Все о работе со специальными цементами.

Классификация, свойства, виды специальных цементов

Currently browsing земляные работы

Контроль за качеством работ

Контроль за качеством земляных работ должен заключаться в систематическом наблюдении и проверке соответствия выполняемых работ проектной документации и требованиям СНиП на производство работ.
При устройстве грунтовой подсыпки под полы, обратных засыпках котлованов и траншей, возведении земляного полотна автомобильных и железных дорог постоянно контролируется: соответствие производимых работ проекту и требованиям технических условий, качество подготовки оснований, степень уплотнения и влажность грунта.
За качеством работ по укладке и уплотнению грунта следует вести систематические контрольные наблюдения, организуемые силами строительной организации, представителями технического надзора заказчика и лицами, инспектирующими строительство.
Непосредственное осуществление контроля за плотностью и влажностью грунта, уложенного в насыпь или траншею, возлагается на полевую грунтовую лабораторию.
На полевую грунтовую лабораторию также возлагаются:
а) проверка качества грунтов в выемках, карьерах и резервах с целью установления возможности их использования для отсыпки насыпей;
б) проведение пробного уплотнения грунтов с целью уточнения требуемого количества ударов (проходок) грунтоуплотняющих машин по одному и тому же следу, а также толщины
отсыпаемого слоя;
в) участие в освидетельствовании скрытых работ и в их приемке.

Контроль за качеством работ

Контроль за качеством земляных работ должен заключаться в систематическом наблюдении и проверке соответствия выполняемых работ проектной документации и требованиям СНиП на производство работ.
При устройстве грунтовой подсыпки под полы, обратных засыпках котлованов и траншей, возведении земляного полотна автомобильных и железных дорог постоянно контролируется: соответствие производимых работ проекту и требованиям технических условий, качество подготовки оснований, степень уплотнения и влажность грунта.
За качеством работ по укладке и уплотнению грунта следует вести систематические контрольные наблюдения, организуемые силами строительной организации, представителями технического надзора заказчика и лицами, инспектирующими строительство.
Непосредственное осуществление контроля за плотностью и влажностью грунта, уложенного в насыпь или траншею, возлагается на полевую грунтовую лабораторию.

Схемы и порядок производства работ по уплотнению грунта

С целью устранения возможных нарушений в технологии производства земляных работ приводим основные технологические принципы и схемы производства работ, соблюдение которых в значительной степени будет способствовать высокому качеству выполнения грунтоуплотнительных работ.
При уплотнении укаткой слоя рыхлого грунта, отсыпанного, например, драглайном или грейдер-элеватором, следует производить подкатку грунта легким катком или катком на пневмо-колесном ходу без загрузки его балластом или на пониженном давлении воздуха в шинах.
Предварительная подкатка грунта не требуется в тех случаях, когда слой грунта отсыпается автосамосвалами, тракторными тележками или скреперами. В этом случае грунт уплотняется до требуемой нормы плотности грунтоуплотняющими машинами.
Для работы прицепных катков необходимо подготавливать участок отсыпанного слоя длиной не менее 200 м. Увеличение фронта укатки делает работу прицепных катков более производительной. Однако при увеличении длины участка, подготавливаемого под укатку, следует иметь в виду, что в сухую и жаркую погоду грунт будет интенсивно высыхать.
На больших площадях при выполнении работ по вертикальной планировке территории застройки и на насыпях, где возможны повороты катка, рекомендуется применять схему движения катков по замкнутому кругу. На насыпях, где исключается возможность поворота катка, следует применять челночную схему движения каткое: трактор в конце участка отцепляют ог катка и присоединяют к нему с другой стороны.

Выбор типа машин для уплотнения грунта

Высокое качество уплотнения земляных сооружений обеспечивается правильным выбором способа уплотнения грунта, типа грунтоуплотняющих машин, их параметров, толщины отсыпаемого слоя и соблюдением технологических принципов производства работ.
При выборе способа уплотнения грунтов и типа грунто-уплотняющих машин следует учитывать свойства уплотняемого грунта (зерновой состав, влажность, степень однородности), его требуемую плотность, объем и темп производства работ, время года и другие факторы.
Для уплотнения грунтов методом укатки отечественной промышленностью выпускаются серийно: а) прицепные кулачковые катки; б) полуприцепные, прицепные и самоходные катки на пневмоколесном ходу;
в) самоходные и прицепные катки с гладкими вальцами, а также вибрационные катки.
Прицепной кулачковый каток в конструктивном отношении отличается от прицепного катка с гладкими вальцами (Д-126А) только тем, что к боковой уплотняющей поверхности вальца с помощью бандажа прикреплены шипы-кулачки, а очистное приспособление на раме выполнено не в виде сплошного ножа, а как металлический скребок-гребенка.

Значение уплотнения грунта и основные требования к процессу уплотнения

Для обеспечения устойчивости, прочности и минимально допустимой осад ки возводимых насыпей необходимо предусматривать равномерное уплотнение грунтов, из которых эти насыпи отсыпаются. Уплотнению подлежат также грунты в подсыпках и засыпках, покрываемые в процессе строительства различными одеждами (дорожными покрытиями, от мосткой, полами и т. д.).
Устойчивость земляного сооружения достигается при условии соблюдения требований, предъявляемых к уплотнению грунтов, а также при правильном выборе грунтоуплотняющих ма шин, их параметров и схем производства работ.
Работы по уплотнению грунтов рекомендуется производить в период, когда естественная влажность грунта приближается к оптимальной и требуется наименьшее количество труда для уплотнения грунта.
В районах со значительным переувлажнением грунтов в весенний период наиболее благоприятным временем для производства работ по уплотнению грунтов является вторая половина лета и часть осени до начала интенсивных дождей. В засушливые районах, а также в местах с быстро пересыхающими песчаными грунтами эти работы следует предусматривать в конце весны и первой половине лета (с использованием влаги тающего снега и весенних осадков).

Правила производства земляных работ в зимних условиях

Производство земляных работ в зимнее время требует обязательного соблюдения технических требований при отсыпке полезных насыпей, засыпке пазух фундаментов и траншей. Важнейшими мерами по предупреждению вредного влияния мерз лого грунта на качественные насыпи являются:
а) уменьшение влажности грунта;
б) измельчение глыб мерзлого грунта до размеров, не превышающих 15 см в поперечнике;
в) запрещение отсыпки откосов насыпи из мерзлого грунта.При уплотнении качественной насыпи куски мерзлого грунта
должны быть равномерно распределены среди талого грунта Используя мерзлый грунт для отсыпки насыпи, необходимо следить за тем, чтобы он не содержал прослоек чистого льда.
В качественных насыпях различного назначения допускает-ся содержание мерзлого грунта в следующем количестве (в % объема насыпи):
в дорожных насыпях, безнапорных дамбах и защитных бермах — 20;
в дорожных насыпях без устройства покрытия до полной осадки — 50;
в железнодорожных насыпях — 30;
в дорожных насыпях для планировки площадок — 60.
Засыпку зимой пазух между стенками котлована и фундамента следует производить только после того, как прочность сладки или бетона стенок фундамента достигнет 70% проектной прочности их. При этом засыпку производят только талым грунтам на всю глубину пазухи-Траншеи, в которых уложены трубопроводы или другие сооружения,
на высоту 50 см над сооружением засыпают талым грунтом. Верхнюю часть траншеи засыпают мерзлым грунтом. Траншей под проездами засыпают талым грунтом на всю глубину, а в местах с интенсивным движением транспорта засыпку траншей производят талым хорошо дренирующим песком.

Комплекты машин для производства земляных работ в зимнее время

Состав комплектов машин, предназначаемых для разработки грунта в зимнее время, зависит от следующих факторов:
а) подготовленности грунта к разработке в зимних условиях;
б) способа оттаивания или разрушения мерзлого грунта;
в) назначения и размеров земляного сооружения;
г) толщины мерзлого слоя грунта;
д) расстояния транспортирования грунта к месту отвала или в полезные насыпи.
Если грунт предварительно подготовлен к разработке в зимних условиях (утеплен одним из рассмотренных выше способов), то разработка его может быть осуществлена любым комплектом машин, применяемым для аналогичных работ при разработке талого грунта.
При использовании электропрогрева или другого способа оттаивания мерзлого грунта с последующей разработкой его экскаваторами в комплект машин кроме экскаваторов и транспортных средств включают специальные приборы и оборудование, применяемые при соответствующем способе оттаивания грунта.
При разрушении мерзлого грунта взрывным способом в комплект машин дополнительно включают передвижной компрессор производительностью 3—5 м3/мин с пневматическими перфораторами или электрические буровые станки. Если вблизи строящегося объекта нет действующей линии электропередачи, в комплект машин включают передвижную электростанцию мощностью 65—75 квт.

Выбор объектов для производства земляных работ

При составлении графика очередности выполнения строительных работ на каждом строящемся предприятии следует заранее определить, на каких объектах предполагается выполнить земляные работы в зимнее время. Эти объекты рекомендуется выбирать с учетом следующих факторов:
а) подготовленности грунта к разработке при низких температурах;
б) средней глубины промерзания грунтов в данном географическом районе;
в) назначения и размеров земляного сооружения;
г) типа машин, предназначенных для разработки и транспортирования грунта на объектах.
Эти факторы должны учитываться также и при разработке проектов производства земляных работ в зимнее время. Выбор способа подготовки грунта к разработке в зимних условиях осуществляется на основе технико-экономических расчетов.
Если грунт одним из перечисленных выше способов подготовлен к разработке в зимних условиях, то организация производства земляных работ не отличается от организации ее в летних условиях. Если же подготовительные работы по предохранению грунта от промерзания проведены не были, то очередность выполнения земляных работ на различных объектах определяют в зависимости от установленных сроков окончания строительства, свойств грунта, назначения и параметров земляного сооружения и других факторов.

