Типы экскаваторов и способы их применения для разработки грунта

Рытье котлована под основание дома или траншей под фундамент – это первоначальный этап при любом строительстве, жилым или промышленном. От того, насколько качественно он выполнен, зависит прочность и долговечность всей будущей конструкции.

Процесс рытья котлована экскаватором

Происходит разработка котлована в несколько стадий и не ограничивается непосредственно выкапыванием ямы, как думают многие далекие от строительства люди. Это актуально для фундаментов любого типа — плитных, ленточных, блочных. Для столбчатых и винтовых — земляные работы с применением техники не проводятся.

Методы разработки грунта и типы экскаваторов

Технология разработки напрямую зависит от типа спецтехники, которая будет задействована на объекте. Ее вид определяется на стадии подготовки проектной документации.

Рассмотрим особенности эксплуатации экскаваторов с ковшами непрерывного действия, а также модели спецтехники с обратной лопатой, механизмами вида «драглайн» и «грейфер».

Спецтехника с обратной лопатой

Востребованы при взаимодействии с грунтом, находящимся ниже уровня стоянки техники, а также при создании котлованов несущественных габаритов и траншей с резкими откосами. Спецтехника данного типа находит применение в строительстве, а также при создании гидротехнических объектов.

Возможна аренда спецтехники в Сочи. Спецтехника регулярно проходит ТО. Предоставляется возможность аренды с водителем и без и на короткий и длительный срок.

Разработка грунта проходит путем копки «на себя», при котором стрела направляется вверх и вниз в момент каждого черпания. Взаимодействие проводится лобовым либо боковым забоем. В первой ситуации экскаватор проходит по оси выемки, попутно отсыпая грунт на обустроенные отвалы или вспомогательный транспорт. В ситуации с боковым забоем лопата идет сбоку от выемки, по ходу отсыпая содержимое.

Рабочие механизмы вида «драглайн»

Применяется при взаимодействии с грунтами, располагающимися ниже уровня стоянки техники, в частности, при копке котлованов, траншей и работе с подводными массивами. Модели этого типа часто используют и при чистке откосов, разравнивании строительных площадок. Важное достоинство драглайнов заключается во внушительном рабочем радиусе (до 10-ти метров) и в существенной глубине рытья (до 12-ти метров).

Ковш подвешивается на гибкой основе, потому поперечно-челночный и продольно-челночный методы копки становятся максимально эффективными. Первый способ предполагает прохождение самосвала к зоне загрузки по дну выемки и загрузку поочередным черпанием в обе стороны относительно кузова. Продольно-челночный метод предполагает забор грунта у задней стенки кузова и его разгрузку над поверхностью машины.

Эксплуатация экскаваторов вида «грейфер»

Эта спецтехника используется при копке колодцев, котлованов и траншей. Ее применение актуально при взаимодействии с массивами, находящимися ниже расположения грунтовых вод. Особенность рытья предполагает достижение глубины меньше установленных проектом параметров, в результате чего остается недобор.

Его слой обычно составляет 5-10 см. Он необходим для недопущения переборов и повреждения грунтового основания. В целях обеспечения эффективности эксплуатации экскаваторов-грейферов используются скребковые ножи, которые помогают автоматизировать процесс очистки дна и обеспечить его максимальную точность.

Применение техники непрерывного действия

Самые распространенные виды спецтехники данного сегмента – машины продольного копания, востребованные при копке траншей. Рабочим механизмом выступают ковшевой ротор или ковшовая цепь. При этом на ковши ротора монтируют откосники, которые наполняются грунтом по ходу движения вверх и опустошаются при опрокидывании.

Эксплуатация экскаваторов с ковшовой цепью актуальна при копке траншей глубиной до 3.5 м, а с рабочим инструментом в виде ротора для рытья траншей глубиной до 2.5 м. Отработанный грунт чаще всего направляют на ленточный конвейер, который транспортирует его до отвала или вспомогательного транспортного средства. Отвалы, как правило, располагаются с одной стороны относительно выемки.

Когда и почему применяется копка спецтехникой?

Одноковшовая техника подходит для любых видов грунтов и пород. В том числе – при высокой влажности и поступлении грунтовых вод. При грунтах от 1 до 4 категории включительно рекомендуется применять многоковшовые виды техники. Хотя безопасная эксплуатация допустима только в категориях с 1-ой по 3. В случае с 4, манипуляции стоит проводить только в однородных слоях.

