В зимний период целесообразно выполнять следующие работы: возведение насыпей из крупнообломочных и песчаных грунтов, разработка выемок и резервов в необводненных песках, гравийно-галечниковых и скальных грунтах, возведение насыпей из глинистых грунтов при влажности близкой к оптимальной на устойчивых основаниях, разработка в непереувлажненных глинистых грунтах выемок глубиной более 3 метров, устройство насыпей на болотах, укрепление откосов насыпей. Разработка боковых резервов возможна при отсутствии смерзания грунтов или в начале зимы при температуре близкой к нулю градусов, в остальных случаях работы целесообразно вести из глубоких сосредоточенных резервов или карьеров, пригодных для работы экскаваторов.
ППР должна быть предусмотрена организация систематической очистки от снега рабочих площадей и транспортных путей.
Подготовительные работы.
До начала земляных работ на объектах, намеченных к строительству в зимних условиях, кроме общих подготовительных работ, должны быть выполнены следующие специальные работы: установлены снегонезаносимые разбивочные знаки, обеспечен водоотвод на участках производства работ на трассе, подготовлены подъездные пути и средства защиты от заноса, подготовлены бытовые помещения.
Основания под насыпи должны быть подготовлены в летнее время (включая снятия растительного слоя), перед началом тщательно очищены от снега, в случае возведения насыпи на сильно и чрезмерно пучинистых участках в районах с глубиной промерзания более 1.5 метра, нижние слои насыпи следует возводить до наступления устойчивых отрицательных температур.
В летний период необходимо подготовить поверхность сосредоточенных резервов и карьеров: устройство подъездных дорог, расчистка поверхности, устройства входных забоев и пионерных траншей, предохранение от промерзания.
Резервы предназначенные для разработки в зимних условиях, должны быть предварительно обследованы осенью. В задачу обследования входит определение плотности и влажности грунта, после наступления морозов, проверяют влажность снова.
Разработка выемок и возведение насыпей.
При разработке выемок или карьеров в зимних условиях, необходимо очищать поверхность экскавации от снега, льда отепляющих материалов, не более чем на одну смену вперед и в дальнейшем по мере продвижения забоя непосредственно перед началом разработки грунта. Площадь очистки при температуре до - 10 градусов - суточная производительность ведущей машины, ниже - 10 градусов - суточная производительность ведущей машины.
При сильных снегопадах и метелях разработку грунта и отсыпку насыпей следует прекращать, а перед возобновлением работ полностью удалять с насыпи снег и лед. Во время оттепелей и перед началом весеннего снеготаяния верхняя часть насыпи и откосы насыпей возведенных зимой следует очищать от снега. Дно и откосы выемок следует планировать после оттаивания грунта.
В начале зимы, также при толщине мерзлого слоя не более 25 см, возможна разработка грунта скрепером с объёмом ковша более 6 м 3 , при условии их непрерывной работы.
Разработка выемок, расположенных на уклоне должна начинаться с низовой стороны. Отдельные забои располагают с обеспечением постоянного водоотвода. При наличии в откосах выемок грунтовых вод должен быть обеспечен отвод.
Зимой кузова автосамосвалов желательно обогревать, если нет то смазывать изнутри не ниже 2-3 раза в смену концентрированным раствором хлористого кальция либо нефтью, мазутом, отработанным маслом. В конце смены, кузова автосамосвалов, ковши скрепера и экскаватора - тщательно очищают.
В часть насыпи расположенную ниже уровня грунтовых вод на болотах с частичным или полным выторфовыванием, разрешается укладывать песчаные мерзлые грунты при условии, что верхняя часть насыпи будет возведена из таких же но талых грунтов.
Кавальеры отсыпанные в зимних условиях, по сравнению с обычными нормами их расположения должны быть отодвинуты от бровки выемки на 1.5 метра, при высоте кавальера до 2 метров, и на 0.25 метра при высоте кавальера более 2 метров.
Для наиболее эффективного использования землеройно-транспортных машин во время перерывов вынужденных вскрытые резервы, выемки должны быть утеплены рыхлением, что позволяет предохранить верхний слой от промерзания на 1-3 суток.
При возведении насыпей, грунт распределяют на полную её ширину с соблюдением поперечного уклона не менее 50 ‰.
Уплотнение грунтов в зимних условиях.
Для катков нужен значительный фронт работ, что зимой трудно осуществить, поэтому работу катка часто принимают по челночной схеме.
Общее количество мерзлого грунта в насыпях не более 20 % для автодорожных насыпей... размеры мерзлых комьев при возведении насыпей не должны превышать 30 см, при уплотнении грунтов трамбующими машинами, и плитами и 20 см - при уплотнении грунтов катками массой более 25 тонн. Укладывать мерзлые комья грунта следует не ближе 1 метра от поверхности насыпи и откосов, равномерно по насыпи, нельзя допускать скоплений грунта особенно в боковых частях насыпи Отсыпку грунта зимой следует вести более толстыми слоями чем летом, причем на более коротких захватках...
В зимнее время - разработка должна быть круглосуточна. Не допуская образования мерзлой корки между зарезаниями, учитывая при расчете предельной дальности возки грунтов следующие значения:
Уплотнять грунты в зимних условиях следует самоходными и прицепными катками массой более 25 тонн, трамбовочными машинами и подвесными трамбующими плитами. При наличии мерзлых комьев также целесообразно применять решетчатый каток. Работа катков на пневмошинах давлением до 0.7 МПа становится малоэффективна при толщине мерзлой корки на поверхности толщиной 2-3 см.
Лучший способ работы в зимнее время - трамбование, при котором можно отсыпать грунт наиболее толстыми слоями и укладывать в насыпь более крупные куски мерзлого грунта.
Катки с гладкими вальцами и кулачковые катки практически малоэффективны для уплотнения грунта в зимних условиях ввиду незначительной толщины уплотняемого слоя и в связи с тем, что они требуют большого фронта работ по укатке, что ведёт к быстрому охлаждению грунта и к возможности его промерзания. Работа катков на пневмошинах в зимнее время сопровождается большим износом шин. Применение прицепных катков требует большого фронта работ, а это трудно осуществить в условиях быстрого промерзания, особенно в при тонкослойной отсыпке насыпи. Из этого следует, что уплотнение грунтов следует производить особенно тщательно, а отсыпку производить непереувлажненными и талыми грунтами с количеством мерзлоты не более допустимого. Работы производят на суженном фронте при максимальном насыщении его механизированными средствами с минимальными перерывами, и с такой интенсивностью, чтобы уложенный слой грунта не замерзал до отсыпки следующего слоя...
Поверхность выемки из которой намечается отвозка грунта в насыпь, до наступления морозов, предохраняется от промерзания путём рыхления ее на глубину не менее 25 см с последующим боронованием. Одновременно надо принять меры к снегозадержанию вплоть до засыпки поверхности снегом, чтобы толщина снежного покрова была не менее 25 см... При прекращении работ по укладке грунта в насыпь, необходимо предотвратить нарушение плотности и монолитности уложенного и уплотнённого грунта в связи с возможным его замерзанием и последующим оттаиванием, для этого последние 2-3 слоя грунта укладывают в насыпь с влажностью не превышающей 0.9 границы раскатывания, после чего отсыпают еще один слой грунта но без уплотнения...
Для отсыпки насыпей зимой допускаются: предварительно разрыхлённые скальные, гравийные, щебень, крупный и средней крупности песок. Несвязные грунты укладывают и уплотняют также как в летнее время, причем их дополнительное увлажнение не требуется. Глинистые грунты допускаются если их влажность не превышает 0.9 границы раскатывания. Допускаются также мелкие и пылеватые грунты.
Однако следует ориентироваться - на разработку несвязных грунтов и малосвязных грунтов...
Рыхлый - неуплотнённый снег - хороший утеплитель!
При возведении земляного полотна зимой - особое внимание устойчивости естественного основания, для предотвращения промерзания естественного основания, можно в летнее время отсыпать слой грунта высотой 1.5 метра с тщательным уплотнением, эти работы выполнять до зимы, в зимний период производят основные работы по отсыпке земляного полотна, а в летний период, после осушения земляного полотна отсыпать последние 1-1.5 метра верха насыпи (естественно это эффективно при высоких насыпях и больших объёмах работ).
Непосредственная разработка мерзлого грунта
Метод оттаивания грунта с разработкой его в талом состоянии
Производство земляных работ в зимних условиях
Лекция 3.
Список использованных источников
1.СНиП 3.02.01-87 Земляные сооружения, основания и фундаменты
2.СНиП 3.01.01-85 (с изм. 1 1987, 2 1995) Организация строительного производства
Производство работ в зимних условиях.
Значительная часть территории России расположена в зонах с продолжительной и суровой зимой. Однако строительство осуществляется круглогодично, в этой связи около 15% общего объема земляных работ приходится выполнять в зимних условиях и при мерзлом состоянии грунта. Особенность разработки грунта в "мерзлом состоянии заключается в том, что при замерзании грунта механическая прочность его возрастает, а разработка затрудняется. Зимой значительно возрастает трудоемкость разработки грунта (ручных работ в 4...7 раз, механизированных в 3...5 раз), ограничивается применение некоторых механизмов - экскаваторов, бульдозеров, скреперов, грейдеров, в то же время выемки зимой можно выполнять без откосов. Вода, с которой много неприятностей в теплое время года, в замерзшем состоянии становится союзником строителей. Иногда отпадает необходимость в шпунтовых ограждениях, практически всегда в водоотливе. В зависимости от конкретных местных условий используют следующие методы разработки грунта:
■ предохранение грунта от промерзания с последующей разработкой обычными методами;
■ оттаивание грунта с разработкой его в талом состоянии;
■ разработка грунта в мерзлом состоянии с предварительным рыхлением;
■ непосредственная разработка мерзлого грунта.
