Техника безопасности при производстве земляных работ

Перед началом земляных работ в местах разработки грунта должно быть установлено наличие подземных коммуникаций и особенно электрических кабелей. Производство земляных работ в зоне распо­ложения подземных коммуникаций допускается только по письменному разрешению организаций, ответственных за их эксплуатацию.

В непосредственной близости от существующих линий подземного хозяйства земляные работы производят под наблюдением произво­дителя работ или мастера, а в непосредственной близости от кабелей, находящихся под напряжением, кроме того, под наблюдением работ­ников электрохозяйства.

При приближении к линиям действующих подземных коммуника­ций (электрокабелям, напорным трубопроводам, газопроводам) пользование ударными инструментами (ломами, кирками, клиньями) запрещается. Разработка грунта вблизи кабелей, находящихся напряжением, допускается только землекопными лопатами без резких ударов.

Котлованы и траншеи, разрабатываемые на улицах, проездах и дворах населенных пунктов, а также в местах, где происходит движе­ние людей и транспорта, следует ограждать.

Для спуска рабочих в котлованы и широкие траншеи устанавлива­ют стремянки шириной не менее 0,75 м с перилами, а для спуска ра­бочих в узкие места — приставные лестницы. Спуск рабочих в тран­шеи по распоркам креплений запрещается.

Рытье котлованов.  Котлованы под фундаменты. Рытье котлованов под здания и сооружения, как правило, осуществляют при помощи одноковшовых экскаваторов. В современном строительстве экскаваторы являются наиболее распространенными землеройными машинами. Для разработки грунта при устройстве котлованов преимущественно применяют экскаваторы на гусеничном и пневмоколесном ходу. На гусеничном ходу наиболее часто применяются экскаваторы с ковшами емкостью 0,25—3 м³, на пневмоколесном ходу — с ковшами емкостью 0,15—0,65 м³. Одноковшовые экскаваторы имеют различное сменное оборудование — прямую и обратную лопаты, драглайн, грейфер. Наиболее часто используют экскаваторы с прямой и обратной лопатой, реже — с драглайном и в исключительных случаях — с грейфером.

Экскаваторы, оборудованные прямой лопатой, применяют для рытья  котлованов под здания и сооружения, т. е. котлованы больших размеров. При этом разработка грунта производится с погрузкой его в автотранспортные средства. Из-за небольшой длины стрелы в экскаваторах с прямой лопатой разработку грунта ими в отвал ведут редко. Экскаваторы с обратной лопатой обычно применяют для рытья кот­лованов глубиной до 4 м, а также траншей для трубопрово­дов и ленточных фундаментов.

Экскаваторы, оборудованные драглайном, используют для разра­ботки больших и глубоких котлованов (глубиной 5—10 м и более), а также при значительной насыщенности грунта водой. Разработку грунта можно вести в отвал или с по­грузкой в транспортные средства.

Экскаваторы, оборудованные грейфе­ром, обычно применяют для рытья кот­лованов в слабых сыпучих грунтах, а также в грунтах, насыщенных водой (плывунах).

Выбор экскаваторов по виду рабо­чего оборудования и емкости ковша за­висит от объема и сроков выполнения земляных работ, размеров котлована, вида грунта и уровня грунтовых вод. Марку экскаватора выбирают при со­ставлении проекта производства работ (ППР).

Котлованы под опоры ЛЭП. До начала рытья котло­ванов для опор ЛЭП механикам машин, выполняющим эту работу, выдают выписки из проектов производства работ. В выписках указы­ваются места расположения опор (котлованов), характер грунтов, размеры котлованов в плане и по глубине, характеристика подъездов и работ по их улучшению.

К началу работ по отрывке котлована производят разбивку его осей и подготавливают площадки для стоянок котлованокопателя. Разбивку осей выполняют в соответствии с проектом. Правильность разбивки заверяется актом. Площадку для стоянки котлованокопа­теля подготавливает машинист бульдозера с опережением котлованокопателя не менее чем на две опоры.

При устройстве котлована при помощи котлованокопателя продольную ось машины располагают параллельно оси опор ЛЭП, а ось поворотного круга — в центре котлована. Рабочий орган котлованокопателя поднимают в вертикальное положение, поворачивают к месту разработки и устанавливают над центром будущего котлована, опор­ные выносные домкраты ковшового бара опускают и опирают на грунт. До установки рабочего органа в положение копания машинист про­веряет горизонтальность положения машины по указателю уклонов, находящемуся в кабине.

