Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Основы строительного дела

Производство земляных работ

§26.1. Общие положения и виды земляных сооружений

Строительство зданий и сооружений вызывает необходимость переработки грунтов, включающей их разработку, перемещение, укладку и уплотнение. Весь комплекс этих процессов называют земляными работами.

Удельный вес земляных работ в общем объеме строительно-монтажных работ очень велик и составляет около 15 % по стоимости

и до 20 % по трудоемкости. На земляные работы приходится около 10 % всех рабочих, занятых в строительстве. Объемы земляных работ постоянно растут и составляют свыше 15 млрд.м в год. Переработка такого количества грунта возможна лишь при условии комплексной механизации и эффективной технологии производства работ.

Одним из важных резервов снижения объемов земляных работ, а следовательно, и стоимости строительства является обеспечение привязки зданий и проектирование вертикальной планировки с учетом рельефа местности.

Снижение стоимости и трудоемкости земляных работ следует достигать, используя рациональные проектные решения, обеспечивающие максимальную сбалансированность необходимых выемок и насыпей при минимальных расстояниях перемещения грунта, комплексы машин, что сводит к минимуму объемы работ, выполняемых вручную.

В настоящее время земляные работы в основном выполняют механизированные комплексы, а ручная разработка грунта предусмотрена только в местах, недоступных для машин, так как производительность ручного труда в 20...30 раз ниже механизированного, что существенно влияет на общие затраты труда.

Промышленность выпускает различные высокопроизводительные землеройные, землеройно-транспортные, уплотняющие машины и механизмы. Выбор комплекта машин и способа производства работ осуществляют на основании технико-экономического анализа различных вариантов.

Важными условиями дальнейшего совершенствования технологии земляных работ являются: рациональная организация производства земляных работ по времени года — сокращение объемов работ, выполняемых в зимнее время; повышение доли применения высокопроизводительных землеройных машин; создание и внедрение в производство комплектов машин для засыпки траншей и котлованов, уплотнения и разработки мерзлых грунтов.

Виды земляных сооружений. В промышленном и гражданском строительстве земляные работы выполняют при устройстве котлованов и траншей под фундаменты и подземные коммуникации, при возведении земляного полотна дорог, а также при планировке площадок.

Выемки и насыпи, получаемые в результате разработки и перемещения грунта, называют земляными сооружениями. Они имеют следующие названия:

котлован — выемка шириной более 3 м и длиной не менее ширины;

траншея —выемка шириной менее 3 м и длиной, многократно превышающей ширину;

шурф — глубокая выемка с малыми размерами в плане;

306

307

насыпь—сооружение из насыпного и уплотненного грунта;

резерв—выемка, из которой берут грунт для возведения насыпи;

кавальер — насыпь, образуемая при отсыпке ненужного грунта, а также создаваемая для его временного хранения.

Земляные сооружения бывают:

постоянные — насыпи дорог, плотины, дамбы, ирригационные и мелиоративные каналы, водоемы, планировочные площадки жилых кварталов, промышленных комплексов, стадионов, аэродромов и т.д.;

временные — выемки для прокладки подземных коммуникаций и устройства фундаментов, насыпи для временных дорог.

В зависимости от назначения земляных сооружений к ним предъявляют различные требования в отношении крутизны и тщательности отделки откосов, степени уплотнения и фильтрующей способности грунта, его устойчивости к размыванию и других механических свойств.

§ 26.2. Основные строительные свойства и классификация грунтов

Грунтами называют породы, залегающие в верхних слоях земной коры: песок, супеси, глины и суглинки, торфянистые и скальные грунты, а также плывуны.

К основным свойствам грунтов, влияющим на технологию производства, трудоемкость и стоимость земельных работ, относятся плотность, влажность, сцепление, разрыхленность, угол естественного откоса, размываемость и др.

естественном 1.5...2 т/м3,

Плотностью принято считать массу 1м в состоянии. Плотность песчаных и глинистых грунтов скальных неразрыхленных до 3 т/м3.

Влажность характеризуется степенью насыщенности пор грунта водой. Грунты, имеющие влажность до 5 %, считают сухими, свыше 30 % — мокрыми.

Разрыхленность — это увеличение объема грунта в процессе его разработки. Различают первоначальное разрыхление, т.е. увеличение объема по сравнению с естественным состоянием сразу после разработки грунта, и остаточное, наблюдаемое после его уйлотнения. Уплотненный грунт практически никогда не принимает первоначального объема. Первоначальное и остаточное разрыхления имеют соответствующие коэффициенты: коэффициент первоначального разрыхления (Кр) составляет для песчаных грунтов 1,08..Л,17, суглинистых и глинистых грунтов — 1,14...1,3; коэффициент остаточного разрыхления (К0.р) принимают равным для песчаных грунтов 1,01...1,025, суглинистых и глинистых —

1,015...1,09. Первоначальное разрыхление грунта позволяет эффективнее использовать земельно-транспортные машины.

