Состав, определение объемов, охрана природы при производстве земляных работ. Выбор способа и комплекта машин для конкретных производственных условий на основании технико-экономических расчетов, а также механическое и послойное рыхление мерзлых грунтов.
В освоенных районах верхняя грунтовая толща обычно представлена культурным слоем с установившимся водно-тепловым режимом, причем грунты не имеют резко выраженных генетических горизонтов и часто перемешаны со шлаком, строительным мусором, древесными остатками и т. д. В состав земляных работ входят: устройство временных дорог; очистка полосы в пределах красных линий; удаление плодородного слоя грунта с дорожной полосы и его складирование в штабели с последующим использованием для устройства газонов и полос зеленых насаждений; строительство водостоков, подземных сооружений , а при необходимости и глубоких дренажей, различных прослоек и теплоизоляционных слоев, регулирующих водно-тепловой режим земляного полотна; разбивка полотна; устройство площадок для остановки общественного транспорта, разделительных полос и газонов, автомобильных стоянок; устройство корыта при нулевом профиле земляного полотна и в выемках; планировочные, отделочные и укрепительные работы. При этом учитывают трудность разработки грунтов, классифицируемых в зависимости от свойств и типа землеройных машин на шесть групп: 1) грунт растительного слоя, в том числе легкие суглинки, каштановые почвы и черноземы, сероземы, лессы и лессовидные суглинки без корней и галечника крупнее 80 мм, солончаки и солонцы, а также пески за исключением барханных и дюнных; 2) галечно-гравийно-песчаные грунты (кроме моренных) при размере зерен более 80 мм (без содержания валунов); мягко-и тугопластичная глина с примесью щебня, гальки, гравия или строительного мусора до 10%; пески, супеси и суглинки при коэффициенте пористости или показателе консистенции до 0,5; глины при показателе консистенции более 0,5 и содержании частиц размером крупнее 2 мм до 35 %; строительный мусор, песок барханный и дюнный; суглинок мягкопластичный с примесью более 10 %, тугопластичный с примесью до 10%, а также полутвердый и твердый с примесью до 10%; торф с древесными корнями толщиной более 30 мм и щебенистый грунт с включением каменных околов размером до 150 мм; Целесообразно покрывать грунт снегом слоем 1-1,5 м, т. к. теплопроводность снега меньше, чем грунта, покрывать грунт на небольших участках можно торфом, опилками, шлаком, соломой, листвой и другими местными теплоизоляционными материалами.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.
План
Содержание
Введение
Состав земляных работ
Определение объемов земляных работ
Подготовительные процессы
Строительные машины
Охрана природы при производстве земляных работ
Заключение
Библиографический список
Введение
При строительстве любого здания или сооружения, а также планировке и благоустройстве территорий ведут переработку грунта. Переработка включает следующие процессы: разработка грунта, перемещение грунта, укладка и уплотнение.
Непосредственному выполнению этих процессов в ряде случаев предшествуют или сопутствуют подготовительные или вспомогательные процессы. Подготовительные процессы осуществляются до начала разработки грунта, а вспомогательные - до или в процессе возведения земляных сооружений. Весь этот комплекс процессов называется земляными работами.
При производстве земляных работ все подготовительные, вспомогательные (разработка земляных сооружений, водоотлив, рыхление плотных или мерзлых грунтов) и основные процессы выполняются комплектами машин и механизмов, каждый из которых предназначен для определенного рабочего процесса или операции, таких как разработка, транспортирование, разравнивание и уплотнение, планировка откосов и т.п. В общем случае одна и та же работа может быть выполнена с большей или меньшей эффективностью различных комплектов машин или сменного навесного оборудования. Способ и комплект машин для конкретных производственных условий выбирают на основе технико - экономических показателей, зависящих от основных факторов производства: объема работ, заданных сроков на выполнение, рельефа, гидрологии местности, видов и параметров земляных масс, минимальной стоимости и трудоемкости и др. В зависимости от количества земляных и землеройно - транспортных машин, составляют календарный график, содержащий информацию о последовательности и сроках производства работ.
Состав земляных работ
В осваиваемых районах сеть улиц или городских дорог прокладывают при наличии естественного сложения верхней грунтовой толщи. В освоенных районах верхняя грунтовая толща обычно представлена культурным слоем с установившимся водно-тепловым режимом, причем грунты не имеют резко выраженных генетических горизонтов и часто перемешаны со шлаком, строительным мусором, древесными остатками и т. д. Их зерновой состав очень пестрый. В связи с этим сооружение земляного полотна в осваиваемых районах значительно сложнее, чем в местах со сложившейся застройкой.
