Я начал создавать серию статей, в которых основное внимание уделяется методам и практикам рытья траншей и проведения раскопок. Моя цель состоит в том, чтобы представить передовой материал - с моим собственным опытом работы в качестве технолога и эксперта - опытным мастерам и начальникам участков, бригадирам, руководителям структурных подразделений коммунальных служб и строительных организаций, которые уже имеют некоторую практику работы в области рытья траншей. Очень надеюсь, что мои знания о том, как использовать естественные характеристики почвы для обеспечения безопасности работников и их более равномерной загрузки помогут Вам сделать работу у себя на участке более безопасной и эффективной.
В этой статье, первой в серии, я расскажу о причинах появления несчастных случаев при проведении земляных работ, а также рассмотрю основные подходы к устранению одной из них.
Теперь, когда вводная часть подошла к концу, давайте начнем.
ПРОБЛЕМА
На протяжении многих лет, я наблюдаю системный недостаток, когда дело доходит до обучения персонала. Очень не многие организации всех отраслей производства готовы потратить часть средств на повышение квалификации своего персонала, особенно отрасли соприкасающиеся непосредственно с почвой. Этот недостаток затрагивает почти всех, от сотрудников на местах до инженеров-строителей, которые планируют работу. Если обучение всё же есть, то оно как правило строится по двум направлениям: следование строительным стандартам и правилам и соблюдение организационной политики и процедур принятыми в организации. Это отличный подход, но, возможно, не полный или не достаточный для эффективной работы и развития человека, являющегося винтиком в большом механизме и от которого в большинстве случаев зависит жизнь и здоровье окружающих его людей. По-настоящему эффективное обучение должно включать в себя третье направление: обмен личным опытом. Например, однажды я наблюдал за учебной сессией, на которой инструктор опирался на свой опыт во время разговора о том, как устранять проблемы, которые, вероятно, можно ожидать в полевых условиях. Часто этот тип обучения воспринимается слушателями с большим уважением, чем тот, который просто излагает строительные правила. Кроме того, работники с большей вероятностью станут активными участниками учебных занятий, которые подчеркивают проверенные, реальные методы работы, которые они могут использовать для более безопасного и эффективного выполнения своих задач.
Именно 3-й подход я больше всего признаю и поддерживаю, ведь именно он усиливает инстинкт самосохранения в работнике, а значит сохраняет жизнь всем людям на участке проведения работ. Потому что в действительности работники склонны пренебрегать соблюдением проекта производства работ и предусмотренными в нём мероприятиями по предупреждению возникновения опасных производственных факторов, влияющих на безопасное проведение работ. К тому же любая информация со временем забывается, а чувство опасности на участке проведения работ притупляется. Например, работники не могут вспомнить, насколько глубокой может быть траншея, прежде чем потребуется защитная система, или максимально допустимый интервал между точками выхода, или умышленно забывают уведомлять владельцев коммунальных услуг в непосредственной близости от раскопок до начала деятельности. Некоторые рабочие могут заменить стопорные штифты гвоздями, проволокой или болтами, увеличить глубину защитной системы за счет размещения стальных пластин на внешней стороне стенок щита (несанкционированная модификация системы) или смешивать компоненты нескольких защитных систем.
Я неоднократно замечал, что специалисты по безопасности, компетентные лица и другие заинтересованные стороны иногда страдают синдромом рассеянного внимания, когда речь заходит о защите работников. Иногда мы забываем, что обязаны защищать других, работающих в непосредственной близости от места проведения земляных работ, а также людей непосредственно выполняющих работу в траншее. Например, раскопки вблизи жилых комплексов могут создавать очень опасные условия. Когда взрослые видят строительную технику и открытые траншеи, они обычно связывают эти предметы с работой, выполняемой в этом районе, и держатся на расстоянии. Дети, с другой стороны, могут видеть ту же среду, что и игровая площадка. К сожалению, имеют место быть множество смертельных случаев, когда дети погибли в результате игр в незащищенных строительных зонах, что каждый раз вызывало общественный резонанс и освещения подобных нарушений в новостях.
Проблема безопасности человека при проведении земляных работ должна занимать у ответственного руководителя работ на площадке первое место среди всех возможных. К сожалению, бывают случаи, когда в проекте производства работ мероприятия по безопасности проработаны не достаточно или не в полной мере. Это может быть связано с недостатком квалификации разработчиков, либо с упущениями производителями работ, ответственными за безопасное производство работ, либо с отсутствием технологий или подходящих материалов. Анализ документов специальных расследований несчастных случаев с тяжелыми последствиями, произошедших при производстве земляных работ, показал, что среди основных причин обрушения грунта, повлекших травмирование работников можно выделить:
· Неправильное устройство или недостаточная устойчивость и прочность применения конструкции креплений траншей и котлованов
· Превышение критической высоты вертикальных стенок траншеи.
· Вследствие разработки земляного сооружения с недостаточно устойчивыми откосами
· Возникновение статических и динамических загрузок от работающих машин и оборудования от складированных стройматериалов и конструкций, а также от земляных и транспортных машин
· Нарушение технологии последовательности производства земляных работ
· Неправильная разборка креплений траншей и котлованов
· Вследствие применения открытого водоотлива без учета физических свойств грунта
Ответственность за множественные просчёты, которые ведут к несчастным случаям, полностью лежит на всех участниках процесса проведения земляных работ в рамках зоны своей ответственности. И, ДА, этими проблемами нужно заниматься, их визуализировать и сообща решать.
В этой статье, я хотел бы более подробно остановиться на 1-й причине обрушения грунта - неправильное устройство или недостаточная устойчивость и прочность применения конструкции креплений траншей и котлованов.
Системы укрепления траншей
Так как стенки и откосы траншеи постоянно находятся под воздействием атмосферных, гидрологических и механических влияний, в процессе выполнения земляных работ, их необходимо укреплять. Но СНиП допускает ряд исключений, когда укрепление можно не проводить.
· Для песчаного грунта с примесями крупных обломков – 1 метр.
· Для супеси – 1,25 метра.
· Для суглинистой и глинистой почвы – 1,5 метра.
· Для плотной земли – 2 метра.
Например, если копается траншея в песчаной почве для прокладки водопровода, то ее глубина в среднем составит 70 см. В таком случае укрепление откосов и стенок траншеи не потребуется. Если же происходит рытье траншеи в плотном грунте, при этом глубина канавы составляет 2,5 метра – необходимо обязательное укрепление стенок канавы. Если же копка происходит на небольшой глубине, в пределах допустимой по СНиП норме определенного грунта, но сама земля слишком насыщена водами – укрепление будет обязательным. Вес одного кубического метра грунта в среднем составляет около 6 тонн. Если кусок такого объема упадет от стенки траншеи на работника, у человека нет шансов остаться без увечий. Если траншея имеет глубину более 3 метров, то ее крепление должно происходить строго по индивидуально составленному проекту. Если в процессе производства работ в стенках и откосах обнаруживаются крупные элементы, камни, они обязательно извлекаются наружу, чтобы не нарушать технику безопасности. Запрещается разрабатывать траншеи без укрепления там, где грунт переувлажнён, имеет лессовидную или насыпную структуру. В большинстве случаев такие ситуации заканчиваются летальным исходом, поэтому при выборе укреплять траншею или нет, всегда лучше выбирать самый безопасный вариант.
Конструкции креплений котлованов выбирают в зависимости от следующих условий: глубины котлована, свойства грунта, уровня грунтовых вод, срока службы крепления. На сегодняшний день на Российском рынке представлены следующие системы обеспечения безопасности человека в траншее или котловане от их обрушения:
Система №1. Укрепление траншей металлическими панелями (щитами)
Такой тип используют, если траншея копается с помощью баровой машины или траншеекопателя. Тогда ширина окопа маленькая, установка других конструкций кроме как щитов – невозможна. Само крепление состоит из металлических распорных рам и щитов ограждения. Распорная рама представляет собой приспособление из нескольких упоров и винтов.
Система №2. Укрепление траншей стальными трубами
С помощью техники трубы забиваются и погружаются в грунт с определенным расчетом и шагом, а в качестве дополнительных элементов используются пояса жесткости, забирки и балочная система. Стоит отметить, что диаметр трубы, погружаемой в грунт в качестве сваи, напрямую зависит от нагрузки на стенки ограждения. Ограждение трубами, в отличие от стенок из шпунтового металлопроката, не образует герметичной конструкции, что не позволяет применять его для защиты выемки от заполнения грунтовыми водами. Трубчатые металлические сваи используются в условиях, когда от ограждения требуется максимальная устойчивость — при разработке котлованов в грунтах, склонных к горизонтальным сдвигам, и в котлованах, расположенных рядом с уже существующими многоэтажными зданиями. Устойчивость труб достигается за счет их большого, в сравнении со шпунтом, поперечного сечения (диаметра), которое может варьироваться в пределах 10-200 см. После монтажа трубы работают в грунте как висячие конструкции — они удерживаются за счет сопротивления почвы к боковым стенкам трубы.
После процесса погружения труб выполняется разработка траншеи по периметру ограждения, для того чтобы монтировать пояса жесткости и балочную систему. В зависимости от схемы размещения элементов, трубчатые ограждения классифицируются на две группы — сплошные и промежуточные. В сплошных ограждениях трубы располагаются вплотную друг к другу (используются соединяющиеся в замок либо отдельно стоящие трубы), в промежуточных — трубы забиваются с шагом 1-3 метра (конкретное расстояние предусматривается проектом) и обвязываются забиркой. Забирка может выполняться из дерева либо листового металла, ее основная задача — закрыть свободное пространство между трубами, в зоне которого могут происходить обвалы грунта. Заключительным этапом является ярусная разработка грунта в котловане.
Система 3. Укрепление траншей шпунтами.
При выкапывании котлованов большой глубины более 4 м требуется защита от обрушения грунта. Именно шпунт способен укрепить стенки котлована и создать прочную структуру, которая может долгое время находиться в неизменном состоянии. Более того, шпунт позволяет создать надежную гидроизоляцию строительного объекта. Поэтому данную технологию используют для решения следующих задач: Строительство мостов и возведение опор прямо в водоеме; Строительство подземных туннелей; Строительство заграждающих конструкций; Строительство подземных опорных конструкций. Шпунт может быть выполнен из металлического профиля, иметь цилиндрическую форму и т.д. Металлический профиль используется чаще всего, так как его края имеют специальные изгибы, выполняющие роль соединяющих элементов. Наличие изгибов позволяет не только прочно закрепить отдельные элементы ограждения между собой, но и исключить вероятность проникновения воды через места соединений.
Для заглубления требуется специальная техника и специально обученный персонал.
Если существует риск затопления котлована, то перед началом работ рекомендуется сконструировать защитную стенку из шпунта Ларсена. При работе в плотных грунтах откосы котлована укрепляются не только путем погружения в грунт шпунта, но и обустройства деревянной забирки. Это позволяет предотвратить риск осыпания и обрушения стен в ходе проведения основных работ. Площадь котлована будет перекрыта досками, что снизит необходимое количество шпунта. Шпунтовую стенку можно зафиксировать распорками или укрепить дополнительными анкерами. Второй вариант применяют, если работа происходит на достаточно плотных грунтах. Узкие котлованы рекомендуется укреплять распорками. Кроме того, фиксацию с применением анкеров применяют, если производится выемка грунта низкой плотности на большую глубину. Анкеры – это погруженные в грунт по периметру котлована винтовые сваи, к оголовкам которых привязаны верхние части шпунтовой стенки.
Система №4. Укрепление траншей элементами из армированного бетона
Бетонные укрепления по краям имеют пазы, которые позволяют соединять соседние элементы в ограждении. Максимальная длина – 16 метров. Отличаются большим весом, а также склонностью к растрескиванию, потере целостности при механическом повреждении. Нет возможности демонтажа, после возведения здания становятся внешним периметром фундамента. Применяются при постройке гидротехнических сооружений.
Система №5. Укрепление траншей с помощью цементации
Метод цементации используют, как правило там, где соседние здания находятся слишком близко от нового котлована, чтобы исключить вибрационное воздействие на их фундаменты. Хотя для той же цели можно использовать лидерное бурение, с дальнейшим погружением свай шпунтового ограждения. Этот способ почти во всех случаях сводит к минимуму вибрацию при погружении свай.
Для укрепление откосов котлована 2-5 м, а в некоторых случаях и глубже, применение шпунта практичнее, чем цементация: шпунт или шпунтовые сваи после окончания работ можно извлечь и применять повторно. Обычные шпунтовые ограждения по завершению строительных работ могут быть демонтированы и использованы повторно, либо проданы на вторичном рынке, что позволяет вернуть часть затраченных на нулевой цикл работ средств, тогда как вложения в укрепление котлованов бетонированием являются безвозвратными.
Система №6. Укрепление траншей сваями из грунтоцементной смеси
Суть этой технологии заключается в перемешивании грунта с цементным раствором или в полном замещении грунта раствором с помощью высоконапорной струи. Для этого в скважины малого диаметра погружается гидромонитор, имеющий боковое сопло для создания водяной струи высокого давления и торцевое отверстие для подачи твердеющего заполнителя. При подъеме буровой штанги включается вращающийся гидромонитор, осуществляющий под давлением до 50 МПа размыв грунта в скважине и одновременную подачу цементного раствора. В результате в грунте образуется столб из грунтоцемента диаметром 0.8-1.5 м. При последовательном формировании соседних грунтоцементных элементов струйная технология применяется для устройства вертикальных экранов из jet-свай, которые, работая в составе ограждений котлованов, должны армироваться металлическими или железобетонными сердечниками. Стенки из jet-свай имеют рельефную шероховатую поверхность, поэтому при необходимости дополнительного крепления ограждения котлована следует проводить их выравнивание. Многорядные jet-сваи используют также для усиления оснований зданий, находящихся на бровке котлованов, совместно с созданием массивных подпорных стен.
Система №7. Укрепление траншей элементами из полимерных материалов
Они обладают повышенной сопротивляемостью к коррозии, стойки к механическому воздействию.
Система №8. Укрепление траншей досками (брёвнами) или щитами.
Для удержания давления грунта, используют: брусья, прогоны, доски, распорки. Если траншея узкая, ее глубина составляет 2-4 метра, то для сухого грунта используется горизонтально-рамное крепление. Оно складывается из стоек, горизонтальных досок, дощатых щитов и распорок, которые прижимают доски к стенкам траншеи. Распорки устанавливаются по всей длине траншеи на расстоянии 1,5-1,7 метра друг от друга. Расстояние по высоте между ними должно составлять 60-70 см. Для неустойчивых грунтов или тех, которые имеют большую влажность, изготавливается вертикальное дощатое крепление. Оно бывает распорным, консольным или подкосным. Распорный тип наиболее распространен из-за своей простоты.
В некоторых случаях, может использоваться влагостойкая фанера.
Основные преимущества: доступность материала, относительно невысокая его цена, возможность установки без использования специальной техники.
К отрицательным качествам стоит отнести трудоемкость монтажа, низкую прочность и устойчивость к воздействию окружающей среды в сравнении с металлическими и пластиковыми конструкциями.
Система №9. Укрепление траншей модульными надувными подушками.
Это новый способ укрепления вертикальных стенок траншей от обрушения, который совсем недавно появился на Российском строительном рынке, но уже привлёк к себе не мало внимания. Эта система очень компактная, вы можете свернуть её и носить под мышкой. Когда я увидел её в первый раз, то удивился простоте и скорости подготовки траншеи к эксплуатации. Каждая секция весит всего 16 кг. Вы можете бросить эту систему в багажник легковой машины, в отличие от фанерных досок или алюминиевых щитов.
Система состоит из двух надувных подушек, которые после надувания удерживаются на месте металлическими или композитными распорками. Система может быть адаптирована к ширине траншеи. Эту систему можно поднимать и опускать вручную на дно траншеи, как в разборном, так и в сборном виде и для этого потребуется всего 2 человека. Модульная система позволяет составить любую конфигурацию.
Ткань с резиновым покрытием устойчива к проколам и обеспечивает сопротивление давлению почвы до 2мПа.
Каждая из перечисленных систем укрепления стенок траншеи имеет свои плюсы и минусы. Например, дощатое крепление не подойдет для узких траншей, разработанных траншеекопателем. Зато оно отлично оградит стенки от обвалов в траншеях большой ширины и глубины. Укрепление щитами не будет актуально для траншей, где есть риск сползания грунта, зато подойдет для траншей с небольшой шириной. Шпунтовое крепление препятствует движению грунтовых вод, что считается основным его плюсом, но оно будет бесполезно для глубоких траншей под широкие трубопроводы.
Около 30 рабочих ежегодно погибают в результате несчастных случаев на рытье траншей, все из которых можно предотвратить с помощью надлежащего оборудования и методов работы.
Обезвоживание с использованием колодезных точек
Ни для кого не секрет, что вода может в значительной степени способствовать успеху или провалу любой траншейной и земляной деятельности. Работодатели должны принимать меры, чтобы работники не подвергались воздействию стоячей воды. Одним из наиболее активных подходов к обезвоживанию участка является установка скважин. В земле бурят отверстие, в него вставляют ПВХ трубу, перфорированную на конце. Затем верхний конец трубы подключают к поверхностному насосу . Этот метод может быть особенно эффективен на песчаных почвах.
Тем не менее, есть два предостережения, которые следует иметь в виду при этой технике. Во-первых, он работает лучше всего, когда выполняется за три-пять дней до начала раскопок. Это связано с тем, что вода является самовыравнивающейся системой. То есть, когда насос создает пустоту, вода в близлежащей почве попадает в рабочую зону. Если земляные работы происходят слишком рано после установки колодезной точки, можно ошибочно заключить, что точки скважин ухудшают условия, когда в действительности виновато плохое планирование и неправильное понимание процесса. Вторым предостережением, которое следует учитывать, является количество точек скважины и их размещение. Не существует магического числа относительно того, сколько их нужно, потому что в игре слишком много переменных. Например, насколько высок уровень грунтовых вод? Насколько велики раскопки? Место раскопок находится у подножия холма или во впадине? Какова производительность используемого насоса? Я видел, как одна скважина эффективно работала в траншее размером 4х12 метров. Тем не менее, при других обстоятельствах я также видел необходимость в двух точках скважины, расположенных в диагональных углах раскопа с одинаковыми измерениями.
Улучшение ходовых/рабочих поверхностей
Теперь я хотел бы обратить ваше внимание на две техники, которые помогают сделать траншею более гостеприимной рабочей средой. Это, возможно, самые легкие, простые и дешевые методы и, к сожалению, те, которые больше всего упускаются из виду.
1. Наклон траншейного пола. Я никогда не видел, чтобы где-то было написано, что пол траншеи должен быть идеально ровным. Потратьте минуту, чтобы посмотреть на пол гаража, подъездную дорогу, тротуар или улицу. Я сомневаюсь, что какой-либо из них был совершенно ровным, когда они были построены. Почему? Потому что они были предназначены для пролития воды. Как ни странно, я редко вижу, чтобы эта же концепция применялась к траншейным операциям.
Как правило, 12мм уклон на каждые 300мм длины траншеи может оказать огромное положительное влияние на условия работы в траншее. Если на вашем участке есть два траншейных щита в тандеме, наклоните пол траншеи к центру, где щиты встречаются. Теперь мы точно знаем, куда поместить наш погружной насос или выкопать отстойник в который вставить ведро, предварительно просверленное так, чтобы оно не разрушалось. Это, вероятно, самый простой и наименее затратный метод решения проблем накопления воды в системе траншей.
2. Щебень. Одной из наиболее распространенных и, на мой взгляд, неправильно отработанных проблем в условиях рытья траншей являются грязные условия, которые часто составляют пол траншеи. Я думаю, что руководство согласится с тем, что грязные условия замедляют производительность. Более того, я думаю, что специалисты по промышленной безопасности могли бы убедительно доказать, что такие условия могут способствовать кумулятивному стрессу и нарушениям опорно-двигательного аппарата. Что, если я скажу вам, что есть решение - это высыпать на него щебень. Щебень является расходным материалом, который на многих работах в любом случае имеется. Подумайте об этом: мы можем улучшить прочность пола траншеи, сохранить инструменты и оборудование в чистоте, снизить шансы на оседание траншеи в будущем и повысить производительность.
Как бы просто это ни звучало для наклона полов траншей и использования щебня для решения проблемы грязных условий, вы можете быть удивлены, насколько оскорбительными некоторые члены руководства находят эти идеи. Как эксперты в области технологии производства земляных работ на переднем крае, мы должны иметь в виду, что у нас другая точка зрения, чем у руководства, потому что мы находимся в поле каждый день и не понаслышке знаем о проблемах рабочей среды. Когда вы ставите себя на место руководства, нетрудно понять, что они видят, что мы представляем проблему, которую они, возможно, даже никогда не рассматривали, а затем пытаются решить ее с помощью решения «больше денег».
Итак, как мы можем разрешить этот разрыв между простыми рабочими и руководством? Возможно, лучший способ - обосновать эти идеи с экономической точки зрения. Например, если четыре работника входят и выходят из траншеи в среднем четыре раза в день (хотя это, вероятно, чаще), пять дней в неделю, тратя около десяти минут каждый раз на уборку своих ботинок и инструментов, что составляет 800 минут (4 x 4 x 5 x 10 = 800) или 13 человека*часов в неделю только для этого одного вида деятельности. И это даже без расчёта потерь производительности во время работы в траншее. Потери времени огромны. Внезапно стоимость щебня не кажется высокой. Используя этот же подход, вы можете обосновать стоимость и выгоду от того, чтобы потратить несколько часов на размещение колодезных точек. Короче говоря, создание вашего предложения сводится к пониманию проблем, с которыми сталкиваются работники в этой области, и предоставлению решений для руководства на их языке выгоды.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Это только мала часть знаний, которую я хотел бы донести до вас. В этой первой статье я затронул очень глубокую тему безопасности при проведении земляных работ и вкратце описал действующие системы обеспечения безопасности человека в траншее от их обрушения. В следующей статье я хотел бы более подробно остановиться на системе с надувными подушками и поделиться с вами своими впечатлениями от её использования. Продолжая изучать траншейные и земляные работы, включая процессы и силы, работающие вокруг нас, вы можете сделать еще один шаг к тому, чтобы вы и ваши бригады каждый день возвращались домой в целости и сохранности.
Как и во всем остальном в жизни, всегда есть чему поучиться у других.
