Панченко В.О., та ін. Технологія і механізація будівельних процесів - файл 1-4.doc

Панченко В.О., та ін. Технологія і механізація будівельних процесів
скачать (5821.6 kb.)
Доступные файлы (7):
1-4.doc1273kb.12.05.2012 18:00скачать
n2.doc1831kb.12.05.2012 18:00скачать
n3.doc1301kb.12.05.2012 18:00скачать
n4.doc1814kb.12.05.2012 18:00скачать
n5.doc1094kb.12.05.2012 18:00скачать
n6.doc409kb.12.05.2012 17:59скачать
n7.doc136kb.12.05.2012 17:59скачать

1-4.doc

  1   2
ВСТУП
Навчально-методичний посібник „Технологія і механізація будівельних процесів” являє собою колективну працю викладачів кафедри ТБВ і БМ ХНАМГ.

Будівельні технології формуються за результатами наукових досліджень в галузі і базуються на використанні сучасних методів зведення будівель і споруд, механізації і організації виробничих процесів.

У посібнику розглянуто основні положення будівельного виробництва, підготовчі процеси, земляні роботи, зведення пальових фундаментів і шпунтових огороджень, кам’яні і бетонні роботи, монтаж будівельних конструкцій, покрівельні роботи та безпека при виконанні будівельних робіт.

Викладені такі питання: зміст і структура будівельних процесів, технічні умови, сучасні методи, способи, прийоми, механізація їх виконання, матеріально-технічні, нормативні, трудові та інші складові.

Вивчення технології та механізації будівельних процесів базується на комплексі знань і умінь з таких навчальних дисциплін: інженерна геодезія, геологія, будівельні матеріали, архітектура, конструкції, будівельна техніка.

Матеріали посібника відповідають навчальним планам дисциплін освітньопрофесійної програми „Будівництво” з підготовки бакалаврів.

1. Основні положення технології

будівельного виробництва
1.1. Зміст і структура будівельних процесів
Будівництво – це область виробництва, що виконує процеси, пов'язані із зведенням будинків і споруд.

У будівництві виробничі процеси класифікують на дві групи: зовнішньомайданчикові процеси і процеси будівельного майданчика (внутрішньомайданчикові), кожен з яких вирішує певні завдання і має свою класифікацію.

Основою класифікації процесів будівельного виробництва є розподіл їх за технологічними ознаками на заготівельні, транспортні, підготовчі й монтажно-укладальні.

За допомогою заготівельних процесів об'єкт, що зводиться, забезпечується необхідними напівфабрикатами, деталями і виробами. Ці процеси звичайно виконують на спеціалізованих підприємствах (заводах збірного залізобетону, заводах товарного бетону та ін.), але також в умовах будівельного майданчика (приоб’єктні бетонорозчинні вузли, арматурні цехи та ін.).

Транспортні процеси включають доставку матеріальних елементів і технічних засобів до місця проведення робіт. Ці процеси включають операції навантаження, розвантаження і складування.

Транспортні процеси поза будівельним майданчиком здійснюються загально-будівельним транспортом (від підприємств-виготовників до складів будівельного майданчика чи безпосередньо до місця укладання), а всередині будівельного майданчика – приоб’єктними засобами транспорту.

Підготовчі процеси виконують до монтажно-укладальних процесів, забезпечують їх ефективність (укрупнене складання конструкцій, облаштованість конструкцій, що монтуються допоміжними пристроями).

Монтажно-укладальні процеси забезпечують продукцію будівельного виробництва. Вони полягають у переробці, зміні форми чи доданні нових якостей матеріальним елементам будівельних об’єктів. Ці процеси можуть бути основними (цегельна кладка, штукатурка, прокладка комунікацій) і допоміжними (встановлення риштування, кріплень стінок траншей і т.д.).

За значенням у виробництві процеси підрозділяються на провідні й сумісні. Провідні процеси входять у безперервний технологічний ланцюг виробництва і визначають розвиток і тривалість будівництва об'єкта. Сумісні процеси виконуються паралельно з ведучими (поза потоком), що дозволяє значно скоротити тривалість будівництва.

Процеси класифікують також за ступенем участі машин і засобів механізації при їх виконанні.

Механізовані процеси виконують за допомогою машин. Робітники тільки керують машинами й обслуговують їх. Напівмеханізовані процеси характеризуються тим, що в них поряд з машинами застосовують ручну працю. Ручні процеси виконують за допомогою інструментів.

Залежно від складності виробництва процеси можуть бути простими й комплексними. Простий трудовий процес являє собою сукупність технологічно зв'язаних між собою робочих операцій, що здійснюються одним робітником чи групою робітників. Кожна робоча операція складається з робочих прийомів, що включають робочі рухи. Робочі прийоми і рухи виконує один робітник. Комплексний трудовий процес є сукупністю одночасно виконуваних простих процесів, взаємно залежних і зв'язаних кінцевою продукцією.

Залежно від характеру виробництва розрізняють безперервні й перервані процеси. У безперервних процесах (кладка, монтажні роботи) виробничі операції протікають одразу – одна за одною. Їхня тривалість визначається тільки організаційними міркуваннями. Перервані процеси супроводжуються перервами, обумовленими властивостями матеріалів і особливостями технологій (витримування бетону, сушіння штукатурки та ін.).

Для виконання кожного будівельного процесу необхідно правильно організувати робоче місце. Робоче місце – це простір, у межах якого переміщуються робітники, які беруть участь у будівельному процесі, розташовані

різні пристрої, предмети і знаряддя праці.

Ділянка (фронт робіт), що виділяється одному робітникові чи ланці, називається ділянкою, а ділянка, що виділяється бригаді – захваткою.

Сукупність будівельних процесів, у результаті яких з'являється кінцева (у вигляді закінчених будинків чи споруд) чи проміжна (у вигляді частин або конструктивних елементів будинків і споруд) продукція, являє собою будівельні роботи.

Окремі види будівельних робіт дістали назву за видом матеріалів, що переробляються (земляні, кам'яні, бетонні і т.д.) або за конструктивними елементами, що є продукцією даного виду робіт (покрівельні, оздоблювальні та ін.).

Кількість отриманої будівельної продукції виражають у певних одиницях (штуках, кубічних або квадратних метрах і т.п.).
1.2. Будівельні робітники
Велика розмаїтість будівельних процесів вимагає для їхнього виконання залучення робітників різних професій, які мають необхідні знання і практичні навички. Професія – це постійна діяльність, що вимагає спеціальної підготовки. Вона визначається видом і характером робіт: бетонники виконують бетонні роботи, муляри – кам'яні і т.п. Кожний з них повинен мати свою спеціальність по даному виду робіт, наприклад: тесля-опалубник, муляр з цегельної кладки і т.п.

Для ведення будівництва потрібні робітники з різним рівнем підготовки, тобто кваліфікації. Показником кваліфікації робітника є розряд, встановлений відповідно вимогам до робіт, що виконуються.

Виконання будівельних процесів вимагає поділу праці між робітниками відповідно до їх кваліфікації й організації їх сумісної роботи. Тому будівельні процеси виконують ланки чи бригади робітників. Ланка складається з 2-5 робітників однієї професії різної кваліфікації. Бригада включає більше число робітників, ніж ланка, або декілька ланок.

Кількісний і кваліфікаційний склади ланок і бригад встановлюють залежно від об’єму робіт і складності процесів.

Найбільш поширеними в будівництві є спеціалізовані й комплексні бригади. Спеціалізовані бригади організують при виконанні великого (наприклад, бригада паркетників, бригада штукатурів і т.д.) об’єму робіт з однорідними процесами. Комплексні бригади, до складу яких входять спеціалізовані ланки, формують при необхідності об'єднати організаційно прості процеси в комплексний процес (наприклад, цегельна кладка стін з монтажем збірних конструкцій).
1.3. Будівельні норми
Основними нормативними документами в будівництві є будівельні норми (ДБН) – зведення регламентуючих положень щодо складання проектно-кошторисної документації, здійснення будівництва, експлуатації і ремонту будівель та споруд.

Будівельні норми, що регламентують організацію і технологію будівельного виробництва, містять вказівки й вимоги до технології будівельно-монтажних робіт і їхнього приймання, безпечного ведення робіт, визначають специфіку будівельного виробництва в екстремальних умовах (у районах із сухим і жарким кліматом та ін.), а також вказівки щодо контролю якості будівельної продукції.

