Объём котлована: данные, формулы для расчета

Из этого материала вы узнаете:

Особенности разработки котлована

Вся деятельность, которая связана с разработкой, перемещением и уплотнением грунта, называется земляной. Расчет объемов работ производится не только на стадии проектирования, но и при фактическом их выполнении. В первом случае подсчет ведется по чертежам, а во втором – по натуральным замерам.

Чтобы определить объемы по каждому виду земляных работ, применяются разные методики расчета и формулы. На выбор их варианта влияют рельеф местности, размер, конфигурация, иные особенности сооружения, способы производства.

Особенности разработки котлована

Земляные работы состоят из:

• Вертикальной планировки площадок. Целью данных действий является выравнивание естественного рельефа поверхности земли, на которой будет осуществляться дальнейшее строительство зданий, сооружений, благоустройство территории. Во время земляных работ производят выемку грунта, его перемещение, отсыпку и дальнейшее уплотнение на других участках. Объемы труда измеряют в квадратных метрах.
• Разработка котлованов и траншей. Масштабы этой деятельности определяются по формулам объема геометрических фигур, которые определяют форму будущего земляного сооружения. Во время расчетов принято считать, что мера грунта ограничивается плоскостями. Поэтому наличие отдельных неровностей на их точность никак не повлияет. Единицей измерения является кубометр.

Определение объема грунта сводится к расчету объемов разных геометрических фигур, которые образуются при земляных работах. Как правило, они непрямоугольной формы, так как котлованы и траншеи должны иметь откосы, которые препятствуют обрушению. Сложные фигуры разбивают на более простые, объемы их впоследствии складываются.

Данные для расчета объема котлована

Для расчета объема грунта необходимо наличие следующей информации:

• геодезические изыскания;
• архитектурно-строительные особенности разрабатываемого объекта и его размеры по периметру;
• по какой технологии будет возводиться объект;
• уровень залегания подпочвенных вод, так как фундамент зданий и сооружений не может приближаться к ним ближе, чем на 500 мм;
• значение глубины промерзания грунта (оно должно быть не менее 300 мм);
• рельеф земельного участка.

Если предстоит возведение сложных объектов, то расчет должен быть произведен и представлен в разделе земляных работ проекта строительства. Специалисты, зная все перечисленные данные, определяют глубину будущего котлована так, чтобы на его месте создать надежный фундамент.

Как посчитать объем котлована? Данный этап необходим, чтобы корректно определить трудозатраты и стоимостные показатели по выемке грунта. В зависимости от того, какие объемы земли планируется освоить, определяют методы выполнения работ, создают технологические схемы для наиболее важных процессов строительства, рассчитывают сметы строительно-монтажных работ (СМР) и основные технико-экономические показатели. На основании этих результатов выявляют численность персонала, строительной техники, транспортных машин и строительных материалов.

Ключом к вычислениям является площадь. В большинстве случаев используются размеры простых геометрических фигур, от прямоугольника и круга до параллелограмма. Чтобы определить объем котлована, полученное значение площади умножают на высоту. Если него сложная форма и ее квадратуру невозможно посчитать формулами, то ее разбивают на классические фигуры.

Важным показателем является глубина котлована. На ее значение влияет высота фундамента и изолирующих слоев, таких как: подушка из песка и щебня, бетонных изделий и пластиковых дренажей. При этом каких-либо принципиальных отличий по определению объема глубины заложения монолитной плиты или ленточного фундамента не существует.

Плановые характеристики днища должны быть определены на этапе проектирования. При этом надо учитывать геометрическую форму фундамента, методы возведения, необходимые для установки опалубки промежутки. Этот параметр прямую зависит от таких базовых характеристик, как глубина промерзания почвы и уровень подпочвенных вод по всему параметру котлована.

Высоту выемки грунта можно определить исходя из проекта: от уровня земли до отметки заложения основания фундамента. При этом надо учитывать толщину снятия плодородного слоя земли. Определяя длину и ширину котлована, следует принимать во внимание характеристики подвалов и фундаментов, толщину изоляционного слоя (при его наличии), опалубку с механизмами ее крепления.

