Verfahrensanweisung für den maschinellen Baugrubenaushub

Der technologische Prozess wurde für die Erstellung einer Baugrube mit den Grundrissabmessungen 37,41 × 17,17 m und einer Solltiefe von 2,5 m für den Bau eines 5-stöckigen Ziegelgebäudes mit den Achsmaßen 32,1 × 12 m entwickelt. Das Gesamtvolumen des auszuhebenden Bodens in der Baugrube beträgt 1464,08 m³. Davon werden 369,63 m³ in einem Zwischenlager (Bodenmiete) für die spätere Verfüllung der Arbeitsräume gelagert (unter Berücksichtigung eines bleibenden Auflockerungsfaktors von 1,07), während der Überschuss von 1094,45 m³ von der Baustelle abzutransportieren ist.

Die Arbeiten werden unter schwierigen klimatischen Bedingungen durchgeführt: Die Auslegungstemperatur der Außenluft erreicht -34 °C, die normative Frosttiefe des Bodens beträgt 1,70 m. Der Baugrund besteht aus schwerem Lehm mit folgenden physikalisch-mechanischen Eigenschaften: Lagerungsdichte - 1800 kg/m³, natürlicher Böschungswinkel - 63°. Die geplante Böschungsneigung für diese Bodenart bei einer Tiefe von bis zu 3 m wird mit 1:0,5 angenommen. Der anfängliche Auflockerungsfaktor des Bodens im Baggerlöffel beträgt 1,2.

Um einen kontinuierlichen Zyklus zu gewährleisten, werden die Arbeiten im Zweischichtbetrieb durchgeführt. Das Projekt sieht die Anlage einer 3 m breiten Einfahrtsrampe an der Sohle mit berechneten Böschungswinkeln vor. Die optimale Grundfläche der Fundamente an der Unterkante beträgt 427,43 m², was eine sorgfältige Vorbereitung des Baugrunds und die Einhaltung der normativen Toleranzen beim Feinplanum erfordert.

1Tragende Außenwand, entlang des Gebäudeumrisses positioniert, dient als strukturelle Stütze und Hülle.

2Nichttragende Innenwand zur Trennung von Räumen innerhalb einer Einheit, positioniert entlang der Achse B.

3Innentüröffnung, die Zugang zwischen benachbarten Räumen oder Korridoren bietet.

4Fensteröffnung in der Außenwand, die natürliches Licht und Belüftung ermöglicht, entlang der Gebäudefassade positioniert.

5Fensteröffnung in der Außenwand, die natürliches Licht und Belüftung ermöglicht, entlang der Gebäudefassade positioniert.

6Innentüröffnung, die Zugang zu einem Treppenhaus oder Korridor bietet.

7Nichttragende Innenwand, die spezifische Funktionsbereiche trennt, möglicherweise ein Badezimmer oder ein Hauswirtschaftsraum.

8Innenraum, möglicherweise ein Wohn- oder Schlafbereich, der durch umgebende tragende und Trennwände definiert ist.

9Fensteröffnung in der Außenwand, die natürliches Licht und Belüftung ermöglicht, entlang der Gebäudefassade positioniert.

10Nichttragende Innenwand zur Trennung von Räumen innerhalb einer Einheit.

11Tragende Außenwand, entlang des Gebäudeumrisses positioniert, dient als strukturelle Stütze und Hülle.

12Nichttragende Innenwand zur Trennung von Räumen innerhalb einer Einheit, nahe der Mittelachse positioniert.

1. Analyse der Projektdokumentation und Präzisierung der physikalisch-mechanischen Bodeneigenschaften gemäß den geologischen Gutachten.
2. Ermittlung der Erdmassenvolumina: Aushub, Verfüllung, Abtransport des Überschusses.
3. Berechnung der Parameter der Zwischenlager: Für die Lagerung von 369,63 m³ Boden wird eine Bodenmiete mit einer Länge von 74,82 m, einer Höhe von 3,5 m und einer Breite von 3,45 m angelegt.
4. Genehmigung des Verkehrsplans für die Erdbaumaschinen und Transportfahrzeuge auf der Baustelle.

