Глава V . ЗЕМЛЯНЫЕ РАБОТЫ

Глава V. ЗЕМЛЯНЫЕ РАБОТЫ

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

При строительстве любого здания или сооружения, прокладке инженерных коммуникаций, планировке и благоустройстве территорий ведут переработку грун-та: его разработку, перемещение и укладку в сооруже­ние. В ряде случаев выполнению этих процессов предше­ствуют или сопутствуют подготовительные и вспомога­тельные процессы. Подготовительные процессы осущест­вляют до начала разработки грунта, вспомогательные — до возведения земляных сооружений или в процессе их возведения. Весь этот комплекс процессов обычно назы­вают земляными работами.

В промышленном и гражданском строительстве зем­ляные работы выполняют при устройстве траншей и кот­лованов, при возведении земляного полотна дорог, пла­нировке площадок. Все эти земляные сооружения (рис. У.1) создают путем образования выемок в грунте или возведения из него насыпей. Выемки и насыпи могут быть временными и постоянными. Например, траншея для трубопровода является временной выемкой, так как будет засыпана после укладки в нее трубопровода. Кот­лован же под зданием с подвалом является постоянной выемкой — он будет существовать в течение всего вре­мени эксплуатации сооружения, только незначительная часть по периметру котлована будет засыпана по окон­чании возведения подземной части здания.

Временную выемку, имеющую ширину до 3 м и дли­ну, значительно превышающую ширину, называют тран­шеей. Выемку, длина которой равна ширине или не превышает десятикратной ее величины, называют котло­ваном. Котлованы и траншеи имеют дно и боковые по­верхности, наклонные откосы или вертикальные стенки. Временные выемки, закрытые с поверхности и устраи­ваемые для сооружения транспортных и коммунальных тоннелей и других целей, называют подземными выра­ботками.

После устройства подземных сооружений и частей зданий грунт из отвала укладывают в так называемые «пазухи» (пространства между боковой поверхностью сооружения и откосом котлована) для полного закрытия подземного сооружения или коммуникаций. Такие зем­ляные сооружения называют обратной засыпкой.

Земляные работы характеризуются значительной стоимостью и трудоемкостью: например, в промышлен­ном строительстве они составляют около 15 % стоимо­сти и 18...20 % трудоемкости общего объема работ.

В современном строительстве грунт перерабатывают механизированным способом с помощью различных зем-

 

/ — поперечный профиль выемок: а — траншея прямоугольного профиля; б — котлован (траншея) трапецеидальной формы; в—профиль постоянной выем­ки; // — сечения подземных выработок: г—круглой; д — прямоугольной; /// — профили насыпи: е — временной; ж — постоянной; IV — обратная засып­ка: а —пазух котлована; и — траншеи; / — бровка откоса; 2 — откос; 3—бер­ма; 4 — основание откоса; 5 — дно выемки; 6 — банкет; 7 —нагорная канава

леройных, землеройно-транспортных машин, средствами гидромеханизации, бурением, а также взрывным спосо­бом. Однако на многих объектах еще применяется руч­ной труд: при мелких рассредоточенных объемах работ, прокладке подземных инженерных сетей, устройстве фун­даментов в стесненных условиях, зачистке и оформлении дна и откосов котлованов, укладке и уплотнении грунта в стесненных условиях и т. п. Производство работ вруч­ную даже в небольших объемах влияет на общие затра­ты труда, так как производительность ручного труда в 20...30 раз ниже механизированного. В связи с этим разработку грунта вручную разрешается производить только в местах, недоступных для механизмов.

Подготовка территории строительной площадки

Подготовительные процессы, проводимые с целью подготовки территории строительной площадки к рабо­там, в общем случае включают: расчистку территории площадки, отвод поверхностных и грунтовых вод, созда­ние геодезической разбивочной основы.