Будівельні норми в міру підвищення технологічного рівня будівництва й освоєння передового досвіду періодично переглядають і обновляють.
1.4. Збірники норм часу і розцінок
Найважливішим нормативним документом, на якому базується нормування й оплата праці робітників, зайнятих на будівельних, монтажних і ремонтно-будівельних роботах, є ЕНіР – "Єдині норми і розцінки на будівельні, монтажні й ремонтно-будівельні роботи".

У збірниках ЕНіР наведені норми часу і розцінки на основні частини

видів будівельно-монтажних і, що зустрічаються, ремонтно-будівельних робіт, які згруповані в окремі параграфи. У кожному параграфу, як правило, наводяться такі позначення і дані: номер параграфа; найменування робіт; коротка характеристика машин (якщо виробничий процес виконується за допомогою машин); короткі вказівки по провадженню робіт для опоряджувальних складних будівельних процесів чи нових видів робіт; склад робіт – перерахування основних операцій, передбачених нормами, склад ланки робітників за професіями і кваліфікаціями; норми часу (Нч) і розцінки (Ррозц.), що дані в таблицях у вигляді дробів: у чисельнику – Нч, у знаменнику – Ррозц. чи роздільно у двох суміжних графах: Нч – у першій, Ррозц. – у другій. Норми часу на обсяг продукції вказуються в люд.-год.

На будівельні, монтажні й ремонтно-будівельні роботи, не охоплені ЕНіР, міністерствам і відомствам дозволяється розробляти відомчі норми і розцінки (ТНіР).

Для механізованих робіт, крім норм часу робітників, люд.-год, наведені (у дужках) норми часу машин, маш.-год. Для машин, які епізодично беруть участь у виробничих процесах, норми часу роботи, як правило, не наведені.

Норма часу – це кількість робочого часу, необхідного при даних засобах праці для виготовлення одиниці доброякісної продукції робітником відповідної

професії і кваліфікації в умовах сучасної організації виробництва.

Норма машинного часу – це кількість часу роботи машини, необхідного для виготовлення одиниці машинної продукції відповідної якості при сучасній організації роботи, що дозволяє максимально використовувати експлуатаційну продуктивність машини.

На підставі норм часу й обсягів виконуваних робіт (V) визначають трудо- і машиномісткість процесів (Q):

.

Трудомісткість чи машиномісткість робіт характеризується відповідно витратам праці чи машинного часу на їхнє виконання.

Одиниця виміру трудомісткості – люд.-год, люд.-дн., а машиномісткості – маш.-год, маш.-зм.

Ця характеристика є однією з основних показників продуктивності праці. Чим нижчі витрати праці на одиницю продукції, тим вище її продуктивність.
1.5. Технологічні карти
Технологічна карта – основний документ технології будівельного виробництва, що регламентує послідовність і режими виконання будівельного процесу на базі прогресивних методів і комплексної механізації.

У будівництві розрізняють три види технологічних карт: типові технологічні карти, не прив'язані до споруджуваного об'єкта і місцевих умов будівництва; типові технологічні карти, прив'язані до споруджуваного будинку, але не прив’язані до місцевих умов; технологічні карти, прив'язані до споруджуваного об'єкта і місцевих умов будівництва.

Технологічна карта складається з чотирьох розділів: область застосування; технологія і організація будівельного процесу; техніко-економічні показники; матеріально-технічні ресурси.
Контрольні ЗАпитання


  1. Наведіть класифікацію процесів будівельного виробництва за технологічними ознаками.

  2. Які за складністю виробництва існують будівельні процеси?

  3. Що називається робочим місцем, ділянкою, захваткою?

  4. Що називається продукцією, чим вона характеризується?

  5. Чим визначаються професія і кваліфікація робітника?

  1. Яке призначення ?

  2. Які позначення і дані наводяться в параграфі ЕНіР?

  3. Що таке норма часу?

  4. Як визначається трудомісткість робіт?

  5. З яких розділів складається технологічна карта?


2. Підготовка будівельного майданчика
Підготовчі процеси, які проводять з метою підготовки території будівельного майданчика до робіт, включають: огородження ділянки, розчищення території майданчика, відведення поверхневих і ґрунтових вод, створення геодезичної розбивочної основи, прокладку тимчасових інженерних мереж і доріг, забезпечення умов працюючих в адміністративних і побутових приміщеннях.
2.1. Розчищення території
При розчищенні території пересаджують зелені насадження, якщо їх будуть використовувати надалі, або захищають їх від пошкоджень, якщо вони попадають у зону проведення робіт, але не підлягають вирубці чи пересадженню. Пні корчують, очищають площадку від чагарнику, зносять чи розбивають непотрібні будівлі, знімають родючий шар ґрунту.

Територію від чагарника розчищають кущорізами. Дерева валять за допомогою механічних чи електричних пилок з наступним корчуванням пнів бульдозерами із змінним обладнанням.

Дерев'яні нерозбірні, кам'яні й бетонні будівлі зносять за допомогою розламування й обвалення. Для обвалення будівель застосовують автокрани чи крани-екскаватори, обладнані допоміжними ударними пристроями.

Дерев'яні розбірні будівлі демонтують, відбраковуючи збірні елементи для наступного використання.

Монолітні залізобетонні й металеві будівлі розбирають за спеціально розробленою схемою зносу, що забезпечує стійкість будівлі в цілому, членують на блоки з попереднім розкриттям арматури. Потім блок закріплюють, ріжуть арматуру й обламують блок. Металеві елементи зрізають після розкріплення. Найбільша маса залізобетонного блоку чи металевого елемента не повинна перевищувати половини вантажопідйомності кранів при найбільшому вильоті гака.

Збірні залізобетонні будівлі розбирають за схемою зносу, зворотною

схемі монтажу. Перед початком вилучення елемент звільняють від зв'язків. Збірні залізобетонні конструкції, що не піддаються поелементному поділу, розчленовують як монолітні.

Родючий шар ґрунту, що підлягає зняттю із забудовуваних площ, зрізають і переміщують у спеціально виділені місця, де складують для наступного використання. Родючий шар треба охороняти від змішування з нижчележачим шаром, від забруднення, розмиву й вивітрювання.
2.2. Відведення поверхневих і ґрунтових вод
Поверхневі води утворюються з атмосферних опадів. Розрізняють поверхневі води "чужі", що надходять з підвищених сусідніх ділянок, і "свої", що утворюються на будівельному майданчику. Щоб на територію площадки не надходили "чужі" поверхневі води, їх перехоплюють за допомогою нагірних канав (рис.2.1) чи обваловування уздовж границь будівельного майданчика в підвищеній частині і відводять за його межі.




Рис.2.1 – Захист території від надходження поверхневих вод:

1 – басейн стоку води; 2 – нагірна канава; 3 – будівельний майданчик
Поверхневі води "свої" відводять доданням відповідного ухилу при вертикальному плануванні площадки і пристроєм мережі відкритого чи закритого водостоку.

У разі сильного обводнення площадки ґрунтовими водами з високим

рівнем горизонту площадку осушують за допомогою відкритого чи закритого дренажу. Відкритий дренаж влаштовують звичайно у вигляді канав глибиною до 1,5 м, що відриваються з положистими укосами (1:2) і необхідними для течії води поздовжніми ухилами. Закритий дренаж – це траншеї з ухилами у бік скидання води, заповнювані дренувальним матеріалом.

Для ефективності дренажу на дно траншеї укладають перфоровані в бічних поверхнях труби – керамічні, бетонні, азбестоцементні.
2.3. Створення геодезичної розбивочної основи
Геодезичну розбивочну основу для визначення положення об'єктів будівництва в плані створюють переважно у вигляді:

Будівельну сітку виконують у вигляді квадратних і прямокутних фігур, що підрозділяються на основні й додаткові. Довжина сторін основних фігур сітки 200-400 м, додаткових – 20-40 м.

Будівельну сітку звичайно проектують на будівельному генеральному плані.

Розбивку будівельної сітки на місцевості починають з виносу в натуру вихідного напрямку, для чого використовують наявну на площадці (чи поблизу від неї) геодезичну мережу (рис.2.2).



