Особенности ндс грунтового массива при разработке грунта из глубокого котлована

Опубликовано: 26.04.2024

CC BY

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Мирсаяпов И. Т., Сафин Д. Р.

В статье рассматриваются некоторые результаты экспериментальных исследований влияния поэтапной разработки котлована на напряженно-деформированное состояние грунтового массива при совместном деформировании с ограждающей конструкцией . Приводятся графики изменений активного и пассивного давлений грунта , изгибающих моментов в ограждающей конструкции в зависимости от этапов разработки грунта . В результате проведенных исследований получены определенные выводы.

Calculation of bearing capacity and settlements of the bases at long action of static loading

Article is dedicated to experimental researches of graded excavation's influence on deflected state of ground body consistent with rabbet. Graphs of changes of active pressure , passive lateral thrust and bending moments in rabbet are shown. As a result of experiments conducted some conclusions are made.

Текст научной работы на тему «Экспериментальные исследования НДС грунтового массива при совместном деформировании с ограждающей конструкцией консольного типа в процессе поэтапной разработки котлована»

Мирсаяпов И.Т. - доктор технических наук, профессор

Сафин Д.Р. - кандидат технических наук, доцент

Казанский государственный архитектурно-строительный университет ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НДС ГРУНТОВОГО МАССИВА ПРИ СОВМЕСТНОМ ДЕФОРМИРОВАНИИ С ОГРАЖДАЮЩЕЙ КОНСТРУКЦИЕЙ КОНСОЛЬНОГО ТИПА В ПРОЦЕССЕ ПОЭТАПНОЙ РАЗРАБОТКИ КОТЛОВАНА АННОТАЦИЯ

В статье рассматриваются некоторые результаты экспериментальных исследований влияния поэтапной разработки котлована на напряженно-деформированное состояние грунтового массива при совместном деформировании с ограждающей конструкцией. Приводятся графики изменений активного и пассивного давлений грунта, изгибающих моментов в ограждающей конструкции в зависимости от этапов разработки грунта. В результате проведенных исследований получены определенные выводы.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: грунт, ограждающая конструкция, активное давление, пассивное давление, отклонение.

Mirsayapov I.T. - doctor of technical sciences, professor

Safin D.R. - candidate of technical sciences, associate professor

Kazan State University of Architecture and Engineering EXPERIMENTAL SURVEYS OF DEFLECTED STATE OF SOIL BODY CONSISTENT WITH RABBET IN THE PROCESS OF GRADED EXCAVATION OF DITCH ABSTRACT

Article is dedicated to experimental researches of graded excavation’s influence on deflected state of ground body consistent with rabbet. Graphs of changes of active pressure, passive lateral thrust and bending moments in rabbet are shown. As a result of experiments conducted some conclusions are made.

KEYWORDS: ground, protecting design, active pressure, passive pressure, bend, deviation.

Многолетний опыт проектирования и строительства сооружений с подпорными стенками подтверждает мнение, что гибкие стенки, используемые в качестве ограждений котлованов, в конструкциях причалов, береговых устоев мостов, шлюзов, ограждений для поддержания дорожных насыпей, обладают наилучшими показателями. Однако препятствием к их широкому использованию является малая изученность действительной работы подобных конструкций, так как еще не удалось создать достоверную рабочую модель гибкой стенки. Применяемые при проектировании ограждающих конструкций котлована методы расчета, основанные на классической теории давления грунта, предполагают наличие определенной картины перемещений, которая в действительности не наблюдается. Одним из общих недостатков существующих методов расчета гибких стенок, с которым вынуждены сейчас мириться проектировщики, является, как известно, завышение активного давления грунта на стенку и, следовательно, расчетных усилий и перемещений ограждающей конструкции.

При деформациях шпунтовой стенки в окружающем ее массиве грунта возникает сложное напряженное состояние: образующиеся области уплотнения и области сдвигов оказывают взаимное воздействие друг на друга. Для определения границ зоны сдвигов теоретическим путем необходимо решить смешанную задачу теории линейно деформируемой среды и теории предельно-напряженного состояния. Строгое решение такой задачи представляет значительную сложность, в настоящее время возможно лишь наметить пути приближения ее решения при введении ряда упрощающих допущений. Существенную помощь в этом направлении должны оказать соответствующим образом поставленные экспериментальные исследования.

Существующие методы расчета ограждающих конструкций зачастую не учитывают возможное изменение напряженно-деформированного состояния массива грунта, ограждающей системы в процессе возведения системы в целом. В практике строительства не существует абсолютно неподвижных ограждающих конструкций: они либо прогибаются под действием нагрузок, или смещаются в какую-либо сторону в зависимости от сжимаемости грунтов основания. Эти прогибы и смещения стенок, а также осадка грунта за ними приводят к трению грунта по контактным граням стенок и к различным смещениям частиц грунта, значительно отличающихся от предполагаемых по расчетам.

Целью данной работы является экспериментальное изучение напряженно-

деформированного состояния грунтового массива за ограждающей конструкцией в процессе экскавации грунта. Как известно, даже небольшие перемещения ограждающей конструкции могут привести к изменениям в системе «массив грунта - ограждающая конструкция». А эти перемещения необратимы уже на первоначальных этапах разработки котлована, особенно это актуально для «гибких» консольных ограждающих конструкций.

Экспериментальные исследования были проведены в объемных лотках размерами сторон 1 м (рис. 1). Моделью консольной ограждающей конструкции был выбран стальной лист толщиной стенки 2 мм. В качестве образца был применен мелкий песок со следующими физико-механическими характеристиками: р5 = 2,66 г/см3, Ж = 2 %, ф = 28°, с = 0,5 кПа.

Деформации стальной ограждающей конструкции фиксировались тензометрическими датчиками сопротивления базой 20 мм, наклеенными на поверхность металла с шагом по высоте 10 см (рис. 2). Для измерений перемещений верха ограждающей конструкции и осадки поверхности массива грунта использовались прогибомеры и индикаторы часового действия ИД-4 (рис. 1).

В целях исследования качественной оценки действия активного и пассивного давлений на ограждающую конструкцию в массиве грунта были установлены датчики давления грунта. Работа этих приборов основана на изменении показателей тензометрических датчиков, вмонтированных в тело датчиков. При давлении грунта изменяется геометрия указанных датчиков и, соответственно, тензометрические датчики фиксируют уменьшение или увеличение давления грунта.

Для изучения напряженно-деформированного состояния грунтового массива при совместном деформировании с ограждающей конструкцией консольного типа в процессе поэтапной разработки котлована были запланированы и проведены 6 однотипных экспериментов. Работа проводилась в несколько этапов в следующей последовательности:

- устанавливается ограждающая стенка с контрольно-измерительными приборами;

- объемный лоток засыпается грунтом слоями мощностью 10 см с послойным трамбованием. Контроль плотности осуществлялся путем отбора образцов режущим кольцом.