Сцепление характеризуется начальным сопротивлением грунта сдвигу и зависит от вида грунта и его влажности. Сцепление определяется на специальных приборах. Сила сцепления для песчаных грунтов составляет 0,003...0,05 МПа, для глинистых —0,005...0,2 МПа. В мерзлых грунтах сила сцепления значительно возрастает. От сцепления грунта во многом зависит производительность машин, поэтому при нормировании земляных работ пользуются классификацией, составленной по признаку трудности разработки грунтов. Эта классификация приведена в ЕНиР сб. 2 «Земляные работы», вып. 1.

Категория трудности определяется видом грунта и зависит от метода его разработки. Грунты, разрабатываемые экскаватором, имеют шесть категорий трудности: скреперами — I...II, бульдозерами — I...III, разрабатываемые вручную — I...VI.

Угол естественного откоса грунта характеризуется его физическими свойствами: силой сцепления, давлением вышележащих слоев, углом внутреннего трения и другими свойствами, при которых грунт находится в состоянии предельного равновесия. Величину угла естественного откоса необходимо знать при устройстве крутизны откосов выемок и насыпей. Например, при суглинистых грунтах и глубине выемок до 3 м в постоянных сооружениях крутизну откосов принимают 1 : 1,25, в постоянных насыпях— 1 : 1,5, в котлованах и траншеях — 0,5 : 1.

Размываемость грунта характеризуется скоростью движения воды, уносящей его частицы. Для мелких песков наибольшая скорость движения воды не должна превышать 0,5...0,6 м/с, для крупных песков — 1...2 и для глинистых плотных грунтов — 1,5 м/с.

Основные свойства грунтов и детальная их классификация приведены в СНиПе.

§ 26.3. Методы определения объемов земляных работ

Объемы земляных работ подсчитывают по чертежам и по натурным замерам в процессе производства работ. В процессе определения объемов земляных работ пользуются геометрическими формулами.

При производстве и подсчете объемов земляных работ отметки поверхности имеют следующие наименования: красная — проектная отметка, под которую необходимо спланировать площадку или земляное сооружение; черная —фактическая отметка поверхности земли до начала производства работ; рабочая — разность между

308

309

Mi Hz

(26.2)

= VU/A±P/A,

где VM/A -НО — средняя отметка поверхности площадки; Vn/A = = #ср — средняя планировочная отметка; Pi А = А — значение превышения или понижения средней планировочной отметки. Средняя планировочная отметка, м,

Яср = Я11±А. (26.3)

Средняя отметка поверхности площадки при подсчете объемов работ по квадратам, м,

(26.4)

2Ш2 +

где ИНЦ и 2#2 — сумма черных отметок вершин, общих соответственно для четырех и двух квадратов: ИН\ — сумма черных отметок вершин, принадлежащих одному квадрату; п — количество квадратов. Средняя отметка поверхности площадки при подсчете объемов работ по треугольникам, м,

26.1. Элементы объемов работ при планировке площадок и устройстве котлованов: а — профиль площадки; б — план участка с разбивкой на квадраты; в — то же, на треу-

#о = (8ЕЯ8 + 71Я7 + 6I//6 + 5Z//5

+ ЗЕ//3

(26.5)

красной и черной отметками, рабочие отметки определяют глубину выемки или насыпи.

Определение объемов работ при планировке площадок осуществляют по нивелировочной сетке квадратов (26.1). При сложном рельефе местности квадраты делят диагоналями на треугольники. При проектировании вертикальной планировки площадки стремятся к минимальному объему земляных работ. Этого можно достичь соблюдением нулевого баланса земляных масс. В этом случае объем грунта из выемок должен укладываться в полезные насыпи, т.е.

где 2Я8, ..., 2#i — сумма черных отметок вершин, общих соответственно для восьми и более треугольников; п — количество треугольников.

При условии проектирования вертикальной планировки площадки без соблюдения нулевого баланса ее проектную поверхность определяют исходя из заданных условий, не вычисляя средней планировочной отметки. В этом случае наносят на проектную поверхность — красные отметки Яр в вершины сетки квадратов или треугольников и определяют рабочие отметки h. Их определяют как разность между проектными Нщ красными и черными Нч:

у —у л. р

(26.1)

р Г/|Ц|

(26.6)

где FM — объем грунта площадки от условного уровня до поверхности естественного рельефа; Vn — то же, до проектной поверхности без учета котлованов; Pi — объем грунта из котлованов и траншей, который можно использовать для планировки площадки (принимается со знаком «+»), либо грунта, подлежащего удалению с площадки (принимается со знаком «-»).

Поделив обе части уравнения на площадь территории, получим

Рабочие отметки со знаком «+» указывают на необходимость устройства насыпи, со знаком « —» — выемки. Зная площадь, легко определить объем разработки грунта.

Схемы и формулы для определения объемов работ при вертикальной планировке приведены в табл. 26.1; схемы и формулы для подсчета объемов работ при устройстве котлованов —в табл. 26.2 и по возведению земляного полотна — в табл. 26.3.

311

Продолжение табл. 26.1 Расчетные i

Элементы б) то же, типа призматоида

в) то же, типа трехг ранной пирамиды

Площадки сложного очертания, предварительно разбитые:

а) сеткой квадратов и различных гео метрических фигур

б) то же, треугольников

Таблица 26.1.