Данные для расчета объема котлована

Отношение высоты выработки к длине откоса называется крутизной откоса котлована. Данный показатель зависит от качества грунта и высоты. Для определения объема выемки грунта котлована необходимо знать базовые величины. Рассмотрим это на примере:

• ширина котлована (В) – 10 м;
• длина (L) – 16 м;
• глубина (Н) – 3 м;
• соотношение глубины выемки к длине откоса – 1:2 (один к двум);
• периметр выемки – 52 м;
• площадь котлована – 160 м²;
• кубатура грунта – 948 м³.

Если у разработчика есть информация о поперечном сечении поля, то ее использование при расчете объема предпочтительно. Данные поперечного сечения должны быть представлены в проекте – это информация о высоте и выносе точек на грунт. С их помощью можно рассчитать метраж.

Но наиболее оперативным методом выявления площади фигур, которые имеют неправильную форму, является применение электромеханического цифрового планиметра. В нем в масштабе прорисовывается форма, после чего контурный определитель отслеживает сложную геометрическую форму. Затем в планиметр следует ввести масштабный коэффициент – и он выполнит цифровое считывание площади.

Формулы для расчета объема котлована

Любой котлован представляет собой геометрическую фигуру какой-либо формы. Чтобы рассчитать его объем, необходимо определить кубатуру этой фигуры:

Котлован прямоугольной формы

Определение объемов котлована прямоугольной формы с вертикальными стенками считается самым простым вариантом. Для этого применяется следующая формула:

где:

• V – объем котлована в м³;
• b – ширина в метрах;
• L – длина в м метрах;
• h – высота в метрах.

Котлован прямоугольной формы с разной высотой стенок

Если разработку грунта нужно выполнять на склоне, то противоположные стенки имеют разную высоту. Тогда определение объема грунта в котловане проводят с помощью следующей формулы:

где:

• h – высота меньшей стенки в метрах;
• b – ширина котлована в метрах;
• H – высота большей стенки в метрах;
• L – длина котлована в метрах.

Котлован прямоугольной формы с разной высотой стенок

Котлован прямоугольной формы с откосами

При расчете объема котлована с откосами используют формулу площади трапеции:

где:

• a и b – основания трапеции;
• а h – ее высота.

Формула расчета объема котлована с откосами имеет следующий вид:

где:

• a – ширина котлована по дну;
• b – ширина его по верху;
• h – высота котлована;
• L – его длина.

Котлован в форме многоугольника с откосами

Для определения объема сложной фигуры ее следует разбить на несколько простых, после чего суммируется общий результат.

Но и на этот случай предусмотрена общая формула:

где:

• F1 – площадь дна котлована;
• F2 – площадь его по верху;
• Fср – площадь котлована на середине его высоты;
• h – его высота.

Круглый котлован без откосов

Для расчета такого объема необходимо использовать формулу площади круга:

где:

• r – радиус котлована;
• h – его высота;
• π – постоянная величина, равная 3,14.

Круглый котлован с откосами

Для определения объема грунта при разработке такого котлована используется формула:

где:

• R – радиус котлована по верху;
• r – радиус его по низу;
• h – высота котлована.

Типы экскаваторов для рытья котлованов

Разработка котлована является не только базовым, но и одним из самых важных этапов строительства. Для его выполнения привлекается много разной техники. По продолжительности эта работа может занимать от нескольких дней до нескольких недель, в зависимости от объема котлована. На скорость рытья влияет вид используемого оборудования, его функциональные и технические характеристики.

Гусеничный экскаватор

К его особенностям относятся большие габариты, мощность и повышенная проходимость. У такой техники объем ковша зависит от кубатуры котлована. Наличие гидравлической системы позволяет использовать различное навесное оборудование.

Гусеничный экскаватор

С помощью гусеничного шасси достигается оптимальная устойчивость техники даже на рыхлых и влажных грунтах. К другим его преимуществам относятся:

• возможность работы на полях, болотах, и неровных площадках;
• превосходные ходовые качества на заболоченных участках;
• большая проходимость, благодаря которой машина может работать даже на склонах;
• сбалансированный центр тяжести.

Из минусов стоит отметить только невысокую скорость самостоятельного передвижения, для чего при доставке на стройплощадку требуются услуги специального грузового транспорта.

Экскаватор-погрузчик

Наибольшая универсальность и практичность характерны для экскаватора-погрузчика, сочетающего в себе две функции – копку и погрузку. Так проведение работ намного эффективнее. Эта техника имеет колесное шасси, благодаря чему обладает высокой маневренностью и высокой скоростью самостоятельного передвижения. Применяется в основном на твердых покрытиях.