Рис.2.2 – Схема виносу на місцевість будівельної сітки

За координатами геодезичних пунктів і пунктів сітки визначають полярні координати S1, S2, S3 і кути ?1, ?2, ?3, по яких виносять на місцевість вихідні напрямки сітки (АВ і АС). Потім від вихідних напрямків на всій площадці розбивають будівельну сітку і закріплюють її в місцях перетину постійними знаками з плановою точкою. Знаки роблять із забетонованих обрізків рейок або заповнених бетоном труб. Аналогічно переносять і закріплюють червону лінію.

При перенесенні на місцевість основних осей споруджуваних об'єктів при наявності планової розбивочної основи будівельної сітки застосовують метод прямокутних координат. У цьому випадку як лінії координат приймають прилеглі сторони будівельної сітки, а їх перетин – за нуль відліку (рис.2.3). Положення точки О головних осей Х0 – У0 визначають наступним чином: якщо дано, що Х0 = 50 м і У0 = 40 м, то це значить, що вона знаходиться на відстані 50 м від лінії Х в сторону лінії Х0 і на відстані 40 м від лінії У в сторону лінії У0.

При наявності як планової розбивочної основи червоної лінії на будгенплані повинні бути наведені які-небудь дані, що визначають положення майбутнього будинку, наприклад точка А на червоній лінії (рис.2.3,б), кут ? між головною віссю будинку і червоною лінією і відстань від точки А до точки О перетину головних осей.





а б

Рис.2.3 – Спосіб перенесення на місцевість основних осей будинків:

а – на основі будівельної сітки; б – на основі червоної лінії; 1 – будинок; 2 – будівельна сітка; 3 – осі умовної координатної сітки; 4 – червона лінія

Головні осі будинку закріплюють за його контурами знаками вищенаве-

деної конструкції.

Висотне обґрунтування на будівельному майданчику забезпечується висотними опорними пунктами – будівельними реперами. Як будівельні репери використовують опорні пункти будівельної сітки і червоної лінії. Висотна позначка кожного будівельного репера повинна бути отримана не менше ніж від двох реперів державного чи місцевого значення геодезичної сітки.
2.4. Інженерні мережі для будівництва
Тимчасовий водопровід улаштовують з труб розрахункового діаметра, прокладаючи їх у землі чи на її поверхні, захистивши від механічних пошкоджень. Водопостачання може бути організоване за тупиковою, кільцевою або змішаною схемами.

Для електропостачання використовують діючі мережі й постійні споруди енергетичного господарства. Пересувні електростанції та інші тимчасові джерела енергопостачання застосовують у початковий період будівництва. Тимчасові мережі високої і низької напруги на території будівництва влаштовують з повітряною підвіскою проводів на стовпах.

Тепло і пар подають від котельних установок.

Стиснене повітря від компресорних установок розподіляють по сталевим трубам чи гумовим шлангам.
2.5. Улаштування тимчасових доріг
Як тимчасові внутрішньобудівельні дороги на будівельних майданчиках використовують автомобільні дороги і залізниці. Залізничний транспорт застосовують головним чином при спорудженні великих об'єктів промислового й енергетичного будівництва. Будівництво тимчасових залізниць виконують спеціалізовані організації. а тимчасових автодоріг, як правило, загальнобудівельні організації.

Дороги тимчасового призначення слід прокладати по трасах майбутніх постійних шляхів.

Дорога складається з нижньої і верхньої будівлі. Нижня будівля – це

земляна полотнина. Дорожній одяг проїзної частини, що складається з покриття і основи в автомобільній дорозі, баластового шару, шпал і рейок у залізничній

колії, представляє верхня будівля дороги.

Дорожнє покриття тимчасових внутрішньобудівельних автодоріг може бути полегшеним (наприклад, гравійне або щебеневе). До більш сучасних і часто застосовуваних варто віднести тимчасове покриття із збірних залізобетонних плит.

До основних параметрів тимчасових автомобільних доріг відносяться: число смуг руху; ширина полотна і проїзної частини; радіуси заокруглень; найбільший поздовжній ухил (до 9%). Ширину тимчасових доріг слід приймати при однобічному русі автотранспорту не менше 3,5 м, при двосторонньому русі – не менше 6 м. Параметри доріг визначають відповідно до вимог ДБН.

При визначенні схеми руху транспорту (кільцева, наскрізна, тупикова) і розташування доріг у плані необхідно забезпечити під'їзд транспортних засобів у зону дії кранів та інших засобів вертикального транспорту, до площадок укрупнювального складання, складів і т.д.
2.6. Розміщення тимчасових будівель
За призначенням тимчасові будівлі поділяють на: виробничі (майстерні, об'єкти енергетичного призначення і т.п.); адміністративно-господарські (контори виконробів, прохідні і т.п.); санітарно-побутові (гардеробні, душові і т.п.).

Залежно від конструктивних рішень розрізняють тимчасові будинки неінвентарні (розраховані на одноразове використання) та інвентарні. Останні, в

свою чергу, можуть бути збірно-розбірні, контейнерні й пересувні.

При розміщенні санітарно-побутових і адміністративних будинків необхідно забезпечити безпеку і зручність підходів до них, не заважати будівництву, забезпечити максимальне блокування будинків між собою. На майданчику з великим числом працюючих побутові приміщення слід розосередити, наблизивши їх, по можливості, до місця роботи.
2.7. Розміщення складів
Залежно від вимог до фізико-хімічних властивостей матеріалів, що зберігаються, розрізняють приоб’єктні склади: відкриті (збірний залізобетон, цегла і т.д.); напівзакриті (навіси, столярні вироби, руберойд і т.п.); закриті утеплені і неутеплені (цемент, паркет і т.п.).

Відкриті склади слід розташовувати поблизу споруджуваних об'єктів у зоні дії монтажних кранів уздовж фронту їхнього переміщення. Навіси розмі-

щують у зоні дії крана або в безпосередній близькості.

Закриті склади розміщують поблизу тимчасових будівельних доріг поза небезпечною зоною.
Контрольні ЗАпитання


  1. Які роботи виконують при розчищенні території?

  2. Як здійснюється відведення поверхневих вод?

  3. Що таке відкритий і закритий дренаж?

  4. Як здійснюється винос на місцевість будівельної сітки?

  5. Наведіть схему внутрішньобудівельних автомобільних доріг.

  6. Як конструктивно влаштовані автомобільна і залізна дороги?

  7. Наведіть класифікацію тимчасових будинків за призначенням.

  8. Які види приоб’єктних складів Ви знаєте?



3. Земляні роботи
3.1. Види земляних споруд
Земляними спорудами називають виїмки і насипи, що виникають в результаті розробки, переміщення та ущільнення ґрунту. Такі інженерні споруди влаштовують у ґрунтовому масиві або зводять на поверхні землі і поділяють на: котловани – виїмки шириною понад 3 м і довжиною не менше ширини; траншеї – виїмки з невеликою шириною і довжиною, що багаторазово перевищує ширину; насипи – споруди, які зводять з насипного й ущільненого ґрунту; резерв – виїмка, з якої ґрунт використовують для зведення насипу; кавальєр – насип, що відсипається із зайвого ґрунту, а також з метою його тимчасового розміщення.

Залежно від функціонального призначення розрізняють такі земляні споруди: котловани, траншеї, ями, канали, відвали, греблі, дамби, дорожні полотна, планувальні площадки, тунелі й виробки.

За терміном служби такі об'єкти поділяють на постійні й тимчасові. Постійні – це дамби, греблі, насипи доріг, канали, водойми і планувальні площадки різного призначення. Тимчасові – котловани, траншеї, підземні виробки, ями, свердловини, а також тимчасові насипи ґрунту. Всі види земляних споруд повинні бути: міцними, стійкими, здатними сприймати навантаження, протистояти впливу атмосферних опадів, негативних температур, вивітрюванню, а також не змінювати форму і розміри в період експлуатації.

Найважливішими вимогами до постійних і тимчасових земляних споруд є стійкість їхніх бічних поверхонь – укосів. Це досягається проектуванням оптимальної крутості укосів, що визначається відношенням висоти h до закладання l, h / l = 1 / m, де m – коефіцієнт укосу. Крутість укосів обумовлена нормативними документами і залежить від: виду земляної споруди, ґрунту і його характеристик, а також глибини розробки або висоти насипу.