В состав земляных работ входят: устройство временных дорог; очистка полосы в пределах красных линий; удаление плодородного слоя грунта с дорожной полосы и его складирование в штабели с последующим использованием для устройства газонов и полос зеленых насаждений; строительство водостоков, подземных сооружений , а при необходимости и глубоких дренажей, различных прослоек и теплоизоляционных слоев, регулирующих водно-тепловой режим земляного полотна; разбивка полотна; устройство площадок для остановки общественного транспорта, разделительных полос и газонов, автомобильных стоянок; устройство корыта при нулевом профиле земляного полотна и в выемках; планировочные, отделочные и укрепительные работы.
Отдельные процессы могут исключаться в зависимости от поперечного профиля земляного полотна, природных условий местности и свойств грунтов.
Линейные земляные работы обычно выполняют экскаваторами, оборудованными прямой лопатой. При рытье траншей применяют экскаваторы преимущественно с обратной лопатой. Объем ковша выбирают в зависимости от объема земляных работ и вместимости кузова транспортных средств. Экскаваторы чаще всего работают во взаимодействии с бульдозерами. Сравнительно редко в городских условиях земляные работы выполняют скреперами. При дальности перевозки грунта до нескольких километров используют экскаваторы в комплексе с автомобилями-самосвалами. Экскаваторы с объемом ковша свыше 1 м3, гидроустановки, земснаряды и мощные бульдозеры применяют лишь при сосредоточенных работах.
В городских условиях, как правило, объем насыпей не сбалансирован с объемом выемок. Грунт культурного слоя не всегда пригоден для возведения насыпей. Поэтому часто возводят насыпи из привозных дорогостоящих песков. В некоторых городах, и в частности в Москве, горисполком обязывает дорожные организации возводить высокие насыпи из грунтов, отвозимых на свалки. Качество насыпей при этом несомненно ухудшается, так как чаще всего это грунты, полученные в результате рытья котлованов, строительства метрополитена и т. д. Возведение высоких насыпей и засыпка траншей привозным песком гарантируют стабильное состояние дорожных одежд. К сожалению, стоимость их сооружения в 2 раза выше, чем при использовании местных грунтов.
В соответствии с ППР назначают длину захваток и их количество. На каждой захватке последовательно выполняют работы, предусмотренные технологическим процессом. При этом учитывают трудность разработки грунтов, классифицируемых в зависимости от свойств и типа землеройных машин на шесть групп: 1) грунт растительного слоя, в том числе легкие суглинки, каштановые почвы и черноземы, сероземы, лессы и лессовидные суглинки без корней и галечника крупнее 80 мм, солончаки и солонцы, а также пески за исключением барханных и дюнных;
2) галечно-гравийно-песчаные грунты (кроме моренных) при размере зерен более 80 мм (без содержания валунов); мягко- и тугопластичная глина с примесью щебня, гальки, гравия или строительного мусора до 10%; пески, супеси и суглинки при коэффициенте пористости или показателе консистенции до 0,5; глины при показателе консистенции более 0,5 и содержании частиц размером крупнее 2 мм до 35 %; строительный мусор, песок барханный и дюнный; суглинок мягкопластичный с примесью более 10 %, тугопластичный с примесью до 10%, а также полутвердый и твердый с примесью до 10%; торф с древесными корнями толщиной более 30 мм и щебенистый грунт с включением каменных околов размером до 150 мм;
3) пески, супеси, суглинки и глины с примесью гравия, гальки, дресвы, щебня в количестве более 20 % и валунов более 10 %; гравийно-галечные и щебенистые грунты, полутвердая глина, глина при показателе консистенции до 0,5 и содержании зерен крупнее 2 мм до 10 %; пески, супеси, суглинки и глины при коэффициенте пористости или показателе консистенции более 0,5 и содержании частиц крупнее 2 мм до 65 %; сцементированный строительный мусор; твердый солончак и солонец; суглинки полутвердый и твердый с примесью щебня, гальки, гравия или строительного мусора до 10%;
4) алевролиты низкой прочности, галечно-гравийно-песчаные грунты (кроме моренных) при размере зерен свыше 80 мм, с содержанием валунов до 30 %; твердая глина, пески, супеси, суглинки и глины при коэффициенте пористости или показателе консистенции более 0,5 и содержании частиц крупнее 2 мм до 65 % (либо при показателе консистенции до 0,5, но содержании частиц крупнее 2 мм до 35 % ); дресвяный грунт, лесс твердый, мел и мергель низкой прочности, а также трепел низкой прочности;
5) алевролиты малопрочные, аргиллиты плитчатые малопрочные, галечно-гравийно-песчаные грунты (кроме моренных) при размере зерен свыше 80 мм, с содержанием валунов до 70 %; пески, супеси, суглинки и глины при коэффициенте пористости или показателе консистенции до 0,5 и содержании частиц крупнее 2 мм до 65 %; малопрочный мел и мергель, опока, сланцы, туф и малопрочный трепел;
6) галечно-гравийно-песчаные грунты (кроме моренных) при размере зерен гальки свыше 80 мм, с содержанием валунов до 70%; скальные грунты, предварительно разрыхленные.
