Заложение шурфов. Шурф фундамента – зачем нужен, правила и варианты устройства, негативные моменты. Как выбрать нужное место

Каждый кладоискатель, который занимается поиском сокровищ в домах старой постройки, прекрасно знает, что вскрыть напластования земли традиционными методами сложно.

Также строители и ремонтники оснований понимают, что в условиях плотной городской застройки сделать качественный ремонт основания достаточно сложно, ведь неизвестно, какая глубина залегания основания, его тип и размеры, даже толщину порой сложно вычислить. Поэтому, когда нужно сделать обследование фундаментов, рекомендуется использовать технологию шурфования.

В чем суть такой технологии

Когда на здании есть видимые следы повреждения, связанные с разрушением фундамента, тогда нужно определить степень повреждения конструкции и возможности ее ремонта. В таких случаях категорически запрещено использовать бурение скважин, ведь разрушение может продолжаться. В таких случаях копают шурф в нескольких местах.

Шурф – это глубокая круглая яма, которая выкапывается на максимально возможную глубину вдоль внешней или внутренней поверхности фундамента. Когда проводится обследование фундаментов с целью ремонта или реставрации, то таких шурфов может быть около десятка, а иногда еще и больше.

Расположены шурфы симметрично по отношению к поверхности, их в большинстве случаев обустраивают на внешней стороне здания, ведь внутри копать тяжело.

Когда нужно проводить обследование оснований и фундаментов

При плановом увеличении этажности здания;
Изменении назначения здания, технического переоснащения производственного здания;
Капитального или планового ремонта фундамента, связанного с возникновением видимых признаков деформации несущей конструкции;
При появлении значительных трещин, деформаций и просадок цокольного этажа, а также фасада дома;
При возникновении просадок, не связанных из сезонными колебаниями почвы;
При проектировании и старте возведения неподалеку других зданий;
Если нужно провести реставрационно-восстановительные работы в памятках архитектуры, скульптурах с пьедесталами и прочими аналогичными сооружениями.

В некоторых случаях, для обследования фундаментов и получения готового результата будет достаточно изучения технической документации на здание. Но для старых строений таких проектов просто не найти, ведь их не существует, а строительных архивов тогда не вели.

Но, когда здание дает систематические просадки, ситуация усугубляется, а также нужно проводить реставрацию существующего здания, тогда обследование фундамента делается в полном объеме. И шурфование тут будет оптимальным методом.

Причины деформации и разрушения фундаментов зданий:

Дождевая вода, которая проникла вглубь фундамента через трещины, поры или поврежденную дренажную систему;
Агрессивные подземные воды, загрязненные химическими веществами, которые попали вглубь основания с поврежденных канализационных коллекторов;
Поднятые выше допустимого уровня грунтовые воды;
Когда были допущены ошибки в проектировании основания, использовались не качественные строительные материалы и изделия, не рассчитанные на расчетные нагрузки;
Естественное старение строительных материалов, в частности песчаника, известняка и бута;
Через возникновение сторонней вибрации со стороны новых промышленных и административных сооружений, которая воздействует на фундамент с внешней стороны;
Смещение грунтовых слоев, прочие причины.

Метод шурфования позволяет четко установить состав основания, его глубину заложения и состав минеральный составляющих. При шурфовании проводится отбор проб грунта и фундамента на различной глубине, проводится визуальный осмотр конструкции и отбираются пробы строительных составов. Нередко приходится полностью вскрывать фундамент с целью обследовать состояние арматурных слоев.

Как правильно устраивать шурфы

Учитывая, что шурф – это вырытая вертикально или под небольшим углом яма, которая полностью открывает поверхность фундамента, то и копать ее нужно правильно.

Места установки углублений подбираются в каждом конкретном случае индивидуально, приоритетными считаются места с четко локализованными повреждениями основания. Также шурфы могут иметь вид длинной траншеи, если нужно обследовать смежные участки ленточного основания.

При выборе места копания не нужно отталкиваться только от удобства работы. Обследование фундаментов должно проводиться в полном объеме независимо от сложности проводимых работ, ведь реконструкция и ремонт оснований всегда проводится в густонаселенных районах с плотной застройкой.

Поэтому, перед началом работ нужно предупредить окружающих, а все такие работы имеют временный характер и уже через несколько дней ямы снова засыпают грунтом.

Обследование оснований и фундаментов несет вынужденный и критичный характер в местах ясно видимых критичных повреждений. Также шурфование проводится:

в каждой самостоятельной части секционного многоэтажного дома;

в местах установки дополнительных опор.

Также особого внимания требуют участки, где повреждение здания считается критическим. В таких случаях шурфы устанавливают не только в аварийной зоне, но и на соседних участках с целью обнаружить надежные зоны и методом переноса нагрузки уравновесить здание.

Как правило, при реконструкции дома, обследование фундамента делается по всему периметру здания, а вот при возможной надстройке – только в конкретной зоне.

Сколько нужно делать шурфов?

Количество зависит от степени повреждения фундамента. Если это ленточный или монолитный фундамент, тогда шурфы делают каждых 1 метр или еще ближе. Также всегда выполняют 2-3 контрольных отбора проб в независимых местах, чтобы затем сделать сравнительный анализ состава фундамента и грунта вокруг него.
Если нужно провести только обследование, тогда делают 2-3 шурфа на каждых 10 метров длины основания.
При устранении поступления грунтовых вод выкапываются ямы уже в заблаговременно высушенных участках подвала или цокольного этажа. А если проводится углубление подвала, тогда достаточно и одной ямы посередине каждой стены.
В случаях обнаружения колебаний уровня основания или значительной просадки, шурфы устанавливают двухсторонние, чтобы найти причину просадки.

Все шурфы всегда выкапывают на глубину ниже подошвы основания еще минимум на полметра.

Результаты шурфования могут быть следующими:

есть данные о глубине заложения подземной части;
получены габаритные размеры основания;
с лаборатории поступила информация о состоянии фундамента и степени его прочности;
наличие дефектов и разрушения;
класс бетона, марка камня;
есть данные о состоянии гидроизоляции;
можно проверить геометрию основания;
также всегда обнаружится усиление нагрузок на конкретный участок фундамента.

Как нужно вскрывать фундаменты методом шурфования

Учитывая, что одной из стенок шурфа, который используется для обследования оснований, будет внешняя поверхность фундамента, тогда существует три основных варианта их вскрытия:

двухсторонний – тогда шурф выкапывается по обеих сторонам симметрично и соединяется снизу подошвы. Применяется, если в наличии есть значительные деформационные проседания или при возможности влияния избыточных нагрузок от надстроенных конструкций.
угловой – яму копают также с обеих сторон, но она не соединяется и имеет небольшой уклон. Глубина в таких случаях может быть не до самого дна подошвы. Его устраивают при одинаковых размерах железобетонного основания и отсутствия влияния осадочных процессов. При обследовании фундаментов промышленных объектов также учитывается равномерность нагрузок от смонтированного оборудования и отсутствие возможности демонтажа.
периметрический – полное оголение всех поверхностей фундамента с трех сторон, а четвертая может не оголяться. Этот метод используется в критических ситуациях, когда нужно провести полный осмотр основания или грунта. Но вскрытие фундамента, в этом случае, допускается производить не сразу по всему периметру, а только участками, составляющими длину не более полутора метров, иначе может произойти обрушение обследуемой постройки.

Иногда возникает ситуация, когда для небольшого частного дома шурфов используется больше, чем при обследовании огромного промышленного предприятия.

Причина тут кроется в следующем: на обследование в значительной мере влияют конкретные условия проведения анализа и отбора проб, а также предварительные замеры.

Как правило, все это делают профессионалы, поэтому человеческий фактор сведен к минимуму. Бывает, что при первичном отборе проб уже возникают значительные несоответствия конструкции с технической документацией. Поэтому, нужно проводить дополнительное шурфование.

Состояние, в котором находится фундамент строения, невозможно определить простым осмотром, поскольку основная его часть скрыта под толщей земли. В случае, когда возникает необходимость исследовать фундамент, проверить целостность, сделать выводы о дальнейшей его эксплуатации, нужно углубиться на определенную глубину. Важно сделать это грамотно, дабы не навредить сооружению. Квалифицированно выкопать шурф фундамента в Москве и области могут специалисты нашей компании ООО «ГеоГИС». Наши сотрудники обладают достаточным опытом, знаниями, необходимыми допусками и лицензиями для выполнения подобных работ.

