного слоя бульдозером 2.Погрузка и вывозка растительного грунта 3.Разработка грунта одноковшовым экскаватором 4.Удаление грунта из забоя автосамосвалами 5.Разработка недобора грунта бульдозером 6.Удаление грунта, полученного от недобора 7.Уплотнение грунта по площади оснований (при необходимости) 8.Обратная засыпка пазух котлована бульдозеров, м   Ручные процессы 9.Разработка грунта с разрыхлением вручную при подготовке оснований под фундаменты 10.Прием и разравнивание грунта на отвале 11.Послойное трамбование грунта при засыпке пазух котлована 12.Откидывание разрыхленного грунта 13.Срезка грунта и планировка откосов котлована

Е2-1-5; Е2-1-6 Е1-3; расчет ЕниР, сб.2,вп.1 расчет Е2-1-22 Е1-3; расчет ЕниР, сб.2,вп.1 Е2-1-34   Е2-1-55,Е2-1-56 Е2-1-57 Е2-1-58 Е2-1-56 Е2-1-61

Тип экскаватора, его модель и вид рабочего оборудования выбирают, исходя из грунтовых и климатических условий, объемов выемки и сроков производства работ, размеров котлована, дальности транспортирования и других факторов.

Экскаваторы на гусеничном ходу рекомендуется применять при сосредоточенных объемах работ, не требующих частых перебазировок машины, при работе на слабых грунтах и разработки скальных пород. Экскаваторы на пневмоколесном ходу применяют при работе на грунтах с высокой несущей способностью, при рассредоточенных объемах работ, когда требуются частые перебазировки машин. Навесные экскаваторы на пневмоколесных тракторах применяют при небольших рассредоточенных объемах и в условиях бездорожья.

Краткие технические сведения о некоторых современных одноковшовых экскаваторах приведены в главе 4 настоящего пособия.

В ходе устройства котлована и подготовки оснований к возведению фундаментов выполняют большой комплекс механизированных и ручных землеройных и транспортных процессов. Основные из них приведены в таблице.

Технологическое проектирование разработки котлована начинают с определения (уточнения) его линейных размеров. Затем рассчитывают объемы выемки грунта. Для производства работ, исходя из физико-механических свойств и группы грунта по трудности разработки, габаритов котлована и объемов выемки выбирают тип и модель ведущей землеройной машины - одноковшовый экскаватор, а к нему автомобили-самосвалы для вывозки грунта на заданное расстояние.

Выбор комплекта машин (экскаватора и автосамосвалов) и проектирование технологии земляных работ выполняют в соответствии с действующими СНиП в 2...3 сопоставимых вариантах. После того, когда по каждому из вариантов будет принят комплект землеройного и транспортного оборудования, проектируют экскаваторные забои и варианты технологической схемы разработки котлована в целом. Производительность экскаватора и транспорта увязывают соответствующими расчетами. Наиболее рациональный вариант разработки принимают к производству по результатам технико-экономического анализа.