2. Предохранение грунта от промерзания
Этот метод основан на искусственном создании на поверхности участка, намеченного к разработке в зимнее время, термоизоляционного покрова с разработкой грунта в талом состоянии. Предохранение проводится до наступления устойчивых отрицательных температур, с заблаговременным отводом с утепляемого участка поверхностных вод. Применяют следующие способы устройства термоизоляционного покрытия: предварительное рыхление грунта, вспахивание и боронование грунта, перекрестное рыхление, укрытие поверхности грунта утеплителями и др.
Предварительное рыхление грунта , а также вспахивание и боронование осуществляется накануне наступления зимнего периода на участке, предназначенном для разработки в зимних условиях. При рыхлении поверхности грунта верхний слой приобретает рыхлую структуру с заполненными воздухом замкнутыми пустотами, обладающими достаточными теплоизоляционными свойствами. Вспашку производят тракторными плугами или рыхлителями на глубину 30...35 см с последующим боронованием на глубину 15...20 см. Такая обработка в сочетании с естетвенно образующимся снеговым покровом отдаляют начало промерзания грунта на 1,5 мес, а на последующий период уменьшают общую глубину промерзания примерно на 113. Снеговой покров может быть увеличен перемещением снега на участок бульдозерами или автогрейдерами или установкой перпендикулярно направлению господствующих ветров нескольких рядов снегозащитных заборов из решетчатых щитов размером 2х2 м на расстоянии 20...30 м ряд от ряда.
Глубинное рыхление производят экскаваторами на глубину 1,3... 1,5 м путем перекидки разрабатываемого грунта на участке, где в последующем будет располагаться земляное сооружение.
Перекрестное рыхление поверхности на глубину 30...40 см, второй слой которого располагается под углом 60...90°, а каждая последующая проходка выполняется с нахлесткой на 20 см. Такая обработка, включая снежный покров, отодвигает начало замерзания грунта на 2,5...3,5 мес, резко снижается общая глубина промерзания.
Предварительная обработка поверхности грунта механическим рыхлением особенно эффективна при утеплении этих участков земли.
Укрытие поверхности грунта утеплителями . Для этого используют дешевые местные материалы - древесные листья, сухой мох, торфяная мелочь, соломенные маты, стружки, опилки, снег. Наиболее простой способ - укладка этих утеплителей толщиной слоя 20...40 см непосредственно по грунту. Такое поверхностное утепление применяют в основном для небольших по площади выемок.
Укрытие с воздушной прослойкой . Более эффективным является использование местных материалов в сочетании с воздушной прослойкой. Для этого на поверхности грунта раскладывают лежни толщиной 8.-..10 см, на них горбыли или другой подручный материал - ветки, прутья, камыши; по ним сверху насыпают слой опилок или древесных стружек толщиной 15...20 см с предохранением их от сдувания ветром. Такое укрытие чрезвычайно эффективно в условиях срединной России, оно фактически предохраняет грунт от промерзания в течение всей зимы. Целесообразно площадь укрытия (утепления) увеличивать с каждой стороны на 2...3 м, что предохранит грунт от промерзания не только сверху, но и сбоку.
С началом разработки грунта вести его надо быстрыми темпами, сразу на всю необходимую глубину и небольшими участками. Утепляющий слой при этом нужно снимать только на разрабатываемой площади, в противном случае при сильных морозах будет быстро образовываться мерзлая корка грунта, затрудняющая производство работ.
3. Метод оттаивания грунта с разработкой его в талом состоянии
Оттаивание происходит за счет теплового воздействия и характеризуется значительной трудоемкостью и, энергетическими затратами. Применяется в редких случаях, когда другие методы недопустимы или неприемлемы - вблизи действующих коммуникаций и кабелей, в стесненных условиях, при аварийных и ремонтных работах.
Способы оттаивания классифицируются по направлениюраспространения теплоты в грунте и по применяемому теплоносителю(сжигание топлива, пар, горячая вода, электричество). По направлению оттаивания все способы делятся на три группы.
Оттаивание грунта сверху вниз . Теплота распространяется в вертикальном направлении от дневной поверхности вглубь грунта. Способ наиболее прост, практически не требует подготовительных работ, наиболее часто применим на практике, хотя с точки зрения экономного расхода энергии наиболее несовершенен, так как источник теплоты размещается в зоне холодного воздуха, поэтому неизбежны значительные потери энергии в окружающее пространство.
Оттаивание грунта снизу вверх. Теплота распространяется от нижней границы мерзлого грунта к дневной поверхности. Способ наиболее экономичный, так как оттаивание происходит под защитой мерзлой корки грунта и теплопотери в пространство практически исключены. Потребная тепловая энергия может быть частично сэкономлена за счет оставления верхней корки грунта в промерзшем состоянии. Она имеет наиболее низкую температуру, поэтому требует больших затрат энергии на оттаивание. Но этот тонкий слой грунта в 10... 15 см будет беспрепятственно разработан экскаватором, для этого вполне хватит мощности машины. Главный недостаток этого способа в необходимости выполнения трудоемких подготовительных операций, что ограничивает область его применения.
Радиальное оттаивание грунта занимает промежуточное положение между двумя предыдущими способами по расходу тепловой энергии. Теплота распространяется в грунте радиально от вертикально установленных прогревных элементов, но для того, чтобы их установить и подключить к работе требуются значительные подготовительные работы. Для выполнения оттаивания грунта по любому из этих трех способов необходимо участок предварительно очистить от снега, чтобы не тратить тепловую энергию на его оттаивание и недопустимо переувлажнять грунт.
В зависимости от применяемого теплоносителя существует несколько методов оттаивания.
Оттаивание непосредственным сжиганием топлива . Если в зимнее время необходимо выкопать 1...2 ямы, самое простое решение - обойтись простым костром. Поддерживание костра в течение смены приведет к оттаиванию грунта под ним на 30...40 см. Погасив костер и хорошо утеплив место прогрева опилками, оттаивание грунта внутрь будет продолжаться за счет аккумулированной энергии и за смену может достигнуть общей глубины до 1 м. При необходимости можно снова расжечь костер или разработать талый грунт и на дне ямы развести костер. Применяют способ крайне редко, так как только незначительная часть тепловой энергии расходуется продуктивно.
Огневой способ применим для отрывки небольших траншей, используется звеньевая конструкция (рис. 3.1) из ряда металлических коробов усеченного типа, из которых легко собирается галерея необходимой длины, в первом из них устраивают камеру сгорания твердого или жидкого топлива (костер из дров, жидкое и газообразное топливо с сжиганием через форсунку). Тепловая энергия перемещается к вытяжной трубе последнего короба, создающей необходимую тягу, благодаря которой горячие газы проходят вдоль всей галереи и грунт под коробами прогревается по всей длине. Сверху короба желательно утеплить, часто утеплителем используют талый грунт. После смены агрегат убирают, полосу оттаявшего грунта засыпают опилками, дальнейшее оттаивание продолжается за счет аккумулированного в грунте тепла.
Электропрогрев . Сущность данного метода состоит в пропускании электрического тока через грунт, в результате чего он приобретает положительную температуру. Используют горизонтальные и вертикальные электроды в виде стержней или полосовой стали. Для первоначального движения электрического тока между стержнями необходимо создать токопроводящую среду. Такой средой может быть талый грунт, если электроды
рода к другому. Под воздействием теплоты происходит оттаивание нижележащих слоев грунта. В последующем распространение тепловой энергии осуществляется в основном в
толще грунта, опилочный слой только защищает обогреваемый участок от потерь теплоты в атмосферу, для чего слой опилок целесообразно накрыть рулонными материалами или щитами. Этот способ достаточно эффективен при глубине промерзания или оттаивания грунта до 0,7 м. Расход электроэнергии на отогрев 1 м 3 грунта колеблется в пределах 150...300 кВт.ч, температура нагретых опилок не превышает 80...90°С.
Оттаивание грунта полосовыми электродами, укладываемыми на поверхность грунта, очищенной от снега и мусора, по возможности выровненной. Концы полосового железа отгибают кверху на 15...20 см для подключения к электропроводам. Поверхность отогреваемого участка покрывают слоем опилок толщиной 15...20 см, смоченных раствором хлористого натрия или кальция консистенции 0,2...0,5%. Так как грунт в промороженном состоянии не является проводником, то на первой стадии ток движется по смоченным раствором опилкам. Далее отогревается верхний слой грунта и оттаявшая вода начинает проводить электрический ток, процесс со временем идет вглубь грунта, опилки начинают выполнять роль теплозащиты отогреваемого участка от теплопотерь в атмосферу. Опилки сверху обычно покрывают толем, пергамином, щитами, другими защитными материалами. Способ применим при глубине отогрева до 0,6...0,7 м, так как при больших глубинах напряжение падает, грунты менее интенсивно включаются в работу, значительно медленнее нагреваются. К тому же они достаточно пропитаны с осени водой, которая требует больше энергии для перехода в талое состояние. Расход энергии колеблется в пределах 50...85 кВт.ч на 1 м 3 грунта.