Применение специальных рабочих органов для разработки мерзлого грунта

В строительстве магистральных трубопроводов для разработки грунтов в зимнее время без предварительного разрушения или оттаивания мерзлого слоя применяют роторные экскаваторы, оборудованные специальными рабочими органами. Экскаватор ЭР-4, оборудованный рабочим органом РОУ, разрабатывает мерзлый грунт на глубину 0,5—0,7 м. Рабочее оборудование типа РОУ отличается от рабочего органа роторного экскаватора в обычном исполнении количеством, формой и схемой расстановки зубьев на ковшах. Кроме того, для повышения надежности рабочего оборудования при работе в мерзлых грунтах усилена конструкция ковшей, дисков и реек.
На ковшах рабочего органа РОУ в шахматном порядке установлены 54 зуба повышенной прочности. Ширина режущей кромки каждого зуба равна 20 мм вместо 60 мм у зубьев в обычном исполнении. Уменьшение ширины режущей кромки повышает удельную силу резания грунта каждым зубом. Расположение зубьев в шахматном порядке обеспечивает чередование резания грунта со скалыванием его.
Роторные экскаваторы ЭР-5, оборудованные рабочим органом РОУ, могут отрывать траншеи при глубине промерзания грунта до 0,8 м.

Тепловые способы подготовки мерзлого грунта

К тепловым способам подготовки мерзлого грунта для разработки землеройными машинами или вручную относятся: оттаивание грунта огневым способом, электропрогрев, паропрогрев я отогрев горячей водой при помощи циркуляционных игл.
По сравнению с другими способами подготовки мерзлого грунта оттаивание является экономически наименее выгодным, так как требует высокого удельного расхода топлива и значительных затрат времени на оттаивание грунта до состояния, возможного для разработки. Оттаивание мерзлого грунта применяют на объектах с незначительными объемами работ, выполняемыми вручную или с применением средств малой механизации. На таких объектах грунт оттаивают на всю глубину промерзания.
Для оттаивания грунта огневым способом применяют тепляки различной конструкции, отапливаемые дровами, углем или жидким топливом посредством форсунок.
Электропрогрев мерзлого грунта осуществляют глубинным или поверхностным способами. При глубинном способе в мерзлый грунт на оттаиваемой площади погружают металлические электроды, которые включают в электрическую сеть напряжением 220—380 в или сеть низкого напряжения. В последнем случае сила тока равна 20—22 а. Рабочая темпеоа-тура иглы 80—130°С. В северных районах нашей страны проводили опыты оттаивания мерзлых грунтов токами высокого напряжения.
Поверхностный способ электропрогрева заключается в применении электрических тепляков. Наиболее распространен тепляк конструкции Богатырева, состоящий из металлического корпуса с термоизоляционным слоем толщиной 20—25 см. Внутри корпуса смонтированы металлические спирали, включаемые в электрическую сеть. Для уменьшения непроизводительной потери тепла во время оттаивания грунта тепляк укрывают теплоизоляционным слоем из опилок, древесной стружки и др.
Паропрогрев мерзлого грунта применяют при выполнении работ вблизи действующих котельных, тепловых станций или других паровых установок. Горячий пар подается через погруженные в грунт паровые иглы или используется для нагревания калориферов в передвижных тепляках.

Современные способы разрушения мерзлых грунтов

Мерзлые грунты перед разработкой их землеройными машинами разрушают взрывным, механическим и тепловым способами. Применение того или иного способа зависит от местных условий, наличия соответствующего оборудования, а также от объемов мерзлого грунта.
Взрывной способ применяют при выполнении значительных объемов земляных работ, когда по каким-либо причинам не представляется возможным предохранить грунт от промерзания. Этот способ наиболее эффективен при глубине промерзания грунта более 1 м. В зависимости от мощности взрываемого мерзлого слоя взрывные работы выполняют одним из трех способов: способом мелких шпуров, способом рукавов (малых камер) и способом минных шурфов (колодцев). Способ шпуров применяют при глубине промерзания грунта до 2 м. Способы рукавов и минных шурфов используют при рыхлении многолетнемерзлых грунтов или разработке выемок взрывом грунта «на выброс». При применении способа мелких шпуров наиболее трудоемкой частью работы является бурение шпуров. Диаметр их принимается от 40 до ПО мм. При незначительных объемах работ для бурения шпуров применяют ручной инструмент (шлямбуры, нагретые ломы при ударном бурении), а также механизированный (электросверла, винтовые буры, перфораторы при вращательном бурении). При значительных объемах взрывных работ для бурения шпуров применяют буровые станки.
Взрывание мерзлых грунтов является наиболее эффективным способом их разрушения. Однако, несмотря на это, взрывной способ разрушения мерзлых грунтов используют не всегда. Взрывные работы требуют применения дорогостоящих материалов, особых условий для транспортирования и хранения взрывчатых веществ, специального обучения рабочих, а также выполнения ряда мероприятий, обеспечивающих безопасность ведения работ.

Особенности производства земляных работ при низких температурах

Мерзлое состояние грунта значительно осложняет организацию и технологию производства земляных работ и ограничивает возможность применения землеройных и землеройно-транспортных машин (экскаваторов малой мощности, некоторых моделей многоковшовых экскаваторов, скреперов, бульдозеров). Толщина мерзлого слоя грунта, разрабатываемого без предварительной подготовки, для современных землеройных машин колеблется от 10 до 40 см.
Глубина сезонного промерзания грунтов увеличивается с юга на север и с запада на восток. На юге Украины грунт промерзает на глубину 0,25—0,5 м, а в Архангельской и Вологодской областях до 2 м.
Глубина промерзания грунта в республиках Прибалтики также составляет 0,25—0,5 м, а в районах Западной Сибири она достигает 2,5 м.
Производительность землеройных и землеройно-транспортных машин, применяемых при производстве земляных работ в зимних условиях, снижается из-за трудности разработки мерзлых грунтов, а также вследствие намерзания грунта на поверхность рабочих органов и кузовов транспортных средств, что уменьшает полезную емкость ковшей экскаваторов и кузовов автомобилей, прицепов и вагонов. Намерзание грунта на стенки ковша экскаватора при разработке влажных или связных грунтов (глины) в зимних условиях снижает производительность экскаватора более чем на 10%. При разработке мерзлых грунтов увеличивается износ деталей машин, особенно их рабочих органов: ковшей экскаваторов, ножей бульдозеров и скреперов.

Пути повышения производительности бульдозеров

Наиболее высокая эксплуатационная производительность бульдозеров может быть достигнута при условии, если работа этих машин на каждом объекте выполняется по предварительно разработанной схеме организации и технологии ведения работ. При этом должны быть учтены следующие факторы:
условия производства работ (свойства разрабатываемого грунта, характер работ, расстояние, на которое транспортируется грунт, рельеф местности и т. п.);
технические возможности бульдозера (мощность двигателя, размеры отвала, техническое состояние машины);
квалификация бульдозериста.
При выполнении одинакового вида работ производительность бульдозеров меняется в зависимости от группы и состояния разрабатываемого грунта. Так, при разработке песчаных грунтов сопротивление их перемещению увеличивается и на преодоление этого сопротивления затрачивается значительная мощность двигателя. Во время транспортирования песчаного грунта большая часть его теряется по пути, ссыпаясь по сторонам отвала. При разработке тяжелых глинистых и переувлажненных пылеватых грунтов производительность бульдозера снижается вследствие значительного сопротивления этих грунтов резанию и большого объемного веса. Наиболее производительно бульдозеры работают в супесчаных и суглинистых грунтах, имеющих нормальную влажность (в пределах 10—15%). Объем одновременно перемещаемого супесчаного или суглинистого грунта нормальной влажности примерно в 1,5 раза превышает объем глинистого или сухого песчаного грунта при прочих равных условиях.

Комплексная работа бульдозеров с другими машинами

В зависимости от характера выполняемых работ, вида земляного сооружения и принятой схемы производства работ бульдозеры работают в комплекте с одноковшовыми и многоковшовыми экскаваторами, транспортными средствами (автомобильным, железнодорожным и конвейерным транспортом), уплотняющими машинами, грейдерами и т. д.
Комплектом машин, в состав которого входят одноковшовые экскаваторы и бульдозеры, производят в основном разработку грунта в выемках с транспортированием его в отвал или полезную насыпь на расстояние до '100 м. При этом возможны следующие схемы производства работ:
а) использование бульдозера в качестве вспомогательной машины для транспортирования грунта;
б) использование бульдозера в качестве основной машины для разработки грунта.
При работе по первой схеме экскаватор разрабатывает грунт и отсыпает его во временный отвал. Бульдозер транспортирует грунт из временного отвала в постоянный или в полезную насыпь, а также производит зачистку дна выемки, если эта операция предусмотрена проектом.
Эта схема производства работ целесообразна при разработке грунта в глубоких выемках, выполнении вскрышных работ, отсыпке насыпей из резервов и других земляных работах, когда применение транспортных средств или повторное перемещение грунта экскаватором экономически невыгодно.
На вскрышных работах и рытье широких выемок глубиной до 1 м, а также при выполнении планировочных работ грунт целесообразно разрабатывать бульдозерами. В этих случаях экскаваторы используют в качестве вспомогательных машин для отсыпки грунта в отвал или погрузки его в транспорт.