Перечисленные грунты обычно разрабатывают одноковшовыми экскаваторами, наиболее широко применяемыми в городских условиях.
При разработке жирных глинистых грунтов с числом пластичности более 27, которые при избыточном увлажнений прилипают к рабочим органам, а также При разработке сыпучих песков нецелесообразно применять автогрейдеры и скреперы; существенно снижается в этом случае и производительность бульдозеров.
Наиболее оправдано сооружение насыпей из грунтов с естественной влажностью, которая на глубине 0,8-1 м в летний период во II-IV дорожно-климатических зонах на участках нормального увлажнения близка к оптимальной. Эта влажность изменяется по сезонам года. Следовательно, земляные работы надо вести с учетом природных особенностей района строительства на основе технико-экономических расчетов. Например, в южных районах СССР влажность грунтов всегда меньше оптимального значения, поэтому требуется поливать их водой, что повышает стоимость земляных работ. В другое время года, в частности осенью и зимой, естественная влажность близка к оптимальной; при этом меньше изнашиваются землеройные машины, выше их производительность, улучшаются санитарно-гигиенические условия работы, повышается качество земляных работ. Грунты хорошо уплотняются при минимальных расходах энергии уплотняющих машин. В центральных районах ЕЧС наиболее рациональны земляные работы летом. Во многих степных районах СССР грунты относятся к лессам или лессовидным суглинкам и характеризуются макропористой структурой, поэтому их плотность в теле земляных сооружений всегда выше, чем в карьере. Кроме того, их влажность в летний и даже осенний период меньше оптимальной, т. е. требуется поливка водой.
Таким образом, выбирать длину захваток следует с учетом не только наличия землеройных машин, но и свойств грунтов, а также типа увлажнения местности и сезона года.
Применяя различные землеройные машины, нужно руководствоваться разделением грунтов на группы по трудности их разработки.
После разбивочных работ на первой захватке очищают полосу в пределах красных линий: если деревья не подлежат пересадке, то с разрешения органов надзора за зелеными насаждениями их вырубают, выкорчевывают пни. В осваиваемых заболоченных районах, если еще не завершена инженерная подготовка территории, канавокопателями прокладывают сеть осушительных канав для понижения влажности грунтов по возможности до оптимальной. Если местность заторфована или мощность торфяной залежи до 1,5, максимум до 2 м, представлена осоково-сфагновым, осоково-древесным или тростниковым торфом, то по поверхности болота на ширину больше ширины подошвы земляного полотна раскладывают синтетический нетканый материал (геотекстиль). На нем по способу «от себя» отсыпают слой гравийно-песчаной смеси толщиной не менее 0,3 м и затем по обычной технологии сооружают насыпь.
Очистку и осушение полосы между красными линиями в лесных и лесостепных районах, а также возведение насыпей на болотах проводят обычно зимой, когда подземные воды залегают глубже, чем осенью и особенно весной.
При значительном, к тому же неплотном, снеговом покрове грунтовая толща чаще всего находится в талом состоянии либо промерзает всего на несколько сантиметров. Поэтому до таяния снегового покрова стремятся закончить строительство подземных коммуникаций, в том числе сети водостоков, глубоких дренажей и прорезей, а также насыпей на болотах и заболоченных участках.
Для увеличения продолжительности периода земляных работ за несколько дней (в соответствии с долгосрочным прогнозом погоды метеорологической службы) до наступления устойчивой положительной температуры воздуха удаляют снег с полосы между красными линиями. Благодаря тщательной и своевременной снегоочистке в районах II дорожно-климатической зоны на 15- 20 сутки быстрее стабилизируется водно-тепловой режим верхней грунтовой толщи, по сравнению с нормативными сроками начала земляных работ.
После расчистки полосы и сброса поверхностных вод строят водостоки и подземные коммуникации, предусмотренные проектом.
Устройство временных осушительных канав, глубоких дренажей, как и подземных коммуникаций, начинают всегда с пониженных участков рельефа.
Грунты разрабатываемых выемок обычно используют для возведения насыпей и засыпки пониженных мест. Но в городских условиях выемки встречаются только в горных районах либо в районах с холмистым рельефом местности.
Чтобы не допустить переувлажнения грунтов в процессе сооружения насыпей или устройства корыта, поперечный уклон поверхности земляного полотна для обеспечения стока воды должен быть не менее 40 ‰.
В сложившейся части города территория в основном бывает осушена. При реконструкции улицы (городской дороги) строения, имеющиеся в пределах красных линий, разбирают и приступают к земляным работам. Плодородный грунт, имеющийся лишь на газонах или разделительных полосах, снимают и сохраняют для создания в последующем растительного покрова. При реконструкции подземные сооружения выносят за пределы проезжей части, в связи с этим в результате рытья траншей возникает излишек грунта. Его сохраняют и используют для устройства газонов и зеленых разделительных полос. Земляное полотно сооружают только после завершения строительства подземных коммуникаций.