Ограждающая 50.100 .100 ,100 .100 . Индикатор

Рис. 1. Общий вид экспериментальной установки (объемный лоток) по завершении I этапа разработки грунта

Рис. 2. Схема расположения контрольно-измерительных приборов

Среднее значение плотности сложения грунта составило р = 1,59 г/см3. Во время засыпки в массиве грунта устанавливаются датчики давления грунта с шагом по высоте 10 см;

- производится поэтапная откопка грунта за ограждающей стенкой: I этап - на глубину 10 см, II этап - на глубину 20 см, III этап - на глубину 30 см, IV этап - на глубину 40 см. В каждом этапе снимаются показания всех контрольно-измерительных приборов. Между этапами выдерживается пауза до полной стабилизации показаний приборов.

Рис. 3. Графики изменения пассивного давления на ограждающую стенку в процессе поэтапной разработки грунта: а - I этап, б - II этап, в - III этап, г - IV этап

Xч N \ Н-зтап \ Ш-этап

1 1 /в! у У 111111111^

Изменение активного давления 6 услед.

Рис. 4. Графики изменения активного давления на ограждающую стенку в процессе поэтапной разработки грунта: а - I этап, б - II этап, в - III этап, г - IV этап

На рис. 3 и 4 представлены графики изменения активного и пассивного давлений на ограждающую стенку в процессе проведения испытаний. Графики построены по средним значениям результатов шести испытаний. Как уже говорилось ранее, контрольноизмерительные приборы позволили получить только качественную картину изменения давлений в массиве грунта. В качестве начального значения по оси абсцисс приняты значения давлений, соответствующие состоянию равновесия до начала экспериментов. Положительные и отрицательные значения в условных единицах означают увеличение или уменьшение давления по отношению к началу эксперимента.

По методу Блюма-Ломейера, наиболее популярного по расчету безанкерных тонких подпорных стенок, стенка изгибается и поворачивается относительно некоторой точки, находящейся достаточно близко к ее нижнему концу. В результате заглубленные в основание участки стенки выше и ниже этой точки испытывают реактивное давление, направленное навстречу направлениям смещений. Как показали проведенные авторами исследования, возможная точка поворота конструкции на I этапе возникает на отметке - 22 см. На II этапе точка поворота пытается сместиться по глубине, но зафиксированная перемещениями массива грунта в результате изгиба стены, останавливается на отметке - 25 см. На III этапе точка поворота уже зафиксирована на отметке - 50 см. На IV этапе разработки, как уже говорилось выше, зафиксированная перемещениями массива грунта в результате изгиба стены, точка поворота практически остается неизменной. Уменьшение давлений выше точки поворота конструкции объясняется отклонением стенки от вертикали и, вследствие этого, разгрузкой грунтового массива со стороны насыпи. Интенсивность сопротивления грунта ниже точки поворота со стороны насыпи, ввиду наличия большой пригрузки от веса грунта основания, весьма быстро увеличивается. Таким образом, с учетом поэтапной разработки грунта, точка поворота безанкерной тонкой подпорной стенки может оказаться весьма близкой к отметке глубины выемки. Решающее влияние на ее местоположение оказывает количество этапов и глубина разработки грунта в пределах этапа.

По классической схеме напряженно-деформированного состояния грунта на уровне дна котлована со стороны выемки величина пассивного давления грунта должна быть равной нулю. Однако если учесть, что отметка выемки котлована на каждом последующем этапе - это зона

максимальных значений пассивных давлений для предыдущих этапов, то в конечной фазе разработки грунта на уровне дна котлована получается зона наибольших давлений. Как показали испытания, пассивное давление грунта на протяжении всего эксперимента возрастает на отметках -40 см и -50 см. В результате откопки на данном уровне резко уменьшается пригрузка грунта и происходит разуплотнение и выпор грунта, что способствует дополнительным сдвиговым деформациям самой стенки.

0,02 0 0,02 0,04 0,06 0,08

Рис. 5. Эпюра изгибающих моментов в ограждающей конструкции на различных этапах выемки грунта: а - I этап, б - II этап, в - III этап, г - IV этап, д - эпюра расчетных моментов

Значения изгибающих моментов в ограждающей конструкции представлены на рис. 5. По мере откопки грунта за ограждающей стенкой, зона максимального момента постепенно уходит вниз и к окончанию IV этапа зафиксирована на отметке -60 см. Положение участка с максимальным моментом соответствует теоретическим, однако величина экспериментального максимального момента на 52 % меньше. В то же время в верхней зоне ограждающей конструкции экспериментальные значения изгибающих моментов существенно больше теоретических значений. То есть уменьшение максимальных моментов компенсируется более равномерным распределением их по высоте стенки. Как показали эксперименты (рис. 7), интенсивное воздействие массива грунта начинается уже при первых этапах разработки грунта в виде призм обрушения. Первый блок призмы обрушения появился во втором этапе, после которого отклонение стенки от вертикали составило 13 мм. После III этапа появляется второй блок призмы обрушения, который, в свою очередь, оказывает давление на стенку и на первый блок соответственно. В то же время вектор давления первого блока на стенку уже имеет и вертикальную составляющую, так как угол наклона стенки уже близок к 100. Вследствие всего этого верхняя часть стенки получает дополнительный изгиб, и увеличиваются изгибающие моменты. До отметки -30 см значения экспериментальных моментов превышают теоретические в несколько раз.

На рис. 6 и 7 представлены графики отклонения ограждающей конструкции от вертикали и образование призм обрушения. Расчетные значения отклонений от вертикали на всем протяжении эксперимента превышают расчетные значения до 2,2 раза. Указанные перемещения верха конструкции связаны также с появлением дополнительных изгибающих моментов, описанных выше. Углы наклона линий скольжений для всех призм обрушения хорошо согласуются с теоретическими значениями и находятся в пределах 290-340. Однако на стенку действует несколько блоков, образовавшихся при различных этапах, что существенно меняет картину деформирования ограждающей конструкции. Необходимо отметить, что

мелкие трещины и оседание поверхности грунта в завершающем этапе эксперимента были зафиксированы на расстоянии до 50 см от ограждающей конструкции.

Проведенные натурные эксперименты и анализ их результатов позволили составить представление о влиянии разработки котлована на действительную работу ограждающих конструкций и массива грунта за ней. Технология производства работ (в данном случае рассматривалась поэтапная разработка котлована) существенно меняет напряженно-деформированное состояние грунтового массива и картину деформирования самой ограждающей конструкции.

Рис. 6. Отклонения верха консольной стены _ _ _ _ _

_ Рис. 7. Образование в массиве грунта призм обрушения

на различных этапах разработки грунта: г; ^ г г;

и отклонение верха ограждающей конструкции

а - экспериментальные значения, б - расчетные значения

Таким образом, на основании проведенных экспериментальных исследований можно сделать следующие выводы:

1. Действительный максимальный изгибающий момент в ограждающей конструкции меньше теоретических значений на 45-55 %. Положение сечения с максимальным моментом соответствует теоретическим значениям. Однако в верхней части стенки изгибающие моменты в несколько раз превышают расчетные значения, что необходимо учитывать при проектировании ограждающих стен с различными прочностными и жесткостными характеристиками по высоте конструкции.