Схемы производства земляных работ бульдозерами

Технология производства земляных работ бульдозерами определяется местными условиями, характером работ и назначением земляного сооружения. При составлении технологических карт большое значение имеет правильный выбор способа разработки и перемещения грунта.
Различают три основные схемы разработки и перемещения грунта бульдозерами: прямую, боковую и ступенчатую.
Прямая схема применяется при рытье траншей и выемок, ширина которых незначительно превышает ширину отвала бульдозера; при устройстве въездов, когда допускается отсыпка грунта в одно место.
Работая по этой схеме, бульдозер при разработке и перемещении грунта передвигается по прямой линии, совершая возвратно-поступательное движение без поворотов. Эту схему движения бульдозеров нередко называют маятниковой. При движении вперед бульдозер срезает грунт на определенном участке пути, а затем транспортирует его к месту отвала (рабочий ход), Затем он возвращается к месту начала резания грунта, перемещаясь задним ходом (холостой ход). Число рабочих и холостых ходов бульдозера зависит от проектной глубины выемки и толщины срезаемой при одном проходе стружки грунта.
Боковую схему работы бульдозера применяют при перемещении ранее разработанного грунта из отвалов или сыпучих материалов (песка, гравия и др.) из бункеров, при разработке легких грунтов, срезаемых толстыми слоями, а также при работе на косогорах. При этом разрабатываемый грунт располагается сбоку от пути, по которому бульдозер транспортирует его к месту отсыпки. Бульдозер захватывает отвалом грунт, делает поворотное движение, перемещая грунт на транспортный путь, а затем транспортирует его к месту отсыпки. Работа по боковой схеме может быть выполнена только квалифицированным бульдозеристом, так как при недостаточном опыте управления бульдозером значительная часть грунта может быть потеряна во время поворота бульдозера.

Назначение, типы и область применения бульдозеров

Основным назначением бульдозеров является послойная разработка (резание) грунта и транспортирование его на сравнительно небольшие расстояния. Резание грунта осуществляется ножом отвала, укрепленного посредством двух толкающих брусьев на ходовой раме гусеничного или колесного трактора. При движении трактора вперед срезаемый ножами грунт накапливается перед отвалом бульдозера и перемещается к месту отсыпки. Объем одновременно перемещаемого грунта зависит от длины и ширины ножа, мощности трактора и свойств разрабатываемого грунта (влажности и связности). Бульдозеры широко используют также и для перемещения грунта, предварительно разработанного другими землеройными машинами: одноковшовыми и многоковшовыми экскаваторами, грейдерами, скреперами.
Бульдозеры применяют:
1) на вскрышных работах при разработке и перемещении вскрышных пород в ранее выработанное пространство, за пределы вскрываемого участка или в зону действия рабочего' оборудования одноковшового экскаватора для погрузки этих пород в транспорт или отсыпки в отвал;
2) при рытье неглубоких выемок с транспортированием грунта в отвалы, расположенные на расстоянии до 100 М от границ выемки;

Мероприятия по повышению производительности грейдером

Производительность грейдеров зависит от следующих факторов: объема одновременно перемещаемого грунта, скорости перемещения, расстояния, на которое перемещают грунт, длины захватки, надежности работы агрегата и квалификации машиниста.
Объем одновременно перемещаемого грунта находится в прямой зависимости от группы грунта и установленного угла захвата. При работе в связных грунтах отвал грейдера за один проход может переместить больший объем грунта, чем при работе в сыпучих грунтах. При определении необходимого угла захвата следует учитывать, что с увеличением угла захвата уменьшается скорость передвижения грейдера, так как возрастает сопротивление грунта перемещению.
От величины угла захвата зависит также расстояние перемещения грунта в поперечном направлении.
Во избежание опрокидывания грейдера в процессе работы не рекомендуется работать с углом захвата менее 35°. Если угол захвата превышает 50°, то перед отвалом увеличивается призма волочения, которая снижает скорость передвижения грейдера.
Повышение производительности грейдеров достигается регулированием площади сечения срезаемой стружки в зависимости от характера выполняемых работ и установленного угла захвата. Площадь сечения срезаемой стружки должна быть минимальной при малых углах захвата и максимальной при больших углах захвата.

Комплексная работа грейдеров с другими машинами

При возведении насыпей высотой до 1,2 м из резервов грейдеры и грейдер-элеваторы нередко являются ведущими машинами в комплектах машин, участвующих в строительстве.
Строительство насыпи высотой до 0,7 м из грунтов II группы может быть осуществлено комплектом машин, в состав которого входят:
плуги или рыхлители, выполняющие рыхление верхнего слоя грунта в боковых резервах;
автогрейдеры, ведущие разработку грунта, послойную отсыпку насыпи, разравнивание грунта в насыпи;
скреперы, производящие разработку грунта в резервах с перемещением в насыпь на стыках захваток и в пониженных местах;
катки, уплотняющие грунт в насыпи.
В связи с тем что автогрейдеры выполняют основную работу, они и определяют скорость потока строительства, а также производительность всего комплекта машин.
При возведении насыпи высотой до 0,5 м укладку валиков грунта производят вприжим, что позволяет отсыпать насыпь одним слоем. Если проектная высота насыпи находится в пределах 0,5—0,7 м, отсыпку грунта следует вести в два слоя. В этом случае укладку валиков грунта в каждом слое выполняют влолуприжим или вразбежку.
С целью более эффективного использования всех участвующих в строительстве машин трассу насыпи разбивают на отдельные захватки длиной 250—300 м.

Схемы производства земляных работ грейдерами и автогрейдерами

В зависимости от характера выполняемых работ и типа земляного сооружения применяют различные схемы производства работ грейдерами. Характер выполняемых работ и расстояние перемещения разрабатываемого грунта определяют положение рабочего органа грейдера, характеризуемое углом захвата, углом резания и углом наклона отвала.
Углом захвата называют угол между отвалом и продольной осью грейдера. От величины угла захвата зависит расстояние перемещения грунта отвалом. Во избежание образования перед отвалом призмы волочения и вследствие этого снижения производительности грейдера угол захвата устанавливают в пределах 35—45°. Наименьший угол захвата устанавливают при разработке хорошо разрыхленных грунтов.
Углом резания называют угол, образованный касательной к наружной поверхности отвала, проведенной через режущую кромку ножа, и плоскостью резания грунта. Угол резания не должен превышать 45°, так как с увеличением его возрастает сопротивление грунта резанию и снижается производительность грейдера.
Углом наклона отвала называют угол, образуемый режущей кромкой ножа отвала и поверхностью земли.

Назначение, типы и область применения грейдеров и грейдер-элеваторов

При выполнении земляных работ на различных видах строительства и особенно в дорожном и гидротехническом строительстве грейдеры и грейдер-элеваторы применяют для планировки строительных площадок и откосов насыпей, профилирования поверхности земляного полотна дорог, устройства корыта для дорожного покрытия, возведения невысоких насыпей и дамб из резервов, рытья кюветов и нагорных канав.
Грейдеры и грейдер-элеваторы относятся к типу землеройно-транспортных машин. Они разрабатывают грунт послойным резанием. Конструктивной особенностью грейдеров и грейдер-элеваторов является возможность при передвижении их перемещать срезаемый ножами грунт отвалом в сторону от оси движения агрегата. В процессе работы грейдер-элеватора срезаемый грунт поступает на ленту транспортера для перемещения в отвал или в транспорт.
По способу передвижения в процессе производства работ грейдеры подразделяют на прицепные грейдеры и автогрейдеры.
Прицепные грейдеры работают в сцепе с гусеничными тракторами. По размерам отвалов различают два типа прицепных грейдеров: грейдеры легкого и тяжелого типа. Грейдер легкого типа имеет несущую раму, на которой укреплена тяговая рама с рабочими органами, сиденье машиниста и механическая система управления. Ходовое устройство состоит из четырех колес с металлическими ободами. Рабочим органом грейдера является отвал длиной 3 м с ножами. Отвал соединен с поворотным кругом. В зависимости от условий работы отвал может быть закреплен в среднем положении или смещен на 400 см вправо или влево от оси грейдера. Грейдер имеет дополнительное рабочее оборудование: откосник и удлинитель отвала.

Пути повышения производительности скреперов

Эксплуатационная производительность скреперов, как и производительность других землеройных машин, в значительной мере зависит от использования их по времени, что, в свою очередь, зависит от следующих факторов:
а) условий работы машины (состояния и физических свойств грунта, размеров и назначения земляного сооружения и др.);
б) организации производства земляных работ (своевременной подготовки технической документации и разбивки земляных сооружений, правильного выбора комплектов машин и технологической схемы для производства подготовительных, основных и отделочных работ по возведению земляного сооружения, своевременного снабжения машин запасными частями
и эксплуатационными материалами, четкости планирования и контроля выполнения технического обслуживания и ремонта машин);
в) квалификации скрепериста, т. е. знания им устройства и технических свойств машины и умения максимально использовать эти свойства при различных условиях работы.
Использование скреперов может быть более эффективным при выполнении специальных мероприятий, создающих благоприятные условия для их работы.
Так, при разработке плотных грунтов III группы производительность скреперов может быть повышена предварительным рыхлением верхнего слоя и увлажнением грунта. Опыт производства земляных работ показывает, что повышение влажности грунта с 10 до 20% позволяет увеличить производительность скрепера до 10%. Дальнейшее увеличение влажности сказывается отрицательно на производительности скрепера, а иногда делает невозможным его применение.