Расчистка территории. При расчистке территории впервые осваиваемой площадки пересаживают зеленые насаждения, если их используют в дальнейшем, защища­ют их от повреждений, корчуют пни, очищают площадку от кустарника, сносят ненужные строения, снимают пло­дородный слой почвы. Зеленые насаждения, не подле­жащие вырубке или пересадке, обносят общей оградой. Стволы отдельно стоящих деревьев, попадающих в зону работ, предохраняют от повреждений, покрывая отхода­ми пиломатериалов. Отдельно стоящие кусты пересажи­вают. Деревья и кустарники, пригодные для озеленения, должны быть выкопаны или пересажены в специально отведенную охранную зону.

Деревья валят с помощью механических или электри­ческих пил, тракторами. Тракторами с трелевочно-корче­вальными лебедками или бульдозерами с высоко подня­тыми отвалами валят деревья с корнями и корчуют пни. Пни, не поддающиеся корчевке, расщепляют взрывом. Кусторезами расчищают территорию от кустарника. Для этой же операции применяют бульдозеры с зубьями-рых­лителями на отвале, корчеватели-собиратели. Кусторез является сменным оборудованием к гусеничному трактору. Деревянные неразборные, каменные и бетонные стро­ения сносят посредством разламывания и обрушения. Для обрушения строений применяют автокраны или кра­ны-экскаваторы, оборудованные в качестве ударного эле­мента металлическим шаром. Деревянные строения или лом от его разборки можно сжигать на месте по согласо­ванию с местными Советами народных депутатов, по­жарной и санитарной инспекцией.

Деревянные разборные строения разбирают, отбрако­вывая сборные элементы для последующего их использо­вания. Монолитные железобетонные и металлические строения разбирают по специально разработанной схеме сно­са, обеспечивающей устойчивость строения в целом. Чле­нение на блоки разборки начинают со вскрытия армату­ры. Затем блок закрепляют, режут арматуру и обламы­вают. Металлические элементы срезают после раскреп­ления. Разборку ведут краном.

Схема сноса сборных железобетонных строений обратна схеме монтажа. Перед началом изъятия элемент осво­бождают от связей. Сборные железобетонные конструк­ции, не поддающиеся поэлементному разделению, расчле­няют как монолитные.

Плодородный слой почвы, подлежащий снятию с за­страиваемых площадей, срезают и перемещают в специ­ально отведенные места, где складируют для последую­щего использования. При этом плодородный слой следует предохранять от смешивания с нижележащим слоем, за­грязнения, размыва и выветривания.

Строительная площадка должна быть ограждена ли­бо обозначена соответствующими знаками и надписями

 

Б — роторный экскаватор;

в, г, д — профи­ли траншей, разрабатываемых многоковшовыми экскаваторами;

 / — базовая машина;

Ковшовый ротор;

Конвейер

 

У.35. Пневмопробойник

/ — корпус; 2 —съемный расширитель; 3 —ударник; 4 — окна; 5 —золотник; 6 — реверсивное устройство; 7 — шланг

грунтах отверстия для труб диаметром 100... 400 мм на глубине более 3 м. В мало

сжимаемых грунтах (песке, супеси) для обеспечения устойчивости стенок дополни­тельно к горизонтальному

усилию необходимо применять поперечное и вибрационное воздействие, что позволяет получать отверстия

диаметром до 300 мм.

Продавливание (рис. У.34, б) применяют для проклад­ки стальных труб диаметром 500... 1800 мм либо коллек­торов квадратного или прямоугольного сечения на рас­стояние до 80 м. В грунт последовательно вдавливают звенья труб со сваркой, разработкой грунта внутри тру­бы и удалением его через прокладываемую трубу посред­ством шнековой установки или гидромеханическим ме­тодом — путем размыва грунта внутри трубы струей воды и последующей откачки пульпы насосом (при легко размываемых грунтах) или желонками с нара­щиванием рукоятки их. Трубы используют часто как футляры для размещения в них основных трубопрово­дов.

Бурение (рис. У.34, в) применяют для прокладки в глинистых грунтах трубопроводов диаметром 800...... 1000 мм на длину 80... 100 м. Конец трубы снабжается режущей коронкой увеличенного диаметра, и труба при­водится во вращение от мотора, установленного на бров­ке котлована. Поступательное движение трубе сообщает реечный домкрат с упором в заднюю стенку котлована. Грунт, заполняющий трубу изнутри, может удаляться, как в предыдущем случае.

