Разработка котлована экскаватором: особенности использования спецтехники

1. Суть
2. Используемые экскаваторы: виды оборудования
3. По типам ковшей
4. По количеству ковшей
5. По конструкции ходовой части
6. По массе
7. Существующие методы
8. Все этапы проводимых работ
9. Первичные подготовительные мероприятия
10. Разработка проекта
11. Подготовка стройплощадки
12. Рытье
13. Укрепление
14. Водоотведение
15. Приемка
16. Преимущества
17. Особенности работ при разных условиях
18. Правила безопасности
19. Вопрос-ответ
20. Заключение

Суть

Котлован в строительстве представляет собой прямоугольную или квадратную выемку в почве, создаваемую для дальнейшего обустройства фундамента будущего объекта или формирования инженерного сооружения.

Когда проводятся земляные работы, котлован выкапывается вручную или механизированным способом. Последний более предпочтителен благодаря высоким показателям производительности и скорости. Для механизированной разработки используется землеройная техника, называемая экскаватором. Она оснащается рабочим органом. Это экскаваторный ковш, с помощью которого спецтехника частично отделяет почву от общего массива, перемещает ее в отвал или выгружает в транспортное средство, например, самосвал.

Цели разработки – создание площадки для строительных будущих работ, формирование фундаментального основания, находящегося ниже уровня земли, подготовка стабилизирующей подушки.

Используемые экскаваторы: виды оборудования

Мы не будем рассматривать все виды экскаваторов по назначению. Для формирования котлованных зон используются только землеройные машины. Их прямое назначение – рытье грунтов, то есть их выемка с последующим перемещением. В некоторых случаях также задействуют другие виды техники, к примеру, планировочные для формирования откосов и разравнивания дна, мини-экскаваторы для работ в ограниченных зонах.

Ниже рассмотрена классификация экскаваторов по основным параметрам, среди которых конструкционное исполнение рабочего органа, предусмотренное количество ковшей, вид ходовой части, а также масса.

По типам ковшей

Какие бывают экскаваторы по конструкции главного рабочего органа? Они делятся на несколько видов:

• С прямой лопатой. Такие машины применяют для выполнения работ внутри создаваемых котлованов для зачистки откосов, выкапывания на нужную глубину, доработки стенок. Когда работает экскаватор, ковш внедряется в почву, изымает ее порцию и далее перемещается вперед, то есть в направлении от машины.
• С обратной лопатой. Ковш экскаватора тут движется иначе – спереди назад, то есть к оператору. Данный вариант применяют для проведения манипуляций ниже уровня размещения техники.
• Грейфер. Его рабочее оборудование изготовлено в виде грузозахватного механизма. Ковши экскаваторов грейферного типа состоят из двух элементов, напоминающих раскрывающиеся и закрывающиеся «челюсти», действие которых активируется приводом. Грейфер может значительно углубляться, доставать до пластов ниже нахождения грунтовых вод. Техника способна вынимать и поднимать не только почвы (в том числе плотные), но и камни, строительный мусор, остатки демонтированных зданий, деревья и прочую растительность.
• Драглайн. Это одноковшовая спецтехника, у которой между ковшом и стрелой предусмотрена гибкая канатная связь. Стрела решетчатая, облегченная, длинная, имеет значительный радиус поворота. А рабочий орган фиксируется цепями на двух канатах: тяговом и подъемном. Первый двигает ковш к технике, а подъемный отвечает за вертикальные перемещения, то есть подъемы. Также предусматривается разгрузочный (опрокидочный) трос, осуществляющий разгрузку. Глубина копки может достигать 12 метров, что актуально при создании глубоких котлованов. Радиус иногда доходит до 10 м. Разработка ведется ниже уровня стоянки.

По количеству ковшей

Каким бывает экскаватор по имеющемуся числу рабочих элементов? Есть два типа машин:

• Одноковшовые. Они функционируют циклически. Действия повторяются в рамках одного цикла: сначала орган перемещается к участку выемки, затем внедряется в почву на нужную глубину, потому вынимает грунт и перемещает его туда, куда требуется. Ковш экскаваторный тут единственный, удерживаемой рукоятями, стрелой или тросами. Одноковшовые модели активно задействуются в рытье, в том числе траншей, котлованов, каналов. Такие машины могут осуществлять выемку на разных уровнях: как выше стоянки, так и ниже корпуса.
• Многоковшовые. Этой разновидности экскаваторов свойственна непрерывная работа. Рабочих органов несколько, они зафиксированы на замкнутом роторе или цепи. Ковши движутся, в ходе перемещения захватывают порции почвы и выгружают их в отвал либо в транспортер. Манипуляции осуществляются непрерывно, без остановки спецтехники. Многоковшовые модели из-за ограниченной маневренности обычно применяют для подготовки больших заглубленных зон. Зато они производительны и выполняют значительные объемы работ за короткие временные промежутки.