Опыт разработки скальных грунтов скреперами

Впервые в практике строительства массовое применение скреперов для разработки скальных грунтов было осуществлено трестом Укрэкскавация на строительстве троллейбусной трассы Симферополь —Алушта — Ялта. Земляные работы на строительстве этой трассы были выполнены за два года. За этот период в автодорожные насыпи было уложено более 5 млн. м3 грунта, из них более 4 млн. м3 скальных пород.
Разработку скальных пород осуществляли экскаваторами, скреперами и бульдозерами. Только на участке трассы Алушта — Ялта скреперами разработано более 700 тыс. мг скальных пород.
Для успешного применения скреперов необходимо было решить ряд серьезных технических задач.
Следовало найти наиболее эффективный метод рыхления скальных пород для бесперебойной работы 30 скреперов, обеспечить тщательное рыхление горных пород IV—V группы с минимальным выходом негабарита.
Предусмотренный проектом производства взрывных работ метод мелкошпурозых зарядов оказался малоэффективным вследствие большой трещиноватости скальных пород, наличия прослоек глинистых грунтов и грунтовых вод. Кроме того, выполнение буровзрывных работ методом шпуровых зарядов требовало большого числа квалифицированных рабочих, а следовательно, дополнительных затрат на строительство жилых помещений временного типа.

Применение скреперов в промышленном и жилищном строительстве

Скреперы находят все более широкое применение в промышленном и жилищном строительстве для планировки промышленных площадок, рытья траншей и котлованов.
При планировке промышленных площадок скреперы производят срезку грунтов заданной толщины с возвышенностей и засыпку впадин до определенной отметки. Этой операции предшествует удаление с территории площадки бульдозерами кустарников, пней, камней и других предметов, мешающих работе скреперов.
При планировке промышленных площадок наиболее эффективной является эллиптическая схема движения скреперов. При этом загрузку ковша грунтом и разгрузку его осуществляют на прямолинейных участках движения. Если участок площадки, где производится срезка грунта, имеет недостаточную длину для загрузки ковша до полного объема за один проход скрепера, грунт разрабатывают глубокими слоями. В этом случае набор грунта в ковш скрепера осуществляют с помощью трактора-толкача. Толкач, упираясь металлической плитой, установленной впереди трактора, в буфер скрепера, помогает тягачу перемещать скрепер до полной загрузки его ковша. Применение толкача позволяет уменьшить длину пути и затраты времени на загрузку ковша скрепера. В зависимости от расстояния, на которое транспортируется грунт, трактор-толкач может обслуживать разное количество скреперных агрегатов. Практика показала, что при расстоянии транспортипования до 500 м один трактор-толкач может обеспечить загрузку четырех скреперов с ковшом емкостью 6 мг, при расстоянии до 1000 м — шести скреперов, при расстоянии до 1500 м — восьми и при расстоянии до 2000 м — десяти скреперов.

Возведение насыпей, дамб и плотин скреперами

Возведение дорожных насыпей, дамб и плотин с помощью скреперов имеет ряд преимуществ перед другими способами производства работ.
К этим преимуществам относятся:
1) отсыпка насыпи равномерными слоями требуемой толщины;
2) разравнивание отсыпаемого грунта самим скрепером без применения дополнительных машин;
3) одновременное уплотнение укладываемого в насыпь грунта перемещающимися по нему скреперами;
4) отсыпка насыпи на протяжении всего фронта работ без разбивки его на отдельные участки (отсыпка, планировка, укатка), что упрощает организацию работ;
5) сокращение количества автосамосвалов при отсыпке грунта в насыпи скреперами из-за большей емкости ковша скрепера по сравнению с емкостью кузова автосамосвалов, что при узком фронте работ имеет большое значение.
Дорожные насыпи и дамбы следует отсыпать с таким расчетом, чтобы со стороны откосов насыпи уровень отсыпки был несколько выше, чем в ее средней части. Это предотвращает соскальзывание скрепера по откосу и позволяет более правильно выдержать заданный поперечный профиль насыпи, а также сохранить откосы от разрушения.
Для облегчения подъема тягача с груженым скрепером на насыпь или из выемки, а также спуска к месту набора грунта устраивают специальные въезды и выезды.

Применение скреперов на строительстве каналов

Строительство каналов связано с выполнением весьма значительных объемов земляных работ.
Линейность русел каналов и повторяемость строительных процессов, осуществляемых при производстве земляных работ, создают условия для широкого применения скреперов при строительстве этих сооружений. Однако при сооружении каналов скреперы используют еще недостаточно.
Впервые скреперы в большом числе были применены на строительстве Волго-Донского судоходного канала. Они зарекомендовали себя как машины, обеспечивающие эффективную механизацию земляных работ, выполняемых сухим способом. На строительстве в основном применяли скреперы с ковшами емкостью 6 м3.
Использование скреперов дало возможность комплексно механизировать ряд процессов, связанных со строительством земляных сооружений.
За три года из общего объема земляных работ 142 500 тыс. м3, выполненных сухим способом, на долю скреперов пришлось 48 230 тыс. м3 (примерно 34 %).
Рассматривая комплекс земляных работ, осуществляемых при строительстве русла канала, можно заметить, что большой объем подготовительных, основных и отделочных работ выполнялся скреперами.

Схема производства земляных работ скреперами

Схему движения скреперного агрегата восьмеркой применяют при возведении насыпей из боковых резервов, рытье траншей, выполнении вскрышных работ, а также при планировке площадей. Эта схема имеет преимущества перед эллиптической схемой, заключающиеся в том, что при движении восьмеркой скреперный агрегат совершает более плавные повороты в различные стороны, что способствует уменьшению износа деталей ходовой части тягача и скрепера. При движении восьмеркой скрепер за один рабочий цикл совершает две операции по загрузке ковша и две по разгрузке, следовательно, сокращается путь холостых пробегов скрепера.
Зигзагообразную схему движения применяют при рытье траншей, отводных каналов небольшого поперечного сечения, устройстве нагорных канав, а также при выполнении вскрышных работ на месторождениях, имеющих значительную линейную протяженность. Способ производства работ по зигзагообразной схеме движения дает значительную экономию времени вследствие сокращения продолжительности общего цикла и уменьшения углов поворота скреперных агрегатов. При работе по этой схеме скреперы перемещаются один за другим вдоль отсыпаемой насыпи, попеременно заходя то в выемку для загрузки ковша, то на насыпь для его разгрузки. Дойдя до конца разрабатываемого участка, скреперы поворачивают на 180° и снова, совершая зигзагообразные движения, продолжают разработку грунта. Основное условие для применения зигзагообразной схемы движения состоит в том, чтобы переход от одного резерва к другому, находящемуся на одной продольной линии, не требовал больше времени по сравнению со временем, затрачиваемым на поворот скреперного агрегата.

Назначение, типы и область применения скреперов

По сравнению с другими землеройными машинами скреперы обладают рядом преимуществ, позволяющих широко использовать эти машины в строительстве. К таким преимуществам относятся:
1) простота конструкции и легкость управления;
2) высокая производительность агрегата;
3) возможность совмещения операций набора грунта с транспортированием его, а также возможность разгрузки равномерными слоями с одновременным уплотнением, что позволяет комплексно механизировать работы на многих видах земляных сооружений;
4) способность срезать грунт тонкими слоями, позволяющая выполнять планировочные работы.
Применение скреперов снижает стоимость производства земляных работ по сравнению с другими способами механизированной разработки грунта.
В настоящее время отечественная промышленность выпускает скреперы различных типоразмеров, отличающихся емкостью ковша и его формой, способом выгрузки ковша, системой управления агрегатом, типом тягача, конструкцией ходового устройства скрепера и другими особенностями.
По емкости ковша различают: скреперы малой емкости (до 3 м3); средней емкости (от 3 до 6 м3) и большегрузные скреперы, емкость ковша которых превышает 6 м3. В настоящее время серийно выпускают и применяют в строительстве скреперы с ковшами емкостью 1,5; 2,25; 2,75; 6; 8; 10 и 15 м3.

Пути повышения производительности экскаваторов

Производительность экскаватора измеряется объемом разработанного в единицу времени грунта. Эксплуатационная производительность зависит от конструкции и параметров рабочего оборудования экскаватора, условий его работы и организации экскаваторных работ.
К конструктивным факторам, влияющим на производительность экскаватора, относятся: мощность силовой установки, емкость ковша, количество ковшей (для многоковшовых экскаваторов), размеры и скорости движения рабочего органа, продолжительность рабочего цикла (для одноковшовых экскаваторов).
Мощность силовой установки и все другие параметры экскаватора рассчитываются на наиболее тяжелые условия работы .машины. Поэтому эффективность использования экскаватора в конкретных производственных условиях зависит от знания обслуживающим персоналом конструктивных возможностей машины и умения использовать их, не допуская ухудшения технического состояния машины.
Например, многие одноковшовые экскаваторы предназначаются для разработки грунтов II—IV группы. Кинематический расчет этих экскаваторов и расчет их на прочность выполняются для условий работы в грунтах IV группы. Следовательно, при работе в грунтах II и III группы экскаватор имеет определенный резерв мощности силовой установки и прочности конструкций.
Используя этот резерв, передовые машинисты при работе в легких для разработки грунтах применяют облегченные ковши повышенной емкости. Благодаря этому производительность экскаватора возрастает на 15—20%.

