Для чего, как и с помощью чего производится водоотлив из траншей?

Составные части расчета объема земляных работ при прокладке трубы

необходимо рассчитать ее геометрические размеры

Расчеты производятся по геометрическим правилам определения объема фигуры. Для этого нужно знать несколько основных показателей. В первую очередь, форму траншеи.

В зависимости от характера грунта и особенностей трубопровода она может быть:

1. Правильным прямоугольником, если благодаря плотному грунту получаются вертикальные боковые стенки.
2. Трапецией при косых боковых стенках.

Для расчетов требуется узнать основные параметры траншеи:

• общую длину;
• высоту каждой из стенок;
• ширину по дну и верхней поверхности;
• кубатуру труб.

• объем объекта,
• периметр,
• площадь,
• количество вынутого грунта.

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.

Требования к конструкционным элементам

Выполнение котлованов — это ответственный строительный этап при возведении объекта, оно должно соответствовать проекту и СНиП 45.13330.2017.

Производство работ при возведении котлована по этапам:

1. Выполнение проектных работ с установлением параметров выемки.
2. Выбор грунта по проектным размерам.
3. Выгрузка/транспортировка/складирование грунта.
4. Выполнение, выравнивание и укрепление откосов.
5. Планировка днища.
6. Возвратная засыпка земли согласно проекту.

Конструктивными элементами котлованов считаются:

• днище — горизонтальная плоскость, самый низкий уровень земли в котловане;
• бровка — верх края откоса, т.е. линия пересечения откоса с поверхностью земли;
• подошва — низ края откоса, место соприкосновения откоса и днища;
• откосы — косые плоскости по бокам внутри котлована;
• стены – вертикальные плоскости по бокам внутри котлована;
• берма — горизонтальная площадь около откоса, не засыпанная грунтом. Ее функция – это защита котлована от попадания в него отработанного грунта.

Базовой характеристикой котлована является коэффициент откоса, который определяется по формуле m=h/a, где:

• h — высота ямы;
• a — это основание откоса.

Что такое откосы и стенки котлована, расскажет эта статья.

Лучшее время для рытья

Специалисты называют позднюю весну лучшим временем для устройства углубления под фундамент. Грунт рыхлый, на дне не скапливаются талые воды, стены не оплывают вместе с таянием снега. Все вышеперечисленные проблемы могут быть при строительстве ранней весной.

Осенью откачка дождевой воды из ямы занимает время и для этого используют дренажные насосы. Зимой, из-за промерзшего грунта, придётся привлекать дополнительную технику для рытья. При низких температурах сложно укрепить бетоном стены строительного котлована и фундамента.

Этапы разработки и обустройства

Процесс состоит из следующих этапов:

1. Проектные работы, нанесение планировки на местности.

2. Подготовка территории под углубление: расчистка площадки от лишней растительности, старых построек и других помех.

3. Предварительное снятие верхнего слоя грунта.

4. Перенос старых инженерных коммуникаций, если они есть на площадке под будущим сооружением.

5. Выемка грунта на заданную в проекте глубину по проектным параметрам. Вывоз части грунта для утилизации. Снятый ранее первый слой понадобится для обустройства насыпи.

6. Укрепление стен и откосов котлована под строительство. Укладка новых систем коммуникации.

7. Засыпка и обустройство насыпи.

Классификация котлованов

Типы котлованов в строительстве могут быть:

· ленточный;

· плиточный;

· столбчатый;

Различаются они по углам наклона, способу укрепления стенок, количеству откосов или их отсутствием, объему вынутого грунта.

Котлован под ленточный фундамент

Выемка земли под данный фундамент может быть в виде котлована или траншеи. Траншея представляет собой ров по периметру здания и под его несущими стенами. Используется для постройки малоэтажных зданий и хозяйственных сооружений (гараж, баня, теплица). Имеет следующие преимущества:

· достаточное обеспечение надежности несущей конструкции;

· отсутствие необходимости привлечения тяжелой строительной техники;

· меньший объем работ подразумевает их меньшую стоимость;

· не требуется вывозить большое количество грунта;

Котлован в строительстве ленточного фундамента используется реже. Его применение оправдано, если в здании планируется обустройство подвала или цокольного этажа. Также, в случаях сильного насыщения грунта влагой в месте строительства.

Котлованная яма под плиточный фундамент

Ведётся тяжелой строительной техникой. Способ рытья – ступенчатый, где каждая ступень меньше предыдущей на 0,5 метра. Имеет длину и ширину равную фасадной части здания. Глубина зависит от типа почвы на месте строительства и высотности здания.

