Размещено на http://www.allbest.ru/

Техническая экспертиза при обрушении земляных работ

Введение

Земляные работы является одним из работ, при выполнении которых происходит большое количество несчастных случаев в строительстве, подлежащих расследованию и судебному разбирательству. Анализ травматизма в строительстве показывает, что на земляные работы приходится около 5,5% всех несчастных случаев; из всего количества несчастных случаев с тяжелым исходом по всем видам работ 10% связано с выполнением земляных работ. Основной причиной травматизма земляных сооружений является обрушение грунта.

Сооружение выемки требует проверки устойчивости стенок. Потеря устойчивости стенки может привести к их обрушению, при этом в движение приходят часть грунта, расположенного перед стенкой, ограничивающей котлован, и грунт, находящийся за стенкой. При этом для выявления причин, вызывающи обрушение выемки и разработки его устранения необходимо проводить строительно-технической экспертизы, которая включает в себя следующие этапы:

* подготовка к работе - заключение договора с заказчиком, установление целей экспертизы на основании требований заказчиков, составление плана экспертных обследований;;

* первоначальное знакомство с объектом (изучение данных об котловане), анализ существующей инженерно-технической документации на траншею;

* предварительно визуальный осмотр, обмерные работы траншей;

* фотографирование выявленных повреждений;

* проведение исследовательских работ, лабораторных исследований, поверочных расчетов

* разработка чертёжных схем и необходимых расчётов;

* составление экспертного отчёта или заключение о техническом состоянии с рекомендациями по обеспечению работоспособности.

1.Причина обрушения земляных сооружений

Земляные сооружения - строительная продукция, полученная в результате разработки, перемещения или укладки грунтов, а так же введения в грунт дополнительных конструкций. Земляные сооружения характеризуются тем, что имеют горизонтальную привязку на местности, высотные отметки, размеры, величину временных или постоянных фунтовых откосов.

К земляным сооружениям относятся:

а) выемки - котлованы, траншеи, скважины, а также специальные сооружения: рудники, карьеры, каналы, шахты (угольные, ракетные);

б) насыпи - плотины, дамбы, дорожное полотно;

в) обратные засыпки - пазухи котлованов, засыпка траншей;

г) спланированные площадки;

д) технологические подсыпки - искусственные основания;

е) усиленные естественные основания - уплотнением; уплотнением тяжелыми трамбовками; уплотнение замачиванием грунта; закрепление грунта химическими агентами.

Все земляные сооружения должны быть устойчивыми, прочными, способными воспринимать расчётные нагрузки, противостоять климатическим воздействиям, сохранять на период эксплуатации проектные размеры. Главное требование к земляным сооружениям - устойчивость боковых поверхностей (откосов). Однако на практике устойчивость земляных сооружений не обеспечена, что привело их обрушение.

Обрушение может произойти и после окончания земляных работ (при устройстве фундаментов, укладке труб и т. д.). Особенно часты случаи обрушения лессовых грунтов. Отличаясь высокой прочностью в сухом состоянии, при увлажнении они теряют связность между частицами, в результате чего незакрепленные стенки обрушиваются.

В зимнее время случаи обрушения грунта могут произойти при разработке мерзлых грунтов. При постоянных морозах грунты имеют достаточную прочность, чтобы держаться в вертикальных стенках. Однако в связи с переменной температурой и оттепелями нарушается прочность мерзлых грунтов, появляются трещины, вследствие чего незакрепленные вертикальные стенки и крутые откосы обрушиваются и могут привести к несчастным случаям.

Поэтому требования техники безопасности в равной степени относятся и к мерзлым грунтам

Обрушение грунта, которое может происходить вследствие:

а) разработки грунта без креплений с превышением критической высоты вертикальных стенок котлованов и траншей;

б) нарушения правил разработки траншей и котлованов;

в) неправильного устройства или недостаточной устойчивости и прочности креплений стенок траншей и котлованов;

г) разработки котлованов и траншей с недостаточно устойчивыми откосами;

д) возникновения неучтенных дополнительных нагрузок на стенки (статических и динамических) от строительных материалов, конструкций, механизмов;

е) нарушения установленной технологии земляных работ;

ж) отсутствия водоотвода или его устройства без учета геологических условий строительной площадки.