Определение объемов земляных работ
Объемы разрабатываемого грунта измеряют кубическими метрами плотного тела. Для некоторых процессов (уплотнение поверхности, планировка и т.д.) объемы могут измеряться квадратными метрами поверхности. Подсчет объемов разрабатываемого грунта сводится к определению объемов различных геометрических фигур. При этом допускается, что объем грунта ограничен плоскостями, отдельные неровности не влияют значительно на точность расчета
Объемы разрабатываемого грунта измеряют кубическими метрами плотного тела. Для некоторых процессов (уплотнение поверхности, планировка и т.д.) объемы могут измеряться квадратными метрами поверхности.
Подсчет объемов разрабатываемого грунта сводится к определению объемов различных геометрических фигур. При этом допускается, что объем грунта ограничен плоскостями, отдельные неровности не влияют значительно на точность расчета.
В промышленном и гражданском строительстве приходится в основном рассчитывать объемы котлованов, траншей, выемок и насыпей при вертикальной планировке площадок. Объем котлована (рис.1, а) рассчитывают по формуле (1).
V = H / 6 [(2a a1)b (2a1 a)b1], (1) где Н - глубина котлована, м;
a, b - длины сторон котлована у основания, м;
а1, b1 - длины сторон котлована поверху (а1 = а 2Нт; b1 = b 2Нт), м;
т - коэффициент откоса.
Рис.1. Схемы определения объемов земляных работ а, в - геометрические схемы определения объема соответственно котлована и траншеи; б- разрез котлована; г - план площадки с откосами (с линией нулевых работ и схематическим представлением геометрических фигур для определения объемов разрабатываемого грунта); С - сооружение; О - обратная засыпка.
Для определения объема обратной засыпки пазух котлована, когда объем его известен, нужно из объема котлована вычесть объем подземной части сооружения (рис.1, б).
Объем земляных работ вычисляют для каждого квадрата в отдельности и результаты подсчета записывают внутри его. После этого подсчитывают общий объем насыпей и сводят баланс земляных масс по всему планируемому участку. Картограмму составляют в следующем порядке: 1) выписывают на светокопию плана, ниже проектных отметок, черные отметки и составляют разности проектных и черных отметок для всех вершин квадратов сетки, определяя этим рабочие отметки: для насыпей со знаком плюс, а для выемок со знаком минус;
2) проводят линию нулевых работ через точки, для которых проектная и черная отметки совпадают. Если знаки рабочих отметок данного квадрата различны, то между ними определяют точку нулевых работ, через которую пройдет нулевая линия, и тогда квадрат разбивается на отдельные геометрические фигуры. Точки нулевых работ, расположенные на сторонах квадрата, определяют методом интерполяции между смежными рабочими отметками, имеющими разные знаки;
3) после проведения линии нулевых работ производят подсчет объемов земляных масс (насыпей и выемок) для каждого полного квадрата сетки или части его, составляемой двумя полными или неполными сторонами квадрата и проходящей через него линией нулевых работ.
Объем подсчитывают по общепринятым формулам.
Подготовительные процессы
К подготовительным работам (предшествующим земляным) относятся: освобождение территории строительства от пней, кустарников, деревьев, крупных камней, сносимых строений, а также вынос действующих коммуникаций с площадки строительства; геодезическая разбивка намечаемых сооружений, водоотвод и водопонижение. Состав подготовительных работ должен определяться ППР.
Для работ по очистке территории широко используют строительные машины и средства малой механизации; так, для корчевки пней и удаления кустарников применяют тракторы, бульдозеры (при диаметре пней до 40 см), корчевательные лебедки и машины (при диаметре пней более 40 см), а также корчеватели-собиратели, кусторезы и экскаваторы со специальным оборудованием. При большом объеме работ крупные деревья валят с помощью моторных либо электрических пил.
Для производства планировочных работ после очистки строительной территории при обычных связных грунтах применяют бульдозеры, скреперы, грейдеры и экскаваторы.
Плодородный слой почвы в основании всех насыпей и на площади, занимаемой различными выемками и карьерами, должен сниматься и укладываться в отвалы для использования его в последующем при восстановлении нарушенных и малопродуктивных сельскохозяйственных земель, а также при благоустройстве площадок.
Разработка плотных грунтов (например, сухая глина), а также грунтов щебенистых, мерзлых, скальных н др. требует предварительного рыхления.
Плотные грунты рыхлят с помощью экскаваторов и тракторов со специальным, оборудованием, тяжелых одностойковых рыхлителей на тракторах мощностью 29420-183875 Вт и более, дизель-молотов или буровых машин на тракторах мощностью 73550 Вт и выше, а также взрывным способом. После разрыхления грунт разрабатывают скреперами, бульдозерами или экскаваторами.