2. В результате поэтапной разработки грунта положение предполагаемой точки поворота ограждающей конструкции определилось ниже дна котлована на % высоты разрабатываемой части. Такое положение точки поворота негативно может повлиять на напряженно-деформированное состояние массива грунта со стороны разрабатываемой части котлована. Также в результате поэтапной разработки в завершающей фазе существенно меняется вид эпюры пассивного давления грунта. При этом резко возрастают напряжения в грунте в непосредственной близости от дна котлована, что способствует выпору поверхности грунта.

3. Максимальная величина смещения верха ограждающей конструкции составила 38 мм, что на 25 % превышает полученное существующими методами расчетное значение. В то же время на протяжении различных этапов смещение стенки происходило с превышением теоретических значений до 2,2 раза. Влияние разработки грунта в котловане проявилось в виде визуально наблюдаемых мелких трещин и оседания поверхности на расстоянии до 50 см, что превышает глубину разработки котлована на 25 %.

1. ГОСТ З041б-9б. Грунты. Лабораторные испытания. Общие положения. - М., 2005. - 11 с.

2. ГОСТ 12248-9б. Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформативности. - М., 2005. - 5б с.

3. Дидух Б.И., Иоселевич В. А. Смещение ограждающей стенки в процессе выемки котлована // Основания, фундаменты и механика грунтов, 199б, № б. - С. 2-б.

1. GOST З041б-9б. Soils. Laboratory testing. General requirements. - M., 2005. - 11 p.

2. GOST 12248-9б. Soils. Laboratory methods for determining the strength and strain characteristics.

Наличие слабых подстилающих грунтов на территории Тюменской области вызывает ряд трудностей проектного и производственного характера при строительстве различных объектов. Инженерно-геологические условия на данной территории представлены аллювиальными грунтами с относительно невысокими прочностными и деформационными характеристиками [5]. Верхние слои зачастую сложены прочными глинами, суглинками и супесями с модулем деформации от 7–15 МПа мощностью 2–3 м; далее идут слабые слои глин от мягкопластичной до текучей консистенции; на глубине 15–20 м залегают прочные слои песка или глин. Большинство грунтов имеют низкую несущую способность и высокую деформативность при восприятии внешних нагрузок. По строительной классификации они относятся к слабым, зачастую одновременно по трем основным показателям: по модулю деформации Е, по расчетному сопротивлению R и по степени влажности Sr.

В данных условиях при воздействии на грунтовое основание давления от 200 до 450 кПа актуальным является вопрос обеспечения требований непревышения допустимых осадок. Использование плитных фундаментов невозможно по причине сверхнормативных расчетных осадок, свайные фундаменты в виде забивных свай длиной до 12м неприменимы по причине малой несущей способности, а использование составных забивных свай и буровых технологий связано с повышенной материалоемкостью и большими затратами [2].

Для обеспечения требования непревышения предельно допустимых осадок предлагается использование разработанного ленточного свайного фундамента, объединенного плитами переменной жесткости (КЛСФ), с предварительным напряжением грунтового основания (рис. 1) [4].

Рис. 1. Фрагмент КЛСФ с предварительным напряжением грунтового основания: 1 – пологая армированная оболочка; 2 – криволинейное искусственное основание с нагнетенным раствором (после твердения раствора – плита переменной жёсткости); 3 – ленточный ростверк; 4 – свая; 5 – несущие стены; 6 – пленка; 7 – армирующая сетка оболочки; 8 – перфорированный инъектор; 9 – предварительно напряженное естественное основание

КЛСФ состоит из плит переменной жесткости, ограниченных перекрестно расположенными ростверками, объединяющими несущие сваи. Фундамент является технологически трансформируемой системой, в которой напрягаемая раствором армированная оболочка положительной или нулевой Гауссовой кривизны, устроенной по криволинейной поверхности искусственного основания из щебня или другого минерального материала, после твердения нагнетаемого раствора преобразуется в плиту переменной жесткости.

Данный вид фундаментов существенно отличается от известных комбинированных фундаментов, которые в настоящее время широко применяются во всем мире, и исследованию которых посвящены работы многих отечественных и зарубежных ученых [1, 6, 7]. Основные отличия предлагаемых фундаментов от комбинированных свайно-плитных фундаментов (КСПФ) заключаются в следующем:

Сваи устраняют дефицит жесткости основания и расположены не под всей площадью здания с определенным шагом в двух направлениях, а четко под силовыми линиями нагружения (несущими стенами, колоннами).
Плита переменной жесткости обладает меньшей материалоемкостью, а расположение всей рабочей арматуры по линии главных растягивающих напряжений позволяет эффективно воспринимать изгибающие моменты и поперечные силы после приложения на фундамент внешних (эксплуатационных) нагрузок.
Включение в работу каждого элемента фундамента уже на начальном этапе строительства здания или сооружения.
Напряжение грунтового основания опрессовкой позволяет существенно улучшить строительные свойства грунтов в пролетной части, уменьшить их сжимаемость в активном слое.
Напряжение грунтового основания опрессовкой позволяет создать дополнительное обжатие боковым давлением верхней части свай, что приводит к увеличению их несущей способности.
При первом и (возможно) последующих циклах нагружения и разгрузки опрессовкой в грунте накапливаются остаточные деформации и остаточные напряжения (боковое давление), влияющие на НДС грунтового основания непосредственно при статическом нагружении фундамента. При действии начальных ступеней эксплуатационной нагрузки грунт в активном слое работает в соответствии с модулем вторичного нагружения Ее.
Восстановление за счет выполнения опрессовки контактного слоя «фундамент – грунтовое основание», устранение последствий расструктуривания, возникающего по причине метеорологических воздействий на грунтовое основание, воздействия грунтовых вод и в том числе гидродинамического давления, динамического воздействия механизмов и ошибок строителей в процессе производства земляных работ.
Устранение деформаций промораживания и последующего оттаивания грунтового основания при возведении фундаментов зданий или сооружений в холодный период года, продолжительность которого, например, на территории юга Тюменской области составляет от 163 суток в год [3].
Создание противофильтрационной мембраны за счет использования в качестве инъекции гидротехнического раствора с повышенным сопротивлением фильтрации воды.

Опрессовка грунтового основания оказывает значительное влияние на формирование НДС основания. Варьирование таких параметров, как: давление опрессовки, очередность опрессовываемых пролетов, стадийность выполнения в процессе строительства или эксплуатации объекта – позволяют добиваться требуемых параметров грунтового основания в плане и по глубине, улучшающих взаимодействие с фундаментом и надземной частью здания или сооружения.

Для того чтобы проанализировать влияние распространения преднапряжения грунтового основания применительно к реальным сооружениям, с помощью программного комплекса Plaxis 3D в условиях объемной деформации с использованием модели Hardening Soil (модель упрочняющегося грунта) была рассмотрена задача моделирования многопролетного КЛСФ (рис. 2). Параметры модели указаны в таблице 1.

В статье рассматриваются изменения состава, состояния и свойств грунтов в основаниях высотных зданий. Изменения начинаются при проходке изыскательских скважин, бурении скважин для устройства буровых свай, выкапывании котлована и продолжаются в процессе возведения и эксплуатации зданий.