Пневмопробивку ведут при помощи специального про­ходческого снаряда виброударного действия — пневмо-пробойника. Пневмопробойник (рис. У.35) представляет собой самодвижущуюся пневматическую машину, кор­пус которой является рабочим органом, образующим скважину. Ударник под действием сжатого воздуха со­вершает возвратно-поступательное движение и наносит удары по переднему внутреннему торцу корпуса, забивая его в грунт. Пневмопробойник позволяет проходить скважины длиной до 50 м для трубопроводов диаметром до 300 мм. Применение пневмопробойников резко уве­личивает производительность труда по сравнению с тра­диционными методами бестраншейной прокладки под­земных коммуникаций.

§ 27. ГИДРОМЕХАНИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА ГРУНТА

Гидромеханический метод основан на использовании кинетической энергии потока воды для разработки, транспортировки и укладки грунта. Применение этого метода целесообразно при больших объемах работ, уст­ройстве насыпей с минимальной осадкой, наличии доста­точных ресурсов воды и электроэнергии.

Технологический процесс гидромеханизации включа­ет: размыв грунта в забое и перевод его в полужидкую массу (пульпу), транспортировку и укладку (намыв) пульпы в сооружение или в отвал.

Разрабатывать грунт можно в надводных и подвод­ных забоях.

В надводных забоях сухой грунт размывают гидро­мониторным способом. Основное технологическое сред­ство — гидромонитор, который представляет собой сталь­ной ствол с насадкой и шарнирными сочленениями, обеспечивающими вращение ствола в вертикальной и го­ризонтальной плоскостях для направления водяной струи на фронт забоя (рис. У.36, а). Вода поступает к гидромонитору по трубопроводу под значительным на­пором (60...80 м), создавая удельное давление на фронт забоя 0, 5... 4, 3 МПа. В результате ударного действия струи грунт разрушается и образуется пульпа. В за­висимости от рода грунта и высоты забоя расход во­ды на 1 м³ разрабатываемого грунта составляет 3......15 м³.

Разработка грунта может производиться встречным забоем, когда гидромонитор располагается на подошве забоя и размыв ведут снизу вверх, или попутным забо­ем— с расположением гидромонитора над фронтом за­боя и размывом грунта сверху вниз.

В первом случае (рис. У.36, б) обеспечивается высо­кая производительность гидромонитора за счет периоди­ческих обвалов грунта, нависающего над зоной подмыва (вруба). Этот эффект достигается при применении для отбойки грунта высоконапорной воды или взрывчатых веществ (взрывание грунта). Так как гидромонитор может оказаться среди потоков пульпы, ее следует на­правлять в обход гидромонитора. При попутных забоях (рис. У.36, в) производитель­ность гидромонитора ниже, но перемещается он по су­хому грунту, а поток пульпы, приобретая от водяной

У.38. Намыв грунта

А —эстакадным способом;

б — безэстакадным способом;

/ — водовыпускная труба;

2 — грунтовые валы (обваловывание);

3 — водосборный колодец (дре­наж);

4 — магистральный пульпопровод

способе стоимость и трудоемкость начальной проходки трубопровода незначительны, но в дальнейшем прихо­дится периодически наращивать и перемонтировать выпускные патрубки, что задерживает процесс намыва. Возведение насыпей методом намыва обеспечивает значительную плотность грунта, в связи с чем к искус­ственному уплотнению грунта не прибегают, а придают насыпи небольшой запас высоты — 1, 5% при суглини­стых и супесчаных грунтах и 0, 75 % при песчаных на последующую усадку.

 

БУРЕНИЕ ГРУНТОВ

 

В строительстве бурение используют при исследова­нии свойств и качеств грунтов, определении уровня грунтовых вод, устройстве скважин водоснабжения и во-допонижения грунтовых вод, выполнении земляных работ с применением взрывчатых веществ, разработке и дроблении твердых пород, устройстве свайных фунда­ментов, искусственном закреплении грунтов и т. п. Для этого в земной коре сооружают вертикальные, наклон­ные или горизонтальные цилиндрические выработки раз­ных диаметров и глубин.