з) несоблюдения определенных расстояний от действующих электрокабелей и трубопроводов, неправильной эксплуатации строительных машин и механизмов.

2. Техническая экспертиза при обрушении земляных сооружений

В первую очередь проведения экспертизы необходимо ознакомиться с данными и документациями, связанными с объектом.

* Предварительное обследование

Начинать осмотр места происшествия целесообразно как обрушившиеся, так и сохранившиеся части откосов выемки. Выявление повреждений и дефектов в котлованах или траншей и также отступлений от проектной документации. При этом следует учитывать, что основные меры, направленные на создание безопасных условий ведения этого вида работ, сводятся к следующему:

- обеспечение устойчивости стен выемок путем установки временных креплений либо устройства необходимой крутизны откосов. Способ крепления выемок, крутизна откосов зависят от глубины выемок, вида грунта и его состояния (влажный, замерзший, рыхлый, утрамбованный и пр.. Надежность стен выемок обеспечивается также соблюдением ряда специальных правил о размещении вблизи выемок материалов, транспортных средств, строений и т.п.

- исключение возможности разработки грунта опасным способом - путем подкопа (подбоя);

- систематическое наблюдение за состоянием откосов, креплений. Они должны осматриваться перед началом каждой смены;

- правильный выбор типа машин, применяемых для разработки грунта;

- надлежащее определение мест установки и типов ограждений котлованов и траншей, а также лестниц для спуска работников к месту выполнения производственных операций;

- отвод поверхностных и подземных вод;

- при производстве земляных работ в охранной зоне кабелей высокого напряжения, действующего газопровода, других коммуникаций - получение соответствующих разрешений от организаций, эксплуатирующих эти коммуникации;

- проведение иных мероприятий.

Далее производятся обмерные работы и измерительный контроль параметров траншей, что позволит установить их устройство и соответствие ли требованиям строительных норм и правил (на какую глубину вынут грунт, глубину траншеи, какова максимальная крутизна откосов, каково их крепление). Затем проводится фиксация повреждений путем фотографирования и составление ведомости повреждений. Окончательно составить заключение о техническом состоянии траншей с выводом о необходимости проведения детального обследования.

* Детальное и инструментальное обследования обрушившихся траншей

Основание для проведения детального обследования обрушившихся траншей является утвержденное заказчиком техническое задание, составленное на основе результатов предварительного обследования.

В состав детального обследования рекомендуется включать следующие работы: - обследование котлована неразрушающим контролем;

- вскрытие конструкций котлована;

- выборка (полной или частичной) обрушившегося грунта и наиболее деформированные доски, стойки и распорки для проведения лабораторных исследований), а также исследовать состояние остатков применявшихся креплений откосов траншей. Для сравнения изымаются и образцы грунтов и сохранившие свою форму конструкции креплений с необрушившихся участков котлованов. Если грунты неоднородные и залегают слоями, то изымаются образцы каждого слоя.

Установление порядка изъятия проб и образцов, их отбор, хранение, доставка к месту проведения лабораторных исследований должны осуществляться сведущим лицом. Места отбора проб и образцов отмечаются на специальной схеме.

- Инструментальные измерения геометрических параметров строительных конструкций и их элементов с выявлением и фиксацией отклонений от проекта.

* Лабораторные исследования

Проведение лабораторных испытаний для отборных образцов, которая позволяет установить какой вид грунта, в котором вырыты траншеи, его влажность в месте обрушения, крутизну ее откосов (если обрушился только один откос). При осмотре креплений важно установить их конструкцию, а также вид материалов, из которых они изготовлены (порода и качество древесины, размеры досок, стоек и распорок, их количество на обрушившемся участке), вид соединения отдельных элементов крепления между собой и глубину, на которую они были установлены, расстояние между стойками и распорками.

* Выполнение поверочных расчетов, конструкторского расчета повреждений включает в себя следующие этапы:

Камеральная обработка результатов (визуального обследования, инструментального обследования, измерительного контроля, обмерных работ, лабораторных исследований, фотофиксации);

Проверка достаточна ли его прочность и устойчивость конструкции крепления в наиболее невыгодных условиях. Выявление таких вопросов: каково состояние грунта, нет ли трещин в откосах траншеи, на каком расстоянии расположены отвалы вынутого грунта, не испытывают ли откос траншей каких-либо дополнительных нагрузок).