В зимних условиях производство земляных работ усложняется вследствие промерзания грунтов, которое сопровождается их затвердением в результате превращения воды, находящейся в порах грунта, в лед. Чем выше влажность грунта и чем мельче поры, тем сильнее он затвердевает при замерзании. С понижением температуры твердость мерзлых грунтов увеличивается. Для снижения трудоемкости разработки мерзлых грунтов их предохраняют от промерзания, рыхлят и оттаивают. Грунты можно предохранять от промерзания, устраивая водоотводы, пропахивая почву плугами в теплое время года на глубину до 35 см, с последующим рыхлением боронами на глубину 15-20 см. Воздух, находящийся в замкнутой среде грунта, не циркулирующий и не продуваемый, обладает малой теплопроводностью и является хорошим изолятором. Целесообразно покрывать грунт снегом слоем 1 -1,5 м, т. к. теплопроводность снега меньше, чем грунта, покрывать грунт на небольших участках можно торфом, опилками, шлаком, соломой, листвой и другими местными теплоизоляционными материалами. Толщина слоя их определяется расчетом. Например, для средней полосы СССР толщина опилок или торфа для утепления глинистых грунтов, подлежащих разработке в ноябре,- 15, декабре - 25, январе- 35, феврале - 40 и в марте - 45 см. Если не удается предохранить грунт от промерзания, его подготавливают к разработке в мерзлом состоянии рыхлением или оттаиванием.
Рыхление мерзлых грунтов взрывами. При больших объемах работ и промерзании грунта не менее 0,6 м его рыхлят взрыванием, если эти площади значительно удалены от жилых домов, промышленных зданий и инженерных сооружений. Этот способ является наиболее производительным, но и дорогостоящий: себестоимость разработки 1 м3 грунта составляет 0,51-.1,2 руб.
Раздробленный взрывом грунт необходимо сразу же удалить из забоя, не допуская его смерзания.
Величина глыб взорванного грунта не должна быть более "вместимости ковша экскаватора.
Механическое рыхление мерзлых грунтов можно разделить на три основных вида: разрушение ударными нагрузками, статическое рыхление и резание грунтов.
При большой глубине промерзания грунта его предварительно рыхлят ударными приспособлениями, подвешенными к стреле на тракторе С-80 или С-100, при глубине промерзания до 0,6-0,7 м - клин-молотом массой 1-3 т, который вырабатывает за смену до 110 м3 грунта, при помощи дизель-молота и клина, устанавливаемых в качестве сменного оборудования на экскаваторах и тракторах.
Послойное рыхление мерзлых грунтов осуществляется с помощью навесных статических рыхлителей, смонтированных на тракторах ДЭТ-250 и Т-180. земляной работа производственный рыхление
Себестоимость разработки 1 м3 грунта этими рыхлителями составляет 0,12-0,3 руб, производительность - 50-80 м3 грунта в 1 ч, трудоемкость работ уменьшается в 3-4 раза.
Для резания мерзлого грунта применяют так называемые баровые машины, смонтированные на тракторах С-80, С-100 и Т-180, а также на базе траншейных экскаваторов ЭТН-171, ЭТУ-353, ЭТУ-354, ЭТН-124 и др. С помощью этих баровых машин мерзлый грунт разрезают на отдельные блоки либо в нем устраивают прорези, после чего грунт разрабатывают экскаватором. Себестоимость разработки баровыми машинами 1 м3 мерзлого грунта 0,25- 0,65 руб.
Мерзлые грунты рекомендуется рыхлить при глубине промерзания более 0,4 м. Разработка мерзлых грунтов экскаватором без предварительного рыхления допускается при толщине мерзлого слоя до 0,25 м, с ковшом вместимостью 1 м3 - до 0,4 м3.
При отрывке котлованов и траншей в зимних условиях необходимо предохранить их основания от промерзания путем недобора грунта или укрытия основания опилками, шлаком и др. изолирующими материалами. Основание зачищают перед устройством фундаментов, укладкой трубопроводов.
Способы оттаивания мерзлых грунтов. При невозможности применения взрывного или механического способа рыхления мерзлого грунта его оттаивают способами: огневым, электропрогревом, паровым или водяными иглами. Эти способы рекомендуются при небольших объемах работ, выполняемых в населенных местностях, при уровне грунтовых вод не менее 1 м ниже глубины промерзания.
Для оттаивания мерзлого грунта огневым способом применяют специальный агрегат , состоящий из коробов, уложенных на грунт и засыпанных шлаком или песком на 15-20 см. Агрегат работает на жидком топливе с паровым дутьем. Участок длиной 8 м, шириной 1 м оттаивает за 8 ч на 20-30 см. В конце смены агрегат убирают, а поверхность прогретого грунта засыпают опилками слоем 20-30 см и через 10-12 ч после этого грунт дополнительно. оттаивает до 1 м. Стоимость оттаивания на 1 м3 грунта составляет 0,3-0,4 руб., трудоемкость - 0,125 чел.-дня.