Архангельский Игорь Всеволодович Генеральный директор ООО «НПФ "НЕДРА"», кандидат геолого-минералогических наук, г. Санкт-Петербург ivaspbenergy@bk.ru

Введение

Для высотных зданий характерны большие нагрузки, передаваемые на их грунтовые основания, распределенные по значительной площади.

Например, высота 87-этажной башни общественно-делового комплекса «Лахта Центр» (новой штаб-квартиры «Газпрома») в Санкт-Петербурге равна 462 м при массе около 670 тыс. т (рис. 1). Это самое высокое здание в России и в Европе. Основание башни комплекса «Лахта Центр» имеет диаметр около 60 м, фундаментная часть – 98 м. Свайно-плитный фундамент этого здания включает 264 буровых сваи диаметром 2 м, доходящих до глубины 82,5 и 72,5 м от дневной поверхности. На свайный массив опирается сложный плитный фундамент. Несущими грунтами являются твердые глины верхнепротерозойского возраста, залегающие на глубине 30 м от поверхности. Сверху залегают рыхлые четвертичные отложения. Опасные геологические процессы (оползни, карст) в районе площадки отсутствуют, что отвечает требованиям безопасности высотного здания.

Как известно, высокие нагрузки, передаваемые на грунтовые основания от сооружений, и большая площадь контакта с основанием характерны и для энергетических объектов – атомных, тепловых, гидроэлектростанций. Поскольку в России накоплен огромный опыт инженерных изысканий для энергетического строительства, он может быть использован при изысканиях для возведения высотных зданий.

Преобразования грунтов при бурении скважин

Опыт показывает, что во время бурения скважин при инженерно-геологических изысканиях происходят изменения состава, состояния и свойств грунтов – иногда довольно существенные [3]. Эти изменения необходимо учитывать при проектировании и устройстве фундаментов из буровых свай, имеющих в основаниях высотных зданий значительную длину.

В процессе бурения наиболее часто наблюдаются: разжижение тиксотропных глинистых грунтов, переход в плывунное состояние водонасыщенных пылеватых песков и супесей, образование «грунтовой пробки» (подъем грунта по стволу скважины) при вскрытии пылеватых или мелких (реже более крупных) песков. При большой глубине скважин «грунтовые пробки» могут возникать и в твердых глинистых грунтах.

Так, при инженерно-геологических изысканиях для проектирования 32-этажного здания «Петр Великий» в Санкт-Петербурге (рис. 2) в процессе бурения 100-метровой скважины на глубинах более 40 – 50 м наблюдались пробки из моренных суглинков Валдайского горизонта, заполняющих глубокий размыв в протерозойских породах. Как правило, они возникали при перерывах в работе до 16 часов и более. На глубине 50 м высота пробки составляла 10 м, на глубине 90 м – 18 м. При образовании пробки твердые суглинки переходили в пластичное состояние.

Там же на глубинах более 40 – 50 м наблюдалось сужение ствола скважины, которое происходило за короткий промежуток времени от подъема бурового снаряда на поверхность до последующего его спуска до забоя. При глубине скважины 80 м буровой снаряд, опущенный в нее по прошествии 8 ч с момента окончания предыдущей проходки, на 20 м не доходил до забоя из-за сужения ствола.

Сужение стволов скважин при длительном стоянии в ледниковых суглинках наблюдалось и на других объектах на берегу Финского залива в районе Санкт-Петербурга. Бывали случаи, когда из-за этого не удавалось поднять из скважины на поверхность прессиометр после проведенных испытаний.

Предполагается, что сужение ствола скважины происходит вследствие горного давления или тектонических факторов.

Вместе с тем, например, при длительном стоянии 80-метровых скважин в ледниковых суглинках на площадке Костромской АЭС в районе города Буй сужения ствола скважины не наблюдалось.

Очевидно, что в грунтовых массивах Санкт-Петербурга действуют дополнительные напряжения, которые способствуют переходу грунтов из твердого состояния в пластичное в случае снятия природного давления и последующего механического воздействия на грунты.

В забоях скважин происходит разуплотнение грунтов, возрастающее с глубиной. Соответственно, возрастает и их деформируемость. Выполненные исследования показали, что после извлечения грунта из скважины деформативность моренных суглинков в забое возрастает на глубинах 10, 30 и 50 м в 1,8, 2,5 и 3 раза соответственно по сравнению с природной. Причем разуплотнение может сопровождаться необратимыми изменениями свойств грунтов.

Поэтому при устройстве фундамента из буровых свай недопустимы длительные перерывы между бурением скважин и заполнением их бетоном. Необходимо создавать противодавление, препятствующее разуплотнению грунта в забое.

Преобразования грунтов при выкапывании котлована

Особенностью котлованов при строительстве высотных зданий является их значительная глубина – нередко более 20 м.

К основным факторам, определяющим преобразования грунтов оснований, относятся их разуплотнение из-за снижения напряжения от веса вынутых грунтов и выветривание.

Максимальные изменения свойств вследствие разуплотнения происходят в глинистых грунтах, где оно иногда сопровождается набуханием. Внешне это проявляется в подъеме дна котлована или других строительных выработок. При разуплотнении в грунтах образуются трещины, по которым фильтруется вода, изменяющая их свойства.

Если ниже дна котлована, вырытого в глинистых грунтах, залегают напорные воды, то возможно разуплотнение этих грунтов под воздействием напора и выход воды в котлован. Это сопровождается переходом твердых глинистых грунтов в мягкопластичное состояние и резким ухудшением их прочностных и деформационных характеристик.

Пески, содержащие напорные воды, при вскрытии могут перейти в разжиженное состояние.

Скальные породы разуплотняются с образованием новых трещин и раскрытием старых. При этом их деформативность и водопроницаемость возрастают.

Процессы выветривания протекают почти одновременно с разуплотнением, дополняя и усиливая его. Активность выветривания зависит в основном от устойчивости грунтов к этому процессу и от длительности существования котлована.

Преобразования грунтов при строительстве зданий

При возведении зданий свойства разуплотненных грунтов в ряде случаев восстанавливаются. Так, благодаря пригрузке скальных пород от веса строения раскрытые трещины вновь смыкаются и первоначальные свойства пород восстанавливаются, если они не подверглись выветриванию.

В глинистых же грунтах некоторые изменения носят необратимый характер и после пригрузки их свойства полностью не восстанавливаются.

Улучшение свойств глинистых грунтов возможно только до определенного напряжения, пока сохраняется линейный характер их деформации. Однако при высоких напряжениях деформации в твердых глинистых грунтах (не говоря уже о более слабых) иногда развиваются не по линейному закону. Например, по опыту изысканий для строительства атомных электростанций, для твердых моренных суглинков московского горизонта зависимость между напряжением и деформацией, близкая к линейной, была установлена только при напряжениях до 400 кН/кв. м (по данным испытаний в стабилометре и приборе одноосного сжатия). При дальнейшем увеличении напряжения деформация резко возрастала. Таким образом, моренные суглинки, традиционно считающиеся надежными грунтами оснований, под фундаментом тяжелого сооружения могут превратиться, по сути, в слабые грунты [1].

При изысканиях для высотного строительства инженеры-геологи, составляя программу лабораторных определений деформационных характеристик, должны руководствоваться эпюрой предполагаемых напряжений от веса грунтов и дополнительных напряжений от внешних воздействий. Эпюра напряжений позволяет правильно определить напряжения грунтов от собственного веса, которые с глубиной увеличиваются, и дополнительные напряжения от внешних нагрузок, которые с глубиной рассеиваются.

Например, для крупномасштабных сооружений напряжение от собственного веса грунтов достигает 1000 кН/кв. м и более. Очевидно, что интервалы расчетных напряжений здесь при определении модуля деформации будут иными, чем используемые при массовом строительстве.

Влияние масштабного фактора на деформационные характеристики грунтов

В связи с большой площадью контакта высотного здания с грунтовым основанием расчет модуля деформации грунтов основания должен проводиться с учетом масштабного фактора, влияние которого подтверждается многочисленными экспериментами.

Хорошо известно, что чем больше площадь штампа, тем, как правило, выше значение модуля деформации для одних и тех же грунтов. Например, для ледниковых суглинков северо-запада России модуль деформации по результатам испытаний штампом площадью 5000 кв. см на 20% выше модуля по результатам испытаний штампом площадью 600 кв. см [2].

Наблюдения за осадками крупномасштабных энергетических сооружений показывают, что их фактические значения оказываются меньше прогнозируемых. Это обусловлено главным образом влиянием масштабного фактора на деформационные свойства грунтов. Фактический модуль деформации грунтов оснований крупномасштабных сооружений всегда больше, чем определенный при испытаниях в полевых или лабораторных условиях [4]. Например, модуль деформации моренных суглинков в основании реакторного отделения Калининской АЭС с размером фундаментной плиты 70 м х 70 м в 2,5 – 3 раза выше модуля, полученного по данным полевых испытаний штампом площадью 5000 кв. см [2].

В энергетическом строительстве учет масштабного фактора предусмотрен нормативными документами.

В гидротехническом строительстве площадь фундамента учитывается при расчете модуля деформации в случаях, когда ширина фундамента составляет более 20 м. Переходный коэффициент от штампового модуля деформации к фактическому определяется с учетом площади подошвы фундамента и штампа.

При расчете модуля деформации в атомной энергетике по результатам лабораторных испытаний для фундаментов размером более 50 м х 50 м вводится повышающий коэффициент m = 2.

В гражданском и промышленном строительстве влияние масштабного фактора при расчете деформационных характеристик нормативными документами не учитывается.

Преобразования грунтов при эксплуатации здания

В процессе эксплуатации здания возможны техногенные воздействия, ухудшающие физико-механические свойства грунтов.

Например, возможно подтопление площадки за счет создания препятствия на пути подземного потока и утечек из коммуникаций. В ряде случаев возникает тепловое поле, формирующееся вследствие отепляющего влияния застройки на значительной площади и утечек горячей воды. Если близко от здания проходят транспортные магистрали, то на грунты основания воздействует динамическая нагрузка от транспортных средств.

Выводы

1. Высотные здания, так же как и энергетические объекты (АЭС, ГЭС, ТЭС), относятся к тяжелым крупномасштабным сооружениям повышенной ответственности.

2. Изучение грунтовых оснований высотных зданий должно выполняться с учетом преобразований грунтов во время бурения изыскательских скважин, при производстве работ нулевого цикла и в процессе возведения и эксплуатации объектов.

3. Представляют интерес образование грунтовых пробок и сужение стволов скважин при бурении в твердых ледниковых суглинках в Санкт-Петербурге.

4. Твердые ледниковые суглинки, залегающие в основаниях высотных зданий, под воздействием высоких напряжений могут превратиться в слабые грунты.

5. При расчете деформационных характеристик грунтов по результатам полевых и лабораторных испытаний необходимо учитывать масштабный фактор.

6. Опыт инженерно-геологических изысканий для энергетического строительства может быть использован при изысканиях для строительства высотных зданий.

Устройство шпунтового ограждения на опытной площадке котлована выполнялось при опережающей разработке траншей глубиной порядка 1,5…2 м, в которые погружались шпунтовые сваи. Разработка траншей потребовалась в связи с тем, что в техногенном слое оказалось множество твердых включений, содержащих как строительный мусор, так и конструкции фундаментов ранее снесенных зданий, препятствующих погружению шпунта.

Общий график производства работ по устройству опытного котлована и проведения мониторинга представлен на рисунке 3.

Рис. 3. Продольный и поперечный разрезы опытного котлована

К моменту начала наблюдений в опытном котловане был разработан грунт на глубину 4 м и установлены распорные конструкции (рис. 4, а). Мониторинг проводился при разработке котлована до глубины 8,5 м (рис. 4, б).

Рис. 4. Вид котлована: а – к моменту начала установки контрольно-измерительного оборудования; б – после откопки до проектной отметки

Контрольно-измерительное оборудование, состоящее из 4 инклинометров, 18 поверхностных геодезических марок и пьезометров, было установлено вблизи котлована (рис. 5). Контрольно-измерительное оборудование у борта котлована, расположенного вдоль оси «А», было установлено в три створа для контроля получаемых данных. Один створ, состоящий только из поверхностных марок и пьезометра, был установлен у торцевой стены котлована.

Рис. 5. Размещение контрольно-измерительного оборудования

на опытной площадке

Наблюдения проводились в течение 90 дней после откопки котлована. В итоге были получены данные о горизонтальных перемещениях ограждения и грунтового массива вблизи него, а также данные о горизонтальных и вертикальных перемещениях поверхности грунта вблизи котлована. Дополнительно велись наблюдения за перемещением верха шпунта.

Конечные максимальные горизонтальные перемещения ограждения составили 40 мм (рис. 6, а). Максимальные горизонтальные перемещения ограждения произошли на глубине 11 м, т. е. ниже дна котлована. Максимальные перемещения грунтового массива на расстоянии 5,5 м от оси шпунта оказались вдвое меньше максимальных горизонтальных перемещений ограждения. Горизонтальные перемещения грунтового массива на расстоянии 11 м от оси шпунта отличаются от перемещений ограждения как по форме, так и по величине. Максимальные перемещения были отмечены у поверхности грунта и составили 15 мм.

Развитие горизонтальных перемещений ограждения и грунтового массива носили четко выраженный затухающий во времени характер (рис. 6 б).

Рис. 6. Данные инклинометрических измерений: а – конечные значения горизонтальных перемещений по данным всех инклинометров; б – развитие горизонтальных перемещений точек, расположенных на различных глубинах, по данным всех инклинометров

Вертикальные перемещения поверхности грунтового массива составили 38 мм (рис. 7, а).

Рис. 7. Данные наблюдений за вертикальными перемещениями марок: а – конечные значения вертикальных перемещений; б – развитие перемещений во времени

Осадки поверхности развивались во всей зоне, где проводились наблюдения. Вертикальные перемещения поверхности грунта также носили затухающий во времени характер.

