Крупнообломочный 0

Песок крупный и средний 0, 1

Песок мелкий и пылеватый 0, 3

Супесь 0, 6

Суглинок 1

Глина 1, 5

 

Технологические свойства грунтов – свойства, влияющие на технологию производства работ:

а) плотность – отношение массы грунта, включая массу воды в его порах, к занимаемому этим грунтом объему;

б) влажность – отношение массы воды в порах грунта к массе его твердых частиц;

в) прочность – способность грунта сопротивляться внешним силовым воздействиям;

г) сцепление – начальное сопротивление грунта сдвигу, зависит от вида грунта и степени его влажности;

д) разрыхляемость – способность грунта увеличиваться в объеме при разработке вследствие потери связи между частицами;

е) кусковатость – характеризуется содержанием в процентах различных фракций;

ж) угол естественного откоса – характеризуется физическими свойствами грунта, при которых он находится в состоянии предельного равновесия. Зависит от угла внутреннего трения, силы сцепления и давления вышележащих слоев грунта. При отсутствии сил сцепления угол естественного откоса равен углу внутреннего трения.

 

Максимально допустимая крутизна откосов

Грунт	Высота насыпи, м
1, 5
Угол между направляющей откоса и горизонтом	Крутизна 1: m	Угол между направляющей откоса и горизонтом	Крутизна 1: m	Угол между направляющей откоса и горизонтом	Крутизна 1: m
Песок		1: 0, 5		1: 1		1: 1
Супесь		1: 0, 25		1: 0, 67		1: 0, 75
Сугли-нок		1: 0		1: 0, 5		1: 0, 75
Глина		1: 0		1: 0, 25		1: 0, 5

 

Все вышеперечисленные свойства являются свойствами талых грунтов. К свойствам мерзлых грунтов относятся те же свойства талых и кроме того следующие свойства:

а) суммарная влажность – отношение массы воды и льда к массе скелета грунта;

б) льдистость мерзлого грунта – отношение содержащегося в грунте объема льда к объему мерзлого грунта.

 

2. Классификация грунтов по трудности их разработки различными землеройными машинами и вручную

Немерзлые грунты классифицируются на 6 групп:

1 группа – растительный грунт, суглинки

}слабые (мягкие) и плотные грунты

2 группа – песок, лесс

3 группа – очень плотные (тяжелые суглинки, глины) и полускальные (сланцы, алевролиты)

4 группа – то же

5 группа – хорошо

}разрыхленные полускальные и скальные грунты

6 группа – плохо

Мерзлые грунты классифицируются на 4 группы:

I м – грунт растительного происхождения, песок без примесей, супесь без примесей;

II м – лесс, суглинок;

III м – глина, суглинок тяжелый;

IV м – суглинок, глина тяжелая с примесью щебня, гравия, строительного мусора.

 

3. Понижение уровня грунтовых вод

 

СРС

 

4. Временное крепление стенок выемок

При необходимости создания более глубоких выемок с вертикальными стенками, а также при наличии грунтовых вод для обеспечения устойчивочти стен устраивают временные крепления.

По способу работы как несущих конструкций их классифицируют:

а) подкосные крепления

 

 

б) анкерные крепления

 

в) распорные крепления

 

г) метод торкретирования – торкрет (цементно0песчаный раствор жидкой консистенции на мелком заполнителе) наносят с помощью цемент-пушки под большим давлением, иногда торкрет наносят по арматурной сетке. Толщина слоя 75 мм.

 

 

5. Разработка грунта механическим методом. Разработка грунта одноковшовыми экскаваторами и экскаваторами непрерывного действия (многоковшовыми экскаваторами)

В практике строительства применяются 4 способа механической разработки грунтов, которые различаются видом используемой энергии:

а) механический;

б) гидравлический;

в) взрывной;

г) комбинированный (механический + взрывной, механический + гидравлический).

К землеройным машинам относят экскаваторы одноковшовые и непрерывного действия (канавокапатели, роторные, траншейные, дреноукладчики, цепные карьерные).

