Земляні роботи - один з найбільш важких і трудомістких процесів, безпеку виконання яких багато в чому залежить від способів виробництва робіт, від гідрогеологічних умов, рельєфу місцевості і роду земляних виїмок.
Основною причиною нещасних випадків при виробництві земляних робіт є обвалюються гірські породи (грунти); падаючі предмети (шматки породи); рухомі машини і їх робочі органи, а також пересуваються ними предмети; розташування робочого місця поблизу перепаду по висоті 1,3 м і більше; підвищена напруга в електричному ланцюзі, замикання якого може відбутися через тіло людини; хімічні небезпечні і шкідливі виробничі фактори [8].
Виїмки різних профілів (траншеї, котловани, шурфи, колодязі та ін.) Виконують з вертикальними стінками без кріплень, з вертикальними стінками з кріпленням, з укосами без укріплення і з кріпленням.
Запобігти обвалення і забезпечити стійкість грунтових мас можна або утворенням укосів, виконаних за проектом, яким пристроєм кріплень стінок земляних виїмок [11].
Вибір безпечного способу виробництва земляних робіт в значній мірі залежить від будівельних властивостей грунтів: щільності, разрихляємость, стійкості, размиваємость, уплотняемость, вологоємності, водопроникності. Ці властивості ґрунтів слід враховувати при проектуванні укосу земляної споруди, щоб виключити його обвалення. Грунти поділяються на зв'язкові (скельні, напівскельні, суглинні і інші щільні грунти) і незв'язні (піщані, гравійні, насипні і лесовидні). Якщо глибина виробки не дозволяє влаштовувати укоси без урахування додаткових заходів, що забезпечують їх стійкість, передбачають укріплення укосів траншей і котлованів.
Кріплення - тимчасова споруда у виїмці, призначене для утримання грунту, збереження проектних обрисів вироблення і захисту працюючих від обвалення. Як правило, кріплення виконують за типовими кресленнями з використанням інвентарних елементів кріплення. Розрізняють такі види кріплень: распорное, анкерне, шпунтове і рамне. Распорное кріплення складається з горизонтальних рядів дощок, покладених впритул до стіни траншеї і притиснутих до неї вертикальними стійками. Стійки встановлюють не рідше ніж через 1,5 м і розтискають горизонтальними розпірками (рис. 4.4.1, а). Під обидва кінці розпірки прибивають дерев'яні бобишки, що перешкоджають сповзанню її по стійці. Зручніше застосовувати гвинтові металеві розпірки (рис. 4.4.1, б). Якщо розпірки заважають працювати всередині траншеї або взагалі неможливо їх поставити (в котлованах), використовують анкерні кріплення або кріплення підкосами (рис. 4.4.1, в, г) [12].
Мал. 4.4.1. Кріплення укосів виїмок: а - дерев'яними розпірками; б - гвинтовими розпірками; в - анкерними; г - підкосами; 1 - дерев'яні щити; 2 -стійки; 3 - дерев'яна розпірка; 4 - бобишка; 5 - гвинтова розпірка; 6 - анкер; 7 - підкіс
Після закінчення робіт у виїмці кріплення починають розбирати знизу по одній або по дві дошки, одночасно засипаючи виїмку шарами грунту товщиною не більше 40 см. Кожен засипаний шар землі треба добре утрамбувати, щоб грунт не сідав і не утворював пустот (рис. 4.4.2) [13]. Виймати відразу все розпірки можна, так як це може привести до обвалення грунту.
Мал. 4.4.2. Розбирання кріплень виїмки
В пливунах і на мокрих лесових ґрунтах, де видалення кріплень пов'язано з великою небезпекою, їх залишають у грунті без розбирання.
При розробці виїмок з похилою поверхнею бортів без кріплень важливою умовою є встановлення крутизни укосу і його форми (профілю). На рис. 4.4.3 показані геометричні елементи котловану: А - нижня брівка, В - верхня бровка, Н - глибина виїмки, АВ - укіс, що характеризується кутом укосу а. Цей кут відраховується від лінії укосу вглиб грунту до горизонтальної поверхні, проведеної через нижню бровку. Кут укосу буває гострим і прямим, але при порушеннях правил ведення земляних робіт він може бути і тупим (див. Рис. 4.4.3, а, б). Пристрій такого укосу заборонено.
Мал. 4.4.3. Геометричні елементи виїмки: А - кут укосу, Н - глибина виїмки, АВ - лінія фактичного укосу, АС - лінія природного укосу, АБС - призма можливого обвалення
Якщо глибина виїмки більше 5 м, то кут укосу визначається розрахунковим шляхом. Забороняється проводити розробку траншей і котлованів підкоп і залишенням «козирків» (див. Рис. 4.4.3). Це небезпечний спосіб, так як верхня частина грунту може обрушитися і привести до нещасного випадку.
Виробництво робіт, пов'язаних з перебуванням працівників у виїмках з вертикальними стінками без кріплення в піщаних, пилувато-глинистих і талих грунтах вище рівня грунтових вод і при відсутності поблизу підземних споруд, допускається при їх глибині не більше, м: 1,0 - в неслежавшіхся насипних і природної будови піщаних грунтах; 1,25 - в супісках; 1,5 - в суглинках і глинах.