Vor Beginn des Hauptaushubzyklus muss die Baustelle gemäß dem genehmigten Bauablaufplan vollständig vorbereitet werden. Zunächst erfolgen die Baufeldfreimachung, das Abschieben des Mutterbodens (Oberbodens) mit separater Lagerung sowie die vorläufige Höhenplanierung des Geländes im Bereich des Gebäudeumrisses. Ein entscheidender Schritt ist die Einrichtung der Oberflächenentwässerung, um ein Durchfeuchten des Baugrunds während der Bauarbeiten zu verhindern.

Die Vermessungsabteilung übernimmt die Absteckung der Gebäudeachsen im Gelände und markiert diese mit Schnurgerüsten außerhalb des Erdarbeitsbereichs (mindestens 3-5 Meter vom Baugrubenrand entfernt). Es erfolgt die Absteckung der Baugrubenumrisse an der Ober- und Unterkante unter Berücksichtigung der Böschungsneigung (1:0,5) und der Abmessungen der Einfahrtsrampe. Alle Vermessungszeichen müssen zuverlässig vor Beschädigungen durch Baumaschinen geschützt werden.

Für einen reibungslosen Lkw-Verkehr werden provisorische Zufahrtswege angelegt. Die Fahrstrecken der Transportfahrzeuge werden basierend auf einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 22 km/h bei einer Transportentfernung von 3 km berechnet. Das Zwischenlager für die Verfüllung wird strikt entlang der Längsseiten der Baugrube, außerhalb des Bruchprismas, unter Einhaltung der berechneten Abmessungen (Mietenquerschnitt, Höhe 3,5 m) platziert.

2Oberkante der Baugrubenböschung an der Oberseite

3Unterkante (Böschungsfuß) der Baugrubenböschung an der Unterseite

4Böschung auf der linken Seite der Baugrube

5Böschung auf der rechten Seite der Baugrube, angrenzend an die Zufahrtsrampe

6Geneigte Zufahrtsrampe, die in die Baugrube führt, markiert mit einem Neigungswinkel von 30°

7Eckpunkt, der den Übergang zwischen der oberen Böschung und der Zufahrtsrampe anzeigt

8Eckpunkt, der die untere rechte Ausdehnung der Baugrubensohle definiert

1. Ingenieurtechnische Vorbereitung des Geländes: Baufeldfreimachung, Abschieben des Oberbodens, Planierung.
2. Einrichtung provisorischer Entwässerungssysteme (Hanggräben, Drainagen).
3. Instrumentelle vermessungstechnische Absteckung der Aushubkontur mit Sicherung der Festpunkte.
4. Einrichtung provisorischer Baustraßen und Rangierflächen für Lkw.
5. Anlage von Lagerflächen für den Verfüllboden außerhalb des Bruchprismas (Gleitkeils).

Der Hauptaushub des Bodens erfolgt durch einen hydraulischen Raupenbagger, der mit einem Tieflöffel mit 0,65 m³ Fassungsvermögen ausgestattet ist. Der Aushub wird in zwei stirnseitigen Hieben (Stirnstichen) ausgeführt. Für diesen Gerätetyp beträgt der maximale Grabradius auf der Standebene 9,1 m und die maximale Grabtiefe 6 m. Der optimale Grabradius wird auf 8,19 m festgelegt. Das Vorrückmaß des Baggers wird als 0,75 der Stiellänge berechnet und beträgt 2-2,25 m.

Das Verladen des Aushubs erfolgt auf Bau-Muldenkipper mit einer Nutzlast von 10 t. Das Füllen der Mulde eines Lkw erfordert das Laden von 10 Baggerlöffeln Boden, bei einer Dauer eines Arbeitsspiels des Baggers von 27 Sekunden und einem Füllfaktor des Löffels von 0,8. Der Transportzyklus umfasst das Rangieren (1,25 Min.), das Positionieren zum Beladen (0,3 Min.) und das Entladen (1,6 Min.). Basierend auf den Berechnungen der Fahrzeit (einschließlich der Fahrstrecke von 3 km in eine Richtung) wird die optimale Anzahl von Muldenkippern ermittelt, um einen kontinuierlichen Betrieb des Baggers ohne Stillstandszeiten zu gewährleisten.

