Все о работе со специальными цементами.

Классификация, свойства, виды специальных цементов

Currently browsing разработка грунта

Охрана труда

До начала производства земляных работ необходимо установить точное размещение всех видов действующих подземных сетей. Вблизи них разработку грунта можно вести только с письменного разрешения организации, в чьем ведении находится тот или иной вид подземной сети. При этом особое внимание должно быть обращено на расположение электрокабелей, около которых разработка грунта должна выполняться под наблюдением производителя работ или мастера, а также представителя организации, эксплуатирующей кабельные сети. Разработку грунта ведут без применения ударных инструментов. Для предохранения подземных коммуникаций от повреждения при разработке грунта экскаваторами в странах Западной Европы и США применяют пластиковые ленты яркого цвета толщиной 0,15 и шириной 40 мм, которые укладывают над трубопроводами на половине глубины траншеи.
Если в области выемки обнаружены подземные сооружения, не указанные в проекте, земляные работы необходимо приостановить до выяснения их назначения. Нельзя вести земляные работы при появлении в выемках вредных газов.
Для спуска в котлованы и широкие траншеи необходимо устраивать стремянки шириной не менее 0,75 м, а спуск в узкие траншеи осуществлять по приставным лестницам. Котлованы или траншеи, разрабатываемые на городских улицах, площадях и территории эксплуатируемых кварталов, должны быть ограждены и иметь соответствующие надписи и знаки, а в ночное время сигнальное освещение. Разрабатываемый грунт в котлованах или траншеях отсыпают в насыпь не ближе 0,5 м от бровки выемки. В выемках не разрешается разработка грунта способом подкопа (подбоя).

Способы оттаивания мерзлого грунта

Оттаивание мерзлого грунта производят при небольших объемах земляных работ. В качестве теплоносителя применяют пар, горячую воду и электрический ток.
Оттаивание грунта паром ведут с помощью паровых игл, устанавливаемых в пробуренные скважины на площади будущего котлована рядами, в шахматном порядке с расстоянием между ними 1...1,5 м на глубину 0,8hпр, где hпр — глубина промерзания грунта. На строительную площадку пар поступает по магистральному паропроводу от передвижной котельной установки (если отсутствует централизованное снабжение паром). Из разводящих паропроводов пар идет к паровым иглам, сделанным из газовых труб диаметром 25 мм. Паровая игла заканчивается перфорированным конусным наконечником с нижним отверстием для выхода пара. По мере оттаивания мерзлого грунта рабочий, поворачивая паровую иглу с помощью рукояток, разрабатывает резцами талый грунт и погружает иглу на нужную глубину. Чтобы исключить возможность ожогов рук рабочего паром и выход его в атмосферу, вокруг скважины устанавливают сборный колпак. Для уменьшения теплопотерь в атмосферу колпак сверху покрывают опилками.

Комплексная механизация при разработке грунта

Мерзлый грунт, разрыхленный или разрезанный на блоки в котлованах и траншеях разрабатывают одноковшовыми экскаваторами, оборудованными прямой, обратной лопатой и драглайном.
При рыхлении мерзлого грунта стальным клином с последующей его разработкой драглайном до начала работы на площади будущего котлована убирают снег. Рыхление осуществляют по всей ширине проходки экскаватора. Впереди премеща-ется рыхлитель, а за ним экскаватор, разрабатывающий как мерзлый разрыхленный грунт, так и лежащий под ним талый грунт. Учитывая возможный разлет кусков мерзлого грунта (в момент падения клина на поверхность земли под острым углом), для безопасного производства работ расстояние от места падения клина до зоны работающего экскаватора должно быть не менее 33 м. Местоположение экскаватора фиксируется вешкой, устанавливаемой от него на 3...4 м.
Схемы работы экскаватора обратная лопата с предварительным рыхлением мерзлого грунта трех-
клинным рыхлителем, а также разрезанием на блоки баровой установкой или дисковой фрезой. При рыхлении мерзлого грунта трехклинным рыхлителем расстояние от места падения клина до зоны работы экскаватора принимают 5 м. При разрезании на блоки баровой установкой или дисковой фрезой расстояние от места резания до центра поворотной платформы экскаватора должно быть не менее 10 м. Размеры блоков зависят от мощности экскаватора, размера его ковша, глубины промерзания и вида грунта. Нарезанные блоки размером 0,5X0,5 м могут разрабатывать экскаваторы с вместимостью ковша 0,5—0,65 м3. Если в грунте устроены прорези глубиной 0,7...0,8H (H— величина промерзания), то экскаватор легко снимает блок с места, надламывая нижнюю (менее прочную) непрорезанную часть мерзлого грунта. Блоки нарезаются по ходу движения экскаватора. Сначала делают продольные прорези, а затем — поперечные. Количество машин, рыхлящих или распиливающих мерзлый грунт, определяется из условия обеспечения бесперебойной работы экскаватора. . При необходимости рыхления грунта повышенной прочности кроме продольных проходов производятся дополнительные диагональные проходы.

