|
ГРУНТЫ И ИХ СТРОИТЕЛЬНЫЕ СВОЙСТВАСтр 1 из 11Следующая ⇒ 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. ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫЕ И ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЪЕМОВ РАЗРАБАТЫВАЕМОГО ГРУНТА Для основных производственных процессов объемы разрабатываемого грунта определяют в м3 в плотном теле. Для некоторых подготовительных и вспомогательных процессов (пропашка поверхности, планировка откосов и т. п.) объемы определяют в м2 поверхности. Подсчет объемов разрабатываемого грунта сводится к определению объемов различных геометрических фигур, определяющих форму того или иного земляного сооружения. При; этом допускается, что объем грунта ограничен плоскостями и отдельные неровности не влияют значительно на точность расчета. В практике промышленного и гражданского строительства приходится главным образом рассчитывать объемы котлованов, траншей (и других протяженных сооружений) и объемы выемок и насыпей при вертикальной планировке площадок.
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. 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. ГРУНТЫ И ИХ СТРОИТЕЛЬНЫЕ СВОЙСТВА В строительном производстве грунтами называют породы, залегающие в верхних слоях земной коры. Свойства и качество грунта влияют на устойчивость земляных сооружений, трудоемкость разработки и стоимость работ. Для выбора наиболее эффективного способа произ-водства работ следует учитывать основные характеристики грунтов: плотность, влажность, сцепление, разрых-ляемость и угол естественного откоса. Плотностью называется масса 1 м3 грунта в естественном состоянии (в плотном теле). Плотность песчаных и глинистых грунтов 1,6...2,1 т/м3, скальных неразрых-ленных грунтов — до 3,3 т/м3. Влажность характеризуется степенью насыщения грунта водой, которая определяется отношением массы воды в грунте к массе твердых частиц грунта и выражается в процентах. При влажности более 30 % грунты считаются мокрыми, а при влажности до 5 % — сухими. Сцепление характеризуется начальным сопротивлением грунта сдвигу. Сила сцепления для песчаных грунтов составляет 3...50 кПа, для глинистых — 5...200 кПа. От плотности и силы сцепления между частицами грунта в основном зависит производительность землеройных машин. Классификация грунтов по трудоемкости их разработки в зависимости от конструктивных особенностей используемых землеройных машин и свойств грунта приводится в ЕНиР (сб. 2, вып. 1, разд. I, Техн. часть, табл. 1 и 2). Так, для одноковшовых экскаваторов грунты подразделяют на шесть групп, для многоковшовых— на две, для бульдозеров и грейдеров — на три группы и т. п. При разработке грунтов вручную их делят на семь групп. Как при механизированной, так и при ручной разработке в состав первой группы- входят легко разрабатываемые грунты, а последней — трудно разрабатываемые. Грунт, находящийся в естественном состоянии, разрыхляется в процессе его разработки. При этом объем грунта увеличивается, а плотность уменьшается. Это явление, называемое первоначальным разрыхлением грунта, характеризуется коэффициентом первоначального разрыхления Кр. Этот коэффициент представляет собой отношение объема разрыхленного грунта к объему грунта в естественном состоянии; для песчаных грунтов Кр— 1,08...1,17, суглинистых КР= 1,14... 1,28, глинистых Кр = 1,24...1,3. Уложенный в насыпь разрыхленный грунт уплотняется под влиянием массы вышележащих слоев грунта или механического уплотнения, движения транспорта, смачивания дождем и т. д. Однако грунт не занимает того объема, который он занимал до разработки, сохраняя остаточное разрыхление, показателем которого является коэффициент остаточного разрыхления грунта Ко.Р; для песчаных грунтов К0.р= 1,01... 1,025, суглинистых— 1,015...1,05, глинистых— 1,04...1,09. Для обеспечения устойчивости земляных сооружений (насыпей, выемок) их возводят с откосами, крутизна которых характеризуется отношением высоты к заложению: h/а=1/т (см. рис. У.1,б,е), где т — коэффициент откоса. Крутизна откоса зависит от угла естественного откоса, при котором грунт находится в состоянии предельного равновесия. На угол естественного откоса влияют угол внутреннего трения, сцепление и давление вышележащих слоев грунта. При отсутствии сцепления предельный угол естественного откоса равен углу внутреннего трения. В грунтах, имеющих сцепление, угол естественного откоса изменяется от максимальной величины в верхней части выемки или насыпи до минимальной — в нижней, приближаясь к углу внутреннего трения. В связи с этим откосы высоких насыпей и глубоких выемок устраивают с переменной крутизной, с более пологим очертанием внизу. Строительными нормами и правилами установлены значения крутизны откосов для постоянных и временных земляных сооружений в зависимости от их глубины или высоты. Откосы насыпей постоянных сооружений делают более пологими, чем откосы выемок. Некоторые процессы, выполняемые при производстве земляных работ, связаны с пропусканием через грунт электрического тока (осушение электроосмосом, оттаивание током). Поэтому практическое значение имеет также и электропроводность грунта. Так как минеральные частицы, входящие в состав грунта, обычно не являются проводниками, электропроводность грунта зависит от степени насыщения его влагой. В процессе производства земляных работ приходится сталкиваться с явлениями замерзания и оттаивания грунта; причем эти процессы могут быть естественными и искусственными. Поэтому имеют значение и теплофи-зические характеристики грунтов—их теплоемкость и теплопроводность. Они также в большей степени зависят от влажности грунта, так как значения этих величин для воды значительно выше, чем для минеральных частиц.
Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычислить, когда этот... Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)... ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала... Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом... Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|