Eine entscheidende Anforderung der Technologie ist die Vermeidung einer Störung der natürlichen Bodenstruktur in der Gründungssohle. Daher erfolgt der maschinelle Aushub mit einem planmäßigen Minderaushub (Schutzschicht) von 0,15 m (das Volumen des Minderaushubs für dieses Objekt beträgt 64,11 m³). Das Feinplanum der Baugrubensohle bis auf die Solltiefen wird unmittelbar vor der Errichtung der Fundamente mit einer Planierraupe (Leistung mindestens 58,8 kW) und von Hand durchgeführt. Der beim Planum anfallende Boden wird von der Planierraupe zur Stirnseite der Baugrube geschoben, von wo er durch den Bagger aufgenommen wird.

1Reihe 1: Die Aufgabe ist mit Unterbrechungen über alle drei Tage geplant und findet zu bestimmten Stunden in den Schichten 1 und 2 statt.

2Reihe 2: Die Aufgabe ist mit Unterbrechungen über alle drei Tage geplant und spiegelt den Zeitplan der Aufgabe in Reihe 1 wider.

3Reihe 3: Die Aufgabe ist kurz für Tag 3, Schicht 1 geplant, speziell während der 7. Stunde.

4Reihe 4: Die Aufgabe ist kurz für Tag 3, Schicht 1 geplant, speziell während der 7. Stunde.

5Reihe 5: Die Aufgabe ist durchgehend von Tag 3, Schicht 1, Stunde 8 bis zum Ende von Tag 3, Schicht 2, Stunde 8 geplant.

15Wert, der eine spezifische Menge, Dauer oder Metrik in Bezug auf die geplanten Aufgaben angibt und sich mittig über den Hauptaufgabenreihen befindet.

1. Positionierung des Baggers vor Ort, Markierung der Breite des ersten Stirnstichs (bis zu 10 m an der Oberkante).
2. Aushub des Lehms mit Entladung in die Mulde des Lkw (je 10 Löffel pro Fahrzeug) oder ins Zwischenlager.
3. Kontrolle der Grabtiefe mittels Visierkreuzen unter Beibehaltung einer Schutzschicht (Minderaushub) von 0,15 m Dicke.
4. Regelmäßiges Vorrücken des Baggers entlang der Arbeitsachse in Schritten von 2-2,25 m.
5. Abtragen des Minderaushubs durch die Planierraupe und manuelle Nachbearbeitung der Sohle unmittelbar vor dem Betonieren oder der Montage der Fundamente.

Bei einer Auslegungstemperatur der Außenluft von -34 °C und einer normativen Frosttiefe von 1,70 m erfordert der Aushub von schwerem Lehm den Einsatz spezieller Technologien. Da die Baugrube von der Oberkante, der Böschung und der Stirnseite her gefriert, wird der Aushub des gefrorenen Bodens nach speziellen Schemata durchgeführt: entlang der gefrorenen Schicht, quer dazu, durch Unterhöhlen (beginnend unter der gefrorenen Schicht) oder in einem Winkel zur Böschung. Die maximal zulässige Frosttiefe für den Aushub ohne vorheriges Auflockern wird individuell berechnet und hängt vom Löffelvolumen und der Bodenklasse ab.

Bei Überschreiten der zulässigen Frosttiefe kommt das vorherige Auflockern zum Einsatz. Die effizienteste mechanische Methode ist die Verwendung von Anbau-Hydraulikhämmern am Bagger. Der Abbau erfolgt schichtweise mit einer Schichtdicke von 40-60 cm. Die Leistung dieses Vorgangs beträgt je nach Schlagenergie des Hydraulikhammers 5 bis 25 m³/h. Bei einer Frosttiefe von über 0,8 m ist der Einsatz des Bohr- und Sprengverfahrens mit Bohrloch- oder Spaltladungen zweckmäßig. In diesem Fall wird die Baugrube in drei Arbeitsabschnitte unterteilt: Bohr- und Sprengarbeiten, Sicherheitszone und Aushubzone des gelockerten Bodens.