Одноковшовые экскаваторы классифицируют по типу рабочего оборудования:

а) прямая лопата – разрабатывает грунт выше уровня своей стоянки;

б) обратная лопата – разрабатывает грунт ниже уровня своей стоянки;

в) драглайн – в отличии от «обратной лопаты» имеет легкую стрелу решетчатой конструкции и гибкую подвеску ковша. Разрабатывает грунт ниже уровня стоянки. Применяется при устройстве выемок, насыпей, разработке каналов;

г) грейфер – разрабатывает грунт ниже и выше своей стоянки, но при разработке сыпучих и рыхлых грунтов. Применяется при рытье колодцев, узких глубоких котлованов, траншей.

Одноковшовые экскаваторы выпускают с механическим и гидравлическим приводом, а также с гибкой подвеской рабочего оборудования.

Разработка грунта одноковшовыми экскаваторами, независимо от типа оборудования, может осуществляться по одной из двух технологических схем – в отвал (навымет) или с погрузкой в транспортные средства.

1 схема: разрабатываемый грунт укладывается в отвал или в специальные земляные сооружения (насыпи, дамбы, перемычки) в пределах радиуса досягаемости рабочего оборудования экскаватора.

2 схема: разрабатываемый грунт погружают в транспортные средства. В зависимости от целей и условий транспортирования в качестве средств используют автосамосвалы грузоподъемностью 3, 5 – 50т, железнодорожные поезда и суда.

Рабочее место экскаватора, включая место его стоянки и забора грунта, называется забоем.

Выемка, образующаяся в результате разработки грунта экскаватором, носит название проходки. Если среднее направление разработки грунта параллельно оси проходки, т.е. совпадает с направлением движения экскаватора, то такая проходка называется лобовой (торцевой), в противном случае – боковой.

Экскаваторы непрерывного действия разрабатывают траншеи, как правило, с вертикальными стенками, для трубопроводов значительной протяженности. В зависимости от типа машины ширина траншеи может быть от 0, 4 до 1, 8 м, а глубина до 3, 5 м. Разрабатывают грунты 1-3 групп при отсутствии камней.

6. Производство земляных работ погрузчиками (одноковшовыми)

Погрузчик – базовой машиной является трактор или шасси, навесное рабочее оборудование может быть ковшового, челюстного или вилочного типа.

Классификация погрузчиков:

А) по назначению – строительные или карьерные;

Б) по грузоподъемности – малые (до 4 т), средние (4-10 т), большие (10-40 т);

В) по способу разгрузки ковша – с передней (фронтальной), боковой и задней;

Г) по виду ходового механизма – с колесным и с гусеничным ходом.

Основные схемы работы погрузчиков в комплекте с автосамосвалами:

А) с поворотом на 45-50º. По данной схеме работают фронтальные погрузчики на пневмоколесном ходу;

Б) челночный способ. Более всего подходит для работы гусеничных или мощных пневмоколесных погрузчиков;

В) с поворотом на 90º;

Г) спаренная установка транспортных средств.

Осн6овные технологические схемы работы погрузчиков:

А) выемка-транспортирование - грунт разрабатывают тонкой стружкой экскавационным (внедрение ковша в грунт, поворот ковша с одновременным продвижением вперед, подъем ковша и подъем или опускание стрелы для установки ковша в транспортное положение) или комбинированным (внедрение ковша в грунт, попеременный поворот ковша и подъем стрелы с одновременным движением вперед, подъем ковша) способами. Применяется в грунтах 1-3 групп при устройстве дамб, плотин, насыпей и выемок;

Б) выемка-временное складирование-транспортирование - применяется при планировке площадок, складировании грунта для обратной засыпки;

В) рыхление-выемка-транспортирование – применяется в грунтах 4-5 групп после предварительного рыхления.

 

 

7. Разработка грунтов землеройно-транспортными машинами

Землеройно-транспортные машины предназначены для копания и передвижения его на большие расстояния. К таким машинам относят бульдозеры и скреперы. Бульдозеры применяются для разработки неглубоких выемок 9до 2 м) с перемещением грунта в отвал или непосредственно в насыпи высотой до 1, 5 м, грубой планировки площадки, откосов выемок и насыпей; обратной засыпки траншей и пазух котлованов; окучивания разработанного грунта в зоне работы погрузчиков; в качестве дополнительного тягача или толкача при копании грунта скреперами. Дальность транспортировки грунта бульдозерами: 50-150 м.

Цикл работы бульдозера состоит из набора, перемещения, разравнивания грунта и обратного хода.

Набор (копание) грунта может производиться по одной из 3 схем:

а) стружкой постоянной толщины – применяется в слабых грунтах: растительные грунты, суглинки, песчаные, мягкие глины;

б) гребенчатым профилем – применяется в более плотных грунтах;

в) клинообразный профиль – применяется при наличии уклона местности в направлении резания грунта.

В зависимости от характера возводимого сооружения, взаимного расположения мест разработки и отсыпки грунта и от местных условий используют различные схемы движения бульдозеров. При этом различают 3 основные схемы разработки и перемещения грунта бульдозерами:

а) прямая – применяется при рытье траншей и выемок, устройстве въездов, когда допускается отсыпка грунта в одно место, при этой схеме бульдозер совершает возвратно-поступательное движение без поворотов, поэтому схему часто называют челночной или маятниковой. При движении вперед бульдозер срезает грунт и транспортирует его к месту отвала. Затем задним ходом возвращается к месту начала резания грунта;

б) боковая – применяется при перемещении ранее разработанного грунта из отвалов или сыпучих материалов (песок, гравий) из бункеров, при разработке легких грунтов, срезаемых толстыми слоями, а также при работе на косогорах. При этом разрабатываемый грунт располагается сбоку от пути, по которому бульдозер транспортирует его к месту отсыпки. Бульдозер захватывает отвалом грунт, делает поворотное движение, перемещает грунт на транспортный путь, затем транспортирует его к месту отсыпки;

в) ступенчатая – применяется при устройстве насыпей, выполнении вскрышных работ и вертикальной планировки площадей, когда допускается отсыпать грунт по всей ширине выемки. Работа ведется параллельными проходками. Переместив грунт из одной проходки, бульдозер совершает холостой ход под углом к оси рабочего хода и начинает разработку и перемещение грунта на расположенной рядом проходке.

В зависимости от ширины насыпи разработку грунта ведут в одно- и двусторонних боковых резервах. Грунт, уложенный бульдозером, разравнивают и окончательно планируют приподнятым отвалом (его пятой или тыльной стороной) при движении назад.

Скреперы применяются при планировке площадок и устройстве линейно-протяженных земляных сооружений: каналы, дамбы, насыпи дорог и т.д.

По способу передвижения они могут быть: прицепными, самоходными, полуприцепными.

Рабочий цикл скрепера включает: наполнение ковша, перемещение грунта к месту разгрузки и укладку ровным слоем заданной толщины.

Резание грунта выполняется так же, как и при бульдозерной разработке, по одному из трех профилей: ровной стружкой, гребенчатым или клинообразным профилем. Толщина срезаемой стружки зависит от типа грунта и мощности тягача (20-35 см для песчаных грунтов и 9-21 см – для глинистых), длина пути забора (18-35 м0 – от объема ковша (до 15 м³).

Последовательность скреперных проходов может быть весьма разнообразной, но на практике обычно применяют следующие схемы: полоса рядом с полосой, через полосу, ребристо-шахматный порядок.

Наиболее распространенные схемы движения скрепера:

а) по эллипсу – применяется при планировке площадок и отсыпке насыпей из резервов при ограниченной длине захваток;

б) восьмеркой – применяется если фронт работ позволяет в течении цикла осуществлять дважды забор грунта в резерве и его разгрузку в насыпи;

в) по спирали – применяется при низких насыпях;

г) поперечно-челночная – применяется при концентрированном перемещении грунтовых масс и большом удалении их друг от друга.

8. Укладка и уплотнение грунта. Технология процесса уплотнения различными методами

Укладка грунта в земляные сооружения по времени совмещается с его разработкой и осуществляется, как правило, этими же машинами (бульдозерами, скреперами, многоковшовыми экскаваторами и т.п.). Исключение составляет разработка экскаваторами с автомобильной возкой, а также засыпка пазух и траншей. При автомобильной возке грунта и разгрузке его в тело насыпи необходимо производить разравнивание насыпаемых слоев с уплотнением.

Разравнивание производится сначала бульдозерами, а более тщательно – специальными планировочными машинами (автогрейдерами). Благодаря способности отвала автогрейдера изменять свое положение в любой из 3 плоскостей пространства, при разравнивании слоя достигается не только выдерживание его толщины, но и поперечного профиля.

Отсыпка земляного сооружения производится из однородного или разнородного грунта чередующимися слоями. В целях обеспечения естественного отвода от насыпи атмосферных осадков нижележащими слоями из связных грунтов придается уклон до 0.004 в сторону бровки. Смешивание в пределах одного слоя грунтов различной фильтрующей способности (например, песка и суглинка) не допускается, так как это приводит к переувлажнению связных грунтов и снижению их несущей способности.

В тех случаях, когда насыпь возводится до высоты 3 м на водонасыщенных грунтах основания, отсыпка производится от середины насыпи к бровке. Такой порядок определяется более благоприятными условиями для отжатия грунтовой воды из основания. Свыше 3- метровой отметки насыпь отсыпается от краев к середине.

При засыпке пазух фундаментов и траншей с инженерными сетями во избежание нежелательных односторонних боковых нагрузок на конструкции укладка и уплотнение грунта производится равномерно с обеих сторон от конструктивных элементов.

Качество уплотнение грунта обусловливается прежде всего его гранулометрическим составом, исходной влажностью видом и техническими характеристиками грунтоуплотняющих машин, правильной организацией работы.

Для уменьшения сил сцепления и повышения эффекта уплотнения грунтов требуется либо высушить грунт до влажности 2-3 % либо, наоборот, увлажнить до значений оптимальной влажности. Второй путь более рационален и чаще применяется в строительстве.

Оптимальная влажность для грунтов:

· глины – 23-28 %

· тяжелые суглинки – 22-25 %

· средние суглинки – 21-23 %

· легкие суглинки и супеси – 15-17 %

· чернозем – 25-35 %

· пески – 8-14 %

Классификация способов уплотнения:

а) трамбование – трамбующие плиты массой 1-2 т сбрасываются с высоты 1-2 м краном. Применяется в связных грунтах;

б) вибрирование – применяется для уплотнения песчаных грунтов, в которых отсутствуют или ничтожно малы силы сцепления. Толщина уплотняемого слоя 30-50 см;

в) укатка – производится с помощью катков. Классификация катков:

· по способу приведения в движение – самоходные, прицепные;

· по способу воздействия - статические, вибрационные;

· по типу рабочего оборудования (вальцов) – статические могут быть гладкими (для связных грунтов, толщина уплотняемого слоя 15см; песчано-гравелистые смеси, толщина слоя 5-15 см); кулачковыми (для связных и комковатых грунтов толщина слоя 25-50 см за 4-10 проходов по одному следу); ребристые и решетчатые (связные грунты); пневмоколесные (песчаные и глинистые грунты максимальная толщина слоя 25-50 см при 2-10 проходах по одному следу); вибрационные катки могут быть с гладкими вальцами (для связных и несвязных грунтов).

· Комбинированный – вибротрамбование, виброкатки.

 

 

9. Переработка грунта гидромеханическим методом

Сущность метода состоит в размыве грунта и подача его к месту отсыпки за счет кинетической энергии струи воды.

Технологический цикл включает в себя: размыв грунта в карьере, транспортирование водогрунтовой массы (пульпы) к месту возведения насыпи, послойное устройство насыпи и отделение от грунта излишней воды.

Существует 2 разновидности гидромеханического способа:

А) гидромониторный – грунт разрабатывается в карьере гидромониторами, устройствами, создающими мощную направленную струю воды, поступающую к ним от источника водоснабжения по водопроводу;

Б) земснарядный – грунт подают со дна водоема по напорным трубопроводам в насыпи;

 

10. Разработка грунта бурением

Технологический цикл включает в себя: разрушение породы на дне скважины и удаление разрушенной породы из скважины.

Скважина – это круглая в плане выработка, имеющая диаметр от 75 мм и глубину больше или равно 5 м.

Классификация способов бурения:

1 группа – породу разрушают механически:

а) ударный (ударно-канатный) способ – буровой снаряд падает с высоты, разрушает грунт с помощью удара. В скважину подают воду и вычерпывают шлам желонкой. Глубина бурения до 50 м;

б) вращательный – породу разрушают буром о специальной коронкой. Глубина бурения до 1200 м;

в) ударно-вращательный – верхние слои грунта разрушают с помощью ударно-канатного бурения, нижележащие вращательным способом;

г) вибрационный – поочередное внедрение в грунт полого цилиндра и извлечение его вместе с внедрившимся грунтом. Для закрепления стенок применяются обсадные трубы;

2 группа – породу разрушают физико-химическими методами:

а) термический – в забой скважины подают поток продуктов горения смеси горючего с кислородом при этом температура породы достигает 2000º С, Ø 150-180 мм;

б) гидродинамический – размыв грунта водой, применяется при бурении неглубоких скважин в слабых породах;

в) электрогидравлический – разрушение породы за счет мгновенного выделения большого количества энергии при высоковольтном электроразряде в скважине;

г) ультразвуковой – породу разрушают энергией звука высокой частоты;

д) взрывобурение – породу разрушают с помощью взрывчатых веществ;

е) плазмобурение – нагрев забоя скважины плазменным факелом.

11. Взрывной метод разработки грунта

Сущность метода заключается в отделение грунта от массива, а иногда и его перемещение на небольшие расстояния за счет энергии взрыва зарядов взрывчатых веществ, помещенных в предварительно устроенные в грунте шпуры, скважины, щели или шурфы. Метод применяется при рыхлении твердых скальных пород и в мерзлых грунтах.

Комплексный процесс разработки грунта взрывным способом включает в себя: устройство мест установки зарядов, подготовку и установку зарядов взрывчатых веществ, снабженных средствами взрывания, подрыв зарядов и погрузку взорванного грунта.

Шпур – это выработка размерами меньше скважины, бурение шпуров производится ударным и вращательным способами.

Взрывной метод применяется для:

а) рыхления грунтов

· метод шпуровых зарядов

 

 

· метод скважинных зарядов

б) разделки отдельных камней

· метод накладных зарядов – взрывчатые вещества укладываются непосредственно на поверхность грунта, укрывается слоем из связного или сыпучего грунта;

в) взрывание мерзлого грунта

· шпуровой метод – применяется в сезонно-мерзлых грунтах при глубине промерзания 1, 5 м;

· метод щелевых зарядов – применяются для рыхления мерзлых грунтов;

· метод малокамерных зарядов – для расширения траншей и выемок в мерзлых грунтах;

г) взрыв на выброс – применяется для образования котлованов, траншей, дамб и насыпей.

12. Особенности разработки мерзлых грунтов

На стройках Севера при разработке проекта планировки территории строительства прежде всего считаются с тем, что на вечномерзлых грунтах снятие растительного и почвенного покровов может быть допущено только там, где грунты при оттаивании не дают осадки. Но этому требования территории застройки в большинстве случаев не отвечают. В условиях Севера возможность устройства планировочных выемок чаще всего исключается и вертикальную планировку приходится осуществлять только путем засыпки пониженных мест.

Схема возведения земляного полотна из привозных грунтов

В отличие от центральных районов страны, где земляные работы целесообразно проводить в летнее время, в условиях Северной зоны это может быть невыгодным из-за сложности организации водоотлива, установки крепления в водонасыщенных грунтах, устройства подъездов для землеройных машин.

Методы разработки мерзлых грунтов:

а) машинами ударного действия, в комплект входит:

· рыхлитель МНС-2 (машина непрерывного скола) + гидравлический экскаватор Э-3015А, оборудованный обратной лопатой с ковшом вместимостью 0, 5 м³;

· дизель-молот С-222 с клином, с последующей разработкой грунта экскаватором, оборудованным прямой или обратной лопатой;

· одноковшовый экскаватор с навесным оборудованием в виде молотов свободного падения (шар-молот дробит грунт, клин-молот скалывает грунт, трехклинный молот, дизель-молот с клином);

· гидравлический экскаватор с гидромолотом;

б) статическими рыхлителями

· экскаваторные рыхлители мерзлого грунта одно- и многостороннего действия (механизмы захватно-клещевого типа) – совмещают рыхление с экскавацией;

· навесные тракторные рыхлители;

в) блочный метод – монолитность мерзлого грунта нарушается с помощью нарезки его на блоки землеройными машинами или тракторами, оборудованными дисковыми пилами и барами;

· мелкоблочный метод – применяется, когда мерзлая корка грунта разрезается или протаивается на блоки, размеры которых допускают дальнейшее использование экскаватора. Метод применяется при разработке небольших котлованов, при работе в стесненных условиях. Размер блоков не должен превышать в плане 60х60 см в транспорт; 90х90 см при работе в отвал;

· крупноблочный метод – применяется при разработке небольших котлованов, вблизи зданий, когда недопустимо сотрясение грунта, неизбежное при ударном и вибриударном рыхлении мерзлых грунтов. Блоки массой 4-10 тонн нарезают с помощью дискофрезерных или баровых машин с последующим удалением блоков строительными кранами, тракторами (бульдозерами) или электролебедками;

г) взрывной метод рыхления мерзлых грунтов.

13. Оттаивание мерзлых грунтов

Оттаивание мерзлых грунтов применяется при отрыве небольших котлованов, трубопроводов, в труднодоступных местах и стесненных условиях, во время ведения аварийных и ремонтных работ.

Способы оттаивания:

а) оттаивание твердым и жидким топливом – сжигание торфа, каменного угля под металлическим коробом. Процесс оттаивание мерзлого грунта состоит из воздействия тепла на грунт в течении 7-8 час. И периода аккумуляции его в течении 16-18 час. Более экономным является оттаивание грунтов жидким топливом (соляровое масло) с помощью установки, в которой топливо поступает самотеком из бака к форсунке установленной впереди основного короба. У сопла форсунки топливо распыляется и сжигается. Участок длиной 8м и шириной 1м установка оттаивает за 6-8 час. на глубину 20-30 см. Затем установку перемещают на соседний участок, а на поверхность прогретого грунта насыпают опилки слоем 30 см. За счет аккумуляции тепла через 10-12 час. грунт оттаивает на глубину 0, 7-0, 8 м;

б) оттаивание грунта паровыми, водяными и электроиглами – иглы устанавливают в предварительно пробуренные шпуры на глубину не доходящую до талого горизонта на 10-12 см.

· паровые иглы – располагают в шахматном порядке выдерживают от 2-6 час., после этого перерыв на 1-2 час., а затем опять пускают пар. Отогретый участок покрывают утепляющим материалом (опилки);

· водяные иглы – горячая вода поступают по трубопроводам. При прохождении группы игл вода возвращается в котельную для нагрева;

· электроиглы – применяются при разработке небольших котлованов. Иглы устанавливают в центре котлована, в узких траншеях – по оси на расстоянии 1 м друг от друга, в широких траншеях – в шахматном порядке, в больших котлованах – в шахматном порядке на расстоянии 1-1, 5 м. Электроиглы включают в сеть 220 В последовательно группами по 24-35 штук;

в) оттаивание грунта электроиглами и нагревателями

· глубинные электроды – на глубину 5-10 см ниже мерзлого слоя, электроток пройдя по талому грунту под мерзлым грунтом, выделяет тепло, которое аккумулируется и оттаивает вышележащие слои;

· трубчатые электронагреватели – используются при радиальном оттаивании. Изготавливают из стальных бесшовных трубок Ø 8-12 мм, внутри располагается спираль и проволока. При использовании ТЭН необходимо укрывать грунт;

· коаксильные нагреватели – состоят из двух труб, помещенных одна в другую и заваренных с одного конца. Напряжение подводится к трубам через контактные пластины.

Оттаивание следует чередовать с термосным выдерживанием. Прогрев 6-12 час., термосное выдерживание 3-6 час.