Что такое шурф фундамента?

Обратившись к нашим специалистам для заказа обследования несущей основы дома, владелец столкнется с термином “шурф”, обследование фундамента без которого качественно произвести невозможно. Часто задают вопрос - что такое шурф фундамента? По сути, это обычная выработка, вертикальная яма, оголяющая поверхность сооружения, скрытую под слоем грунта. Она позволяет нашим специалистам объективно оценить состояние фундамента, степень его повреждения, оценить возможность восстановления, ремонта.

ВАЖНО! Шурфование должно выполняться без ухудшения прочностных характеристик сооружения, поэтому к обустройству шурфа должны привлекаться специалисты, имеющие навыки подобных работ.

Зачастую в процессе нашей работы возникают нестандартные ситуации. Наши специалисты, обладая необходимым опытом, находят, в случае необходимости, рациональное решение вопросов:

как сделать горизонтальный шурф под плитой;
где разместить выработку, чтобы провести обследование максимально полно при минимальных затратах;
обеспечение безопасной работы в шурфах на сложных грунтах и объектах.

Размеры отрытого шурфа позволяют нашим сотрудникам без проблем отобрать образцы, визуально осмотреть поверхность фундамента.

Для чего производят бурение шурфов в Москве?

ВНИМАНИЕ! Наши специалисты согласно техническому заданию: роют шурф, обследование фундамента проводят визуально, исследуют его на наличие гидроизоляции, на целостность структуры.

Для окончательных выводов мы используем данные лабораторных исследований образцов, отобранных из шурфа:

грунта;
материала, из которого сделан фундамент (бетон, камень);
в сложных случаях - армирующего материала.

С какой целью изучается подземная часть сооружений и обустраивается шурф фундамента в Москве и области? В густонаселенных городах, с большим количеством зданий исторической постройки, зачастую возникает потребность:

реконструировать старое сооружение с целью использовать в дальнейшем;
в переоснащении промышленного предприятия (установка нового оборудования, конструкций);
провести реставрационно-восстановительные, исследовательские работы памятников архитектуры, культуры, старинных построек;
возвести дополнительные этажи, усилить конструкции со значительным увеличением нагрузки на основание;
выяснить причины появления смещения конструкций, перекосов проемов, трещин в стенах здания.

Целостность основания, которое «держит» все строение - гарантия прочности, поэтому так важно его правильно обследовать.

Почему возникает необходимость копать шурф фундамента в Москве и области?

Причины, которые могут привести к повреждению фундамента из нашей практики:

естественное старение сооружения – многолетние перепады температуры, промерзание, влажность, длительная эксплуатация сооружения влияют на прочность стройматериалов;
подтопления основания, вымывание грунта, имеющие любое происхождение - будь то порыв водовода, подъем уровня грунтовых вод, подмывание грунта атмосферными осадками;
превышение проектной (допустимой) нагрузки на фундамент;
возведение фундамента (сооружения) без учета геологии грунта, - например, на грунтах с низкой несущей способностью;
непрофессиональная реконструкция, капремонт строения;
использование некачественных стройматериалов.

Существуют и другие причины, по которым возникает необходимость выполнить бурение шурфов в Москве помимо целей исследования домостроения. В нашей практике это:

Бурение шурфов под сваи . Возведение свайного фундамента сопряжено с необходимостью подготовить направляющие шурфы. Квалифицированное бурение обеспечивает точную установку свай.

Шурф для обследования фундамента сооружения, соседствующего со стройкой

Большая часть строительства, реконструкций, сегодня приходится на районы плотной застройки. Поэтому задача Застройщика - минимизировать влияние стройки на рядом расположенные сооружения. Масштабные строительно-монтажные, ремонтные работы по соседству, сопряженные с вибрациями, ударными нагрузками на грунт (забивание свай, работа грунтореза и экскаватора) могут вызвать повреждение и даже разрушение фундаментов (особенно старых), находящихся вблизи объекта.

В таких ситуациях требуется закладка шурфа у стен зданий, находящихся в непосредственной близости от стройплощадки.

Шурф домовой ямы - профессионально и в сжатые сроки

По заявкам научно-исследовательских учреждений, а также отдельных историков мы копаем шурф домовой ямы. В свете массового увлечения историей работы по поиску артефактов стали весьма актуальны. Старые постройки (как эксплуатируемые, так и заброшенные), развалины старинных сооружений (обозначенные визуально и скрытые под слоем земли) требуют при изучении компетентного подхода и соблюдения законодательства.

Наши сотрудники помогают любителям старины и истории с необходимой деликатностью обследовать домовую яму, профессионально обустроить шурф старых фундаментов в интересующем Заказчика месте на необходимую глубину.

Количество шурфов при обследовании фундаментов

ВАЖНО! В зависимости от причин, по которым потребовалась откопка шурфов, нашими инженерами составляется программа обследования объекта с учетом индивидуальных характеристик строения.

Мы рассчитываем количество шурфов при обследовании фундаментов, намечаем места шурфования:

где визуально определяется явное повреждение фундамента или стен (наличие трещин, смещений);
в местах наибольшей нагрузки на основание;
у колонн, опор, свай;
на стыках несущих стен;
у каждого конструктивного элемента здания.

Существуют наработанные методики, которых придерживаются наши специалисты. При наличии подвала шурф дома располагают в нем – это значительно уменьшит объем выработки. Заглубляются наши специалисты на глубину порядка 0,5 м ниже вскрытого фундамента, если это не грозит дополнительными разрушениями.

Исследуя свайный фундамент, выработка нами обустраивается так, чтобы в поле зрения попали не менее двух сторон: «на угол», «на две стороны», «по периметру».

Ленточный фундамент оголяется с одной или одновременно с двух сторон (симметрично два шурфа, объединенные под подошвой фундамента).

ВНИМАНИЕ! Определенное техническим заданием количество шурфов при обследовании фундаментов зависит от множества факторов, которые не всегда можно учесть при составлении программы исследования, и может корректироваться в процессе проведения работ.

Если проектная документация не соответствует реалиям, или отрытые шурфы показали состояние основания хуже, чем предполагалось вначале и требуется больше данных для обработки нашими специалистами - увеличивается количество выработок.

Также заранее нельзя с точностью сказать, один будет вырыт шурф домовой ямы или находки в первом потребуют дальнейшей исследовательской деятельности.

Работа в тесном контакте с Заказчиком, согласование наших действий и партнерские отношения с Клиентом ускоряют и оптимизируют процесс исследований.

Бурение шурфов в Москве специалисты нашей компании ООО «ГеоГИС» выполняют с соблюдением требований законодательства, органов строительного надзора, следят за выполнением техники безопасности для своих сотрудников и других лиц, оказавшихся на месте проведения работ.

Нами принимаются необходимые меры, чтобы исследования не навредили объекту изучения. По окончании работ, в соответствии с действующими нормативами, мы заполняем грунтом шурф с обязательным послойным уплотнением.

Прежде всего, заказчик должен понимать, что без отрывки шурфов и осмотра конструкций фундаментов обследователи могут сделать выводы о состоянии фундаментов здания только по косвенным признакам. Шурфы необходимы для того чтобы:

установить тип фундамента, его форму в плане, размеры, глубину заложения, выполненные ранее усиления, а также ростверки (при обследовании свайных фундаментов в каждом шурфе замеряют их диаметр, шаг и среднее количество на 1 м фундамента) и искусственные основания;
исследовать материал фундамента с определением класса бетона, марки камня и раствора, а иногда и для вскрытия армирования фундамента;
отобрать пробы грунта и материала фундамента для лабораторных испытаний;
установить наличие гидроизоляции и выявить ее состояние.

Согласно СП 11-105-97 "Инженерно-геологические изыскания для строительства. Часть I. Общие правила производства работ" шурф - это горная выработка, максимальной глубиной до 20 метров. Однако, отставим официальные определения, поскольку обследование более узконаправленный вид деятельности и имеет свои особенности. В обследовании глубина шурфов в 20 м может встретиться только на уникальных сооружениях и заказчику не следует принимать близко к сердцу представленную картину ужасных разрушений. Средняя глубина шурфа среднего здания для среднего заказчика исходя из нашей практики составляет порядка 2 метров, если отрывать шурфы с неотапливаемой стороны здания, и еще меньше, если отрывать шурф из подвала.
В обследовании зданий шурф представляет собой вертикальную выработку в грунте глубиной ниже подошвы обследуемого фундамента на 0,5 метра, отрываемую рядом со стеной или колонной здания. Размеры шурфа в плане определяются размерами подошвы фундамента, его формой, а также свойствами грунта (при осыпании грунта рабочим обычно легче и выгоднее вырыть шурф большего размера, нежели укреплять его стенки досками). Чаще всего глубина шурфа не более 2 метров, размеры в плане 1,5х1,5 метра снаружи здания, и глубина до 0,8 метров, размер в плане 1х1 м из подвала здания.
Ленточные фундаменты вскрываются непосредственно по отвесной грани стены. Столбчатые фундаменты должны вскрываться одним из следующих трех способов приведенных в Пособии по обследованию строительных конструкций зданий ОАО "ЦНИИПромзданий" (смотри рисунок):

Количество шурфов зависит от наличия документации, объемно-планировочного и конструктивного решения здания, от состояния здания (наличия осадочных деформаций), от цели обследования. Для примера, согласно МРР 2.2.07-98 "Методика обследования зданий и сооружений при их реконструкции и перепланировке" контрольные шурфы для обследования конструкции, размеров и материала фундаментов устраивают по 2-3 шурфа на здание, шурфы отрывают с наружной или внутренней сторон в зависимости от удобства их вскрытия. В реальности обычно приходится закладывать гораздо больше шурфов, причем при их отрывке иногда один-два шурфа оказываются бесполезными из-за встретившегося препятствия в виде старого фундамента, не указанных нигде коммуникаций, большого валуна или куска бетона. Удивительно часто приходится в небольшом по объему, но неоднократно реконструировавшемся здании, закладывать значительно больше шурфов, чем в огромном цехе с однотипными конструкциями - данный факт иногда сложно обосновать заказчику, но без исчерпывающих данных о конструкции фундаментов анализ работы конструкций здания будет ущербным изначально. Когда имеется проектная, а тем более исполнительная документация на здание, количество шурфов можно сократить при условии что в контрольных шурфах выявлено полное соответствие реальной конструкции фундаментов проекту и при отсутствии в здании осадочных деформаций - увы, иногда бывает, что единственный из нескольких контрольных шурфов выявляет полное несоответствие фундаментов проекту и даже предыдущему обследованию здания (халтурщики есть и среди строителей и среди обследователей), и тогда приходится огорчать заказчика допработами с соответствующими сметами. Также важно для отрывки шурфов иметь техническое задание на обследование от проектировщиков или согласование с ними мест шурфования - ведь проектировщики изначально понимают, какие конструкции в результате проекта будут догружены, а также знают какие места им необходимо проверить при проектировании пристройки. При назначении количества шурфов и мест их расположения обследователи принимают во внимание следующие факторы:

конструктивная схема здания, количество разнотипных разнонагруженных несущих конструкций, возможность вскрытия одним шурфом нескольких фундаментов - в идеале необходимо иметь информацию о фундаментах всех разных отличающихся конструктивных элементов;
состояние конструкций здания, отмостки, наличие осадочных деформаций - желательно закладывать шурф возле осадочных трещин, чтобы увидеть состояние фундамента в критичном месте;
наличие проектной, исполнительной или обследовательской документации;
наличие технического задания от проектировщиков;
наличие технического задания от заказчика (заказчик может иметь свои соображения по реконструкции здания, ну и просто может знать, где в здании, по его мнению, проходят существенные осадочные трещины);
возможность отрывки шурфов снаружи здания без согласования с надзорными органами - согласования займут больше времени, чем работы по обследованию (или долго или дорого), поэтому, увы, там, где это возможно, шурфы чаще всего отрываются без разрешений, то есть незаконно (еще и поэтому шурфы легче отрывать изнутри зданий);
наличие документации, информации по подземным коммуникациям у эксплуатирующей службы, заказчика, наличие вводов в здание коммуникаций по предварительному осмотру - схема расположения шурфов обязательно согласуется с эксплуатирующей службой или с заказчиком;
погодные условия, наличие водосточных труб, уклонов - сложно отрывать шурфы и обследовать фундаменты в условиях постоянного подтопления, да и опасно подтоплением подвала (ну и зимой долбить мерзлую землю будет значительно дороже для заказчика);
условия эксплуатации подвала, конструкция полов и отделка подвала, конструкция отмостки - для сопоставления трудоемкости восстановления конструкций и выполнения земляных работ и работ по вскрытию твердых покрытий;
минимизация объемов земляных работ - этот фактор один из наименее значимых.

Как видим, для разработки схемы шурфования объекта требуется анализ множества факторов. Более того, после анализа иногда выясняется полная или частичная невозможность отрывки фундамента под ту или иную конструкцию без существенных затрат и неудобств для заказчика (например внутренние стены складов или производств с хрупкой или стерильной продукцией в подвале или на первом этаже). Также очевидно, что разработка программы обследования и коммерческого предложения на его основе без выезда на объект (а это требуют 99% заказчиков уже при первом телефонном разговоре) не более чем условность , а значит, велика вероятность допработ или недостатка информации полученной при обследовании. Исходя из нашей практики, можно сказать, что в среднем обследованном здании отрывается не менее 4-5 шурфов, большинство из подвала, большинство шурфов заложено в углах на стыках стен и колонн. За редким исключением шурфы отрываются вручную, поскольку при наличии любой самой замечательной документации на расположение коммуникаций внутри и снаружи здания по закону Мерфи при отрывке обязательно обнаруживается элемент коммуникаций - еще и поэтому для отрывки шурфов тоже требуется определенная квалификация и опыт у рабочего-шурфовика.

Какие негативные факторы влечет за собой отрывка шурфов для заказчика - об этих неудобствах следует знать заранее:

шум при вскрытии отмостки, бетонных полов подвала, первого этажа с помощью отбойника, перерезания армирования с помощью болгарки - это не позволяет вести работы снаружи в ночное время, если объект находится вблизи жилых зданий;
пыль мелких фракций при вскрытии твердых покрытий (отмостки, полов, отделки), пыль при отрывке шурфа;
влажность при отрывке шурфа изнутри здания, необходимость проветривать помещение подвала;
вероятность подтопления подвала атмосферными осадками при отрывке шурфов снаружи здания - это не значит, что обязательно затопит (в нашей практике такого пока не происходило), но вероятность подтопления при недолжной укрывке шурфа и отводе воды, а также при сверхнормативных осадках или сильном ветре увеличивается;
повреждение отмостки при отрывке шурфов снаружи - на длину порядка 1,5-2 метров и на всю ширину отмостка демонтируется (редкое исключение - обход хорошо армированной неширокой отмостки и отрывка шурфа под ней);
повреждение полов подвала или первого этажа здания и прилегающей непосредственно к шурфу отделки стен;
повреждение гидроизоляционного слоя фундаментов или полов здания;
невозможность эксплуатации помещений в месте отрывки шурфов до их полной заделки;
необходимость восстановления отделочных покрытий, отмостки.

В нашей практике, как правило, мы отрываем шурфы силами своих рабочих, поскольку иногда (несмотря на опыт рабочих) требуется непосредственное руководство инженера, чтобы шурф был пройден до подошвы фундамента (ниже уже действует инженер) и чтобы не был вынут лишний грунт из-под подошвы, что грозит деформациями фундамента, а также для недопущения повреждения конструкции фундамента. Особенно важно присутствие инженера при подтоплении шурфа для быстрого обследования, поскольку последующая открытая откачка воды из шурфа не всегда допустима и чревата дополнительными осадками фундамента в случае вымывания пылеватых частиц грунта из-под подошвы (если таковые имеются). После проходки шурфа инженер проводит обмеры, при необходимости производит вскрытия гидроизоляционного и конструктивного слоев, изымает образцы материалов. Обратная засыпка шурфов обычно производится также нашими силами, с уплотнением грунта ручными трамбовками или проливкой. После засыпки шурфа рекомендуется дать грунту обратной засыпки еще осесть и уплотниться (если снаружи, то дождаться оттаивания земли и промывания грунта осадками), а затем приступать к заделке и восстановлению конструкций отмостки или пола. Восстановление отмостки или пола обычно осуществляется силами заказчика - если это делать силами обследовательской организации, то, как правило, появляется субподрядчик для производства этих строительных работ, и заказчик просто переплачивает. При наличии у заказчика рабочих он вполне может организовать отрывку и засыпку шурфов своими силами - это уменьшит стоимость работ по обследованию.