Оттаивание грунта стержневыми электродами (рис. 3.2). Данный метод осуществляют сверху вниз, снизу вверх и комбинированным способами. При оттаивании грунта вертикальными электродами стержни из арматурного железа с заостренным нижним концом забиваются в грунт в шахматном порядке, обычно используя рамку 4x4 м с крестообразно натянутыми проволоками; расстояние между электродами оказывается в пределах 0,5...0,8 м.
При прогреве сверху вниз предварительно очищают от снега и наледи поверхность, стержни забивают в грунт на 20...25 см, укладывают слой опилок, пропитанных раствором солей. По мере прогрева грунта электроды забивают глубже в грунт. Оптимальной.будет глубина прогрева в пределах 0,7...1,5 м. Продолжительность оттаивания грунта воздействием электрического тока примерно 1,5...2,0 сут, после этого увеличение глубины оттаивания будет происходить за счет аккумулированной теплоты еще в течение 1...2 сут. Расстояние между электродами 40...80 см, расход энергии по сравнению с полосовыми электродами сокращается на 15...20% и составляет 40...75 кВт ч на 1 м 3 грунта.
При прогреве снизу вверх пробуривают скважины и вставляют электроды на глубину, превышающую глубину промерзшего грунта на 15...20 см. Ток между электродами идет по талому грунту ниже уровня промерзания, при нагреве грунт отогревает вышележащие слои, которые также включаются в работу. При этом методе применять слой опилок не требуется. Расход энергии составляет 15...40 кВт ч на 1 м 3 грунта.
Третий, комбинированный способ, будет иметь место при заглублении электродов в подстилающий талый грунт и устройстве на дневной поверхности опилочной засыпки, пропитанной солевым раствором. Электрическая цепь замкнется наверху и внизу, оттаивание грунта будет происходить сверху вниз и снизу вверх одновременно. Так как трудоемкость подготовительных работ при этом способе самая высокая, то его применение может быть оправдано лишь в исключительных случаях, когда требуется ускоренное оттаивание грунта.
Оттаивание токами высокой частоты. Этот метод позволяет резко сократить подготовительные работы, так как промерзший грунт сохраняет проводимость к токам высокой частоты, поэтому отпадает надобность в большом заглублении электродов в грунт и в устройстве опилочной засыпки. Расстояние между электродами может быть увеличено до 1,2 м, т. е. сокращено их количество почти в два раза. Процесс оттаивания грунта протекает относительно быстро. Ограниченное использование способа связано с недостаточным выпуском генераторов токов высокой частоты.
Одним из методов, которые в настоящее время утратили свою эффективность и вытеснены более современными, является оттаивание грунта паровыми или водяными иглами. Для этого необходимо наличие источников горячей воды и пара, при малой, до 0,8 м глубине промерзания грунта. Паровые иглы представляют собой металлическую трубу длиной до 2 м и диаметром 25...50 мм. На нижнюю часть трубы насажен наконечник с отверстиями диаметром 2...3 мм. Иглы соединяют с паропроводом гибкими резиновыми шлангами при наличии на них кранов. Иглы заглубляют в скважины, предварительно пробуриваемые на глубину, приблизительно равную 70% глубины оттаивания. Скважины закрывают защитными колпаками, снабженные сальниками для пропуска паровой иглы. Пар подают под давлением 0,06...0,07 МПа. После установки аккумулированных колпаков прогреваемую поверхность покрывают слоем термоизоляционного материала, чаще всего опилок. Иглы располагают в шахматном порядке с расстоянием между центрами 1 ...1,5 м. Расход пара на 1 м 3 грунта составляет 50..100 кг. За счет выделения паром в грунте скрытой теплоты парообразования прогрев грунта проходит особенно интенсивно. Этот метод требует расхода тепловой энергии примерно в 2 раза больше, чем метод вертикальных электродов.
Оттаивание грунта теплоэлектронагревателями. Данный метод основан на передаче теплоты мерзлому грунту контактным способом. В качестве основных технических средств применяются электроматы, изготавливаемые из специального теплопроводящего материала, через который пропускают электрический ток. Прямоугольные маты, размеры которых могут закрывать поверхность от 4...8 м 2 , укладываются на оттаиваемый участок и подсоединяются к источнику электричества напряжением 220 В. При этом образующееся тепло эффективно распространяется сверху вниз в толщу мерзлого грунта, что приводит к его оттаиванию. Время, необходимое для оттаивания, зависит от температуры окружающего воздуха и от глубины промерзания грунта и в среднем составляет 15-20 ч.
4. Разработка грунта в мерзлом состоянии с предварительным рыхлением
Рыхление мерзлого грунта с последующей разработкой землеройными и землеройно-транспортными машинами осуществляют механическим или взрывным методом.
Механическое рыхление мерзлого грунта с использованием современных строительных машин повышенной мощности приобретает все большее распространение. В соответствии с требованиями экологии, перед зимней разработкой грунта необходимо в осенний период снять бульдозером слой растительного грунта с намеченного для разработки участка. Механическое рыхление базируется на резании, раскалывании или сколе мерзлого грунта статическим (рис.3.3.) или динамическим воздействием.
При динамическом воздействии на грунт осуществляется его раскалывание или сколы молотами свободного падения и направленного действия (рис.3.4.). Этим способом разрыхление грунта производят молотами свободного падения (шар- и клин-молотами), подвешенными на канатах на стрелы экскаваторов, либо молотами направленного действия, когда рыхление осуществляется сколом грунта. Рыхление механическим способом позволяет осуществлять его разработку землеройными и землеройно-транспортными машинами. Молоты массой до 5 т сбрасывают с высоты 5...8 м: молот в форме шара рекомендуется применять при рыхлении песчаных и супесчаных грунтов, клин-молоты - для глинистых (при глубине промерзания 0,5...0,7 м). В качестве молота направленного действия широко применяют дизель-молоты на экскаваторах или тракторах; они позволяют разрушать промороженный грунт на глубину до 1,3 м (рис. 3.5.).
Статическое воздействие основано на непрерывном режущем усилии в мерзлом грунте специального рабочего органа - зуба-рыхлителя, который может быть рабочим оборудованием гидравлического экскаватора «обратная лопата» или быть навесным оборудованием на мощных тракторах.
Рис. 3.3. Рыхление мерзлого грунта статическим воздействием: а - бульдозером с активными зубьями; б - экскаватором-рыхлителем; 1 - направление хода рыхления
Рыхление статическими рыхлителями на базе трактора подразумевает в качестве навесного оборудования специального ножа (зуба), режущее усилие которого создается за счет тягового усилия трактора. Машины этого типа рассчитаны на послойное рыхление грунта на глубину 0,3...0,4 м. Число зубьев зависит от мощности трактора, при минимальной мощности трактора 250 л.с. используется один зуб. Разрыхление грунта осуществляют параллельными послойными проходками через 0,5 м с последующими поперечными проходками под углом 60...90° к предыдущим. Перемещение разрыхленного грунта в отвал осуществляют бульдозерами. Целесообразно навесное оборудование крепить непосредственно на бульдозер и использовать его для самостоятельного перемещения разрыхленного грунта. Производительность рыхлителя 15...20 м 3 /ч.
Способность статических рыхлителей послойно разрабатывать мерзлый грунт дает возможность использовать их независимо от глубины промерзания грунта. Современные рыхлители на базе тракторов с бульдозерным оборудованием благодаря своим широким технологическим возможностям находят широкое применение в строительстве. Это обусловлено их высокой экономичностью. Так, стоимость разработки грунта с применением рыхлителей по сравнению с взрывным способом рыхления в 2...3 раза ниже. Глубина рыхления этими машинами составляет 700... 1400 мм.
Шпуры просверливают диаметром 22...50 мм, скважины - 900...1100 мм, расстояние между рядами принимается от 1 до 1,5 м. Щели на расстоянии 0,9... 1,2 м одна от другой нарезают щеленарезными машинами фрезерного типа или баровыми машинами. Из трех соседних щелей взрывчатое вещество помещается только в среднюю, крайние и промежуточные щели служат для компенсации сдвига мерзлого грунта во время взрыва и для снижения сейсмического эффекта. Заряжают щели удлиненными или сосредоточенными зарядами, после чего их сверху засыпают талым песком. При качественном выполнении подготовительных работ в процессе взрывания мерзлый грунт полностью дробится, не повреждая стенок котлована или траншеи.
Разрыхленный взрывами грунт разрабатывается экскаваторами или землеройно-транспортными машинами.
5. Непосредственная разработка мерзлого грунта
Разработка (без предварительного рыхления) может осуществляется двумя методами - блочным и механическим.
Блочный метод разработки применим для больших площадей и основан на том, что монолитность мерзлого грунта нарушается за счет разрезки его на блоки. С помощью навесного оборудования на тракторе - баровой машины грунт разрезают при взаимно-перпендикулярных проходках на блоки шириной 0,6... 1,0 м (рис.3.6.). При малой глубине промерзания (до 0,6 м) достаточно сделать только продольные разрезы.
Баровые машины, осуществляющие нарезку щелей, имеют одну, две или три врубовые цепи, навешенные на тракторы или траншейные экскаваторы. Баровые машины позволяют прорезать в мерзлом грунте щели глубиной 1,2...2,5 м. Используют стальные зубья с режущей кромкой из прочного сплава, что продлевает срок их службы, а при
износе или истирании позволяет быстро их заменить. Расстояние между барами принимается в зависимости от грунта через 60... 100 см. Разработку производят экскаваторами «обратная лопата» с ковшом большой вместимости или глыбы грунта волоком перемещают с разрабатываемой площадки в отвал бульдозерами или тракторами.