Элементы

Одноименный квадрат (четырехугольная призма)

Переходный квадрат:

а) участок насыпи

б) «выемки

Одноименный треугольник (треугольная призма)

Переходный треугольник:

а) участок с одной рабочей отметкой

б) то же, с двумя

Элементы откосов:

а) угловой, типа че тырехгранной пира

МИДЫ

Схемы

Расчетные формулы

"~ 4 ХА a2 (£Ю

'"б а2'~

6 L(Ai 4-A2)(Ai +A3) — Ai +A2 +Аз

тк

у= .

Условные обозначения: V — объем работ,, м; а — сторона квадрата (треугольника) ,м; Л, Ai,..., кг — рабочие отметки (нижние индексы: н — насыпь, в — выемка); Zh — сумма абсолютных значений рабочих отметок, м; m — коэффициент заложения откосов; А\, Аг — площади поперечных сечений откосов, м ; / — длина участка откоса, м; Ля(в) — площадь дополнительного участка насыпи (выемки); Лн(в) — средняя рабочая отметка дополнительного участка насыпи (выемки), м; Fau(») — объем откосов насыпи (выемки), м .

Таблица 26.2

Элементы

/ г //

Участок котлована между параллельными сечениями (призматоид)

312

313

Продолжение табл. 26.2

Продолжение табл. 26-3

Элементы

Площадь сечения трапеции

Котлованы со сложной конфи1урацией поперечного сечения или представляющие собой усеченную пирамиду

Одиночные выемки

Въездная траншея

Схемы

mb\ b \mh

Расчетные формулы

A=(b+mh)h;

A — bh (для прямоугольного

сечения)

V=':[(2C+c)B+(2c+Qb]; 6

С=В; с = Ь;

x(m'—m)

Элементы Схемы Расчетные формулы

Промежуточные участки земляного полотна (насыпи, выемки) в ^н(в) = ^ср'.'

[" m(hl-h2)2-\t

^н(в)= Аср+ /

Площади поперечных сечений насыпи, выемки

Линейные сооружения, имеющие по длине постоянную крутизну откосов, ширину выемки понизу (насыпи поверху) и одинаковые расстояния между поперечными профилями A=bh;

A^-bh + JA^ + mh2

£>/н(в) = -[*(2£Л-А,-А„) + 4-т(22А2-А!-А^]

Условные обо значения: Л, hi, ...,hn — рабочие отметки пр оси профиля, м; i — длина участка, м; VHa — объем земляных работ насыпи (выемки), м ; Лср — площадь соеднего сечения между смежными поперечными профилями на одинаковом расстоянии, м ; т — коэффициент заложения откосов; b —ширина полотна насыпи или выемки по дну, м; Zh — сумма высот всех поперечных профилей, м; Ак — площадь кюветов выемки, м .

Условные обозначения: V — объем.м ,А — площадь поперечного сечения, м ; h —рабочая отметка, м; / — длина участка, м; т — коэффициент заложения откосов; т

— коэффициент заложения для сьездной траншеи; С, В —стороны выемок поверху, м; с, b

— стороны выемок понизу, м.

Таблица 26.3

Элементы Схемы Расчетные формулы

Положение нулевой отметки производства работ (в местах перехода выемки в насыпь) с », V,

в h1+h2'

314

§ 26.4. Разбивка земляных сооружений и закрепление ее на местности

Разбивка земляных сооружений на местности осуществляется с помощью геодезических инструментов и различных измерительных приспособлений. Исходными материалами для разбивки зданий и сооружений служат: разрешение на производство работ в данной местности по установленной форме; генеральный план строительной площадки, разбивочные чертежи, архитектурно-строительные чертежи. Для перенесения проекта в натуру производятся геодезические разбивочные работы. Они заключаются в определении на местности главных и основных осей зданий и сооружений. Главными осями здания или сооружения являются две линии, пересекающиеся под прямым углом. Основные оси —это оси симметрии

315

фундаментов. Главные оси разбивают тогда, когда здание или сооружение имеет сложную конфигурацию и значительные размеры. Для перенесения в натуру небольших и несложных зданий разбиваются основные оси.

Геодезическая разбивка при устройстве котлована и траншей до начала производства работ на строительной площадке производится построением в натуре основных осей зданий или сооружений и закреплением реперов вне зоны земляных работ. При устройстве котлованов производится проверка геодезических данных по рабочим чертежам проекта, разбивка и закрепление в натуре контуров котлована, нивелирование дневной поверхности в пределах контура котлована, передача разбивочных осей и отметок на дно котлована, периодические исполнительные съемки для подсчета объемов земляных масс, окончательная плановая и высотная исполнительные съемки открытого котлована. По мере углубления котлована визирками проверяют его глубину от нулевого горизонта.