Рельсовый и безрельсовый транспорт грунта

Примеры организации производства земляных работ экскаваторами с различными видами рабочего оборудования свидетельствуют о том, что необходимой частью производственного процесса возведения земляных сооружений
является транспортирование грунта. Эта операция исключается только на таких сооружениях, где экскаваторы работают в отвал. Увеличение производительности труда и снижение себестоимости земляных работ в значительной степени зависят от правильного выбора типа транспортных средств и организации работы их совместно с экскаваторами.
Производство земляных работ в строительстве характеризуется большой подвижностью фронта работ, разнообразием форм и размеров земляных сооружений, а также различными условиями работы машин на разных объектах строительства. Транспортные средства, предназначаемые для транспортирования грунта, должны быть мобильными, экономичными в эксплуатации и обладать высокой маневренностью.
Применяемые транспортные средства делятся на рельсовые и безрельсовые. К рельсовому относится железнодорожный транспорт нормальной и узкой колеи. К безрельсовому — автомобильный, тракторный, конвейерный и канатный (наземные и подвесные канатные дороги) транспорт. Конвейерный и канатный виды транспорта не находят в строительстве широкого применения, поэтому в настоящей книге не рассматриваются. Эти виды транспорта применяются преимущественно на постоянно действующих предприятиях горной промышленности, промышленности строительных материалов и др.

Разработка грунта многоковшовыми экскаваторами

Производство земляных работ многоковшовыми экскаваторами осуществляется в следующей технологической последовательности. До начала работы экскаватора поверхность земли по трассе траншеи планируют бульдозером. Ширина спланированной полосы должна быть не менее ширины гусеничного хода экскаватора, предназначенного для рытья траншеи. По выполнении планировочных работ производят разбивку оси траншеи. Рытье траншеи, как правило, начинают со стороны низких отметок продольного профиля и ведут навстречу уклону. Этим обеспечивается сток поверхностных и грунтовых вод. При строительстве магистральных трубопроводов значительной протяженности допускаются отступления от этого правила, так как траншея может проходить по пересеченной местности, имеющей уклоны в различных направлениях.
Выпускаемые в нашей стране многоковшовые цепные экскаваторы могут отрывать траншеи глубиной до 3,5 м, а роторные — до 2,2 м.
Многоковшовые экскаваторы, как правило, отрывают траншеи с вертикальными стенками. Чтобы не допускать обрушения стенок и связанных с этим дополнительных расходов на очистку траншеи, применяют инвентарные крепления в виде щитов или же вслед за экскаватором выполняют последующие работы укладку труб, сварку, испытание их и обратную засыпку траншеи.

Работа экскаваторов, оборудованных обратной лопатой и грейфером

Рабочее оборудование экскаватора — обратная лопата — поставляется заводами для экскаваторов с ковшом емкостью до 1 м3 включительно.
Резание грунта ковшом обратной лопаты, так же как и драглайном, осуществляется при подтягивании ковша к экскаватору, т. е. при движении «на себя». Эта особенность обусловливает основное назначение, обратной лопаты — разрабатывать грунты, расположенные ниже уровня стоянки экскаватора.
Конструктивное отличие обратной лопаты от других видов рабочего оборудования экскаватора состоит в том, что:
рукоять одним концом закреплена шарнирно в верхней или средней части стрелы, поэтому ковш при неподвижной стреле может совершать движение по окружности, радиус которой равен длине рукояти;
в процессе копания можно свободно изменять угол наклона стрелы к горизонту, благодаря чему изменяются радиус и глубина резания грунта.
Вследствие жесткой системы крепления ковша экскаваторы с обратной лопатой могут разрабатывать грунты IV группы, а также предварительно разрыхленные мерзлые грунты и скальные породы. Эти экскаваторы широко применяются для рытья траншей и котлованов под отдельно стоящие фундаменты и жилые здания.

Работа экскаваторов,оборудованных драглайном

Отличительной особенностью современных драглайнов является наличие легкой стрелы решетчатой конструкции с гибкой подвеской ковша. Резание грунта ковшом драглайна и его наполнение грунтом осуществляются подтягиванием ковша к экскаватору («на себя») при расположении самой машины наверху выемки. По сравнению с экскаваторами, оборудованными прямой или обратной лопатой, экскаваторы-драглайны имеют больший радиус резания и большую высоту разгрузки, что позволяет разрабатывать большие площади. Радиус резания грунта ковшом драглайна может быть увеличен за счет забрасывания ковша в забой с предварительным подтягиванием его к экскаватору.
Экскаваторы-драглайны широко применяются на всех видах земляных работ с выгрузкой грунта в отвал, полезную насыпь или во все виды транспортных средств.
Также как экскаваторы, оборудованные прямой лопатой, драглайны разрабатывают грунт тупиковыми и боковыми забоями в зависимости от назначения и размеров земляного сооружения и условий работы. В узких траншеях и выемках, ширина которых не превышает удвоенного наибольшего радиуса резания грунта данным типом экскаватора, забои разрабатывают осевой проходкой. Такая разработка забоя позволяет отрыть выемку с крутыми боковыми откосами, имеющую глубину, равную наибольшей глубине резания. Разрабатываемый грунт отсыпают в отвал или грубят в транспорт.
Преимуществом разработки грунта осевой проходкой является возможность расположения отвалов грунта или подхода транспорта с обеих сторон выемки, что позволяет экскаватору работать со сравнительно небольшим углом поворота платформы и способствует увеличению его производительности.

Производство работ одноковшовыми экскаваторами, оборудованными прямой лопатой

Конструкция рабочего оборудования одноковшовых экскаваторов—прямой лопаты —позволяет разрабатывать грунт, расположенный выше уровня стоянки экскаватора. Одноковшовые экскаваторы, оборудованные прямой лопатой, применяют при устройстве разрезных и пионерных траншей, выемок ври дорожном и гидротехническом строительстве, котлованов под фундаменты зданий и сооружений, а также на вскрышных работах,-при добыче полезных ископаемых и нерудных материалов в открытых разработках.
Прямая лопата имеет определенные преимущества перед другими видами рабочего оборудования одноковшовых экскаваторов. Основным из них является возможность разработки плотных и предварительно разрыхленных мерзлых грунтов, а также раздробленных скальных пород. Прямая лопата манев-реннее других видов рабочего оборудования. Экскаваторы с прямой лопатой могут разрабатывать грунт в таких условиях, где другие виды рабочего оборудования неэффективны или неприменимы. Наличие этих преимуществ позволяет широко применять экскаваторы, оборудованные прямой лопатой, для работы в грунтах любой группы.
В зависимости от условий работы экскаваторы с прямой лопатой разрабатывают грунт по двум схемам: тупиковыми (лобовыми) и боковыми забоями.

Назначение, типы и область применения экскаваторов

На строительстве земляных сооружений экскаваторы начали применять в первой половине прошлого столетия. В 1843 г, на строительстве железной дороги Балтимора — Огайо (США) была использована механическая лопата с ковшом емкостью 1,5 м3, приводимая в действие от паровой машины. Это был первый одноковшовый экскаватор.
Первый многоковшовый экскаватор появился во Франции в 1860 г. С этого времени экскаваторы находят все более широкое применение при возведении земляных сооружений.
В настоящее время экскаваторы стали самыми распространенными землеройными машинами. В нашей стране этими машинами выполняется более 50% объема земляных работ. Даже на таких работах, как строительство каналов, где имеются самые благоприятные условия для применения землеройно-транс-портных машин (скреперов, бульдозеров), значительный объем работ выполняется экскаваторами. Так, на строительстве Волго-Донского судоходного канала имени В. И. Ленина экскаваторами выполнено более 44% общего объема земляных работ. На строительстве канала Северный Донец—Донбасс экскаваторами разработано 17 млн. м3 грунта (45% общего объема).
Область применения экскаваторов определяется их конструктивными особенностями и характером земляных сооружений.

Испытания строительных свойств грунтов

Образцы грунтов, используемых в строительных целях, должны быть подвергнуты лабораторным испытаниям для определения: их зернового состава, влажности, границы пластичности глинистых грунтов, границы текучести, границы раскатывания, числа пластичности, максимальной молекулярной влагоемкости, удельного веса, объемного веса скелета грунта, объемного веса песчаных грунтов наиболее плотного и наиболее рыхлого сложения, коэффициента фильтрации, коэффициента внутреннего трения (и угла внутреннего трения), сцепления глини-стых грунтов при сдвиге, коэффициента порового давления в слабых глинистых и илистых грунтах основания, компрессионных свойств глинистых грунтов основания, относительной проса-дочности лёссовидных грунтов основания, показателей фильтрационной устойчивости грунтов, химического состава (количества водорастворимых солей — водных и солевых вытяжек), количества органических веществ, минералогического состава для всех видов грунтов.
Перечисленные характеристики грунтов определяют при возведении особо ответственных сооружений. В остальных случаях необходимость определения тех или иных строительных свойств грунтов диктуется местными условиями.
Основными характеристиками являются для грунтов: песчаных и крупнообломочных — зерновой состав; глинистых — пластичность; илистых-—пластичность и естественная влажность; гумуоированных — пластичность и содержание гумуса.
Зернозой состав определяет содержание в грунте твердых частиц различной крупности, которое принято выражать в процентах от общего веса исследуемого грунта. Состав грунта устанавливают гранулометрическим анализом, при котором твердые частицы грунта разделяют на отдельные группы по крупности.