3.2. Технологічні властивості ґрунту
Ґрунти – це породи, що залягають у верхніх шарах земної кори (разом з рослинним шаром). За характером структурних зв'язків часток відрізняють ґрунти: скельні з високою міцністю, в яких частки зцементовані між собою; нескельні, що складаються зі зруйнованих гірських порід. Нескельні ґрунти поділяють на великоуламкові, піщані, супіщані, глинисті, суглинні, лесові, мули і торф.

Технологічні властивості ґрунту і його якість істотно впливають на: стійкість земляних споруд, трудомісткість розробки, вибір ефективного способу виконання робіт і їх вартість. У зв'язку з цим необхідно враховувати основні характеристики ґрунтів: щільність, вологість, зчеплення, розпушуваність і коефіцієнт фільтрації.

Щільністю називають масу 1м3 ґрунту в природному стані, тобто в щільному тілі до розробки. Щільність піщаних і глинистих ґрунтів складає 1,6-2,1 т/м3, а скельних незруйнованих – до 3,3 т/м3.

Вологість (%) визначається ступенем насиченості ґрунту водою, що являє собою відношення маси води в ґрунті до маси твердих часток ґрунту, виражене у відсотках. При вологості до 5% ґрунти вважають сухими, 5-30% – вологими, а більше 30% – мокрими.

Зчеплення характеризується початковим опором ґрунту зрушенні залежить від виду ґрунту, а також його вологості і складає для піщаних ґрунтів 3-50 кПа, для глинистих – 5-200 кПа.

Коефіцієнт фільтрації – показник здатності ґрунту пропускати (дренувати) воду, що визначається кількістю води, яка пропускається за добу і залежить від складу і щільності ґрунту. Для піщаного ґрунту такий показник знаходиться в межах 0,5-75 , а глинистого – 0,001-1 м/доб.

Розпушуваність – це збільшення об’єму ґрунту при його розробці, тобто при руйнуванні структури. Такий показник визначається коефіцієнтом початкового Кр і остаточного Ко.р розпушування.

Коефіцієнт початкового розпушування розраховують за співвідношенням об’єму розпушеного ґрунту до об’єму ґрунту в природному стані. Для піщаних ґрунтів Кр складає 1,08...1,17, суглинних – 1,14...1,2 і глинистих – 1,24...1,3.

Ґрунт, укладений в насипі, навіть під тиском механічного ущільнення не може досягти об’єму в природному стані. У зв'язку з цим коефіцієнт остаточного розпушування визначають як відношення об’єму ущільненого ґрунту до об’єму ґрунту до його розроблення. Для піщаних ґрунтів Ко.р складає – 1,01... 1,025, суглинистих – 1,015...1,05 і глинистих – 1,04...10,9.

На процес розроблення ґрунту істотно впливають його щільність, зчеплення і вологість. Тому нормативні документи передбачають класифікацію ґрунтів на групи залежно від труднощів їх розробки.
3.3. Визначення об’ємів земляних робіт
Об’єм прямокутного котловану (рис.3.1), який розробляють в умовах попередньо спланованої на рельєфі місцевості площадки, розраховують за формулою

V = H / (2a + a1)b + (2a1 + a)b1 / 6,

де Н – глибина котловану, що визначається як середня арифметична глибина по кутах котловану, м;

а, b – довжина і ширина котловану по низу (приймати із запасом з двох сторін по 0,5 м); а = а + 0,5 · 2, b = b + 0,5 · 2;

a1, b1 – довжина і ширина котловану по верху, м; а1 = а+2mН, b1 = b+2mН;

m – коефіцієнт укосу (приймати згідно з нормативними вимогами).

Об’єм зворотної засипки пазух котловану визначають, віднімаючи з об’єму котловану об’єм підземної частини об'єкта, який зводять:

.

Для розрахунку об’ємів траншей і лінійно-протяжних споруд необхідно подати поздовжні й поперечні профілі. Поздовжній профіль розділяють на ділянки відповідно з точками перелому по поверхні ґрунту і дну траншей. Об’єм траншеї на кожній ділянці визначають окремо, а потім їх підсумовують. На рис.3.2 наведена траншея, що являє собою трапецеїдальний призматоїд. Об’єм такої фігури між пунктами 1 і 2 наближено визначають:

V1-2 = (F1+F2)L1-2 (із завищенням) або

V1-2 = FСР·L1-2 (із заниженням),

де F1, F2 – площі поперечного перерізу в пункті 1 і 2 відповідно, що визначають як F = аН + H2m;

FСР – площа поперечного перерізу на середині між пунктами.



а б
Рис.3.1 – Визначення об’ємів котлованів:

а – геометрична схема визначення об’єму котловану; б – розріз постійного котловану (укос 1:m2) і тимчасового (укос 1:m1); 1 – об’єм виїмки; 2 – об’єм засипки



Рис.3.2 – Схема визначення об’єму траншеї (лінійно-протяжної споруди)

Більш точно об’єм призматоїда може бути визначений за формулою

V1-2 = FСР + [m (Н1 + Н2)2 / 12] · L1-2.

Для розрахунку об’ємів при вертикальному плануванні площадки її (в плані з горизонталями) розділяють на елементарні ділянки, об’єми робіт яких підсумовують. Такі ділянки можуть бути представлені квадратами чи трикутниками зі стороною 10... 100 м (рис.3.3).


виїмка

насип


Рис.3.3 – План площадки з укосами (з лінією нульових робіт і схематичним

представленням геометричних фігур для визначення об’ємів ґрунту, який розробляють)
У всіх вершинах квадратів обчислюють робочі позначки Н як різницю між проектними позначками (червоними позначками планування) hЧЕР і чорними (позначками місцевості) hЧОР, що визначають інтерполяцією між горизонталями, а в крайніх ділянках – екстраполяцією. Отже

H = hЧЕР - hЧОР.

Знак мінус робочої позначки показує, що вона нижче червоної - проектної позначки (тут необхідно виконати підсипку), а плюс - вище проектної позначки (у цьому випадку треба зрізати ґрунт, створивши виїмку).

Між двома вершинами з робочими позначками різного знака знаходять точку з позначкою, що дорівнює 0 (точку нульових робіт). Такі точки знаходять за правилом пропорційності. Відстань від точки нульових робіт до вершин, що мають відповідні робочі позначки Н3 і Н4, а також H8 і Н9, знаходять, виходячи з подібних трикутників (при цьому Н3 і Н4 приймають за абсолютною величиною):

l1 = аН3 / (Н34); l2 = а – l1,

де l1 – відстань від нульової точки до вершини з позначкою Н3;

l2 – те ж з позначкою Н4;

а – сторона квадрата між вершинами і робочими позначками.

З'єднавши між собою по всій площадці точки з позначкою О, одержують лінію нульових робіт, що розділяє ділянку на виїмку і насип.

Така лінія розмежовує квадрати на трикутники, трапеції, п'ятикутники, що мають різні розміри і форми. Об’єми фігур, утворені квадратами і їхніми частинами, що відтинаються нульовою лінією, а також об’єми укосів визначають, використовуючи наступні формули:

для цілого квадрата

V = F (H1 + H2 + H7 + Н6) / 4,

де F – площа в плані основи квадрату чи відповідної фігури;

інші фігури, що відтинаються нульовою лінією:

трикутник V = F · Н3 / 3,

трапеція V = F(Н4 + H9) / 4,

п'ятикутник V = F (H9 + H14 + Н13) / 4;

об’єми укосів:

кутовий у вигляді чотиригранної піраміди V = m2 / 3,

де m – коефіцієнт закладання укосу;

бічний типу призматоїда V = ма (Н + Н) / 4,

бічний у вигляді тригранної піраміди V = ма / 4.

Сума всіх окремих об’ємів являє собою загальний об’єм ґрунту при вертикальному плануванні площадки.
3.4. Способи закріплення ґрунтів

Закріплення ґрунтів передбачає комплекс дій, спрямованих на підвищення несучої здатності основ. У результаті здійснення такого процесу підвищується міцність ґрунту, він стає нерозмивним, а за певних умов і водонепроникним.

