Robotami ziemnymi nazywa się wszelkie roboty polegające na odspajaniu, wydobywaniu, przemieszczaniu i układaniu gruntu budowlanego według charakterystycznych dla danej budowli kształtów geometrycznych.
Celem robót ziemnych jest trwałe ukształtowanie powierzchni terenu (np. pod zabudowę, park lub drogę), wznoszenie trwałych budowli ziemnych (np. różne typy nasypów), a także wykonanie tymczasowych budowli ziemnych (np. wykopy pod fundamenty zwykłe, budowle inżynierskie, wykopy do ułożenia instalacji).
W robotach ziemnych rozróżnia się następujące procesy robocze:
roboty przygotowawcze;
odspajanie gruntu;
wydobywanie gruntu z wykopu;
przemieszczanie urobku;
formowanie nasypu;
zagęszczanie mas ziemnych;
zabezpieczanie skarp.
Roboty przygotowawcze polegają na oczyszczeniu terenu (usunięciu drzew, budynków do rozbiórki itp.) i wytyczeniu na nim projektowanych robót (geodezyjnej niwelacji terenu utrwalonej wbitymi palikami, tzw. świadkami).
Największe trudności przy robotach ziemnych sprawia tzw. kurzawka (drobnopiaszczyste warstwy gruntu nasycone wodą gruntową) oraz odspajanie niektórych gruntów spoistych. Dlatego niezbędna jest znajomość sposobów odwadniania wykopów oraz znajomość podstawowych właściwości fizycznych i mechanicznych gruntu. Z właściwości mechanicznych największe znaczenie ma spulchnianie gruntu. Grunty lepkie utrudniają samoczynne opróżnianie naczyń maszyn roboczych. Grunty sypkie są łatwe do wydobycia, mają małe współczynniki spulchnienia, ale wymagają zabezpieczenia nawet niskich skarp przed obsunięciem.
Rozróżnia się wykopy: szerokoprzestrzenne, szersze niż 1,5m; jamiste, o średnicy dna mniejszej niż 1,5m; wąskoprzestrzenne, w których głębokość i szerokość są małe w stosunku do długości; zazwyczaj przy szerokości dna mniejszej niż 1,5m.
Maszyny do robót ziemnych. Roboty ziemne, jako najbardziej pracochłonne w budownictwie, powinny być w największym stopniu zmechanizowane.
Stosuje się następujące maszyny do robót ziemnych:
koparki (jedno- i wielonaczyniowe) - maszyny do odspajania gruntu i przenoszenia urobku na odległość ( w zasięgu ich możliwości ładunkowych) i załadowania na środki transportowe lub przerzucania do na odkład;
zgarniarki (samobieżne, przyczepne, liniowe itp.) - do odspajania gruntu i przewożenia urobku a miejsce odkładu lub na miejsce nasypu;
spycharki i równiarki - maszyny do odspajania (skrawania) gruntu, przesuwania urobku na niewielkie odległości oraz wyrównywania tego urobku w granicach roboczego zasięgu maszyny;
ładowarki - maszyny, które pobierają usypany urobek (wydobyty przez maszyny odspajające) i ładują go na środki transportu lub przenoszą na inne miejsce;
spycharki gąsienicowe z osprzętem zrywakowym - maszyny do spulchniana gruntu (IV lub V kategorii, bądź gruntu zamarzniętego) w celu dalszego jego urabiania;
ubijaki, wibratory, walce wibracyjne, zagęszczarki itp. - maszyny do zagęszczania gruntu podłoży, nasypów, zasypek.
Najczęściej stosowanymi do robót ziemnych są koparki jednonaczyniowe i spycharki. Często koparki i spycharki występują w zestawie uniwersalnym, np. jako koparko-spycharka i koparko-ładowarka.
Wydajność maszyn do robót ziemnych zależy od ich indywidualnych parametrów technicznych, stanu technicznego, kategorii gruntu, warunków atmosferycznych, cyklu roboczego, organizacji robót.
Organizacja pracy maszyn do robót ziemnych powinna być zgodna z projektem robót ziemnych. Do opracowania projektu konieczne są dane geodezyjne i geologiczne. W projekcie powinna być określona metoda pracy każdej maszyny w zależności od kategorii gruntu, podane trasy urządzeń podziemnych (np. kabli energetycznych, różnych rur), sposoby zabezpieczania ścian wykopów i inne niezbędne dane.
Organizacja pracy koparek zależy w dużej mierze od rodzaju wykopów.
Wykopy liniowe mogą być wykonywane koparką przedsiębierną ustawioną w wykopie wraz ze środkiem transportowym lub przy ustawieniu środka transportowego na terenie powyżej wykopu lub koparką podsiębierną ustawioną wraz ze środkiem transportowym na terenie.
Wykopy szerokoprzestrzenne, np. pod fundamenty budynków, wykonuje się sposobem poprzecznym lub podłużnym z przelotowym ruchem środków transportowych do wykopu.
Organizacja pracy spycharek zależy od długości działki, na której jest wykonywane odspajanie gruntu, a następnie jego przemieszczeniu. Sposób odspajania gruntu zależy od jego kategorii.
Sposób płaski polega na równomiernym skrawaniu warstwy o grubości 10-15cm i jest stosowany dla gruntu I i II kategorii.
Sposób grzebieniowy stosuje się dla gruntów III kategorii i polega na początkowym zagłębieniu noża lemiesza na głębokość 20-30cm (przy wykorzystaniu największej mocy silnika) i następnych zagłębieniach nieco mniejszych od pierwszego, aż do uzyskania całkowitego "napełnienia lemiesza" spycharki.
Przykład organizacji wykopu liniowego na przykładzie układania podziemnego rurociągu (wodociągowego, kanalizacyjnego). Proces budowlany składa się z trzech procesów roboczych: wykonania wykopu, ułożenia rurociągu i zasypania wykopu, realizowanych przez trzy brygady. Z analizy procesu roboczego wynika, że druga brygada (układająca rurociągi) zaczyna pracę o jeden dzień później niż pierwsza, a trzecia aż dwa dni później. Nazywa się to okresem rozwijania pracy równomiernej. Odwrotna sytuacja zachodzi pod koniec procesu, w okresie zanikania pracy równomiernej. Okres ustabilizowanej pracy równomiernej trwa o cztery dni krócej od okresu budowy. Gdyby zastosowano metodę kolejnego wykonania (jako druga możliwą), trwało by to trzy razy dłużej.