Механический метод основан на силовом, а чаще в сочетании с ударным или вибрационном воздействии на массив мерзлого грунта. Реализуется метод применением обычных землеройных и землеройно-транспортных машин и машин со специально разработанными для зимних условий рабочими органами (рис.3.7.).
Рис. 3.6. Схема блочной разработки грунта:
а- нарезка щелей баровой машиной; б - то же, с извлечением блоков трактором; в - разработка котлована с извлечением блоков мерзлого грунта при помощи крана; 1 - слой мерзлого грунта; 2 - режущие цепи (бары); 3 - экскаватор; 4 - щели в мерзлом грунте; 5 - нарезанные блоки грунта; б - перемещаемые с площадки блоки; 7 - стоянки крана; 8 - транспортное средство; 9 - клещевой захват; 10 - строительный кран; 11 - трактор
Обычные серийные машины применяют в начальный период зимы, когда глубина промерзания грунта незначительна. Прямая и обратная лопата могут разрабатывать грунт при глубине промерзания 0,25...0,3 м; с ковшом вместимостью более 0,65 м 3 -0,4 м; экскаватор драглайн - до 0,15 м; бульдозеры и скреперы в состоянии разрабатывать промерзший грунт на глубину до 15 см.
Для зимних условий разработано специальное оборудование для одноковшовых экскаваторов - ковши с виброударными активными зубьями и ковши с захватно-клещевым устройством. Затраты энергии на резание грунта примерно в 10 раз больше, чем на скалывание. Вмонтирование в режущий край ковша экскаватора виброударных механизмов, аналогичных по работе отбойному молотку, приносят хорошие результаты. За счет избыточного режущего усилия такие одноковшовые экскаваторы могут послойно разрабатывать массив мерзлого грунта. Процесс рыхления и экскавации грунта оказывается единым.
Разработку грунта осуществляют и многоковшовыми экскаваторами, специально разработанными для проходки траншей в мерзлом грунте. Для этой цели служит специальный режущий инструмент в виде клыков, зубьев или коронок со вставками из твердого металла, укрепляемых на ковшах. На рис. 5.40 показан рабочий орган многоковшового экскаватора с активными зубьями для разработки скальных и мерзлых грунтов.
Послойную разработку грунта можно осуществлять специализированной землеройно-фрезерной машиной, снимающей стружку глубиной до 0,3 м и шириной 2,6 м. Перемещение разработанного мерзлого грунта производят бульдозерным оборудованием, входящим в комплект машины.
6. Контроль качества земляных работ
Процессы возведения земляных сооружений систематически контролируют, проверяя:
■ положение выемок и насыпей в пространстве (в плане и высотное);
■ геометрические размеры земляных сооружений;
■ свойства грунтов, залегающих в основании сооружений;
■ свойства грунтов, используемых для устройства насыпных сооружений;
■ качество укладки грунта в насыпи и обратные засыпки (характеристики уложенных и уплотненных грунтов).
Постоянный контроль за качеством производства работ осуществляют инженерно-технические работники, операционный контроль производят с привлечением представителей геодезической службы и строительной лаборатории.
При контроле положения в пространстве и размеров сооружений проверяют: расположение на плане земляных сооружений и их размеры; отметки бровок и дна выемок; отметки верха насыпей с учетом запаса на осадку; отметки спланированных поверхностей, уклоны откосов выемок и насыпей. Данный контроль осуществляют с помощью геодезических приборов, а также простейших инструкций.
Классификация свай
Современное строительство позволяет возводить здания различной конструкции практически на любых грунтах. Классификация свай производится по способу передачи нагрузок от сооружений на грунт, форме ствола, поперечного сечения, материалу и методам производства работ.
Согласно методу производства сваи делят на забивные и набивные . Производство забивных свай осуществляется в заводских условиях, после чего осуществляется их транспортировка на строительный объект и погружение в грунт ударными или безударными способами. С вою очередь, набивные сваи формируются непосредственно на стройплощадке в самом грунте.
По материалу сваи делятся на железобетонные и бетонные, деревянные и металлические. По своей форме сваи бывают круглого, квадратного и призматического сечения. По продольному сечению сваи могут быть одной ширины, сужающиеся к концу или, наоборот, расширяющиеся.
Особенностями проведения земляных работ в зимнее время являются отрицательная температура воздуха, наличие снега и льда. Промерзание грунтов осложняет их разработку, транспортирование, укладку и уплотнение. Удорожание строительства, вызываемое зимними работами, должно компенсироваться. Грунты от промерзания предохраняют следующим образом:
до наступления морозов грунты, подлежащие разработке зимой, защищают от промерзания укладкой слоя материала с низкой теплопроводностью, рыхлением (вспашкой) или обработкой солями, понижающими температуру замерзания воды;
в процессе производства работ уплотняющий слой снимают только на участке, достаточном по своим размерам для работы СКМ в течение смены, с таким расчетом, чтобы отрытый грунт до его разработки не успел промерзнуть;
разрабатывать грунт следует на максимально сжатом фронте работ.
Способ защиты грунтов от промерзания и технологию его разработки выбирают путем технико-экономического сравнения различных вариантов, возможных в данных условиях. Простейший и наиболее экономичный способ предупреждения глубокого промерзания грунтов - их предварительное рыхление до наступления морозов, осуществляемое перекрестной вспашкой тракторными плугами или прицепными рыхлителями на глубину 25-35 см. После вспашки производят боронование на глубину 10-15 см. Поры разрыхленного грунта, заполненные воздухом, уменьшают его теплопроводность.
Промерзание разрыхленного грунта происходит медленнее, чем окружающего плотного грунта. Мерзлый слой разрыхленного грунта обладает малой прочностью и относительно легко поддается разработке экскаваторами или бульдозерами. Утепляющее действие разрыхленного грунта усиливается при накоплении на нем снега. Утепление грунтов рыхлением обычно применяют на участках, намеченных к разработке в течение первой трети зимы.
Один из способов предохранения грунта от замерзания - обработка его химическими добавками, понижающими температуру замерзания воды. Чаще всего для этой цели применяют соли СаС12 и NaCl. Обработка грунта заключается в розливе на его поверхности растворов этих солей. Проникая в грунт, соляные растворы снижают температуру замерзания влаги, находящейся в грунте, и этим защищают его от промерзания. Слой грунта, пропитанный соляными растворами, в свою очередь, защищает от промерзания нижележащие слои.
Рыхление мерзлых грунтов этим способом следует применять при глубине промерзания грунта h более 0,4 м (преимущественно на незастроенных участках, а на застроенных - с применением укрытий и локализато-ров взрыва).
14 В строительстве из общего объема земляных работ от 20 до 25% выполняется в зимних условиях.
При отрицательных температурах замерзание воды, содержащейся в порах грунта, существенно изменяет строительно-технологические свойства нескальных грунтов. В мерзлых грунтах значительно увеличивается механическая прочность, в связи с чем разработка их землеройными машинами затрудняется или вообще невозможна без подготовки.Глубина промерзания зависит от температуры воздуха, длительности воздействия отрицательных температур, рода грунта и др.Предварительная подготовка грунта для разработки выполняется одним из следующих способов: предохранением грунта от промерзания, рыхлением мерзлого грунта, оттаиванием мерзлого грунта. Непосредственная разработка мерзлых грунтов может осуществляться блочным способом или землеройными машинами с рабочим оборудованием, разрушающим мерзлый грунт в естественном залегании. Разрабатывать мерзлый грунт одноковшовыми экскаваторами в зависимости от емкости ковша допускается при толщине мерзлого слоя от 0,25 до 0,4 м.Рыхление взрывами - один из основных способов подготовки мерзлых грунтов для разработки экскаваторами. Этот способ весьма эффективен при глубине промерзания более 1 м и больших объемах работ, выполняемых на вновь осваиваемых территориях или вдали от зданий и сооружений.
Сущность взрывного способа рыхления состоит в дроблении мерзлого грунта энергией взрыва зарядов, размещаемых в полостях, предварительно созданных в грунте (шпуры, скважины, рукава, котлы, щели).
Механическое рыхление мерзлого грунта применяют при глубине промерзания от 0,4 до 1,5 м и небольших по площади выемках траншей или котлованов.
Сущность механического рыхления состоит в дроблении или сколе мерзлого слоя динамическим или статическим воздействием, которое осуществляют сменным рабочим оборудованием, устанавливаемым на базовой машине (экскаваторе, тракторе и др.). Динамическое воздействие производят ударным, вибрационным и виброударным способами.
При ударном способе используют шар-молот или клин-молот, дизель-молот, клиновые тракторные рыхлители и др.
Статическим воздействием разрушение мерзлого грунта осуществляется непрерывно рабочим органом, состоящим из одного или нескольких (до 5) зубьев, внедряемых в грунт при движении трактора (тягача).
Оттаивание мерзлых грунтов применяют при незначительных объемах работ, в стесненных условиях, труднодоступных местах и в тех случаях, когда невозможно использовать более экономичные и менее энергоемкие способы. Сущность метода оттаивания заключается в том, что теплота, передаваемая в слой мерзлого грунта, растапливает лед в его порах и обращает грунт в талое состояние.