По конструкции ходовой части

По данному критерию выделяют следующие типы экскаваторов:

• Колесные. Они мобильные, легко передвигаются самостоятельно по дорогам, автомагистралям общего пользования. Их не нужно доставлять тягачами с платформой, что упрощает логистику строительства. Среди других плюсов компактность, маневренность, высокоскоростное движение, возможность работ на небольших пространствах. Но модели с колесами не способны преодолевать сложные участки типа глинистых, болотистых зон. Также вероятно опрокидывание на неустойчивых, рельефных местах.
• Гусеничные. У них ходовая часть представлена гусеницами, состоящими из скрепленных друг с другом звеньев, называемых траками. В конструкции есть поворотная платформа с кабиной для размещения оператора и с оснащенным приводным механизмом рабочим оборудованием. Гусеничный тип экскаватора отличается устойчивостью, не требует дополнительной стабилизации, не склонен к опрокидываниям. Еще одно преимущество – отличная проходимость, способность преодолевать участки со сложным рельефом, с частично заболоченными, глинистыми почвами. Но гусеницы повреждают асфальтированные покрытия, поэтому на стройплощадки доставляются грузовым транспортом.

По массе

Рассмотрим виды экскаватора по весу:

• Мини или легкие. Они по массе не превышают 6 тонн, обладают компактными размерами, подходят для эксплуатации в ограниченных пространствах, используются обычно для рытья небольших котлованов.
• Средние. Их вес варьируется от 6 т до 10. Такие машины считаются универсальными, применяются для реализации не очень масштабных проектов. Модели небольшие по размерам, способны работать в ограниченных участках, но при этом обладают оптимальной мощностью.
• Тяжелые экскаваторы большого класса. Их вес составляет от 10 тонн до 40-45. Такие модели рассчитаны на решение крупномасштабных задач, например, строительство многоэтажных домов, подготовку инфраструктуры жилых комплексов. Эта спецтехника мощная, устойчивая, производительная, но медленная и менее маневренная.
• Карьерные, они же сверхтяжелые. Такие модели предназначены для объемных работ, например, подготовки глубоких котлованов значительной площади. Эти машины из-за крупных габаритов могут использоваться только на больших открытых территориях, зато демонстрируют достойные показатели производительности и мощности. Среди минусов – неповоротливость, медленный ход, вероятность повреждения слабых грунтов.

Существующие методы

Когда ведутся земляные работы, разработка котлована может выполняться с применением таких методик:

• Прямая. При ней машина размещается на поверхности земли, вынимает почву пластами нужной толщины и перемещает изымаемые порции либо в отвал (в сторону, в насыпь рядом с зоной действия), либо в самосвал. Этот способ применим при средней и малой глубине котлованов.
• С подъемом почвы. Метод подходит при необходимости перемещения грунта на большие расстояния или подъема на значительную высоту для погрузки в грузовой транспорт. Для этого варианта подходят машины с длинной стрелой, иногда задействуются погрузочные вспомогательные механизмы.
• Поэтапная с террасами. Этот метод рассчитан на глубокие котлованы. Изъятие почвы осуществляется поэтапно. В ходе процесса формируются террасы, и это делает стенки более прочными, устойчивыми к обрушениям.
• Комбинированная. Это сочетание нескольких способов. Так, возможно вынимать грунт поэтапно и загружать его в самосвалы для предстоящей утилизации или доставки в зоны хранения.

Все этапы проводимых работ

Разработка котлована под фундамент или иное сооружение – длительный, последовательный, комплексный процесс, включающий различные действия. Далее опишем основные этапы. Их количество и последовательность определяются с учетом разных факторов. Это тип возводимого здания, условия строительной площадки, геологические свойства грунта.

Первичные подготовительные мероприятия

Предварительная подготовка включает:

• Геодезические исследования. Они необходимы, чтобы определить границы площадки, выяснить уровень поверхности, а также разработать план прорабатываемой местности.
• Геологические изыскания. Они позволяют установить важные характеристики грунта: его точный состав, концентрации компонентов, плотность, а также присутствие и реальные объемы грунтовых вод. Эти данные нужны для выбора подходящей технологии, схемы, глубины рытья.
• Проектирование основания объекта. Этот шаг предполагает установление размеров зоны, ее формы, а также планируемых нагрузок, которые будут действовать на фундамент.

Разработка проекта

При проектировании нужно подготовить два важных документа:

• ППР, то есть проект производства работ. В него входит отдельная документация, такая как чертежи, подробные планы, пояснительные записки. При разработке такого проекта подрядчик должен учитывать актуальные технико-архитектурные нормативы, реальные условия, а также предпочтения заказчика. Стандартный ППР, включающий эксплуатацию экскаваторной техники, состоит из исходных данных, пошагового описания этапов и процесса работ, графика.
• Технологическая карта. В ней рассматривается последовательность всех необходимых операций. В документе описываются планировочные и геодезические мероприятия, процесс выполнения разработки, погрузочные и разгрузочные манипуляции, очистка и доработка котлована для достижения его идеальной конечной конфигурации.

Подготовка стройплощадки

На этом этапе производятся:

• Очистка от мешающей растительности, имеющихся  построек. Кустарники, пни и небольшие деревья выкорчевываются, а подлежащие сносу строения демонтируются. Для таких целей обычно используют бульдозеры.
• Контроль наличия инженерных подземных коммуникаций. Если они присутствуют, то потребуется временное отключение, перенос и размещение для хранения (при этом должна сохраняться функциональность).
• Снятие плодородного почвенного слоя. Он может перемещаться на другую территорию.
• Планировка. Обычно на этом этапе поверхность разравнивается.
• Разбивка границ и осей, фиксация ограждений, а также обозначение контура.
• Обеспечение беспрепятственных подъездных путей для используемой спецтехники.

Рытье

Разработка грунта в котловане экскаватором включает следующие этапы:

• Механизированное рытье. Для него используют технику с обратной или прямой лопатой. Грунт экскаватором разрабатывается на проектную заданную глубину. Образующиеся излишки транспортируются с использованием самосвалов. Если нужно, грунт разрыхляется с применением виброплиты или гидромолота. Далее, согласно проекту, создаются вертикальные стенки либо имеющие определенный угол откосы.
• Зачистка днища. Из него убираются камни и иные оставшиеся включения.
• Проверка параметров. Нивелиром контролируются уклоны и глубина. Также для проверки глубины могут устанавливаться реперы и деревянные столбы, образующие линии визирования.
• Доработка. Она может включать устройство подушки из щебня или песка, трамбовку основания. При получении ямы глубиной больше проектных значений осуществляется досыпка. При размокании дно также досыпается песком или гравием, после чего уплотняется.

Укрепление

Чтобы стенки в будущем не обрушились, их нужно укрепить, особенно если котлован в глубину более четырех метров. Есть несколько способов укрепления, к примеру:

• Распорное. Это фиксация поперечных балок, которая актуальна при стесненных условиях земляных работ и при присутствии плывунов, грунтовых вод.
• Шпунтовое. Для него используют металлический профиль, вбиваемый в почву для ее закрепления.

Водоотведение

Если приток грунтовых вод незначительный, то используется открытый водоотлив. Водные массы, которые просачиваются через днище и откосы, направляются в водосборные канавы, а затем по таким углублениям поступают в зумпфы (приямки). Из последних вода выкачивается насосами.

При большом притоке и толстом водонасыщенном разрабатываемом слое требуется водопонижение. При нем уровень грунтовых вод до старта строительных работ понижается искусственным путем.

Полезно знать! В рамках водоотведения и дренажа возможны установка временной дренажной или полноценной ливневой системы, фиксация дренажных колодцев и труб, подготовка отводящих канав, применение мотопомп или насосного оборудования.

Приемка

Для оценки качества объекта выполняются проверка плотности трамбовки, геодезический контроль геометрии, подтверждение значений ширины и глубины, а также вертикальности стенок или угла наклона откосов.

Ход земляных работ фиксируется в соответствующих документах. Далее, если все в порядке, заказчик принимает объект, подрядчик получает допуск к последующим строительным этапам, например, армированию, бетонированию.

