Технология и организация разработки траншей и котлованов

До начала производства земляных работ необходимо:

2.1 Выполнить ограждение стройплощадки по гост ГОСТ 23407-78;

2.2 Выполнить очистку территории;

2.3 Выполнить вертикальную планировку строительной площадки;

2.4 Выполнить отвод поверхностных вод;

2.5 Выполнить снятие растительного слоя грунта;

2.6 Установить санитарно-бытовые помещения;

2.7 Выполнить временное электроснабжение и водоснабжение стройплощадки;

2.8 Установить прожектора для освещения стройплощадки

2.11 Выполнить устройство временных дорог;

2.12 Установить мойку колёс на выезде со стройплощадки;

2.13 Обозначить место складирования грунта в отвал для обратной засыпки (если вывоз не предусматривается).

Состав звена

Работы предлагается вести последовательным методом, звеном из 4 человек:

- машинист экскаватора 6р – 1чел (далее по тексту М1)

- машинист бульдозера 5р – 1чел (далее по тексту М2)

- разнорабочий (землекоп) – 3чел (далее по тексту Р1, Р2, Р3).

При отсутствии указанных выше специальностей и квалификации у рабочих, до начала производства работ необходимо провести их обучение и аттестацию.

Состав и последовательность работ

Определение размеров котлована и объёмов земляных работ

1. По выполненной геодезическо-разбивочной схеме, мастер СМР графически определяет оптимальный размер котлована и его откосы:

- Размеры выемки должны обеспечивать размещение конструкций и механизированное производство работ, а также возможность перемещения рабочих в пазухе, ширина которой должна быть не менее 1,0м. Размеры выемок по дну должны быть не менее установленных проектом.

К осям здания необходимо прибавить длину фундамента, выступающего за оси.

- Наибольшую крутизну откосов котлованов, устраиваемых без крепления, следует принимать в соответствии с требованиями СНиП 12-04-2003 «Безопасность труда в строительстве. Часть 2. Строительное производство» (см. табл.1). При высоте откосов более 5 м их крутизна должна быть не более 80°.

- Наибольшую высоту вертикальных стенок выемок в мерзлых грунтах, кроме сыпучемерзлых, допускается увеличивать по сравнению с установленной СНиП 12-02-2004 не более чем до 2 м. При этом среднесуточная температура воздуха должна быть ниже минус 2 °С.

Крутизна откоса в различных типах грунтов

2. Затем, мастер СМР и Р1 с помощью рулетки и деревянных колышков производят разметку котлована на местности (см. рис. 1).

Рис. 1. Разметка котлована на местности, где А, А’, A’’,Б, Б’, Б’’,В, В’,В’’,Г, Г’,Г’’ – метки геодезической разбивочной основы здания;

1 – габариты здания по крайним осям;

2 – габариты основания котлована с учётом зоны для производства работ рабочими и внешних габаритов здания;

3 – габариты котлована с учётом откосов.

3. Определение объёма земляных работ:

А) Если конструкция здания в основании представляет собой простую фигуру, см. рис. 1 (квадрат, прямоугольник, треугольник), то объём котлована определяется по формуле усеченной пирамиды:

V=1/3H(S₁+v(S₁S₂)+S₂)К₁, где

V – объём усеченной пирамиды;

S₁S₂ – площади оснований усеченной пирамиды (котлована);

Н – высота пирамиды (глубина котлована);

К₁ – коэффициент разрыхления.

Б) Если конструкция здания в основании представляет собой сложный многоугольник (рис. 2), то, для определения его площади, его необходимо разбить на боле простые фигуры (прямоугольник, квадрат, треугольник), и высчитать площади каждой фигуры, а затем суммировать их.

Рис. 2. Определение объёмов земляных работ зданий со сложным многоугольников в основании

Разработка грунта экскаватором

1. Технологический процесс устройства котлованов включает разработку грунта с погрузкой в транспортные средства или на бровку котлована, транспортировку грунта, планировку дна и откосов.

2. В качестве ведущей машины при разработке постоянных выемок значительной глубины, котлованов и траншей больших размеров принимают одноковшовый экскаватор.

