Производство земляных работ

По мере замерзания механическая прочность  грунта резко возрастает, что приводит к увеличению затрат машинного времени  и труда на его разработку, а следовательно и к удорожанию стоимости работ. В связи с этим при необходимости проведения земляных работ в зимнее время принимают меры по предохранению грунта от промерзания, а разрабатывают его только после оттаивания или рыхления.

Предохранение грунта от промерзания. Обеспечивают, создавая на его поверхности термоизоляционный слой; разрыхляя верхний грунтовый слой; укрывая грунт различными теплоизоляционными материалами.

Рыхлят грунт до его замерзания вспахиванием и боронованием, предварительно обеспечив отвод поверхностных вод. Обработанный таким образом верхний слой грунта приобретает рыхлую структуру с замкнутыми пустотами, заполненными воздухом, и обладает достаточными термоизоляционными свойствами. Вспашку ведут тракторными плугами на глубину 200...350 мм с последующим боронованием на глубину 150...200 мм. Искусственное увеличение снежного покрова сгребанием снега бульдозерами, автогрейдерами или путем снегозадержания с помощью щитов позволяет повысить термоизоляционный эффект. Механическое рыхление грунта чаще всего используют для утепления значительных по площади участков.

Защита поверхности грунта термоизоляционными материалами эффективна на небольших по площади участках и при наличии местных дешевых материалов, древесной листвы, опилок и стружки, моха, торфа, соломы, шлака. Термоизоляционные материалы укладывают слоем 200... 400 мм непосредственно по грунту.

 Оттаивание мерзлого грунта. Является наиболее дорогим и трудоемким способом, поэтому его применяют при небольших объемах работ.

Наибольшее распространение в  строительной практике нашли следующие способы оттаивания мерзлого грунта: огневой, электропрогрев, паропрогрев и водопрогрев (рис. 16).

 

Рис. 16. Схема оттаивания мерзлого грунта: а—огневым способом; б—электропрогревом с использованием горизонтальных электродов; в—то же, с использованиев вертикальных электродов; г—паронагревом; 1—секция  короба; 2—утеплитель; 3—вытяжная труба; 4—оттаявший грунт; 5—трехфазная электрическая сеть; 6—горизонтальные полосовые электроды; 7—слой опилок; 8—слой толя или рубероида; 9—стержневой электрод; 10—порапровод; 11—паровая игла; 12—пробуренная скважина; 13—колпак.

Огневой способ основан на сжигании различного топлива на поверхности грунта под прикрытием металлического короба с вытяжной трубой {рис. 6.16.а). Для уменьшения теплопотерь короб укрывают шлаком или талым грунтом. Полосу оттаявшего грунта засыпают опилками, и нижележащий слой оттаивает за счет аккумулированного верхним слоем тепла.

Электропрогрев грунта ведут с помощью электродов, располагаемых на поверхности или погружаемых вертикально в мерзлый грунт.

При использовании горизонтальных электродов поверхность грунта засыпают слоем опилок толщиной 150...200 мм (рис. 6.16.6). Опилки смачивают водным солевым раствором концентрации 0,2...0,5% для увеличения электропроводимости в начальный период оттаивания, так как мерзлый грунт не является проводником. После того, как грунт верхнего слоя, оттает, он сам становится проводником, а слой опилок выполняет рать термозащитного слоя. Поверхностный электропрогрев применяют при глубине промерзания грунта до 0,7 м.

При большей глубине промерзания  используют вертикальные электроды. Оттаивание ведут сверху вниз или снизу вверх (рис. 16,в).

При оттаивании сверху вниз электроды  в виде штырей забивают в грунт  в шахматном порядке на глубину 200...250 мм и засыпают опилками, пропитанными концентрированным солевым раствором. По мере оттаивания верхних слоев электроды периодически погружают все глубже. Расход энергии при этом способе несколько ниже, чем при горизонтальном расположении электродов.

Прогрев снизу вверх требует  погружения электродов на 150.-.200 мм ниже глубины промерзания грунта, для  чего в грунте предварительно бурят  скважины. Поверхность оттаиваемого грунта опилками не укрывают. Расход энергии  при отогреве грунта снизу вверх  значительно снижается, по сравнению с отогревом сверху вниз.

Паропрогрев грунта осуществляют с использованием паровых игл, устанавливаемых в предварительно пробуренные скважины на глубину 0,7 глубины оттаивания (рис. 16,г).

Паровая игла представляет собой трубу  длиной 1,5...2 м, диаметром 25.,.50 мм. На нижней части трубы насажен наконечник с отверстиями 2...3 мм для выхода пара. Иглы по верху соединены паропроводом. Для наиболее эффективного использования  пара и сокращения его потерь скважины сверху накрывают защитными колпаками, имеющими отверстия для пропуска паровой иглы. После установки аккумулирующих колпаков прогреваемую поверхность покрывают слоем опилок или другим термоизоляционным материалом. Располагают иглы в шахматном порядке на расстоянии 1...1.5 м друг от друга.

Водопрогрев грунта ведут с применением водяных циркуляционных игл, установка которых аналогична паровым иглам. Теплоносителем здесь является вода, нагретая до 50...60 °С, которая циркулирует по замкнутому контуру «котел — разводящие трубы — водяные иглы — обратные трубы — котел». Такая схема обеспечивает наиболее полное использование тепловой энергии.

Водяная игла состоит из внутренней и наружной труб. Наружная труба  имеет заостренный глухой нижний конец, а внутренняя — открытый. Во внутреннюю трубу подают горячую  воду, которая через нижнее отверстие  поступает в наружную трубу, поднимается  вверх к выходному патрубку и  по соединительной трубе поступает  к следующей игле или в обратный трубопровод. Иглы располагают в шахматном порядке на расстоянии 0,75...1,25 м друг от друга

Предварительное рыхление мерзлых  грунтов. Осуществляют механическим и взрывным способами.

Механическое рыхление применяют при небольших объемах работ и сравнительно малых глубинах промерзания (до 1,3 м). Для рыхления используют клин-молоты, дизель-молоты и тракторные рыхлители, многоковшовые экскаваторы, оборудованные цепями-борами (рис. 17).

Рис. 17. Схема рыхления грунтов: а—клин-молотом; б—дизель-молотом; в—многоковшовым  экскаватором, оборудованным режущими цепями-барами; 1—клин-молот; 2—экскаватор; 3—направляющая штанга; 4—дизель-молот; 5—режущие цепи (бары); 6—многоковшовый экскаватор; 7—щели в мерзлом грунте

Клин-молот подвешивают к стреле крана, а дизель-молот является навесным оборудованием к крану, тракторопогрузчику и трактору.

Тракторные рыхлители монтируют  на базе гусеничных тракторов с мощностью  двигателя более 110 кВт или используют для них навесное оборудование Рабочий орган рыхлителя представляет собой гребенку с зубьями, число которых составляет 1...5.

Мерзлые грунты можно разрабатывать  с предварительной нарезкой на блоки. При этом методе в массиве мерзлого грунта с помощью баровых, дискофрезерных и других машин устраивают взаимно перпендикулярные прорези на глубину 0,8 глубины промерзания Полученные блоки вынимают ковшом экскаватора или отодвигают бульдозером.

Рыхление мерзлого грунта взрывом  применяют при больших объемах работ и значительной глубине промерзания. Этот метод отличает экономичность, особенно тогда, когда кроме рыхления требуется перемещение грунта в отвал. Методика выполнения взрывных работ описана ранее.

 

6. Техника безопасности

Земляные работы разрешается выполнять  при наличии утвержденного и  согласованного в установленном  порядке ППР. До начала работ должно быть определено точное расположение действующих подземных коммуникаций с установкой специальных знаков Разработку грунта вблизи подземных  коммуникаций можно выполнять только после получения письменного разрешения и в присутствии представителя организации, ответственной за их эксплуатацию. Около электрокабелей разрабатывать грунт с применением ударных инструментов запрещено. В случае обнаружения подземных сооружений, не указанных в проекте, а также при выделении вредных газов, земляные работы должны быть прекращены до получения дополнительных указаний. На бровки выемок не должны действовать никакие нагрузки. Вертикальные стенки траншей и котлованов закрепляют по достижении допустимой для данного грунта глубины.

Выемки необходимо разрабатывать  с откосами в соответствии со СНиП, а грунт при этом можно отсыпать не ближе 0,5 м к бровке котлована  или траншеи. Образующиеся при разработке выемок козырьки следует обрушить, приняв все меры предосторожности и  удалив предварительно людей из забоя.

В ночное время помимо обязательного  освещения рабочей площадки должны иметь индивидуальное освещение  землеройные, землеройно-транспортные и транспортные машины.

Стоянку и пути передвижения машин  и механизмов, занятых на земляных работах, выносят за пределы призмы обрушения грунта. Поверхность путей перемещения экскаваторов должна быть спланирована.

Одноковшовые экскаваторы перемещают с опущенным до уровня земли ковшом и развернутой стрелой. Запрещено  перемещать бульдозером грунт на подъем более 10° и под уклон  более 30°, а также выдвигать отвал  при сталкивании грунта за бровку откоса выемки.

При рыхлении грунта ударным способом определяют границу опасной зоны разлета кусков грунта и устанавливают  защитные приспособления. Места электропрогрева  мерзлого грунта ограждают, и проведение каких-либо работ на этом участке  разрешают после отключения тока.

Территорию гидромеханической  разработки грунта ограждают с установкой предупредительных знаков. Насосная станция и гидромониторы в забое должны иметь телефонную связь и аварийную сигнализацию.

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Земляные работы относятся к  комплексу работ нулевого цикла, в состав которого входят: отрывка  котлованов и траншей, устройство дренажей, усиление и подготовка оснований под здание, возведение фундаментов и стен, перекрытий, туннелей, выполнение обратной засыпки грунта в пазухи между фундаментами и откосами котлованов и др. Работы нулевого цикла считают завершенными после устройства подземной части здания со всеми коммуникациями и элементами подземных сооружений.

Производство строительно-монтажных  работ и, в первую очередь, возведение подземной части зданий и сооружений, сопряжено с выполнением значительных объемов земляных работ. Земляные работы относят к наиболее тяжелым и трудоемким видам строительных работ, выполняемым в сложных условиях и в значительной степени зависящих от природно-климатических факторов. Поэтому одной из задач, стоящих перед проектировщиками, технологами, строителями является разработка и реализация методов и технологий, способствующих сокращению объемов земляных работ на строительной площадке.Земляные работы относят к наиболее тяжелым и трудоемким видам строительных работ. Их выполняют различными методами, выделяемыми в четыре группы: механический, гидравлический, взрывной и ручной. Кроме этого в ряде случаев для повышения несущей способности грунта его вытрамбовывают, разрабатывают методом бурения.

В этом и состоит основная цель земляных работ – в создании инженерных сооружений из грунта постоянного, временного или вспомогательного характера. При этом все земляные работы делятся на открытые, которые проводятся на поверхности земли, подземные и подводные земляные работы. Во время земляных работ используются три основных способа разработки грунта: механический (с использованием спецтехники), взрывной и гидромеханический (с использованием гидромониторов, которые обрабатывают земляной массив напором водяной струи).

Земляные работы – это целый  комплекс различных видов работ  по разработке грунта, проводимых в несколько этапов в самом начале строительства. На земляные работы приходится до 15% стоимости всего строительства и до 20% трудозатрат. В проведении земляных работ обычно принимает участие около 10% рабочих, задействованных в строительстве. Земляные работы – важный и значимый этап строительства, от качества которых во многом зависит, как быстро строительство будет закончено и как долго простоит здание или сооружение без капитального ремонта и повреждений, которые могут привести к разрушению здания.

К земляным работам также относятся  рекультивация земель, полигонов  и свалок, реновация депрессивных промышленных территорий, вскрышные  земляные работы, перевозка и доставка грунта, песка, щебня, бетона, асфальта и других строительных материалов к месту строительства, устройство шпунтового ограждения, свайного поля, песчано-гравийных и грунтовых подушек, прокладка подземных коммуникаций, дренажные земляные работы, раскопка шахт, изготовление и устройство распорной системы, а также снос и демонтаж зданий и сооружений различного типа и степени сложности. Особым видом земляных работ является вертикальная планировка, которая представляет собой совокупность инженерных мер, цель которых – изменить естественный рельеф территории в соответствии с проектом предполагаемого строительства. Вертикальная планировка подразумевает проведение таких земляных работ, как отвод грунтовых и дождевых вод, подсыпку грунта или его срезку. От правильно и грамотно проведённой вертикальной планировки, как и от качества выполнения любых видов земляных работ, зависит состояние и внешний вид территории после завершения строительства.

Именно поэтому проведение земляных работ можно доверять только опытным  специалистам, которые не допустят ошибок во время земляных работ, которые могут привести к обрушению близ лежащих построек, неудобной прокладке улиц, затоплению территории, новых зданий и сооружений.

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1.   Янковский Ф.И. Проектирование работ по вертикальной планировке площадок и возведению земляных сооружений. Учебное пособие. – Хабаровск., 2003.