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 :
Планировка площадки;
Котлованы и траншеи;
Земляные полотна дорог;
Дамбы;
Плотины;
Каналы и др.
Земляные сооружения делятся на :
Постоянные;
Временные.
К постоянным относятся котлованы, траншеи, насыпи, выемки.
К постоянным земляным сооружениям предъявляются требования :
Должно быть прочным, т.е. сопротивляться временным и постоянным нагрузкам;
Устойчивым;
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 :
Связные - глинистые;
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 :
Объемная масса;
Влажность;
Размываемость
Сцепление;
Разрыхленность;
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.
При влажности до 5% - грунты называются сухие.
При влажности от 5 до 15% - грунты называются маловлажными.
При влажности от 15 до 30% - грунты называются влажные.
При влажности более 30% - грунты называются мокрые.
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 К р |
Остаточная разрыхленность К ор |
|
Песчаные грунты |
1,08 - 1,17 |
1,01 - 1,025 |
|
Суглинки |
1,14 - 1,28 |
1,015 - 1,05 |
|
Глины |
1,24 - 1,30 |
1,04 - 1,09 |
|
Мергели |
1,30 - 1,45 |
1,10 - 1,20 |
|
Скальные |
1,45 - 1,50 |
1,20 - 1,30 |
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 |
|
|
Глина |
1: 1 |
1: 1,5 |
1: 3,75 |
|||
|
Суглинок средний |
1: 0,75 |
1: 1,25 |
1: 1,75 |
|||
|
Суглинок легкий |
1: 1,25 |
1: 1,75 |
1: 2,75 |
|||
|
Песок мелкозернистый |
1: 2,25 |
1: 1,75 |
1: 2,75 |
|||
|
Песок среднезернистый |
1: 2 |
1: 1,5 |
1: 2,25 |
|||
|
Песок крупнозернистый |
1: 1,75 |
1: 1,6 |
1: 2 |
|||
|
Растительный грунт |
1: 1,25 |
1: 1,5 |
1: 2,25 |
|||
|
Насыпной грунт |
1: 1,5 |
1: 1 |
1: 2 |
|||
|
Гравий |
1: 1,25 |
1: 1,25 |
1: 1,5 |
|||
|
Галька |
1: 1,5 |
1: 1 |
1: 2,25 |
|||
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 :
ΣH 1 - сумма отметок точек, где имеется одна вершина квадрата;
ΣH 2 - сумма отметок точек, где имеются две вершины квадрата;
ΣH 4 - сумма отметок точек, где имеются четыре вершины квадрата;
n - Количество квадратов.
При разбивке на треугольники, по формуле :
ΣH 1 - сумма отметок точек, где имеется одна вершина треугольника;
ΣH 2 - сумма отметок точек, где имеются две вершины треугольника;
ΣH 3 - сумма отметок точек, где имеются три вершины треугольника;
ΣH 6
- 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 + С нр ≤ С вн
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.
Самое большее на стройке обычно 2,5 м 3 .
Многоковшовый экскаватор - самоходная землеройная машина непрерывного действия. Бывают цепные и роторные.
Бульдозер - навешивается нож-отвал к трактору. Мощность трактора 55 - 440 кВт (от 75 до 60 л.с.).
Бульдозеры используются для копания, перемещения и планировки грунта, а также его зачистки в котлованах.
Скреперы - состоят из ковша и ходовой части на пневмоходу. Бывают прицепные скреперы с емкостью ковша 2,25 - 15 м 3 , самоходные 4,5 - 60 м 3 . Рабочая скорость передвижения 10 - 35 км/час.
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;
Транспортирование грунта;
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 ;
В промышленном строительстве 0,5 - 2,5 м 3 иногда 4 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.
Для разработки траншей применяют одноковшовые экскаваторы: обратная лопата или драглайн с емкостью ковша 0,3 - 1 м 3 .
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;
n 1 - количество разгружаемых ковшей в минуту, зависит от скорости движения и расстояния между ними;
k1 - коэффициент использования экскаватора;
k3 - коэффициент загрузки ковшей;
g - ёмкость ковша.
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.
Первые кристаллы льда в грунтовой воде появляются при t = -0.1° С. Замерзание грунта начинается с - 6° С и ниже.
В рыхлых грунтах песок, супесок вода замерзает при t = (- 2°С - 5°С), в глинистых при t = (- 7°С - 10°С).
Температура внутри грунта распределяется в зависимости от глубины.
|
Температура грунта, в °С |
Глубина, в м |
|
|
Без снега |
Снег 35 см |
|
|
0,75 |
||
|
0,75 |
||
|
1,25 |
1,15 |
|
|
1,85 |
1,75 |
|
|
2,25 |
||
Глубина промерзания грунта зависит от :
Влажности - чем выше влажность, тем больше глубина. При влажности 30 - 40% приводит к пучению грунта;
Уровня грунтовых вод - чем ближе к поверхности грунтовые воды, тем меньше промерзание;
Характера зимы и времени выпадения снега. Чем резче колебания наружного воздуха, тем больше глубина промерзания.