Рыхление и резание мерзлого грунта

Экскаваторами прямая и обратная лопата с емкостью ковша 0,5—0,65 м3 можно разрабатывать (без предварительного рыхления) мерзлый грунт толщиной до 25 см, а с емкостью ковша 1 ...1,25 м3 — до 40 см. При большей глубине промерзания и больших объемах земляных работ, когда невозможно предохранить грунт от промерзания, необходимо применять предварительное рыхление, резание на блоки или оттаивание мерзлого грунта. Рыхление производят взрывным, ударным, вибрационным и виброударным способами.
Взрывной способ является экономичным, но в городских условиях он используется ограниченно. Целесообразно его применять при больших объемах работ и глубине промерзания более 1,5 м в новых районах застройки, где вблизи нет зданий и сооружений. При наличии застройки используют жалюзийный гаситель шатрового типа из листовой стали толщиной 12 мм размером в плане 3X5 м или 2,2X4,5 м, высотой 1 ...1,5 м. Устанавливают его над группой шпуров диаметром 50...70 мм, которые располагают в шахматном порядке на расстоянии друг от друга не более 1 м, глубиной 0,8...0,9 Н (Н — толщина мерзлого слоя). Для уменьшения трудозатрат шпуры устраивают с осени до наступления морозов, закрывая их сверху удлиненными пробками. Горизонтальные рукава размещают в зоне контакта мерзлого и талого грунта.

Предохранение грунта от промерзания

В нашей стране ежегодно разрабатывают около 1 млрд. м3 мерзлого грунта, так как на значительной территории грунт более полугода находится в мерзлом состоянии. Для уменьшения трудозатрат и стоимости земляных работ грунт, подлежащий разработке в зимних условиях необходимо либо предохранить от промерзания, либо превратить его в такое состояние (рыхлый или талый), при котором могли бы его разрабатывать землеройные машины. Наиболее экономичным является первый способ, так как промерзший грунт становится во много раз прочнее обычного, находящегося в естественном состоянии.
Способы предохранения грунта от промерзания зависят от вида грунта и его влажности. Чем больше влажность и меньше пористость, грунта, тем больше он промерзает. Глинистые грунты промерзают при более низкой температуре и обладают большей прочностью, сопротивляемостью резанию и рыхлению, чем песчаные и гравелистые. При промерзании увлажненные глинистые и пылева-то-иловатые грунты вспучиваются, а скальные не изменяют свой объем и прочность. Для предохранения грунта от промерзания в зимний период на участке будущего котлована осенью ведут перекрестное (двойное) рыхление на глубину 30...40 см с перекрытием разрыхленной полосы на 20 см. Сверху выполняют боронование на глубину 10... 15 см.