После зачистки откосов и дна котлована производится исполнительная съемка в плане и по высоте. Съемку контуров плана котлована осуществляют путем промеров с помощью стальной рулетки, при этом намечаются разбивочные оси здания, которые закрепляются стальной проволокой, натянутой между конечными осевыми знаками. При вынесении точек в глубокий котлован на дне котлована закладывают геодезические знаки, на которые передают отметку с рабочего репера, находящегося на поверхности земли.

Для разбивки траншей под ленточные фундаменты от основных осей здания вправо и влево откладывают величины, указанные на рабочих чертежах, которые в сумме составляют ширину подошвы фундамента. При устройстве монолитных ленточных фундаментов ступенчатого типа ширина траншеи должна быть равной ширине фундамента плюс некоторая величина для установки опалубки.

Разбивка котлованов под столбчатые фундаменты ведется по разбивочным основным и вспомогательным осям, в створе которых намечаются центры столбчатых фундаментов. От центров фундаментов производится разбивка контура котлована и устраивается обноска.

Для устройства обноски с помощью теодолита провешивают линии, строго параллельные основным осям, образующим внешний контур здания. Перенос осей на обноску производится от закрепленных на местности осевых знаков. Строительная обноска служит для детальной разбивки осей зданий и их закрепления. Разметку стоек делают так, чтобы ни одна из них не попадала на разбиваемую ось. Материалом для стоек служит подтоварник. К стойкам с внешней стороны прибивают доски толщиной 30...40 мм. Верхнюю кромку

316

досок остругивают и устанавливают горизонтально. Наиболее рациональной является инвентарная металлическая обноска. Ее устанавливают на высоте 0,4...0,6 м от земли параллельно основным осям, образующим внешний контур здания, на расстоянии, обеспечивающем неизменность ее положения в процессе строительства.

Разбивка осей проверяется по акту. Отклонение габаритных размеров здания по строительной обноске не должно превышать 5 мм при их длине до 10 м и 20 мм при длине здания до 100 м и более.

В процессе строительства периодически производится контроль правильности положения обноски.

§ 26.5. Машины, механизмы и оборудование для земляных работ

Земляные работы производят механическим, гидромеханическим, взрывным и другими способами. В зависимости от указанных способов при производстве земляных работ выбирают соответствующие машины и механизмы, которые классифицируют на землеройные, землеройно-транспортные, гидромониторные установки, земснаряды, оборудование для уплотнения грунтов, бурения ям под опоры и столбы, транспортные средства.

26.2. Одноковшовые экскаваторы

317

Землеройные машины (одноковшовые и многоковшовые экскаваторы). Они предназначены для разработки грунта в отвал или в транспортные средства. Одноковшовые экскаваторы — универсальные машины для рытья котлованов, траншей, каналов, а также устройства насыпей и других земляных сооружений (26.2). Они оснащаются различным сменным навесным оборудованием: прямой лопатой для разработки грунта выше уровня стоянки экскаватора (26.2, а); обратной лопатой для разработки грунта ниже стоянки экскаватора (26.2,6); драглайном для рытья глубоких котлованов (26.2, в); стругом для планировочных работ (26.2, г). В строительной практике применяют экскаваторы с ковшами вместимостью 0,25; 0,4; 0,5; 0,65; 1; 1,25 и 2,5 м3.

' .УУ УУУ УУЛУУ УУ УУ /УУ //У УУУ У/У УУУ УУ УУ У// /У/ /// У?~2

26.3. Общий вид бульдозера:

1 — гидроцилиндр; 2 — штанга; 3 — отвал; 4 — нож

Многоковшовые экскаваторы имеют рабочий орган в виде ковшовой цепи или ковшового колеса. Они применяются для разработки траншей под фундаменты и инженерные сети.

Землеройные транспортные машины (бульдозеры, скреперы, грейдеры). Их используют для послойного копания, транспортировки, отсыпки и планировки грунтов.

Бульдозер (26.3) — гусеничный или колесный трактор (тягач),^ имеющий навесной режущий рабочий орган—отвал с системой привода. Бульдозеры применяют для копания, перемещения

'// /// .-// /// /// /V //У у/У У'/ УУ УУУ

грейдера™™* 2 ~ РЯМа; 3 ~ °ТВаЛ бульдозеРа; 4 ~ х°Довая часть; 5 - отвал авто-

26.4. Общий вид автогрейдера:

26.5. Схемы устройства скреперов:

• тоже,

а —скрепер с принудительной разгрузкой; б —тоже, с полупринудительной; в со свободной

и планировки грунта, а также для зачистки грунта в котлованах, разработанных другими землеройными машинами*

Грейдер (автогрейдер; 26.4) —агрегат, имеющий режущий рабочий орган —отвал, ходовую часть и систему управления отвалом и другими механизмами. Применяется для планировочных и профилировочных работ при устройстве дорожных оснований.

Скреперы (26.5)—агрегаты, состоящие из ковша, установленного на колеса с пневматическими шинами, и системами привода ковша и тягача (колесного или гусеничного). Скреперы бывают прицепные и самоходные, применяются для послойного копания, транспортирования, отсыпки слоями и планировки грунтов.