Als Präventivmaßnahmen zum Schutz des Bodens vor dem Gefrieren vor Beginn der Minustemperaturen wird das Pflügen mit Aufreißern in eine Tiefe von 30-35 cm, gefolgt von Eggen bis auf 15-20 cm, angewendet. Das Vorhandensein einer gelockerten Schicht und einer Schneedecke verzögert den Beginn des Gefrierens um bis zu 1,5 Monate. Ein tiefes Umschichten durch den Bagger bis in eine Tiefe von 1,3-1,5 m kann die Dauer des Aushubs von nicht gefrorenem Boden um 1-2 Monate verlängern und die Gesamtfrosttiefe praktisch halbieren.

1. Bewertung der tatsächlichen Frosttiefe auf der Baustelle (Anlegen von Schürfgruben, Sondierung).
2. Bei einer Tiefe bis 0,4-0,5 m: direkter Aushub unter Anwendung des Grabschemas 'durch Unterhöhlen'.
3. Bei einer Tiefe > 0,5 m: schichtweises Auflockern mit dem Hydraulikhammer in Schichten von 40-60 cm.
4. Aufnahme des gelockerten gefrorenen Bodens mit dem Bagger und Verladen in Transportfahrzeuge.
5. Schutz der freigelegten Baugrubensohle vor dem Gefrieren mit Wärmedämmmatten oder lockerem Schnee bis zum Beginn der Betonarbeiten.

Die Qualität der Erdarbeiten unterliegt einer ständigen operativen Kontrolle durch Poliere, Bauleiter und die Vermessungsabteilung. Die Hauptaufgabe besteht darin, die Übereinstimmung der geometrischen Parameter der Baugrube mit den Projektdaten zu überprüfen und die Tragfähigkeit des Baugrunds zu erhalten. Die visuelle Überprüfung der Position der Baugrube im Grundriss erfolgt permanent, die instrumentelle Kontrolle während des Aushubs und nach dessen Abschluss.

Strenge Toleranzen (nach internationalen Baustandards) regeln die Qualität der Abnahme: Abweichungen von den Sollhöhen der Sohle und der Kanten dürfen ± 0,05 m nicht überschreiten. Die Abweichung vom vorgegebenen Längsgefälle ist innerhalb von ± 0,0005 zulässig. Eine Verengung der geplanten Kontur (Verringerung des Abstands von der Achse zur Kante) sowie eine Erhöhung der Böschungsneigung über den Sollwert (1:0,5) hinaus sind strengstens untersagt, da dies zum Risiko eines Einsturzes der Wände führt.

Nach Abschluss des Aushubs wird ein bautechnisches Bodenlabor hinzugezogen, um die physikalisch-mechanischen Eigenschaften des freigelegten Baugrunds zu bewerten (Bestätigung der Dichte von 1800 kg/m³, der natürlichen Feuchtigkeit, Nichtvorhandensein von Schwachschichten/Linsen). Werden Unstimmigkeiten oder versehentlich zu tief ausgehobene Bereiche (Mehraushub) festgestellt, müssen diese mit Magerbeton (Klasse C8/10 oder C12/15) oder verdichtetem Sand-Kies-Material verfüllt werden. Die Ergebnisse der vermessungstechnischen Aufnahme der Baugrubensohle werden als Bestandsplan und in einem Abnahmeprotokoll für verdeckte Arbeiten dokumentiert.

