Доклад, представленный на международной конференции "NO-DIG - 2010". Авторы - Михаил Иванович Гончаров, ООО «СпецФундаментТехнологии» (Украина, Киев), Дмитрий Юрьевич Мовшин, ЗАО «Буровые технологии» (Россия, Москва).
При бестраншейной прокладке коммуникаций горизонтально шнековой машиной или микрощитом встаёт проблема обеспечения безопасности работ в стартовых и приёмных котлованах. Это связано с тем, что при разработке стартового/приёмного котлована на глубину более 1,5 метров (в зависимости от особенностей грунтов) происходит нарушение структуры грунта, разуплотнение и осыпание грунта. При обрушении одного кубического метра грунта, масса которого примерно равна 6 тоннам, существует опасность нанесения серьёзных травм и увечий людям, работающим в траншеях и котлованах.
Обеспечение безопасности при проведении земельных работ в РФ регламентировано «Постановлением Госстроя РФ от 17.09.2002 №123» / СНиП 12-04-2002, однако зачастую работы осуществляются без соблюдения этих норм, что приводит к серьезным увечьям, а иногда и смерти строителей. Подобную ситуацию наглядно иллюстрирует ряд случаев, произошедших на строительных площадках России в 2009 году.
В марте 2009 г. в Сочи произошло обрушение котлована глубиной 10 м, что привело к обрыву магистральной трубы и разрушению асфальтового покрытия. В октябре на участке 1,3 км в районе поселка Победино (Калининградская область) в ходе работ в траншее глубиной 2 м образовалась трещина на бровке траншеи, в результате чего произошел сдвиг грунта и оползень. Находившиеся в траншее двое рабочих, укладывавших дренажную трубу, не смогли покинуть опасную зону и были присыпаны грунтом, в результате чего рабочие получили телесные повреждения. Подобные происшествия регулярно происходят на строительных площадках.
Способы обеспечения безопасности работ в траншеях и котлованах
Существует ряд способов обеспечения безопасности работ в траншеях и котлованах. Согласно СНиП 12-04-2002, безопасность труда при разработке котлованов и траншей должна быть обеспечена:
- Устройством откосов согласно (см. табл. 1) при глубине выемки до 5 м в однородных грунтах или расчёту в неоднородных (с напластованиями) грунтах при глубине выемки свыше 5 м или ниже грунтовых вод;
- Устройством вертикальных откосов без креплений по СНиП 12-04-2002 п.9 на глубину не выше 1,5 м в нескальных, не мерзлых грунтах ненарушенной структуры выше уровня грунтовых вод и при отсутствии вблизи подземных сооружений;
- Устройством деревянных и стальных креплений по расчёту при глубине выемки свыше 5 м и в сложных гидрогеологических условиях (переувлажнение, напластование грунтов);
- Устройством механических креплений из инвентарных типовых деталей.
Самым простым и дешёвым способом предотвращения осыпания котлована является устройство откосов (см. рис. 1).
Крутизна откосов выемок глубиной более 5 м во всех грунтах (однородных, неоднородных, естественной влажности и с избыточной влажностью) и глубиной менее 5 м при расположении подошвы выемки ниже уровня грунтовых вод должна устанавливаться по расчёту.
В условиях города применение откоса ограничено малой площадью объектов, асфальтовым покрытием и иной инфраструктурой. Большое значение здесь также имеет количество грунта, который необходимо вывозить со стройплощадки. Применение откоса как минимум удваивает количество извлекаемого грунта, а значит, удваивает стоимость вывоза грунта - одну из основных составляющих себестоимости работ.
Работа с откосом невозможна в случае плывуна (подземного озера), грунтовой воды, находящихся, как правило, на глубине 3-5 метров. Обойтись без специальных креплений в этом случае невозможно.
Способы крепления траншей/котлованов
Можно выделить следующие основные способы крепления котлованов:
- забуривание труб и устройство деревянной забирки (см. рис. 2.1);
- шпунтовое ограждение (см. рис. 2.2);
- устройство инвентарной телескопической крепи (см. рис. 2.3).
Ограждение котлована с помощью забуренных труб на сегодняшний день является одним из популярных способов ограждения стартового и приёмного котлованов при горизонтально шнековом бурении и микротоннелировании. В грунт забуриваются стальные трубы на проектную глубину. Между трубами удаляется грунт и по мере его удаления между соседними трубами вставляются доски, являющиеся стенками, удерживающими грунт от обвала (см. рис. 3).
Не менее популярным способом крепления стенок стартовых и приемных котлованов является устройство шпунтового ограждения. Для этих целей, как правило, применяется шпунт Ларсена. Шпунт погружается в грунт с помощью вибропогружателя, образуя ограждающую стенку. Подобный метод имеет ряд преимуществ перед методом забуривания, так как удерживающая способность грунта у шпунта намного выше, чем у деревянной забирки. Недостатком этого метода является высокая стоимость работ, которая складывается из стоимости шпунта и стоимости аренды вибропогружателя и крана.
Наиболее эффективным, безопасным и экономически выгодным способом ограждения стартовых и приёмных котлованов является крепление инвентарными телескопическими крепями.
Технология этого способа крепления имеет ряд ключевых преимуществ:
1. Быстрый монтаж. Конструкция инвентарной крепи проста и надёжна. Крепь состоит из следующих основных элементов (см. рис. 4):
- линейные телескопические направляющие для котлованов глубиной до 12 м;
- регулируемые по ширине котлована (0,9-6 м и более) расстрелы с возможностью их перемещения и фиксации по вертикали;
- внешние ограждающие плиты 4,00 х 2,32 м;
- внутренние ограждающие плиты 3,89 х 2,32 м;
- траншейный шпунт 8 м.