Для оттаивания грунтов паром или горячей водой применяют паровые или водяные циркуляционные иглы, устанавливаемые в скважины, пробуренные на глубину 0,7 толщины мерзлого грунта.
При оттаивании мерзлого грунта электропрогревом применяют электроды или электронглы. Электроды представляют собой куски водогазопроводных труб длиной 1,2-1,5 м, диаметром 12-16 мм, которые присоединяют к электрической сети. При горизонтальном расположении электродов их укладывают на поверхность мерзлого грунта с расстоянием между ними 0,4-0,8 м и засыпают слоем опилок толщиной 0,15-0,2 м. При вертикальном расположении электродов их забивают в грунт на глубину 0,2-0,25 м, а затем по мере оттаивания грунта электроды погружают глубже. Располагают их друг от друга на 0,4-0,8 м. Место электропрогрева грунта огораживают.
Оттаивание грунтов глубинными электродами. Глубинные электроды забивают в грунт в шахматном порядке через всю толщу мерзлого .слоя и далее в талый грунт на 0,15-0,2 м. В этом случае грунт оттаивает снизу вверх. Расстояние между электродами зависит от напряжения электрического тока: при напряжении 220 В расстояние 0,4-0,5 м, а при напряжении 380 В расстояние между электродами 0,7-0,8 м. Грунты разрабатывают через 24-48 ч после электропрогрева. Расход электроэнергии составляет 12-40 КВТ-ч на 1 м3 грунта.
Для оттаивания мерзлого грунта электроиглами последние устанавливают в пробуренные в мерзлом грунте отверстия на расстоянии 0,5-1,3 м друг от друга; грунт оттаивает за 12-14 ч.
Водоотвод и водоотлив. Воды со строительной площадки отводят путем предварительного устройства временных водоперехва-тывающих и водоотводных канав, лотков и дренажей. Для защиты строительной площадки на время производства земляных работ от ливневых и талых вод устраивают с нагорной стороны выемок нагорные канавы, отвалы грунта или кавельеры для отвода в сторону ливневых и талых поверхностных вод.
При рытье котлованов и траншей в условиях грунтовых вод производят открытый водоотлив или искусственное водопонижение.
Открытый водоотлив состоит в непосредственном откачивании воды из котлована или траншеи при помощи насосов: поршневых, диафрагмовых, центробежных и специальных глубинных насосов; для этого в пониженной точке котлована (траншеи) устраивают колодец (приямок для воды), куда опускают приемный рукав насоса.
Грунтовые воды при разработке котлованов и траншей можно отводить через дренажи, которые устраивают открытыми или закрытыми. Открытые дренажи представляют собой канаву или лоток, дно которых должно быть ниже уровня водопонюкеиия, находиться в плотном, не пропускающем воду грунте и иметь уклон в пониженное место.
Закрытый дренаж устраивают в виде глубоких траншей, заложенных ниже промерзания грунта с заполнением дренирующими материалами: песок, галька, щебень. При большом притоке воды по дну траншеи укладывают бетонные или керамические трубы с отверстиями в стенках.
Искусственное водопонижение грунтовых вод осуществляется с помощью легких иглофильтровых установок, представляющих ряд фильтров из металлических труб, погруженных в грунт по периметру верхней бровки котлована и соединенных с водосборным коллектором, который в свою очередь присоединен к насосному агрегату. Грунтовая вода непрерывно откачивается через иглофильтры насосом и отводится за пределы строительной площадки в пониженные места.
Строительные машины
Комплексная механизация земляных работ предусматривает осуществление всех процессов производства земляных работ: выемку, транспортирование, разгрузку, укладку в насыпь (отвал), планировку и уплотнение грунта комплектом машин, соответствующих производительности ведущей машины.
Копание в выемке и погрузку грунта в транспорт выполняют экскаваторы, транспортирование и выгрузку грунта в насыпи- автосамосвалы, планирование грунта - бульдозеры, уплотнение грунта в начале работы - кулачковые катки, а затем (при необходимости) гладкие катки; рыхление грунта, затем набор, транспортирование, выгрузка и планирование грунта выполняют скреперы, уплотнение - гладкие катки. В комплект машин комплексной механизации также входят машины для выполнения подсобных работ, например, машина для зачистки дна котлована.
Выбор варианта и комплекта машин фиксируют в проекте организации строительства на основании технико-экономических расчетов.
Комплексное производство земляных работ должно осуществляться на основании технологической карты, в состав которой входят; технологическая схема; описание рабочих процессов в порядке технологической последовательности с указанием объема работ по каждому процессу; расчет потребности в машинах с указанием марок, машин и числа машино-смен; трудоемкость в чел.-днях и состав звеньев рабочих; ведомость необходимых материально-технических ресурсов (материалов, инструментов, оборудования)" и календарный график.