Буровые и бурильно-крановые машины располагают у будущего котлована так, чтобы при выдвижении (повороте) фермы или рамы с буровым инструментом и опускании в вертикальном положении до уровня земли ось бура совпадала с центром котлована. Эти машины работают циклично: сначала бур заглубляют на определенную глубину, затем бур с грунтом на лопастях поднимают на 30—40 см выше уровня стоянки машины и, используя центробежную силу, разбрасывают грунт с лопастей при больших оборотах бура. Затем цикл повторяют, и бурение производят до заданной глубины. По достижении предельной глубины копания рабочий орган останавливается с помощью концевых выключателей.

Многоковшовые котлованокопатели применяют для устройства котлованов только в однородных грунтах I—III групп. Для повышения производительности труда при рытье котлованов под опоры ЛЭП рекомендуется модернизированный многоковшовый котлованокопатель. Эта машина передвигается по фронту работ без перевода рабочего органа в транспортное положение, что позволяет повысить производительность труда в два раза.

Работы по рытью котлованов под опоры ЛЭП выполняют специали­зированным звеном комплексной бригады по установке опор.

В водоносных грунтах до их разработки многоковшовыми экска­ваторами необходимо произвести понижение уровня грунтовых вод.

Роторные экскаваторы вследствие высоких скоростей резания грунта производительнее траншейных. Теоретическая производительность траншейных экскаваторов 108—150 м³/ч, роторных — 185—540 м³/ч. Роторные экскаваторы могут разрабатывать траншеи ши­риной до 1,2 и глубиной до 2,2 м. Применяют их на строительстве ма­гистральных трубопроводов различного назначения в грунтах I и II групп без наличия крупных камней.

Рытье траншей.  Устройство траншей открытым способом. Для разработки траншей при прокладке подземных инженерных сетей (водопровод, канализация) широко используют многоковшовые траншейные экскаваторы.

Многоковшовые экскаваторы по типу применяемого оборудования разделяются на цепные (с наклонной или вертикальной ковшовой рамой) и роторные. Выпускаются экскаваторы малые — для рытья траншей шириной 0,3—0,5 м и глу­биной до 1,4 м; средние — шириной 0,8—1,1 м и глубиной 2.5—3,5 м и большие — шириной 1,5, 1,8 и 2,2 м и глубиной 3,5 м (намечается увеличение глубины до 5 м).

Многоковшовые траншейные экскаваторы применяют для рытья траншей в легких и средних грунтах с однородной структурой. По трудоемкости разработки для траншейных экскаваторов грунты раз­биты на две группы. К первой группе относятся легко разрабатываемые грунты (растительный грунт, суглинки, торф), ко второй — разраба­тываемые с большей трудностью (пески всех видов, галька, глина, отвердевший чернозем). Для работы в тяжелых и неоднородных грун­тах с включением крупных камней твердых прослоек многоковшовые экскаваторы непригодны.

 При установке на гусеничные звенья специальных накладок-уширителей экскаватор можно использовать в заболоченных местах.

Закрытый способ проходки грунта приме­няют при прокладке различных трубопроводов под уличными магистра­лями, автомобильными и железными дорогами, под зданиями и соору­жениями.

Существует несколько видов проходок: щитовая, вибровакуумная, гидромеханизированная, способом проталкивания футляров, прока­лывания грунта трубой (подлежащей укладке) и способом горизон­тального бурения. Для укладки труб диаметром 500—600 мм обычно пользуются способом горизонтального бурения и прокалывания.

При бестраншейной проходке способом горизонтального бурения применяют специальную эксцентрично-сверлильную машину. Грунт разрабатывают вращающимися режущими винтовыми лопастя­ми, насаженными на вал, который приводится во вращение электро­двигателем мощностью 5—7 кВт (в зависимости от диаметра уклады­ваемых труб). Выработанная порода удаляется из трубы при помощи тележки и электролебедки. По мере углубления машины в грунт труба продвигается в пробуренную скважину ручными лебедками и полиспа­стом и при необходимости удлинения наращивается электросваркой.

Способ прокладки трубопроводов прокалыванием грунта заклю­чается в том, что опущенная в котлован, вырытый вне уличного проез­да, труба диаметром до 400 мм с приваренным с одной стороны кони­ческим наконечником проталкивается постепенно в грунт на всю длину под воздействием гидравлического домкрата. Скорость проходки около 12 м в смену.