2. Универсальность элементов инвентарной телескопической крепи позволяет комбинировать их под каждый конкретный проект. С помощью инвентарной телескопической крепи можно ограждать траншеи и котлованы глубиной от 4 до 12 метров, шириной от 0,9 до 6 метров и более. Установка крепи исключает подготовительные этапы, устройство крепи происходит одновременно с выемкой грунта. Особенно эффективна крепь при работе в тяжёлых грунтах. Устройство стартового котлована размерами 5 х 9 м и глубиной 6 м с использованием инвентарной крепи занимает менее 8 часов;
3. Использование минимального количества техники. Инвентарная телескопическая крепь устанавливается с помощью одного тяжёлого экскаватора и двух-трёх рабочих.
4. Безопасность. Безопасность работы в котловане, укрепленного инвентарной телескопической крепью обеспечивается надёжой конструкцией прошедшей многочисленные статические испытания на способность выдержать давление грунта и воздействие вспомогательной техники (нажимы, выдёргивание). Инвентарная крепь нашла своё применение в сложнейших городских условиях, в непосредственной близости от автодорог, трамвайных путей и имеющихся строений (см. рис. 5). Применение инвентарной крепи в городских условиях с многочисленными пересекающимися коммуникациями также предоставляет дополнительные возможности в строительстве (см. рис. 6). Инвентарная крепь успешно используется во всем мире более 50 лет, в странах Евросоюза законом запрещено производство работ по устройству траншей/котлованов иначе как без применения инвентарной крепи.
5. Технологичность. Разработка котлована происходит одновременно с установкой крепи, «шаг за шагом» предотвращая разуплотнение грунта. При установке крепи стальные панели задавливаются в грунт при помощи экскаватора, при этом нижняя часть панели, имея заостренную конструкцию, режет грунт и тем самым, сохраняет структуру грунта без изменений.
6. Экономичность. Аренда инвентарной крепи экономически выгодней по отношению к другим способам ограждения котлованов за счёт её многоразового применения. Оборудование способно безотказно работать 12-15 лет при правильном использовании.
Применение
Инвентарная телескопическая крепь наиболее эффективна при проведении работ по:
- Устройству стартовых и приёмных котлованов при микротоннелировании (см. рис. 7.1);
- Устройству стартовых и приёмных котлованов при горизонтально шнековом бурении;
- Прокладке коллекторов большого сечения (см. рис. 7.2);
- Погружению ёмкостей больших размеров (см. рис. 7.3).
Технология работы с инвентарной телескопической крепью
Технологический процесс работы с крепью предельно прост (технология «опускного колодца»). Включает в себя следующие этапы:
Подготовительная работа. После измерения и разметки места устройства котлована, вынимается верхний слой грунта на глубину до 1,5 м. На строительной площадке собирают линейные направляющие модули, которые состоят из линейных направляющих опор и распорных стоек.
Установка крепи. В заранее подготовленную траншею устанавливается линейный направляющий модуль в вертикальное положение. В него монтируется внешние ограждающие плиты с двух сторон, а затем конструкцию замыкает второй линейный направляющий модуль.
Разработка котлована. Производится экскавация грунта из котлована с одновременным погружением крепи в грунт, до проектной отметки, путём задавливания направляющих опор и ограждающих плит ковшом экскаватора. Торцевые стенки котлована от обрушения грунта удерживаются при помощи специального канального дильса (траншейного шпунта).
Производство работ в котловане. После укрепления стен по всему периметру котлована приступают к устройству основания котлована для установки микрощита или буровой для горизонтально шнекового бурения. Подвижность расстрелов крепи в вертикальной плоскости позволяет производить такелажные работы с оборудованием (микрощит, установка ГШБ), имеющим большие размеры в длину, чем расстояние между расстрелами. При необходимости, в некоторых случаях возможно не использовать до 2 промежуточных расстрелов, что позволяет вертикально погрузить в котлован оборудование длиной до 9 м.
Извлечение крепи. Извлечение крепи производится постепенно с одновременным заполнением и трамбовкой грунта для предотвращения смещения и разуплотнения грунта.
Практические выводы
В результате практического применения крепи были выявлены следующие преимущества:
- отсутствие негативной вибрации при установке крепи;
- отсутствие отрицательного влияния на здания и дороги;
- прочная конструкция, рассчитанная инженерами-статиками с многолетним опытом;
- изменяемые по длине и фиксируемые по высоте расстрелы;
- работа в стеснённых городских условиях с пересекающимися коммуникациями;
- возможность использования при устройстве котлованов на глубину до 12 м;
- возможность использование крепи при бетонировании камер;
- предотвращение провалов грунта в местах выполнения работ с использованием крепи при соблюдении технологии производства работ.
Установка и сборка крепи занимает несколько часов, в зависимости от размеров котлована, за счёт чего резко сокращаются сроки выполнения работ, это особенно важно в условиях современной строительной площадки. Работа с крепью требует минимального количества техники и рабочей силы, что существенно экономит средства затрачиваемые на выполнение работ. Использование передовых технологий и высокопрочной стали при производстве крепи гарантирует надёжность и долговечность — средний срок службы 12-15 лет. Крепь является гарантом безопасности работ, так как предотвращает возможность обрушения и разуплотнения грунта. Технология укрепления стенок котлованов инвентарной телескопической крепью позволяет производить работы в городских условиях, где имеется большое количество пересекающихся коммуникаций. Средняя экономия затрачиваемых средств по сравнению с другими способами укрепления котлованов и траншей в 2,5 раза, с учётом того, что скорость выполнения работ значительно выше.
Комментарии 0