Для установления причины обрушения траншеи (котлована), необходимо осмотреть прилегающие участки местности и выяснить, нет ли поблизости выхода грунтовых вод либо других источников постоянного или периодического увлажнения грунта, фундаментов различных сооружений, нет ли следов тех или иных конструкций, складировавшихся в зоне призмы обрушения траншеи, либо следов установки самоходных кранов и т.п.

По результатам осмотра мест наиболее распространенных несчастных случаев (с учетом данных материалов дела) эксперт решает вопросы, связанные с наличием и характером отступлений, допущенных при производстве работ, в ходе которых произошел несчастный случай, и приступает к установлению наличия (отсутствия) причинных связей между ними и происшедшим событием. В этом заключается третий этап исследования. При этом следует рассмотреть тот логический аппарат, с помощью которого указанные связи могут быть установлены.

* составление отчета и заключения технической экспертизы

- составление дефектной ведомости со ссылкой на нормативную документацию РФ;

- разработка рекомендаций по устранению выявленных дефектов и недостатков

- формирование строительного заключения по результатам строительной экспертизы котлована;

3. Основные способы обеспечения устойчивости стенки траншей

Траншеи и котлованы в сухих (сыпучих) песчаных грунтах, независимо от степени их промерзания, следует разрабатывать с обеспечением установленной крутизны откосов или с устройством временного крепления стен для предотвращения обрушения вертикальных стенок. Траншеи разрабатываются с вертикальными стенками (с креплением стенок или без них), с откосами и смешанного профиля.

Траншеи смешанного профиля устраивают при значительной их глубине и наличии грунтовых вод.

Выбор величины откосов и способа крепления зависит от глубины котлована, особенностей напластования и свойств отдельных слоев грунта, уровня подземных вод, способа производства работ и расстояния до существующих зданий и сооружений.

Для обеспечения устойчивости земляных сооружений (насыпей и выемок) их возводят с откосами, крутизну которых характеризует отношение высоты h к заложению l, h/l=1/m,

Рис. 1 - Крутизна откоса траншей

Крутизна откоса выемки или насыпи зависит главным образом от угла естественного откоса грунта. Её принимают в зависимости от глубины выемки или высоты насыпи, свойств грунта, их влажности, характера сооружений (постоянные или временные) н других факторов. Наибольшая допустимая крушина откосов котлованов и траншей глубиной до 5 м, отрываемых в нескальных грунтах выше уровня грунтовых вод (УГВ) или в грунтах, осушенных с помощью искусственного водопонижения. регламентируемого СНиП 12-4-2002. Безопасность труда в строительстве. Часть 2. Строительное производство. (табл. 1)

Таблица 1. Нормативная крутизна откоса при h ? 5 м по СНиП 12-4-2002

При напластовании различных видов грунтов (кроме растительного) крутизну откоса для всех пластов назначают по более слабому грушу (с меньшей крутизной). Для отрывки выемок глубиной более 5 м крутизна откоса устанавливается по расчету исходя из значений угла внутреннего трения (у) и удельного сцепления грунта (С) с учетом нагрузки на берме откоса.

Однако не всегда имеется возможность отрывки котлована или траншей с наклонными откосами необходимой крутизны, чтобы обеспечить их устойчивость. Такое, в частности. может быть при отрывке выемок в стеснённых условиях городской застройки и тогда приходится их отрывать с вертикальными откосами. Для предотвращения обрушения вертикальных стенок необходимо устраивать их временное крепление.

Необходимость креплений устанавливается проектом. Устройство креплений вертикальных стенок котлованов и траншей требует значительных затрат ручного труда, поэтому крепление производят только в том случае, когда это экономически целесообразно или когда не представляется возможным устройство откосов.

Способы и конструкции креплений вертикальных стенок котлованов и траншеи зависят от их глубины и размеров, физических и гидрогеологических свойств грунтов. наличия динамических нагрузок у краёв выемки (от машин и механизмов) и принятых способов последующих работ (монтажа строительных конструкций, труб и т.п.).