Разработка грунта землесосными снарядами

Землесосные снаряды бывают передвижные (плавучие) и стационарные. Плавучие земснаряды разрыхляют грунт под водой, засасывают пульпу с помощью грунтонасоса и перекачивают ее по плавучему и береговому пульпопроводам на участок насыпи.
В зависимости от диаметра всасывающего патрубка (DB) и мощности грунтового насоса различают землесосные снаряды: мелкие (DB до 250 мм, N=400...600 кВт), средние (DB до 400 мм, N= = 650...1500 кВт) и крупные (DB до 700 мм, N=2000...25 000 кВт).
Центробежный насос, расположенный в землесосной установке, позволяет транспортировать пульпу по напорному трубопроводу на расстояние до 1,3...2,5 км. Диаметр пульпопровода определяют расчетом в зависимости от объема и вида грунта, скорости движения пульпы, крупности частиц грунта, консистенции пульпы.
Участок разработки грунта земснарядом с перекачкой пульпы на карты намыва ограничен рекой и городской магистралью. Рельеф местности имеет падение к реке. Вдоль реки: построена подпорная стенка, имеющая продольный уклон, равный уклону воды в реке. Поскольку участок должен быть спланирован; с уклоном от точки В в сторону реки и с учетом уклона подпорной
стенки, его разбивают на отдельные сектора, которых в нашем случае может быть три или четыре (в зависимости от размеров участка) . Каждый сектор имеет свой уклон, определяемый уклоном подпорной стенки и заданной отметкой в точке.

Разработка грунта гидромониторами

Разработка грунта гидромониторами основана на использовании компактной струи воды, вытекающей из насадки под давлением до 1,5 МПа. Под воздействием ударного действия струи воды грунт теряет свою устойчивость и, смешиваясь с водой, превращается в жидкую массу — пульпу, которая к месту устройства насыпи транспортируется самотеком по лоткам и канавам или с помощью грунтонасоса по напорному трубопроводу. Первый способ применяют в тех случаях, когда устраиваемое земляное сооружение располагается ниже участка размыва грунта, а второй — выше гидромониторной установки.
Транспортировка грунта самотеком возможна при определенной скорости пульпы, когда разжиженный грунт находится во взвешенном состоянии. Скорость движения пульпы зависит от крупности частиц грунта — чем они крупнее, тем больше должна быть скорость. Но при значительном увеличении скорости потока возрастают сопротивления его движению, что вызывает излишний расход энергии грунтонасосами и ускоряется износ труб и лотков. Если же уменьшить скорость пульпы, то крупные частицы грунта начнут выпадать в осадок, что может привести к закупорке трубопроводов или заиливанию лотков. Во избежание указанных недостатков пульпа должна иметь критическую скорость, при которой частицы грунта не будут выпадать в осадок (для пульпы, содержащей песок, — 2,5...3 м/с, песчано-гравийную смесь — 3...4 м/с, крупный гравий — 6...8 м/с). Скорость движения пульпы зависит и от плотности пульпы, т. е. от количества частиц грунта, содержащихся в единице объема пульпы.

Пневмопробойники для устройства скважин

Пневмопробойники применяют для устройства горизонтальных скважин диаметром 135 мм без расширителя и 150, 200, 250, 300 и 400 мм с расширителем. Имеются специальные пневмопробойники для устройства набивных свай и уплотнения грунта. Предельная длина пробиваемой скважины 50 м. Реверсивный пневмопробой-ник ударного действия ИП-4603 представляет гладкий цилиндр с заостренным передним концом. Длина пневмопробойни-ка 1500 мм, его масса без расширителей и шлангов 90 кг. Сжатый воздух до 0,6 МПа от компрессора подается по резинотканевому шлангу к хвостовой части пневмопробойника. Внутри его корпуса сжатый воздух приводит в движение поршень-ударник, который ударяет по наковальне, расположенной в передней части корпуса. Под воздействием направленных ударов корпус уплотняет грунт, передвигается вперед, оставляя за собой круглую скважину с гладкими уплотненными стенками.
Воздухораспределительная система пневмопробойников (ИП-4603, ИП-4605 и СО-134) обеспечивает не только надежную работу и безотказный их запуск, но и реверсирование хода, т. е. возврат машины в исходную точку.