Чем слабее почва, тем глубже придется делать фундамент и выемку земли для него. Торфяной слой в почве под котлован в строительстве недопустим: его придется снимать полностью.

Для хорошего дренажа (отвода подземных вод) должен быть небольшой уклон ямы в одну сторону.

Выемка грунта под столбчатый фундамент

Вид траншеи имеет также котлован в строительстве столбчатого фундамента. Роется она вдоль границ фасада здания. На дне рва делаются шурфы для углубления в них столбов под углами и несущими стенами будущего здания. Глубина скважины для опор зависит от высоты строения, но не может быть менее 0,5 метров. Шаг между столбами – 1,5-2,5 метра.

Укрепление стенок сооружения

Существует несколько способов придания откосам ямы большей надежности:

1. Цементирование. Применяют для исключения воздействия на соседние здания вибрации. По стенам и откосам устанавливают арматуру, на которую набрасывают бетон. Для увеличения прочности, в откосах углубления под углом бурятся скважины. В них, с помощью полых труб, заливается бетон.

2. Шпунтование. Вдоль откосов строится стена из шпунтов, зафиксированная распорками или анкерами. Применяют на слабых и заболоченных грунтах.

3. Использование геотекстильного полотна или сетки. Новый способ укрепления стен котлованов в строительстве. Применяется для защиты фундамента от эрозийных процессов на насыщенных влагой почвах.

Не может быть прочным то, что построено на зыбком основании. Поэтому обустройство котлована в строительстве – один из самых важных и ответственных этапов. Данную работу лучше доверить специалистам.

Какая техника используется при копке траншеи?

Копка траншеи лопатой (вручную) эффективна при малообъемных работах и на твердых грунтах (например, на суглинке). Способ оптимален при невозможности подогнать технику к строительному участку или необходимости вырыть траншеи в условиях обильной прокладки инженерных коммуникаций. Во всех остальных случаях, когда нельзя обойтись рытьем вручную, применяется такая техника:

• бара (траншеекопатель или грунторез);
• мотоблок;
• экскаватор (мини-экскаватор) и бульдозер.

Бара эффективна для работ по выемке узких траншей (до 40 см), глубина которых составляет до 2 м, например, при необходимости проложить газопровод или водопровод. Кроме прочего, бара стоит дешевле, нежели экскаватор. Она быстрее в работе и ею легче вырыть окоп на небольшой территории.

Мотоблоком, если не удастся полностью механизировать рытье траншей, то получится значительно упростить этот способ. Им проводиться рыхление грунта с его последующей выемкой лопатой. Способ полезен при осуществлении фундаментных работ, когда нужно сделать широкий подкоп на небольшую глубину.

Чтобы сделать подкоп правильно, удобно работать мини-экскаватором с бульдозером. Малогабаритность и маневренность позволяет быстро манипулировать бульдозером на небольших участках, например, дачах. Он удобен наличием гусениц, которые не повреждают асфальт. Работать бульдозером можно, если требуется сделать окоп, глубина которого 2.5 м, а ширина – 28-38 см.

Траншея под водопровод

Чтобы разработать подкоп под водопровод, необходимо правильно определить уровень промерзания грунта. Если делать окоп глубже, необходимо обеспечить его безопасность, например, установить подпорки по всей длине.

Рытье траншеи экскаватором

Чтобы выкопать траншею под водопровод, можно использовать окоп трех видов:

• прямоугольного сечения с отвесами;
• в форме трапеции с наклонными стенками;
• смешанные.

Первый вид предполагает минимум земляных работ, небольшую ширину выемки. Такой способ обустройства водопровода требует устройства крепления стенок, чтобы сохранить безопасность работников, так как существует риск обвала.

Второй тип может обходиться без крепления. Чтобы выкопать траншею требуется много пространства для маневренности, которая утрудняется по мере разработки все большей площади грунта.

Смешанный тип эффективен там, где глубина траншеи стыкуется с грунтовыми водами. В таком случае, сверху окоп укрепляется откосами, а внизу – отвесными стенками.

Чтобы правильно определить, какая техника нужна, необходимо ответить на такие вопросы:

• какую длину имеет водопровод;
• какой ежедневный объем работ;
• в каких условиях ложится водопровод.