Охрана природы при производстве земляных работ
Природоохранные мероприятия должны предусматриваться при выполнении следующих видов земляных работ: разработке траншей; устройстве террас (полок) на склонах, где они необходимы по условиям рельефа; засыпке траншей, котлованов, разработке карьеров; отсыпке дорожного полотна, насыпей и площадок под наземные вооружения, объекты обустройства, городки строителей.
Основные нарушения окружающей среды при производстве земляных работ в районах распространения вечномерзлых грунтов состоят в: нарушении элементов первоначального рельефа;
изменении каналов местного поверхностного стока;
нарушении мохово-растительного покрова и изменении температурного режима вечномерзлых грунтов;
активизации необратимых мерзлотных процессов, главным образом термокарста и эрозии.
В лесных районах строительство объектов нефтяной и газовой промышленности сопровождается следующими нарушениями окружающей среды: на склонах круче 6 градусов, сложенных глинами, суглинками, супесями, активизируется водная эрозия, происходит оврагообразование;
на участках распространения песков при площади нарушений почв и растительности более 50 м2активизируется ветровая эрозия (перевеивание);
нарушается система местного стока, интенсифицируется заболачивание.
В пустынях при проведении земляных работ происходят изменения рельефа, изменяются условия естественного стока.
Изменения естественного рельефа и связности верхнего слоя грунтов приводят на песчаных грунтах: к перевеиванию;
к дюно- и барханообразованию;
на засоленных грунтах к развитию котловин выдувания;
к ветровому выносу солей.
На всех грунтах происходит деградация пастбищ, увеличивается запыленность воздуха при пыльных и песчаных бурях.
При изменении естественного стока увеличивается содержание влаги в грунтах, что сопровождается: увеличением степени засоления грунтов;
усилением коррозии трубопровода, увеличивающей опасность загрязнения окружающей среды при аварийном выбросе.
В горных областях при земляных работах на горных склонах применении буровзрывных работ при устройстве полок и разработке траншей необходимо обеспечить устойчивость новых склонов, образующихся в ходе работ.
Разработку траншеи в вечномерзлых грунтах следует производить преимущественно с помощью экскавации грунтов. Разработку траншей взрывным способом допускается производить при наличии согласованной с органами охраны природы проектной документации, чтобы не нарушать места обитания диких животных и птиц, особенно в период появления у них потомства (март - май).
Разработка карьеров производится при наличии согласования. Разработка карьеров без согласования с местными органами и организациями Госкомприроды СССР не допускается.
При разработке карьеров в вечномерзлых грунтах, предназначенных для обратной засыпки траншей, сооружения дорог и насыпей, необходимо заранее производить заготовку больших объемов грунта с последующим его оттаиванием и осушением.
Заготовка грунта в карьерах производится преимущественно в весенне-летний период путем послойной разработки.
Для оттаивания и осушения сильно льдистых грунтов из добытого в карьере грунта формируются бурты в виде призм высотой 2-3 м, от которых должен быть обеспечен отвод воды. В течение летнего периода грунт в буртах следует 1-2 раза переместить бульдозерами для его просушки во внутренней части бурта.
Высушенный до оптимальной влажности грунт складируют в отвалы высотой до 10 м. Строительная готовность высушенного грунта определяется лабораторным анализом при достижении оптимальной влажности: песок - 10-12%, суглинок - 17-18%, глина - 20%.
Зависимость между объемом фактически добытого (разработанного в карьере) грунта и объемом грунта в плотном теле, пригодного для строительства, можно определить по формуле (2).
(2) где Л - льдистость мерзлого грунта (в долях единицы) в естественном залегании, определяемая заказчиком при инженерных изысканиях карьеров минеральных грунтов (указывается в проекте);
П - количество пылеватых фракций (в долях единицы) в минеральном грунте в карьере в естественном залегании;
- объем фактически разработанного сильно льдистого мерзлого грунта, м3;
- рабочий объем пригодного для строительства грунта в плотном теле при оптимальной влажности, м3.
В проектно-сметной документации на земляные работы предусматриваются и подлежат оплате объемы фактически разработанного грунта в карьере в естественном залегании.
В районах вечномерзлых грунтов наземные сооружения следует строить на насыпях, эстакадах или с применением других современных природосберегающих технологий и технических решений. Насыпи возводят для сохранения температурного режима вечномерзлых грунтов под сооружением.
Перед отсыпкой полотна насыпи площадку следует очистить от снега, если высота снежного покрова более 0,3 м. При меньшей высоте снежного покрова допускается ограничиться уплотнением снега. В зимний период насыпь следует возводить на высоту не менее 0,7 м. Досыпку насыпи до проектных отметок обычно выполняют в летний период. Насыпи, отсыпанные зимой мерзлым грунтом, следует уплотнять после оттаивания грунтов.