В третьей главе выполнена оценка достоверности прогноза изменения напряженно-деформированного состояния ограждения котлована и массива грунта с использованием различных методов расчета, обоснован выбор упругопластических моделей грунта для проведения численного моделирования ситуации на опытной площадке. Рассмотрены следующие модели: идеально упругопластическая модель с критерием прочности Кулона-Мора (модель Кулона-Мора), нелинейная упругопластическая модель Шашкина К. Г., Шашкина А. Г., реализованная в программе FEM-Models, нелинейная упругопластическая модель Hardening Soil Model, реализованная в программе Plaxis.

Для аппроксимации зависимости пластической объемной деформации от среднего давления в нелинейной упругопластической модели, реализованной в программе FEM-Models, используется логарифмическая функция:

, (1)

где параметры
и
определяются на основании опытов. Вид данной зависимости приближенно можно установить по модулю общей деформации грунта.

Для аппроксимации зависимости интенсивности пластических деформаций от интенсивности напряжений используется степенная функция:

, (2)

где параметры
– интенсивность деформаций при разрушении образца; с – сцепление;
– угол внутреннего трения;
– показатель степени, принимаемый на основании экспериментов;
.

Образцы слабых глинистых грунтов озерно-морских и озерно-ледниковых отложений, отобранных из скважины, разрушаются без образования поверхности скольжения. Вертикальную деформацию ограничивают величиной 15%, что в неконсолидированно-недренированных испытаниях водонасыщенного образца соответствует осевой деформации 15%.

Вместе с тем, как показали предварительные расчеты, назначение параметров, исходя из данных предпосылок, ведет к завышенным перемещениям ограждения в сравнении с данными, полученными на опытной площадке. Это может говорить о том, что характеристики прочности и деформативности природного грунта выше, а их снижение связано с нарушением природной структуры грунта при его отборе образцов. Для проверки данного предположения при устройстве котлована на одной из строительных площадок, располагавшейся в центре города были отобраны образцы ненарушенной структуры, которые впоследствии подверглись лабораторным испытаниям.

На основании проведенных стабилометрических испытаний образцов грунта ненарушенной структуры, удалось установить, что осевая деформация при их разрушении составляет 10 %, в то время как для тех же образцов нарушенной структуры осевая деформация при разрушении составляла 15% (рис. 8).

Рис. 8. Данные стабилометрических испытаний образцов нарушенной (а) и ненарушенной (б) структуры

Для описания деформационных свойств грунта ненарушенной структуры при проведении стабилометрических испытаний по неконсолидированно-недренированной схеме была предложена зависимость для определения осевой деформации при разрушении образца:

(3)

где k – коэффициент равный 5,4 кН/м2;
– недренированная прочность на сдвиг кН/м2.

Было выполнено сравнение данных, полученных на опытной площадке, с результатами расчетов. Расчеты выполнялись инженерным методом Якоби, способом коэффициента постели постоянного и переменного с глубиной, а также при помощи МКЭ с использованием упругопластических моделей грунта. В численных расчетах использовались: модель Кулона-Мора, нелинейная упругопластическая модель HSM, реализованная в программе Plaxis, нелинейная упругопластическая модель, реализованная в программе FEM-Models. Идеология построения двух последних моделей подобна, поэтому результаты, получаемые при их использовании при одинаковых исходных данных, должны быть весьма близки между собой. Подобное совпадение является подтверждением достоверности результатов, получаемых при численном моделировании.

На основании предложенной зависимости, а также на основании данных стандартных инженерно-геологических испытаний были назначены параметры моделей, используемых в расчетах.

Расчеты показали, что перемещения и изгибающий момент в ограждении, полученные на основании расчетов методом Якоби и способом коэффициента постели постоянного и переменного с глубиной превышают наблюдаемые значения (рис. 9).

Рис. 9. Сравнение результатов расчета с данными натурных наблюдений: перемещения (а) и изгибающий момент (б)

Максимальное совпадение с натурными данными демонстрируют результаты расчета с использованием упругопластических моделей, параметры которых подобраны на основании стандартных инженерно-геологических изысканий и формулы (3).

Применение МКЭ позволяет не только получить картину НДС ограждения котлована, но и массива грунта вблизи него. Вертикальные перемещения поверхности грунта, прогнозируемые нелинейными упругопластическими моделями, хорошо совпадают с натурными данными (рис. 10). Картина же осадок поверхности, полученная при использовании модели Кулона-Мора, значительно отличается от наблюдаемой.

Рис. 10. Сравнение данных по вертикальным перемещениям поверхности грунта с результатами расчетов

Величины максимальных осадок поверхности грунта вблизи ограждения по данным расчетов соответствуют величинам максимальных горизонтальных перемещений ограждения. По результатам расчетов с использованием нелинейных упругопластических моделей максимум вертикальных перемещений отмечен на расстоянии 11 м от оси шпунта, максимум осадок, наблюдаемый в реальных условиях, отмечен на расстоянии 6,5 м от оси шпунта.

Максимальное горизонтальное перемещение произошло в непосредственной близости от оси шпунта и оказалось равным 25 мм и 24 мм по результатам расчетов с использованием нелинейных упругопластических моделей реализованных в программах FEM-Models и Plaxis, соответственно, что несколько меньше наблюдаемых значений (рис. 11).

Рис. 11. Сравнение данных по горизонтальным перемещениям поверхности грунта с результатами расчетов

По результатам расчетов с использованием модели Кулона-Мора максимальное горизонтальное перемещение составило 29 мм.

В четвертой главе рассмотрены вопросы проектировании ограждающих конструкций в условиях плотной городской застройки на основе нормативных методов расчета. В качестве нормативных рассматривались: расчет по первой группе предельных состояний, учитывающий полную реализацию активного и пассивного давлений, расчет по второй группе предельных состояний с использованием способа коэффициента постели постоянного и переменного по глубине. В последнее время, как правило, рассматриваются варианты устройства одно- и двухуровневых подземных парковок. Глубина вскрытия котлована под одноуровневые подземные парковки составляет 4 – 4,5 м, под двухуровневые 7 – 7,5 м.

Расчетами установлено, что учет таких факторов, как коэффициенты надежности по нагрузке и технологическая нагрузка, может значительно сказаться на результатах расчета (рис. 12).

Рис. 12. Зависимость момента в консольной стенке от глубины разработки котлована

1 – при учете распределенной нагрузки и коэффициентов надежности по нагрузке (20 кПа); 2 – при учете распределенной нагрузки (20 кПа), без учета коэффициентов надежности по нагрузке; 3 – без учета распределенной нагрузки (20 кПа) и коэффициентов надежности по нагрузке

Выполненные расчеты с использованием способа коэффициента постели показали, что устройство консольного ограждения даже при разработке котлована под одноуровневую парковку недопустимо, поскольку даже при значительной жесткости ограждения снизить ее перемещения до величин, не превышающих предельно допустимые значения, не удается.