Горизонтальное бурение

Горизонтальное бурение осуществляют для прокладки в глинистых грунтах стальных трубопроводов диаметром 820... 1020 мм на длину 80...100 м (при работе из одного шурфа). Бурение выполняют с применением бурильного устройства и вращающегося ножа, расположенного впереди прокладываемой трубы. Для бестраншейной прокладки труб методом горизонтального бурения используют эксцентрично-сверлильные машины ЭСМ «Запорожье». ЭСМ состоит из устройства, режущего грунт, совка (вагонетки) для удаления разрыхленного грунта и двух лебедок с полиспастами для проталкивания трубы в готовом отверстии. В режущее устройство входит пропеллерный нож, эксцентрично расположенный относительно продольной оси трубы, малогабаритный редуктор и электродвигатель. Длина пропеллерного ножа несколько больше наружного диаметра трубы. Благодаря этому диаметр высверленного отверстия получается немного больше диаметра трубы, что позволяет значительно уменьшить сопротивление при ее прокладке.
По трассе прокладываемого трубопровода устраивают шурфы шириной 3...4 м, длиной 10... 19 м, что зависит от размера прокладываемых труб и способа установки тяговых лебедок (в котловане или на поверхности земли). Дно шурфа должно находиться на 200...300 мм ниже трубопровода.

Бестраншейная прокладка трубопроводов способом прокола, вибропрокола и лидирующего прокола

При бестраншейной прокладке стальных труб или футляров диаметром до 400 мм на длину 30...50 м применяют способ прокола, вибропрокола или лидирующего прокола.
При способе прокола в исходной точке на линии трассы устраивают рабочий котлован с креплением вертикальных стенок.
Глубина котлована зависит от расположения трубы и конструкции направляющих устройств, а размеры его в плане определяют, как и размеры при продавливании труб. Упорную стенку для гидравлического домкрата устраивают из брусьев, железобетонных плит или в виде стального упора. Прокол чаще всего осуществляют с помощью нажимных патрубков длиной 1; 2 и 3 м, изготовленных из отрезков труб. К первому звену трубы приваривают стальной конусный наконечник. Для уменьшения силы трения трубы о грунт диаметр конусного наконечника делают больше диаметра трубы. Продвижение трубы происходит за счет уплотнения грунта конусным наконечником.

Способ продавливания

Способ продавливания применяют при бестраншейной прокладке стальных труб или футляров диаметром 0,3... 1,4 м или железобетонной обделки коллекторных тоннелей диаметром 2,5...3,5 м на участках длиной до 150...200 м.
Безнапорные канализационные и водосточные коллекторы, сооружаемые закрытым способом, имеют обделку из мелкоштучных керамических или железобетонных блоков. Для большей жесткости и водонепроницаемости мелкоблочной обделки внутри коллектора устраивают железобетонную футеровку (рубашку). В пространство между грунтом и обделкой, а также между обделкой и футеровкой нагнетают цементно-песчаный раствор. Такая многослойная крепь общей толщиной 300...350 мм является весьма трудоемкой, дорогой и значительно снижает темп строительства. Для устранения этих недостатков институтом ЦНИИПодземшахтострой разработан способ устройства однослойной обделки с применением сталепластбетонных колец,проталкиваемых специальной гидросиловой установкой. Однослойная обделка имеет в два раза меньше толщину, чем многослойная. Сталепластбетонные кольца диаметром 2 м, длиной 1 м, толщиной 0,145 м изготовляют из бесцементного и безводного материала на базе синтетических вяжущих. Сталепластбетон имеет прочность на сжатие 60...70 МПа, водонепроницаемость — до 2,5 МПа. Этот материал обладает хорошей сопротивляемостью при воздействии на него кислот, щелочей и солей. Он трещиноустойчив, хорошо формуется при изготовлении тонкостенных конструкций и быстро твердеет в естественных условиях. Однослойная обделка из сталепластбетона в два раза легче многослойной, имеет меньший
коэффициент трения о грунт (0,22) по сравнению с бетонной обделкой (0,38), что позволяет значительно уменьшить мощность гидросиловой установки.

Общие сведения о подземных способах разработки грунта в городском строительстве

В благоустройстве современного города большой удельный вес имеют подземные коммуникации: водопровод, канализация, водостоки, газопровод, теплосети, кабели связи (телефон, телеграф, радио), кабели электротранспорта (метро, траллейбус, трамвай), наружное освещения улиц и сигнализация.
В существующих городах возникает необходимость прокладки новых или смены старых подземных сетей. При прокладке подземных коммуникаций открытым способом в городских условиях дезорганизуется движение транспорта и пешеходов; снижается скорость движения транспорта и пропускная способность улиц; ухудшаются санитарно-гигиенические условия на улице и безопасность движения; разрушается проезжая часть, уничтожаются зеленые насаждения. Открытый способ прокладки подземных сетей невозможен под железнодорожными и трамвайными путями, под городскими улицами и площадями с интенсивным движением транспорта, под существующими зданиями и сооружениями.
Подземный способ разработки грунта не только устраняет все недостатки, присущие открытому способу, но и позволяет: уменьшить объем земляных работ на 60...80 % (при глубине траншей более 6 м); производить разработку грунта без применения громоздких землеройных машин, создающих большой шум на городских улицах; вести строительство круглогодично без удорожания работ в зимних условиях; исключить осадку вышележащего грунтового массива.
В связи с быстрым увеличением всех видов городского транспорта, подземных магистралей метрополитена и численности населения больших городов намечается освоение подземного пространства.
Закрытым способом грунт можно разрабатывать и прокладывать коммуникации с помощью: щитовой проходки, продавливания, прокола, вибропрокола, лидирующего прокола, горизонтального бурения, пневмопробойников и др.

Разработка грунта автогрейдерами и грейдер-элеваторами

Широкое применение автогрейдеры получили для выполнения дорожных работ: устройства корыта земляного полотна; планировки грунта, отсыпаемого в насыпь; срезки и планировки откосов выемок и насыпей; профилирования земляного, корыта песчаного слоя; разравнивания щебеночного основания; перемешивания дорожно-строительных материалов с вяжущими (битумом, дегтями и др.); устройства водоотводных кюветов и нагорных канав трапециедального и треугольного сечения глубиной до 0,7 м. С помощью автогрейдеров ведут разработку грунта в резерве с отсыпкой его в насыпь высотой не более 1,2 м.
Грейдеры бывают прицепные, полуприцепные и самоходные (автогрейдеры). Прицепные и полуприцепные грейдеры работают в сцепе с гусеничными тракторами. Автогрейдеры имеют собственный двигатель для передвижения. Основной орган грейдера — отвал с ножом для резания и перемещения грунта и вспомогательный орган — кирковщик, используемый для удаления небольших пней, корней, рыхления грунтов и дорожных покрытий. Наибольшее
распространение получили автогрейдеры с гидравлическим управлением рабочего органа.
ВНИИСтройДормашем разработаны автоматизированные системы управления рабочим органом автогрейдера «Профиль-1» и «Профиль-2». Первая из них обеспечивает стабилизацию углового положения отвала автогрейдера в вертикальной плоскости, а вторая — стабилизацию продольного и поперечного профиля земляного полотна строящейся улицы.
Полноповоротный (360°) отвал с ножами крепится к поворотному кругу и может принимать самые различные положения: опускаться для резания грунта с толщиной стружки; подниматься в транспортное положение с дорожным просветом высотой;

Разработка грунта бульдозерами

Бульдозер используют для устройства насыпей автомобильных дорог, песчаного подстилающего слоя и щебеночного основания дорожной одежды, обваливания рек при ликвидации затопляемых территорий, при устройстве искусственных водоемов, набережных, неглубоких котлованов, при планировочных работах и т. д. В настоящее время наша промышленность выпускает бульдозеры на базе гусеничных тракторов с гидравлическим управлением отвала
(ковша): Д3-42, Д3-54С, Д3-18, Д3-27С, Д3-35С и Д3-34С с помощью двигателя 55...221 кВт. Для повышения производительности и снижения себестоимости разработки грунта (особенно плотных) планируется выпуск более совершенных бульдозеров с мощностью двигателя до 450 кВт на гусеничном ходу и до 885 кВт на пневмо-колесном ходу.
Оптимальное расстояние перемещения грунта бульдозером зависит от мощности трактора. Поскольку в отвале бульдозера размещается небольшое количество грунта (по сравнению со скрепером при той же мощности двигателя), перемещать его на большое расстояние нецелесообразно. Расстояние перемещения грунта зависит от мощности трактора и составляет от 25 (ДТ-75) до 140 м (Т-330).
Работая в комплекте с землеройными машинами, бульдозер разрабатывает недобор грунта в котлованах и траншеях, разравнивает в насыпи грунт, привезенный автосамосвалами, и готовит его к послойному уплотнению, производит планировку откосов насыпи. В период инженерной подготовки территории под застройку бульдозер используют для ликвидации оврагов, заболоченных участков, удаления пней, кустарника, срезки дерна и растительного грунта, профилирования временных грунтовых дорог, подготовки пути движения экскаваторов, монтажных кранов и других работ.
Разработку и перемещение грунта производят с помощью навесного отвала, смонтированного на базе гусеничного или колесного трактора. Толщину стружки снимаемого грунта регулируют подъемным механизмом, состоящим из гидроцилиндров или канатного полиспаста. Бульдозер оборудуют неподвижным или универсальным отвалом, который может менять угол установки относительно продольной оси движения 90...54°. Для получения поперечного уклона земляного полотна дороги, а также при отрывке террас на косогорах отвал бульдозера устанавливают под углом к горизонтальной плоскости до 3...8.

Разработка грунта скреперами

Объем земляных работ, выполняемых скреперами, из года в год увеличивается и в 1980 г. достиг 1,48 млрд. м3. Скрепер — землеройно-транспортная машина, используемая при планировке кварталов, инженерной подготовке территории под застройку, устройстве насыпей автомобильных дорог, земляных трибун стадионов, плавательных бассейнов, искусственных городских водоемов, дамб, каналов и других сооружений. Скрепер послойно разрабатывает, транспортирует и разгружает грунт равномерным слоем на участке насыпи. Расстояние перевозки грунта зависит от вместимости ковша скрепера и его ходовой части. С помощью прицепных скреперов целесообразно транспортировать грунт при ковше вместимостью до 3 м3 — на расстояние не более 250 м; 6...6,5 м3— 350 м; 8... 10 м3 — 550 м и 15 м3 — не более 1000 м, а полуприцепными — с одноосными быстроходными тягачами и самоходными скреперами с ковшом емкостью 6...8 м3 — не более ,1500 м; 10 м3 — 2500 м и 15 м3 — не более 5000 м.
Скреперы бывают прицепные, полуприцепные и самоходные. Наибольшее распространение получили самоходные скреперы Д3-32, Д3-13, Д3-115 и ЭТМ1-38 с вместимостью ковша 8 и 15 м3, которые имеют скорость передвижения 50...55 км/ч.

Транспортировка грунта

Транспортировка грунта в городском строительстве при работе экскаваторов осуществляется наиболее маневренными машинами— автосамосвалами. В редких случаях для этих целей применяют транспортеры. Количество автосамосвалов определяют из условия обеспечения бесперебойной работы экскаватора.
Время транспортировки зависит от расстояния, на которое перевозится грунт, скорости движения и местных условий (вида покрытия проезжей части и ее состояния, интенсивности движения по городским улицам транспорта, пешеходов, количества регулируемых пересечений, пешеходных переходов в одном уровне и т. д.). В условиях города среднюю скорость движения автосамосвалов при регулируемой системе принимают равной 20...30 км/ч.
Грузоподъемность автосамосвалов принимают с учетом емкости ковша экскаватора и расстояния транспортирования грунта. Для повышения производительности экскаватора целесообразно использовать автосамосвалы большей грузоподъемности, так как чем больше ковшей грунта входит в кузов автосамосвала, тем меньше потерь времени у экскаватора. При частой смене автосамосвалов время цикла работы экскаватора увеличивается, но количество перевозимых тонно-километров за смену уменьшается. Поэтому в каждом конкретном случае необходимо произвести технико-экономическое сравнение транспортировки грунта автосамосвалами различной грузоподъемности с учетом емкости ковша экскаватора.
Для повышения коэффициента использования транспорта по времени целесообразно свести время простоя автосамосвала под погрузкой до минимума. Вместимость кузова автосамосвала должна быть равна как минимум 3...4 объемам ковша экскаватора. Рациональная и наименьшая грузоподъемность самосвалов в зависимости от емкости ковша экскаватора и расстояния транспортирования грунта приведена в таблицах СНиП III-8—76.
Для определения оптимальной работы транспортных средств необходимо применять приборы автоматического учета, позволяющие получать объективную информацию о степени использования грузоподъемности автосамосвала за каждый рейс и расстоянии перевозимого груза.

Производительность экскаваторов

Максимальная производительность землеройных машин достигается при разработке грунта укрупненными комплексными хозрасчетными бригадами. При строительстве, например, городской магистрали специализированные звенья комплексной бригады выполняют все работы, связанные с разработкой, транспортировкой, планировкой и уплотнением грунта.
Время цикла работы одноковшового экскаватора Время цикла зависит от рационального выбора грузоподъемности транспортных средств и правильной их расстановки относительно экскаватора. Необходимо стремиться к тому, чтобы угол поворота стрелы экскаватора при разгрузке грунта в отвал или на транспортные средства был минимальным. Ковш должен полностью заполняться грунтом за период одного черпания. Высота забоя зависит от плотности грунта и емкости ковша.
Разработку плотных грунтов в плоскости забоя ведут в шахматном порядке, т. е. с отступом от предыдущей полосы резания на величину меньше ширины ковша.

Разработка грунта многоковшовыми экскаваторами

Многоковшовые экскаваторы — машины непрерывного действия. В конструктивном отношении они делятся на цепные (с ковшовой цепью) и роторные (с ковшовым или фрезерным ротором). По типу ходового оборудования траншейные экскаваторы бывают на гусеничном или пневмоколесном ходу. В городском строительстве нашли применение траншейные экскаваторы продольного копания, отрывающие траншеи с вертикальными стенками или с кру: тыми откосами.
Цепные траншейные экскаваторы на гусеничном ходу используют для рытья траншей глубиной до 3,5 м и шириной до 1 м (например, ЭТЦ-252). Экскаватор имеет ковшовую наклонную раму, которая в своей верхней части шарнирно соединена с рамой экскаватора. Грунт осыпается в отвал на одну сторону траншеи с помощью ленточного транспортера. Глубину разработки грунта регулируют гидроцилиндром, опуская или поднимая ковшовую раму. Чтобы автоматизировать этот процесс и обеспечить траншее заданный продольный уклон, параллельно продольной оси траншеи натягивают по специальным стойкам копирный трос, имеющий проектный уклон.
Более точно выдержать продольный уклон траншеи можно, если траншейный экскаватор оборудовать прибором управления лучом (ПУЛ), работающим по принципу оптической следящей системы, в которой фотоэлемент реагирует на любые отклонения от оси луча, заранее установленного параллельно будущему дну траншеи.

Разработка грунта одноковшовыми экскаваторами

Одноковшовые экскаваторы классифицируют по виду рабочего оборудования, типу ходового устройства, по силовой установке, назначению и области применения. Государственным общесоюзным стандартом установлены следующие семь групп одноковшовых строительных экскаваторов по емкости ковша.
Экскаваторы с емкостью ковша от 4 до 5 м3 относятся к землеройным машинам специального назначения ( для работы в карьерах, промышленном и гидротехническом строительстве).
В городском строительстве в основном применяют экскаваторы 1...5-й групп. Особенностью одноковшовых экскаваторов с механическим приводом является их универсальность — возможность использования различного сменного оборудования: прямой лопаты,
обратной лопаты, грейфера драглайна, копра для забивки свай крана для выполнения монтажных и погрузочно-разгрузочных работ, дизель-молота для рыхления мерзлого грунта и приспособления для корчевания пней.
Более совершенные типы экскаваторов имеют широкую номенклатуру сменного рабочего оборудования. Их ковш может иметь различную форму, емкость, ширину и вид режущего контура. В стесненных условиях города для выполнения планировочных работ небольшого объема экскаватор может быть оборудован стругом или скребком.

Общие сведения о механизированной разработке грунта

В строительстве грунт разрабатывают тремя основными способами: резанием - с помощью землеройных машин (экскаваторов), землеройно-транспортных (скреперов, бульдозеров и грейдеров); гидромеханическим — с помощью гидромониторов и землесосных снарядов; взрывным — с использованием различных взрывчатых веществ.
Выбор комплекта механизмов и способа разработки грунта зависит от объема и срока выполняемых работ, вида грунта, формы и габаритов возводимого сооружения, а также от ряда других условий (работы производятся зимой или летом, отсыпка грунта на транспорт или в отвал, наличия застройки, подземных сетей, уровня грунтовых вод и т. д.).
Экскаваторы подразделяются на одноковшовые цикличного действия и многоковшовые непрерывного действия. Одноковшовые экскаваторы разрабатывают около 40 % от общего объема земляных работ.