Основными рабочими инструментами экскаваторов-погрузчиков являются:

• ковш с фронтальной системой загрузки, расположенный в передней части машины;
• задний ковш с экскаваторной стрелой, с его помощью производят рытье котлованов большой глубины.

Такая техника ценится за высокие показатели маневренности и универсальность, способность работать на небольших участках. Кроме рытья котлованов экскаватор-погрузчик может осуществлять погрузку грунта и его выравнивание.

Колесный экскаватор

Мощность его вполне сопоставима с производительностью гусеничных моделей. Могут также оснащаться различными ковшами. Благодаря колесному шасси эта техника готова работать в любой местности, на асфальтированных площадках. Преимущества таких экскаваторов:

• при движении машины колеса не повреждают асфальт или бетонную поверхность;
• высокая мобильность, благодаря чему экскаваторы способны самостоятельно передвигаться по дорогам общего назначения на большие расстояния.

Выбирая специальную технику для рытья котлованов, необходимо учитывать требуемую глубину, тип и сложность грунта, необходимость его перенесения на грузовой транспорт и т. д.

Колесный экскаватор

Что учитывать при составлении сметы на земляные работы

При составлении сметы на земляные работы нужно принимать во внимание следующие факторы:

• Объём и вид планируемого объекта. Это необходимо для того, чтобы правильно спланировать и организовать работы по месту и времени.
• Метод производства. Работы могут производиться двумя методами – механизированным или ручным. Чаще всего используется комбинированный, при котором в основном используется первый вариант организации труда, а дополнением к нему идет второй.
• Используемые механизмы. При производстве земляных работ используется большое количество техники – экскаваторы, бульдозеры, самосвалы, погрузчики и т. д. На выбор конкретного механизма влияют объем работ и вид сооружения. Если же надо прокопать небольшую траншею в ограниченном пространстве, то целесообразнее ручной труд.
• Перемещение грунта. В процессе выемки его можно складировать в отвал, или вывезти на грузовом транспорте. Во втором случае необходимо уточнить, куда и на какое расстояние предстоит транспортировка.
• Крепления стенок. Это важный момент формирования откосов траншей и котлованов. Если планируется быстрая обратная засыпка, то в этом нет необходимости.
• Грунтовые воды и водоёмы. Нужно определить, потребуется ли откачка. Отвод грунтовых вод можно производить единоразово либо в течение всего времени производства работ.
• Классификация грунтов. Их характеристики должны быть определены по каждому разрабатываемому земельному участку в соответствии с инженерно-геологическими данными. Исходя из этого устанавливается группа грунта и наличие «мокрых» почв, что влияет на сложность и методы труда. К примеру, при скальном или «мокром» участке значительно повышается трудоёмкость, требуются специфические механизмы.

Смета на производство земляных работ будет составлена правильно и грамотно, если правильно рассчитан объем труда при формировании котлована, корректно определены виды деятельности.

Часто задаваемые вопросы об объеме котлована

От чего зависит глубина траншеи?

На показатель оказывает влияние ее целевое назначение. К примеру, для ленточного фундамента согласно СНиП 3.02.01-87 достаточно глубины 0,5–2,5 м. Для газопроводов это значение должно составлять не менее 0,8 метра до верхней точки трубы (по СП 62.13330.2011, СНиП 42-01-2002). Для водопроводных труб глубина прокладки определяется согласно СНиП 2.04.02-84. В теплых регионах минимальная высота заложения должна быть 0,7–0,8 м, а в северных краях – несколько глубже. Кабель прокладывается в траншею, глубина которой составляет 0,7 м.

Как считается водоотлив из котлована?

Его определение производят по следующей формуле:

где:

• V – объем воды в котловане, м³;
• q – приток влаги в него, м³/ч;
• t – продолжительность осушения котлована, ч.

Откачку производят с помощью центробежных или диафрагмовых насосов. Важно правильно выбрать скорость этой работы: быстрое осушение может повредить отколы котлована, траншеи.

Сколько градусов должен быть откос котлована?

Если позволяет площадь участка, их лучше всего делать под углом 45 градусов. Такое значение допустимо практически везде, кроме насыпного грунта. Уменьшать угол не рекомендуется, поскольку требуется еще больше площади и увеличивается нагрузка на технику. Допустимость более крутых склонов необходимо проверять по справочной литературе.