Рекомендуем заказчику относиться с пониманием и терпением к необходимости отрывки шурфов, поскольку это важный вид работ по обследованию здания. Чем подробнее будет обследовано здание, тем меньше вероятность появления проблем при его реконструкции или эксплуатации. А заделка пола подвала или восстановление отмостки не является большой проблемой. Неудобство, связанное с отрывкой шурфов, обычно длится не более 1-1,5 недель.

Дмитрий Кузнецов,

ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

До начала реконструкции трубопроводов выполняются мероприятия по подготовке строительного производства в объеме, обеспечивающем осуществление всех работ в максимально короткие сроки, включая проведение общей организационно-технической подготовки, подготовку инженерных сетей к реконструкции и оборудования для производства монтажных работ.

Реконструкция каждого объекта допускается только на основе утвержденного проекта и решений по организации строительства и технологии производства работ. Все этапы выполнения работ должны вестись под контролем организации, на которую возложен авторский и технический надзор за проведением работ по реконструкции, и организаций, эксплуатирующих смежные коммуникации.

До начала выполнения земляных работ должно быть обеспечено устройство подъездных путей (установка дополнительных дорожных указателей и т.д.), а также проведены мероприятия по обеспечению пожаро- и взрывобезопасности на протяжении всего срока проведения работ.

Организация, выполняющая строительно-монтажные, в том числе земляные работы, должна иметь план инженерных сетей с указанием участков, не подлежащих восстановлению, и мест присоединения этих участков к реконструируемому трубопроводу, а также чертежи на отрываемые котлованы или траншеи с указанием точных размеров и проходящих рядом с ними подземных инженерных сооружений и коммуникаций с привязкой их к постоянным ориентирам.

До начала производства работ монтажной организации необходимо получить разрешение, которое выдается местной администрацией.

Определение трассы реконструируемого трубопровода производится эксплуатирующей организацией с уведомлением организаций, эксплуатирующих соседние подземные коммуникации. На трассе в натуре отмечаются контуры намечаемой к вскрытию траншеи.

До начала вскрытия дорожных покрытий и разработки котлованов, траншей и приямков необходимо выполнить следующие мероприятия: оградить по всему периметру места проведения работ инвентарными щитами или металлической сеткой с указанием организации, проводящей работы, и телефонами ответственного производителя работ; при производстве работ на проезжей части выставить предупредительные знаки, освещаемые в ночное время, на расстоянии 5 м со стороны движения транспорта; с наступлением темноты установить на ограждении с лобовой стороны на высоте 1,5 м сигнальный красный свет, а место работ осветить прожекторами или переносными лампами.

Ширина участков ограждения назначается в зависимости от местных условий. Длина ограждений устанавливается проектом производства работ. Вскрытие дорожных покрытий и разработку траншей следует проводить в соответствии с проектом производства работ.

При наличии в местах рытья котлована или траншеи электрокабелей, кабелей связи и других подземных коммуникаций выемку грунта производят с предварительным извещением и в присутствии представителей организаций, их эксплуатирующих, с соблюдением мер, исключающих возможность повреждений. Кабели в пределах перенесения после вскрытия траншеи должны заключаться в защитные футляры из пластмассовых или деревянных лотков, коробов или труб, подвешиваемых при необходимости к балке.

В случае обнаружения любых подземных коммуникаций или сооружений, не указанных в проектной документации, работы следует остановить, на место работы вызвать автора проекта и представителей организаций, эксплуатирующих смежные коммуникации, для определения принадлежности этих сооружений и принять меры по их сохранности или ликвидации и внесению изменений в исполнительную документацию.

Перед отключением теплоносителя, воды или газа в реконструируемом трубопроводе обеспечивают потребителей, питающихся от отключаемого участка сети, с помощью байпаса.

ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫЕ И ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ РАБОТЫ

К подготовительным и вспомогательным работам, связанным с разработкой котлованов и траншей, относятся: разбивка трасс существующих трубопроводов, обеспечение их устойчивости, водоотлив и понижение уровня грунтовых вод, вскрытие дорожных покрытий (при необходимости).

На реконструкцию трубопроводов, связанную с разрытием траншей и котлованов в городах и поселках, разрешение выдает административная инспекция. Такое разрешение называется ордером, и получают его специалист строительно-монтажной организации, производитель работ или начальник участка, имеющие право производства работ, которые подписывают ордер и несут полную ответственность за строительство на отведенном участке. Ответственный специалист, на имя которого выписан ордер, в своей работе должен соблюдать "Правила производства работ по прокладке и переустройству подземных сооружений".

До начала земляных работ руководитель строительно-монтажной организации обязан не позднее чем за сутки до начала работ вызвать на трассу представителей организаций, указанных в ордере, установить совместно с ними точное расположение подземных сооружений и провести до начала работ соответствующий инструктаж с работниками, участвующими в строительстве. При пересечении реконструируемых инженерных сетей с действующими подземными коммуникациями места, где эти сооружения подвергаются опасности обрушения, обозначают соответствующими знаками. Если разработка грунта предусматривается в непосредственной близости от фундаментов существующих зданий, сооружений и коммуникаций, необходимо предусмотреть меры против осадки этих сооружений.

Для определения места нахождения и вскрытия подземного сооружения делается шурф-вскрытие шириной 0,7 м, длиной 1-2 м и глубиной, указанной в схеме-уведомлении. Поиск ведут в присутствии ответственного за строительство лица и представителя эксплуатационной организации.

Подземные коммуникации следует вскрывать до проектных отметок трубопровода. Шурф крепят стандартными щитами, а обнаруженные подземные коммуникации и кабели заключают в деревянные короба из досок толщиной 3-5 см и с помощью скруток проволоки подвешивают к деревянному или металлическому лежню, проложенному поперек траншеи. Концы лежня заводят за бровки траншеи не менее чем на 50 см. Если встречаются действующие подземные коммуникации или другие сооружения, не обозначенные в проекте, земляные работы прекращают до выяснения их принадлежности. Подвеска коммуникаций и оборудования показана на рис.1.

Рис.1. Подвеска пересекающих траншею коммуникаций:

А - одного или нескольких кабелей; б - кабельной канализации; в - трубопроводов; 1 -укладываемый трубопровод; 2 - короб из досок или щитов; 3 - подвески-скрутки; 4 - бревно или брус; 5 - кабель; В*- асбестоцементные трубы кабельной канализации; 7 - подкладки; 8 - перекладины; 9 - двутавровая балка; 10 - подвеска из круглой стали; 11 - пересекающий траншею трубопровод

________________
* Нумерация соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.

Примечание. Размеры сечений даны увеличенными для удобства чтения.

Контрольное шурфование обеспечивает сохранность действующих коммуникаций и позволяет максимально использовать технику и оборудование вблизи подземных коммуникаций. Коммуникации вскрывают с помощью лопат, без применения ударных инструментов и только под надзором эксплуатационной организации. Места вскрытия ограждают знаками, указывающими назначение вскрытых коммуникаций, и освещают в ночное время. В зимних условиях принимают меры, предохраняющие вскрытые коммуникации от замерзания.

Плодородный слой почвы до начала основных земляных работ должен быть снят в соответствии с ППР и уложен в отвалы, чтобы использовать его в последующем для рекультивации нарушенных земель, а также для благоустройства площадок. Плодородный слой почвы следует снимать, как правило, в талом состоянии. Снятие плодородного слоя почвы в зимних условиях допускается производить лишь при наличии основания в ПОС и согласования с землепользователем. При снятии, складировании и хранении плодородного слоя почвы должны приниматься меры, исключающие ухудшение его качеств, смешивание с подстилающими породами, загрязнение жидкостями или материалами.

Рекультивация земельных участков должна производиться в ходе строительных работ или не позднее чем в течение года после завершения строительных работ, в период, когда почва находится в незамерзшем состоянии. Все виды выемок грунта до начала производства основных земляных работ должны быть ограждены от стока поверхностных вод с помощью постоянных или временных устройств.

ВОДООТВОД, ВОДООТЛИВ И ПОНИЖЕНИЕ УРОВНЯ ГРУНТОВЫХ ВОД

Для временного водоотвода следует использовать специально сооружаемые оградительные обволования и канавы. Все водоотводные устройства, а также короба и желоба в период строительства должны содержаться строительной организацией в исправном и чистом состоянии, чтобы избежать попадания вод в траншею.

Параметры и способы проходки шурфов. По глубине разведочные шурфы делят на мелкие - до 5 м, средней глубины - от 5 до 10 м, глубокие - более 10 м. В некоторых случаях глубина шурфов достигает 40 м (из глубоких шурфов обычно проходят рассечки). Глубина шурфов определяется не только геологическими условиями, но и стадией разведки - при поисковых работах проходят мелкие шурфы; глубокие шурфы наиболее характерны для детальной разведки.
Более половины шурфов при разведочных работах проходят глубиной до 10 м. С увеличением глубины проходимых шурфов осложняется процесс проходки, повышаются затраты средств, времени и энергии на подъем, вентиляцию, водоотлив и даже крепление. В связи с возможным повышением крепости пород на больших глубинах осложняется и операция отбойки. Следовательно, при проходке глубоких шурфов вопросам совершенствования технологии и механизации работ необходимо уделять особое внимание.
Шурфы проходят прямоугольной или круглой формы поперечного сечения; выбор формы поперечного сечения шурфа производится с учетом физико-механических свойств пород, способа проходки и конструкции крепи.
Наибольшим распространением пользуются шурфы с прямоугольной формой поперечного сечения; рекомендуемые типовые сечения прямоугольных разведочных шурфов представлены на рис. 134. В шурфах с площадью сечения в проходке 2 м2 и более устраивают обычно два отделения - подъемное и лестничное. Площадь сечения шурфа в проходке выбирают преимущественно в зависимости от проектируемой глубины выработки; для шурфов большей глубины принимают большую площадь поперечного сечения в проходке. В общих случаях между этими величинами прослеживается (в пределах изменения глубины от 5 до 20 м) следующая взаимосвязь:

где Sп - площадь.поперечного сечения шурфа в проходке, м2;
Hпр - проектная глубина шурфа, м.
Площади поперечного сечения шурфов, из которых проходят рассечки, принимают несколько большими, обеспечивающими достаточно производительный подъем.
Круглую форму поперечного сечения шурфов выбирают в следующих случаях: при проходке в достаточно устойчивых породах неглубоких шурфов без крапления (называемых иногда «дудками»); при проходке шурфов в рыхлых сыпучих породах с использованием каркасно-опускной крепи; при проходке шурфов буровым способом.

При круглой форме площадь поперечного сечения шурфа используется (вследствие отсутствия углов) более полно, а конструкция крепи, основные элементы которой изготовляют из более прочных, чем дерево, материалов (например, металла), компактны. Поэтому при круглой форме размеры поперечного сечения шурфа могут приниматься меньшими, чем при прямоугольной форме.
Шурфы круглого сечения часто проходят диаметром 0,7-1,35 м, соответственно с чем площадь их поперечного сечения в проходке составляет от 0,4 до 1,5 м2.
При круглом сечении шурф может иметь не только цилиндрическую, но и «ступенчатую» форму - выработка проходится уступами разного диаметра. Диаметр каждого последующего уступа меньше диаметра предыдущего (вышерасположенного). Ступенчатая форма шурфов необходима для установки специального вида крепи - «каркасно-опуокной». Взаимосвязь между площадью поперечного сечения в проходке цилиндрического шурфа Sн и его глубиной Hпр может быть выражена следующей формулой:

При проходке круглых шурфов ступенчатой формы взаимосвязь между средней, максимальной и минимальной площадью поперечного сечения выработки выражается формулой

Зависимость же Scp от Hпр ориентировочно может быть выражена формулой

Среди способов проходки разведочных шурфов представляется целесообразным выделить следующие: с ручной отбойкой пород, с оттайкой и промораживанием пород, с применением буровзрывных работ и способом бурения. Такое разделение способов проходки шурфов позволяет характеризовать их не только в отношении средств выполнения основной производственной операции (разрушения пород), но также определяет в известной степени значение и технологию других основных операций проходческого цикла. Так, например, проходка шурфов с ручной отбойкой, осуществляемая в рыхлых или малосвязных породах, требует особого внимания к операции крепления, проветривание же выработки в известной степени утрачивает свое значение. Проходка сравнительно часто осуществляется с малой степенью механизации.
Весьма специфичен способ проходки шурфов с оттайкой мерзлых или промораживанием талых обводненных пород, включающий операции по изменению теплового режима горных пород с целью изменения их горнотехнологических свойств.
Способ проходки шурфов с буровзрывной отбойкой, применяемый в скальных породах различной крепости, характеризуется многооперационностью проходческого цикла и обычно более высокой степенью механизации. И, наконец, буровой способ, получающий в настоящее время распространение при проходке разведочных шурфов в некрепких породах, характеризуется комплексной механизацией проходческих работ и своеобразием крепления выработки.
Проходка шурфов с ручной отбойкой пород. Ручная отбойка характерна для проходки шурфов в мягких и рыхлых породах; эта операция проста и обычно не является очень трудоемкой. Отбойка осуществляется в основном лопатами и иногда кайлами; в отдельных случаях порода предварительно разрыхляется кирками, ломами или даже отбойными молотками. Сложность и трудоемкость других операций проходческого цикла зависят не только от свойств пород, но в значительной степени и от глубины проходимых шурфов.
Шурфы с ручной отбойкой проходят различной глубины, однако наибольший объем проходческих работ приходится на мелкие шурфы.
При проходке шурфов глубиной до 2,5 м операции погрузки и подъема породы исключаются из проходческого цикла - порода в этом случае выбрасывается из выработки на поверхность.
Крепление мелких шурфов, проходимых в мягких породах, часто не производится; проветривание осуществляется за счет естественной диффузии.
При проходке шурфов на большую глубину в проходческий цикл входят операции подъема породы и крепления выработки, причем последняя оказывает особенно существенное влияние на технологию проходки в рыхлых (сыпучих) породах.
Проходка шурфов в мягких породах. К подготовительным работам относят расчистку от валунов и растительного слоя рабочей площадки, размеры которой определяют с учетом размещения около устья шурфа штабелей выдаваемой из выработки породы и удобства производства работ на поверхности. Затем размечают устье шурфа и по его контуру вынимают породу на глубину до 0,5-1 м. Над устьем шурфа устанавливают проходческую раму, размеры которой в свету равны поперечным размерам шурфа. Концы элементов рамы должны выступать за пределы устья шурфа не менее чем на 0,5 м. После установки рамы начинают проходку шурфа с выкидкой породы на поверхность.
При проходке шурфа до глубины 2 м на проходческой раме монтируют ручной вороток. Подъем породы из шурфа однобадьевой, бадьи небольшой емкости (до 0,04 м3); лестница (как правило, подвесная) служит для спуска и подъема людей. Подъемные установки с механическим приводом применяют в редких случаях. При составлении геологической документации и опробовании, производимых непосредственно в шурфе, выдаваемая на поверхность порода размещается в компактном отвале около устья шурфа.
В тех случаях, когда пробы отбирают из породы, выданной из шурфа, эту породу необходимо отсыпать в отдельные штабеля, называемые иногда «проходками». Выкладка «проходок» по мере углубления шурфа производится последовательно по периметру рабочей площадки.
Шурф обычно крепят после проходки до глубины 3-4 м. Эту часть выработки чаще всего закрепляют сплошной венцовой крепью. Верхние венцы крепи выступают над устьем шурфа на 1 м и оборудуются лядами (рис. 135).
На более значительных глубинах при достаточной устойчивости пород в шурфе вместо сплошной устанавливают венцовую крепь на стойках или реже - подвесную. Над забоем выработки устраивают предохранительный полок. При поступлении в шурф воды ее удаляют, как правило, бадьями.
Проветривание шурфов, как отмечалось выше, осуществляют в основном за счет диффузий. При значительной глубине шурфов для проветривания используют ветровой напор, монтируя над устьем шурфа наклонные щиты или раструбы.
Проходческое звено обычно состоит из трех человек - проходчика и двух воротовщиков. При площади поперечного сечения шурфа более 2 м2 в забое могут одновременно работать два проходчика. В практике геологоразведочных работ проходка шурфов в мягких породах за смену составляет от 1 до 2 м; среднемесячная проходка колеблется в пределах 20-40 м.
При ликвидации шурфы засыпают, крепь в некоторых случаях полностью или частично извлекают, но чаще оставляют в выработке.

Проходка шурфов в рыхлых сыпучих породах. Существенное отличие технологии проходки шурфов в несвязных сыпучих породах, не допускающих более или менее значительных вертикальных обнажений, заключается в особенностях выполнения операции крепления выработки и конструкций крепи.
Характерной спецификой проходческих работ является применение каркасно-опускной крепи. Способ проходки шурфов с каркасно-опускной крепью (рис. 136) получил наибольшее распространение при разведке гравийных и валунно-галечных месторождений.
Конструкция крепи позволяет проходить шурфы круглого сечения уступами высотой 2-4 м; каждый уступ крепят в процессе его проходки. До начала проходки шурфа задаются его глубиной Hпр, исходя из которой с учетом выбранных параметров уступов определяют диаметр верхнего уступа (устья шурфа) по формуле

где dу - диаметр нижнего уступа, принимаемый обычно равным 0,8-1,1 м;
а" - разница диаметров смежных уступов, определяемая в зависимости от конструктивных особенностей крепи (0,2-0,3 м);
ny = Hпр/hу - число уступов в проектируемом шурфе (hy - высота уступа, принимаемая равной 2-4 м).
Придание шурфу ступенчатой формы приводит к довольно значительному увеличению его объема по сравнению с цилиндрическим шурфом.
В табл. 42 приведено сопоставление объемов шурфов цилиндрической и ступенчатой формы; расчеты выполнены при dy=1 м (диаметр цилиндрического шурфа принят равным dy); hу = 3 м и а" = 0,2 м.
После разметки на рабочей площадке контура устья шурфа устанавливают проходческую раму и монтируют деревянный или металлический копёр, оборудованный воротком и лебедкой для спуска и подъема каркасов (рис. 137).

Диаметр устья шурфа должен превышать наружный диаметр первого каркаса крепи на 10-20 см. Породу, отделяемую от забоя лопатами, выбрасывают на поверхность; выемку продолжают до предельной глубины, обеспечивающей устойчивость стенок шурфа. Затем в шурф с помощью лебедки опускают каркас, по внешнему периметру которого устанавливают доски (опалубку). Проходку шурфа на глубину первого уступа осуществляют с одновременным осаживанием каркаса и опалубки. После проходки первого уступа пространство между стенками шурфа и опалубкой забутовывают; каркас с помощью стяжек крепят к проходческой раме.
Операции проходки второго и следующих уступов шурфа осуществляют в такой же последовательности: намечают контур уступа, производят частичную выемку породы по высоте уступа, в углубление устанавливают каркас и вокруг него выкладывают опалубку, углубляют уступ, осаживая каркас кувалдой.
Применение каркасно-опускной крепи снижает трудоемкость крепления и затраты на проходку выработки, а также обеспечивает более высокую безопасность работ.

При проходке шурфов с каркасно-опускной крепью в Северо-Западном геологическом управлении достигнуты значительная экономия в расходе материалов и увеличение темпов проводки шурфов по сравнению с проходкой в таких же условиях шурфов CO сплошной венцовой крепью. Среднемесячная скорость проходки шурфов с каркасноопускной крепостью составляет 25-35 м.
Проходка шурфов с оттаиванием или промораживанием пород. При проходке шурфов в мерзлой толще осадочных пород операция отбойки становится трудоемкой в связи со значительной крепостью пород в мерзлом состоянии. Естественное или искусственное оттаивание мерзлых пород позволяет снизить трудоемкость отбойки, сводя эту операцию к ручной погрузке мягких пород в бадью. Естественное оттаивание породы, осуществляемое под влиянием солнечной радиации, является длительным процессом и может иметь практическое значение лишь при проходке в летний период значительного количества мелких шурфов, располагаемых по густой сетке. Искусственное оттаивание осуществляется «пожогом», бутом и паром.
Оттаивание пожогом применяют при проходке поисковых или разведочных шурфов в лесных местностях. Шурфы, как правило, проходят зимой, так как в теплое время года выработки затопляются грунтовыми водами. Оттаивание породы достигается при разведении непосредственно на забое шурфа костра (пожога). На один пожог расходуется от 0,2 до 0,35 м3 дров. Глубина оттаивания в зависимости от качества топлива и свойств пород составляет от 0,2 до 0,4 м. Средний расход дров составляет 0,4-0,5 м3 на 1 м3 пород. При сжигании топлива оттаивают и стенки шурфа, теряя свою устойчивость. Вследствие этого неизбежны увеличение поперечного сечения выработки, а также дополнительные работы по уборке вывалившейся из стенок породы и креплению шурфа. При значительной льдистости пород в забое скапливается вода, вследствие чего часть топлива не сгорает. С углублением шурфа недостаточно эффективная циркуляция воздуха снижает интенсивность сгорания топлива. Уборка породы может производиться после тщательного проветривания шурфа, оборки оттаявших стенок и крепления выработок.
Бутовое оттаивание заключается в следующем: камни округлой формы (бут, размер поперечного сечения 8-10 см) нагревают на поверхности в кострах, раскладываемых около устья шурфа, до температуры 200-300 °C. Суммарный объем бута в зависимости от сечения шурфа составляет от 0,5 до 1 м3. В центре забоя шурфа устраивают углубление, в него сбрасывают или складывают накаленные камни и перекрывают слоем мха для уменьшения тепловых потерь. После оттаивания, продолжающегося несколько часов, мох и бут удаляют из выработки и оттаявший слой породы мощностью 0,15-0,3 м грузят в бадью. Расход дров, идущих на нагрев бута, составляет от 0,2 м3 и более на 1 м3 пород. При бутовом оттаивании нет необходимости в искусственном проветривании шурфа, стенки выработки сохраняют устойчивость и могут не закрепляться.
Паровое оттаивание характеризуется более высокой эффективностью и может быть рекомендовано при большом объеме шурфопроходческих работ, однако в практике разведки месторождений она применяется редко. Для организации парового оттаивания необходимо следующее оборудование: паровой котел, паропровод с распределительным устройством, резиновые шланги и пустотелые буры (рис. 138). Операция парового оттаивания заключается в том, что в забой шурфа забивают на глубину 0,15-0,2 м пустотелые буры и в них подают пар. По мере оттаивания породы буры молотом загоняют в забой на глубину от 0,6 до 1,2 м и при подаче пара в течение 2-4 ч оттаивают породу.

Оттаивание мерзлых пород паром протекает весьма интенсивно, однако контуры шурфа получаются нечеткими. Выемку породы целесообразно производить по истечении 2-3 ч после отключения пара, так как в это время оттаивание продолжается за счет теплоты прогретой около буров породы. Шурф при этом способе проходки можно не крепить.
В наносах, обладающих большой фильтрационной способностью, водоприток значительно осложняет, а иногда делает вообще невозможной проходку шурфов. Одним из способов, упрощающих горные работы в этих условиях, является промораживание пород (проходка шурфов осуществляется в зимнее время при отрицательной температуре). При приближении забоя шурфа к водоносным породам и, в частности, к плывунам проходку прекращают на некоторое время, необходимое для промерзания слоя пород, вслед за этим производят проходку на глубину меньше мощности промерзшего слоя и т. д.
При проходке шурфов в мерзлых породах, перемежающихся слоями талых обводненных пород, применяют комбинированную проходку: по мерзлым породам шурф проходят с оттаиванием, по талым - с промораживанием (рис. 139), причем выемка промороженных водоносных пород осуществляется также с оттаиванием (бутовым). Применение в данном случае взрывной отбойки, сравнительно часто используемой в мерзлых породах, связано с риском затопления выработки после взрыва и не рекомендуется.

Промораживание и оттаивание пород в забое производят на относительно небольшую глубину вынимаемого за цикл слоя. Продолжительность этих операций зависит от климатических условий и применяемого способа оттаивания. Производительная работа достигается при многозабойном методе в том случае, когда проходческая бригада проходит одновременно несколько расположенных на небольшом расстоянии один от другого шурфов. Примерный график организации работ представлен на рис. 140.
Проходка шурфов с буровзрывными работами. Характеристика проходческих работ. Буровзрывную отбойку применяют при проведении шурфов в скальных и мерзлых породах. Этот способ отбойки пород применяют при проходке сравнительно неглубоких шурфов на всех стадиях разведки месторождений, при пересечении шурфами, проходимыми в мягких и рыхлых породах, отдельных пропластков пород IV и более высоких категорий крепости, при углубке шурфов в коренные породы («добивке» шурфов). Однако наиболее характерен этот способ для проходки шурфов на большую глубину в достаточно крепких породах.

Неглубокие шурфы с буровзрывными работами все еще часто проходят без механизации - ручное бурение шпуров, использование энергии ветра или ручных вентиляторов для проветривания, подъем породы ручными воротками. Это в значительной степени объясняется небольшими объемами и разбросанностью шурфопроходческих работ, отсутствием эффективных транспортных связей или, в частном случае, электроэнергии.
Проходка глубоких шурфов, как правило, является механизированным производственным процессом; степень механизации предопределяет сроки выполнения, материальные и трудовые затраты шурфопроходческих работ.
Средства механизации проходческих операций. Шпуры бурят легкими ручными пневматическими перфораторами (снабжаемыми сжатым воздухом от передвижных компрессоров, устанавливаемых у устья шурфов) или ручными электросверлами. В отдельных случаях могут найти применение мотоперфораторы (при условии соединения выхлопного патрубка с трубопроводом всасывающего вентилятора и усиленного проветривания шурфа). Механизация погрузки отбитой от забоя породы практически остается нерешенной до настоящего времени. Использование грейферных грузчиков по типу применяемых при проходке шахтных стволов затруднено из-за небольших поперечных сечений шурфов. Созданный Специальным конструкторским бюро Министерства геологии России малогабаритный грейферный грузчик ГШК-1 с емкостью грейфера 0,01 м3 и предназначенный для шурфов с площадью поперечного сечения более 2 м3 не нашел применения из-за невысокой производительности. Представляется целесообразным рекомендовать применение канатных грейферов несколько большей емкости не для погрузки породы в бадью, а уборки ее из забоя с подъемом на поверхность. В геологоразведочных партиях проходит испытание шурфопроходческий агрегат АГ-1 с гидравлическим грейфером-подъемником.
Бадьевой подъем породы осуществляют с использованием небольших подъемных кранов, некоторые конструкции которых были описаны ранее. После взрывных работ проветривают выработки небольшими центробежными вентиляторами, а водоотлив производят электрическими насосами и мотопомпами.
В геологоразведочных партиях, проводящих шурфопроходческие работы в значительных объемах, наряду с применением отдельных машин и механизмов используют комплексные агрегаты.
Агрегат ШПА-2 состоит из дизеля, компрессора, приводной подъемной и ручной вспомогательной лебедок, вентилятора и электрического генератора. В комплект оборудования входят электропила и электрооборудование: преобразователь частоты, щит управления, сигнализация, пусковые устройства, освещение. Все оборудование размещается на автомобильном прицепе.
Аналогичные шурфопроходческие агрегаты изготовляют в Западно-Казахстанской комплексной экспедиции (агрегат состоит из крана «Пионер», электрогенератора, компрессора, вентилятора, пульта дистанционного управления и сигнализации). В Якутском геологическом управлении на базе трелевочного трактора создан самоходный шурфопроходческий агрегат, снабженный подъемно-поворотным механизмом с пневматическим грейфером и компрессором. Комплекс шурфопроходческих механизмов КМШ-ВИТР состоит из электрической переносной станции с бензиновым двигателем, шурфопроходческого крана КШ-100, насоса, центробежного вентилятора и ручного электросверла. Комплекс удобен для транспортировки в условиях бездорожья, он легко разбирается на отдельные узлы массой менее 80 кг.
Технология и организация проходки. Цикл проходческих операций начинают с бурения шпуров. При проходке неглубоких шурфов с небольшой площадью поперечного сечения шпуры бурят (а в мерзлых породах выдалбливают) вручную. Глубина их обычно невелика (0,2-0,4 м при долблении шпуров ломами и менее 1 м при бурении долотчатыми бурами).
Небольшая глубина шпуров, увеличенный их диаметр при долблении (до 10-12 см) и незначительная площадь поперечного сечения выработки (до 1,25 м2) позволяют ограничиваться шпуровыми комплектами из 2-5 шпуров (рис. 141).
В шурфах большого сечения при перфораторном или электровращательном бурении шпуров их глубина достигает 1,2- 1,4 м, а расположение и количество принимаются в соответствии с выбранным типом вруба и площадью забоя.

В шурфах с площадью поперечного сечения менее 2 м2 шпуры бурит один человек; при большей площади могут одновременно работать два бурильщика. Заряжает и взрывает шпуры взрывник или проходчик, имеющий право ведения взрывных работ. Взрывание шпуров электрическое, осуществляется оно с земной поверхности с помощью взрывной машинки. При значительном количестве шпуров на операцию зарядки и взрывания отводят примерно около 30 мин (на зарядку одного шпура затрачивают 2-3 мин).
При двух- и трехсменной работе проветривание шурфа целесообразно приурочивать к перерыву между сменами; при односменной работе газообразные продукты взрыва обычно удаляются из выработки за счет диффузии или ветрового напора в течение нерабочих часов суток.
Перед началом уборки породы забой после проветривания приводят в безопасное состояние - осматривают и исправляют поврежденную при взрыве крепь; обирают незакрепленные стенки шурфа; откачивают, если это необходимо, воду, скопившуюся за время проветривания.
Породу грузят вручную или механическими грузчиками. При достаточной площади сечения шурфа для подъема породы целесообразно использовать две бадьи - во время загрузки отцепленной от подъемного каната бадьи другую, заполненную ранее породой, поднимают на поверхность, разгружают и опускают в шурф. Уборка породы занимает большую часть времени проходческого цикла.
В крепких породах, обычно характеризующихся повышенной устойчивостью, шурф крепят со значительным отставанием от забоя, и процесс крепления в цикл проходческих операций часто не включают.
Установку крепи и армирование шурфа обычно осуществляют в специально выделяемые для этого смены, после выполнения нескольких проходческих циклов.
Примерный график организации работ представлен на рис. 142.
Среднемесячная проходка шурфов достигает 30-40 м.

Проходческое звено состоит обычно из трех-четырех человек: один или двое работают в выработке, двое - на поверхности. Иногда проходческая бригада работает по многозабойному методу одновременно на проходке нескольких шурфов. При этом обеспечивается лучшая организация работ и снижаются простои, связанные со взрывной отбойкой и проветриванием.
Общие сведения о взрывном способе проходки шурфов. Проходка шурфов в относительно легко деформируемых породах, сводящаяся к образованию горной выработки за счет необратимых деформаций пород (глин, суглинков, супесей, лёссов) при взрыве заряда, получила название взрывной проходки. Во влажных глинах этот способ проходки является особенно результативным.
Технология проходки весьма своеобразна и сводится к следующему: на проектную глубину шурфа пробуривают скважину; скважина засыпается россыпным BB, в качестве инициаторов можно применять детонаторы, электродетонаторы и детонирующий шнур. После взрывания образовавшаяся выработка подлежит тщательному проветриванию. Необходимость в креплении шурфа во многих случаях отпадает, так как породы, в результате взрыва деформируясь, уплотняются и становятся достаточно устойчивыми.
В шурфах, образуемых взрывным способом, при относительно правильной круглой форме поперечного сечения диаметр выработки по ее высоте не остается постоянным, характерным также является образование в верхней части шурфа воронки выброса. Между объемом заряда (Азар) и объемом полости (Авыр), образующейся в породе после взрыва, прослеживается почти прямая зависимость Aвыр=kAзар. Величина коэффициента пропорциональности k зависит от свойств пород и взрывчатого вещества.
В практике проходки шурфов в глинах, суглинка и лёссах при использовании аммонитов коэффициент k принимают в пределах от 150 до 300. Переходя для удобства расчетов от объемов к диаметрам выработок и зарядов и принимая величину k в рекомендуемых значениях, будем иметь

Полученные расчетом данные являются ориентировочными, их следует уточнять при экспериментальных взрывах. Взрывной способ характеризуется незначительными затратами времени и материальных средств, высокой производительностью труда, применим он в тех случаях, когда шурфы используют в качестве транспортных выработок, а геологическую информацию получают при проходке из этих шурфов рассечек.
Интересна технология проходки шурфов в глинах и выветрелых глинистых туфах, принятая в Первомайской и Меркушевской ГРП Приморского геологического управления. Шурфы глубиной до 15 м с площадью поперечного сечения 1-1,25 м2 проходят с помощью буровзрывные работ, особенностью которых является применение котловых зарядов. В забое пробуривают центральный шпур, простреливают его и в образовавшуюся камеру помещают заряд массой 3-5 кг. При взрыве котлового заряда порода частично впрессовывается в стенки выработки и частично (при небольшой глубине шурфа) выбрасывается на поверхность. Уборке из шурфа подлежит всего от 25 до 50% взорванной породы.
Проходка шурфов бурением. Характеристика и условия применения проходки шурфов бурением. В течение последнего десятилетия буровой способ проходки шурфов стал внедряться в практику горноразведочных работ.
Буровой способ проходки шурфов характеризуется рядом существеннейших преимуществ, отличающих его от других способов. Проходка шурфов бурением обеспечивает значительное улучшение условий труда и безопасности работ, достижение наиболее высоких технико-экономических показателей, исключение тяжелых работ и комплексную механизацию сооружения разведочных выработок.
Улучшение условий труда и безопасности работ является следствием того, что в процессе бурения шурфа рабочий находится не в забое выработки, а на поверхности; операция крепления шурфа менее трудоемка и осуществляется быстрее; имеются предложения по механизации отбора валовых проб из забоя шурфа, при которой необходимость в пребывании человека в выработке вообще отпадает.
Высокие технико-экономические показатели проходки шурфов бурением включают в себя резкое увеличение скорости проходки, снижение трудовых и материальных затрат.
Проиллюстрируем это практическими данными одной из экспедиций Министерства геологии России, внедрившей бурение мелких шурфов в широких масштабах (табл. 43).

В настоящее время только при буровом способе можно говорить о действительно комплексной механизации проходки шурфов. Операции отбойки породы в забое, выдачи ее из выработки и размещения на поверхности в отвалы механизированы; проблема механизации возведения крепи в шурфе, имеющем правильную форму цилиндра, не является неразрешимой (уже имеется проект конструкции портативного крепеукладчика, монтируемого на буровой колонне); кроме того, в ряде случаев крепление шурфа может и не производиться. Область применения бурового способа пока ограничена некрепкими породами (I-IV категорий буримости).
В институтах ЦНИГРИ и МГРИ (Московском геологоразведочном институте) разработаны и испытываются конструкции буровых снарядов для бурения разведочных шурфов в породах средней крепости.
Применяющиеся транспортабельные буровые установки обеспечивают бурение шурфов глубиной до 30 м и более.
Буровой способ проходки особенно эффективен при значительных объемах и концентрации шурфопроходческих работ.
Применяемое оборудование. Шурфы бурят главным образом вращательным способом установками, монтируемыми на базе автомобиля, трактора или прицепа. Одни из этих установок приспособлены только для бурения шурфов, другие - универсальны, ими можно бурить шурфы и неглубокие разведочные скважины. В качестве бурового инструмента используют в основном шнековые и реже ковшовые цилиндрические буры различных конструкций. Шурфобуры предназначены для разрушения породного забоя и периодического подъема разрушенной породы на земную поверхность. Порода разрушается режущими кромками реборд шнека или днища цилиндрического бура; разрушенная порода аккумулируется на полках шнека или в цилиндрическом корпусе и вместе с буром поднимается из выработки.

Установки для бурения мелких шурфов обычно представляют собой автомобили со смонтированным на них несложным навесным оборудованием (рис. 143).
Шурфы средней глубины или глубокие бурят установками, смонтированными на шасси автомашин (рис. 144), на прицепах с самостоятельными приводами или на прицепах в комбинации с автокранами. Буровая установка УБСР-25 смонтирована на базе трелевочного трактора. Характеристика буровых установок, применяемых для бурения шурфов, дана в табл. 44.

Технология проходки и крепления шурфов. После расчистки и выравнивания горизонтальной площадки на поверхности и приведения буровой установки в рабочее состояние приступают к бурению шурфов. Производственный процесс проходки шурфа состоит из спуска бура на забой, бурения (обычно на глубину 200-400 мм), подъема бура, заполненного породой, и разгрузки его на поверхности. Продолжительность спуско-подъемных операций с увеличением глубины шурфа резко увеличивается при необходимости наращивания и разборки става буровых штанг при каждом рейсе. В некоторых установках этот недостаток устранен за счет конструкции скользящего по буровым штангам ковшового шурфобура, поднимаемого и опускаемого на тросах без разборки и наращивания штанговой колонны.
В настоящее время разработаны и проходят испытания скользящие шнековые буры и комбинированные шурфобуры конструкции МГРИ, позволяющие в два-три раза увеличить рейсовую углубку, а также производить спуско-подъемные операции без разборки буровой колонны.
Ковшовые шурфобуры разгружают или вручную, или с помощью поворотных лопастей, образующих корпус бура и поворачиваемых при разгрузке специальным гидравлическим приводом (ковшовый бур установка ЛБУ-50). Шнековые буры обычно разгружают при вращении их с повышенной скоростью (разгрузка за счет развивающейся центробежной силы). При разгрузке шурфобура устье шурфа перекрывают лядами.

Крепление шурфов, пройденных бурением, упрощается в связи с относительно правильной цилиндрической формой выработок, при этом создаются благоприятные условия для применения заранее изготовленном иногда называемой «инвентарном» крепи многоразового использования. В качестве основного крепежного материала дерево теряет свое значение и заменяется металлом или пластмассами.
Возможно применение круглой каркасно-опускной крепи, однако значительная разница в диаметре ступеней шурфа требует применения комплекта шурфобуров разных диаметров. При замене деревянных затяжек стеклопластиковыми пластинами разница в диаметрах ступеней шурфа уменьшается и при этом возможно применение одного шурфобура, снабженного расширителем.
Применение распорных разъемных колец из уголковой или швеллерной стали с деревянными или стеклопластиковыми затяжками может обеспечить крепление шурфа цилиндрической формы.
Установкой УБСР-25 шурфы бурят с обсадными металлическими трубами, служащими надежной крепью.
В практике бурения шурфов в Уральской комплексной экспедиции выработки крепят металлическими кольцами, состоящими из двух полуцилиндров, сболчиваемых между собой.
Хорошие результаты получены при производственных испытаниях кольцевой крепи из полиэтиленовых и винипластовых колец с продольными разрезами, армированных по торцам уголковой сталью. Сборка колец в колонну и установка ее в выработке производилась после окончания бурения шурфа с помощью буровой колонны, снабженной на конце опорной рамой. Крепь из стеклопластиковых цилиндров с разрезом по образующей обладает значительной упругостью и. поэтому может считаться «универсальной» - допускающей использование стандартных колец для шурфов различных диаметров (от 600 до 1150 мм). Кольца входят одно в другое на глубину 150 мм; жесткость крепи обеспечивается за счет специальных замков.
При ликвидации шурфа рассмотренные конструкции обеспечивают извлечение крепи для повторного использования.