3. При комплексно-механизированной разработке грунта кроме ведущей землеройной машины в комплект включаются также вспомогательные машины для транспортировки и планировки грунта.

До начала производства земляных работ мастер СМР определяет:

- марку экскаватора;

- способ разработки грунта;

- схему движения экскаватора при забое;

- количество транспортных средств, необходимое из условия бесперебойной работы экскаватора.

Выбор землеройной техники:

В технических характеристиках экскаваторов любой марки приведены, как правило, максимальные показатели их: радиусы резания, выгрузки, высота выгрузки и др. Работа на максимальных для данной машины параметрах приводит к ее быстрому износу и, как следствие, к снижению ее производительности.

Для производства земляных работ следует принимать оптимальные рабочие параметры, составляющие 0,9 максимальных паспортных данных , а именно

Оптимальная высота (глубина) забоя должна быть достаточной для заполнения ковша экскаватора за одно черпание, она должна быть равна вертикальному расстоянию от горизонта стоянки экскаватора до уровня напорного вала, умноженному на коэффициент 1,2:

,

где:

М - высота напорного вала над, уровнем стоянки м.

Выбор способа разработки грунта:

Выбор способа разработки грунта и схемы комплексной механизации зависят от объемов и сроков выполнения работ, вида грунта, геометрических параметров земляного сооружения и условий производства работ. В зависимости от ширины котлована выделяют основные 4 способа разработки грунта (см. рис. 3):

- лобовая проходка;

- уширенная лобовая;

- поперечно-торцовая;

- боковая проходка;

- разработка котлована двумя лобовыми проходками

Рис. 3. Схемы проходок экскаватора с рабочим оборудованием "обратная лопата":

а - лобовая проходка; б - уширенная лобовая; в - поперечно-торцовая; г - боковая проходка; д - разработка котлована двумя лобовыми проходками;

I и II - последовательность проходок; 1 - экскаватор; 2 - автосамосвал

Экскаватор и транспортные средства должны быть расположены таким образом, чтобы средний угол поворота экскаватора от места заполнения ковша до места его выгрузки был минимальным, так как на поворот стрелы расходуется до 70% рабочего времени цикла екскаватора (см. рис. 4)

Рис. 4. Схема определения проходки экскаватора, где

1, 2 - стоянки экскаватора.

В – максимальная ширина разработки (определяется катетом прямоугольного треугольника, гипотенузой которого является выбранный радиус резания, а вторым катетом - перемещение экскаватора между последующими стоянками)

L – Расстояние между стоянками;

Для лобовой проходки целесообразно принимать ширину разработки 2 , так как при этом средний угол поворота оказывается наименьшим

В зависимости от вида проходок ширина лобовых проходок В определяется по формулам:

- для лобовой прямолинейной

;

- для зигзагообразной

;

- для поперечно-торцовой

;

- для боковой

, где

- оптимальный радиус резания экскаватора;

- длина рабочей передвижки экскаватора;

- радиус резания на уровне стоянки;

- количество поперечных передвижек экскаватора;

- коэффициент откоса;

- высота забоя.

Количество транспортных средств, необходимыхиз условия бесперебойной работы экскаватора

Число автомобилей, необходимых для бесперебойной работы землеройной машины, определяется по формуле:

, где

0,3 мин - продолжительность установки под погрузку;

- продолжительность нагрузки, мин;

- продолжительность пробега автомобиля от места загрузки до места разгрузки и обратно, мин;

0,6 мин - продолжительность установки под разгрузку;

, где

3 км - расстояние транспортирования;

22 км/ч - средняя скорость движения автомобиля.

Продолжительность нагрузки автосамосвала определяется по формуле:

, где

- число ковшей грунта, погружаемого в кузов;

0,45 мин - продолжительность цикла.

, где

10 т - грузоподъемность автосамосвала;

1,8 т/м - плотность грунта;

объем ковша;

0,8 - коэффициент наполнения

4. Разработку грунта котлована машинист М1 начинает со съезда в котлован. Расчёт съезда в котлован обуславливается возможностью преодоления уклона экскаватором, бульдозером и техникой, вывозимой землю, и составляет не более 15-20⁰.