15. В настоящей технологическойкарте в качестве примера принят следующий состав механизмов: бульдозер ДЗ-34С снавесным рыхлительным оборудованием ДП-9С и экскаватор ЭО-4124 обратная лопата,оснащенный ковшом с зубьями вместимостью 0,65 м 3 , предназначеннымдля разработки сыпучих и связных грунтов I-IV групп и предварительноразрыхленных скальных и мерзлых грунтов с кусками размером не более 400 мм.
2.5 По обозначенной трассе траншеи и прилегающей к нейтерритории в местах складирования и раскладки труб производится принеобходимости расчистка снега бульдозером.
2.6 После этого приступают к рыхлению мерзлогогрунта навесным рыхлителем ДП-9С по ширине траншеи, принятой согласно п. 3.3СНиП3.02.01-87. Рыхление грунта осуществляется послойно за две проходки. Дляобеспечения фронта работы экскаватору первоначально рыхлится верхний слой наглубину 0,4 м и полностью удаляется бульдозером в отвал в отдаленные от забоячасти. При второй проходке грунт рыхлится на оставшуюся глубину промерзания научастке траншеи длиной около 50 м и делается (по мере необходимости) грубаяпланировка разрыхленного участка с перемещением крупных глыб грунта в отвал.
Экскаватор ЭО-4124, двигаясь по спланированной поверхностиразрыхленного грунта вдоль оси траншеи, разрабатывает грунт до отметки минус2,1 м с погрузкой грунта в автосамосвалы. Траншея разрабатывается экскаваторомс низких отметок продольного профиля навстречу уклону. Схема разработки грунтав траншее показана на рисунке 1.
1 - экскаватор ЭО-4124; 2 - бульдозер ДЗ-34С с навесным рыхлителемДП-9С; 3 - автосамосвал КАМАЗ-55111; 4 - ограждение инвентарное; 5 - вешка
Рисунок 1 - Схема разработки грунта в траншее
2.7 Дальнейшее рыхление второго слоя мерзлого грунтапроизводится каждый раз на объем грунта, обеспечивающий работу экскаватора на 2смены.
2.8 Подчистка дна траншеи до проектной отметкиосуществляется тем же экскаватором с применением планировочного струга.Недобор, остающийся после механизированной зачистки, не должен превышать 0,05м.
2.9 Необходимость выполнения ручных работ по зачистке недобораопределяется при привязке карты к конкретным условиям в зависимости отназначения траншеи и типа коммуникаций.
2.10 Грунт транспортируется автосамосвалами КАМАЗ-55111 идругими по спланированной грунтовой дороге на расстояние до 1 км. Подъезжающиепод погрузку автосамосвалы устанавливаются по заранее выставленным вешкам нарасстоянии не менее 2 м от подошвы откоса выемки.
2.11 Для устройства и содержания дорог, планировки грунта наотвале используется бульдозер ДЗ-34С.
2.12 Способ восстановления оснований, нарушенных врезультате промерзания, согласовывается с проектной организацией.
21. Водоотлив и понижение уровня грунтовых вод. При устройстве выемок, расположенных ниже уровня грунтовых вод, необходимо осушать водонасыщенный грунт и обеспечивать его разработку в нормальных условиях. Кроме этого необходимо предотвращать попадание грунтовой воды в котлованы, траншеи и выработки и период производства в них работ.
Эффективным технологическим приемом решения таких задач является откачка грунтовой воды. Котлованы и траншеи при небольшом притоке грунтовых вод разрабатывают с применением открытого водоотлива, а если приток воды значителен и большая толщина водонасыщенного слоя, подлежащая разработке, то до начала производства работ уровень грунтовых вод искусственно понижают с использованием различных способов закрытого водоотлива, называемого водопонижением.
Открытый водоотлив применяют для откачки протекающей поды непосредственно из котлованов или траншей насосами. При открытом водоотливе грунтовые воды просачиваются через откосы и дно котлована и направляются по прорытым водосборным канавам или лоткам к специально устроенным в пониженной части котлована приямкам, называемым зумпфами, откуда вода выкачивается диа-фрагмовыми или центробежными насосами соответствующей производительности.
Насосы подбирают в зависимости от дебита (притока) вод, а сам дебит рассчитывают по формулам установившегося движения грунтовых вод.
Водосборные канавы устраивают шириной по дну 0,3...0,6 м и глубиной 1...2 м с уклоном 0,01...0,02 м в сторону приямков. Сами приямки в устойчивых грунтах крепят в виде деревянного сруба без дна, а в оплывающих грунтах еще и шпунтовой стенкой.
Открытый водоотлив является простым и доступным способом борьбы с грунтовыми водами, но имеет серьезный технологический 4едостаток. Восходящие потоки грунтовой воды, протекающей через стенки и дно котлованов и траншей, разжижают грунт и выносят из нeгo на поверхность мелкие частицы. В результате такого вымывания этот способ имеет ряд существенных недостатков:
■ снижается естественная прочность основания выемки за счет размыва его проточной водой;
■ наличие воды на дне выемки затрудняет разработку грунта;
■ требуется крепление стенок выемок, так как движение воды к зумпфам приводит в движение и грунты;
■ подток воды к водосборной канаве может вызвать ослабление оснований зданий и сооружений, расположенных рядом со строящимся объектом.
В тех случаях, когда водоотлив оказывается нецелесообразным, три меняют искусственное понижение уровня грунтовых вод (водопонижение).
24 . Оборудование, применяемое при свайных работах
Погружение свай в грунт является сложным процессом и осуществляется двумя основными способами: 1) с помощью сваебойных машин ударного действия; 2) с помощью вибропогружателей. Кроме этих способов для погружения свай применяют машины вдавливающего и завинчивающего действия, а также агрегаты смешанного действия -виброударные молоты и вибровдавливающие машины.
К сваебойным машинам ударного действия относятся свайные молоты, которые разделяются по роду привода на молоты с дизелем внутреннего сгорания (дизель-молоты), паровоздушные молоты одиночного и двойного действия и молоты механические (27.1).
Дизель-молоты работают по принципу дизель-моторов; паровоздушные молоты приводятся в действие силой пара или сжатого воздуха, непосредственно воздействующего на ударную часть молота, а механические молоты приводятся в действие лебедкой, соединенной канатами через систему блоков с ударной частью молота.
Для подтаскивания и установки свай на место заглубления, для установки молота на сваю, направления молота к свае при забивке, а также для перемещения сваебойного агрегата на строительной площадке служат копры. В зависимости от назначения копры подразделяются на копры для забивки вертикальных свай, поворотные для забивки свай при различных способах погружения и краны-копры, смонтированные на кране с гусеничным передвижением или на одноковшовом экскаваторе.
При кустовом расположении свай в слабосжимаемых грунтах сваи забивают по спиральной схеме, начиная от середины ряда по спирали в направлении к крайним рядам участка. На больших площадях и плотных грунтах сваи забивают по секционной схеме, т.е. их погружают по секциям через ряд. Перед забивкой свай предварительно намечают главные оси здания или сооружения и определяют форму и размеры свайного поля для составления разбивочного чертежа, с которого переносят на местность расстояния между осями свай и от стен здания.
Как правило, сваи для основания под фундаменты забивают по одной с помощью сваебойных машин.
Забивку шпунтовых свай производят молотами всех типов с использованием копров и стрелковых кранов. Для удержания шпунтовых свай и предупреждения их отклонения от вертикали во время забивки устраивают направляющую раму, состоящую из маячных свай и прикрепленных к ней направляющих схваток. Для погружения стального шпунта используют направляющие шаблоны, форма которых определяется проектом
31. . Возведение каменных конструкций в зимних условиях
Отрицательные температуры оказывают сильное влияние на физико-механические процессы, происходящие в свежевыложенной каменной кладке. Твердение раствора в кладке прекращается из-за перехода воды раствора в лед, а реакция гидратации цемента, начавшаяся с укладкой раствора, по мере снижения температуры раствора затухает и приостанавливается. Раствор при замерзании превращается в прочную механическую смесь цемента (извести), песка и льда. Вода, переходя в лед, увеличивается в объеме, что приводит к увеличению объема раствора, в результате чего он разрыхляется, нарушаются связи между его частицами, прочность резко снижается. На поверхности камней образуется ледяная пленка, а это дополнительно снижает прочность сцепления раствора с камнем. В итоге при раннем замерзании кладки конечная прочность ее в возрасте 28 дн. оказывается значительно ниже прочности нормально твердевшей кладки.
В известковом растворе при замораживании процесс твердения также прекращается, но в отличие от цементного раствора после оттаивания процесс гидратации не возобновляется.
Для выполнения каменной кладки в зимних условиях используют способ замораживания. Его отличительные особенности заключаются в следующем:
■ при положительной температуре после оттаивания кладка будет дальше набирать свою прочность, если раствор к моменту замерзания набрал критическую прочность, которая составляет обычно более 20% марочной прочности;
■ способ замораживания не применим для внецентренно сжатых конструкций со значительным эксцентриситетом и конструкций, подвергаемых вибрации, а также в бутовой кладке, в стенах из бутобетона, в сводах;
■ используют только цементные и сложные растворы, так как известковые и известково-глиняные не сохраняют способности к твердению после оттаивания;
■ транспортные средства, в которых доставляют раствор на строительную площадку, обязательно утепляют, к месту работ подают порцию раствора только на 20...30 мин работы и при температуре раствора не ниже +20°С;
■ обязателен журнал контроля за выполнением кирпичной кладки и за ее размораживанием, так как из-за неодинаковой плотности раствора при оттаивании возможны неравномерные осадки.