1Mit Erdaushub gefüllter Baggerlöffel, der über der Ladefläche manövriert, um das Material für den Abtransport direkt in einen KamAZ-5511-Muldenkipper zu laden

2Hydraulischer Raupenbagger (Modell EO-4321), positioniert auf der stabilen Geländeoberfläche auf Höhe -0,400, der als primäre Erdbaumaschine für den Grabaushub fungiert

3Kegelförmige Bodenmiete (Erdaushub-Zwischenlager), 3450 mm hoch mit einem Basisradius von 3500 mm, sicher positioniert mit einem Mindestabstand (Berme) von 1000 mm zur Grabenkante, um ein Versagen der Böschung zu verhindern

4Hauptbaugrube/-graben, ausgehoben bis zu einer Gesamttiefe von 2,5 m (Sohlenhöhe -2,900), mit einer Sohlenbreite von 14670 mm und einer Böschungsneigung von 1:0,5 zur Gewährleistung der Erdstabilität

5Bestehendes Geländeniveau (Arbeitsebene), festgelegt auf -0,400, das als primäre Arbeitsplattform für schwere Maschinen und die Baustelleneinrichtung dient

1. Tägliche Kontrolle der Grabungsniveaus durch den Baggerführer und den Polier mittels Nivelliergerät.
2. Durchführung einer vermessungstechnischen Bestandsaufnahme der Sohle und der Böschungen nach dem Grobaushub.
3. Laborprobenahme des Bodens von der Baugrubensohle zur Bestätigung der geplanten Tragfähigkeit.
4. Erfassung der Grenzabweiсhungen (Höhentoleranz ± 50 mm, Gefälle ± 0,0005).
5. Ausstellung des Abnahmeprotokolls für verdeckte Arbeiten und Übergabe des Arbeitsbereichs an die Fundamentbau-Kolonnen.

Die Durchführung von Erdarbeiten gehört zu den Arbeiten mit erhöhtem Gefährdungspotenzial. Vor Beginn des Aushubs in Bereichen mit bestehenden unterirdischen Versorgungsleitungen muss eine schriftliche Arbeitsfreigabe (Erlaubnisschein) eingeholt werden, die mit den Betreibergesellschaften abgestimmt ist. In Bereichen, in denen spannungsführende Kabel oder Gasleitungen verlaufen, dürfen die Arbeiten ausschließlich unter Aufsicht von Vertretern der entsprechenden Dienste durchgeführt werden. Der Einsatz maschineller Technik in Schutzzonen ist streng reglementiert.

Um einen Einsturz der Böschungen zu verhindern und die Sicherheit der Arbeiter zu gewährleisten, muss der aus der Baugrube entnommene Boden (einschließlich des Zwischenlagers für die Verfüllung) in einem Abstand von mindestens 0,5 Metern zur Böschungskante gelagert werden. Es ist strengstens untersagt, den Boden durch 'Unterhöhlen' (Bildung von Überhängen) abzubauen. Alle auf den Böschungen entdeckten Felsbrocken, großen Steine oder lockeren Bodenmassen müssen sofort auf den Grund herabgelassen und entfernt werden.

Die Einrichtung der Arbeitsplätze erfordert die Schaffung sicherer Abstiege in die Baugrube (Treppen mit einer Breite von mindestens 0,75 m und Geländern für alle 25 m Umfang). Stellen, an denen Gräben von Personen überquert werden, sind mit Übergangsbrücken (Laufstegen) zu versehen, die bei Dunkelheit beleuchtet sein müssen. Das Verladen von Boden auf Lkw durch den Bagger darf nur von der Rück- oder Seitenwand aus erfolgen; das Schwenken des Löffels über das Fahrerhaus ist strengstens untersagt. Der Fahrer muss das Fahrerhaus während des Beladens verlassen, es sei denn, es verfügt über ein spezielles Schutzdach.

1. Kennzeichnung mit Schildern und Anlegen von Schürfgruben im Bereich vorhandener unterirdischer Versorgungsleitungen.
2. Aufstellung von Absperrungen um den Baugrubenumfang und Montage von Übergangsbrücken/Treppen.
3. Sicherstellung der Kontrolle über die Bodenlagerung und die Fahrzeugbewegung (mindestens 0,5 m Abstand zur Absturzkante).
4. Regelmäßige Inspektion der Böschungen auf das Auftreten von Scher-Rissen, insbesondere nach Niederschlägen oder beim Auftauen.
5. Einhaltung der Verladerichtlinien: Geben von akustischen Signalen, Positionierung des Löffels seitlich oder hinter der Ladefläche des Lkw.