5. Разработка грунта котлована экскаватором производится на отметку превышающую проектную отметку на 100мм для возможности дальнейшей чистовой доработки дна котлована.

6. Зачистку дна выемки и доработку грунта до проектной отметки производят вручную или с помощью бульдозера. Доработанный грунт смещается в сторону экскаватора с последующей погрузкой его в автосамосвалы.

7. Автомобили-самосвалы под погрузку подают задним ходом и устанавливают в соответствии со СНиП на расстоянии не менее 1 м от бровки траншеи с таким расчетом, чтобы угол поворота экскаватора не превышал 70°, а расстояние между поворотной частью экскаватора и борта машины не было менее 1,0м (см. рис. 5)

Рис. 5. Схема установки автотранспорта для погрузки грунта

- Восполнение переборов выполняется местным грунтом с уплотнением до плотности грунта естественного сложения. В просадочных грунтах II типа не допускается применение дренирующего грунта.

- Способ восстановления оснований, нарушенных от промерзания, затопления, а также переборов более 50 см, согласовывается с проектной организацией.

- При обнаружении коммуникаций, не указанных в проекте, земляные работы приостанавливаются для принятия мер по предохранению их от повреждения вместе с эксплуатирующей организацией или представителем заказчика.

Разработка выемок в пределах охранных зон допускается с письменного разрешения эксплуатирующей организации.

- При разработке грунтов, содержащих негабаритные включения, должны быть предусмотрены мероприятия по их разрушению или удалению за пределы площадки. Негабаритными считаются куски, наибольший размер которых превышает:

- 2/3 ширины ковша - для экскаватора с обратной или прямой лопатой;

- 1/2 ширины ковша - для экскаваторов, оборудованных драглайном;

- 2/3 наибольшей конструктивной глубины копания для скреперов;

- 1/2 высоты отвала - для бульдозеров и грейдеров;

- 1/2 ширины кузова и по весу половину паспортной грузоподъемности - для транспортных средств.

- Ширина проезжей части подъездных путей в пределах выемки должна быть для самосвалов грузоподъемностью до 12 т при двухстороннем движении - 7 м, при одностороннем - 3,5 м.

- При планировке поверхностей должны соблюдаться проектные отметки и уклоны, не допускается образование замкнутых понижений, при этом:

а) отношения уклона спланированной поверхности от проектных, кроме орошаемых земель, не должны превышать 0,001;

б) отклонения отметок спланированной поверхности от проектных, кроме орошаемых земель, не должны превышать:

- в нескальных грунтах 5 см;

- в скальных грунтах от +10 до -20 см.

Метод контроля измерительный, по сетке 50х50 м

8. Для производства работ по обратной засыпке пазух используются, как правило, бульдозеры.

Устройство водопонижения

1. При наличии в период производства работ подземных(грунтовых) вод, мокрыми следует считать грунты, расположенные выше и ниже уровня грунтовых вод на величину капиллярного поднятия:

- 0,3-0,5 м - для песков от пылеватых до крупных;

- 1,0 м - для суглинков и глин.

2. При установлении уровня грунтовых вод выше отметки дна котлована необходимо устраивать водопонижение уровня угрунтовых вод на отметку ниже отметки дна котлована, удовлетворяющую п.1.

3. Производство работ по устройству водопонижения ведётся одновременно с разработкой грунта котлована.

4. Разработку грунта для устройства дренажных траншей и зумпфов производить экскаватором методом обратная лопата. Дренажные траншеи устраиваются по периметру котлована (см. рис. 6).

Рис.6. Открытый водоотлив в котловане:

1 - дренажная канава; 2 - зумпф; 3 - пониженный уровень подземных вод; 4 - дренажная пригрузка; 5 - насос

Вместимость зумпфа рекомендуется принимать не менее 5-минутной максимальной производительности откачивающего из него воду насоса.

По окончании разработки траншеи на уровне ее дна в месте расположения зумпфа устраивается насосная станция, действующая в течение всего периода работ нулевого цикла до обратной засыпки. Далее выполняются мероприятия по водоотведению грунтовых вод по проекту.

Схему стройства зумпфа см. рис. 7.

Рис. 7. Схема устройства зумпфа

Котлованы, разрабатываемые в водоносных глинистых грунтах, которые служат основанием сооружений, рекомендуется переуглублять на 20-40 см ниже отметки подошвы фундаментов и выполнять втрамбовку и сплошную подсыпку щебнем или гравием.

В насосных станциях для водоотлива из котлованов и траншей устанавливаются резервные насосы в количестве 100% при одном работающем насосе и 50% при количестве работающих насосов более одного.

При этом следует стремиться к тому, чтобы на каждой насосной станции как рабочие насосы, так и резервные были одного типа. Установка разнородных по производительности (и другим параметрам) агрегатов на одной насосной станции не рекомендуется.

4. В дренажных траншеях устраивается основание из щебня, на которое укладываются перфорированные трубы. Затем, перфорированные трубы засыпаются щебнем, которые засыпаются щебнем на всю высоту траншеи.

5. Трубчатые дренажи могут быть использованы для строительного водопонижения в тех случаях, когда они предусматриваются для постоянных дренажных систем. В этом случае они должны быть выполнены заблаговременно с целью защиты заглубленного сооружения не только в период строительства, но и в период его эксплуатации. Однако трубчатые дренажи могут применяться и только на период строительства, например, на откосах долго существующих котлованов (см. рис. 8).

Рис.2. Дренаж на отвесах котлована:

1 - пониженные уровни подземных вод; 2 - песчаная пригрузка; 3 - дренажная труба; 4 - засыпки гравием

4. ТРЕБОВАНИЯ К КАЧЕСТВУ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТ

Разработка котлованов экскаваторами

Технические требованияСНиП 3.02.01-87 пп. 1.11, 3.1, 3.2, 3.6, табл. 4.

Размеры котлованов по дну в натуре должны быть не менее установленных проектом.

Минимальная ширина котлованов должна быть не менее ширины конструкции +0,2 м с каждой стороны, при необходимости передвижения людей в пазухе - не менее 0,6 м.

Котлованы следует разрабатывать, как правило, до проектной отметки с сохранением природного сложения грунтов основания.

Отклонения отметок дна котлованов в местах устройства фундаментов и укладки конструкций:

- при окончательной разработке не должны превышать ±5 см;

- при черновой разработке не должны превышать данные, приведенные в таблице

Вид механизма для разработки грунта	Предельные отклонения, см	Число измерений
1) одноковшовыми экскаваторами, оснащенными
ковшами с зубьями:
а) с механическим приводом по видам оборудования:
- драглайн;	+25
- прямая лопата;	+10
- обратная лопата;	+15
б) с гидравлическим приводом;	+10
2) Одноковшовыми экскаваторами, оснащенными планировочными ковшами, зачистным оборудованием и др. специальным оборудованием для планировочных работ, экскаваторами-планировщиками.	+5

На устройство оснований под конструкции следует составлять акт освидетельствования скрытых работ.

Не допускается:

- размыв, размягчение, разрыхление или промерзание верхнего слоя грунта основания толщиной более 3 см.

ОСНАСТКА, ОБОРУДОВАНИЕ И ИНСТРУМЕНТ

ОБЕСПЕЧЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ПРОЦЕССОВ

1. При работе на экскаваторах следует руководствоваться СНиП 12-04-2002 "Безопасность труда в строительстве. Часть 2. Строительное производство" СНиП 12-03-2001 "Безопасность труда в строительстве. Часть 1. Общие требования", а также правилами, изложенными в инструкции по эксплуатации экскаватора. В забое экскаватор необходимо устанавливать на ровной спланированной площадке. Работа на уклонах не разрешается.

2. При работе прямой лопатой в высоком забое необходимо удалять находящиеся сверху козырьки и крупные камни, поскольку при осыпании грунта они могут повредить экскаватор и стать причиной несчастного случая.

3. Запрещается нахождение людей и производство каких-либо других работ в зоне действия экскаватора; путь передвижения экскаватора в пределах строительной площадки должен быть заранее спланирован, а на слабых грунтах усилен инвентарными щитами.

4. Производство земляных работ в зоне расположения подземных коммуникаций (газопроводов, электрокабелей и др.) допускается только с письменного разрешения организации, ответственной за эксплуатацию этих коммуникаций. К разрешению должен быть приложен план (схема) с указанием расположения и глубины заложения коммуникаций. До начала работ необходимо установить знаки, указывающие место расположения подземных коммуникаций.

5. При приближении к подземным коммуникациям земляные работы должны производиться под наблюдением прораба или мастера, а в непосредственной близости от газопровода и кабелей, находящихся под напряжением, кроме того, под наблюдением работников газового хозяйства и электрохозяйства.

6. Разработка грунта в непосредственной близости от действующих подземных коммуникаций допускается только вручную лопатами; использовать ломы, кирки и пневмомашины запрещается.

7. При обнаружении взрывчатых материалов земляные работы в этих местах следует немедленно прекратить до получения разрешения от соответствующих организаций

8. Перед началом производства земляных работ на участках с возможным заражением почвы (свалка, скотомогильники, кладбища и т.п.) необходимо разрешение органов Государственного санитарного надзора

9. Погрузка грунта в самосвалы экскаватором должна производиться со стороны заднего или бокового бока самосвала. Нахождение людей во время погрузки между экскаватором и транспортным средством запрещается.

10. Во время перерывов в работе ковш экскаватора должен быть опущен на землю. После окончания работы машинист экскаватора обязан не только прочно установить ковш, но и затормозить экскаватор.

11. В пределах призмы обрушения запрещаются складирование материалов, движение и установка строительных машин и транспорта, а также установка столбов линий связи.

12. Производство работ в траншеях и котлованах, подвергающихся увлажнению после их полного или частичного отрытия, допускается в том случае, если будут приняты меры предосторожности против обрушения грунта. Для этого прорабу или мастеру необходимо тщательно осмотреть состояние откосов перед началом работы каждой смены; необходимо обрушить грунт в местах обнаружения нависей и трещин у бровок и на откосах; временно прекратить работы до высыхания грунта; уменьшить крутизну откосов на участке, где производство работ является неотложным.

13. Котлованы и траншеи, разрабатываемые на улицах, проездах, во дворах населенных пунктов, а так же где происходит движение людей или транспорта, должны быть ограждены с учетом требований ГОСТ 23407-78. На ограждения необходимо устанавливать предупредительные знаки и надписи, а в ночное время сигнальное освещение. Места перехода людей через траншеи должны быть оборудованы переходными мостиками, освещенными в ночное время.

14. Грунт, извлеченный из котлована или траншеи, должен быть размещен на расстоянии не менее 0,5 м от бровки выемки.

15. Разрабатывать грунт в котлованах и траншеях “подкопом” не допускается.

16. Валуны и камни, а также отслоения грунта, обнаруженные на откосах, должны быть удалены

17. Рытье котлованов и траншей с вертикальными стенами без креплений в нескальных и мерзлых грунтах выше уровня грунтовых вод и при отсутствии вблизи подземных сооружений допускается на глубину не более:

- 1,0 м - в насыпных, песчаных и крупнообломочных грунтах;

- 1,25 м - в супесях;

- 1,5 м - в суглинках.

Примечание: при напластовании грунтов различного вида крутизну откосов для всех пластов надлежит назначать по наиболее слабому грунту.

19. Крутизну откосов выемок глубиной более 5 м во всех случаях и глубиной менее 5 м при гидрогеологических условиях и видах грунтов, непредусмотренных п.10 и таблицей 14 должна устанавливаться проектом.

20. При невозможности применения инвентарных крепежных стенок котлованов и траншей следует применять крепления, изготовленные по индивидуальному проекту, утвержденному в установленном порядке.

21. При установке креплений верхняя часть их должна выступать над бровкой выемки не менее чем на 15 см.

22. Устанавливать крепления необходимо в направлении сверху вниз по мере разработки выемки на глубину не более 50 см.