Определение объёмов земляных работ и технология разработки котлована

1.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА
ФГБОУ ВО «Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I»
(ФГБОУ ВО ПГУПС)
Факультет «Транспортное строительство»
Кафедра «Строительство дорог транспортного комплекса»
Презентация по
По практической работе №1 на тему:
«Определение объемов земляных работ. Состав работ по подготовке территории и
отрывке котлована.»
дисциплина: «Технология строительного производства и средства механизации»
РАЗРАБОТАЛИ (ОБУЧАЮЩИЕСЯ 3 КУРСА, ГР. ПГБ-401):
ПРИНЯЛ:
• Белянинов К.Р.
• Денисова М.А.
Басовский Д.А.
• Великант Л.А.
• Жарков П.Д.
Доцент кафедры «Строительство дорог транспортного комплекса»
• Волков А.А.
• Касумян С.А.
• Глушко Н.Е.
• Козлова В.Р.
Санкт-Петербург, 2026 г.

2.

Земляные работы: виды сооружений и общие сведения
Схема видов земляных сооружений
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Комплекс строительных работ, включающий выемку (разработку) грунта, его перемещение и
укладку в определённое место с разравниванием и уплотнением.
Основные типы земляных сооружений
Котлован
Выемка, ширина которой мало отличается от длины.
Насыпь и дамба
Искусственная отсыпка грунта выше естественной
поверхности.
Траншея
Выемка с малыми размерами поперечного сечения и
большой длиной.
Подземные выработки
Штольни, тоннели метрополитена, коллекторы и
скважины.
а - траншея; 6 - канал; в - Дамба; г - плотина; д — канал в насыпи; е дорожная выемка; ж котлован под фундамент мачты; 3 система фундаментов под колонны сооружения; и
котлован под фундамент здания; к, л, м, н- подземные выработки (для штольни, трубы,
канализационного коллектора, тоннеля метрополитена); о площадка; п выемка для
спускного колодца; р- буровая скважина; с - полувыемка-полунасыпь; т- подводная
траншея; 1 дно; 2- боковая стенка траншеи; 3- боковой откос (канала, дорожной выемки,
котлована, насыпи, плотины, дамбы); 4 водоотводный кювет

3.

Одноковшовые экскаваторы: виды оборудования
Схемы рабочего оборудования
ПАРАМЕТРЫ КЛАССИФИКАЦИИ
Классифицируются по ходовому оборудованию, типу двигателя и вместимости ковша (от 0,15 до
100 м³).
Сменное рабочее оборудование
А
Прямая лопата
Для широких выемок нормальной влажности, копает «от
себя» снизу вверх с погрузкой в транспорт.
В
Грейфер
Для легких грунтов I-II групп, глубокиих выемок с
вертикальными стенками, сыпучих материалов.
Б
Обратная лопата
Для траншей и небольших котлованов, копает «на себя»
ниже уровня стоянки.
Г
Драглайн
Удлинённая стрела, ковш на тросе, для глубоких
котлованов и подводных работ.
а — прямая лопата; б — обратная лопата; в — грейфер; г — драглайн

4.

Многоковшовые экскаваторы и транспортировка
Схема работы цепного и роторного экскаваторов
НАЗНАЧЕНИЕ
Предназначены для отрывки узких траншей с вертикальными стенками под трубопроводы и
коммуникации с непрерывным отвалом грунта.
Основные типы конструкций
Тип
Цепные (а)
.
Параметры траншеи
Глубина до 3,5 м,
Особенности работы
Рабочий орган — бесконечная ковшовая цепь
Ширина 0,8 – 1,1 м
.
Роторные (б)
Широкий диапазон глубин
.
Высокая производительность, роторное колесо

5.

Разработка и перемещение грунта скреперами
НАЗНАЧЕНИЕ СКРЕПЕРОВ
Предназначены для послойного срезания, транспортирования и укладки грунта при
планировочных, дорожных и вскрышных работах; ковш от 3 до 25 м³ на колесном ходу, в
передней части – заслонка и нож
Этапы рабочего цикла скрепера
1
Набор грунта
2
Заслонка поднимается, ковш наклоняется, нож врезается
на глубину 5–30 см.
3
Транспортировка
Заслонка опускается, ковш поднимается в транспортное
положение.
Выгрузка
Заслонка поднимается, грунт выталкивается задней
стенкой.
Схемы работы скрепера

6.

Разработка и перемещение грунта бульдозером
Схемы работы бульдозера
НАЗНАЧЕНИЕ БУЛЬДОЗЕРОВ
Предназначен для планировочных работ, засыпки траншей и котлованов, рытья небольших
выемок и устройства невысоких насыпей ( гусеничный или колесный трактор с передним навесным
отвалом)
Схемы и технологические операции
а
Рыхление
Предварительное разрушение прочных грунтов задним
рыхлителем.
в
Перемещение
Толкание грунта перед собой к месту укладки или
отвала.
б
Резание и набор
Заглубление отвала и формирование призмы волочения
перед щитом.
Открылки
Устанавливаются на отвал для повышения
производительности и снижения потерь.

7.

Разработка котлованов: регламент и сезонность
НОРМАТИВНОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ
Основные этапы разработки котлованов
Порядок работ регламентируется СП 45.13330.2017 «Земляные сооружения, основания и
фундаменты». Наиболее благоприятный период — весенне-летний сезон.
1
Подготовительный этап
Инженерные изыскания, оформление ПСД.
Влияние сезонности на разработку
2
Расчистка площадки
Удаление препятствий, срезка плодородного слоя.
Весенне-летний
Просыхание грунта снижает сопротивление копанию,
сокращая трудоемкость и затраты.
Зимний период
Требует предварительного рыхления мерзлого грунта и
укрытия (удорожание работ).
3
Выемка и перенос сетей
Рытье выемки, отключение и перенос коммуникаций.
Осенний период
Высокие осадки. Переувлажненный грунт теряет
несущую способность и оплывает.
Риски и последствия
Сползание неогражденных откосов вызывает
необходимость повторной зачистки дна.
4
Укрепление стенок
Монтаж шпунта, сваей или "стены в грунте".
5
Засыпка и уплотнение
Обратная засыпка пазух с послойным уплотнением.

8.

Подготовительный этап и геодезические изыскания
НАЗНАЧЕНИЕ ЭТАПА
Определяет пространственную точность, безопасность и экономическую целесообразность
последующей разработки котлована.
Геодезическая разбивка и контроль
1
Вынос разбивочных осей
Перенос в натуру главных и основных осей проектируемого здания.
Изыскания и согласование ПСД
2
Геодезия и геология
Закрепление контуров
Разметка внешних границ с учетом крутизны откосов и уширения под технику.
Определение свойств грунта, УГВ и степени заболачивания для водопонижения.
Разработка ППР
Составление технологических карт и классификация выемок (плитные, ленточные).
Согласование
Получение разрешения на земляные работы в коммунальных и муниципальных службах.
3
Высотные реперы
Установка опорных реперов для контроля проектных глубин.
4
Инструментальный контроль
Непрерывная сверка фактических отметок выемки с рабочим проектом.

9.

Расчистка площадки и поверхностный водоотвод
ЗАДАЧА ЭТАПА
Физическое освобождение территории от препятствий, срезка плодородного слоя и организация
поверхностного водоотвода.
Предотвращение подтопления
1
Нагорные канавы
Устройство канав, кюветов и обвалований по периметру выемки до начала основных
работ.
Освобождение территории и срезка грунта
Демонтаж построек
Разборка зданий, ликвидация асфальтобетонных и сборных ж/б покрытий.
Удаление растительности
Валка деревьев, корчевка пней кусторезами или экскаваторами.
Срезка гумуса
Срезка плодородного слоя бульдозерами и укладка в кавальеры для рекультивации.
2
Отвод ливневых вод
Обеспечение естественного или принудительного отвода поверхностных вод за
пределы поля.
3
Защита основания
Исключает разжижение грунтов основания, размыв бортов и затопление площадки.

10.

Разработка котлованов и предельные глубины
СЕТИ И МЕТОДЫ РАБОТ
Предельная глубина без крепления стенок
Определяются места залегания коммуникаций для их переноса. Выемка выполняется ручным или
механизированным способом.
Ручной и механизированный способы
Ручной способ
При отсутствии подъездов (заступы, лопаты, тачки). Для
малых объемов.
Механизированный
Экскаваторы, самосвалы, бульдозеры. Сокращает время
и трудозатраты.
Перенос подземных коммуникаций выполняется только по утвержденному акту.
Категория грунта
Макс. глубина
Плотный грунт
до 2,0 м
Суглинистые и глинистые
до 1,5 м
Супесчаная почва
до 1,25 м
Песчаный / гравелистый
до 1,0 м
При превышении указанных глубин устройство крепления стенок или откосов является строго
обязательным.

11.

Методы крепления и ограждения котлованов
НАЗНАЧЕНИЕ КРЕПИ
Критерии выбора метода
Обязательное мероприятие при глубоких выемках и высоком уровне грунтовых вод для
обеспечения безопасности и долговечности фундамента.
Уровень грунтовых вод
При высоком УГВ отдается предпочтение герметичным шпунтам Ларсена.
Основные способы укрепления
1
Цементовка
Плотная застройка. Исключает разрушение соседних
зданий от вибраций.
3
Буронабивные сваи
Современный метод для максимальных глубин.
Сборные конструкции в железобетон.
2
Шпунт Ларсена
Песчаные и заболоченные грунты, высокий УГВ.
Погружается до выемки.
4
Стена в грунте
Продольная арматура и укрепление армированными
окружностями.
Плотность застройки
Вблизи существующих зданий запрещены динамические вибрационные нагрузки.
Глубина заложения
Для сверхглубоких котлованов применяются сваи и метод «стена в грунте».

12.

ЗАСЫПКА
Обратная засыпка и уплотнение грунта
КРИТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ
Выполняется после возведения подземной части здания для предотвращения осадок и защиты
подземных конструкций.
Способы уплотнения грунта
Механизированное
Выполняется навесными вибротрамбующими или пневматическими установками.
Технологические требования
1
Непрерывность
Работы ведутся непрерывно, особенно при засыпке подвалов и пазух после перекрытий.
2
Послойная укладка
Отсыпается слоями толщиной не более 10 см за один проход для проектной плотности.
Ручное уплотнение
Применяется в стесненных условиях (у стен, в углах) ручными трамбовками и
пневмомолотками.

13.

Организационно-техническая подготовка при отрывке котлована
НАЧАЛЬНАЯ ФАЗА СТРОИТЕЛЬСТВА
Обеспечение устойчивости выемки, точности геодезической разбивки и защита площадки от поверхностных и грунтовых вод.
А
Изыскания и ППР
Б
Геодезическая разбивка
• Анализ несущей способности и категории грунта
• Вынос главных и основных осей здания
• Определение уровня грунтовых вод (УГВ)
• Установка опорных высотных реперов
• Расчет крутизны откосов и крепежных систем
• Монтаж инвентарной строительной обноски
В
Методы разработки
• Экскаваторный: основной метод (прямая/обратная лопата)
Г
Водоотвод и понижение
• Устройство нагорных канав и водосборных зумпфов
• Открытый водоотлив погружными насосами
• Буровзрывной: предварительное рыхление скалы
• Гидромеханический: размыв гидромониторами
• Иглофильтровое водопонижение при высоком УГВ

14.

Технология экскаваторной выемки и контроль качества
ОРГАНИЗАЦИЯ ЗАБОЯ
Выбор схемы движения экскаватора с учетом погрузки в автотранспорт и строгое сохранение структуры естественного основания.
Схемы проходок экскаватора:
Правила приемки и зачистки дна
01
Лобовая (торцевая) проходка
Разработка по оси выемки. Экскаватор продвигается вперед, погрузка выполняется в
самосвалы, подаваемые сзади или по дну.
02
Боковая (продольная) проходка
Выемка грунта сбоку от оси движения. Сокращает угол поворота стрелы экскаватора,
ускоряя цикл погрузки в транспорт.
03
Ярусная (послойная) выемка
Применяется при глубине котлована, превышающей максимальную высоту копания.
Выемка ведется уступами по высотным ярусам.
Запрет перебора грунта
Разработка ниже проектной отметки недопустима, так как нарушает естественную
плотность несущего основания.
Зачистка недобора (5–10 см)
Доработка защитного слоя выполняется вручную или мини-техников с планировочным
ковшом перед зачисткой под фундамент.
Геодезический мониторинг
Инструментальный контроль нивелиром высотных отметок дна и крутизны откосов с
оформлением исполнительной схемы.

15.

Расчет объемов, нормирование (ЕНиР/ГЭСН) и график
Объемы земляных масс подсчитываются многократно – по чертежам, при выполнении строительных процессов, по натуральным замерам. Необходимость подсчета
заключается в точном планировании ресурсов, определения сроков работ и оплаты труда.
Подсчет геометрических объемов (V)
Геометрическая форма: Котлован рассматривается как геометрическое тело – призма
или усеченная пирамида (учитываются площадь дна, верха и глубина выемки).
Нормирование и рабочие звенья
Нормативные сборники: ЕНиР Е2-1 или ГЭСН-01.
Расчет трудоемкости: Трудоемкость = V × Hвр (чел.-ч / маш.-ч).
Состав звеньев: Машинист экскаватора + автосамосвалы + бульдозерист.
Обратная засыпка :
Vзасыпки = Vкотлована - Vподземной части
Последовательность процессов в графике:
1. Разработка
Вывоз на полигон / отвал:
Vвывоза = (Vкотлована - Vзасыпки) × Kразрыхления
Недобор грунта:
Vнедобора = Vкотлована – Vобратной засыпки.
2. Вывоз
3. Планировка
4. Приемка

16.

Состав земляных работ и вертикальная планировка
В СОСТАВ ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ ВХОДИТ
Очерёдность работ и единицы измерения
Вертикальная планировка площадок — выравнивание естественного рельефа под
строительство и благоустройство.
На участке выемок
Выполняется до устройства инженерных коммуникаций и фундаментов.
Состав работ по вертикальной планировке
а Выемка грунта
б Перемещение
Разработка и срезание грунта на отдельных участках
площадки.
Транспортировка выемки в зоны пониженного рельефа.
На участке насыпей
Выполняется после устройства этих сооружений.
Единицы измерения
в Отсыпка насыпи
г Уплотнение
Укладка грунта на участках насыпи для выравнивания.
Послойное уплотнение грунта в зоне насыпи до нормы.
Объём планировки
м² поверхности
Объём грунта
м³ плотного тела
Основные типы работ
- отрывка котлована, траншей, ям
(экскаватор с погрузкой в транспорт / навымет
- зачистка дна котлована (вручную, бульдозером,
экскаватором-планировщиком);
- обратная засыпка пазух бульдозером;
- послойное уплотнение грунта в пазухах
ручными пневмотрамбовками.

17.

Трудоемкость земляных работ
Основные технологические процессы
Схема последовательности производства работ
В состав земляных работ входят ключевые операции по устройству выемок, подготовке
основания и обратной засыпке.
Планировка площадки: рыхлитель →
бульдозер/скрепер → разравнивание
бульдозером → уплотнение катками; при
нехватке грунта — подвоз из резерва
(карьера) автосамосвалами.
Вывоз лишнего грунта: рыхлитель →
скрепер или бульдозер (до 20 м) →
экскаватор с погрузкой → автосамосвалы в
отвал.
Нормы для ведомости объёмов и
трудоёмкости (ЕНиР 2-1):
•зачистка дна бульдозером — 10 см;
•зачистка вручную — 5 см;
•трамбование обратной засыпки — слоями
до 20 см (Vоз : 0,2, м²);
•уплотнение в планировочной насыпи —
слоями 0,25 м (Vн / Ко : 0,25, м²);
•растительный слой — 15 см.

18.

Бульдозеры
ОПРЕДЕЛЕНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
Спецтехника на базе трактора для послойного копания, перемещения и разравнивания
грунта.
• Сферы: дорожное строительство, карьеры, планировка площадок, засыпка траншей.
Главные критерии выбора техники:
Ходовая часть
Гусеничные (максимальная проходимость и тяга) или колесные (высокая скорость и маневренность).
Тяговый класс
От легких (до 4 тонн) для мелких работ до сверхтяжелых (свыше 15–35 тонн) для карьеров.
Тип отвала
Неповоротные (тяжелые грунты), поворотные (работа под углом) и сферические (большие объемы).
Конструктивная схема и внешний вид гусеничного бульдозера
с неповоротным отвалом

19.

Расчет бульдозеров
Объем призмы волочения
Количество грунта (V), набираемое и перемещаемое перед
отвалом бульдозера.
СОСТАВЛЯЮЩИЕ ФОРМУЛЫ:
Часовая производительность
Объем плотного грунта ,перемещаемого машиной за 1 час
работы.
СОСТАВЛЯЮЩИЕ ФОРМУЛЫ:
Условие эффективности
Обеспечение работы без буксования и потери сцепления
ходовой части с грунтом.
СОСТАВЛЯЮЩИЕ ФОРМУЛЫ:
• Tmax — макс. тяговое усилие по сцеплению (кН)
• B — ширина отвала бульдозера (м)
• V — объем призмы волочения (м³)
• H — высота отвала бульдозера (м)
• Kв — коэффициент использования по времени
• Wобщ — суммарное сопротивление копанию (кН)
• Kр — коэффициент разрыхления грунта
• Tc — продолжительность цикла работы (с)
• f — коэффициент сцепления с грунтом
• φ — угол естественного откоса грунта
• Kр — коэффициент первоначального разрыхления
• G — сцепной вес бульдозера (кН)
Условие: Тяговое усилие (Tmax = G · f) должно превышать общее
сопротивление копанию Wобщ.

20.

Скреперы
НАЗНАЧЕНИЕ И НАБОР ГРУНТА
Дальность транспортирования грунта
Машины для послойного резания, транспортировки (до 6 км) и укладки грунтов I–IV категорий.
• Плотные грунты: работа с бульдозерами-толкателями и рыхлителями.
• Применение: карьерные работы, планировка площадок, возведение насыпей.
Прицепные (с гусеничными тракторами):
100 – 1500 м
Полуприцепные:
300 – 3000 м
Самоходные однодвигательные:
до 2 – 4 км
Самоходные двухдвигательные:
до 6 км
Классификация скреперов:
Агрегатирование
Прицепные (к гусеничным тракторам), полуприцепные и
самоходные колесные скреперы.
Загрузка и разгрузка
Загрузка: самотеком или элеваторная.
Разгрузка: свободная, полупринудительная,
принудительная.
Вместимость ковша
Малая (<5 м³), средняя (5–15 м³) и большая (>15 м³, до 40 м³
для самоходных).
Система управления
Канатно-блочное (устаревшее), гидравлическое и
электрогидравлическое управление.
Конструктивная схема самоходного скрепера (МоАЗ-6014)

21.

Расчет скреперов на тягу и устойчивость
Сопротивление набору
Суммарное сопротивление грунта при копании и заполнении ковша
Тяговый расчет и мощность
Определение требуемого тягового усилия и мощности двигателя
Расчет устойчивости
Оценка коэффициента устойчивости против опрокидывания на
уклонах.
СОСТАВЛЯЮЩИЕ ФОРМУЛЫ:
• W1 = kp·b·h — резание грунта ножами
СОСТАВЛЯЮЩИЕ ФОРМУЛЫ:
СОСТАВЛЯЮЩИЕ ФОРМУЛЫ:
• W2 = Pг·μ1 — перемещение призмы волочения
• Tтяги — касательная сила тяги базовой машины (кН)
• Mуд = Gскр · a — удерживающий момент тяжести
• W3 = μ2·Gгр — наполнение ковша грунтом
• v — скорость движения при наборе грунта (м/с)
• Mопр = Tтяг·h1 + G·sin(α)·h2 — опрокидывающий момент
• W4 = (Gскр+Gгр)·(ω±i) — передвижение
• η — КПД трансмиссии тягача (0.75–0.85)
• Сцепление: Tтяги ≤ Gсц · fсц (без буксования)
• Продольная: работа на подъемах и спусках
• Поперечная: движение по косогорам и повороты

22.

Рыхлители
ЗАГРУЗКА И РЫХЛЕНИЕ
Трактор с навесным рыхлительным оборудованием
НАЗНАЧЕНИЕ И ПРИМЕНЕНИЕ
- Навесное и прицепное оборудование для послойного рыхления прочных и мерзлых грунтов (
осадочные породы: песчаник, сланец, известняк, мергель).
- Работает в комплекте с бульдозерами, скреперами, погрузчиками и экскаваторами.
Классификация по мощности
Категория
Мощность
Нагрузка на колесо
Сверхмощные
> 220 кВт
> 300 кН
Мощные
110–220 кВт
200–300 кН
Средней мощности
58–110 кВт
130–200 кН
Легкие
< 58 кВт
до 130 кН
Классификация по числу зубьев
1
Общего назначения
3,5 (реже 7) зубьев для глубины рыхления до 1 м.
2
Специальные
1 или 3 зуба для глубины более 1 м (иногда с толкачом).

23.

Конструктивные особенности и основы статического расчета рыхлителей
Ключевые узлы и расчетные случаи
1
Рабочее оборудование
Зубья на стойках в башмаке рамы. Число и шаг зубьев
зависят от свойств грунта и тяги.
2
Типы подвесок
Трехточечная (на тележках) и четырехточечная
(параллелограммная) — сохраняет постоянный угол
наклона.
3
Конструкция рам
Внутренние (1 стойка) и охватывающие (1–3 стойки).
Возможность установки буферных устройств.
4
Статический расчет
Расчет центра давления (координата X реакции N) для 3
случаев: горизонт, предельный подъем, уклон.
Схема оборудования рыхлителя с четырехзвенной (параллелограммной) подвеской
рабочего оборудования

24.

Список использованной литературы
1. СП 48.13330.2019 Организация строительства. — Актуализированная редакция СНиП 3.01.01-85*. — Текст: электронный.
2. СП 22.13330.2016 Основания зданий и сооружений. — Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83*. — Текст: электронный.
3. СП 70.13330.2012 Несущие и ограждающие конструкции. — Актуализированная редакция СНиП 3.03.01-87. — Текст: электронный.
4. СНиП 3.01.03-84 Геодезические работы в строительстве. — Текст: электронный.
5. СП 126.13330.2017 Геодезические работы в строительстве (актуализированная версия СНиП 3.01.03-84). — Текст: электронный.
6. СП 45.13330.2017 Земляные сооружения, основания и фундаменты (актуализированная версия устаревшего СНиП 3.02.01-87). —
Текст: электронный.
7. РСН 8.03.101-2007 Ресурсно-сметные нормы на строительные конструкции и работы. Сборник 1-2. Земляные работы. — Текст:
электронный.
8. СНиП 12-03-2001 Безопасность труда в строительстве. Часть 1. Общие требования. — Текст: электронный.
9. СНиП 12-04-2002 Безопасность труда в строительстве. Часть 2. Строительное производство. — Текст: электронный.
10. Бабаскин, Ю. Г. Технология строительства дорог. Практикум / Ю. Г. Бабаскин, И. И. Леонович. — Текст: электронный.

25.

Спасибо за внимание