земляные работы учебное пособие

Производство земляных работ, электронное учебно-методическое пособие, Руденко А.А., Маслова Н.В., Крамаренко А.В., 2019

Производство земляных работ, электронное учебно-методическое пособие, Руденко А.А., Маслова Н.В., Крамаренко А.В., 2019.

В учебно-методическом пособии изложены теоретические и организационные вопросы по технологии производства земляных работ при устройстве котлованов под фундаменты зданий и сооружений, выбору и технико-экономическому обоснованию машин и механизмов, календарному планированию. Предназначено для студентов направления подготовки бакалавров 08.03.01 «Строительство» очной и заочной форм обучения. Может быть использовано при подготовке к практическим занятиям, а также выполнении курсового проекта и выпускной квалификационной работы.

ВВЕДЕНИЕ.

В промышленном и гражданском строительстве разработку грунта ведут с целью подготовки оснований под фундаменты зданий и сооружений, изменения природного рельефа местности, устройства земляного полотна временных дорог, устройства подземных выемок, закрытых с поверхности земли, и др. Результатами переработки грунта являются различного вида земляные сооружения, представляющие собой выемки, насыпи, подземные выработки, обратные засыпки.

Содержание.

ВВЕДЕНИЕ.
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ, СОДЕРЖАНИЕ, ТРЕБОВАНИЯ К РАЗРАБОТКЕ И ОФОРМЛЕНИЮ РАЗДЕЛОВ КУРСОВОГО ПРОЕКТА ИЛИ КУРСОВОЙ РАБОТЫ.
2. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ КАРТЫ.
3. ТЕХНОЛОГИЯ И ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ.
4. ТРЕБОВАНИЯ К КАЧЕСТВУ И ПРИЕМКЕ РАБОТ.
5. ПОТРЕБНОСТЬ В МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКИХ РЕСУРСАХ.
6. БЕЗОПАСНОСТЬ ТРУДА, ПОЖАРНАЯ И ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ.
7. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК СТАНДАРТОВ.

Скачать pdf
Ниже можно купить эту книгу по лучшей цене со скидкой с доставкой по всей России. Купить эту книгу

Источник

Земляные работы в строительстве

Также смотрят :

1. Общие положения

Назначение и виды земляных сооружений

Объем земляных работ очень большой, он имеется при строительстве любого здания и сооружения. Из общей трудоемкости в строительстве земляные работы составляют 10%.

Различаются следующие основные виды земляных сооружений :

— котлованы и траншеи;

— земляные полотна дорог;

Земляные сооружения делятся на :

К постоянным относятся котлованы, траншеи, насыпи, выемки.

К постоянным земляным сооружениям предъявляются требования :

— должно быть прочным, т.е. сопротивляться временным и постоянным нагрузкам;

— хорошо сопротивляться атмосферным влияниям;

— хорошо сопротивляться размывающим действиям;

— должны обладать безосадочностью.

Временные земляные сооружения выполняются для последующих строительно-монтажных работ. Это траншеи, котлованы, перемычки и т.д

Основные строительные свойства и классификация грунтов

Грунтом называют породы, залегающие в верхних слоях земной коры. К ним относятся: растительный грунт, песок, супесь, гравий, глина, суглинок лессовидный, торф, различные скальные грунты и плывуны.

По крупности минеральных частиц и их взаимной связи различают следующие грунты :

— несвязные – песчаные и сыпучие (в сухом состоянии), крупнообломочные несцементированные грунты содержащие более 50% (по массе) обломков кристаллических пород размером более 2 мм;

— скальные – изверженные, метаморфические и осадочные породы с жесткой связью между зернами.

К основным свойствам грунтов, влияющим на технологию производства, трудоемкость и стоимость земляных работ относятся :

— угол естественного откоса;

Объемной массой называется масса 1 м3 грунта в естественном состоянии в плотном теле.
Объемная масса песчаных и глинистых грунтов 1,5 – 2 т/м3, скальных не разрыхленных до 3 т/м3.
Влажность – степень насыщения пор грунта водой

g_b – g_c – масса грунта до и после сушки.

Сцепление – начальное сопротивление грунта сдвигу.

Сила сцепления грунтов :

— песчаных грунтов 0,03 – 0,05 МП

— глинистых грунтов 0,05 – 0,3 МП

— полускальных грунтов 0,3 – 4 МПа

— скальных более 4 МПа.

В мерзлых грунтах сила сцепления значительно больше.