В зависимости от конструктивного решения различают крепления следующих типов: распорные, консольные, консольно-распорные, консольно-анкерные, подкосные (рис. 1а). Тип крепления выбирают в зависимости от назначения н размеров выемки, свойств грунтов, величины притока грунтовых вод и условий производства работ.

Рис 2. Крепление вертикальных стен выемок

Распорные крепления наиболее распространены. Они применяются для траншей глубиной до 3 м и состоят из щитов (сплошных или с прозорамн). стоек (или прогонов), раздвижных винтовых распорок или рам. Такое крепление состоит из деревянных щитов 2 х 0,5 м. вертикально соединённых брусьев 80 х 150 мм. металлических стоек из труб диаметром 70 мм с отверстиями для крепления разжимных телескопических распорок. Крепление стен производят сразу же посте отрывки траншеи.

Консольные (рис. 1-II) и консольно-распорные (рис. 1-III) крепления используются при глубинах отрывки 3 м в слабых водонасыщенных грунтах. Конструктивными элементами креплений этого типа являются: металлические стойки-сваи, сплошная забнрка из досок и распорки между стойками.

Консольно-анкерные крепления (рис. 1-IV) в отличие от консольных имеют анкеры, состоящие из якорей и тяжей к стойкам. Якоря обычно устанавливают от бровки на расстоянии не менее 1.5 h (где h - глубина выемки), а их количество определяют по расчёту.

Подкосные крепления используются для крепления стен котлована и состоят из за- бирки. стойки, подкоса, лежня и упорного якоря. Крепления такого типа затрудняют работы в котловане и поэтому применяются редко.

По характеру конструктивного исполнения и степени оборачиваемости крепление может быть инвентарным и стационарным (из отдельных элементов). К стационарному креплению относится горизонтальное сплошное или с прозорамн, вертикальное сплошное или шпунтовое. Горизонтальное крепление с прозорами допускается для траншей со связными грунтами естественной влажности при отсутствии или незначительном притоке грунтовых вод. При глубине траншей от 3 до 5 м и тех же условиях выполняют сплошные крепления.

Рис 3. Крепление стенок котлованов и траншей по стационарному креплению

в - горизонтальное с прорезями или сплошное; г -вертикальное сплошное; д - шпунтовое; 1 - стойка; 2 - забутка; 3 распорка; 4 - шпунт.

В грунтах сыпучих или повышенной влажности, независимо от глубины траншей, применяют сплошное горизонтальное или вертикальное крепление. При сильном притоке грунтовых вод и опасности выноса частиц грунта устраивают шпунтовые крепления из досок, брусьев или металлических шпунтов.

Инвентарные крепления состоят из сборно-раздвижных распорных рам и инвентарных щитов ограждения. Крепление собирается из отдельных секций. Две распорные рамы опускаются в траншею. После этого между стенками траншеи и стойками закладывают с обеих сторон инвентарные щиты, затем раздвигают стойки распорных рам вращением до отказа упорных гаек. После установки креплений на распорные рамы для повышения устойчивости накладывают связи жесткости. Инвентарные крепления применяют при разработке землеройными машинами траншей глубиной до 3 м.

В грунтах насыщенных водой, при опасности выноса частиц грунта (если не производится водопонижение) устраивают шпунтовое крепление из деревянных или стальных шпунтов. Шпунтовые ограждения стен являются разновидностью консольных ограждений и устраиваются при глубоких котлованах, большом боковом давлении грунта, сложных гидрогеологических условиях. Устройство шпунтовых стенок. При разработке глубоких выработок ниже уровня подземных вод в сложных геологических условиях и на стесненных площадках (около существующих зданий и сооружений, дорог и т. д.), что часто имеет место в современном градостроительстве, крепление стенок котлована осуществляется с помощью шпунтовых стенок.

Шпунтовые стенки должны также обеспечивать и недопущение проникновения подземных вод через стенки и дно котлована. Для исключения поступления воды в котлован через его дно шпунтовое ограждение погружают до слоя водонепроницаемого грунта. Шпунтовые ограждения представляют собой сплошные стенки из предварительно погруженных в грунт стальных или деревянных шпунтин с замковыми соединениями. Существует три варианта исполнения шпунтовых ограждений: консольное, распорное и анкерное.

* Искусственное замораживание грунтов оснований основывается на водонепроницаемости, приобретаемой грунтами в мерзлом состоянии. Этот метод часто применяют в водонаеыщенных грунтах, имеющих валунные, гравийные и другие включения, затрудняющие погружение традиционных шпунтовых ограждений. При замораживании в основании образуются льдогрунтовые стенки, препятствующие проникновению воды в котлован.

Замораживание грунтов осуществляют в такой последовательности. Котлован требуемых размеров ограждают по контуру рядом специальных колонок 7 (рис. 8.5), с помощью которых создается льдогрунтовая стенка. Такая колонка состоит из двух труб, находящихся одна внутри другой. При пропускании через колонку специальных охлаждающих растворов за счет теплообмена с окружающим грунтом происходит замерзание грунта. В качестве охлаждающего применяют раствор хлористого кальция, который в зависимости от концентрации способен замерзать при температуре от --26 до --55 °С. Нагнетание раствора в замораживающие колонки и его охлаждение производят с помощью насоса 5 замораживающей установки (рис. 8.5). Замораживающая установка состоит из испарителя, охлаждающего раствор хлористого кальция за счет пропускания через змеевик, находящийся в испарителе, газообразного хладагента -- обычно используют аммиак, гораздо реже -- фреон или жидкий азот.

Рис 4. Схема замораживающей установки

Хладагент перед поступлением в испаритель сжимается с помощью компрессора до некоторого давления, в результате чего его температура резко повышается, попадая в конденсатор, который, охлаждая хладагент с помощью воды, вызывает его сжижение. Далее, поступая в испаритель через редукционный клапан, за которым компрессор поддерживает пониженное давление, происходит испарение хладагента, что сопровождается отбором большого количества теплоты, приводящей к понижению температуры находящегося в испарителе охлаждающего раствора. Затем газообразный хладагент вновь поступает в компрессор и цикл охлаждения повторяется.

Благодаря отрицательной температуре охлаждающего раствора происходит теплообмен с окружающим грунтом, в результате чего он постепенно замерзает. Через некоторое время цилиндры мерзлого грунта б, слившись друг с другом, образуют водонепроницаемую льдогрунтовую стенку.

Температура охлаждающей жидкости в результате теплообмена с грунтом повышается, и для охлаждения она вновь направляется в испаритель с помощью насоса. Таким образом, происходит циркуляция охлаждающего раствора от испарителя к колонкам и обратно. Льдогрунтовые стены, как правило, устраивают для обеспечения водонепроницаемости до глубины порядка нескольких десятков метров.

Искусственное замораживание грунтов имеет следующие недостатки. Во-первых, оно значительно дороже устройства обычного шпунтового ограждения, во-вторых, его не применяют в грунтах, способных испытывать морозное пучение.

Траншеи с вертикальными стенками без крепления устраивают в грунтах естественной влажности, при отсутствии грунтовых вод и расположенных неподалеку подземных коммуникаций котлованы роют с вертикальными стенами без креплений на следующую глубину:

· не более 1 м в насыпных песчаных и гравийных грунтах;

· 1,25 м в супесчаных грунтах;

· 1,5 м в суглинистых и глинистых грунтах;

· 2 м в плотных грунтах.

В этом случае во избежание осыпания или оползания грунта рекомендуется вслед за отрывкой производить работы по укладке труб, устройству фундаментов и т. п.

При разработке выемок необходимо следовать ряд специальных правил о безопасности труда, регламентирована СНиП 12-04-2002.

При рытье траншей, котлованов и колодцев в местах интенсивного движения людей (улицах, дворах, площадях) вокруг места работ на расстоянии 0,8 - 1 м от бровки устанавливают прочные ограждения высотой не менее 1,2 м с предупредительными надписями. В ночное время ограждения освещаются. На уровне земли у бровки траншеи или котлована рекомендуется устанавливать бортовые доски. мобилисамосвалы при разгрузке на насыпях, а также при засыпке выемок следует устанавливать не ближе 1 м от бровки естественного откоса; разгрузка с эстакад, не имеющих защитных (отбойных) брусьев, запрещается. Открытые котлованы и траншеи вблизи дорог и жилых домов ограждаются сплошным забором. Для перехода через траншеи устраивают мостики шириной не менее 0,8 м при одностороннем движении и шириной 1,5 м с перилами высотой не менее 1,2 м, бортовой доской и барьерами при двустороннем движении. Для прохода на рабочие места в выемки следует устанавливать трапы или маршевые лестницы шириной не менее 0,6 м с ограждениями или приставные лестницы (деревянные - длиной не более 5 м). В любом случае крепление должно возвышаться над бровками на 20 см.

В плотных глинистых грунтах котлованы с сохранением вертикальных стенок роют с помощью роторных и траншейных экскаваторов на глубину не более 3 м. При этом спуск людей в траншею не допускается. В случае необходимости проведения работ в траншеях устраивают откосы.

Для решения задач по инженерной защите котлована от обрушения уже давно разработаны различные методы и подходы. К ним можно отнести такие методы как: метод опускного колодца, метод «стена в грунте» и т.д. Очень интересный с инженерной точки зрения является метод «стена в грунте», так как он достаточно сложен в технологическом выполнении, так и в инженерном обосновании и расчете. Сущность способа «стена в грунте» заключается в образовании под защитой глинистого раствора траншеи (выработки) с вертикальными стенками и последующим заполнением траншеи материалами или конструкциями. При заполнении выработки бетоном, железобетоном и сборными конструкциями стена в грунте выполняет роль ограждающей или несущей конструкции

Технологические операции при возведении «стены в грунте»:

- сооружение крепления верха траншеи (форшахты) для удержания грунта от обвалов и направление рабочего органа землеройного оборудования;

- приготовление глинистого раствора;

- заполнение глинистым раствором пространства стенками крепления верха траншеи;

- разработка под глинистым раствором траншеи на глубину, равную глубине наложения подземной стены;

- пополнение объема глинистого раствора в траншее по мере разработки грунта;

- монтаж (демонтаж) разделительных элементов для захваток;

- установка арматурных каркасов и бетонирования секций захваток.

Заключение

В данной работе смотрены причины обрушения земляных сооружений, ходы его технической экспертизы. Обрушение стен выемок обусловлено, как правило, тем, что одно или несколько обязательных (применительно к конкретному объекту) мероприятий не проводилось либо проводилось ненадлежащим образом. Основной причиной травматизма при производстве земляных работ является обрушение грунта из-за недостаточной прочности креплений стен траншей или котлованов, а также вследствие неправильной разборки креплений стен. Такое обрушение может произойти при оттаивании мерзлых грунтов.

Предотвратить обрушение грунта и обеспечить их устойчивость можно двумя способами:

1. Устройством откосов и постановкой креплений.

2. Выбором высоты вертикального выступа.

Отсутствие ограждений у котлованов и траншей, а также освещения с наступлением темноты может явиться причиной несчастных случаев.

Перед началом работ следует проверить наличие подземных коммуникаций, после чего договориться с соответствующими организациями о временном их перенесении.

Земляные работы производят ручным и механизированным способом. Котлованы и траншеи можно рыть с сохранением для грунта угла откоса и с вертикальными стенами, с полным или частичным креплением стен и без крепления.

Крепление откосов котлованов и траншей при слабых грунтах бывает шпунтовое, при песчаных и влажных грунтах -- сплошное, инвентарными металлическими или деревянными щитами с винтовыми распорками, при сухих и плотных грунтах -- досками с прозорами между ними.

Необходимо обеспечивать надежное крепление стенок котлованов и траншей при работах в слабых грунтах и ежедневно до начала работ проверять их состояние.

Список литературы

экспертиза земляной сооружение обрушение

1. Бутырин А.Ю. Теория и практика судебной строительно-технической экспертизы. - ОАО "Издательский Дом "Городец", 2006- 224с.

2. Максимов А.П., Парчевский Л.Я. Строительное дело и горнотехнические здания и сооружения. - М., «Недра», 1975 - 288 с.

3. СНиП 12-4-2002. Безопасность труда в строительстве. Часть 2. Строительное производство

4. http://www.armaxbio.com/0709.html

5. http://cap2.ru/publ/41-1-0-744

6. http://stroy-server.ru/notes/pravila-tekhniki-bezopasnosti-pri-zemlyanykh-rabotakh

7. http://www.vgasu.ru/attachments/sbornik_2012_06.pdf

8. . http://stroy-machines.ru/content/view/1051/140/

Размещено на Allbest.ru