Преимущества

Разработка траншеи, котлована с применением экскаватора имеет плюсы:

• Производительность. Механизированное копание более быстрое и эффективное, нежели ручное.
• Функционирование в разных условиях, например, на участках с обильной растительностью, с наличием многочисленных камней.
• Мобильность, гибкость. Техника без проблем передвигается с одной площадки на другую, используется в разных зонах.
• Точность. Современные экскаваторы оснащаются высокоточными системами управления и специальными механизмами для рытья с минимальными рисками отклонений от проектных значений.
• Многофункциональность. Техника благодаря возможности смены навесного оборудования выполняет различные операции – уплотняет, разрыхляет почву и очищает, выравнивает поверхность, создает откосы.
• Безопасность. Оператор находится в защищенной кабине, техника размещается устойчиво.
• Экологичность. Негативное влияние на окружающую среду минимально благодаря контролируемым движениям ковша: он не повреждает корневые части окружающих кустарников и деревьев, не разрушают неразрабатываемые плодородные почвенные слои. А весь мусор удаляется с площадки.

Особенности работ при разных условиях

Разработка грунта котлована имеет некоторые нюансы, обусловленные конкретными условиями и требующие ответственного подхода либо вспомогательных мер. Рассмотрим варианты:

• Песок. Работы на песчаных участках усложняются вероятностью оседания основания при землетрясениях или после сильных осадков. Чтобы исключить такие последствия, песок предварительно замачивается и интенсивно трамбуется. Также важно соблюдать безопасные углы откосов.
• Слабый грунт. Если он неустойчивый или болотистый, то пристальное внимание уделяется стойкости стенок. Для их упрочнения применяют предупреждающие осыпания специальные крепления.
• Близкое расположение подземных коммуникаций. Чтобы не повредить их, нужно выбрать спецтехнику с системой управления повышенной точности. Она позволит не повреждать трубопроводы или силовые кабели.
• Высокое пролегание грунтовых вод. Оно обычно требует заблаговременной подготовки дренажной системы.

Правила безопасности

Чтобы земляные работы проходили без поломок оборудования, травм сотрудников и прочих неприятностей, нужно соблюдать технику безопасности. Она включает такие меры:

• Правильная подготовка. Она охватывает предварительную оценку вероятности обрушения грунта, выявление уровня грунтовых вод и их количества, проверку исправности техники (особенно гидравлических механизмов, тормозов).
• Мониторинг состояния грунта, особенно после перепадов температуры, обильных осадков.
• Обучение сотрудников. Они должны знать основы обращения с техникой, правила безопасности и поведения в непредвиденных обстоятельствах.
• Использование средств индивидуальной защиты персонала. Это рабочая обувь, перчатки, каски. При запыленности или наличии химических загрязнений также нужны респиратор и очки.
• Применение сигнальных систем. Это знаки и ограждения, предупреждающие случайные проникновения на рабочую площадку людей или машин, не участвующих в процессе.
• Фиксация стенок. Для исключения вероятности их обрушений нужно предусмотреть временные крепления.
• Отведение стрелы в сторону от забоя и опускание ковша во время перерывов в работе.
• Недопущение присутствия людей в рабочей зоне.

Вопрос-ответ

Когда лучше начинать рытье котлована?

Оптимальный период для старта работ – весна. С первыми положительными температурами и теплыми днями грунт постепенно оттаивает, что упрощает и ускоряет его выемку. Но важно дождаться полного таяния снега: если он растает не полностью, это может спровоцировать обрушение, оплывание стенок.

Как определяется площадь котлована?

Для выяснения площади поперечного сечения можно воспользоваться формулой: S = B * H + m * H². Тут S – искомое значение, B – требуемая ширина основания, H – глубина, а m – число, характеризующее отношение высоты откоса к показателю его ширины.

Как подобрать подходящий экскаватор?

При выборе техники следует учесть несколько важных моментов. Это необходимые площадь, форма и глубина котлована, свойства почвы, особенности стройплощадки. Такие характеристики влияют на желаемые значения массы, мощности машины, объем ее ковша, скорость, радиус работы.

Можно ли разрабатывать котлованы бульдозерами?

Бульдозерная техника может применяться на некоторых этапах разработки котлованов, например, для разравнивания днища, для расчистки, для перемещения грунта из зон отвалов.

Заключение

Чтобы разработка позволила достичь ожидаемых результатов, важно понять ее суть, подобрать подходящую спецтехнику, определить оптимальный метод выполнения, соблюдать последовательность работ, не игнорировать важные этапы, а также не нарушать технику безопасности.

Эффективность во многом зависит от характеристик экскаватора. Приобрести мощную, надежную, функциональную и производительную технику вы сможете в компании «Хит Машинери».