Відомі такі способи штучного закріплення ґрунтів: силікатизація, цементація, бітумізація, заморожування, електричний і електрохімічний.

Силікатизацію (дво- і однорозчинну) застосовують для закріплення лесових, просадних і піщаних ґрунтів.

Цей спосіб передбачає наступні операції: очищення ділянки, занурення ін’єкторів, приготування і нагнітання розчину, витягування ін’єкторів і тампонаж свердловин.

Для закріплення добре дренуючих ґрунтів, з високим коефіцієнтом фільтрації (більше 2 м/доб) використовують дворозчинну силікатизацію. Такий варіант процесу передбачає нагнітання у ґрунт послідовно водяного розчину силікату натрію Na2SіО3 (рідке скло) і хлористого кальцію СаСl2. У результаті взаємодії розчинів утвориться кремнієва кислота, що при затвердінні зв'язує частки ґрунту, створюючи моноліт (міцність ґрунту досягає 1,5...3 МПа).

Слабкодренуючі ґрунти (коефіцієнт фільтрації менше 0,3 м/доб) закріплюють, застосовуючи однорозчинне закріплення ґрунту, що передбачає нагнітання суміші силікату натрію й затвердника.

Цементація і бітумізація полягає в нагнітанні в тріщиновидні й крупнопористі (пухкі) піщані ґрунти, з коефіцієнтом фільтрації більше 80 м/доб, відповідно розчину або розігрітого бітуму. У результаті кальматації, термопластичних та інших процесів основа стає монолітною і водонепроникною.

Процес цементації передбачає: розчищення поверхні, під якою здійснюють закріплення, буріння свердловин, їх продування і промивання, встановлення ін’єкторів, гідравлічне випробування свердловин (визначають ступінь водопоглинання, за яким підбирають склад і консистенцію розчину), нагнітання тампонажного розчину, витяг ін’єкторів.

Розчин нагнітають такими способами: гідравлічним, використовуючи насоси високого тиску (до 10 МПа), і пневматичним – компресори.

Залежно від діаметра пор і тріщин у ґрунті застосовують цементний або цементно-піщаний розчин, який приготовляють з використанням шлакових, пуцоланових, глиноземистих цементів марки не нижче 300.

Заморожування ґрунтів полягає у створенні міцного водонепроникного огородження із замороженого ґрунту, що виключає проникнення ґрунтових вод і водонасичених ґрунтів у котлован, траншею чи вибій. Застосовують такий метод у ґрунтах з високим ступенем водонасищення (з великими швидкостями фільтрації ґрунтових вод). Для виконання процесу заморожування по периметру котловану бурять свердловини і встановлюють охолоджуючі колонки з труб, з'єднані трубопроводом, по якому циркулює розчин хлористого кальцію (розсіл).

Розчин охолоджують на заморожуючій станції і насосом по трубах розподіляють по колонках, в яких він піднімається під тиском нагору по зазору між живильною трубою і заморожуючою колонкою. При цьому відбувається теплообмін – забір тепла з ґрунту, в результаті чого він замерзає концентричними колами, утворюючи масив замороженого ґрунту у вигляді циліндра. У процесі подальшого заморожування об’єм циліндрів збільшується і вони, змерзаючись, утворюють суцільний і замкнутий масив замороженого ґрунту навколо котловану.

Термічний спосіб застосовують для закріплення лесових і пористих суглинних ґрунтів, за умови залягання їх вище рівня ґрунтових вод. У свердловину по термостійких трубах подають паливо, спалюючи його при тиску повітря, що нагнітається, 0,1...0,15 МПа. Закріплення ґрунту свердловини й у масиві відбувається під дією полум'я і розпечених газів, що проникають у пори ґрунту. При цьому навколо свердловини утворюється стовп обпаленого ґрунту діаметром 4...8 м, міцність якого підвищується до 1МПа при закріпленні масиву на глибину до 15 м.

Електричним методом закріплюють глинисті ґрунти. Суть його полягає в застосуванні електроосмосу. Для цього через ґрунт пропускають постійний електричний струм з напругою поля 1 В/см і щільністю 1...5 А/м2. Такий процес забезпечує ущільнення глини, її осушення і втрату здатності до збільшення об’єму.

Електрохімічний спосіб відрізняється тим, що одночасно з дією електричного струму через трубу, що являє собою катод, і ін’єктором у ґрунт уводять розчини хімічних добавок (силікату натрію, хлористого кальцію, хлористого заліза). У результаті процес закріплення ґрунту інтенсифікується.
3.5. Технологічні схеми способів розробки й ущільнення ґрунтів
3.5.1. Розробка ґрунту одноківшовими екскаваторами
В умовах будівництва, реконструкції, а також при прокладанні інженерних мереж для розробки ґрунту широко використовують одноківшові і багатоківшові екскаватори.

Одноківшові екскаватори мають комплект змінного робочого обладнання: пряму, зворотну лопату, драглайн і грейфер. Крім цього стрілу такої машини можна обладнати вантажним гаком або клин-бабою.

Прямою лопатою розробляють ґрунт, коли екскаватор розташовується нижче рівня вибою, який розробляють. Зворотну лопату застосовують при стоянці екскаватора вище рівня вибою. Нижня крайка ковша прямої і зворотної лопати виконана у вигляді суцільної напівкруглої кромки або зубців. Ківш драглайна дозволяє розробляти вологі грунти й навіть ґрунти, розташовані під водою. Грейферний ківш, як і драглайн, навішують на стрілу і застосовують для розробки ґрунтів малої щільності, а також таких, що знаходяться під водою.

До основних параметрів екскаватора відносять: продуктивність, радіуси різання, вивантаження, глибину копання і висоту навантаження в транспорт і відвал.

Змінна продуктивність екскаватора, м3:

,

де ТЗМ – тривалість зміни, год.; КН, КР і КВ – відповідно коефіцієнти наповнення ковша КН=0,8...1,1, розпушення ґрунту КР=1,1...1,5 і використання екскаваторів за часом КВ=0,7...0,8; q – місткість ковша, м3; ТЦ – тривалість одного циклу екскавації ґрунту, с, включаючи наповнення ковша ґрунтом, підйом ковша, поворот стріли до місця розвантаження ковша, спорожнювання ковша і повернення робочого органу у вихідне положення.

З метою збільшення продуктивності екскаватора попередньо розпушують щільні ґрунти, збільшують місткість ковша і зменшують кут повороту стріли.

Екскаватор, маючи циклічний режим роботи, може здійснювати розвантаження ґрунту у відвал або транспорт. В останньому випадку його продуктивність погоджують з місткістю ковша, кількістю самоскидів і відстанню транспортування ґрунту.

Місце, в якому екскаватор розробляє ґрунт (робоче місце), називають забоєм. Форма і розміри забою залежать від параметрів екскаватора, його обладнання (виду ковша), властивостей грунту, розмірів виїмки, виду транспорту і прийнятої технологічної схеми розробки ґрунту.

Екскаватор, обладнаний прямою лопатою, може виконувати процес лобовими (торцевими) або бічними проходками. У лобовій проходці екскаватор розробляє ґрунт перед собою і розвантажує його в транспорт, при бічній він здійснює виїмку по одну сторону щодо осі переміщення, а вивантаження виконує в транспорт, розташований по інший бік осі проходки.

Максимальну ширину проходки визначають з виразу:

.

Планувальні види виїмок можна розробляти бічною проходкою з транспортом, який рухається на одному рівні з екскаватором. В окремих випадках для переходу до розробки бічною проходкою слід виконати піонерну траншею, опустивши в неї екскаватор по пандусу (рис.3.4, а, б).

Таку траншею розробляють бічним забоєм при русі транспорту по поверхні землі на відстані не менше 1 м від брівки виїмки. У цьому випадку ширина проходки дорівнює В+С (згідно з рис.3.4, а), де С – ширина проходки, розташованої з боку подачі транспорту.

Котловани (виїмки) великих розмірів у плані доцільно розробляти поперечними проходками уздовж меншої сторони. Цей спосіб розробки забезпечує мінімальну довжину піонерної траншеї і одночасно можливість використовувати ефективний кільцевий рух транспорту (рис.3.4, б).

Котловани (виїмки) великої глибини розробляють у кілька ярусів. Нижній ярус проходить аналогічно верхньому (рис.3.5).

