Виды земляных сооружений

Содержание:

1.  Общие положения

2.  Виды земляных сооружений

3.  Классификация грунтов

4. Подготовительные  и вспомогательные работы при  возведении земляных сооружений

5. Определение  объемов земляных работ

6. Основные способы  разработки грунтов

7. Искусственное  закрепление грунта

8. Водоотлив и  водопонижение

9. Транспортировка  и уплотнение грунта

10. Выполнение  земляных работ в зимнее время

11. Техника безопасности

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.  Общие положения

Строительство любых зданий и сооружений вызывает необходимость  переработки грунтов, включающей в  свой состав 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, использование  которого полностью зависит от архитектора, 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. 

 

 

 

 

  2.  Виды земляных сооружений

В промышленном и гражданском  строительстве земляные работы приходится выполнять при устройстве котлованов и траншей под фундаменты и подземные коммуникации, при возведении земляного полотна дорог, а также 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;

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.

 

Рис. 1. Элементы откоса: а - выемки; б – насыпи. 

 

Для обеспечения устойчивости земляных сооружений (насыпей и выемок) их возводят с откосами, крутизну которых  характеризует отношение высоты h к заложению l, h/l=1/m, где m — коэффициент  откоса (рис.1).

Крутизна откосов определена строительными нормами и правилами (СНиП III-8-76 «Земляные сооружения») для  постоянных и временных земляных сооружении в зависимости от их глубины или высоты и вида грунта. Откосы насыпей постоянных сооружений делают более пологими, чем откосы выемок. Более крутые откосы допускают при устройстве временных котлованов и траншей.

3.  Классификация грунтов  

 

Грунтами в строительном производстве называют породы, залегающие в верхних слоях земной коры. Составляющими  грунтов являются минеральные частицы  различной крупности и органические примеси. По характеру структурных  связей частиц грунты делятся на два  класса:

¾  скальные грунты, где отдельные частицы сцементированы между собой, в результате чего грунт обладает большой прочностью;

¾  нескальные грунты, состоящие из разрушенных горных пород. В зависимости от крупности частиц, их содержания и количества органических примесей нескальные грунты делят на крупнообломочные, песчаные, супесчаные, глинистые, суглинистые, лессовые, илы и торф.

Свойства и количество грунта влияют на устойчивость земляных сооружений, трудоемкость разработки и стоимость работ.

Выбор наиболее эффективного способа разработки или укрепления грунта осуществляют с учетом его  основных свойств: плотности, влажности, коэффициента фильтрации, сцепления  и разрыхляемости.

Плотность — масса 1 м3 грунта в естественном состоянии (в плотном теле). Плотность песчаных и глинистых грунтов составляет 1,6...2,1 т/м3, а скальных неразрушенных грунтов — до 3,3 т/м3.

Влажность — степень насыщения грунта водой, которую характеризует отношение массы воды в грунте к массе твердых частиц грунта, выраженное в процентах. При влажности до 5% грунты считают сухими, 5...30% — влажными, а более 30% — мокрыми.

Коэффициент фильтрации — показатель способности грунта пропускать (дренировать) воду. Он измеряется количеством воды, пропускаемым в сутки и зависит от состава и плотности грунта. Для песчаного грунта этот коэффициент находится в пределах 0,5...75, глинистого— 0,001...1 м/сут.

Сцепление — показатель начального сопротивления грунта сдвигу. Зависит от вида грунта и его влажности и составляет для песчаных грунтов 3...50 кПа, для глинистых — 5...200 кПа.

Разрыхляемость — показатель способности грунта увеличиваться в объеме за счет уменьшения плотности при его разработке. Этот показатель характеризуется коэффициентом разрыхления. Различают коэффициент первоначального и остаточного разрыхления: Кр и Ко.р.

Коэффициент первоначального  разрыхления представляет собой  отношение объема разрыхленного  грунта к объему грунта в естественном состоянии.

Для песчаных грунтов Кр составляет 1,08. ..1,17, суглинистых— 1,14... 1,28 и глинистых — 1,24...1,3.

Уложенный в насыпь грунт  даже под влиянием массы вышележащих  слоев или механического уплотнения не достигает того объема, который  он занимал до разработки.

Отношение объема уплотненного грунта к объему грунта до его разработки характеризует коэффициент остаточного  разрыхления. Для песчаных грунтов  он составляет 1,01... 1,025, суглинистых  — 1,015...1,05 и глинистых — 1,04...10,9.

Плотность и сцепление  грунта в основном влияют на трудность  его разработки. Классификация грунтов  по трудности разработки приведена  в ЕНиР (сборник 2, вып. 1, раздел 1, Техническая часть, табл. 1 и 2) с учетом вида используемых машин. При разработке одноковшовыми экскаваторами грунты по трудности разработки подразделяются на шесть групп, многоковшовыми и скреперами — на две группы, а при ручной — на семь групп.

В процессе производства земляных работ часто возникает необходимость  в осушении и закреплении грунта с использованием метода электроосмоса или в температурном воздействии на грунт при его оттаивании и искусственном замораживании. В этих случаях требуется знать электропроводность и теплофизические свойства грунта, которые в основном зависят от степени влажности грунта, но не от его вида.

4. Подготовительные  и вспомогательные работы при  возведении земляных сооружений

Возведение земляных сооружений требует выполнения подготовительных и вспомогательных работ. К подготовительным работам относятся: подготовка территории, геодезическая разбивка, обеспечение  водоотвода и осушение, прокладка  дорог.

К вспомогательным работам  относятся: устройство временных креплений  котлованов и траншей, обеспечение  водоотлива или понижения уровня грунтовых вод, искусственное закрепление  слабых грунтов.

Разбивка земляных сооружений предусматривает установление и закрепление их положения на местности. Выполняют разбивку по разбивочным чертежам, привязанным к сетке координат данной площадки. Методы разбивки зависят в основном от вида сооружения и способа производства работ. Различают разбивочные работы для отдельных котлованов, земляных сооружений линейного типа (дороги, каналы, плотины и т. п.), сооружений с развитыми по всем направлениям в плане контурам и т. п.

Разбивку котлованов начинают с выноса и закрепления на местности  створными знаками основных разбивочных  осей, за которые в большинстве  случаев принимают главные оси  здания: I—I и II—II (рис.2,а). Затем вокруг будущего котлована на расстоянии 2...3 м от его бровки параллельно основным разбивочным осям устанавливают  обноску, состоящую из забитых в грунт металлических стоек или вкопанных деревянных столбов и прикрепленных к ним досок на высоте, обеспечивающей свободный проход людей. Доска должна быть толщиной не менее 40 мм, иметь обрезную грань, обращенную кверху, и крепиться не менее чем на трех стойках. В местах пропуска транспорта делают разрывы. На местности со значительным уклоном обноску устраивают уступами. На доски обноски переносят основные разбивочные оси, а от них размечают все остальные оси здания, закрепляя их гвоздями или пропилами и нумеруя. После возведения подземной части здания основные разбивочные оси переносят на его цоколь.

 

 

Рис. 2. Схемы разбивки котлованов (а) и траншеи (б): 1 — обноска; 2 — доска; 3 — стойка

Для линейно-протяженных  сооружений устраивают только поперечные обноски, располагающиеся на прямых участках через 50 м, а на закругленных — через 20 м. Обноску устраивают также на всех пикетах и точках перелома профиля. Применяют металлические  инвентарные обноски (рис.2,6).

Высотную разбивку и вынос  отметок выполняют методом геометрического  нивелирования от реперов геодезической  разбивочной основы, которых должно быть не менее двух.

Правильность разбивки проверяют  проложением контрольных полигонометрических теодолитных и нивелирных ходов. Ошибка при этом не должна превышать погрешности разбивки.

Временное крепление  стенок выемок. В стесненных условиях и в водонасыщенных грунтах стенки траншей и котлованов приходится делать вертикальными, с установкой временных креплений. Временное крепление выполняют из деревянного или металлического шпунта, деревянных щитов с опорными стойками, щитов с распорными рамами (рис.3).

 

 

Рис. 3. Крепление  стенок шпунтом (а), щитами с опорными стойками (б), щитами с распорными рамами (в)

1-анкерная связь; 2-оттяжка, 3 опорная стойка; 4-направляющая; 5-шпунтовое ограждение, 6- щиты, 7-стойка  распорной рамы, 8 –распорка.

Стенки выемок глубиной более 8 м часто крепят, используя метод  «стена в грунте»,

Шпунтовое ограждение применяют  при водонасыщенных грунтах вблизи существующих зданий и сооружений. Шпунт погружают до разработки выемки.

В грунтах естественной влажности  стенки котлованов и траншей целесообразно  крепить деревянными щитами с  опорными стойками. Щитовое крепление  устраивают в процессе разработки выемки или после, в зависимости от степени  подвижности грунта. Наиболее эффективными являются крепления с инвентарными распорными рамами из металлических  трубчатых стоек и распорок. Они  имеют сравнительно небольшую массу, легко собираются и разбираются. Телескопическая конструкция распорки дает возможность регулировать ее длину, а наличие муфты с винтовой нарезкой позволяет плотно прижимать  щиты к стенкам выемки. Распорки со стойками крепят между собой на различной высоте с помощью штырей.

5. Определение  объемов земляных работ 

 

Объемы производства разрабатываемого грунта определяют в плотном теле по объему грунта при основных производственных процессах и площади поверхности  при подготовительных и вспомогательных  процессах (планировка откосов, пропашка поверхности и т. д.). При проектировании земляных сооружений подсчет объема разрабатываемого грунта сводят к определению  объемов различных геометрических фигур, ограниченных ровными плоскостями. Наиболее часто приходится определять объемы котлованов и траншей.