На начальном этапе строительства производится земляные работы: срезка растительного слоя, вертикальная планировка площадки, разработка котлована под фундаменты, устройство траншей под инженерные сети. К земляным работам относится и комплекс практических мероприятий по снижению уровня грунтовых вод (водопонижению), в случае если они затапливают котлован и делают невозможным ведение работ нулевого цикла строящегося объекта, а также бестраншейная прокладка коммуникаций. Для безопасного и эффективного выполнения земляных работ разрабатываются проекты производства работ (ППР) и технологические карты (ТК) на каждый из видов.    

Виды земляных работ

Комплекс земляных работ включает в себя несколько видов, которые различаются примененными технологиями, а также оборудованием необходимым для их реализации.

Срезка растительного слоя грунта

На начальном этапе строительства объекта на вновь осваиваемой площадке возникает необходимость в срезке плодородного растительного слоя грунта, который понадобится впоследствии для рекультивации площадки, восстановления плодородности малопродуктивных земель сельскохозяйственного назначения, а также благоустройства участка застройки.

Снятие плодородного слоя грунта предусматривается на всех площадках на вновь осваиваемых территориях, отведенных под застройку. Этот вид земляных работ исключается в случае, если:

  • толщина растительного слоя менее 0,1 м;
  • максимальная ширина разрабатываемой траншеи составляет менее 1 м;
  • площадка располагается в зоне обводненных грунтов или на заболоченной территории;
  • почва относится к малопродуктивным.

Площадь, объем и масса плодородного грунта, подлежащего срезке, определяется в ходе разработки проектной документации на объект по формулам, регламентированным ГОСТ 17.5.3.06-85 «Земли. Требования к определению норм снятия плодородного слоя почвы при производстве земляных работ».

При срезке растительного слоя используются бульдозеры, грейдеры, скреперы, а для его вывозки – самосвалы. В ходе работ изъятый грунт:

  • складируется в отвалы по сторонам дороги;
  • сгружаются в бурты поблизости от стройплощадки;
  • вывозятся на специально оборудованные площадки для хранения плодородного грунта.

Земляные работы, в т.ч. и срезка растительного слоя выполняются, как правило, специализированными организациями, имеющими собственную землеройную технику и автосамосвалы.

Разработка котлована

В ходе работ по устройству нулевого цикла большинства зданий и сооружений необходим котлован, размеры которого должны обеспечить размещение конструкций объекта строительства, производство механизированных работ по погружению свай, монтажу фундаментов, гидроизоляции, водопонижению, а также безопасному перемещению людей. Разработка котлована выполняется до отметки, заложенной в проекте, с сохранением природного сложения грунтов основания.

Наибольшая крутизна откосов котлованов, разрабатываемых без крепления, должна предусматриваться в ППР на земляные работы исходя из требований безопасности труда в строительстве. При необходимости, в зависимости от глубины котлована, вида и состояния грунта, уровня грунтовых вод, величины нагрузок на бровке и других условий, в ППР может быть предусмотрено временное крепление его вертикальных стенок. При разработке котлованов используются экскаваторы типов:

  • прямая лопата, работающие ковшом со дна котлована «от себя»;
  • обратная лопата, вырабатывающие ковшом грунт с бровки котлована «под себя».

Экскаваторы могут быть пневмоколесными и гусеничными. Гусеничные обладают высокой производительностью и хорошей проходимостью, но дороже пневмоколесных, которые мобильнее, но их производительность ниже. Для вывозки грунта используются самосвалы.

ППР на земляные работы

Разработка траншеи

Разработка траншей ведется, как правило, механизированным способом с использованием ковшовых экскаваторов или траншеекопателей. Выбор конкретного механизма производится в ППР или ТК в соответствии с объемом работ, вида грунта и наличия механизмов на местной базе. Разработка траншей включает в себя:

  • выемку грунта с размещением его на бровке или погрузка в самосвалы с последующим вывозом в отвал;
  • разработку откосов или крепление стенок, необходимость крепления и конструкция крепежных элементов разрабатывается ППР;
  • планировку днища.

После укладки коммуникаций производится обратная засыпка траншеи.

Разработка траншей в местах их пересечения с действующими коммуникациями производится при наличии согласования владельца этих сетей. При этом в непосредственной близости от коммуникации разработка грунта производится вручную.