Для уменьшения параметров ограждения и снижения его перемещений необходимо устраивать раскрепления. Поскольку верхняя толща сложена слабыми сильносжимаемыми грунтами, габариты строительной площадки ограничены примыкающими зданиями и коммуникациями, как правило, устройство анкеров и анкерных стенок оказывается невозможным, требуется устройство распорных креплений.

При глубинах котлованов более 4,5 м в зонах примыкания к существующим зданиям необходимо использовать в качестве ограждающих конструкций раскрепленную железобетонную стенку и предусматривать более сложные конструктивные мероприятия – строительство методом «top-down», глубинное раскрепление и т.п.

Основные выводы

1. Использование существующих методов расчета ограждений для конкретных инженерно-геологических условий при определении как усилий в конструкциях, так и их деформаций приводит к большому разбросу результатов. Целью настоящей работы является оценка и выбор наиболее эффективного метода расчета ограждений для конкретных инженерно-геологических условий (в рассматриваемой работе – для условий центральной части Санкт-Петербурга) на основании сравнения данных натурных исследований и результатов расчетов с использованием различных методов. Для решения данного вопроса необходимо иметь результаты натурных наблюдений.

2. В центральной части Санкт-Петербурга при участии автора диссертации проведен крупномасштабный натурный эксперимент на опытном котловане, глубиной 8,5 м, размерами 31х11,5 м. В качестве ограждающих конструкций на опытной площадке использовалась шпунтовая стенка с одним ярусом распорок, установленных на глубине 3,56 м.

Максимальные горизонтальные перемещения шпунта составили 40 мм и произошли на глубине 11 м. Следовательно, наиболее эффективным является раскрепление ниже дна котлована, которое может быть выполнено, например, по технологии закрепления грунта методом jet-grouting

3. Максимальные вертикальные перемещения поверхности грунта составили 38 мм, произошли на расстоянии 6 м от оси шпунта и соответствуют максимальным горизонтальным перемещениям ограждения. Таким образом, при расчете ограждения, устраиваемого вблизи здания, необходимо чтобы горизонтальные перемещения ограждающих конструкций не превышали величины предельно допустимых дополнительных осадок зданий по ТСН 50-302-2004.

4. В лабораторных опытах отмечено значительное влияние нарушения природной структуры грунта на его деформационные характеристики. Предложен алгоритм, позволяющий определить деформационные характеристики грунта ненарушенной структуры, на основе данных статического зондирования.

Параметры нелинейных упругопластических моделей, назначенные на основе предложенного алгоритма, приводят к результатам, хорошо согласующимся с наблюдениями на опытной площадке.

5. Расхождение с данными наблюдений по величинам максимальных горизонтальным перемещений шпунта составляет 3 % и 17% для моделей, реализованных в программе FEM-Models и PLAXIS соответственно. Расхождение с опытными данными результатов расчета при использовании нормативных методов расчета значительно больше.

6. В последние годы при проектировании зданий в центральной части Санкт-Петербурга, как правило, рассматриваются варианты устройства одно- и двухуровневых подземных парковок. Глубина вскрытия котлована под одноуровневые подземные парковки составляет 4 – 4,5 м, под двухуровневые 7 – 7,5 м, т. е. ниже подошвы фундаментов зданий, что предопределяет устройство ограждений котлованов. В работе рассмотрены варианты устройства ограждений в центральной части города.

Консольные шпунтовые ограждения из расчетов по прочности и по деформациям устраивать недопустимо, необходимо устройство железобетонной стенки. При глубинах котлованов более 4,5 м в зонах вне примыкания к существующим зданиям допустимо использование как шпунтовой, так железобетонной раскрепленных стенок, в зависимости от глубины котлована и инженерно-геологических условий.

При глубинах котлованов более 4,5 м в зонах примыкания к существующим зданиям необходимо использовать в качестве ограждающих конструкций железобетонную стенку с несколькими ярусами распорок и предусматривать более сложные конструктивные мероприятия – строительство методом «top-down», глубинное раскрепление и т.п.

Публикации

1. Сливец, К. В. Экспериментальные и теоретические исследования работы гибкой подпорной стенки / К. В.Сливец // Известия ОрелГТУ. Серия «Строительство. Транспорт». – 2008. – №4, – С. 32-38. (Из списка ВАК).

2. Парамонов, В. Н. Экспериментальная проверка применимости некоторых моделей грунта для расчета ограждений котлованов / В. Н. Парамонов, К. В. Сливец // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. – 2008. – №4. – С. 139-145. (Из списка ВАК).

3. Сливец, К. В. Наблюдения и расчет ограждающих конструкций котлована, разрабатываемого в пылевато-глинистых грунтах / К. В. Сливец // Известия Петербургского государственного университета путей сообщения. – 2007. Вып. 4. – С. 186-194.

4. Сливец, К. В. Натурные наблюдения за деформациями ограждающих конструкций опытного котлована и грунтового массива / К. В. Сливец // Известия Петербургского государственного университета путей сообщения. – 2008. Вып. 3. – С. 226-234.

5. Сливец, К. В., Богданов В. В. Анализ совместной работы стенки и грунтового массива / К. В. Сливец, В. В. Богданов // Геотехника: научные и прикладные аспекты строительства надземных и подземных сооружений / Под ред. Р. А. Мангушева [и др.]. – СПб., 2008. – С. 76-80.

После копки котлованов остается земля, которая в дальнейшем используется для выравнивания участка. Такую землю называют котлованным грунтом, он состоит из твердых, жидких и других компонентов.

В строительстве его часто используют для рельефных и земляных работ, так как он плотный, зернистый и неплодородный.

Перед тем как использовать котлованный грунт, определяют его предназначение, соответствие установленным нормам и выявляют стоимость услуг по вывозу земли.

Что это такое?

Когда процедура копки котлована завершается, рядом с ямой образовывается огромная насыпь земли. Это и есть котлованный грунт. Нередко его называют разновидностью «планировочного» грунта, так как полученная земля в дальнейшем используется под планирование строительства.

Земля из котлована бывает черной, серой, желтой, красной – это зависит от ее состава. Чаще она содержит глину, небольшие камни, обломки и кирпичи. Перегной здесь отсутствует поэтому котлованная смесь лишена гумуса и считается неплодородной.

Котлованный грунт бывают следующих видов:

с содержанием мелкого песка;
среднего песчаного типа;
крупнопесчаным;
с гравелистым песком.

Смесь с гравелистым песком считается самым плотным, поэтому может быть использован под строительные работы на участке. Менее плотный из перечисленных материалов тот, который содержит пылеватую почву с мелким песком.

Есть несколько способов добыть котлованный грунт:

при рытье котлованов;
при строительстве дорог;
при копке траншей;
на глубине водоемов и рек.

Котлованный грунт считается остаточным материалом, так как его получают в результате разработки земли под строительство.

Такая земля не используется под выращивание растений и культур, так как является неплодородной. Основное ее назначение – рельефные и земляные работы на участке. Ее можно использовать для создания насыпей, засыпки ям, ландшафтного благоустройства и озеленения.

Нормы ГОСТ

Сфера использования разных грунтов определяется в соответствии с ГОСТ 25100-2011.

Основные характеристики, влияющие на применение материала для строительства:

липкость;
вязкость;
текстура;
зернистость;
включение разных по величине твердых частиц;
процентное соотношение состава земли;
плотность.

Модуль крупности котлованной земли должна составлять 1,2-1,6 мм. Коэффициент фильтрации не более 5-7м в сутки. Глина может присутствовать, но в комках ее проявления быть не должно. Водопроницаемость у земли из котлована высокая, по классу ГОСТа этот тип грунта соответствует 1 классу.

В зависимости от процентного содержания примесей, котлованный грунт бывает:

Супесчаный – содержит до 10 % глины. Он обладает высокой пористостью, но малой плотностью, низкой пластичностью. Склонен к размыванию, не обладает высокими показателями несущей способности. Используется при обратной засыпке траншей, дорожном строительстве.
Суглинок – включает до 10% песка и до 30% глины. Сохраняет форму под большими нагрузками, хорошо трамбуется, имеет высокую плотность, низкое пылеобразование. Почти не пропускает воду и не подвергается размытию. Подходит для коррекции рельефа и укладочных строительных работ.
Супесь – содержит более 30% глины. Считается крупнообломочным и используется только в дорожном строительстве.

Полное соответствие характеристикам и нормам ГОСТ позволяет применять котлованный грунт для рельефных работ. Если при экспертизе обнаружены отклонения, земля не используется под строительство.

Пошаговая инструкция по вывозу земли

Вывоз земли с участка, где была разработка котлована происходит в соответствии с установленными в регионе правилами. Землю нельзя самостоятельно выносить ведрами на ближайшее поле или площадку ТБО.

Так как землями распоряжается местная власть и они находятся во владении муниципалитета, здесь действуют ограничения. Самовывоз отработанного материала запрещен, так как специальным ведомством выдается лицензия на предприятия, которые могут вывозить котлованный грунт.

Выбрать площадку можно самостоятельно: перевозчик грунта погрузит материал в кузов и вывезет на место утилизации.

Как выглядит работа поэтапно:

Заказчик нанимает специальную строительную фирму, которая имеет лицензию на вывоз котлованного грунта на выделенный для этого полигон.
В процессе оформления заявки подрядчик оценивает объемы выполняемых работ. Он должен оценить объем вывоза и утилизации земли, провести предварительные расчеты стоимости, составить план погрузочных и отгрузочных работ, а также сделать план транспортных операций.
Подрядчик отправляет специальную технику для вывоза котлованного грунта. Техника должна уметь собрать, погрузить землю и транспортировать его на место утилизации.
Подрядчик предоставляет заказчику отчетность об успешном проведении процедуры. Этот документ заказчик может приложить к смете, если строительство выполняется в больших объемах.

На процедуру вывоза влияет класс опасности отходов. Подрядчик должен соблюсти все законодательные нормы: если грунт не пригоден для дальнейшего использования, его нужно утилизировать. Если же земля соответствует нормам – ее можно использовать для дальнейшего строительства.

Стоимость услуг по вывозу

В среднем по регионам России цена на вывоз котлованного грунта стартует от 450 рублей за 1 кубический метр. Если земля слишком замусорена подрядчики берут от 500 рублей за куб. Это связано с вывозом материала на другой полигон, где можно выгрузить землю с мусором.

Сюда можно добавить работу погрузчика: например, стоимость работы одной смены погрузчика составляет 15000 рублей – за 8 часов работы. Заказчик может и сам погрузить отработанную землю в самосвал, но это займет большое количество времени.

Дополнительно может понадобиться работа гусеничного экскаватора. За 1 смену работы в 8 часов подрядчики требуют от 20000 рублей. Чтобы решить, по какому тарифу считать вывоз грунта, подрядчик может провести экспертизу.

Она показывает, что котлованный грунт с большим содержанием мусора и отходов относится к классу высокой опасности. Поэтому потребуется оформление дополнительной документации, что повлечет денежные расходы. Вырытая земля особого класса опасности не перевозят в открытом виде – его транспортируют в специальных контейнерах на места утилизации.

Иногда стоимость вывоза земли меняется в зависимости от объемов материала. Например, если общий объем грунт в пределах 200 кубов, то подрядчик возьмет по 300 рублей за 1 кубический метр. Если объем вывоза свыше 200 кубов, цена будет снижена. Заказчику придется заплатить по 250 рублей за 1 куб.

Цели и способы применения земли

Котлованный грунт в дальнейшем может быть использован под строительство, если он не относится к классу особо опасных отходов.

Использовать такой грунт запрещено, так как он несет экологические проблемы и небезопасен для человека. Котлованная земля не подойдет для отвала на участках под высадку растений. На таком грунте нет плодородного слоя почвы, поэтому овощные культуры, деревья не взойдут.

С помощью земли из котлована можно:

выровнять поверхность под строительство;
придать садовому участку интересный рельеф;
избежать заболоченности;
избежать скопления воды.

Так как котлованная земля содержит от 10 до 30% глины, ее выгодно использовать при дорожном строительстве.

Популярные способы применения:

возведение дорог;
насыпей;
фундаментов.

Для проведения рельефных и ландшафтных работ такая земля также подойдет. В составе планировочного грунта всегда есть песок в сочетании с более крупными породами камней. Так как котлованная земля плотная и зернистая, с ее помощью можно изменить тип поверхности земли.

С помощью этого материала заполняют ямы и овраги, а также выравнивают поверхность участка под дальнейшие строительные работы.

Плюсы и минусы использования земли из котлована

Грунт из котлована отлично подходит для перепланировки территорий, а также для проведения земляных работ на проселочных и грунтовых дорогах. Этот материал имеет плюсы, но не лишен минусов.

Преимущества	Недостатки
Высокая плотность	Невозможность использования под сельское хозяйство
Хорошая эластичность	Необходимость вывоза с участка по правилам
Связывающий эффект	Нельзя вывезти самостоятельно
Простота укладки
Стабильность
Универсальность использования
Доступность
Возможность закупки в больших объемах

Из-за высокого содержания глины в составе этот материал пластичный и плотный. Он стабилен и не подвергается низким и высоким температурам, поэтому может быть использован в любом регионе России с жаркой и холодной погодой. Его легко укладывать под строительство на площадку, он доступен в стоимости. Доставка грунта происходит быстро по звонку – материал привозят со специальной базы на участок.

Минусы кроются в проблемах вывоза котлованного грунта с участка. Если заказчик купил слишком много материала – ему придется нанимать спецтехнику, чтобы вывезти землю. Оставлять ее на участке нельзя и транспортировать самостоятельно также запрещено.

Заключение

Котлованный грунт добывается после копки котлованов, ям и траншей. Он используется в дорожном строительстве, для выравнивания поверхности под дорогу, а также помогает избежать скопления воды на местности.

Для вывоза нанимают специальную технику у фирм, которые имеют лицензию на эту процедуру. Земля с мусором подвергается утилизации как опасный материал.

Читайте также: