Технологическая карта на механизированную разработку грунта в котловане

Технологический процесс разработан для устройства котлована размером в плане 37,41×17,17 м и проектной глубиной 2,5 м под строительство 5-этажного кирпичного здания с размерами в осях 32,1×12 м. Общий объем разрабатываемого грунта в котловане составляет 1464,08 м³. Из них 369,63 м³ складируется во временный отвал для последующей обратной засыпки пазух (с учетом коэффициента остаточного разрыхления 1,07), а излишки в объеме 1094,45 м³ подлежат вывозу за пределы строительной площадки.

Работы производятся в сложных климатических условиях: расчетная температура наружного воздуха достигает -34 °C, нормативная глубина промерзания грунта составляет 1,70 м. Основанием служит тяжелый суглинок со следующими физико-механическими характеристиками: плотность в естественном залегании — 1800 кг/м³, угол естественного откоса — 63°. Проектная крутизна откосов для данного типа грунта при глубине до 3 м принимается как 1:0,5. Коэффициент первоначального разрыхления грунта в ковше экскаватора составляет 1,2.

Для обеспечения непрерывного цикла работы выполняются в двухсменном режиме. Проектом предусмотрено устройство въездной траншеи шириной по дну 3 м с расчетными коэффициентами заложения откосов. Оптимальная площадь фундаментов понизу составляет 427,43 м², что требует тщательной подготовки основания и соблюдения нормативных допусков при финишной зачистке.

1Наружная несущая стена, расположенная по периметру здания, обеспечивающая несущую способность и ограждающую функцию.

2Внутренняя ненесущая перегородка, разделяющая помещения внутри квартиры, расположенная по оси B.

3Внутренний дверной проем, обеспечивающий доступ между смежными помещениями или коридорами.

4Оконный проем в наружной стене, обеспечивающий естественное освещение и вентиляцию, расположенный по фасаду здания.

5Оконный проем в наружной стене, обеспечивающий естественное освещение и вентиляцию, расположенный по фасаду здания.

6Внутренний дверной проем, обеспечивающий выход на лестничную клетку или в коридор.

7Внутренняя ненесущая перегородка, выделяющая специфические функциональные зоны (возможно, санузел или подсобное помещение).

8Внутреннее помещение (возможно, жилая комната или спальня), ограниченное несущими стенами и перегородками.

9Оконный проем в наружной стене, обеспечивающий естественное освещение и вентиляцию, расположенный по фасаду здания.

10Внутренняя ненесущая перегородка, разделяющая помещения внутри квартиры.

11Наружная несущая стена, расположенная по периметру здания, обеспечивающая несущую способность и ограждающую функцию.

12Внутренняя ненесущая перегородка, разделяющая помещения внутри квартиры, расположенная вблизи центральной оси.

1. Анализ проектной документации и уточнение физико-механических свойств грунтов по данным геологических изысканий.
2. Определение объемов земляных масс: выемка, обратная засыпка, вывоз излишков.
3. Расчет параметров временных отвалов: для складирования 369,63 м³ грунта формируется отвал длиной 74,82 м, высотой 3,5 м и шириной 3,45 м.
4. Утверждение схемы движения землеройной и транспортной техники на строительной площадке.

До начала основного цикла экскавации строительная площадка должна быть полностью подготовлена в соответствии с утвержденным планом организации строительства. В первую очередь производится расчистка территории, срезка плодородного растительного слоя грунта с его отдельным складированием, а также предварительная вертикальная планировка площадки в зоне посадки здания. Важнейшим этапом является организация поверхностного водоотвода для предотвращения замачивания грунтов основания в период производства работ.

Геодезическая служба выполняет вынос осей здания в натуру с закреплением их обносками за пределами зоны земляных работ (не ближе 3-5 метров от бровки котлована). Производится разбивка контуров котлована поверху и понизу с учетом крутизны откосов (1:0,5) и габаритов въездной траншеи. Все геодезические знаки должны быть надежно защищены от повреждений строительной техникой.

Для бесперебойной работы автотранспорта обустраиваются временные подъездные пути. Маршруты движения транспортных средств рассчитываются исходя из средней скорости движения 22 км/ч на плече транспортировки 3 км. Временный отвал грунта для обратной засыпки располагается строго вдоль длинных сторон котлована, за пределами призмы обрушения, с соблюдением рассчитанных габаритов (сечение отвала, высота 3,5 м).

2Верхняя бровка откоса котлована по верхней стороне

3Нижняя бровка (подошва) откоса котлована по нижней стороне

4Откос с левой стороны котлована

5Откос с правой стороны котлована, примыкающий к въездной траншее

6Наклонная въездная траншея (пандус), ведущая в котлован, с углом спуска 30°

7Угловая точка, обозначающая переход между верхним откосом и въездной траншеей

8Угловая точка, определяющая нижнюю правую границу дна основного котлована

1. Инженерная подготовка территории: расчистка, снятие растительного слоя, планировка.
2. Устройство систем временного водоотвода (нагорные канавы, дренажи).
3. Инструментальная геодезическая разбивка контура выемки с закреплением реперов.
4. Обустройство временных внутриплощадочных дорог и зон маневрирования автотранспорта.
5. Формирование площадок для складирования грунта обратной засыпки вне призмы обрушения.

Основная выемка грунта осуществляется гидравлическим гусеничным экскаватором, оборудованным обратной лопатой с объемом ковша 0,65 м³. Экскавация ведется в две торцевые проходки. Для данного типа оборудования максимальный радиус резания на уровне стоянки составляет 9,1 м, а наибольшая глубина копания — 6 м. Оптимальный радиус резания принимается равным 8,19 м. Шаг передвижки экскаватора рассчитывается как 0,75 от длины рукояти и составляет 2-2,25 м.

Погрузка извлекаемого грунта осуществляется в автосамосвалы грузоподъемностью 10 т. Наполнение кузова одного самосвала требует погрузки 10 ковшей грунта, при продолжительности одного рабочего цикла экскаватора 27 секунд и коэффициенте наполнения ковша 0,8. Транспортный цикл включает маневрирование (1,25 мин), установку под погрузку (0,3 мин) и разгрузку (1,6 мин). На основании расчетов времени рейса (включая пробег 3 км в одну сторону) определяется оптимальное количество автосамосвалов для обеспечения непрерывной работы экскаватора без простоев.

Критическим требованием технологии является недопущение нарушения естественной структуры грунта в основании фундаментов. Поэтому механизированная экскавация ведется с проектным недобором в 0,15 м (объем недобора по данному объекту — 64,11 м³). Окончательная подчистка дна котлована до проектных отметок выполняется бульдозером (мощностью не менее 58,8 кВт) и вручную непосредственно перед устройством фундаментов. Грунт от зачистки перемещается бульдозером к торцу котлована, откуда изымается экскаватором.

1Строка 1: Задача, запланированная с перерывами на все три дня, выполняемая в определенные часы как в 1-й, так и во 2-й сменах.

2Строка 2: Задача, запланированная с перерывами на все три дня, дублирующая время выполнения задачи в Строке 1.

3Строка 3: Краткосрочная задача, запланированная на 3-й день (смена 1), выполняемая в течение 7-го часа.

4Строка 4: Краткосрочная задача, запланированная на 3-й день (смена 1), выполняемая в течение 7-го часа.

5Строка 5: Задача, выполняемая непрерывно начиная с 8-го часа 1-й смены 3-го дня до конца 8-го часа 2-й смены 3-го дня.

15Значение, указывающее конкретное количество, продолжительность или метрику, относящуюся к запланированным задачам (расположено по центру над основными строками задач).

1. Позиционирование экскаватора в забое, разметка ширины первой торцевой проходки (до 10 м по верху).
2. Экскавация суглинка с выгрузкой в кузов автосамосвала (по 10 ковшей на машину) или во временный отвал.
3. Контроль глубины копания по визиркам с оставлением защитного слоя (недобора) толщиной 0,15 м.
4. Регулярная передвижка экскаватора по оси проходки на шаг 2-2,25 м.
5. Срезка недобора бульдозером и ручная доработка дна непосредственно перед заливкой или монтажом фундаментов.

При расчетной температуре наружного воздуха -34 °C и нормативной глубине промерзания 1,70 м разработка тяжелых суглинков требует применения специальных технологий. Поскольку экскаваторный забой промерзает с кровли, откоса и лобовой части, разработка мерзлого грунта ведется по специализированным схемам: вдоль мерзлого слоя, поперек, с подбоем (начиная под мерзлым слоем) или под углом к откосу забоя. Предельно допустимая глубина промерзания для экскавации без предварительного рыхления рассчитывается индивидуально и зависит от объема ковша и группы грунта.

При превышении допустимой глубины промерзания применяется предварительное рыхление. Наиболее эффективным механическим методом является использование навесных гидравлических молотов на базе экскаватора. Разработка ведется послойно, толщиной слоя 40-60 см. Производительность данной операции составляет от 5 до 25 м³/ч в зависимости от энергии удара гидромолота. При глубине промерзания свыше 0,8 м целесообразно применение буровзрывного способа с использованием шпуровых или щелевых зарядов. В этом случае котлован делится на три захватки: буровзрывные работы, зона безопасности и зона экскавации разрыхленного грунта.

В качестве превентивных мер по защите грунта от промерзания до начала отрицательных температур применяется вспахивание рыхлителями на глубину 30-35 см с последующим боронованием на 15-20 см. Наличие разрыхленного слоя и снегового покрова оттягивает начало промерзания на срок до 1,5 месяцев. Глубокое перелопачивание экскаватором на глубину 1,3-1,5 м способно продлить срок экскавации незамерзшего грунта на 1-2 месяца и сократить общую глубину промерзания практически вдвое.

1. Оценка фактической глубины промерзания грунта на площадке (шурфование, зондирование).
2. При глубине до 0,4-0,5 м: прямая экскавация с применением схемы копания "с подбоем".
3. При глубине > 0,5 м: послойное рыхление гидромолотом слоями по 40-60 см.
4. Извлечение разрыхленного мерзлого грунта экскаватором и погрузка в транспорт.
5. Защита вскрытого дна котлована от промерзания теплоизоляционными матами или рыхлым снегом до начала бетонных работ.

Качество земляных работ подлежит непрерывному операционному контролю со стороны мастеров, производителей работ и геодезической службы. Основной задачей является проверка соответствия геометрических параметров выемки проектным данным и сохранение несущей способности грунтов основания. Визуальный осмотр расположения котлована в плане осуществляется постоянно, инструментальный контроль — в процессе разработки и по ее окончании.

Строгие допуски (по международным строительным стандартам) регламентируют качество приемки: отклонения от проектных отметок дна и бровок не должны превышать ±0,05 м. Отклонение от заданного продольного уклона допускается в пределах ±0,0005. Категорически не допускается сужение проектного контура (уменьшение расстояния от оси до бровки) и увеличение крутизны откосов сверх проектного значения (1:0,5), так как это ведет к риску обрушения стенок.

По завершении экскавации к работе привлекается строительная грунтовая лаборатория для оценки физико-механических свойств вскрытых грунтов основания (подтверждение плотности 1800 кг/м³, естественной влажности, отсутствия линз слабых грунтов). При выявлении несоответствий или случайно перекопанных участков (переборов), они подлежат заполнению тощим бетоном (класса C8/10 или C12/15) или уплотненным песчано-гравийным материалом. Результаты геодезической съемки дна котлована оформляются исполнительной схемой и актом освидетельствования скрытых работ.

1Ковш экскаватора с разработанным грунтом, находящийся над кузовом для прямой погрузки материала в автосамосвал самосвал с целью последующего вывоза

2Гусеничный гидравлический экскаватор (модель одноковшовый экскаватор), расположенный на устойчивом основании на отметке -0,400, выполняющий функцию основной землеройной машины при разработке котлована

3Конусообразный отвал грунта (склад разработанного грунта) высотой 3450 мм и радиусом основания 3500 мм, безопасно размещенный с минимальным отступом (бермой) 1000 мм от бровки выемки для предотвращения обрушения откоса

4Основной разрабатываемый фундаментный котлован, вырытый на общую глубину 2,5 м (отметка дна -2,900), имеющий ширину по дну 14670 мм и заложение откосов 1:0,5 для обеспечения устойчивости грунтового массива

5Уровень существующей поверхности земли (рабочая отметка), установленный на -0,400, служащий основной рабочей площадкой для тяжелой техники и организации строительной площадки

1. Повседневный контроль отметок копания машинистом экскаватора и линейным мастером с помощью нивелира.
2. Проведение исполнительной геодезической съемки дна и откосов после черновой экскавации.
3. Лабораторный отбор проб грунта со дна котлована для подтверждения проектной несущей способности.
4. Фиксация предельных отклонений (допуск по высоте ±50 мм, уклоны ±0,0005).
5. Оформление акта освидетельствования скрытых работ и передача фронта работ бригадам по устройству фундаментов.

Производство земляных работ относится к работам повышенной опасности. До начала экскавации в местах расположения действующих подземных коммуникаций оформляется наряд-допуск, согласованный с эксплуатирующими организациями. В зонах прохождения кабельных линий под напряжением или газопроводов работы ведутся исключительно под наблюдением представителей соответствующих служб. Использование механизированной техники в охранных зонах строго регламентировано.

Для предотвращения обрушения откосов и обеспечения безопасности рабочих, грунт, извлеченный из котлована (в том числе временный отвал для обратной засыпки), должен складироваться на расстоянии не менее 0,5 метра от бровки выемки. Категорически запрещается разрабатывать грунт методом "подкопа" (образование козырьков). Все обнаруженные на откосах валуны, крупные камни или отслоения грунта должны быть немедленно удалены спуском на дно.

Организация рабочих мест требует устройства безопасных спусков в котлован (лестницы шириной не менее 0,75 м с перилами на каждые 25 м периметра). Места пересечения траншей людьми оборудуются переходными мостиками с освещением в темное время суток. Погрузка грунта в автосамосвалы экскаватором должна производиться только со стороны заднего или бокового борта, перенос ковша над кабиной водителя категорически запрещен. Водитель во время погрузки должен покинуть кабину, если она не имеет специального защитного козырька.

1. Обозначение знаками и шурфование зон прохождения существующих подземных коммуникаций.
2. Установка ограждений по периметру котлована и монтаж переходных мостиков/лестниц.
3. Обеспечение контроля складирования грунта и движения техники (не ближе 0,5 м к бровке обрушения).
4. Регулярный осмотр откосов на предмет появления трещин сдвига, особенно после выпадения осадков или оттаивания.
5. Соблюдение регламента погрузки: подача звуковых сигналов, позиционирование ковша сбоку или сзади кузова самосвала.