34. В зависимости от вида каменных изделий, их физико-механических свойств и конструктивных требований каменная кладка может быть сплошной, пустотелой, слоистой и крупноблочной. Сплошная кирпичная кладка выполняется из кирпича всех видов. Монолитность кладки обеспечивается перекрытием вертикальных швов. Вдоль стены кладка перевязывается в каждом ряду, а по толщине ее-через несколько рядов, однако не реже чем через 50 см. Многорядная система перевязки требует меньших затрат труда, однако раствор должен быть повышенной прочности. При выполнении кладки методом замораживания, а также при возведении столбов и узких простенков рекомендуется однорядная система перевязки. При любой системе перевязки швов сплошной кладки требуется укладка тычковых рядов в нижнем (первом) и верхнем (последнем) рядах конструкции, а также на уровнях обрезов стен, столбов и выступающих рядов (карнизов, поясков и т. п.). Кладка из бетонных и природных камней должна иметь не менее одного тычкового ряда на каждые три ряда кладки.
Кирпичная кладка при многорядной (а) и однорядной (б) системе перевязки, пустотелая кладка из легко бетонных (в) и керамических камней (г), слоистая облегченная (д) и облицовочная {е) кладка: 1-утеплитель; 2-лицевой кирпич; 3-металлические скобки; 4-легкий бетон.
Кирпичные столбы, пилястры и простенки шириной до 64 см как наиболее ответственные каменные конструкции следует возводить лишь из целого кирпича. Для стен влажных и мокрых помещений во всех случаях должна применяться сплошная кладка, в первую очередь из обыкновенного глиняного кирпича пластического прессования. Пустотелую кладку из легкобетонных и керамических камней со щелевидными пустотами следует выполнять по однорядной системе перевязки. Пустотелая кладка является весьма эффективной. Она позволяет повышать производительность труда и снижать массу стен на 30...40%.
Слоистая облегченная кладка состоит из конструктивных и теплоизоляционных слоев, соединенных жесткими или гибкими связями. Толщина несущих слоев определяется по требованиям прочности кладки. Теплоизоляционный слой стены может находиться как внутри кладки, так и у внутренней ее поверхности. Его толщина подбирается с учетом результатов теплотехнических и экономических расчетов. Связи слоев являются жесткими лишь в том случае, если расстояние между осями вертикальных диафрагм не более 120 см. Гибкие связи состоят из коррозионно-стойких сталей, суммарная площадь сечения которых не менее 0,4 кв. см. на1 кв. м. поверхности стены.
Облегченная кладка применяется для несущих стен зданий высотой до пяти этажей и самонесущих стен высотой до девяти этажей. Однако во всех случаях применять слоистую кладку нельзя, если в помещениях имеется повышенное содержание влаги. Слоистыми являются также стены, состоящие из лицевого кирпича или камня и закладных или плоских облицовочных плит. Наружная облицовка перевязывается с камнем и выполняется одновременно с возведением стен и столбов. Прислонная тонкая облицовка прикрепляется к стене на растворе или специальной мастике и соединяется с кладкой при помощи стальных анкеров, защищенных от коррозии. Если каменная кладка подвергается оштукатуриванию, то швы на ее поверхности не заполняются раствором на глубину до 15 мм в стенах и до 10 мм в столбах и узких простенках. В помещениях с мокрыми процессами производства необходимо предусматривать защиту внутренних поверхностей стен облицовочными плитками, водонепроницаемыми пленочными покрытиями и т. п. В данном случае устраивать наружную штукатурку не рекомендуется.
38. Проведенные маркетинговые исследования рынка строительной продукции и анализ литературных источников позволили выделить следующие группы свойств, которые находят отражение в показателях качества строительства:
39 Определение объемов земляных работ
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
ГПОУ "Краснокаменский промышленно-технологический техникум"
Реферат
по предмету "Обустройство дорог"
на тему " Особенности производства земляных работ в условиях низких температур и в период жаркой погоды "
Выполнил
студент 3 курса группы ТД-38
Стрельников Иван Владимирович
г. Краснокаменск - 2016
Для достижения цели будут решаться следующие задачи: выяснить особенности грунта в зимнее время; узнать, как предохранять грунт от промерзания, каковы способы защиты и рыхления грунтов; выяснить, каковы виды и способы оттаивания грунтов; каковы требования к оттаиванию и рыхлению; каковы способы использования для насыпей из связных грунтов. Также необходимо выяснить вопрос о производстве земляных работ в период жаркой погоды, об его особенностях, о способах разработки грунтов в летнее время, как идёт разработка траншей бульдозерами.
Производство земляных работ в зимних условиях допускается, если это обеспечивает эффективность всего строительного процесса и своевременное выполнение строительно-монтажных работ. В этот период разрабатывают выемки и резервы в сухих песках, гравийно-галечных и скальных породах, возводят насыпи из сосредоточенных резервов, разрабатывают сухие выемки глубиной более 3 м из глинистых грунтов, устраивают насыпи из песчаных грунтов на болотах, дренажные прорези, производят вымораживание и т. д.
В холодное время грунты, особенно глинистые, промерзают вследствие замерзания воды, заключающейся в их порах. Мерзлый грунт обладает значительной вязкостью, благодаря чему осложняется его разработка ударными инструментами. Вязкость мерзлого грунта увеличивается при повышении процента содержания в нем незамерзшей воды. Поверхность грунта, подлежащего разработке в зимних условиях, до наступления холодов защищают от промерзания. Используют следующие способы: вспахивание и боронование, глубокое рыхление, обвалование, удержание снежного покрова, устройство утепляющего слоя из дешевых местных материалов (опилок, торфа, шлака) и т.п. Если эти меры не были приняты своевременно или оказались недостаточными, то употребляют механическое рыхление или отогревание мерзлого грунта.
По своему состоянию мерзлые грунты подразделяются следующим образом: твердомерзлые, прочно сцементированные льдом, характеризующиеся относительно хрупким разрушением; пластично-мерзлые, сцементированные льдом связные грунты, обладающие вязкопластичными свойствами вследствие наличия в них незамерзшей воды; сыпучемерзлые, не сцементированные льдом несвязные грунты. К последним относятся песчаные и гравелисто-галечниковые грунты, разработка которых почти не отличается от разработки талых.
Глубина промерзания грунта зависит от его теплотехнических свойств, интенсивности и продолжительности воздействия отрицательных температур. Для глинистых грунтов следует вводить коэффициент 0,8, а для песков и супесей - коэффициент 1,2. Механическая прочность грунтов при замерзании значительно возрастает. Сопротивление мерзлого грунта на сжатие в 3-4 раза больше, чем на растяжение, поэтому твердомерзлые грунты целесообразно разрабатывать не путем раздавливания, а способом скалывания.
При повышении температуры мерзлые связные грунты теряют хрупкость и приобретают пластично-мерзлые свойства при резком падении механической прочности. Разрыхленный грунт при понижении температуры может снова замерзнуть, при этом время начала замерзания грунта (в зависимости от температуры наружного воздуха) составляет: при -5°С - 90 мин, при -10, -20, -30°С - соответственно 60, 40 и 20 мин.
Предохранение грунта от промерзания производят поздней осенью после окончания дождливого периода, но до выпадения первого снега и наступления устойчивой отрицательной температуры. Его осуществляют путем создания утепляющего слоя из предварительно разрыхленного грунта или из дешевых теплоизоляционных материалов. Предварительное рыхление грунта производят плугами и рыхлителями на глубину не менее 35 см с последующим боронованием. Небольшие площади (дно котлована, траншеи и т.п.) предохраняют от промерзания путем укрытия грунта слоем утеплителя (опилками, шлаком, листьями и прочими дешевыми теплоизоляционными материалами). Защиту грунта от промерзания на больших площадях разработки осуществляют задержанием снега.
Для рыхления мерзлого грунта используют тяжелые рыхлители, ударные приспособления, которыми оборудуют экскаваторы, а также специальные машины и механизмы. При глубоком промерзании грунта его рыхление производят взрывным способом. Особенно эффективным считается способ массового взрыва на выброс. Рыхление мерзлых грунтов взрывами целесообразно использовать при больших объемах работ на площадках, расположенных вдали от жилых домов и промышленных зданий, и при глубине промерзания более 0,6 м.
Разработка мерзлого грунта экскаваторами возможна при небольшой глубине промерзания. Так, экскаваторы, оборудованные прямой лопатой с ковшом вместимостью 0,65 мі, могут разрабатывать мерзлую корку толщиной до 25 см, с ковшом 0,35 мі - до 15 см. Проходку траншей при глубине промерзания 0,7-0,8 м можно вести роторным экскаватором или траншейным цепным экскаватором со специальным сменным оборудованием.
Применение строительной техники, не рассчитанной на работу в северных условиях строительства, приводит к быстрому износу, частым поломкам и чрезмерным затратам на ее ремонт. При низких отрицательных температурах наблюдается быстрый выход из строя гидравлических систем и резиновых покрышек машин, повышенная хрупкость деталей. Нецелесообразно также использование экскаваторов как базовой машины в качестве рыхлителя ударного действия ввиду сокращения срока их службы. Один рыхлитель Д-652АС используется эффективнее и производительнее 20 механических молотов, навешенных на экскаваторы Э-652.