Гидромониторные установки и земснаряды, агрегаты (26.6). Они состоят из гидромониторов, магистральных трубопроводов, насосных станций и других сооружений. Ими размывают, транспортируют и укладывают грунт с помощью воды. Кроме того, они служат для намыва земляных сооружений плотин, насыпей под железные и шоссейные дороги, для разработки котлованов, каналов, спрямления русла рек, добычи и сортировки песка, гравия и т.п.

Грунтоуплотняющие машины и механизмы. Они предназначены для послойного уплотнения грунтов. К ним относятся крючковые и вибрационные катки, катки на пневмашинах, трамбовочные плиты, вибрационные установки, навесные гидротрамбовки, вибраторы и др.

318

319

а» «. !•■ ■■;' • * ' ■:■ ;| ■■!-i. n ' ■■ - " ■"■■ ''If

1-1

\ \

П 15 №

26.6. Средства гидромеханизации:

1 — насосная станция; 2 — магистральный трубопровод; 3 — гидромониторы; 4 — передвигаемые гидромониторы; 5 — разводящий водовод; б —лотки для канавы; 7 — самотечный пульповод; 8 — землесосная установка; 9 — напорный пульповод; 10 — всасывающее устройство; 11 —судно с насосной установкой; 12 —папильонажные сваи; 13 —плавучий пульповод; 14 —береговой пульповод; 15 —обвалование; 16 —намываемое земляное сооружение

§ 26.6. Способы производства земляных работ

Вертикальная планировка земляных масс осуществляется с целью обеспечения строительным площадкам проектных отметок.

При планировке площадки бульдозером его цикл работы состоит из резания и перемещения грунта, разгрузки и холостого хода. Резать и перемещать грунт целесообразно под уклон до 10...15° стружкой прямоугольного сечения и возможно большей толщины. Грунт срезается послойно каждый раз по одному и тому же следу на глубину 0,5 м ( 26.7, б). Затем гребни

320

а)

/Jy//////////%/////y///////?yjy'/y,f,

26.7. Схема работы бульдозера при планировке площадки:

а — схемы резания грунта; 6 — траншейный способ разработки грунта; в — групповая работа бульдозеров; 1 — резание тонкой стружкой одинаковой толщины; 2 — резание гребенчатым профилем; 3 — то же, слиповидным; 4 — грунт, перемещаемый одиночным способом; 5 — дополнительный объем грунта, перемещаемого двумя бульдозерами, двигающимися рядом

перемещения экскаватора

Взрыхленный участок длиной 800-1000^

Ко1ГЪ^штю^ШЮшча~^йШ'Ш'рц^к1Га(рёпёро^—

S обратном нп/ipaS/ienuu ,-

Л*/ //ада/? грунта Движение порожних скреперов

ДНижение груженых

Зона насыпи

''I'l'ITI'I'I'I'I'I'l'

26.8. Схема планирования площадок скреперами:

а — схемы разработки грунта; б — схема загрузки скреперов с помощью толкача; в — схема перемещения скреперов по эллипсу на участке с чередующимися насыпями и выемками; г — то же, при планировке площадки; / — разработка по схеме полоса рядом с полосой; 2 — то же, через полосу; 3 — то же, ребристо-шахматными проходками; 4 — форма стружки; 5 — набор грунта; 6 — разгрузка

между траншеями срезают и тем же способом углубляют выемку. В строительной практике часто применяют спаренную, или групповую, работу бульдозеров (26.7, б). Окончательную планировку грунта, уложенного бульдозером, осуществляют приподнятым отвалом при движении вперед либо опущенным отвалом при движении назад <26.8).

При разработке грунта скреперами ковш наполняется, транспортирует грунт к месту укладки и разгружает его

322

26.9. Планировка площадки экскаватором:

а — разрез и план выемки; б — план забоя; R — наибольший радиус резания; Лет — то же, на уровне стоянки; Др.к — радиус разгрузки ковша; Rprr — радиус разворота транспортной единицы

слоем необходимой толщины с частичным уплотнением. Разрабатывать скреперами мокрые, глинистые и сухие песчаные грунты не рекомендуется. Тяжелые грунты предварительно разрыхляют. Резать грунт скреперами можно тонкой стружкой, а также клиновидным и гребенчатым профилями. Применяют следующие схемы разработки грунта: полоса рядом с полосой, через полосу, ребристо-шахматным порядком и с загрузкой по цепочке.

Планировка площадки экскаваторами (26.9), оборудованными прямой лопатой, осуществляется в том случае, если рельеф местности позволяет вести разработку забоями достаточной высоты и грунт необходимо перевозить на большие расстояния. Забоем называют рабочую зону, включающую площадку, на которой находится экскаватор, часть разрабатываемого массива, где ведется выемка грунта, и площадку для транспортных средств. На планировочных работах чаще используют экскаватор с ковшом вместимостью 0,5... 1 м3. При разработке легких грунтов более эффективны сменные ковши большей вместимости со сплошной режущей кромкой. Планировать площадки экскаватором с прямой

323

26.10. Планировка гидромеханическим способом:

а — разрыв грунта гидромонитором; б — то же, с дополнительным разрывом грунта через скважину; в — Схема намыва площадки; г — размыв грунта попутным забоем сверху вниз; 1 — гидромонитор; 2 — первоначальный забой; 3 — скважина; 4 — канава для отвода пульповода; 5 — магистральный пульповод; 6 — распределительные пульповоды; 7 — дамба обвалования; 8 — водоотводные колодцы

лопатой рекомендуется боковыми проходками с подачей транспорта на уровне подошвы забоя параллельно оси перемещения экскаватора. При гидромеханическом способе планиров-к и (26.10) грунт разрабатывают, транспортируют и укладывают в тело сооружения или в отвал с помощью воды. Этот метод эффективен при легкоразмываемых грунтах и наличии воды. К преимуществам гидромеханизации относится непрерывность подачи грунта в труднодоступные участки, возможность разработки обводненных и подводных выемок без осушительных и водопонизительных работ, а также высокая производительность и низкая стоимость. При вертикальной планировке размывают грунт на участках выемок и укладывают его в насыпь. Большие площадки намывают грунтом из карьеров, расположенных на суше или на дне водоема. При разработке грунта на суше применяют гидромониторные установки, а при подводной разработке —землесосные снаряды.

Рытье котлованов. Котлованы —временные выемки, устанавливаемые для возведения фундаментов и частей здания или сооружения, расположенных ниже поверхности земли. По форме котлованы бывают с вертикальными или наклонными стенками (откосами). Стенки вертикальных откосов крепят. Крепить вертикальные стенки приходится в глубоких котлованах, а также в стесненных производ-

324

26.11. Крепление стенок котлованов и траншей:

а — подкосное; б — анкерное; в — горизонтальное с прорезями или сплошное; г

вертикальное сплошное; д — шпунтовое; 1 — стойка; 2 — забутка; 3 — бобышка; 4

подкос; 5 — сваи; 6— анкерная тяга; 7 — засыпка; 8 — распорка; 9 — шпунт ,

ственных условиях в грунтах, насыщенных водой. Различают крепления подкосные, анкерные, шпунтовые и др. (26.11).

Котлованы с откосами устраивают при глубине, превышающей допустимые пределы возведения с вертикальными стенками, и когда устройство креплений экономически нецелесообразно. Согласно СНиПу при отсутствии грунтовых вод наибольшую крутизну откосов устанавливают для выемок глубиной до 1,5 м от 1 : 0,5 до 1 : 0; при глубине 1,5.-3 м — от 1 : 1 до 1 : 0,25; при 3...5 м — от 1 : 1,25 до 1 : 0,5. Для более глубоких котлованов крутизну откосов назначают переменной, более пологой ко дну.

Технологический процесс устройства котлованов включает: разработку грунта с выгрузкой в транспортные средства или за бровку котлована, крепление вертикальных стенок, транспортирование грунта, срезку откосов и планировку дна, обратную засыпку пазух между стенками фундамента и котлована с разравниванием и уплотнением грунта. Разработка грунта при устройстве котлованов является ведущим процессом и выполняется экскаваторами с различным сменным оборудованием, бульдозерами, скреперами и гидромеханическом способом (26.12).

325

-fs

26.12. Разработка траншей экскаватором-

Рытье траншей. Траншея —это временная выемка, устраиваемая для укладки инженерных коммуникаций и возведения ленточных фундаментов. В строительной практике различают траншеи с вертикальными стенками, траншеи с откосами и траншеи смешанного профиля. Траншеи с вертикальными стенками без крепления устраивают в грунтах естественной влажности с ненарушенной структурой при отсутствии грунтовых вод и небольшой глубине (до 2 м). Во всех других случаях осуществляют крепление вертикальных стен траншеи. Выполняют это стационарными и инвентарными креплениями (см. 12.11). Траншеи с откосами разрабатывают в тех же случаях, что и котлованы с откосами. Крутизну откосов назначают по СНиПу в зависимости от глубины и свойств грунта. Траншеи смешанного профиля устраивают при значительной глубине и наличии грунтовых вод.

Технологический процесс устройства траншеи включает; разработку грунта с выгрузкой за бровку или в транспортные средства, крепление вертикальных стенок, транспортирование грунта, планировку дна, обратную засыпку и уплотнение грунта. Для разработки траншей используют землеройные машины. Схемы разработки грунта показаны на 26.12.

Возведение земляного полотна, укладка грунта и его уплотнение. Земляное полотно служит основанием для верхнего строения автомобильных и железных дорог и связано с устройством насыпей и выемок необходимой прочности и устойчивости. Технология возведения земляного полотна включает подготовительные и основные работы.

Способы производства работ зависят от их объемов, заданных сроков выполнения, свойств грунтов и дальности перемещения, высоты насыпей и глубины выемок, рельефа местности, гидрогеологических и климатических условий. Процесс устройства земляного полотна выполняют единым потоком с помощью взаимоувязанных комплектов машин или отдельными потоками по участкам с помощью нескольких комплектов машин, работающих последовательно или параллельно. В составе каждого комплекта назначают ведущую машину, по параметрам и производительности которой увязывают работу всех остальных входящих в комплект машин. Наиболее часто ведущими машинами являются скреперы, бульдозеры и экскаваторы. Разравнивание, уплотнение и окончательную планировку земляного полотна выполняют комплектами машин и механизмов, увязанных по производительности (бульдозерами, грейдерами, автогрейдерами, катками и т.п.).

Устройство оснований. Подготовка оснований под фундаменты состоит из подчистки дна котлованов и траншей и при необходимости уплотнения грунта в них. Цель подготовки — обеспечить наибольший контакт основания с подошвой фундамента. Подчистку дна котло-

327

ванов осуществляют бульдозером, который вслед за экскаватором срезает недобранный им грунт. Поверхность основания выверяют визированием осей стен и углов. Пересечения последних фиксируют колышками, отметку верха которых определяют нивелиром. Грунт до проектных отметок при подчистке срезают вручную. При механизированной подчистке в котлованах грунт срезают ниже проектных отметок и подсыпают до верха колышков песком. В этом случае почти исключается ручной труд и улучшается контакт фундаментов с основанием. Дно траншеи подчищают вручную.

Уплотнение грунтов. Если основание сформировано из слабых грунтов, предусматривают увеличение их несущей способности поверхностным или глубинным уплотнением. Поверхностное уплотнение грунтов осуществляют тяжелыми катками или пневматическими и дизельными трамбовками. Катки уплотняют грунт глубиной до 0,5 м, а тяжелые трамбовки —до 2,5 м. Песчаные и крупнообломочные грунты уплотняют вибрированием. Обычные виброплиты уплотняют грунт на глубину до 0,5 м, тяжелые —до 1 м. Переувлажненные грунты уплотняются плохо; они от ударов разжижаются и налипают на трамбовки. В таких случаях поверхность грунта перед трамбованием посыпают слоем щебня (гравия) или сухого грунта толщиной до 10 см. При уплотнении грунта глубину выемки котлована проектируют с учетом осадки основания.

Глубинное уплотнение грунтов осуществляют вибрированием. Сначала грунт увлажйяют до насыщения, погружая на расчетную глубину трубчатую перфорированную иглу диаметром 19...25 мм, через которую подают воду. Вслед за иглой рядом с ней в грунт погружают вибробулаву. Места погружения иглы располагают в шахматном порядке на расстоянии 0,8... 1 м.

Слабые глинистые и заиленные грунты уплотняют песчаными или грунтовыми сваями, которые устраивают с помощью инвентарной сваи-оболочки из цельнотянутой толстостенной трубы диаметром 400...500 мм с раскрывающимся башмаком. Эту сваю погружают копром или краном с вибратором, заполняют песком или другим грунтом с послойным уплотнением. По мере заполнения оболочки ее извлекают. Места погружения свай определяют расчетом. Таким способом ликвидируют просадочность лёссовых грунтов.

Устройство подушек. Для замены слоя слабого грунта под фундаментом, а также для увеличения площади распределения давления от фундамента устраивают песчаные или гравийные (щебеночные) подушки. В технологический процесс по устройству подушек входят работы по транспортированию и разгрузке материала, его разравниванию, увлажнению, уплотнению и выравниванию поверхности до проектной отметки.

Закрепление грунтов. Прочность основания, состоящего из слабых грунтов и трещиноватых горных пород, можно увеличить методами искусственного закрепления, к числу которых относятся

328

силикатизация, цементизация, смолизация и термическое закрепление. Технология закрепления грунтов предусматривает расчистку участков, погружение инъекторов, приготовление и нагнетание растворов, извлечение инъекторов, тампонаж скважин. Грунт закрепляют захватками —вертикальными полосами, равными длине перфорированной части трубы. Для нагнетания раствора применяют гидравлические насосы.

Лёссовидные грунты закрепляют обжигом, а также раствором жидкого натриевого стекла. При его взаимодействии с солями кальция, содержащимися в лёссах, образуется гель кремниевой кислоты, который цементирует частицы лёсса, превращая их в каменистую массу. Этот способ называется однорастворной силикатизацией. Пески с высоким коэффициентом фильтрации закрепляют растворами жидкого стекла и хлористого кальция. Вначале нагнетают раствор жидкого стекла, а затем хлористого кальция. Пылеватые пески закрепляют смесью растворов жидкого стекла и фосфорной кислоты. Для закрепления мелких песков применяют водный раствор карбомидной смолы в смеси с раствором соляной кислоты. Этот способ называется смолизацией. Для закрепления пористых суглинистых грунтов применяют термический способ. Суть его заключается в том, что при сжигании топлива вокруг скважины образуется столб обожженного прочного грунта, диаметр которого можно довести до 4...8 м. Трещиноватые скальные, а также гравелистые и рыхлые песчаные грунты закрепляют цементным раствором, который нагнетают в инъекторы по напорным шлангам насосами.

§ 26.7. Производство земляных работ в зимнее время. Буровые и взрывные работы

Мерзлый грунт в силу своей увеличенной механической прочности сильно усложняет его разработку механизмами, вследствие чего в зимних условиях значительно возрастают затраты труда, энергии и топлива, обусловливающие удорожание этого вида работ. Грунты, подлежащие разработке в зимнее время, необходимо предохранять от замерзания. Если это сделать заблаговременно по каким-либо причинам невозможно, мерзлый грунт оттаивают или разрыхляют, затем разрабатывают, транспортируют и укладывают в соответствии с требованиями СНиПа.

Предохранение грунта от промерзания осуществляется: утеплением его теплоизоляционными материалами (торфом, соломой, листьями, опилками, шлаком, снегом); введением в грунт различных химических составов; рыхлением грунта перед наступлением морозов. Для выбора способа предохранений грунта от

329

в)

а)

д) л/

/■■' /

/^ ' УХ ;:

кЛЪ % L W

-IS

26.13 .Оттаивание грунта паром, горячей водой и электрическим током:

а — паровая игла; б — водяная игла; в — электрические иглы; г — электроды, расположенные горизонтально; д — то же, вертикально

промерзания надо заранее точно знать расположение будущей застройки.

Оттаивание мерзлых грунтов может осуществляться паром. Вначале на определенном расстоянии бурят скважины, затем в них погружают перфорированные трубы (26.13, а), в которые подают пар. Устье скважины закрывается теплоизоляционным материалом. При этом способе увлажняется грунт и снижается его несущая способность. Поэтому он применяется редко и при небольших объема работ.

Более экономичным является оттаивание мерзлого грунта горячей водой. При этом способе горячая вода доставляется по трубопроводам. Пройдя группу погруженных трубопроводов (26.13, б), вода возвращается обратно в котельную установку для подогрева, а затем.

330

цикл повторяется. При этом способе грунт не увлажняется, однако требуется большое количество теплоты.

Самым простым и экономичным способом оттаивания грунта является его электроподогрев, который осуществляют электрическими иглами различных конструкций (26.13,в). Комплект игл (40...50 шт.) устанавливают на расстоянии 0,5... 1,3 м одна от другой. Простота изготовления таких игл делает их удобными для применения. Электроподогрев грунта можно осуществлять металлическими электродами (26.13, г, д), расположенными горизонтально в слое опилок, смоченных в электролите (раствором хлористого кальция или хлористого натрия). Применение горизонтальных электродов целесообразно при отогревании промерзшего грунта на глубину 0,4...0,8 м. При прогреве грунта \ используют металлические вертикальные электроды. Оттаивание Грунта в этом случае можно осуществлять по схемам: «сверху —вниз» (26.13, д) и «снизу — вверх» (26.13, г). В настоящее время оттаивание начинают от промезшего грунта. При этом оттаивание не доводят до поверхности, оставляя тонкий слой мерзлого грунта для предотвращения потери теплоты. При разработке траншей для оттаивания грунта эффективно применение агрегата системы Грот-Криваля и Ефименко, работающего на жидком топливе с паровым дутьем. При небольших объемах и наличии дровяных отходов отогрев грунта можно осуществлять с помощью костров, уложенных вдоль траншей.

Рыхление и разработку мерзлого грунта осуществляют взрывным или механическим способом. При взрывном способе разрабатываемую выемку делят на захватки: на первой захватке разрыхленный грунт разрабатывают экскаватором; на второй — работы не производят в соответствии с требованиями техники безопасности, на третьей —ведут буровые и взрывные работы.

Механическое рыхление осуществляют навесными рыхлителями на базе гусеничных тракторов, с помощью стального клина или шара, которые при падении с высоты 3...5 м разбивают смерзшийся грунт, либо разрыхляют верхний слой рыхлителями ударного действия, монтируемыми на экскаваторе, и другими способами.

Буровые работы осуществляют при инженерно-геологических изысканиях, понижении грунтовых вод, создании водоснабжения, устройстве свайных оснований, установке различного рода опор, посадке деревьев и др. В разрабатываемых грунтах бурильным инструментом бурят цилиндрические отверстия -~- выработки. Выработку диаметром до 75 мм и глубиной до 6 м называют шпуром, диаметром более 75 мм и глубже 6 м — скважиной. Шпуры и скважины бывают вертикальные, наклонные и горизонтальные. В зависимости от геологических и гидрологических условий выработки и их глубины применяют бурение следующих видов: ударное, ударно-канатное, вращательное, ударно-вращательное, вибрационное

331

и др. При бурении шпуров применяются перфораторы (пневматические бурильные, молотки) и электросверлильные станки термического бурения. При бурении скважин применяют самоходные установки ударно-канатного, вибрационного и колонкового бурения.

Взрывной способ разработки грунта является одним из мощных средств механизации трудоемких и тяжелых работ. Его применяют для разработки скальных пород, для рыхления мерзлых грунтов, а также для получения выемок способом массового выброса. Для взрыва используют взрывчатые вещества, которые по характеру своего действия подразделяют на инициирующие, бризантные и метательные.

Взрывные работы в строительной практике производятся специально обученным персоналом со строгим соблюдением правил производства взрывных работ и техники безопасности. Способы их производства описаны в специальной литературе.

"Основы строительного дела" Следующая страница >>>