Для рытья траншеи под водопровод эффективен мини-экскаватор. Его главное преимущество – маневренность, а недостаток – малая производительность: примерно 20 м/8ч. Чем крупнее техника используется, чтобы проложить водопровод, тем выше производительность, но хуже маневренность.

Траншея под газопровод

Подкоп под газопровод делается относительно неглубокий. Обычно глубина установки составляет 0.6 м. В перегруженных местах с обилием автомобильного трафика, допускается глубина не менее 0.8-0.9 м, а при работе с трубами высокого давления глубина выемки должна быть не менее 120 см.

Рытье траншеи барой

Главная задача траншеи – предотвратить повреждение проложенных труб. О каком бы типе инженерных коммуникаций не шла речь. Контроль правильности прокладки труб освидетельствует специальный акт госслужб.

Существует и технология определения дна выемки, в которую укладывается газопровод. Если диаметр трубы составляет до 1000 мм, то делается подкоп глубиной – 0.8 мм и больше. Если диаметр трубы – более 1000 мм, то бульдозером нужно прокопать выемку больше 1 м.

На то, какой будет сделан окоп, также влияет характеристика грунта на стройплощадке. Песчаные грунты требуют выемки глубиной не менее 1.2 м, скальные, каменистые грунты — от 0.6 м, а торфяники и грунты с высоким содержанием воды – 1.1 м.

Ширина траншеи зависит от того, какие инструменты решит применить застройщик, а также типа грунта. Чтобы узнать, какой она будет, необходимо прибавить к ширине ковша показатели движения грунта для разных местностей. Например:

• пески и супеси – ширина установки + 0.15 м;
• глина и суглинки – ширина установки + 0.40 м;
• скалы или мерзлый грунт – ширина установки + 0.4 м.

Если, чтобы выкопать траншею применяется бара, то ширина траншеи будет соответствовать ровно ширине ее рабочей установки.

Виды и типы

Прежде всего, котлованы подразделяются на постоянные и временные сооружения. Первые после завершения строительных работ не засыпаются, а продолжают эксплуатироваться. Например, каналы и дорожное покрытие. Котлованы временные после завершения возведения объекта засыпаются, например, под фундаменты.

Кроме того, их разделяют по таким признакам:

• типа и габаритов строящегося объекта;
• глубины выборки грунта;
• установки откосов;
• видов креплений, которые предназначены для предупреждения обвала грунта;
• разновидности боковых стен: вертикального и наклонного расположения, а также ступенчатые варианты.

О важности определения вида котлована для строящегося объекта расскажет эта статья

Методики водопонижения

Водоотлив нужен для своевременного отведения талых, грунтовых и дождевых вод. Перед выполнением работ проводится предварительное исследование грунта и строительной площадки, подбирается подходящий метод откачки воды.

Учитываются следующие технические параметры:

• схема, по которой выполняется выемка грунта;
• объем воды с учетом вместимости емкости;
• глубина отверстия для установки насосов;
• расчет количества поступающей воды в котлован;
• определение времени на откачку с сохранением параметров перемычек и откосов.

Технология осушения является сложным комплексом мер, требующим профессионального участия и привлечения оборудования. Необходимо учитывать особенности, характеристики почвы, конкретного котлована.

Применяются стандартные способы организации водоотлива:

1. Открытый водоотлив. Процесс выполняется напрямую из котлованов и траншей.
2. Закрытый. Откачка выполняется через технологические углубления или скважины, которые находятся за пределами котлована. Используются специальные фильтры для сбора водных масс.

В большинстве случаев используется открытый тип, но выбор зависит от конкретных условий на строительной площадке и качества грунта

Важно руководствоваться требованиями регламентов и строительных норм

В процессе откачки воды ведется постоянное наблюдение за откосами и другими укрепляющими конструкции. Если появляются проблемные участки, проводится укрепление. На качество работы влияет состояние монтажных элементов и перемычек.

Открытый

Такой тип водооткачки становится наиболее простым и распространенным решением. Он подходит в тех случаях, когда стенки и дно организованы из грунтов следующих типов:

• связных, имеющих включения песка и тонких прослоек;
• слоистых, где расход почвенных вод относится к среднему уровню;
• несвязный с плотным сложением, отличающихся достаточным сопротивлением вымыванию;
• водонепроницаемых плотного типа, в которых скапливаются дождевые и талые воды.