Буровые выработки делают в виде шпуров и скважин. Шпуры — это цилиндрические выработки диаметром до 75 мм и глубиной до 5 м, скважины — выработки более глубокие с диаметром, превышающим 75 мм. Верхнюю часть шпура или скважины называют устьем, нижнюю (дно выработки), —забоем, боковые поверхности — стенками, разрушенную породу в забое скважины — бу­ровой мелочью.

По характеру образования буровых выработок раз­личают бурение сплошным забоем и колонковое. Прибурении сплошным забоем всю породу в скважине раз­рушают и удаляют в разрушенном виде. При колонковом бурении породу разрушают лишь по кольцевой поверх­ности забоя, а внутреннюю часть породы в виде ци­линдра (керна) извлекают из скважины целиком.

Сопротивляемость конкретного грунта бурению — бу-римость — характеризуется временем чистого бурения 1 м скважины (шпура) и колеблется от 3 мин (для мяг­ких пород) до 15... 25 мин (для крепких).

При бурении породу разрушают механическим или физическим воздействием.

Физические способы бурения

К основным физическим способам бурения относятся термический и гидравлический. В стадии разработки и производственной апробации находятся электрогид­равлический, плазменный, ультразвуковой и некоторые другие. При термическом способе бурения горные породы раз-рушаются высокотемпературными источниками тепла — открытым пламенем. Рабочим органом станка термиче­ского бурения является термобур с огнеструйной горел­кой (рис. У.41, а, б), из которой со сверхзвуковой ско­ростью на забой скважины направляется газовая струя с высокой температурой. В камеру сгорания через фор­сунку подают смесь тонкораспыленного керосина с га­зообразным кислородом. Образующиеся внутри камеры газообразные продукты горения с температурой до 2000 °С под действием давления внутри камеры вылета­ют со скоростью около 2000 м/с через отверстия в днище горелки и воздействуют на забой скважины. Горелку охлаждают водой и удаляют из скважины разрушенную породу.

Передвижные станки термического бурения на гусе­ничном и автомобильном ходу и ручные термобуры имеют в принципе аналогичное устройство. Ручной тер­мобур представляет собой металлическую штангу-кожух диаметром 30 мм, в котором имеется горелка с системой охлаждения. Керосин и газообразный кислород поступа-

ПЕРВАЯ ЗАХВАТКА

У.53. Блочная разработка грунта

а — нарезка щелей баровой машиной; б — разработка котлована с извлечени­ем блоков из забоя строительным краном; в — то же, с извлечением блоков трактором; / — мерзлый слой грунта; 2 —режущие цепи (бары); 3 — экска­ватор; 4 — щели в мерзлом грунте; 5 —нарезанные блоки; 6 —удаляемые блоки; 7 — стоянка крана; В — транспортное средство; 9 — клещевой захват; 10 — строительный кран; 11 — трактор

лями зависят от размеров кромки ковша экскаватора (размеры блоков должны быть на 10... 15 % меньше ши­рины зева ковша экскаватора). Для отгрузки блоков применяют экскаваторы с ковшами вместимостью от 0, 5 м³ и выше, оборудованные преимущественно обрат­ной лопатой, так как выгрузка блоков из ковша прямой лопатой очень затруднена. Для нарезки щелей в грунте применяют оборудование различных видов, устанавли­ваемое на экскаваторах и тракторах. Экскаватор, обору­дованный ножом на рукоятке обратной лопаты вместо ковша, делает прорези на себя по принципу работы об­ратной лопаты. Длина прорези зависит от типа экскава­тора, а ширина прорезаемой щели доходит до 15 см. Машиной можно вести нарезку и отгрузку грунта при смене оборудования.

Нарезать щели в мерзлом грунте можно также с по­мощью роторных экскаваторов, у которых ковшовый ро­тор заменен фрезерующими дисками, снабженными

зубьями. Для этой же цели применяют дискофрезерные машины, являющиеся навесным оборудованием к трак­тору.