При сжатых сроках работ допускается отсыпать насыпь до проектных отметок в зимний период с послойным уплотнением слоями 0,3-0,5 м.
На площадках, сложенных мало льдистыми грунтами, как исключение, допускается производить отсыпку насыпи в летний период на ненарушенную поверхность тундры.
Грунт в основание насыпи укладывают слоем не менее 0,5 м, что обеспечивает движение по насыпи технологического транспорта. При укладке последующих слоев грунта в насыпь до проектных отметок в зимний период допускается использование сыпучемерзлых грунтов, заготовленных в летний период, с обязательным уплотнением каждого слоя. Требуемую степень уплотнения получают укаткой бульдозерами или катками и определяют лабораторным путем. Поверхность насыпи должна быть ровной с уклонами к краям в соответствии с п. 3.56 СНИП II-89-80 .
Применяемые для отсыпки насыпи грунты должны быть непучинистыми, обладать высокой прочностью на сжатие и хорошо противостоять морозному выветриванию.
Высота насыпи определяется в проекте на основании теплотехнического расчета из условия, чтобы верхняя граница вечномерзлых грунтов сохранялась на том же уровне, который существовал до отсыпки насыпи. Тем самым обеспечивается устойчивость насыпи.
Предохранение естественного основания под насыпью от протаивания на наиболее опасных участках с сильно льдистыми грунтами и на неподтаиваемых площадках следует производить путем теплоизоляции откосов мхом или торфом. Заготовка торфа производится в отведенных заранее местах (месторождениях торфа толщиной в несколько метров). Укладка теплоизоляции должна быть закончена до начала оттаивания грунтов.
Для сокращения объемов работ при отсыпке насыпи допускается укладка в ее основании различных теплоизоляционных материалов. Теплоизоляцию следует укладывать на мерзлый грунт. Толщина слоя теплоизоляции определяется в проекте теплотехническими расчетами.
Нижнюю часть основания насыпи допускается отсыпать послойно из мерзлых комковатых грунтов с толщиной слоя, равной среднему размеру мерзлых комьев или превышающий их на 5-10 см, но не более 0,5 м. В этом случае последующие слои надлежит отсыпать из заранее заготовленных грунтов с оптимальной влажностью.
При выполнении обратной засыпки траншеи после укладки трубопровода следует использовать добытый и осушенный в карьере песчаный грунт, особенно на участках с сильно льдистыми грунтами, которые после экскавации теряют при протаивании значительную часть своего объема.
В лесной зоне на склонах круче 6 градусов процессы водной эрозии нейтрализуются: засыпкой эрозионных форм грунтами, строительными отходами;
засыпкой эрозионных форм грунтами и порубочными остатками;
сооружением в днищах эрозионных форм заграждений из металлических сеток, кольев, плетней для задержания твердого стока в дождливый период;
мероприятиями, предусмотренными в СНИП 2.05.06-85 .
Ослабление ветровой эрозии в лесной зоне достигается покрытием нарушенных участков слоем торфа толщиной не менее 0,05 м с последующим высевом злаков.
Для восстановления существовавшей до начала строительства системы местного стока следует обеспечить расчистку русел водотоков, ложбин временного стока от грунта, попадающего в них во время земляных работ.
В пустынях при проведении земляных работ необходимо учитывать, что разработку траншей в перевеиваемых песках следует вести с заделом не более чем на одну смену, в увязке с движением изоляционно-укладочной колонны;
засыпку трубопровода в перевеиваемых песчаных массивах необходимо проводить таким образом, чтобы рельеф песков после строительства как можно меньше отличался от су
Вывод
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.
Список литературы
1. Теличенко, В. И. Технология строительных процессов : учебник для строит. вузов / В. И. Теличенко, О. М. Терентьев, А. А. Лапидус.- М. : Высшая школа, 2005. -Ч.1. - 198 с.; Ч.2. - 393 с.
2. Технология строительных процессов : учебник / А. А. Афанасьев [и др.] ; под ред. Н. Н. Данилова и О. М. Терентьева. - 2-е изд., перераб. - М. : Высшая школа, 2000. - 464 с.
3. Волков, Д. П. Строительные машины и средства малой механизации : учебник для сред. проф. образования / Д. П. Волков, В. Я. Крикун. - М. : Академия, 2002. - 480 с.
4. Пермяков, В. Б. Комплексная механизация строительства : учебник для вузов / В. Б. Пермяков. - М. : Высшая школа, 2008. - 383 с.
5. Рейш, А. К. Машины для земляных работ : справ. пособие / А. К. Рейш, С. М. Борисов, Б. Ф. Бондаков. - М. : Стройиздат, 1981. - 352 с.
Размещено на .ru
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