Из-за высокой абразивности мерзлых грунтов резко увеличивается износ металла режущих органов землеройных машин, в 4-6 раз возрастает удельная энергоемкость разработки мерзлых грунтов, поэтому в некоторых случаях (особенно в крайне стесненных площадках) при производстве ремонтно-строительных работ при условии соблюдения техники безопасности для рыхления мерзлых грунтов используется взрывной способ. Перспективным направлением разработки мерзлых грунтов является использование рыхлителей статического действия и диско-фрезерных машин. Для рыхления мерзлых грунтов перед экскавацией используют баровые землеройные машины и переоборудованные для этой цели траншейные экскаваторы. Применение механизированных методов разработки мерзлых грунтов позволяет уменьшить долю объемов работ, выполняемых с помощью ударных органов, навешиваемых на экскаваторы (шар-молот, клин-баба, "торпеда"), и использовать экскаваторы по прямому назначению - для разработки грунтов.
При ограниченных объемах земляных работ в стесненных условиях мерзлый грунт разрушают механизированным инструментом (отбойные молотки, термобуры, высокочастотные электромеханические устройства, взрывной инструмент и др.) или применяют высокомобильные малогабаритные рабочие органы на пневмоколесных тракторах (винтовой мерзлоразрыхлитель, подпружиненный клин-молот (рис 2), машины ударного действия, торцовые фрезы с вибратором крутильных колебаний и др.).
При механических способах разработки мерзлого грунта длину захватки определяют с учетом часовой производительности рыхлителей, температуры воздуха и скорости ветра. Зимой для перевозки грунта применяют автомобили-самосвалы с металлическими кузовами. Чем ниже температура воздуха, тем тяжелее разгружать их кузова вследствие смерзания грунтов с металлом. В районах со среднемесячной температурой января не ниже -10 °С при перевозке грунтов, содержащих глинистых частиц до 10 %, следует обогревать кузова отработанными газами. Под более низкой температуре воздуха и особенно при сыпучих материалах с влажностью выше оптимального значения, находящихся в контакте с металлической поверхностью до 5 ч, внутреннюю поверхность кузова надо смазывать растворами хлористых солей, обсыпать шлаком, формовочными песками или другими сыпучими материалами при каждом рейсе.
Если температура приближается к -50 °С, то кузов нуждается в смазывании маслянистыми профилактическими жидкостями (отработанными автолом, нигролом и другими противоморозными реагентами) через 3-7 рейсов. При температуре до - 20 °С можно применять азотнокислый натрий, натриевую или кальциевую селитру, мочевину и многие другие реагенты с концентрацией от 30 до 50 %. При засыпке траншей или возведении верхней части насыпей зимой применяют, как уже говорилось, преимущественно песчаные грунты, легче разрабатываемые зимой, чем связные, вследствие меньшей их влажности.
Представляет интерес использование для разрушения рыхлых мерзлых грунтов ручного высокочастотного электротермомеханического устройства, который основан на совместном использовании высокочастотной и механической энергии. Ручной высокочастотный нож оснащен высокочастотным генератором и рабочим органом - парой плоских электродов, сходящихся под острым углом. Электроды выполняют двойную функцию: излучателя электромагнитной энергии и механического клина. Масса инструмента 5 кг, скорость проходки щелей до 40 см/с.
В последние годы для разрушения мерзлых и скальных грунтов находят полезное применение гидромолоты, навешиваемые в качестве сменного рабочего оборудования на гидравлические экскаваторы. Если глубина промерзания грунта не более 1,3 м, то рыхление выполняется за один проход, при большей глубине - слоями по 0,9-1,0 м с уборкой разрыхленного слоя. Для послойного рыхления мерзлых и плотных грунтов и скальных трещиноватых пород применяют навесные рыхлители статического и динамического действия, землеройно-фрезерные машины, вибровальцовые рыхлители. Наибольшей производительностью обладают серийно выпускаемые навесные рыхлители, особенно при работах линейного характера, при глубине промерзания 0,6-1 м. Имеются также экспериментальные образцы рыхлителей с рабочим органом - стальным валом со сменными клиновидными наконечниками или навесным оборудованием в виде комплекта пневмомолотков.
Оттаивание мерзлых грунтов проводят при невозможности взрывного или механического способа рыхления и при малых объемах работ. Оттаивание грунта осуществляют, прогревая его паром, горячей водой, с помощью электрического тока или огня. В зависимости от способа подвода тепла от нагревателей к грунту различают 3 вида оттаивания: поверхностное, радиальное, глубинное.
Подготовку к разработке мерзлых грунтов с помощью оттаивания следует применять в стесненных условиях, труднодоступных местах и при незначительных объемах работ (до 50 мі), а также при невозможности использования других, более экономичных способов. При глубине промерзания грунта более 0,4 м его оттаивание лучше производить радиальным (глубинным) методом, устанавливая нагреватели в толщине мерзлого грунта.
Для электрооттаивання применяют поверхностные, вертикальные и глубинные электроды. Последние наиболее эффективны. Электроды изготовляют из стального проката диаметром 10-25 мм, длиной 1 м и более. Шаг электродов при оттаивании грунта -0,4-0,6 м. Для глубинного электропрогрева используют трубчатые электроды с перфорацией, через которые в грунт заливают электролит (4%-ный раствор хлорида натрия и хлорида кальция).
Прогрев грунта производят с помощью нагревательных приборов в виде игл (рис 3), устанавливаемых в пробуренных в мерзлом слое скважинах. Иглы могут быть электрические, водяные циркуляционные и паровые. Электрические иглы делают из труб длиной 1,5 м, внутри которых размешают электрические нагревательные элементы сопротивления из нихромовой проволоки. Устанавливают иглы в пробуренные скважины.
Оттаивание и рыхление грунта производят последовательно, по участкам, размеры которых назначают исходя из суточной производительности землеройных машин. При этом необходимо так организовать производство земляных работ, чтобы разработка подготовленного грунта производилась круглосуточно во избежание промерзания грунта во время перерывов (передача смен, ремонт механизмов и другие операции).
Щели в мерзлом грунте во избежание получения негабаритных кусков обычно нарезают на расстоянии 0,9 м одна от другой при использовании экскаваторов с ковшами вместимостью до 0,65 мі; на расстоянии до 1-1,2 м - при применении более крупных экскаваторов. Щели нарезают на глубину промерзания грунта щеленарезными машинами фрезерного типа или баровыми машинами.
Устройство в зимнее время насыпей из скальных, гравелистых и песчаных маловлажных грунтов, сохраняющих свою сыпучесть при промерзании, осуществляют такими же способами, как и в летнее время, но не допуская образования в насыпи прослоек неубранного снега, наледи и скоплений мерзлых комьев. Число проходок средств укатывания грунта, как правило, уточняют опытным путем.
Укладка талого грунта "насухо" с послойным уплотнением. Данным способом укладывают любой глинистый грунт с оптимальной влажностью слоями 0,4-0,45 м в рыхлом теле. Свежеуложенный и спланированный грунт обрабатывают концентрированным раствором хлористого натрия или хлористого кальция из расчета 1-3 л/мі в зависимости от температуры наружного грунта. Обработанный солевым раствором грунт уплотняют катками на пневматиках за 8-10 проходов. Приемка грунта, его разравнивание, обработка растворами и уплотнение происходят непрерывно по мере поступления грунта в зону укладки. Обычного деления зоны укладки на отдельные карты (приемка, разравнивание, уплотнение и т. д.) нет. Весь цикл обработки грунта при температуре наружного воздуха-40 °С длится не более 1,5-2 ч, при температуре -20 °С - 5-6 ч. Если необходимо, поверхность укладываемой карты и особенно основание укладываемого слоя обрабатывают теплом.
Наклонный способ отсыпки грунта, который позволяет уменьшить размеры карт, а следовательно, уменьшить охлаждение и промораживание грунта. В зависимости от высоты насыпи и ее профиля отсыпка осуществляется скрепером на всю высоту или ярусами. Процесс отсыпки ведут непрерывно - на одном участке принимают и разравнивают грунт, на другом - уплотняют. Рекомендуемая толщина слоя -0,2 м. Карту отсыпки перекрывают следующим слоем грунта до начала его промерзания, поэтому размеры участков карты назначают в зависимости от интенсивности отсыпки грунта и температуры воздуха.
Высокая температура, низкая влажность и сильные ветры (суховеи) приводят к пересыханию и затвердеванию почвы, при разработке увеличивается запыленность воздуха, снижающая производительность и ухудшающая эксплуатационные качества землеройно-транспортных машин. Поэтому при составлении схем движения землеройно-транспортных машин и автотранспортных средств необходимо учитывать господствующее направление ветра, организуя их рабочее движение против направления ветра или под углом к нему.
Наиболее рациональным способом разработки грунтов в этих условиях является предварительное их увлажнение (если это возможно) до оптимальных значений, что снижает запыленность воздуха и облегчает разработку грунта. Увлажнение грунта до оптимальной влажности дает высокий эффект и при его уплотнении.
При разработке траншей бульдозерами рекомендуют применять продольно-поперечную и поперечно-челночную схемы движения (рис. 4). По первой схеме разработку грунта производят два бульдозера: один в продольном направлении разрабатывает грунт, а второй поперечными ходами перемещает его в отвал, грунт при этом равномерно укладывается по всей бровке траншеи, что облегчает обратную засыпку.
Рис. 4. Схемы движения бульдозеров: а - продольно-поперечный; б - поперечно-челночный; № 1, №2, № 3 - бульдозеры
По поперечно-челночной схеме грунт разрабатывают двумя бульдозерами, двигающимися навстречу друг другу от концов захватки к середине, а третий бульдозер перемещает его в отвал. Длину захватки принимают в пределах 50 м. Недостатком этой схемы является сосредоточение отвала на середине траншеи, что потом затрудняет обратную засыпку.
Сыпучий песок рекомендуют разрабатывать и перемещать при спаренной работе нескольких бульдозеров, которые при этом двигаются параллельно с одинаковой скоростью на расстоянии от 0,3 до 0,5 м друг от друга, уменьшая боковые потери грунта.
Значительный эффект достигается при разработке супесей и суглинков самоходными скреперами ДЗ-13 и ДЗ-15 с применением трактора-толкача, который повышает наполнение ковша вдвое и на столько же уменьшает путь его загрузки.
Итак, подводя итоги работы, делаем вывод, что тема реферата "Особенности производства земляных работ в условиях низких температур и в период жаркой погоды" раскрыта. Доказано, что она актуальна. Производство земляных работ в зимних условиях допускается, если это обеспечивает эффективность всего строительного процесса и своевременное выполнение строительно-монтажных работ.
Выполнение земляных работ в период жаркой погоды имеет свои особенности, которые должны быть учтены при проектировании производства работ.
Цель работы достигнута, так как в работе были рассмотрены особенности земляных работ в условиях низких температур и в период жаркой погоды.
При достижении цели решались следующие задачи: выяснить особенности грунта в зимнее время; узнать, как предохранять грунт от промерзания, каковы способы защиты и рыхления грунтов; выяснить, каковы виды и способы оттаивания грунтов; каковы требования к оттаиванию и рыхлению; каковы способы использования для насыпей из связных грунтов, выяснить вопрос о производстве земляных работ в период жаркой погоды, об его особенностях, о способах разработки грунтов в летнее время, как идёт разработка траншей бульдозерами.
1. Кремнева Е.Г. Производство земляных работ. Практикум. М.2008
2. Неклюдов М.К. Механизация уплотнения грунтов. М. Стройиздат. 1985
3. Справочное пособие. Производство земляных работ.
4. Черкашин В.А. Разработка мёрзлых грунтов. Ленинград. Стройиздат. 1986
Размещено на Allbest.ru
Расчет рабочих отметок, контура и объемов земляных работ. Средства механизации производства земляных работ. Разработка технологической карты и графика ведения бульдозерных, скреперных, экскаваторных работ. Ведение земляных работ в особых условиях.
курсовая работа , добавлен 17.02.2011
Определение объема земляных работ из условия баланса земляных масс и среднего расстояния транспортирования грунта. Планирование комплексного механизированного производства работ. Определение схемы движения и марки экскаватора для разработки котлована.
курсовая работа , добавлен 23.06.2009
Определение объемов земляных работ. Расчет средней дальности перемещения грунта при вертикальной планировке площадки. Выбор комплектов машин для разработки грунта. Необходимые работы при мерзлых грунтах. Операционный контроль качества строительных работ.
курсовая работа , добавлен 18.04.2015
Виды земляных сооружений. Характеристика подготовительных, вспомогательных и основных земляных работ. Способы разработки грунта. Разработка грунта одно- и многоковшовыми экскаваторами, землеройно-транспортными машинами. Гидромеханизация земляных работ.
презентация , добавлен 20.04.2014
Определение размеров котлована под фундамент здания. Разработка грунта в котловане экскаватором. Календарный план производства земляных работ. Планировка дна котлована бульдозером и вручную. Расчет объемов земляных работ. Калькуляция трудовых затрат.
курсовая работа , добавлен 29.11.2012
Планировка строительной площадки. Объем земляных работ, подбор техники для их производства. Подбор скреперов для перемещения грунта из выемки в насыпь, экскаватора для рытья котлована и автосамосвалов для вывозки грунта. Технология размораживания грунтов.
курсовая работа , добавлен 16.12.2012
Определение объема земляных работ из условия баланса земляных масс. Определение расстояния транспортирования грунта. Планирование комплексного механизированного производства работ. Определение схемы движения и марки экскаватора для разработки котлована.
курсовая работа , добавлен 11.08.2010
Определение черных и красных рабочих отметок и контура земляных работ. Подсчет объемов земляных работ при планировке площадки. Составление баланса земляных масс и картограммы. Выбор средств механизации производства. Правила по технике безопасности.
курсовая работа , добавлен 17.02.2016
Разработка грунта, его перемещение, укладка и уплотнение. Расчет объемов земляных работ. Выбор способа производства работ и комплекса машин. Использование прицепного и самоходного скреперов. Способы борьбы с грунтовыми водами при разработке котлована.
курсовая работа , добавлен 05.10.2012
Подсчет объемов земляных работ. Выбор способов их производства путем технико-экономического сравнения. Определение границ между насыпью и выемкой. Комплект машин для разработки траншей, обратной засыпки и уплотнения грунта. Расчет забоя экскаватора.
При замерзании фунта его механическая прочность значитель-но возрастает и как следствие — затраты времени на его разработ-ку резко возрастают. В то же время временные выемки в мерзлом фунте можно возводить без откосов, что снижает затраты на его разработку. Разработка мерзлого грунта одноковшовыми экскава-торами (прямая и обратная лопата) без предварительного рыхления допускается при толщине мерзлого слоя до 0,25 м ковшом ем-костью 0,5—0,65 м; 0,4 м — ковшом емкостью 1 — 1,25 м 3 .
Подлежащий разработке фунт при промерзании его на боль-шую глубину должен быть предварительно подготовлен одним из следующих способов: предохранение грунта от промерзания; от-таивание мерзлого грунта; рыхление мерзлого грунта.
Способ подготовки должен выбираться и обосновываться в проекте в зависимости от объемов и условий работ, сроков их вы-полнения и наличия оборудования. Предохранение фунта от про-мерзания следует осуществлять:
Предохранять грунт от промерзания необходимо до наступле-ния устойчивых отрицательных температур. При планировании разработки грунта в первой трети зимнего периода следует преду-сматривать вспахивание фунта с последующим боронованием и удержание снежного покрова, а в остальное зимнее время — глу-бокое рыхление (перелопачивание) или утепление грунта тепло-изолирующими материалами.
Утепление грунта осуществляют соломой, опилками, сухим торфом или шлаком, а также синтетическими покрытиями на пло-щади в контуре траншей котлована или выемки с уширен и ем с каждой стороны на глубину промерзания. Толщина слоя утепли-теля определяется расчетом.
Способы оттаивания мерзлых грунтов основаны на том, что за счет теплоты, передаваемой в слой мерзлого грунта, лед в его по-рах растапливается и грунт делается талым.
Способы оттаивания мерзлого грунта классифицируют по на-правлению распространения теплоты и применяемому виду теп-лоносителя. По первому признаку выделяют три способа оттаи-вания фунта: сверху вниз (поверхностный); снизу вверх (глубин-ный); по радиальному направлению. По виду теплоносителя различают следующие основные способы оттаивания мерзлых фунтов: огневой, в тепляках горизонтальными и вертикальными электродами с подключением к источникам электроэнергии (элек- тропрофев); с помощью пара или водяных регистров, водяными циркуляционными иглами; солевыми растворами; предваритель-но нагретым песком или шлаком.
Подготовку к разработке мерзлых фунтов с помощью оттаива-ния следует применять в стесненных условиях, фуднедоступных местах и при незначительных объемах работ (до 50 м 3), а также при невозможности использования других, более экономичных способов. При глубине промерзания фунта более 0,4 м его оттаи-вание лучше производить радиальным (глубинным) методом, ус-танавливая нафеватели в толщине мерзлого фунта. Профев фун-та производят с помощью нагревательных приборов в виде игл, устанавливаемых в пробуренных в мерзлом слое скважинах. Иглы могут быть электрические, водяные циркуляционные и паровые. Электрические иглы делают из фуб длиной 1,5 м, внутри которых размещают электрические нафевательные элементы сопротивле-ния из нихромовой проволоки. Устанавливают иглы в пробурен-ные скважины.
Водяные иглы требуют устройства специальной котельной, а теплопроводы — постоянного надзора, так как в сильные моро-зы возможно их замерзание. Водяные и паровые иглы неэкономичны и используются очень редко. При меньшей глубине про-мерзания допускается применять способ поверхностного оттаива-ния.
а — водяная циркуляция; б — электрическая; 1 — фланец; 2 — внутренняя трубка;
3 — труба; 4 — наконечник; 5 — нихромовая спираль: 6 — асбестовый порошок
Работа землеройных машин с подготовленным к разработке грунтом должна производиться непрерывно и круглосуточно уз-ким фронтом во избежание промерзания грунта во время пере-рывов.
Для предотвращения промерзания грунта в отрытых траншеях и вторичного смерзания разрыхленного грунта необходимо: не раскрывать площади грунта, покрытые теплоизоляционными ма-териалами или снегом, до начала производства работ; защищать от промерзания грунт открытых частей котлованов, траншей, под-лежащих разработке при последующих проходках.
Обратную засыпку котлованов и траншей следует производить, выполняя следующие требования: количество мерзлых комьев в грунте, которым засыпаются пазухи между стенками котлованов или траншей, не должно превышать 15% общего объема засыпки. Траншеи, разработанные в зимнее время, следует засыпать немед-ленно после укладки и испытания труб, не допуская повреждения их изоляции.