Для нарезки щелей в мерзлом грунте наиболее эф­фективны баровые машины, рабочий орган которых со­стоит из врубовой цепи, смонтированной на базе трак­тора или траншейного экскаватора. Баровые машины прорезают щели глубиной 1, 3... 1, 7 м. Достоинство цеп­ных машин по сравнению с дисковыми — относительная легкость замены наиболее быстро изнашивающихся час­тей рабочего органа — сменных зубьев, вставляемых во врубовую цепь.

Глава V. ЗЕМЛЯНЫЕ РАБОТЫ

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

При строительстве любого здания или сооружения, прокладке инженерных коммуникаций, планировке и благоустройстве территорий ведут переработку грун-та: его разработку, перемещение и укладку в сооруже­ние. В ряде случаев выполнению этих процессов предше­ствуют или сопутствуют подготовительные и вспомога­тельные процессы. Подготовительные процессы осущест­вляют до начала разработки грунта, вспомогательные — до возведения земляных сооружений или в процессе их возведения. Весь этот комплекс процессов обычно назы­вают земляными работами.

В промышленном и гражданском строительстве зем­ляные работы выполняют при устройстве траншей и кот­лованов, при возведении земляного полотна дорог, пла­нировке площадок. Все эти земляные сооружения (рис. У.1) создают путем образования выемок в грунте или возведения из него насыпей. Выемки и насыпи могут быть временными и постоянными. Например, траншея для трубопровода является временной выемкой, так как будет засыпана после укладки в нее трубопровода. Кот­лован же под зданием с подвалом является постоянной выемкой — он будет существовать в течение всего вре­мени эксплуатации сооружения, только незначительная часть по периметру котлована будет засыпана по окон­чании возведения подземной части здания.

Временную выемку, имеющую ширину до 3 м и дли­ну, значительно превышающую ширину, называют тран­шеей. Выемку, длина которой равна ширине или не превышает десятикратной ее величины, называют котло­ваном. Котлованы и траншеи имеют дно и боковые по­верхности, наклонные откосы или вертикальные стенки. Временные выемки, закрытые с поверхности и устраи­ваемые для сооружения транспортных и коммунальных тоннелей и других целей, называют подземными выра­ботками.

После устройства подземных сооружений и частей зданий грунт из отвала укладывают в так называемые «пазухи» (пространства между боковой поверхностью сооружения и откосом котлована) для полного закрытия подземного сооружения или коммуникаций. Такие зем­ляные сооружения называют обратной засыпкой.

Земляные работы характеризуются значительной стоимостью и трудоемкостью: например, в промышлен­ном строительстве они составляют около 15 % стоимо­сти и 18...20 % трудоемкости общего объема работ.

В современном строительстве грунт перерабатывают механизированным способом с помощью различных зем-

 

/ — поперечный профиль выемок: а — траншея прямоугольного профиля; б — котлован (траншея) трапецеидальной формы; в—профиль постоянной выем­ки; // — сечения подземных выработок: г—круглой; д — прямоугольной; /// — профили насыпи: е — временной; ж — постоянной; IV — обратная засып­ка: а —пазух котлована; и — траншеи; / — бровка откоса; 2 — откос; 3—бер­ма; 4 — основание откоса; 5 — дно выемки; 6 — банкет; 7 —нагорная канава

леройных, землеройно-транспортных машин, средствами гидромеханизации, бурением, а также взрывным спосо­бом. Однако на многих объектах еще применяется руч­ной труд: при мелких рассредоточенных объемах работ, прокладке подземных инженерных сетей, устройстве фун­даментов в стесненных условиях, зачистке и оформлении дна и откосов котлованов, укладке и уплотнении грунта в стесненных условиях и т. п. Производство работ вруч­ную даже в небольших объемах влияет на общие затра­ты труда, так как производительность ручного труда в 20...30 раз ниже механизированного. В связи с этим разработку грунта вручную разрешается производить только в местах, недоступных для механизмов.

12345678910Следующая ⇒

Поделиться: