Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







ГРУНТЫ И ИХ СТРОИТЕЛЬНЫЕ СВОЙСТВА





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 способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

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 ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...





Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:


©2015- 2024 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.