Для того, чтобы выкопать траншею
подбирают машину после изучения важных параметров:

1. Необходимость применения сменных устройств.
2. Наличие и возможность поступления грунтовых вод.
3. Категория срезаемого материала.
4. Характеристики выемки.

Если подходят сразу несколько моделей – рекомендуется отдавать предпочтение прямым и обратным лопатам, либо так называемым «драглайнам».

Максимальная наполняемость при минимальных временных затратах важна, чтобы определить объём для ёмкости ковша. Показатель максимальной загрузки находится в прямой зависимости от глубины проведения работ, сложности срезки, типа обрабатываемого материала. Климатические условия, рельеф местности тоже влияют на окончательное решение.

Разработка котлована экскаватором

Работы данного типа можно наблюдать практически на всех объектах в областях промышленного и жилищного строительства. Разработка котлована экскаватором особенно актуальна при проведении широкого перечня строительных мероприятий. В зависимости от типа спецтехники могут применяться разные технологии рытья. Стандартная разработка котлована под фундамент проводится в 7 этапов:

1. Проведение геологической экспертизы, анализ участка.
2. Разработка проектной документации.
3. Подбор оптимальной спецтехники.
4. Организационно-подготовительные мероприятия.
5. Разработка грунта, последовательное снятие слоев.
6. Укрепление или обработка стенок котлована.
7. Приемка работ заказчиком.

Копка котлована на всех этапах контролируется геодезистами. На площадке организуется соблюдение требований техники безопасности. Земляные работы проводятся в полном соответствии с требованиями проектной документации, которая составляется на основе инженерных изысканий.

Основные этапы земляных работ по прокладке траншей и рытью котлована

Такие работы включают следующие этапы:

• Подготовительный этап. В него включена оценка глубины и объёма планируемой работы, расчёт глубины траншеи или котлована, а также практические советы неопытным заказчикам по особенностям работы и грунта с учётом того, какой объект планируется устанавливать на фундаменте в дальнейшем или какие именно коммуникации будут прокладываться в откапываемых траншеях.
• Очистка территории участка для быстрой и комфортной работы. Естественно, что если на участке в районе проведения работ есть остатки старых зданий и сооружений или деревья, пни, остатки корней либо строительный мусор, то работа не представляется возможной, так как для неё есть весомые преграды. В таком случае, конечно, разработка грунта вручную цена за 1 м3 немного вырастет, но зато финальная часть работ будет проведена быстрее и качественнее.
• Проверка наличия и перенос при необходимости существующих инженерных коммуникаций. Обязательно перед началом рытья котлована или копки траншей стоит проверить участок работы на наличие проложенных труб, металлических сеток, армированных конструкций, электросетей, канализации, водоснабжения и иных коммуникаций. В случае, если таковые имеются, стоит их предварительно перенести, чтобы не столкнуться с проблемами после начала работ. При переносе, кстати, будет разрыхлён участок будущей копки, что значительно облегчит работы.
• Укрепление внутренних стенок вырытого котлована или траншеи. Выполняется с целью повышения устойчивости к разрушениям различного рода.
• Засыпка оставшегося невостребованным места. Делается с использованием специального виброоборудования, гарантирующего отличное качество работы и устойчивость в плане прочности и безопасности.

Типовая технологическая карта (ТТК)

Типовая технологическая карта регламентирует процесс разработки грунта в траншеях при помощи одноковшового экскаватора в ходе прокладки трубопровода. Положения документа представлены в сокращении. Нормативную базу составляют следующие акты:

• СНиП_12-01-2004;
• СНиП_3.02.01-87;
• СНиП_12-04-2002;
• СНиП_3.05.04-85;
• СНиП_12-03-2001;
• СНиП_III-42-80.

Технология проведения работ предполагает получение разрешения в ГАТИ и последующие организационно-подготовительные мероприятия, в ходе которых назначается ответственное лицо, проводится установка информационных щитов, принимается разбивочная основа и получается рабочий проект с планом готовящегося к прокладке трубопровода.

Помимо этого, необходимо получить рабочую технологическую карту, провести инструктаж рабочих, создать подъездные пути и установить инвентарные сооружения в соответствии с генеральным строительным планом.

Далее осуществляется подготовка техники и необходимого оборудования, рабочие получают инструменты и средства индивидуальной защиты, создаются места для складирования инвентаря, зона проведения работ ограждается, обеспечивается связь, строительная площадка оснащается сигнализациями и противопожарным оборудованием. Только после этого составляется акт о готовности объекта к проведению работ.

Техника безопасной эксплуатации при экскавации

• Не допускать установки машины в рабочей зоне с ярко выраженным уклоном. Для установки следует выбирать только ровные участки – это предотвратит риск переворота.
• При производстве работ ковшовой части с прямой лопатой в забое с высокими стенками необходимо своевременно удалять образующиеся козырьки.
• На слабых и подвижных грунтовых участках путь перемещения техники усиливается щитами, укладываемыми на землю.
• Разработка участков IV группы экскаватором производится с использованием дополнительного оборудования – установка специализированных устройств предотвратит преждевременный износ механизмов.
• При сильном увлажнении рабочего участка производство следует остановить до подсыхания поверхности.

Перед началом производственного процесса необходимо тщательно обследовать участки на предмет появления карнизов и нависаний.

Строительные работы

В процессе разработки траншеи необходимо проведение следующих строительных работ:

1. Разработка грунта, с его последующим выбросом в отвал, до достижения необходимой ширины траншеи в соответствии с проектом.
2. Рытье приямков в зонах стыков труб.
3. Монтаж крепления откосов и водоотлива (если требуются).

Далее проводится геодезическая разбивка траншеи в горизонтальной и вертикальной плоскостях, требования к работам регламентированы положениями СНиП_3.01.03-84 и СНиП_3.02.01-87. До рытья траншеи необходимо расчистить территорию, провести уборку деревьев, выкорчевывание пней, перенос коммуникаций и другие необходимые работы.

Важно обеспечить и проектный уклон поверхности при помощи ее планировки бульдозером – возможно перемещение грунтового массива и срезка неровностей высотой до 15 см.

Из чего складывается цена на услуги техники

Есть несколько факторов, влияющих на цену разработки грунта с участием указанной техники:

1. Расстояние между рабочим местом и базой.
2. Рельеф грунта вместе с его состоянием.
3. Характеристики грунта.
4. Общий объём работ.

Сметная база цен ТСН – основной документ, который также определяет стоимость. Группа грунта и вместимость ковша обязательно учитываются при определении результатов. Чем больше размеры ковша – тем больше размеры самой техники.

Пример стоимости разработки траншеи за метр:

Разработка грунта экскаватором

Схема организации работ по рытью траншеи устанавливается проектом. В данной технологической карте рассматривается разработка грунта экскаватором с обратной лопатой. Она происходит в процессе перемещения техники по оси траншеи, резка при этом проходит «на себя» с копанием ниже уровня стоянки. Отвалы обустраивают на одной стороне траншеи на расстоянии минимум 50 см от бровки. Разработанный грунт впоследствии вывозится и может использоваться для:

• организации резервных отвалов;
• засыпки пазух;
• засыпки невостребованной траншеи.

Непригодный для дальнейшего использования грунт вывозят на городские свалки.

В ходе разработки одноковшовым экскаватором сохранение прочности грунта обеспечивается за счет недобора. Его ненамеренные переборы компенсируются заполнением выемки идентичным местным грунтом, который подсыпается до проектной отметки. Степень уплотнения при этом не должна опускаться ниже коэффициента 0.95.

Разновидности машин

Самый простой одноковшовый экскаватор – техника, рассчитанная на разные земляные работы и манипуляции в строительной сфере.

В производственном цикле оборудования стадий не так много:

• Сначала режется грунтовый слой, наполняется ковшовая часть.
• Заполненный ковш поднимается, чтобы беспрепятственно проехать к месту высыпки.
• Стрелу поднимают до площадки для выгрузки. Иногда подъём ковша выполняют одновременно с этой операцией.
• Срезанную породу высыпают.
• Снова подают ковшовую часть, чтобы повторить загрузку.

Ходовое оборудование обеспечивает продвижение техники. Само оборудование делится на несколько типов:

1. Рельсово-шагающие. Со сниженным давлением на поверхность и увеличенной манёвренностью.
2. Шагающее. Отличается устойчивостью, давление на поверхность тоже минимальное.
3. Пневмоколёсное.
4. Гусеничное. Обеспечивает повышение проходимости. Подходит, чтобы работать со сложным рельефом.

От всего производственного цикла до 15-30% рабочего времени уходит на срезку породы и её забор. Поэтому многоковшовые виды считаются более производительными. Несколько ковшей разной ширины обеспечивают непрерывность самого рабочего процесса. Но зато имеются ограничения, связанные с габаритами поднимаемой породы. Одноковшовая техника работает без таких ограничений.

Различают ещё роторные и цепные экскаваторы:

1. Роторные – это агрегаты со строго параллельным копанием. Параллельно оси траншеи вращается сам ротор.
2. Цепные разновидности тоже названы по основному рабочему органу, которым снабжается техника. Обычно основным органом становится рама, на которую навешивают дополнительное оборудование.

Со временем появились мини-экскаваторы. Сейчас эту технику можно встретить практически везде благодаря её универсальности. Устройства справляются с разным наполнением весом до 1 тонны.

Мини-экскаватором принято называть уменьшенную версию стандартной техники. Отличный вариант при небольших объёмах работ и стеснённых условиях.

Еще один вид техники — это фронтальные погрузчики. Подробности работы данного вида техники в видео:

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.

Повышение показателей эффективности при проведении экскавации

Для увеличения производительности при проведении экскаваторных работ требуется руководствоваться определенными положениями:

1. Рассчитывать радиус копания, принимая в расчет максимальные значения эксплуатируемой техники. Он не должен быть выше 0,7-0,9 от наибольшего радиуса используемой модели.
2. Совмещать операции для сокращения временных затрат производственного цикла. Например, объединить поворот платформы с подъемом ковшовой части, перемещаемой к месту для разгрузки.
3. Уменьшать поворотный угол платформы с помощью приближения места установки транспорта к траншейной оси. Это поможет уменьшить потери рабочего времени, тратящегося на повороты платформы.
4. Оборудовать разгрузочные пути, обеспечив быстрое перемещение для вывоза поднимаемого материала.
5. Сократить время, затрачиваемое на передвижение экскаватора, спланировав и оборудовав пути движения.
6. По возможности избегать перемещения машин собственным ходом, предотвращая преждевременный износ ходового механизма.
7. Подбирать ковш с учетом срезаемой породы. Например, использовать для взрыхленных скальных пластов специальные ковши или ковшовыми емкостями не менее 1 м3, а для мелкодробленых скальных материалов пользоваться емкостями от 0,5 до 0,8 м3.
8. Следить за соотношением грузоподъемности, расстоянием для вывозки и объема ковшовой емкости.

Как правильно копать траншею с откосами?

Откосы или укрепление стенок необходимо при взаимодействии с влажным грунтом. Если крепления проектом не предусмотрены, то крутизна откосов должна соответствовать следующим параметрам:

Правильно копать траншею с откосами можно только при соблюдении требований проекта. Так для выемки глубиной более 3-х метров необходимо проводить крепление по индивидуальному плану. Важно также учитывать возможность протаскивания трубы вдоль траншеи, уровень влажности. От последнего зависит вид актуального крепления.

Особенности приемки работ

Контроль качества земляных работ проводится на основании СНиП 3.02.01-87, 12-01-2004, 3.05.04-86 и III-42-80. Оценку осуществляют специалисты или уполномоченные службы, располагающие необходимыми ресурсами, инструментами, квалифицированными кадрами и техническим оснащением.

Работы предполагают входной контроль документации, материалов и качества произведенных мероприятий. Помимо этого, проводится оценка отдельных процессов и приемочный контроль. Выявленные характеристики фиксируются в журнале учета, который создается и ведется в соответствии с положениями ГОСТ 24297-87.

Операционный контроль предполагает проверку следующих аспектов:

• корректности переноса оси траншеи, ее соответствие установленному проектом расположению;
• профиля дна с проведением измерения глубины и установкой местоположения отметок, а также замер ширины;
• откосов согласно проектной структуре грунта;
• толщины слоя подсыпок и присыпок;
• слоев засыпки и обвалования трубы;
• изменения полученных радиусов кривизны на поворотных участках.

Приемочный контроль требует выборочной или полной проверки со стороны заказчика и может проводиться на любой стадии хода работ. Его результаты в обязательном порядке заносятся в общий журнал. После завершения рытья траншеи заказчик проводит освидетельствование объекта и обеспечивает документальное оформление процедуры с подготовкой соответствующих актов с исполнительной геодезической схемой и лабораторными заключениями.

Видео: правильная разработка, копка траншеи с откосами экскаватором под трубопровод.