Глубину промерзания можно определить по следующей формуле (грунт не покрыт снегом) :
H - глубина промерзания
k - коэффициент, учитывающий особенности грунта:
Глина - 1;
Суглинок - 1,06;
Супесь - 1,08;
Песок - 1,12.
z - число дней зимы до расчетного дня.
t - средняя температура наружного воздуха за период от начала зимы до расчетного дня.
Кроме того глубину промерзания можно определить по различным графикам и таблицам. А вообще глубину промерзания определяют в натуре.
Предохранение грунта от промерзания
Вообще предохранять грунт от промерзания трудно.
Наиболее простым является рыхление: боронование глубиной 0,15 - 0,2 м, вспашка 0,25 - 0,35 м, глубокое рыхление экскаватором до 1,5 м.
Обеспечивают водоотвод осенних вод.
Устраивают снегозадержание толщиной 0,5 - 1,0 м. Для утепления укрывают сухим торфом, листвой, шлаком (опилом нельзя).
Водовоздушное покрытие пеной из поверхностно-акивных веществ (ПАВ), устраевоемое при помощи пеногенераторных установок слоем 30 - 40 см снижает глубину промерзания в 10 раз.
Но утепление грунта целесообразно лишь в первой половине зимы.
Рыхление мерзлого грунта
При промерзании грунта до 0,1 м разрабатывается без рыхления.
Мерзлый грунт разрыхляют взрывным или механическим способом .
Взрывной способ рыхления выгоден при глубине промерзании более 0,8 м (способ дешевый).
Объем делят на захватки, бурят шпуры, закладывают взрывчатку, взрывают и разрабатывают обычным способом.
Механизированное рыхление при глубине 0,25 - 0,4м рыхлителем или экскаватором с ковшом 0,5 - 1 м 3 .
Если глубина промерзания 0,5 - 0,7 м и объем не большой применяют молоты свободного падения, которые имеют форму клина или шара, бетоноломы на базе гидравлического экскаватора.
При глубине промерзания до 1,3 м лучше применять дизельмолот с клином.
Кроме того, мерзлый грунт можно нарезать барой на блоки, которые затем удаляются.
Небольшой объем работ выполняют отбойными молотками.
Оттаивание мерзлого грунта
Этот способ применяют при небольших объемах работ, обычно в стесненных условиях.
Грунт можно оттаивать :
Горячей водой;
Паром;
Электрическим током;
Огневым способом;
Химическим способом (негашеной известью).
Горячую воду или пар подают через иглы, помещенные в предварительно пробуренные шпуры.
Электротоком - электрические иглы, электрические печи, ТЭНы, коаксиальные нагреватели, горизонтальные или забивные электроды.
Огневой способ - сжигание какого-либо топлива (торф, уголь, дрова, щепа, солярка и т.д.) под металлическим коробом или трубой.
Разработка грунта, обратная засыпка и устройство насыпей
Зимой грунт разрабатывают обычным способом.
Разработка грунта производится последовательно, быстро и укладывают фундаменты пока грунт теплый.
Неглубокие траншеи (глубиной до 1,5 м) под фундаменты - утепляют.
Обратная засыпка производится с соблюдением следующих требований: при засыпке пазух котлованов и траншей мерзлые комья должны составлять не более 15% от объема засыпок, внутри здания засыпают только талым грунтом.
Трубопроводы на 0,5 м засыпают талым грунтом.
Выше можно засыпать мерзлым грунтом, не содержащим комьев размером более 5-10 см.
Возведении насыпей земляного полотна в зимних условиях: при устройстве дорожной насыпи допускается до 20% мерзлого грунта, железнодорожной насыпи - до 30%.
Глинистые грунты в насыпи должны быть не свыше 4,5 м.
Верхний слой насыпи - талый грунт толщиной 1 м.
При планировке площадки допускается до 60% мерзлого грунта.
Основание под фундаменты можно сдавать мерзлые, но не в пучинистых грунтах.
5. Организация комплексно-механизированного процесса возведения земляных сооружений
При комплексной механизации все процессы земляных работ выполняются механизировано: рыхление, разработка грунта, транспортировка грунта, планировка, уплотнение.
Выбирается ведущая машина, которая должна использоваться наиболее полно.
К ней подбирают остальной комплект машин.
Определяют стоимость 1 м 3 переработанного грунта и комплекс машин сравнивают с другим комплексом.
С с - удельные затраты на 1 м 3
С 0 - общая стоимость земляных работ
V - общий объем
С м.см. - стоимость машиносмены в руб.
T - продолжительность работы машины на данном объекте
С д - дополнительные затраты связанные с организацией производства земляных работ, руб.(устройство дорог, содержание дорог и т.д.)