Транспорт подають до екскаватора так, щоб ґрунт з ковша вивантажувався в кузов позаду. При цьому рух самоскида повинен бути паралельний осі проходки екскаватора, але в протилежному напрямку.




б
а
Рис.3.4 – Схеми проходок екскаватора з прямою лопатою:

а – піонерної траншеї і наступних бічних проходок; б – при поперечних проходках; О.Э.1,О.Э.2 – стоянки екскаватора; O.T.1,O.T.2 – стоянки транспорту; 1...3 – послідовність розробки ґрунту


Рис.3.5 – Схема розробки котловану великої глибини послідовними проходками (І-ІV)

екскаватора з прямою лопатою: 1-5 – послідовність розробки ґрунту
При використанні зворотної лопати також застосовують лобовий і бічний забій. При розробці виїмки лобовою проходкою екскаватор рухається по осі траншеї чи котловану, поперемінно розробляючи ґрунт по одну, потім по іншу сторону залежно від того, з якого боку поданий черговий самоскид (рис.3.6).


а б

Рис. 3.6 – Схеми проходок екскаватора із зворотною лопатою або драглайна:

а – при лобовій проходці і наступних бічних; б – при поперечних проходках;

О.Э.1 - О.Э.3 – стоянки екскаватора; О.Т.1 - О.Т.3 – стоянки транспорту; 1-3 – послідовність проходок екскаватора
Бічна проходка передбачає розробку ґрунту по одну сторону від осі руху екскаватора (із зворотною лопатою). Найбільш доцільно застосовувати екскаватор із зворотною лопатою для розробки траншей глибиною до 6 м і невеликих котлованів глибиною до 4 м (наприклад, під фундаменти окремих колон).

Для торцевої і бічної проходок організація робіт драглайна і зворотної лопати аналогічна. При цьому зберігається таке ж співвідношення максимальної глибини різання. Драглайн пересувається між черговими стоянками на 1/5 довжини стріли, тому що його ківш підвішений до стріли гнучко. Для нього ефективною є човникова схема роботи (рис.3.7).

У цій схемі передбачено, що автосамоскид підходить до місця завантаження по дну забою і завантажується поперемінними черпаннями ковша з обох сторін кузова. Кут повороту екскаватора при навантаженні за поздовжньо-човниковою схемою наближається до 00, а при поперечно-човниковій – до 15...200, при цьому тривалість розвантаження зменшується, тому що ківш випорожняється без припинення поворотного руху екскаватора в момент переносу ковша над кузовом машини. Завдяки цьому загальна тривалість робочого циклу екскаватора ТЦ знижується на 20...26%.

При розробці ґрунтів екскаватор, обладнаний грейферним ковшем, повинен бути так розташований щодо траншеї, щоб кут його повороту не перевищував 70...900. Грейфер на нову стоянку пересувається на 1/4 довжини стріли.



а б
Рис.3.7 – Схеми роботи драглайна човниковим способом:

а – при навантаженні ґрунту в транспорт, який подають по дну забою; б – при навантаженні ґрунту в транспорт, який подають нарівні стоянки екскаватора, а також у тимчасовий відвал
Екскаватори розробляють котловани і траншеї на глибину, трохи меншу

від проектної, залишаючи так званий недобір. Недобір (5...10 см) залишають, щоб уникнути пошкодження основи і не допустити переборів ґрунту. Для підвищення ефективності роботи екскаваторів застосовують скребковий ніж, насаджений на ківш екскаватора. Цей пристрій дозволяє механізувати операції по зачищенню дна котловану і траншей і виконувати їх з похибкою не більше ±2 см, що виключає необхідність ручних доробок.

Екскаватори-планувальники мають телескопічне обладнання, що застосовується на універсальних екскаваторах як змінне. Телескопічне обладнання призначене в основному для виконання зачисних робіт на укосах насипів і виїмок. Його основні параметри вибирають, виходячи з умови можливості руху ковша без одночасного повороту стріли.

Загальна глибина (висота) планованої поверхні залежить від крутості укосу. Якщо довжина укосу більше робочих параметрів екскаватора, укіс поділяють на зони, довжина яких дорівнює величині ходу висувної частини стріли (рис.3.8, а). Планування укосів можна виконувати зверху донизу чи знизу доверху. Екскаватори з телескопічною стрілою застосовують також при вирівнюванні площ (рис.3.8, б), при роботі в стислих умовах, наприклад у місцях перетинання траншей з прокладеними раніше комунікаціями (рис.3.8, в). У цьому випадку телескопічним обладнанням виконується розробка ґрунту вище і нижче трубопроводу. Це ж обладнання застосовують при розробці ґрунту в безпосередній близькості від будівель (рис.3.8, г), при навантаженні ґрунту в самоскиди чи відвал. Розміри обмежених місць складають за висотою 4,5...5 м, шириною 8...10 м. Глибина розробки становить 2,5...3 м.

Телескопічне обладнання застосовують також при розробці вузьких траншей з вертикальними стінками з кріпленням щитами і розпірками. Для роботи телескопічного обладнання потрібно в 3...4 рази менше місця, ніж для зворотної лопати. Цим способом забезпечується більш швидка установка щитів і зменшується небезпека обвалення незахищених укосів (рис.3.8, д). Телескопічним обладнанням можна також розробляти котловани і траншеї лобовими (рис.3.8, е) і бічними проходками.

а

б

в

г

д

е


Рис.3.8 – Схеми роботи екскаватора з телескопічним обладнанням:

а – вирівнювання укосів; б – вирівнювання основи; в – при роботі в обмежених умовах; г – розробка приямку біля стін закритого приміщення; д – розробка траншей з вертикальними стінками і щитами; е – розробка траншей з укосами
3.5.2. Розробка ґрунту багатоківшовими екскаваторами
Багатоківшові екскаватори відносять до класу землерийних машин безперервної дії. Вони відрізняються від машин циклічного дії тим, що розробляють ґрунт групою ковшів, установлених на круглому роторі або на ланцюговій передачі, що знаходяться в безупинному обертанні. Розрізняють багатоківшові екскаватори поздовжнього (ланцюгові й роторні) і поперечного черпання (рис.3.9, 3.10).


а

в


б


Рис.3.9 – Розробка траншей багатоківшовими екскаваторами поздовжнього черпання:

а – ланцюговим екскаватором; б – роторним екскаватором; в – поперечний профіль траншеї і тимчасового відвалу


Рис.3.10 – Схема розробки виїмки багатоківшовим екскаватором поперечного копання:

А, Б – ділянки віялового і паралельного різання
Перші застосовують для розробки траншей з відсипанням ґрунту у відвал, чи кавальєр, другі – для розробки котлованів, каналів і вирівнювання укосів з навантаженням ґрунту в транспортні засоби. Завдяки застосуванню в робочих органах екскаваторів поздовжнього копання спеціальних укісників можлива розробка траншей різних поперечних профілів: прямокутного, трапецеїдального, східчастого та ін. При цьому ланцюгові екскаватори забезпечують розробку траншей глибиною до 3,5 м, а роторні – до 1,5 м.

З метою більш точного (±3 см) витримування проектного профілю і ухилів траншей багатоківшові екскаватори забезпечені системою автоматики типу ПУЛ-3 з використанням фотоелемента й інфрачервоного випромінювання.
2.5.3. Схеми розробки ґрунту землерийно-транспортними

машинами
Для розробки і переміщення ґрунту на великі відстані застосовують землерийно-транспортні машини. До них відносяться бульдозери, скрепери і грейдери. Ці машини успішно використовують, коли одночасно з розробкою ґрунту в неглибоких протяжних виїмках необхідне його пошарове відсипання в насип. Такий процес здійснюється при відсипанні насипів, плануванні площадок різного призначення, рекультивації земель у період будівництва магістральних трубопроводів і по закінченні розробки кар'єрів.

Бульдозерами розробляють ґрунт пошарово у неглибоких виїмках (до 2 м) з переміщенням у відвал чи безпосередньо в насип висотою до 2 м, здійснюють попереднє вирівнювання майданчиків, укосів, виїмок і насипів, а також виконують зворотне засипання траншей і пазух котлованів, окучування ґрунту в зоні навантажувальних робіт. Бульдозер використовують як штовхач і тягач для підвищення продуктивності скреперів.