Разрыхляемость – это способность грунта увеличиваться в объеме при разработке, вследствие потери связи между частицами. Увеличение объема грунта характеризуется коэффициентом разрыхления К_р.

После уплотнения разрыхленного грунта называется остаточной разрыхленностью К_ор.

Грунты

Первоначальная

разрыхленность

Остаточная

разрыхленность

Угол естественного откоса характеризуется физическими свойствами грунта.

Величина угла естественного откоса зависит от угла внутреннего трения, силы сцепления и давления вышележащих слоев.

При отсутствии сил сцепления предельный угол естественного откоса равен углу внутреннего трения.

Крутизна откоса зависит от угла естественного откоса. Крутизна откосов выемок и насыпей характеризуется отношением высоты к заложению m – коэффициент откоса.

Углы естественного откоса грунтов и отношение высоты откоса к заложению

Грунты

Значение углов естественного откоса и отношений высоты откоса к его заложению при различной влажности грунтов

Сухой

Влажный

Мокрый

Угол в град

Отношение высоты к заложению

Угол в град

Отношение высоты к заложению

Угол в град

Отношение высоты к заложению

Размываемость грунта – унос частиц текучей водой. Для мелких песков наибольшая скорость воды не должна превышать 0,5-0,6 м/сек, для крупных песков 1-2 м/сек, для глинистых грунтов 1,5 м/сек.

Согласно производственным нормам, все грунты группируются и классифицируются по степени трудности разработки различными землеройными машинами и вручную :

— для одноковшевных экскаваторов – 6 группы;

— для многоковшевных экскаваторов – 2 группы;

— для разработки вручную – 7 группы и т.д.

Подсчет объемов земляных работ

В практике строительства приходится главным образом рассчитывать объемы работ по вертикальной планировке площадок, объем котлованов и объем линейных сооружений (транше, земляные полотна, насыпи и т.д.).

Объем подсчитывается в рабочих чертежах и уточняется в проекте производства работ.

В проекты производства земляных работ должны входить картограмма земляных работ, ведомость объемов насыпей и выемок и общий баланс грунта

В проекте должны быть объем и направление перемещения масс грунта в виде ведомости или картограммы.

Должна быть продумана технология разработки, транспортировки грунта, обратной засыпки и уплотнения.

В состав проекта должны входить календарный график земляных работ, должны быть указаны людские, материальные ресурсы и выбор комплекса машин.

При подсчете объемов земляных работ котлованов, траншей, выемок насыпей,пользуются всеми известными формулами геометрии.

При сложных формах выемок и насыпей их разбивают на ряд более простых геометрических тел, которые затем суммируют.

Определение объемов грунтовых масс при разработке котлованов

В большинстве случаев котлован представляет собой усеченную прямоугольную пирамиду, объем которой определяют по формуле :

Въездная траншея определяется по формуле :

Определение объемов грунтовых масс при устройстве линейных сооружений

Объем земляных работ для линейных сооружений насыпи, выемки, траншеи можно вычислить по формуле :

При уклоне не превышающем 0,1 можно пользоваться формулой Ф.Ф.Мурзо :

m –коэффициент откоса.

Если уклон превышает 0,1, то пользуются формулой

Подсчет объема на кривых (формула Тюльдена) :

r – радиус кривых

α – центральный угол поворота

Подсчет объемов земляных работ при планировке площадок

Наиболее целесообразно проектировать планировку площадки так, чтобы соблюдался нулевой баланс земляных масс, т.е. перераспределение земляных масс на самой площадке, без завоза или вывоза грунта.

Объем земляных работ определяют на основе картограммы.

План участка разбивают на квадраты со стороной от 10 до 50 м в зависимости от рельефа местности. При более сложном рельефе местности квадраты делят на треугольники.

Среднюю отметку поверхности площадки, при разбивке ее на квадраты определяют по формуле :

ΣH₁ – сумма отметок точек, где имеется одна вершина квадрата;

n – Количество квадратов.

При разбивке на треугольники, по формуле :

ΣH₁ – сумма отметок точек, где имеется одна вершина треугольника;

ΣH₂ – сумма отметок точек, где имеются две вершины треугольника;

ΣH₃ – сумма отметок точек, где имеются три вершины треугольника;

ΣH₆ – сумма отметок точек, где имеются шесть вершин треугольника;
n – количество квадратов.

Как правило, на планируемом участке всегда возводят дополнительные земляные сооружения в виде насыпей и выемок.

Для обеспечения нулевого баланса земляных работ возведение этих сооружений учитывается путем введения поправки к средней планировочной отметке и коэффициент остаточного разрыхления грунта.

Распределение земляных масс на площадке.

После того, как будут подсчитаны объемы земляных работ, приступают к распределению земляных масс. Из какого участка куда перевозить землю.

Перед этим надо составить баланс земляных работ. Сколько будет выемки, сколько насыпи.

При распределении земляных масс нужно учитывать профильный объем земляных работ и рабочий объем земляных работ. Рабочий больше, он учитывает откосы.

Распределение земляных масс в линейном сооружении

Учитывается :

— продольная транспортировка грунта;

— поперечная транспортировка грунта.

Какой способ принять, можно решить используя неравенство:

С_вк – стоимость разработки выемки и укладки грунта в кавальер;

С_нр – стоимость отсыпки в насыпь из резерва;

С_вн – стоимость разработки грунта и отсыпка его в насыпь.

Имеет значение правильный подсчет стоимости перевозок на те или иные расстояния.

Чтобы правильно определить длину перемещения грунта берут центры тяжести насыпи и выемки и это будет среднее расстояние для перевозок.

Общие сведения о машинах, предназначенных для производства земляных работ

Грунты разрабатываются механическим, гидромеханическим, взрывным, комбинированным и другими специальными способами.

Механический способ – 80-85% выполняется этим способом, путем отделения грунта резанием с помощью землеройных машин (одноковшовых и многоковшовых экскаваторов) работающих на транспорт или в отвал, или землеройно-транспортных машины: бульдозеры, скреперы, грейдеры, грейдеры-элеваторы и канавокопатели.

Гидромеханический способ – гидромониторами – размывают грунт, транспортируют и укладывают или всасывают грунт со дна водоема землеснарядами.

Взрывной способ – основанный на использовании силы взрывной волны различных взрывчатых веществ, закладываемых в специально устроенные скважины, является одним из мощных средств механизации трудоемких и тяжелых работ.

Комбинированный способ – сочетает механический с гидромеханическим или механический со взрывным.

Специальные способы – разрушают грунт ультразвуком, током высокой частоты, термическими установками и др.

Для подготовительных работ применяют кусторезы, корчеватели, рыхлители и др.

Грунт транспортируют автосамосвалами, автоприцепом, транспортерами, ж.д. транспортом и гидравлическим способом.

Для уплотнения грунта применяют всевозможные катки, трамбовочные и вибрационные машины.

Одноковшовый экскаватор – самоходная землеройная машина циклического действия; навесное оборудование: прямая лопата, обратная лопата, драглайн, грейфер, струг и засыпатель.

Кроме того применяют сменное оборудование: кран, копер, трамбующая плита, корчеватель пней, бетонолом и др.

С емкостью ковша 0,25; 0,3; 0,4; 0,5; 0,65; 1; 1,25; 2,5; 3; 4,5 м 3 – применяют в строительстве, а 40; 50; 100; 140 м 3 применяют на вскрышных работах.

Многоковшовый экскаватор – самоходная землеройная машина непрерывного действия. Бывают цепные и роторные.

Бульдозеры используются для копания, перемещения и планировки грунта, а также его зачистки в котлованах.

Применяют для послойного копания, транспортирования и отсыпки слоями грунтов. (Самые дешевые в земляных работах).

Дорожные грейдеры – самоходная машина на раме которой имеется отвал с режущим ножом. Предназначены для планировочных и профилировочных работ с грунтом.

Грейдеры-элеваторы – оборудованы дисковым плугом. Применяются для послойного резания грунта и перемещения его в отвал или транспортные средства.

2. Устройство выемок и насыпей

Устройство котлованов

Котлован представляет собой выемку, предназначенную для возведения части здания или сооружения, расположенной ниже поверхности земли, для устройства фундаментов.

Котлованы бывают с вертикальными стенками, с креплениями и с откосами.

Согласно СНиП допускается рытье котлованов с вертикальными стенками без креплений в грунтах естественной влажности с ненарушенной структурой, при отсутствии грунтовых вод и глубине котлованов в насыпных, песчаных и гравелистых грунтах не более 1 м; в супесчаных и суглинках 1,25 м; в глинистых 1,5 м и особоплотных 2 м.

Крепления бывают :

подкосное анкерное шпунт

Но лучше выполнять котлован с откосами. Наибольшую допустимую крутизну откосов котлованов в грунтах естественной влажности и при отсутствии грунтовых вод принимают для выемок

глубиной до 1,5 м от 1 : 0,25 до 1 : 0;
глубиной 1,3 – 3 м от 1 : 1 до 1 : 0,25;
глубиной 3 – 5 м от 1 : 1,25 до 1 : 1,5.

Для более глубоких котлованов откосы рассчитываются.

Разработка котлована включает в себя следующие рабочие операции :

— разработка грунта с выгрузкой на бровку или погрузкой в транспортные средства;

— планировка дна котлована;

— обратная засыпка с подравниванием и уплотнением.

Рытье котлована – это ведущий процесс. Котлованы разрабатывают одноковшовым экскаватором, скрепером, бульдозером и гидромеханическим способом.

Одноковшовый экскаватор применяют :

— при строительстве жилья 0,3 – 1 м 3 ;

Устройство траншей

Траншеи представляют собой временные выемки, предназначенные для укладки в них ленточных фундаментов или монтажа трубопроводов и кабелей.

Различают 3 вида траншей : с вертикальными стенками, с откосами, и смешанные траншеи :

Траншеи с вертикальными стенками в большинстве требуют крепления, а значит дополнительный расход материалов, дополнительные трудозатраты

Без крепления можно рыть от 1 до 2 м в зависимости от плотности грунтов. Но рекомендуют сразу, укладывать трубопроводы или возводить фундамент.

В вязких грунтах роторными экскаваторами копают до 3 метров, укладывая трубопроводы (газопроводы, нефтепроводы и т.д.), крепления выполняют там, где спускаются люди.

При устройстве траншей с откосами наибольшую крутизну принимают в соответствии с углом естественного откоса и погодными условиями.

Траншеи смешанного вида устраивают при большой глубине и наличии грунтовых вод, уровень которых выше дна траншеи.

Крепления траншей бывают :

— горизонтальные или вертикальные;

— с прозорами или сплошные;

— инвентарные или неинвентарные.

Инвентарные ограждения состоят из сборно-разборных рам и инвентарных щитов, инвентарных распорок.

Обратной лопатой можно разрабатывать с вертикальными стенками. Драглайном с откосами и при наличии грунтовых вод.

Если траншеи не глубокие, то отвал организовывают рядом с траншеей (движение боковое или торцевое).

Если траншея глубокая, то отвал с двух сторон и экскаватор движется по зигзагу.

Многоковшовый экскаватор используется при разработке траншей для укладки трубопроводов.

Эксплутационная сменная производительность многоковшового экскаватора :

c – продолжительность смены;

n₁ – количество разгружаемых ковшей в минуту, зависит от скорости движения и расстояния между ними;

k1 – коэффициент использования экскаватора;

k3 – коэффициент загрузки ковшей;

Если грунт в траншее перебран, то укладывают песок или мелкий щебень и его трамбуют (но не грунт). При разработке траншей под фундаменты, грунт из под экскаватора обычно увозят автосамосвалами.

Иногда в очень стесненных условиях или при прохождении трубопроводов через дорогу или другие препятствия, копают штольни или выполнят прокол (бестраншейная прокладка).

Крепление траншей разбирают снизу вверх, но могут и оставлять (например, в плывунах).

Обратная засыпка траншей выполняется после геодезической съемки уложенных трубопроводов или других коммуникаций.

Засыпку выполняют в два этапа: сначала присыпают трубу на 0,2 м песком или мелким щебнем, а затем все остальное с послойным уплотнением.

Устройство подводных траншей

Подводные траншеи устраивают для прокладки дюкеров.

Траншею всегда разрабатывают с откосами, крутизну которых принимают для песчаных грунтов от 1:1,5 до 1:3, для супесков и суглинков 1:1 – 1:2, для глин 1:0,5 – 1:1.
При ширине разработки траншей учитывают скорость течения реки (у малых рек русло отводят).

Разработку подводных траншей в зависимости от местных условий выполняют экскаватором, канатно-скреперной установкой, землеснарядами, гидромониторами.

В некоторых случаях траншеи разрабатывают вручную.

Устройство земляного полотна

Земляное полотно является основанием верхнего строения автомобильных и железных дорог, состоит из насыпей и выемок.

Крутизну откоса принимают в зависимости от рода грунта и высоты насыпи.

Для несвязных грунтов при высоте насыпи до 6 м, рекомендуют крутизну откоса 1:1,5.

Насыпи от 6 м и выше должны иметь откосы ломаного профиля, более пологие в нижней части.

Процесс устройства земляного полотна состоит из 2-х работ : подготовительной и основной.

Подготовительная – очистка трассы и разбивка полотна.

Основная – разработка, перемещение, планировка и уплотнение грунта.

На каждом участке земляного полотна грунт разрабатывается машинами одного или нескольких типов, которые выбирают с учетом условий их применения и обеспечения наибольшей производительности.

Бульдозеры применяют при устройстве выемок до 2 м и насыпей высотой 1 – 1,5 м при длине перемещения 80 – 100 м.

Скреперы применяются для продольного перемещения грунта из выемок в насыпь при расстоянии перемещения более 100 м, а также когда устраивают насыпи из боковых резервов.

Грейдеры-элеваторы – целесообразно применять при возведении невысоких (до 1 метра) насыпей из резервов в равнинной местности. Фронт работ каждой машины должен быть в пределах 1,2 – 3 км, длина захватки не менее 400 м.

Грейдеры и автогрейдеры в основном предназначены для планировочных и профилированных работ, можно также применять в качестве основных машин при возведении земляного полотна с высотой насыпи до 0,75 м.

Экскаваторы – прямая лопата или драглайн применяют, где сосредоточенные массы грунта по высоте не менее нормального забоя.

Средства гидромеханизации применяют если в зоне работ по устройству земляного полотна есть естественные водоемы и источники электроэнергии.

Крепление откосов постоянных земляных сооружений и берегов

При строительстве земляного полотна, каналов, водопроводно-канализационных и других сооружений приходится выполнять работы по креплению откосов и берегов.

Грунт откосов и берегов закрепляют органическими вяжущими (битум), засевом трав, устройство защитной одежды в виде одерновки, а также хворостом, камнем, ж/б плитами и специальными защитными сооружениями.

Более прочным креплением является мощение или каменная наброска в плетневых клетках размером от 1 х 1 до 1,2 х 1,2 м.

3. Вспомогательные работы при производстве земляных работ

Водоотлив

Выемки в водоносных грунтах разрабатывают с применением открытого водоотлива или искусственного водопонижения уровня грунтовых вод.

Водоотлив применяется при небольшом поступлении воды.

Недостатки водоотлива :

— Размывает стенки выемок;

— Приток воды затрудняет выемку грунта;

— Дно котлована не всегда сухое.

Поэтому устраивают искусственное понижение уровня грунтовых вод.

Водопонижение

Понижение уровня грунтовых вод осуществляют : с применением легких иглофильтровальных установок, обеспечивающих одноярусное понижение уровня грунтовых вод до 4 – 5 м, а при двухъярусном на 7 – 9 м; эжекторных иглофильтров, допускающих одноярусное понижение уровня грунтовых вод до 15 – 20 м; и трубчатых колодцев с глубинными насосами.

Легкие иглофильтровальные установки состоят из комплекса иглофильтров, всасывающего коллектора и насосов.

Погружают трубы гидравлическим методом или бурением. Для глубоких котлованов может быть 2 и 3 яруса.

Для траншей, возможно устраивать с одной стороны.

Иглофильтры с эжекторным устройством применяют для понижения уровня грунтовых вод одним ярусом на глубину до 15 – 20 м.

Глубинные трубчатые колодцы осуществляют одноярусное понижение грунтовых вод на глубину до 60 м и более.

Погружные насосы устанавливают в заранее пробуренные фильтрованные скважины (обсадные трубы) d 200 – 400 мм.

Применяют также артезианские насосы.

Искусственное ограждение выемок от грунтовых вод

Выемки грунтов при проходке слоев со значительным притоком воды могут быть осуществлены под защитой ледяной водонепроницаемой стены из замороженного грунта или при помощи тиксотропных противофильтрационных экранов.

Искусственное замораживание грунтов применяется при разработке выемок в плывунах в целях создания временной водонепроницаемой ледяной стены

Тиксотропные экраны делают из бентонитовых глин или из простых глин смешанных с цементом 1:2.

Глины поглощают воду в 7 раз больше собственной массы и после водонасыщения загустевают, приобретая водоотталкивающее качество.

4. Особенности устройства земляных работ в зимних условиях

Общие сведения

Зимой структура грунта меняется: механическая прочность а также удельное сопротивление резанию и копанию резко возрастает (в несколько раз).

Поэтому земляные работы резко отличаются от летних.

Но иногда зимние условия способствуют земляным работам. Например, в болотах, при разработке илистых грунтов, грунтов, насыщенных водой.

За счет грунтовых вод весной грунт подтаивает снизу. Поэтому в момент оттаивания грунтовые воды повышаются.

Температура внутри грунта распределяется в зависимости от глубины.

Источник