Геодезические работы и разбивка сооружения

Проект здания или сооружения привязывается к местности на основе данных геодезической съемки и государственной сети геодезических пунктов. К этим пунктам привязываются опорные
геодезические знаки или точки (плановые и высотные), расположенные на территории строительства.
Опорные точки на строительной площадке закрепляют постоянными железобетонными реперами. Временные реперы имеют вид деревянных столбов толщиной 12—15 см и длиной 2 м. Один из реперов — контрольный — устанавливают в таком месте, где он не будет подвергаться повреждениям.
Точки местной опорной сети следует тщательно сохранять в продолжение всего срока строительства, для чего их рекомендуется располагать в местах, не подлежащих застройке.
Для привязки проекта здания или сооружения к местности пользуются преимущественно сеткой квадратов, которая наносится на генеральный план и служит основой для разбивки на местности зданий и сооружений.
После закрепления на строительной площадке сетки квадратов строители приступают к основным разбивочным работам.

Освещение рабочего места землеройных машин

Рациональное освещение рабочего места землеройных машин способствует улучшению качества работ, повышению производительности труда и уменьшению числа несчастных случаев на производстве. Под рациональным освещением нельзя понимать только сильное освещение. Весьма большую роль в рациональном освещении играют яркость освещаемой поверхности, характер образования теней, равномерность освещения и отсутствие слепящего действия света.
Особое внимание следует уделять устройству освещения непосредственно на строительных площадках, в местах, где предполагается разработка грунта и отсыпка насыпи в ночное время.
При производстве земляных работ, когда на освещаемой площади весьма сложно правильно и рационально разместить осветительную арматуру с лампой накаливания, применяют освещение прожекторами.
Участки, на которых ведется разработка грунта в ночное время, могут освещаться прожекторами, установленными на кабине землеройных и землеройно-транспортных машин, а также прожекторами на переносных опорах.
Для освещения рабочего места землеройных машин могут быть применены осветительные установки, состоящие из прожектора типа ПЗ-35 и переносной, опоры. Для освещения рабочего места экскаватора достаточно двух таких прожекторов. Переносные деревянные опоры принимаются типовыми. Питание прожекторов должно производиться трехфазным током при напряжении 220/127 в.
Прожекторы питаются электроэнергией от осветительной сети: при отсутствии ее на строительной площадке следует предусматривать установку передвижной электрической станции трехфазного тока ЭС-3 мощностью 3,6 кв и напряжением 120 в.
Перемещение прожектора, отключение и подключение его к сети электрического тока, замену сгоревших электрических ламп, установку угла наклона прожектора на новом месте работы экскаватора производят один раз в сутки.
Отвалы грунта в ночное время освещают прожекторами на переносных опорах,устанавливаемыми на отвалах.

Основные технические правила возведения земляных сооружений

Земляное сооружение должно быть устойчивым и способным выдерживать нагрузку. Его следует, кроме того, предохранять от размывания поверхностными и разрушения грунтовыми водами.
К некоторым сооружениям предъявляются дополнительные требования: так, например, в земляных плотинах не должно быть фильтрации воды как через основание, так и через тело-плотины.
Размеры земляных сооружений и расположение водоотводных устройств, защищающих эти сооружения от размывания, устанавливаются при проектировании сооружений в соответствии с требованиями технических условий.
При возведении насыпей, плотин, дамб, планировке площадок, разработке котлованов, траншей и выемок необходимо соблюдать правила производства и приемки земляных работ, а также правила техники безопасности, изложенные в СНиП.
Для каждого вида сооружений существуют ограничения в применении различных грунтов. Насыпи нельзя возводить из жирных глин, а также меловых, тальковых и трепельных грунтов. Возведение насыпей из этих грунтов допускается лишь по-индивидуальным проектам.
В насыпи не допускаются засоленные грунты, содержащие более 8% легкорастворимых солей при хлоридном и сульфатно-хлоридном засолении и более 5% таких солей при сульфатном,, хлоридносульфатном и содовом засолении, а также торф, ил, песок с примесью ила и илистые суглинки.

Баланс земляных масс и план подготовки потоков грунта

Итоговые результаты подсчета объемов земляных работ, произведенного тем или иным способом, наносят на план строительной площадки ил,и сооружения, на котором оконтурены границы отдельных участков, где устраивают выемки или насыпи.
Объемы земляных работ подразделяются на профильные и рабочие.
Профильным объемом земляных работ называется суммарный объем грунта в выемках и насыпях земляных сооружений, имеющих самостоятельное конструктивное значение (дорожные насыпи и выемки, плотины, каналы и др.). В этот объем не входит грунт, полученный при разработке резервов и карьеров, а также грунт кавальеров, обратной засыпки и вспомогательных или временных сооружений. Профильный объем используется при определении различного рода укрупненных показателей для составления сметно-финансовых расчетов.
Рабочим объемом называется объем фактически разрабатываемого грунта в целине (котлованы, траншеи, шахты, засыпка траншей и котлованов и перекидки грунта, если они необходимы в технологическом процессе).

Определение объемов земляных работ

Объемы земляных работ определяют исходя из объема грунта в плотном теле, т. е. в условиях естественного залегания грунта.
Подсчет объемов земляных масс производят при проектировании земляных сооружений по материалам изысканий, а в процессе производства земляных работ — по данным натурных замеров.
При сложной форме землям ного сооружения метод подсчета объемов земляных работ состоит в расчленении сооружения (на чертежах) на ряд простейших фигур, определении их объемов и суммировании их. Наиболее часто встречаются: призма с прямоугольным или трапецеидальным сечением, обелиск, призматоид, клин и усеченный конус.
Призму с прямоугольным или трапецеидальным сечением и обелиск используют при подсчете объемов земляных работ по разработке траншей, котлованов, каналов и аналогичных земляных сооружений.
В тех случаях, когда котлован или траншея разрабатывается с вертикальными стенками и глубина их на всем протяжении одинакова, объем земляных работ определяется по формуле призмы с прямоугольным сечением.Если местность, на которой должна разрабатываться выемка, холмистая и планировкой предусматривается досыпка грунта, то вычисление объема выемки производят путем построения продольного и поперечного профилей, определения площадей поперечных профилей и подсчета объема котлована.
Подсчет объемов земляных работ при вертикальной планировке производят методом треугольных призм или методом средних отметок квадратов.
Подсчеты объемов земляных работ в транспортном строительстве, особенно при протяженности дорог на сотни километров, весьма трудоемки; для облегчения расчетов следует пользоваться таблицами, графиками, номограммами. Подсчет объемов земляных работ можно произвести на электронно-вычислительных машинах (ЭВМ), применение которых позволяет усовершенствовать методы расчета и повысить их точность.

Разновидности земляных сооружений и работ

Земляные сооружения создаются путем разработки выемок или возведения насыпей разнообразных форм и размеров. В зависимости от срока их службы земляные сооружения делятся на постоянные и временные.
Существуют следующие основные виды земляных сооружений и paбот: вертикальная планировка площадок и территорий предприятий, поселков, жилых зданий, аэродромов, стадионов и т. п.; земляное полотно рельсовых и безрельсовых дорог; гидротехнические земляные, сооружения (оросительные, дренажные, судоходные каналы и каналы промышленного назначения, дамбы обвалования и насыпи напорных сооружений); котлованы и траншеи для фундаментов зданий, прокладки кабелей, трубопроводов и т. п.
Характерной особенностью планировочных работ для строительства предприятий, жилых зданий и устройства площадок специального назначения является наличие большой территории разработки при сравнительно небольшой глубине выемок и высоте насыпей.
Глубина выемок и высока насыпей определяются разностью между Проектными отметками планировки и естественными отметками поверхности земли. Проектная отметка планировки назначается при условии возможности производства минимального объема земляных работ и использования наибольшей части грунта из различных выемок для отсыпки насыпей.
Высоту насыпей и глубину выемок земляного полотна рельсовых и безрельсовых дорог устанавливают по продольному профилю дороги.

Состав и содержание технологических карт. Применение их для проектирования и производства земляных работ

Технологические карты отражают производство наиболее Прогрессивными методами различных видов земляных работ — разработку выемок, котлованов, траншей, возведение насыпей, обратную засыпку и др.
Составными частями технологической карты являются: схемы расстановки землеройных машин и механизмов, а также транспортных средств в забое, состав комплектов машин, их производительность, порядок производства работ, последовательность выполнения операций, расход основных эксплуатационных материалов, состав обслуживающего персонала, выработка на одного рабочего.
Кроме того, в технологических картах приводится расчетная (эксплуатационная) производительность экскаваторов. Она учитывает более высокую их выработку, которая достигается вследствие: совмещения и сокращения операций рабочего цикла, уменьшения угла поворота на выгрузку, улучшения использования рабочего времени, производства работ с минимальной затратой времени на перерывы в рабочих операциях; соответствия емкости ковшей экскаваторов емкости транспортных средств, уменьшения потерь времени на перемещение из забоя в забой, с объекта на объект и т. п.

Подбор землеройных механизмов и транспортных средств

Для обеспечения проектных сроков строительства и связанных с ними темпов разработки и транспортирования грунта требуется полное соответствие мощности применяемых машин заданным объемам и темпам работ при максимальном использовании всех видов принятых механизмов.
Выбор методов разработки грунта, а также типов землеройных машин и транспортных средств производится на основании данных:
а) об объемах работ и сроках их выполнения
б) о категориях грунтов;
в) о параметрах применяемых механизмов;
г) о взаимном расположении мест разработки и отвалов или полезных насыпей;
д) о стоимости разработки 1 м3 грунта.
В зависимости от темпа производства земляных работ можно рекомендовать к применению следующие землеройные и транспортные машины.
Ввиду того, что стоимость транспортирования грунта обычно превышает стоимость его разработки, необходимо стремиться к максимально возможному сокращению расстояния от места разработки грунта (котлован, карьер, резерв) до места его укладки в полезные насыпи или отвалы.