У виїмках розробку ведуть пошарово, ярусами відповідно до товщини шару, який зрізують за одну проходку.

Різання ґрунту відвалом бульдозера можна виконувати по одній з трьох схем (рис.3.11): стружкою постійної товщини, гребінчастим профілем, клинчастим профілем. Перша схема застосовується при розробці слабких ґрунтів, друга – у більш щільних ґрунтах, оскільки при гребінчастому профілі забезпечується більш повне завантаження машини й стійка робота двигуна. Третя схема найбільш вигідна при наявності ухилу місцевості в напрямку різання ґрунту. Найбільш часто використовують схему, згідно з якою бульдозер рухається зворотно-поступально з бічним переміщенням на наступну захватку, рухаючись заднім ходом.


а

б

в

Рис.3.11 – Схеми різання ґрунту:

а – постійною стружкою; б – гребінчастим профілем; в – клинчастим профілем

У неглибоких виїмках розробку ґрунту ведуть пошарово (до 30 см), у широких і на майданчиках застосовують кілька технологічних схем, що забезпечують найбільшу продуктивність бульдозерів. При відсипанні ґрунту, який розроблюють пошарово, з переміщенням його з котловану чи резерву до відвалу, кавальєру або безпосередньо до насипу більш раціональною є поперечна схема з ярусно-траншейною розробкою (рис.3.12, а - в). Суть цієї технології полягає в тому, що кожен наступний прохід бульдозера в межах одного ярусу виконується зі зміщенням уздовж виробки на відстань, що перевищує ширину відвалу на 0,4-0,6 м. У результаті між суміжними проходками залишаються вертикальні стінки, що перешкоджають висипанню ґрунту за межі призми волочіння. У другу чергу виконується зрізання вертикальних стінок.

У випадку влаштування вузьких виїмок і траншей (рис.3.12, г) найбільш раціональною є поздовжня схема розробки ґрунту на всю глибину. За цією схемою роботу здійснюють захватками довжиною не більше 50 м.

Якщо відстань переміщення ґрунту перевищує 50 м, то незалежно від напрямку ходу бульдозера щодо осі виробки застосовують схему, що передбачає влаштування проміжних валів.

З метою зниження непродуктивних втрат ґрунту на шляху його переміщення в насип або відвал застосовують бригадну форму організації декількох бульдозерів, розташовуваних уздовж виробки уступом. При цьому величина бічного зміщення кожного наступного бульдозера щодо попереднього повинна складати 0,7...0,8 ширини відвалу. Ґрунт краще переміщати по природній поверхні, а не по порушеній, що знижує затрати енергії.

Розробка ґрунту скреперами. Скрепери належать до найбільш високопродуктивних землерийно-транспортних машин. Їх застосовують для влаштування лінійно-протяжних земляних споруд (виїмок і насипів доріг, каналів, дамб і т.п.), а також планування площадок різного призначення і розробки неглибоких котлованів.


а

б

г

в


Рис. 3.12 – Розробка ґрунту бульдозерами:

а – суцільним шаром; б – смугами; в – східчасто-ярусним способом: І, ІІ, ІІІ – яруси;

1, 2, 3, 4 – послідовність проходів.
Скрепери розділяються на причіпні, напівпричіпні й самохідні. Вибір типу скрепера залежить від виду і стану розроблюваного ґрунту, об’єму робіт і дальності транспортування. При довжині переміщення ґрунту до 500 м і загальному об’ємі до 40 тис. м3, 40-80 тис. м3 і понад 80 тис. м3 доцільно застосовувати причіпні скрепери з ковшем місткістю відповідно 7, 10 і 15 м3. При дальності транспортування понад 500 м, а також при відсипанні насипів з резервів мають перевагу причіпні скрепери з ковшем місткістю 10 м3.

Скреперами виконують розробку, транспортування та укладання піщаних, супіщаних, лесових, суглинних, глинистих та інших ґрунтів, що не мають валунів, домішка гальки і щебеню в об’ємі не повинна перевищувати 10%. Скрепер знімає ковшем стружку ґрунту товщиною 0,12...0,32 і шириною 1,65...2,75 м (для скреперів з місткістю ковша 2,25...9 м3). Товщина шару, що відсипається, – 0,22...0,55 м. Розроблювані скреперами суглинні й глинисті ґрунти необхідно попередньо розпушувати.

Повний робочий цикл скрепера включає наповнення ковша, переміщення ґрунту до місця розвантаження та укладання рівним шаром заданої товщини (рис.3.13).

Залежно від розмірів земляної споруди, взаємного розташування виїмок і насипів застосовують різні схеми роботи скреперів (рис.3.14).


а

б


Рис. 3.13 – Схема завантаження, транспортування і розвантаження ґрунту скрепером:

а – загальна схема; 1,2 – ділянки завантаження і транспортування; 3 – ділянка розвантаження; б – у піщаних ґрунтах
Розробляти ґрунт необхідно згідно з найбільш раціональною схемою руху скрепера. Найбільш поширені такі схеми (рис.3.14) руху по:

- еліпсу – застосовується, як правило, при вирівнюванні майданчиків та відсипанні насипів з резервів при обмеженій довжині захваток;

- вісімці – раціональна, якщо фронт робіт дозволяє протягом циклу здійснювати двічі забір ґрунту в резерв і його розвантаженні в насипі;

- спіралі – доцільна при зведенні низьких насипів, а також улаштуванні з'їздів з невеликим обсягом робіт;

- зиґзаґу – доцільна при розробці ґрунту в резервах великої довжини;

- човникова – можлива при концентрованому переміщенні ґрунтових мас і великому віддаленні одна від одної.

Можуть застосовуватися також інші схеми руху, що являють собою комбінацію раніше наведених.

Грейдерами розробляють і переміщують ґрунт при: профілюванні дорожнього полотна, плануванні майданчиків та укосів земляних споруд, зачищенні дна котловану й копанні каналів глибиною до 0,7 м. У процесі зведення насипу з резерву, що розробляють (рис.3.15), похилий ніж автогрейдера зрізає ґрунт убік насипу.

У процесі виконання другої проходки цей ґрунт переміщується в цьому ж напрямку далі. У зв’язку з цим ефективно застосовують два грейдери, один з яких зрізує ґрунт, а другий його переміщує. Автогрейдери раціонально використовуються при довжині проходки 400...500 м. До початку розробки щільні ґрунти розпушують тракторним розпушувачем. Грейдером можна не тільки розробляти ґрунт, але й успішно вирівнювати до проектної позначки. Для виконання різних операцій кути нахилу ножа змінюють у таких межах: кут нахилу 2..100,

кут різання 35...600, кут захвату 30...700.


Виїмка



Насип

а

б

в

г

д


Рис.3.14 – Схеми розробки ґрунту скреперами:

а – еліпсною; б – вісімкою; в – по спіралі; г – по зиґзаґу; д – поперечно-човниковою


Рис.3.15 – Схема розробки резерву автогрейдером:

? – кут захвату; ? – кут різання; ? – кут нахилу
Оптимальний режим роботи землерийно-транспортних машин забезпечується системами автоматичного регулювання швидкості їхнього руху залежно від щільності й опору ґрунтів, які розробляються. При використанні автогрейдерів на планувальних роботах застосовують пристрої, що автоматично контролюють заглиблення ножа в ґрунт.
3.5.4. Укладання та ущільнення ґрунтів
Ґрунт укладають і ущільнюють з дотриманням технічних вимог, що дозволяють одержати необхідну щільність, найменшу фільтраційну здатність і виключити можливість наступних усадок. Крім цього, треба приділити уваги вибору виду і стану ґрунту, який використовують для відсипки, при зведенні споруд.

Ґрунт, який використовують для відсипки, зволожують або висушують до оптимальної вологості. Це дозволяє підвищити ступінь ущільнення і

зменшити сили зчеплення, що позитивно впливає на виконання процесу.

Зведення насипів слід вести горизонтальними шарами від укосів до середини (рис.3.16). На перезволожених і слабких основах висотою до 3 м починають від осі насипу до її краю, а потім насип відсипають від укосів до середини. Поверхня кожного шару повинна виключати замкнуті ділянки, в яких можливе скупчення води. У зоні нульової лінії замість пошарового способу зведення насипу застосовують віяловий, а при засипанні глибоких ярів – пошаровий спосіб відсипання насипу з естакади.