Водопонижение

При возведении заглубленных и подземных объектов – зданий с фундаментами глубокого заложения, емкостных сооружений, отстойников, канализационных насосных станций и др. возникает возможность заглубления дна котлована ниже отметки грунтовых вод, что может привести к затоплению котлована. С целью создании нормальных условий для производства работ нулевого цикла разрабатываются конкретные мероприятия по водопонижению. На практике чаще всего используются следующие методы:

  • открытый – производится откачка воды насосами из котлована, закрытого сплошным шпунтовым ограждением;
  • закрытый, когда грунтовые воды откачиваются из приемных колодцев, благодаря чему уровень грунтовых вод становится ниже и соответственно снижается приток воды в котлован;
  • при помощи иглофильтров, при котором грунтовые воды откачиваются через стальные трубы, погруженные в грунт и подключенные к насосам. Эффективен для дренирующих грунтов. При использовании эжекторных установок может понизить уровень грунтовых вод на 20 – 30 м;

ППР должен определить наиболее эффективный метод водопонижения и разработать порядок его применения.    

Земляные работы закрытым способом

При необходимости прокладки инженерных сетей в районах исторической застройки с высокой интенсивностью пешеходного движения, при пресечении автотранспортных магистралей и железнодорожных путей могут быть использованы закрытые способы земляных работ – бестраншейная прокладка инженерных сетей. К этим технологиям относятся:

  • прокол – вдавливание в грунт стальной трубы с коническим наконечником при помощи гидравлических домкратов. Способ пригоден для проходки труб диаметром до 400 мм на длину до 50 м;
  • метод продавливания, в ходе которого на одном конце трубы закреплен кольцевой нож, а на другом – нажимной фланец, на который воздействуют домкраты. По мере погружения трубы одни фланец заменяется на более длинный, который при достижении определенной длины заменяется звеном трубы. Метод пригоден для труб диаметром до 1800 мм и длиной до 80 м;
  • метод горизонтально-направленного бурения (ГНБ) используются при необходимости обхода существующих коммуникаций, водоемов и т.д. сначала по рассчитанной траектории пробуривается пилотная скважина, через которую в обратном направлении протягивается расширитель, придавая скважине проектный диаметр, а потом через готовый канал протягивается труба необходимой длины.

Разработаны и используются другие методы – вибровакуумный, пневмопробивка, горизонтальное бурение, гидромеханическая и щитовая проходка, использование микрощитов, однако наиболее эффективный в конкретных условиях метод может предложить специализированная организация при разработке ППР.

Строительные свойства грунтов

При разработке ППР, а также сметной документации на земляные работы необходим учет ряда характеристик грунта:

  • плотности – массы 1 м3 грунта;
  • влажности – содержание влаги в единице объема грунта;
  • размываемости – склонности грунта к разрушению под воздействием проточной воды;
  • разрыхляемости – способности грунтов увеличивать свой объем в ходе их разработки;
  • сцепленности, влияющей на процесс разработки грунтов;
  • угла естественного откоса, влияющего на устройство откосов котлованов и траншей.

От реальных значений этих показателей зависит производительность землеройной техники и расчет объемов выполняемых работ.

ППР на земляные работы

Производство земляных работ

Действующий нормативный документ – свод правил СП 45.13330.2017 регламентирует поэтапное производство земляных работ:

  • подготовительный этап;
  • при необходимости – опытно-производственный;
  • выполнение основных работ;
  • контроль качества;
  • приемка выполненных работ с составлением актов освидетельствования скрытых работ.

Кроме этого, СП 45.13330.2017 предусматривает необходимость при подготовке и в ходе производства земляных работ:

  • разработки ППР и ТК;
  • координации действий специалистов по изысканиям, проектированию и строительству;
  • ведения входного, операционного и приемочного контроля качества работ;
  • выполнения требований охраны труда, пожарной и экологической безопасности.

В ходе строительства требуется соблюдение и других нормативных документов в части производства земляных работ.

Земляные работы в зимний период

В России, с ее продолжительными периодами отрицательных температур, с целью сокращения продолжительности инвестиционного цикла нередко возникает необходимость выполнения земляных работ в зимнее время. Их особенность заключается в наличии льда, снега, промерзании грунта, что затрудняет его разработку, вывозку, уплотнение, обратную засыпку, а также повышает стоимость работ.

Успешные и экономичные земляные работы зимой требуют максимально возможной подготовки в теплое время года – снос деревьев, корчевка пней, уборка валунов, предупреждение грунтов от промерзания и др. Для разработки мерзлого грунта могут использоваться следующие методы:

  • экскаваторная обработка специальным оборудованием;
  • механическая обработка динамическими и статическими рыхлителями;
  • поверхностное, радиальное и глубинное оттаивание – весьма дорогой метод, применяемый только для небольших объемов грунта.

Выбор техники для разработки мерзлого грунта производится в ППР и зависит от реальной глубины его промерзания и прочности замерзшего слоя.