Рыхление и уплотнение грунтов

Рыхление производят: при необходимости разработки скреперами или бульдозерами плотных грунтов (глины твердой, сланцевой, моренной с валунами в количестве до 30 % по объему); для предохранения грунтов от промерзания в осенне-зимний период и других целей.
Рыхлители применяют для снятия старых дорожных покрытий при ремонте и реконструкции городских улиц, а также рыхления скальных и мерзлых грунтов. Для этих целей используют рыхлители Д-576Б на базе бульдозера Д-575А, ДП-5С, ДП-9С1 и др., которые разрыхляют грунт на глубину 400...1200 мм.
Уплотнение грунта, отсыпаемого в постоянные земляные сооружения, а также в пазухи котлованов и траншей, производят послойно с учетом вида грунта, его влажности и типа грунтоуплотняющих механизированных средств.
В насыпях автомобильных дорог степень уплотнения назначают в зависимости от климатической зоны, положения слоя грунта по степени уплотнения грунтов, например, в насыпях автомобильных дорог должна быть 95...98 %. Наибольшая плотность достигается при уплотнении грунтов оптимальной влажности, поэтому грунты незначительной влажности перед уплотнением необходимо увлажнять.
Искусственное уплотнение грунта повышает водонепроницаемость и водоустойчивость, модуль упругости и сопротивление грунта сдвигу, благодаря чему повышается устойчивость откосов насыпей. Грунты в насыпях уплотняют укаткой, трамбованием и гидровибрационным способом. Укатку производят катками статического и вибрационного действия. Катки статического действия бывают с гладкими металлическими вальцами, прицепные кулачковые и на пневматических шинах.

Искусственное замораживание грунтов

При разработке неустойчивых водонасыщенных грунтов делают временное искусственное их замораживание. Для образования вокруг выемки льдогрунтовой водонепроницаемой стенки по периметру будущего котлована устанавливают в скважины замораживающие колонки. Глубину погружения определяют из условия, чтобы конец замораживающей колонки частично зашел в водоупорный слой. Если водоупорный слой располагается глубоко, то замораживание грунта производят по площади дна котлована.
Расстояние между замораживающими колонками определяют в зависимости от вида грунта, интенсивности притока воды, глубины льдогрунтовой стенки, температуры воздуха, грунта и принимают в среднем 1...1,5 м при однорядном расположении, а между рядами при многорядном расположении — 2...3 м. Радиус промерзания грунта от одной колонки должен перекрывать зону промерзания грунта до соседней колонки. При этом условии образуется сплошная льдо-грунтовая стенка, защищающая котлован от проникания в него грунтовых вод.

Водоотвод, водоотлив и искусственное понижение грунтовых вод

Водоотвод применяют для защиты котлованов и траншей от попадания в них поверхностных вод путем устройства нагорных водоотводных канав или оградительных обвалований. Водоотлив используют при незначительном притоке грунтовой воды в котлован или траншею (открытый способ водоотлива). Разработку грунта при этом ведут с обеспечением продольного уклона дна траншеи, а в котловане — водоотводным канавам, устроенным по его периметру с уклоном более 0,003. В нижней части выемки вода собирается в приямок, а из него насосом удаляется в городской водосток. Искусственное понижение уровня грунтовых вод производят до начала и в период разработки грунта в котловане или траншее. Для водопонижения применяют: легкие иглофильтровые установки; эжекторные иглофильтры; водопонижающие скважины, оборудованные глубинными насосами; установки, оборудованные горизонтальными водоприемниками; самоизливающиеся скважины; скважины, сбрасывающие воду в специальные выработки. Выбор установок зависит от размеров котлована или траншеи, интенсивности притока воды, коэффициента фильтрации грунтов, продолжительности водопонижения, а также способа производства работ.
При водопонижении или водоотливе не должно происходить вымывания грунта или нарушения его природных свойств в основании вблизи расположенных наземных и подземных сооружений, а также в возводимых зданиях. Устойчивость откосов выемки в период водопонижения не должна нарушаться.