Укладання та ущільнення ґрунтів виконують при зведенні доріг, дамб, гребель, плануванні площадок, зворотному засипанні траншей і котлованів. Ці процеси зв'язані між собою не тільки послідовністю здійснення, але й технологічними вимогами – їхнім пошаровим виконанням. При цьому товщина шару ґрунту повинна відповідати технічним можливостям способів ущільнення, що застосовуються.

Основними способами ущільнення є трамбування, укочення і вібрування.

Трамбування застосовують для ущільнення зв'язаних ґрунтів (іноді піща-

них), які володіють пластичною деформативністю. Трамбують ґрунт, використовуючи трамбувальні плити, підвішені до стріли екскаватора чи крана, які скидають з висоти 1...2 м (рис.3.17, г), машини типу ДУ-12Б, обладнані двома плитами, що скидаються, кривошипно-шатунним механізмом, а також навісними пневматичними трамбовками.

а

б

в

г

д


Рис.3.16 – Способи відсипки насипів, напрямку відсипки й ущільнення ґрунту:

а – відсипка насипу горизонтальними шарами; б – те ж при перезволожених і слабких основах і на болотах; в – віяловий спосіб; г – естакадний спосіб; д – спосіб відсипки "з голови"
Вібрування здійснюють підвісними причіпними і самохідними вібраторами. При комбінованому способі грунт ущільнюють віброкотками - агрегатами.

Ефективність ущільнення залежить від властивостей ґрунту, способу ущільнення і технологічних параметрів застосовуваної техніки.

Зв'язні й грудкові ґрунти ущільнюють кулачковими котками (рис. 3.17, а), що створюють тиск, переважаючий межі міцності ґрунту. Грудкуваті й зв'язні ґрунти ущільнюють вальцями, що розпушують грудки й одночасно ущільнюють, а піщані й глинисті – котками на пневмоколісному ходу (рис.3.17, б).

Кулачковими і пневмоколісними котками ґрунт ущільнюють послідовно замкнутими проходками котка по всій площі насипу з перекриттям кожної попередньої проходки на 0,15...0,25 м (рис.3.17, а). По закінченні укочування всієї площадки процес багаторазово повторюють поки не буде досягнута проектна щільність ґрунту.

Зв'язні ґрунти і піщано-гравелисті суміші при товщині шару, що відсипається, до 15 см ущільнюють котками з гладкими металевими вальцями. Такі котки ефективно використовують при засипанні верхньої частини пазух у стислих умовах (рис.3.17, в).

а

б

г

в

Довжина захватки

Не менше 0,7


Рис.3.17 – Схеми ущільнення ґрунтів:

а – кулачковими котками; б – пневмоколісними котками; в – гладким самохідним котком; г – трамбувальною плитою, підвішеною до стріли екскаватора;

Э-652Б: 1 – перекриття смуг; 2 – напрямок укочення від країв насипу до її середини;

3 – ширина смуги, що укочується; 4 – пухкий шар ґрунту; 5 – ущільнений шар ґрунту;

6 – зона ущільнення ґрунту ручним трамбуванням; 7 – шар ґрунту, що ущільнюється котком; 8 – вісь проходки екскаватора; 9 – трамбувальна плита; 10 – смуга, що ущільнюється; 11 – місце стоянки екскаватора
Пошарове (товщиною 15...20 см) ущільнення нижньої частини навколо фундаменту виконують пневматичними чи електричними трамбівками.

Для ущільнення піщаних ґрунтів під фундаменти і підвищення несучої здатності під інженерними спорудами використовують комбінований гідровібраційний спосіб. Процес здійснюють гідровібратором, що зволожує ґрунт і одночасно ущільнює його вібрацією.

До гідровібратора, який підвішують на стрілі екскаватора, подають воду по шлангах у верхнє і нижнє сопло. У процесі ущільнення при безупинній подачі води його витягають з ґрунту через кожні 30...40 см. Величина занурення визначається необхідною глибиною ущільнення ґрунту. Швидкість занурення (у середньому складає 1,5 м/хв) обумовлена масою гідровібратора, кількістю і тиском подаваної води, щільністю, гранулометричним складом ґрунту. Навколо гідровібратора в радіусі до 1 м утворюються вирви, які засипають піском.
3.6. Контроль якості земляних робіт

Якість виконання земляних робіт повинна відповідати вимогам ПВР і діючих нормативних документів. Контроль якості здійснюють послідовно в три етапи: вхідний (попередній), поопераційний (у процесі виконання робіт) і заключний (у період здачі й приймання об'єктів).

Вхідний контроль передбачає перевірку розміщення споруди, які зводять, за висотою в плані, даних гідрогеологічних досліджень і випробування ґрунтів, актів на геодезичні роботи з виносу в натуру основних осей і закріплення їх на місцевості.

Поопераційний контроль виконують у повній відповідності з вимогами ПВР, технологічних карт чи карт трудових процесів. При розробці траншей і котлованів перевіряють їхні геометричні розміри з урахуванням умов розміщення в них елементів споруд або інженерних мереж, ухили дна і їхній напрямок, крутість укосів, способи кріплення стінок, заходи, що забезпечують осушення чи зміцнення слабких ґрунтів.

При відсипанні насипів контролюють: тип і вологість ґрунту, з якого відсипається насип; гідрогеологічні умови основи, на яке відсипається насип; послідовність відсипання шарів насипу; спосіб ущільнення і припустима товщина шару; зволоження (осушення) ґрунту, що відсипається, до значення оптимальної вологості; відповідність отриманої щільності ґрунту заданій (нормативній) та ін.

Контроль якості ущільнення ґрунту здійснюють шляхом відбору проб після укладання та ущільнення кожних 200 м2. Проби зразків ґрунту для визначення щільності відбирають із шурфів у різних частинах споруди.

При ущільненні ґрунту до коефіцієнта щільності К>0,95 проби беруть у кожному ущільненому шарі на двох горизонтах (верхньому і нижньому), при К<0,95 – через два шари на двох горизонтах. Число проб у кожному горизонті має бути не менше трьох. Якість ущільнення оцінюють за середньозваженим значенням щільності кістяка ґрунту відібраних проб.

Часто будівлі й споруди різного призначення зводять на насипних, намивних, набухаючих ґрунтах, у районах пливунів, зсувів і землетрусів та інших нестійких і слабких основах. У таких умовах будівництва особливо важливий оперативний контроль ґрунтових основ і відповідність їх вимогам проекту.

Основними методами контролю якості земляних робіт і споруд були лабораторні методи, засновані на відборі й аналізі проб ґрунту. Але ці методи неоперативні, оскільки тільки на сушіння зразків ґрунту для визначення вологості затрачується 5-7 год. Крім того, лабораторним методом не вдається оперативно контролювати властивості великоуламкових і водонасичених ґрунтів. Тому останнім часом застосовують прискорені польові методи дослідження ґрунтів, засновані на використанні проникаючих випромінювань, радіоактивних ізотопів.

Радіоізотопні методи контролю властивостей ґрунтів засновані на залежності ступеня розсіювання чи ослаблення іонізуючих випромінювань у ґрунті від фізичних властивостей ґрунту.

Радіоізотопний метод контролю щільності ґрунтів, які відсипають (із застосуванням гамма-щільномірів і нейтронних вологомірів) є високооперативним методом контролю. Його доцільно застосовувати при великій інтенсивності робіт з пошарового ущільнення ґрунтів, де традиційні методи контролю можуть викликати змушену затримку земляних робіт з відсипання та ущільнення наступного шару ґрунту.

Заключний контроль, який здійснюють при здачі об'єктів в експлуатацію, передбачає перевірку технічної документації, що повинна містити: відомості постійних реперів; акти геодезичної розбивки земляних споруд; робочі креслення споруд із внесеними змінами в процесі виконання робіт, погодженими з проектною організацією і замовником; журнал робіт; акти огляду прихованих робіт, журнали поетапного приймання прихованих робіт.

Приймання робіт виконують на підставі перевірки наявності технічної документації; вибіркової перевірки якості виконання робіт і геометричних розмірів земляних споруд; актів приймання прихованих видів робіт.
  1   2


Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации