Как происходит копка траншеи экскаватором под фундамент?

Копка траншей под фундамент экскаватором часто незаменимое решение для большой стройки. Чтобы грамотно выполнить эту задачу нужно учесть массу нюансов.
Какую землеройную машину выбрать для ленточного фундамента, сколько будет стоить копка траншей, какие проблемы и ошибки возникнут в процессе разработки грунта — все эти вопросы нужно уточнить еще на стадии проектирования.

Когда нужна копка техникой?

При обустройстве ленточных фундаментов загородных строений копка траншей обычно производится ручным и механическим способом. Первый вариант экономически выгоден, если будущий домик маленький, фундамент мелкозаглубленный, грунт легко копать, условия погоды позволяют растянуть сроки строительных работ. В иных случаях — потребуется помощь спецтехники.

Например, в зимнее время требуется предотвратить быстрое замерзание грунта в процессе копки и заливки фундамента. Если дно или стенки траншеи быстро схватятся морозом, то это повлияет на устойчивость здания, что нежелательно.

Нанять экскаваторщика также нужно, если:

• 
  Грунт очень плотный и трудно поддается ручной копке, содержит крупные каменистые включения (более 30 см в диаметре).

  Читайте также:  Как собрать зернодробилку из болгарки, стиральной машины миф или реальность
• Объем земляных работ очень большой — понадобится вывозить тонны грунта за пределы участка.
• Выдалось дождливое лето. Погодный фактор очень важен, так как при воздействии осадков грунт меняет свою несущую способность. Для устранения этого недостатка со дна траншеи потребуется снимать весь влажный слой грунта до сухого основания, что приведет к удорожанию строительных работ по обустройству песчаной подушки.

Экономические расчеты показывают, что при большом объеме земляных работ гораздо дешевле оплатить за работу спецтехники, нежели одной бригаде рабочих.

Существуют случаи, когда работа экскаватора невозможна. Например, невозможно обеспечить подъезд к участку спецтехники без разрушения действующих коммуникаций и нарушения рельефа участка. В этом случае ничего не остается, как воспользоваться услугой рабочих по копке траншей.

При высоком уровне грунтовых вод обустраивают монолитный фундамент с возведением котлована. Этот вариант также актуален, если владелец будущего дома хочет сделать цокольный этаж или подвал. Здесь также потребуется применение спецтехники, но уже для рытья котлована. Разумеется, стоимость таких работ будет гораздо дороже обычного ленточного фундамента.

Виды машин для разработки траншей под основание и особенности выбора

Для работ по копке траншей используются несколько видов машин:

• 
  Одноковшовые машины с гибкой или жесткой подвеской, прямой или обратной лопатой.

• Экскаваторы с драглайном или грейфером.
• Машины непрерывного действия — многоковшовые (цепные и роторные), бесковшовые (роторные), скребковые (цепные).
• Колесные, навесные или гусеничные экскаваторы.

Выбор того или иного вида спецмашины зависит от типа грунта, объемов работ и гидрогеологических условий на участке.

При загородном строительстве применяют одноковшовые механизмы с вместимостью ковша от 0,15 до 4 кубометров. Чем больший объем грунта способен переместить экскаватор, тем большую площадь он занимает на участке и тем больше обойдется его аренда.

Принципы выбора машины в зависимости от типа почвы:

• На плотных, прочных грунтах можно применять пневмоколесные машины.
• На рыхлых, сыпучих почвах, твердых породах целесообразно использовать гусеничные механизмы.
• В условиях бездорожья применяют колесные трактора с навесными приборами.

Также спецтехника выбирается в зависимости от поставленных задач:

1. При копке оснований глубиной до 7 м применяют механизмы с обратной лопатой. Они удобны тем, что позволяют разработать траншеи ниже уровня стоянки.
2. Экскаваторы с драглайном часто используются для разработки и копки в условиях высокого УГВ. Они имеют больший радиус действия по сравнению с обычными механизмами, копают на глубину до 16-20 м.
3. Для организации высокой точности земляных работ используют механизмы со скребковым ножом, насаженным на ковш. Этот вариант уместен, если владелец участка хочет провести зачистку дна траншеи после копки механическим, а не ручным способом. При таком способе не понадобятся ручные доработки за машиной.
4. Многоковшовые экскаваторы часто применяются при копке траншей для трубопроводов, под инженерные коммуникации, глубина которых ограничена.

Технические параметры карьерных экскаваторов

Технические характеристики этого вида карьерной техники напрямую влияют на объем работ, который она может выполнить.

Самым важным параметром является вместимость ковша, которая в некоторых моделях может достигать 50 кубических метров. Чем выше значение этой характеристики, тем больший объем груза машина способна перемещать. Чем больше стрела (она может достигать 55 метров в длину), тем выше могут быть стены карьера.

Помимо вышеуказанного, экскаватор обладает следующими параметрами:

• самые быстроходные модели перемещаются со скоростью 2,5 км/ч.;
• ширина гусеницы может составлять до 24 метров;
• рабочий цикл длится 50 секунд;
• экскаватор давит на грунт с силой до 0,42 МПа;
• радиус черпания и разгрузки составляет 24 метра;
• высота разгрузки может составлять 24 метра, а высота копания – до 21 метра;
• максимальный радиус копания равен 30 метрам, а радиус зачистки – 20,4 метра.

Параметры экскаваторов ЭКГ

Подготовка участка для рытья

Чтобы подготовить участок выполняют следующие действия:

• выкорчевывают все мешающие постройке деревья и пни;
• удаляют и вывозят камни;
• снимают верхний слой дерна.

Для экскаваторщика важно знать места складирования верхнего слоя почвы, грунта для обратной засыпки.

Также нужно определить место вывоза основного объема земли, который впоследствии не понадобится на участке.

После этого, если на участке имеются подземные коммуникации, нужно их вскрыть при помощи шурфа и разметить их расположение на участке, защитить коробами с предупредительными знаками.

При отметке внешних границ будущего здания можно применять железные пруты длиной от полуметра с красными флажками на них, для хорошей видимости.

Для обеспечения проезда спецтехники вся поверхность земли должна быть тщательно спланирована по ширине и высоте. Имеющиеся неровности рельефа удаляют при помощи бульдозера, срезая излишнюю высоту до 15 см и перемещая его в отвал. Точно таким же образом планируют ширину прохода экскаватора, отмечая проездную часть, равную ширине прохода бульдозера в одном направлении.

При планировке участка перемещение грунта проводят на первой передаче машины, а возвращение в забой при помощи заднего хода без разворота бульдозера.

После этого нужно провести геодезическую разбивку местоположения траншеи. То есть сделать разметку территории и установить временные реперы (колышки или бруски), которые послужат отправной точкой для измерения правильности глубины траншеи.

Специалисты должны провести разбивку территории, отметить расположение траншеи в ее глубину и ширину. При этом руководствуются СНиП 3.01.03-84 и СНиП 3.02.01-87.

Технология разработки грунта для рытья канавы

Ширину траншеи делают шире, чем ленточного фундамента для удобства рабочих. По строительным нормам «прибавка» ширины должна составлять не менее 0,1 м с двух сторон с учетом гидроизоляции и опалубки.

При контроле за работой экскаватора руководствуются требованиями СП 45.13330.2017

Процесс разработки грунта экскаватором для траншей состоит из последовательности операций:

• Нарезка земляного пласта и заполнение ковша;
• Подъем груза и поворот машины к месту отвала;
• Выгрузка имеющегося грунта и возвращение в исходное положение.

Положение экскаватора должно быть организовано таким образом, чтобы на поворот машины к месту отгрузки расходовалось как можно меньше энергии, экономилось топливо и время.

Варианты забоя

Существуют следующие способы разработки:

• Лобовым (торцевым) забоем.
• Боковым вариантом.
• С обратной лопатой или при помощи драглайна.

Забой — рабочая зона землеройной машины. Она включает в себя стоянку экскаватора и массив грунта, который разрабатывается. В этой зоне располагают также дополнительные средства механизации — самосвалы или КАМАЗы для отгрузки земляного пласта, если он сразу вывозится с места работы.

Прямой лопатой копают грунт лобовым или боковым способом, выгружая его выше стоянки экскаватора. Торцевой вариант — это метод выемки земляного пласта на себя с двух сторон от машины. Применяют этот способ для копания котлованов.

Для траншей используется вариант бокового забоя, при котором разработка грунта происходит вдоль одной из сторон экскаватора, или — с применением обратной лопаты. Второй способ включает в себя выемку грунта ниже местоположения землеройной машины.

а — лобовой забой б — боковой забой

Особенности технологии

Механизированная разработка грунта должна проводиться с минимальным разрушением грунта, который послужит основанием для фундамента. Именно поэтому выемку земли производят с «недобором». Это значит, что экскаватор должен копать траншею не доставая до отмеченного дна 5-30 см. Оставшийся на дне грунт нужно отсыпать вручную или при помощи машин до проектной отметки перед самой заливкой фундамента.

Рытье траншей должно проводиться с размещением отвалов только с одной стороны, строительные нормы запрещают выгрузку грунта с обеих сторон от траншей, за исключением тех случаев, когда это невозможно из-за стесненных условий на участке.

Наиболее часто применяемой машиной для копки канав является одноковшовый вариант с обратной лопатой. Для него существуют границы «недобора» — до 30 см. В случае выбора машины со скребковым механизмом, необходимость в «недоборе» грунта отпадает, так как погрешность копания не превышает 2 см. При выборе многоковшовой машины «недобор» составит не более 15 см.

Если грунт был выгружен ниже проектной отметки по заливке фундамента, то на дно можно подсыпать имеющийся пласт земли и уплотнить его механическим способом. Если средства механизации отсутствуют, применяют дополнительную подсыпку в виде песка, щебня или гравия.

В том случае, если в процессе работ дно траншеи под фундамент было замочено, его осушают, подкапывая до сухого слоя. В смету работ закладывают дополнительные затраты на обустройство песчаной подушки.

При работе экскаватора рекомендуют выгружать грунт на расстоянии не меньше чем в 1 м от верхней границы траншеи, за пределами призмы обрушения.

Для организации строительных работ на участке руководствуются правилами СНиП 12-04-2002, правилами пожарной безопасности.

Копка зимой

Для зимнего времени существуют следующие способы разработки:

• В задел. Заблаговременно, осенью до наступления морозов.
• Без предварительной подготовки, то есть без разрыхления мерзлого слоя почвы.
• С рыхлением при помощи бульдозеров и других средств механизации.

При глубине промерзания грунта до 0,3 м траншеи можно копать одноковшовыми экскаваторами.

Роторные машины применяют при разработке на большую величину — при толщине мерзлого слоя до 1,5 м. Глубина промерзания траншеи до 1,3 м позволяет использовать механизмы с обратной лопатой при вместимости ковша более 0,65 кубометров грунта.

С предварительным рыхлением технология зимней разработки траншей предусматривает глубину до 0,4 м.

Типы канав

Существуют 3 вида канав для основания:

• Вертикальная,
• С откосами,
• С укрепленными стенками.

При разработке траншей планируют откосы боковых стенок по правилам СНиП III -8-76. Нормы показаны в таблице:

В условиях ограниченной площади участка, когда в разработку траншей невозможно заложить откосы, проводят их укрепление при помощи опорных стоек – распорок. После проходки спецтехникой устанавливают их для исключения обрушения грунта.

Крепление вертикальных стенок траншей при глубине выемки до 3 м проводят досками вертикальным и горизонтальным способом на песчаных почвах. На глиняных и супеси, суглинке проводят крепление горизонтально расположенными досками. При повышенном уровне грунтовых вод проводят крепление с помощью шпунтов.

Особенности устройства карьерного экскаватора

Конструкция экскаватора условно делится на три области (ходовую, рабочую и силовую) и включает в себя следующие элементы:

Устройство карьерного экскаватора

• ковш;
• кузов;
• стрела;
• поворотная платформа;
• рукоять;
• нижняя рама;
• гусеничная рама;
• двуногая стойка.

Такая конструкция позволяет машине легко перемещаться по неровным поверхностям и преодолевать препятствия без риска перевернуться. Некоторые модели могут быть дополнительно оснащены индивидуальными электроприводами, иметь систему контроля и безопасности.

Плюсы и минусы применения техники

Наиболее удобный и быстрый способ разработки грунта — нанять экскаватор-траншеекопатель. Он подходит для копания узких ям, не только для фундамента, но и для любых инженерных коммуникаций: прокладки трубопровода, электросетей и канализации.

Преимущества использования техники:

• быстрая производительность труда;
• высокое качество работы при выборе экскаватора с навесным оборудованием в виде грунтореза;
• способность разрабатывать большие объемы грунта.

Минусы применения машины:

• высокая цена на аренду экскаваторов современных моделей;
• разрушение существующего ландшафта для проезда машин;
• необходимость защиты коммуникаций (трубопроводов от тяжелой техники).

В тех случаях, когда нужно сохранить существующий ландшафт и коммуникации, лучше применять ручной труд для копки траншей, мини-экскаваторы.

Проблемы и ошибки

Наиболее частой ошибкой при строительстве дома является перенесение сроков заливки фундамента на следующий год.
Замачивание траншей приводит к размытию и пучению грунта в зимний период, вследствие чего он теряет свою несущую способность.

Точно также не стоит ждать следующего сезона после обустройства ленточного фундамента. Специалисты рекомендуют по возможности все работы по возведению закончить в один сезон вместе со строительством стен.

В процессе копки траншей нужно не допускать замачивания траншей или котлована, именно поэтому все земляные работы и заливку фундамента лучше делать в сухую погоду, в короткие сроки.

Следующая ошибка: неправильный выбор вида траншеи без учета типа грунта. Если не брать во внимание строительные нормы, это приведет к обрушению почвы. В условиях слабых грунтов проводят укрепление стенок опалубкой или закладывают откосы. Чем более сыпучий грунт, тем большую величину откоса следует заложить.

При расчете ширины траншеи следует учитывать гидроизоляцию. При ее закладке расширяют основание траншеи на 0,5 м.

Распространенной проблемой при копке также является несоблюдение техники безопасности при строительстве. При глубине траншеи более 1,3 м спускаться в нее разрешено только после проверки откосов и укреплений во избежание обвала грунта.

Опалубку для основания лучше возводить сразу после рытья траншей, так риск обрушения будет сведен к минимуму.

Расчет размеров траншеи

Расчет размеров траншеи выполняется в соответствии с требованиями к прокладке трубопровода. Так, при диаметре трубы в 1 метр и при глубине выемки грунта 3 метра ширина траншеи составит порядка 2 метров (внешний диаметр трубы + 1 метр), а в случае глубины выемки более 3 метров к ширине траншеи добавляется по 20 см на каждый дополнительный метр глубины.

При расположении траншеи ниже подошвы насыпь ее профиль может иметь трапециевидную, прямоугольную или смешанную форму зависимо от гидрогеологического состояния местности. При устойчивом грунте без избыточной влажности возможно рытье каналов с вертикальными стенками без устройства креплений. Глубина будет напрямую зависеть от установленного типа грунта:

1. Насыпные песчаные, гравелистые – максимум 1 метр.
2. Супесчаные, суглинистые – до 1.25 метра.
3. Глинистые – до 1.5 метра.

При выемке грунта на значительные глубины стоит обеспечить трапециевидные профиль стенок. В любом случае он рассчитывается на стадии проектирования с учетом всех установленных инженерных изысканий.