Определение объемов земляных работ

Подсчет объемов земляных работ производится по рабочим чертежам:
а) по вертикальной планировке на основании картограммы земляных работ;
б) по железнодорожным путям и автомобильным дорогам на основании продольных профилей и поперечных сечений;
в) по котлованам и траншеям зданий и сооружений на основании их планов и поперечных сечений с учетом необходимых для производства земляных и последующих строительно-монтажных работ берм, въездов и выездов;
г) по траншеям подземных коммуникаций на основании продольных профилей и поперечных сечений.
Для правильного подсчета объемов земляных работ по котлованам и траншеям необходимо определить допустимую крутизну откосов, обеспечивающую безопасное производство работ при минимальных объемах.
Крутизна откосов котлованов и траншей зависит от их глубины и видов грунтов на площадке строительства.
Рытье котлованов и траншей с вертикальными стенками без креплений разрешается только в грунтах естественной влажности и при отсутствии грунтовых вод.

Состав и характеристика проекта производства работ

Действующие строительные нормы и правила запрещают осуществление строительства объектов без наличия утвержденных проектов производства работ.
Проекты производства работ составляют генеральные подрядные строительные и субподрядные специализированные организации. Проектные организации могут быть привлечены к разработке проектов производства работ по заказам строительно-монтажных организаций на основе договоров. Разработку проекта производства работ строительно-монтажная организация производит за счет ее накладных расходов. При особой сложности объекта и условий производства работ по решению организации, утвердившей проектное задание, проект производства работ может быть разработан проектной организацией за счет средств на проектные работы.
Проекты производства земляных работ следует разрабатывать (как и проекты организации строительства) в тесной увязке с общими проектами производства работ по объектам, с учетом осуществления следующих за земляными работами общестроительных и монтажных работ.

Состав и характеристика проекта организации строительства

Проект организации строительства по земляным работам является только частью (правда, весьма существенной) общего проекта организации строительства, разрабатываемого в виде раздела в составе проектного задания на строительство объекта или комплекса объектов.
Проект организации строительства по земляным работам следует выполнять на основании следующих исходных материалов:
а) генерального плана площадки (или отдельного объекта),
на котором должны быть нанесены проектные отметки планировки, транспортные пути, основные подземные коммуникации и временные здания и сооружения;
б) картограммы земляных работ по планировке площадки; если картограммы в исходных материалах нет, то для определения объемов земляных работ по планировке она выполняется в
процессе составления проекта организации строительства;
в) топографического плана района работ с горизонталями и нанесением разведочных шурфов и скважин;
г) отчета о проведении инженерно-геологических изысканий и графических материалов (разрезов, колонок и т. п.), на которых должен быть показан уровень грунтовых вод;
д) сводного директивного календарного плана осуществления строительства в целом по площадке;

Общие сведения о проектировании организации земляных работ

При современных темпах строительства необходимо максимально механизировать производство земляных работ. До настоящего времени правильной организации производства механизированных земляных работ не уделялось должного внимания, что приводило к снижению производительности, недостаточному использованию землеройной техники и излишним перемещениям масс грунта.
Земляные работы представляют сложный комплекс инженерных решений, выполнение которых следует осуществлять по заранее разработанному и технико-экономически обоснованному проекту организации работ, учитывающему особенности данного объекта, а также установленные сроки строительства.
Разрабатываемые проекты организации строительства и производства земляных работ должны предусматривать следующие основные положения: выполнение работ индустриальными методами с применением наиболее прогрессивных видов машин, обеспечивающих высокую производительность труда; концентрацию рабочих кадров, строительных машин и других материально-технических ресурсов на основных пусковых объектах; первоочередное выполнение подготовительных работ с целью планомерного развития строительства; организацию поточного производства земляных работ с интенсивным использованием землеройной техники; максимально возможное совмещение во времени выполнения земляных работ с последующими строительно-монтажными работами; возможность круглогодичного производства работ без резкого снижения объема работ в зимний период, для чего должно быть предусмотрено осуществление мероприятий, обеспечивающих экономичность выполнения работ; соблюдение правил производственной санитарии, охраны труда и техники безопасности.

Комплектование машин для производства земляных работ

Внедрение в строительство комплексной механизации регламентируется СНиП III-A.4-62. Осуществляется комплексная механизация строительных и монтажных работ с помощью наиболее эффективных машин и механизмов, объединенных в комплекты, обеспечивающие получение наилучших технико-экономических показателей.
Возведение насыпи поточным методом. Каждый процесс при этом выполняется специальными машинами, объединенными в единый комплект.
На строительстве канала Северный Донец—Донбасс широко применялись комплекты машин, состоящие из. экскаваторов с различными видами рабочего оборудования, а также скреперов, бульдозеров и автомобилей-самосвалов. На первом ярусе и в средней части второго яруса выемки грунт разрабатывали скреперами. Дальнейшую разработку грунта на втором ярусе осуществляли экскаваторы, оборудованные прямой лопатой. Эти же экскаваторы разрабатывали грунт и на третьем ярусе. Разработку грунта на четвертом ярусе и зачистку откосов осуществляли экскаваторами-драглайнами. Входящие в комплект машины выполняли работы в определенной последовательности, благодаря чему создавался непрерывный поток.

Комплексно-механизированные работы

По мере расширения номенклатуры строительных машин были созданы необходимые условия для перехода от механизации отдельных операций и процессов к механизации всего комплекса строительных работ. Комплексная механизация предусматривает ликвидацию ручного труда на основных и вспомогательных операциях всего технологического процесса возведения зданий и сооружений, а также обеспечение высокопроизводительной работы всех машин, участвующих в данном технологическом процессе. При этом используемые машины должны быть увязаны между собой по производительности и другим ведущим параметрам.
Типовая технологическая схема производства земляных работ включает:
основные процессы, обязательные для любых условий работы: разработку грунта, транспортирование его к месту отвала, разгрузку, разравнивание, доведение выемок и насыпей до проектного профиля;
вспомогательные процессы, учитываемые при необходимости в общей технологической схеме в зависимости от назначения земляного сооружения и местных условий производства работ: снятие вскрыши и растительного слоя, рыхление мерзлых грунтов и скальных пород перед их разработкой; подготовка оснований под насыпи, отделка откосов, крепление траншей, планировка и уплотнение грунтов, водоотлив и водопонижение.

Развитие механизации земляных работ

Механизация строительных процессов является основным фактором повышения производительности труда, снижения стоимости и повышения качества работ. Замена тяжелого малопроизводительного ручного труда на трудоемких процессах более производительной работой машин позволяет при правильном выборе, умелой расстановке и эффективном использовании этих машин улучшить технико-экономические показатели строительства.
По данным д-ра эконом, наук С. Е. Канторера, среднесменная выработка экскаватора, оборудованного ковшом емкостью 0,25 м3, при разработке грунта I группы в траншее глубиной 3 к равна среднесменной выработке 30 рабочих-землекопов, причем при работе экскаватора производительность труда возрастает в 10 раз. Применение на такой же работе экскаватора с ковшом емкостью 0,5 м3 позволяет высвободить 65 землекопов и увеличить производительность труда в 22 раза.
Земляные работы — наиболее трудоемкие в строительстве. Их объем в нашей стране увеличивается с ростом капитальных вложений. Если в 1958 г. в Советском Союзе было выполнено 2,7 млрд. м3 земляных работ, то в 1965 г. этот объем ориентировочно достигнет 3,5 млрд. ж3, а к 1970 г. — 8 млрд. м3. Осуществление таких объемов земляных работ немыслимо без эффективного использования высокопроизводительных машин и механизмов.

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).

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.

Общие сведения о гидромеханизации земляных работ

Для разработки грунта гидромеханизированным способом применяют гидромониторы и землесосные снаряды. В городском строительстве наиболее распространены землесосные снаряды, с помощью которых производят намыв площадей (планировку участков), насыпей автомобильных дорог, земляных трибун спортивных сооружений, строительство набережных, портов, дамб, плотин, устройство искусственных водоемов, каналов, углублений дна рек и озер.
Впервые в России гидромониторная установка с ручным водобоем была применена в 1867 г. для разработки грунта на восточносибирском золотом прииске. В 1914 г. по предложению русского инженера Р. Э. Классона был осуществлен гидравлический способ добычи торфа, нашедший широкое использование в годы Советской власти. Большое значение в развитии гидромеханизации имели работы проф. Н. Д. Холина, по предложению которого в конце 20-х годов производилась добыча озокерита на о. Челекен в Каспийском море, а в 1935...1936 гг. — гидромеханизация применялась при строительстве канала им. Москвы. В последующие годы гидромеханизация стала в широких масштабах использоваться в гидротехническом и городском строительствах.
Достоинства гидромеханизации: полная механизация основных процессов — разработки, транспортировки и укладки грунта в возводимое сооружение; высокая производительность гидроустановок при малочисленном обслуживающем персонале, а также возможность транспортировать грунт на большие расстояния, что позволяет значительно снизить стоимость земляных сооружений.
При проектировании и организации производства гидромеханизированных земляных работ необходимо знать физико-механические свойства грунта: плотность, гранулометрический состав, коэффициент неоднородности (по крупности фракций), влажность и пористость, угол внутреннего трения и коэффициент фильтрации. Гидромеханическим способом можно разрабатывать нескальные грунты, которые по трудоемкости разработки делят на шесть групп.

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.