Понижение уровня грунтовых вод.  При наличии грунтовых вод в котлованах или траншеях требуется провести специальные меропри­ятия: откачать воду, понизить ее уровень, заморозить грунт.

В случае притока воды водослив из котлованов и траншей осущест­вляют насосами. В пониженных местах котлована или траншеи отры­вают приямки для стока воды. В эти приямки опускают заборные ре­шетки (сосуны) всасывающих труб насосов. В слабых грунтах во избе­жание их вымывания при интенсивной откачке водосборный приямок устраивают вне котлована.

Мощность насоса должна обеспечить откачку из котлована всей прибывающей воды и назначается с двукратным запасом на случай аварии насоса. Расход воды определяют пробной откачкой насосом до установления постоянного уровня воды в котловане.

Для водоотлива применяют преимущественно поршневые, диафрагмовые, центробежные насосы и гидроэлеваторы. Высота всасывания поршневыми насосами не превышает 6—7 м. При небольшом расходе воды можно применять ручные и приводные диафрагмовые насосы (лягушки) открытого излива и нагнетательные.

Для понижения уровня грунтовых вод применяются иглофильтры с вакуум-насосами. Эта водопонижающая установка состоит из на­сосной станции, ряда всасывающих иглофильтров и воздушных тру­бопроводов..

При значительной глубине котлована, обильном притоке грунтовых вод и особенно при илистых грунтах, залегающих большими пластами, применяют способ замораживания грунта. Способ заключается в том, что по периметру котлована создается водонепроницаемая стенка из замороженного грунта, обеспечивающая почти полное прекращение поступления воды в котлован. Для замораживания грунта по пери­метру котлована на определенном по проекту расстоянии бурят сква­жины на всю глубину замораживания, в которых устанавливают специальные трубы для циркуляции охлаждающего рассола.

Охлаждающий рассол под давлением 0,2—0,5 МПа по трубам проходит до дна буровых скважин, имея температуру около —20°, и по кольцевому пространству между трубами поднимается вверх по скважинам. Грунт, прилегающий к скважинам, замораживается, обра­зуя вокруг них цилиндры постепенно увеличивающегося диаметра. Эти цилиндры соприкасаются между собой, образуя сплошную проч­ную водонепроницаемую стенку. Поднимающийся по скважинам рассол с помощью насоса перекачивается по трубам в аппарат холодильной установки, где он вновь охлаждается и направляется в замораживаю­щие скважины, совершая непрерывное круговое движение.

Крепление стенок котлованов и траншей. По условиям техники безопасности рытье траншей в грунтах естественной влажности можно осуществлять без креплений на глубину (в м) не более: в насыпных, песчаных и гравелистых — 1 м, в супесчаных и суглинистых — 1,25, в глинистых — 1,5 в особо плотных нескальных — 2м. При большей глубине траншеи для сохранения вертикальности стенок необходимо устройство креплений. Крепления применяют инвентарные различных систем.

В состав инвентарного крепления сВ состав инвентарного крепления  системы входят металли­ческие винтовые распор­ные рамы и щиты огражде­ния стенок траншеи. Рас­порная рама состоит из двух трубчатых упоров, соединенных меж­ду собой винтом. При вра­щении рукоятки винта в одном направлении упоры раздвигаются и прижимают щиты ограждения к сте­нам траншей, при вращении в другом направлении упо­ры сближаются, и щиты освобождаются. Крепления такой системы позволяют крепить траншеи шириной 0,7—1,5 м и глубиной 2— 4,5 м.

Конструкции креплений зависят от качества грунта и глубины вы­емок. Если в связных грунтах естественной влажности отсутствуют грунтовые воды, то при глубине до 3 м применяют щиты с прозорами, в грунтах сыпучих и повышенной влажности — щиты без прозоров, а в случае значительного притока грунтовых вод устраивают шпунто­вое ограждение.

Крепление траншей глубиной более 3 м при отсутствии инвентар­ных креплений осуществляют по индивидуальным проектам. Неин­вентарные крепления требуют большого расхода лесоматериала (свы­ше 1,5 м⁹ леса на 1000 м³ вынутого грунта средней плотности) и зна­чительной затраты труда.

При опускании в траншеи трубопроводов наличие креплений за­трудняет производство работ. В этом случае целесообразно отказаться от креплений и производить рытье траншей с откосами несмотря на то, что объем земляных работ значительно увеличится.