З - зарплата рабочих не учтенная в стоимости машин.
6. Контроль качества земляных работ и их приемка
Необходимо систематически проверять выполнение работ проектной документации и требований СНиП 3.02.01-87 «Земляные сооружения, основания и фундаменты».
Необходимо вести журнал работ, в котором отражаются свойства грунта (пластичность, влажность, вязкость и т.п.).
После устройства выемок составляется трехсторонний акт (заказчик, подрядчик, геолог или проектировщик) о соответствии несущего основания проекту для возможности ведения дальнейших работ.
При сдаче земляных сооружений исполнитель должен представить комиссии исполнительные чертежи, в которых нанесены все изменения, отступления от проекта, акты скрытых работ, акты испытания грунта, акты геодезических съемок.
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 :
Планировка площадки;
Котлованы и траншеи;
Земляные полотна дорог;
Плотины;
Каналы и др.
Земляные сооружения делятся на :
Постоянные;
Временные.
К постоянным относятся котлованы, траншеи, насыпи, выемки.
К постоянным земляным сооружениям предъявляются требования :
Должно быть прочным, т.е. сопротивляться временным и постоянным нагрузкам;
Устойчивым;
Хорошо сопротивляться атмосферным влияниям;
Хорошо сопротивляться размывающим действиям;
Должны обладать безосадочностью.
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 :
Связные – глинистые;
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 :
Объемная масса;
Влажность;
Размываемость
Сцепление;
Разрыхленность;
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.
При влажности до 5% - грунты называются сухие. При влажности от 5 до 15% - грунты называются маловлажными. При влажности от 15 до 30% - грунты называются влажные.
При влажности более 30% - грунты называются мокрые.
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.
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 | Угол в град | Отношение высоты к заложению | Угол в град | Отношение высоты к заложению | ||
| Глина | 1: 1 | 1: 1,5 | 1: 3,75 | |||
| Суглинок средний | 1: 0,75 | 1: 1,25 | 1: 1,75 | |||
| Суглинок легкий | 1: 1,25 | 1: 1,75 | 1: 2,75 | |||
| Песок мелкозернистый | 1: 2,25 | 1: 1,75 | 1: 2,75 | |||
| Песок среднезернистый | 1: 2 | 1: 1,5 | 1: 2,25 | |||
| Песок крупнозернистый | 1: 1,75 | 1: 1,6 | 1: 2 | |||
| Растительный грунт | 1: 1,25 | 1: 1,5 | 1: 2,25 | |||
| Насыпной грунт | 1: 1,5 | 1: 1 | 1: 2 | |||
| Гравий | 1: 1,25 | 1: 1,25 | 1: 1,5 | |||
| Галька | 1: 1,5 | 1: 1 | 1: 2,25 |
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.
Угол естественного откоса
Угол естественного откоса
Угол естественного откоса - угол, образованный свободной поверхностью рыхлой горной массы или иного сыпучего материала с горизонтальной плоскостью. Иногда может быть использован термин «угол внутреннего трения».
Частицы материала, находящиеся на свободной поверхности насыпи, испытывают состояние критического (предельного) равновесия. Угол естественного откоса связан с коэффициентом трения и зависит от шероховатости зерен, степени их увлажнения, гранулометрического состава и формы, а также от удельного веса материала.
По углам естественного откоса определяются максимально допустимые углы откосов уступов и бортов карьеров, насыпей, отвалов и штабелей. угол естественного откоса из различных материалов
Список из различных материалов и их угла естественного откоса. Данные приблизительные.
| Материал (условия) | Угол естественного откоса (градусы) |
|---|---|
| Пепел | 40° |
| Асфальт (измельченный) | 30-45° |
| Кора (деревянные отходы) | 45° |
| Отруби | 30-45° |
| Мел | 45° |
| Глина (сухой кусок) | 25-40° |
| Глина (мокрой раскопки) | 15° |
| Семена клевера | 28° |
| Кокос (измельченный) | 45° |
| Кофе зерна (свежие) | 35-45° |
| Земля | 30-45° |
| Мука (пшеница) | 45° |
| Гранит | 35-40° |
| Гравий (насыпной) | 30-45° |
| Гравий (натуральный с песком) | 25-30° |
| Солод | 30-45° |
| Песок (сырой) | 34° |
| Песок (с водой) | 15-30° |
| Песок (влажный) | 45° |
| Пшеница сухая | 28° |
| Кукуруза сухая | 27° |
См. также
Примечания
Wikimedia Foundation . 2010 .
Смотреть что такое "Угол естественного откоса" в других словарях:
угол естественного откоса - Предельный угол, образуемый свободным откосом сыпучего грунта с горизонтальной плоскостью, при котором не происходит нарушения устойчивого состояния [Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя СССР)] угол… … Справочник технического переводчика
Максимальный угол наклона откоса, сложенного г. п., при котором они находятся в равновесии, т. е. не осыпаются, не оползают. Зависит от состава и состояния г. п., слагающих откос, их водоносности, а для глинистых п. и высоты откоса. Геологический … Геологическая энциклопедия
Угол (естественного) откоса - (Böschungswinkel) – угол относительно горизонтали, образующийся при насыпании сыпучего материала. [СТБ ЕН1991 1 1 20071.4] Рубрика термина: Общие, заполнители Рубрики энциклопедии: Абразивное оборудование, Абразивы, Автодороги … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
угол естественного откоса - Предельная крутизна склона, при которой слагающие его рыхлые отложения находятся в равновесии (не осыпаются). Syn.: естественный откос … Словарь по географии
угол естественного откоса - 3.25 угол естественного откоса: Угол, образованный образующей откоса с горизонтальной поверхностью при отсыпке сыпучего материала (грунта) и близкий к значению его угла внутреннего трения. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
УГОЛ ЕСТЕСТВЕННОГО ОТКОСА - угол, при котором неукрепленный откос песчаного грунта еще сохраняет равновесие, или угол, под которым располагается свободно насыпаемый песок. У. е. о. определяется в воздушно сухом состоянии и под водой … Словарь по гидрогеологии и инженерной геологии
угол естественного откоса - угол у основания конуса, образованный при свободной насыпке сыпучего материала на горизонтальную плоскость; характеризует сыпучесть этого материала; Смотри также: Угол угол смачивания угол касания … Энциклопедический словарь по металлургии
Предельный угол, образуемый свободным откосом сыпучего грунта с горизонтальной плоскостью, при котором не происходит нарушения устойчивого состояния (Болгарский язык; Български) ъгъл на естествения откос (Чешский язык; Čeština) úhel přirozeného… … Строительный словарь
Экологический словарь
УГОЛ ЕСТЕСТВЕННОГО ОТКОСА ПОЧВЫ - (грунта) наибольшая возможная величина угла, который образует с горизонтальной поверхностью устойчивый откос насыпи сухой почвы (грунта), или влажной почвы (грунта) под водой. Экологический словарь, 2001 Угол естественного откоса почвы (грунта)… … Экологический словарь
При строительстве фундаментов или прокладке коммуникаций в грунте требуется рыть котлованы и траншеи. Земляные работы обязательно сопровождаются мероприятиями по технике безопасности. Они определяют правила закрепления боковых сторон и дна. Чтобы определить угол откоса котлована, используется таблица. Ее применение позволяет для грунта на строительном участке подобрать нужный уровень наклона стен вырытого углубления к его дну, чтобы не произошло обрушение.
Виды земляных сооружений
Строительство зданий и коммуникационных сооружений сопряжено с проведением трудоемких земляных работ. Под ними подразумевают разработку грунта при рытье котлованов и траншей, его транспортировку, складирование.
Земляными сооружениями являются насыпи, выемки. Они могут быть постоянного типа и временного. Первые делают для продолжительной эксплуатации. К ним относятся:
- каналы;
- плотины;
- водохранилища;
- дамбы и прочие сооружения.
Временные выемки – это траншеи и котлованы. Они предназначены для проведения последующих строительных работ.
Котлован — это выемка, ширина и длина которой практически не отличаются заметно по размерам. Они необходимы для сооружения фундаментов под постройки.
Траншея же представляет собой борозду большой протяженности по сравнению со своим поперечным сечением. Предназначена она для монтажа коммуникационных систем.
По требованиям ГОСТ 23407-78 рытье котлованов, траншей в населенных пунктах, местах движения транспорта, либо людей, должно сопровождаться созданием защитных ограждений. Их устанавливают по периметру рабочего участка. На них размещают предупреждающие знаки и надписи, а ночью задействуют даже сигнальное освещение. Также специально оборудуют мостики для движения людей.
Откосы – это наклонные боковые стенки выемок или насыпей. Важной характеристикой их является уклон (крутизна). Окружающие откосы горизонтальные поверхности называются бермами.
Под дном выемки понимают ее нижнюю, плоскую часть. Бровка является верхней кромкой созданного откоса, а подошва – нижней частью.
При эксплуатации земляных сооружений они не должны:
- изменять своих очертаний и линейных размеров;
- просаживаться;
- размываться водой или поддаваться действию осадков.
Прокладка водопроводов, подземных линий электропитания, канализации, строительство фундаментов под здания не обходятся без рытья траншей, либо котлованов. В строительстве приняты специальные определения для обозначения элементов конструкций данного типа. Все работы обязательно должны проводиться со строгим соблюдением правил безопасности, чтобы свести к минимуму возможность возникновения несчастных случаев.
Разновидности котлованов
Рытье выемок под основание сооружения – это ответственное дело, требующее больших временных, денежных, трудовых затрат. Котлованы принято разделять сегодня по следующим признакам:
- наличию откосов;
- применению креплений, предназначенных для предотвращения осыпей грунта;
- типу боковых поверхностей (стенок).
Стенки котлованов могут быть:
- вертикальные;
- наклонные;
- ступенчатые.
Чтобы земляные работы выполнить правильно, вначале проводят исследования на стройплощадке. Эти мероприятия включают такие операции:
- анализ свойств грунта: установление его группы и вида;
- определение нагрузок от возводимой постройки;
- вычисление глубины выемки;
- установление наличия старых коммуникаций;
- определение глубины залегания подземных вод;
- анализ погодных условий местности.
Выбор способа проведения работ определяется в зависимости от следующих факторов:
- типа и габаритов строимой конструкции;
- глубины заложения фундамента;
- объема предстоящей деятельности.
Если планируется сооружение мелкозаглубленного основания ленточного, либо столбчатого типа, то грунт можно разрабатывать без привлечения техники, вручную. Когда необходимо построить дом, имеющий подвал, либо цокольный этаж, тогда в работах понадобится задействовать землеройные механизмы.
Для извлечения основной массы грунта из выемки часто используют экскаваторы различных видов, оснащенные обратной, либо прямой лопатой. Работы, связанные с рытьем котлована, следует выполнять, не нарушая при этом плотность грунта на дне фундамента. Это требование реализуется на практике путем его недобора, величина которого составляет от 5 до 20 см.
Зачистку земли с боков и со дна выемки до плановой отметки производят вручную рабочие. При этом следует обязательно следить за укреплением ее стен с помощью откосов, либо за счет монтажа специальных конструкций. Выпадение осадков и подъем грунтовых вод весной, летом, воздействие морозов зимой – все это способствует разрушению котлована.
Грунт из котлована сразу же должен быть вывезен или размещен на стройплощадке не ближе, чем через 1 м от его края. Для отвода почвенных вод создают дренажную систему.
Важным моментом при рытье котлованов является создание рабочего пространства нужных по правилам размеров. Оно должно занимать не менее полуметра от фундаментной опалубки до подошвы уклона. Крутизну откосов котлована выбирают по таблицам или графикам, приведенным в СНиП 3.02.01-87.
Виды и назначение траншей
Прокладка под различные коммуникации траншей – это наиболее распространённый вид земляных работ. Рытье их вручную происходит медленно и обходится недешево, поэтому зачастую используют технику, которую покупают или арендуют.
По назначению выемки данного вида разделяют на такие типы:
- для заземления;
- водопроводные;
- кабельные;
- газопроводные;
- дренажные (водоотводные);
- канализационные.
По конструкции траншеи бывают 3 видов:
- прямоугольные;
- трапецеидальные;
- смешанные.
Внутри траншей без уклонов боковых стенок для повышения уровня безопасности людей устанавливают распорки. Укрепление откосов проводить не требуется, потому что их делают с целью защиты от обвалов. Траншеи, предназначенные для прокладки коммуникаций, вырывают различной глубины, используя разную технику.
Грунт: группы и виды
Из-за того, что земляные сооружения создают в грунтах, обязательно следует знать основные их характеристики. От них напрямую зависит подходящий тип фундамента. Выбор осуществляют с учетом достижения максимально возможного уровня надежности и стойкости возводимого основания.
Основные свойства грунта определяются следующими факторами:
- формой, размером, прочностью, расположением частиц, входящих в его состав;
- степенью взаимосвязи между ними;
- способностью составляющих веществ к растворимости, поглощению влаги.
Грунт характеризуют с помощью таких коэффициентов:
- сжимаемости;
- трения;
- пластичности;
- разрыхления.
Классификация предусматривает деление грунтов по различным критериям. Существуют следующие их виды:
- песчаные;
- пылеватые;
- глинистые;
- скалистые;
- обломочные.
В зависимости от содержания воды выделяют грунт:
- сухой (присутствует до 5% влаги);
- влажный (5-30%);
- мокрый (содержит больше 30 % воды).
Деление по группам представлено в таблице далее.
| Категория | Входящие разновидности грунта |
|---|---|
| 1 | супесь, песок, суглинок лёгкий (влажный), торф, грунт растительного слоя |
| 2 | легкая влажная глина, мелкий и средний гравий, суглинок |
| 3 | плотный суглинок, средняя и тяжелая (разрыхленная) глина |
| 4 | мерзлые грунты (глинистые, суглинистые, торфяные, песчаные, супесчаные, растительный слой), тяжелая глина |
| 5 | непрочный известняк и песчаник, сланец крепкий глинистый, вечномерзлые (с примесями щебня, гальки, валунов, гравия до 10%), моренные и речные (с содержанием крупных размеров валунов и гальки до 30%) |
| 6 | крепкие сланцы, глинистый песчаник, известняк мергелистый, непрочные змеевик и доломит, речные и моренные (включения валунов и гальки – до 50%), вечномерзлые (с долей гравия, валунов, гальки, щебня – до 20%) |
| 7 | твердый известняк и песчаник, доломит, змеевик, слюдяные и окварцованные сланцы, мрамор, вечномерзлые (каменные компоненты составляют до 70% объема) |
Также грунты разделяют на следующие разновидности:
- плывуны;
- мягкие;
- средние;
- крепкие.
Структура и свойства почвы на строительном участке играют главную роль при проведении расчетов во время проектирования фундамента. Это связано с тем, что в зависимости от вида грунта находится его несущая способность. Также каждая разновидность по-своему реагируют на погодные условия.
План проведения земляных работ, требования к ним
Проведение земляных работ проходит в ряд этапов. Они прописаны в СНиП 3.02.01-87. Основные стадии процесса следующие:
- выполнение подготовительных мероприятий;
- опытно-производственная часть;
- создание котлована или траншеи;
- проведение контрольных мероприятий;
- приемка выполненных работ.
СНиП 3.02.01-87 предусматривает такие требования:
- разрабатывать рабочий проект допускается только специалистами, которые имеют нужную квалификацию, опыт;
- между ними должна быть обеспечена связь и координация действий в вопросах проектирования, строительства, инженерных решений;
- постоянно необходимо контролировать качество производства строительных работ на площадке;
- реализовывать проект должен персонал, имеющий соответствующую квалификацию;
- возведенное сооружение допускается использовать только назначению согласно с проектом;
- мероприятия по техническому обслуживанию конструкции и сопутствующих ей инженерных коммуникаций должны поддерживать ее в безопасном, рабочем состояние все время эксплуатации.
При рытье котлованов и траншей необходимо придерживаться предписаний:
- правил организации их строительства;
- норм проведения геодезических работ;
- нормативов по охране труда;
- разделов правил пожарной безопасности, касающихся проведения строительных работ.
Земляные сооружения должны создаваться строго по действующему проекту.
Ведение работ взрывным метолом требует соблюдения соответствующих правил безопасности при их производстве.
Применяемые в работе материалы, конструкции, изделия должны отвечать требованиям стандартов и проекта. Их замену допускается проводить только после предварительного согласования с организацией, разработавшей документацию, заказчиком.
Выделяют такие виды контроля во время проведения земляных работ:
- входной;
- операционный;
- приемочный.
Контроль осуществляют в соответствии с СП 48.13330.
Приемка работ происходит с оформлением необходимой документации (актов), подтверждающих их выполнение.
Рассмотренные требования в индивидуальном строительстве сильно упрощаются. Небольшие постройки часто возводят без каких-либо проектов, а глубина выемок при этом не превышает 1,5-2 м, но соблюдать технику безопасности необходимо всегда.
Меры безопасности при рытье котлованов
Грунт с боковых стенок котлована или траншеи в результате действия на них силы тяжести может сдвинуться и засыпать дно выемки. Из-за неконтролируемого обрушения земляных масс возможны несчастные случаи с людьми. Также разрушения приводят к возрастанию затрат труда и средств: потребуется восстанавливать плановый контур выемки, делать обратную засыпку основания большим объемом грунта.
Чтобы предотвратить осыпания и свести возможность материальных убытков к минимуму, следует еще на стадии проектирования правильно рассчитать согласно СНиП 111-4-80 крутизну откосов создаваемой выемки.
Если глубина траншеи или котлована, в среднем, превышает 1,25 метра, то необходимо укрепить их стенки с целью предотвращения возможных обрушений, земляных оползней. По контуру вырытых сооружений должны оставаться свободные от вынутой грунтовой массы полосы, минимальная ширина которых составляет более 0,6 м. Земля с выемки не должна скатываться обратно.
Параметры боковых откосов перед разработкой котлована должны быть определены правильно. Это позволит:
- предотвратить возможность возникновения обрушений;
- выполнить оптимальный объем земляных работ;
- избавит от затрат на переделку уклонов во время проведения строительных работ.
Предотвращение оползней – это главная задача обеспечения техники безопасности для персонала.
Соответствие откосов оптимальным углам наклона для данного вида грунта минимизирует денежные и трудовые затраты на проведение обратной засыпки, переделки.
Перед началом работ проводят геологические и гидрологические обследования участка под застройку. При наличии почвенных вод, неустойчивых грунтов, либо при необходимости рытья выемки более 5 м глубиной – создают проект под выявленные индивидуальные условия.
По СНиП 111-4-80 для невлажных грунтов, имеющих равномерную структуру, можно при рытье траншей или котлованов оставлять вертикальные боковые стены. При этом должны отсутствовать сооружения вблизи от выемок и подземные воды. Допустимая глубина выемок для разных грунтов с вертикальными стенами составляет для:
- гравийных, песчаных – 1 м;
- супесей – 1,25 м;
- глинистых и суглинистых – не более 1,5 м;
- сильно плотных – 2 м.
В котлованах, имеющих глубину около 1,25 м, требуется использовать стремянки, которые будут возвышаться над землей на высоты не меньше 1 м. В более глубоких выемках применяют лестничные марши.
Боковые поверхности котлованов допускается укреплять обстройкой. В случае возможности возникновения дополнительных нагрузок, либо вымываний откосов, их укрывают пленкой или проводят торкретирование (бетонирование тонким слоем).
Таблица откосов
Когда нужно выкопать выемку от 1,5 м глубиной, тогда следует принимать угол откоса котлована по таблице, приведенной в СНиП 111-4-80. В ней учтены как разновидность грунта, так и глубина заложения основания.
В строительной литературе, нормативах, правилах крутизна откоса выемки измеряется в градусах (углом), либо отношением его высоты к заложению.
Таблица крутизны откосов для котлованов разной глубины и на различных видах грунта представлена ниже.
Несмотря на наличие откосов, остается вероятность обрушений грунтовой массы под действием веса задействованной техники. Поэтому расстояние от стоянки машин до их подошвы также регламентируется СНиП.
Когда на стройплощадке присутствует грунт разных видов, тогда крутизну откосов выбирают по самой неустойчивой его разновидности.
Имеющиеся включения валунов, камней рекомендуется убирать с помощью экскаватора для предотвращения возможности оползней, обрушений.
Стенки выемок глубиной до 3 м закрепляют согласно проектным указаниям.
Если в худшую сторону изменяется на рабочем участке связность грунта при попадании в него воды, во время высыхания, под действием низких температур, то рекомендуется обустраивать откосы меньшей крутизны, либо с отступами.
Когда формируют боковые поверхности котлованов глубиной до 3 м со ступеньками, то ширина последних должна быть минимум 1,5 м. При этом откосы также должны быть сделаны.
Если проектная глубина выемки превышает 5 м, либо значение крутизны стенки котлована отличается от табличной величины, тогда устойчивость откосов необходимо рассчитывать.
Котлованы, либо траншеи, вырытые в осенние или зимние морозы, во время весенних оттепелей обязательно осматривают и определяют устойчивость их откосов.
При рассмотренных в таблице углах откосов для каждого вида грунта и глубины котлована рабочие могут находиться в выемке без необходимости закрепления уклонов. Если уклоны подверглись увлажнению, то перед началом работ проводят их осмотр на наличие трещин, отслоений.
Способы проведения земляных работ, используемые механизмы
В зависимости от грунта, в работах по обустройству траншей и котлованов используется разная техника, применяются различные методы ведения разработки участков под строительство. Они отличаются трудоемкостью и уровнем требуемых материальных затрат. Согласно СНиП 111-4-80 выделяет такие способы:
- гидромеханический;
- механический;
- проведение взрывных работ.
Механический способ разработки котлованов и траншей является основным. Суть его заключается в рытье грунта с применением землеройных (экскаваторов) машин, либо землеройно-транспортных (скреперов, бульдозеров, грейдеров).
Гидромеханический способ базируется на размывании грунтовой массы струей воды от гидромонитора. Затем происходит всасывание полученного раствора земснарядом.
Взрывные работы применяют в основном при проведении загородного строительства. Предварительно в земле бурят отверстия (скважины). Далее в них закладывают взрывчатку и подрывают ее. Образовавшуюся рыхлую массу вывозят с помощью техники.
Механический способ состоит из ряда этапов:
- рыхления грунта;
- разработки горной массы;
- ее транспортировки;
- выравнивания, уплотнения боковых уклонов и дна.
Работы по созданию выемок гидромеханическим способом проходят в следующей последовательности:
- обозначают с помощью ограждений, надписей, предупреждающих знаков зону рабочего участка;
- по нормам устанавливают гидромонитор, управляемый вручную оператором: расстояние от его насадки до стенки котлована должно быть не меньше высоты выемки, а до ближайшей воздушной ЛЭП – не менее двух промежутков, на которые способна подаваться струя воды данной техникой;
- за охранным периметром линий электропередачи размещают пульпопроводы, водоводы;
- ограждают места отвалов намытой земляной массы;
- производят размывание и выемку.
Управлять гидромонитором при грозе запрещается.
Проведение взрывных работ регламентируется соответствующими правилами.
Когда выполняют механическое разрыхление земляной массы ударным методом, тогда рабочие не должны находиться в радиусе 5 м от места проведения рыхления.
Любая техника должна располагаться при работе согласно действующим нормативам и правилам. Отступление от них часто вызывает возникновение несчастных случаев.
Технологии закрепления грунтов
В зависимости от геологических характеристик строительного участка и климатических особенностей местности, глубины выемки, особенностей сооружаемой или реконструируемой постройки на практике применяют различные способы закрепления грунтов. Технологии позволяют улучшить их в плане сопротивления разрушению. В СНиП111-4-80 выделены следующие способы закрепления:
- термический;
- цементный;
- с помощью цементного раствора.
Очень часто используют различные виды механических креплений. По конструкции различают такие их типы:
- подкосные;
- консольно-распорные;
- распорные;
- консольно-анкерные;
- консольные.
Выбор типа крепления производят на основании вышеизложенных факторов, влияющих на правильное проведение работ.
По исполнению и возможности быстрого монтажа-демонтажа выделяют следующие разновидности крепежа:
- стационарный;
- инвентарный;
- с промежутками;
- сплошной.
Верхняя часть креплений после их монтажа должна возвышаться над бровкой котлована или траншеи более чем на 0,15 м. При этом саму установку выполняют сверху вниз во время выемки земляных масс, а разборку – в обратном направлении при засыпке.
Распорный тип креплений получил наибольшее распространение. Используют данный вариант, если глубина траншеи не превышает 3 м. Состоит конструкция из таких элементов:
- щитов;
- распорок винтовых, либо рам;
- стоек.
Закрепление боковых поверхностей траншей проводят сразу после их отрывки.
На слабых, влажных почвах используют консольно-распорные или консольные типы креплений. Глубина выемок при этом должна находиться в пределах 3 м.
Разновидностью креплений консольного типа являются шпунтовые. Ими закрепляют стены глубоких котлованов, где присутствуют большое давление с боков и тяжелые гидрогеологические условия.
Подкосные ограждения используют редко, потому что они затрудняют проведение работ.
Способ закрепления определяется проектной документацией. При необходимости данных мероприятий во время проведения индивидуальной застройки можно взять различные крепежи в аренду, либо изготовить металлические или деревянные аналоги заводских изделий самостоятельно. Определяться с выбором в пользу того или иного варианта креплений, требуется в зависимости от условий на стройплощадке.
В роликах ниже показаны различные способы закрепления грунта склонов котлована.
Процесс формирования уклона экскаватором продемонстрирован в следующих видео.
Придание устойчивости боковым поверхностям котлованов – это первое требование, которое предъявляется при их создании. С целью обеспечения безопасных условий труда, предотвращения осыпей и соблюдения технологии строительства возводят выемки с откосами требуемой крутизны.
Если глубина котлована не превышает 1 м, то на любом виде грунта уклон на боковых поверхностях не делают, а для твердых пород оставляют вертикальные стены выемки и при заглублениях до 2 м. Откосы котлованов формируют по таблицам СНиП, если глубина до 5 м. После превышения этого значения – выполняют специальные расчеты.
Гранулометрический состав. Практически характер и качество разрушения породы четко определяется ее гранулометрическим составом. Он характеризует разрыхленную горную породу по процентному содержанию в ней частиц различной крупности и может быть изображен кривой (рис. 2.1), если по оси абсцисс отложить диаметр частиц, мм, а по оси ординат - суммарное содержание частиц диаметром, меньшим данного, в процентах.
Для характеристики неоднородности рыхлых пород используется отношение d60/d10=Kн называемое коэффициентом неоднородности (d60, d10 - максимальные диаметры кусков, составляющих 60 и 10% общего объема рыхлой породы соответственно).
Особенно важное значение гранулометрический состав породы имеет при процессах гидромеханизации. От него зависят удельный расход воды на разработку и транспортирование, наименьший допустимый уклон подошвы забоя и лотков, критическая скорость воды.
Угол естественного откоса φ - максимальный угол, образуемый свободной поверхностью рыхлой раздробленной породы с горизонтальной плоскостью. Частицы породы, находящиеся на этой поверхности, испытывают состояние предельного равновесия. Если вес частицы Р (рис. 2.2), то в состоянии предельного равновесия на свободной поверхности на частицу действуют силы: Рп - сила нормального давления, прижимающая частицу к свободной поверхности; Рτ - сила, стремящаяся сдвинуть частицу вниз; Fт - сила трения, зависящая от Рn и коэффициента трения fтр, R - реакция опоры. Поскольку частица находится в равновесии, имеем
т. е.
Таким образом, угол естественного откоса зависит от коэффициента трения между кусками породы и поверхностью, по которой возможно ее скольжение. Для рыхлой (сыпучей) среды, например песка, он может быть определен с помощью цилиндрической емкости без дна. Емкость устанавливают на горизонтальной площадке и заполняют породой. Затем емкость поднимают и порода формирует свободную поверхность, соответствующую углу естественного откоса.
В общем случае угол естественного откоса зависит от шероховатости зерен, степени их увлажнения, гранулометрического состава и формы, а также от плотности материала. С увеличением влажности до некоторого предела у таких горных пород, как уголь или песок, угол естественного откоса возрастает. С увеличением крупности и угловатости частиц он также увеличивается. В целом у рыхлых пород он находится в пределах 0-40°.
По углам естественного откоса определяют максимальные допустимые углы откосов уступов и бортов карьеров, насыпей, отвалов и штабелей.