Щитовая проходка

Щитовую проходку применяют для устройства тоннелей различного назначения. До начала основных работ намечают трассу подземного тоннеля и производят усиление фундаментов зданий, под которыми проходит трасса (если это предусмотрено проектом). Кроме того, устраивают вертикальный ствол шахты для спуска и подъема проходческих щитов, рабочих, подъема грунта из тоннеля, подачи в тоннель материала обделки, обеспечения вентиляции и водоотлива.
Расстояние между стволами шахты по трассе определяют с учетом размещения смотровых колодцев и камер. Диаметр ствола шахты зависит от диаметра щита, если диаметр щита 2 м, то диаметр ствола шахты 4 м; если =2,56...3,6 м,то = 5,5...7,5 м. В Ленинграде размеры шахтного ствола унифицированы и наружный диаметр ствола составляет 3,9; 5,5 и 8,5 м. Шахтный ствол в плане имеет круглую или прямоугольную форму. Устойчивость вертикальных стенок ствола обеспечивают устройством крепи: деревянной, деревометаллической, из сборных железобетонных тюбингов, монолитного железобетона и бетона.
Общий вид шахтного ствола с применением комплекса «Темп-2» для механизированной проходки ствола диаметром 4,5 м и глубиной до 10 м. Деревометаллическое крепление состоит из металлических колец, устраиваемых из швеллеров № 20 и досок толщиной 40...50 мм. Кольца собирают из отдельных сегментов, сопрягаемых друг с другом соединительной вставкой со штырями. В зависимости от вида грунта и глубины ствола кольца располагают друг от друга через 0,7...1 м.

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.

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.

Распределение объемов грунта в квартале

До начала планировки квартала должен быть сделан анализ оптимального распределения земляных масс. Необходимо установить целесообразность перемещения грунта в зависимости от очередности строительства зданий, расположения подземных сетей, внутриквартальных проездов, спортивных площадок, участков озеленения и других элементов благоустройства. Если на планируемом участке есть растительный грунт, то его снимают, собирают в кучи и сохраняют для посадки деревьев, кустарников и устройства газона.
На участке насыпи все подземные сети должны быть построены до начала отсыпки грунта, а на участке срезки — после разработки грунта до проектных отметок.
Разработку грунта в котлованах зданий начинают после планировки участка. На той части квартала, где предусмотрена насыпь, грунт с участка срезки не отсыпают на площади зданий и вокруг них. Например, дом располагается на участке насыпи. На площади этого дома и вокруг него отсыпку грунта, снимаемого с участка срезки, не производят.

Определение объемов грунта в котлованах

Привязку всех зданий и подземных сетей, строящихся в квартале, производят к спланированной плоскости. После того как найдены красные отметки планировочной плоскости, можно определить объем грунта в котлованах и траншеях. Если в квартале возводимое здание располагается на участке,срезки, то объем грунта в котловане определяют относительно спланированной плоскости. Если же здание располагается на участке насыпи, то объем грунта, разрабатываемого экскаватором в котловане, определяют относительно поверхности земли.
Для определения объема грунта в котловане дома сначала находят красные отметки в точках. Привязку необходимо производить в точке, в которой дом имеет минимальное
возвышение цоколя над спланированной плоскостью. Отметку уровня цоколя ±0,00 определяют как сумму этой точки и минимального возвышения цоколя. При небольших уклонах планируемого участка (менее 0,01) объем грунта в котловане с постоянными откосами находят как объем усеченной пирамиды.

Определение объемов грунта насыпей и выемок в линейных сооружениях

При строительстве городских магистралей, проходящих в выемке или на насыпи, подземных коллекторов, трубопроводов и других линейных сооружений подсчеты объемов земляных работ производят по приближенным формулам. Для этого продольный профиль трассы в местах изменения продольного уклона возводимого сооружения или поверхности земли разбивают вертикальными плоскостями на отдельные призматоиды.
Если определять объем призматоида, расположенного между вертикальными плоскостями то при большой длине выемки (более 50 м) и больших продольных уклонах объем полученного грунта будет несколько больше действительного объема призматоида.

Определение объемов земляных работ при планировке кварталов

Планировку территории необходимо осуществлять с учетом обеспечения благоприятных условий для застройки, эксплуатации городского транспорта, прокладки подземных сетей (канализации и водостока и др.), а также поверхностного водоотвода.
Планировку микрорайона или его части производят как при освоении новой территории под застройку, так и при реконструкции квартала. Если застройку ведут на неосвоенной территории, на которой нет зеленых насаждений, то планировку выполняют с обеспечением нулевого баланса земляных масс в пределах группы кварталов. При необходимости сохранения зеленых массивов и естественного рельефа местности производят локальную планировку участка. При реконструкции квартала планировку выполняют с учетом отметок проезжей части существующих улиц, входов в жилые дома, магазины и здания культурно-бытового назначения.
Баланс земляных масс в пределах квартала должен быть определен не только с учетом грунта, полученного при планировке территории (срезка и насыпь), но и с учетом грунта, который будет «вытеснен» подвалами и фундаментами зданий и сооружений, подземными внутриквартальными гаражами, подземными коллекторами, всеми видами подземных сетей, а также грунта, полученного при устройстве земляного корыта для внутриквартальных проездов.
При планировке квартала подсчет объемов грунта можно производить методом четырехугольных и треугольных призм или методом поперечных профилей.

Временное крепление вертикальных стенок траншей и котлованов

В стесненных условиях городских улиц при строительстве подземных сетей (особенно глубокого заложения) и транспортных пересечений в разных уровнях (туннельного типа) грунт в траншеях и котлованах целесообразно разрабатывать с вертикальными стенками. В этом случае сокращается объем земляных работ, на меньшей площади снимается дорожная одежда, уменьшаются помехи для непрерывного движения транспорта и пешеходов. При строительстве водопровода, водостока, канализации глубина траншей составляет 1,5...5 м, что зависит от рельефа местности и глубины промерзания грунта. Для безопасного выполнения работ вертикальные стенки траншей необходимо укреплять.
Существуют различные инвентарные крепления: типа Южспецстрой, в виде распорных рам ВНИИГС, конструкции Трансводстрой, ЦНИИОМТП, а также крепления, состоящие из трубчатых инвентарных стоек и распорок. Последний тип крепления траншей нашел широкое применение, потому что его элементы имеют небольшую массу, легко монтируются и демонтируются. Для крепления стенок используют инвентарные деревянные щиты 2Х0,5 м толщиной 40... 50 мм. Укладывают их вплотную друг к другу при наличии песчаных грунтов и с зазорами — в плотных грунтах.

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.

Привязка и разбивка зданий и сооружений

Строительство здания или сооружения начинают с привязки его к спланированной плоскости с разбивкой и закреплением на обноске всех продольных и поперечных осей. Местоположение здания в плане квартала определяют относительно красных линий застройки. Например, в квартале необходимо построить здание. Для этого в плане квартала находят точку О, т. е. точку взаимного пересечения продольной оси с поперечной осью, удаленную от красных линий застройки на величину. Поперечные и продольные оси проводятся к красным линиям застройки под углами и закрепляются на местности. Привязав таким образом угол строящегося здания в точке О к красным линиям застройки, приступают к разбивке здания, т. е. к вынесению на обноску всех продольных и поперечных осей. Для правильного размещения обноски вокруг котлована необходимо знать его размеры по верху, зависящие от глубины выемки и величины коэффициента откоса.
Вертикальную привязку здания производят к горизонтальной плоскости, проходящей через геодезический репер, отметку которого переносят на строительную площадку с помощью нивелира и закрепляют на ближайшем существующем здании или на металлической трубе, прочно закрепленной в грунте.

Состав подготовительных и вспомогательных работ

Подготовительные работы выполняют до начала возведения здания или сооружения. Если строительство осуществляют на реконструируемой территории города, то предварительно необходимо: отсоединить в сносимых зданиях сети энергоснабжения, водопровода, газопровода, теплосети; пересадить существующие деревья и кустарники, попадающие в зону разработки грунта; разобрать старые здания; вывезти с территории строительства ненужный строительный материал; построить временные подъездные пути для автотранспорта; построить временные сооружения — контору производителя работ, столовую, раздевалки, душевые, санузел, склады для хранения строительных материалов, инструментов, временные мастерские, навесы и т. д.; в реконструируемом квартале под временные сооружения можно использовать часть сносимых зданий; в новом микрорайоне целесообразно сначала построить (без отделочных работ) детский сад, ясли или отдельно стоящие магазины, в которых на период застройки квартала могут разместиться все бытовые помещения.
При строительстве линейных сооружений (подземных коллекторов, различных трубопроводов, городских улиц, транспортных пересечений в разных уровнях) для бытовых и служебных помещений используют автофургоны.

Виды земляных сооружений

Классификация. Земляные работы выполняют при строительстве любого здания или сооружения, а также при устройстве всех подземных коммуникаций, планировке и благоустройстве территорий. На выполнении земляных работ занято около 10 % от общей численности рабочих-строителей. Стоимость земляных работ при строительстве некоторых сооружений составляет в среднем 10... 12 %, а трудоемкость — 16... 18 %. В гражданском, промышленном и гидротехническом строительстве в 1980 г. в Советском Союзе было разработано 14,3 млрд. м3 грунта. Выполнение такого объема земляных работ стало возможным при комплексной механизации на базе применения различных высокопроизводительных машин.
В зависимости от назначения и размеров возводимого сооружения, объема, срока и условий производства работ, вида грунта, расстояния транспортировки, необходимости планировки и способа уплотнения грунта применяют различные землеройные, землеройно-транспортные машины, а также механизмы для рыхления и уплотнения грунта. При планировке участков, ликвидации оврагов, затопляемых и заболоченных территорий, при устройстве водоемов, плотин, а также при расширении и углублении рек используют гидромеханический способ разработки и намыва грунта.