При выборе открытого водоотлива используются конструкции:

Кавальеры
Это обваловка стенок оградительного типа, Которая выполняется с нагорной стороны или по периметру.
Нагорная канава
Закладывается, если наблюдается уклон на площадке. Система используется, если вода стекает в котлован с верхней точки участка.
Канавы, лотки, открытые дренажи
Элементы позволяют эффективно отводить влагу

Важно правильно рассчитать уклон. Учитываются требования регламентов и строительных норм.
Насосное оборудование
Используются стационарные системы или переносные компрессоры. Последние элементы используются, если требуется постоянная откачка воды.
Водосборные колодцы
Обеспечивается устройство зумпфы и приямки

Систему оборудуют на дне котлована, чтобы эффективно собирать грунтовые или талые воды.

Последние элементы используются, если требуется постоянная откачка воды.
Водосборные колодцы
Обеспечивается устройство зумпфы и приямки. Систему оборудуют на дне котлована, чтобы эффективно собирать грунтовые или талые воды.

При выборе открытой системы выполняются подробные расчеты. Их использование возможно, если крутизна склона траншеи составляет 75-90 градусов. При этом минимальный уклон составляет 2-3 см на каждый метр относительно горизонта.

Закрытый

Если для участка характерны несвязные грунты с низкой сопротивляемостью к вымыванию, могут разрушиться стенки котлована или траншей.

В данном случае предпочтительнее закрытые системы. Такой вариант очистки вод применяется при строительстве на рыхлых почвах.

Используются такие методики:

• иглофильтровый;
• вакуумный;
• электроосмос для расширения области действия иглофильтровых установок.

Система основана на эффективном понижении уровня воды с использованием искусственных средств. Это совершенный и эффективный, но и непростой в организации метод. Работа осуществляется путем перекачки воды через скважины, которые располагаются вдоль траншеи или вокруг котлована.

Схема и технология осуществления

Рассмотрим схемы и технологии открытого и закрытого водоотлива из траншеи:

Открытого

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:

1. 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.
2. 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.
3. 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.
4. 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.

Закрытого

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.

Используемые установки

Для закрытого водоотлива используются:

1. 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.
2. 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.

Исходные данные для вычисления

Расчет кубатуры выемки считается одним из важных этапов для определения трудозатрат и стоимостных показателей по выборке земли. По объемам грунта принимают методы исполнения работ, разрабатываются технологические приемы для ключевых процессов строительства, рассчитывают сметы СМР и технико-экономические показатели.

По полученным результатам устанавливается необходимость численности персонала, строительной техники, транспортных машин и стройматериалов.

Площадь является ключом к расчету объема. Большинство формул содержат в себе формулу площади для простейших геометрических фигур от круга до параллелограмма. Для определения кубатуры полученную площадь умножают на высоту. Если котлован не имеет правильной формы, его можно условно разбить на более мелкие классические конфигурации.

Характеристики днища в плане, определяют на стадии проектирования, с учетом геометрии фундамента, методов возведения, а также промежутка для опалубки. Этот параметр будет зависеть от двух базовых характеристик — глубины промерзания почвы и уровня подпочвенных вод по периметру котлована.

Найти глубина выемок можно по проектным данным: от «черной» или «нулевой» отметки плоскости земли до отметки закладки фундаментного основания и понижается на величину толщины снятия растительного грунта, если этот объем подсчитываться дополнительно.

При выборе ширины и длины выемки, имеющей вертикальные стенки должны принимать во внимание характеристику подвала и фундаментов, в том числе толщину изоляционного слоя и опалубку с креплениями. Крутизна откоса котлована — это отношение высоты котлована к длине откоса

На этот показатель влияет качество грунта и высота котлована. Для выполнения расчета объема выемки, потребуется знать ее базовые величины

Крутизна откоса котлована — это отношение высоты котлована к длине откоса. На этот показатель влияет качество грунта и высота котлована. Для выполнения расчета объема выемки, потребуется знать ее базовые величины.

Например, если яма имеет габариты:

• Ширина (В): 10 м;
• длина (L): 16 м;
• глубина (Н), 3 м;
• глубина выемки и длина откоса, 1:2 (один к двум);
• периметр выемки равняется, 52 м;
• площадь котлована будет равна, 160 м2;
• кубатура грунта, 948 м3.

Если у разработчика имеются данные поперечного сечения поля, использование их является предпочтительным при расчете объема. Данные поперечного сечения, обозначены в проекте и представляют информацию о высоте и местоположения точек на грунте. Эти точки могут быть использованы в качестве координат для определения площади.