Производство земляных работ в зимних условиях

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 18 из 88Следующая ⇒

УСТРОЙСТВО КОТЛОВАНОВ.

Котлованы представляют со­бой временные выемки, устраиваемые для возведения фундаментов, частей зда­ния и сооружения, расположенных ни­же поверхности земли. Котлованы бывают с вертикальными или наклонными стенками (откосами), с креплениями или без них.

Котлованы с вертикальными стенка­ми без крепления устраивают в грунтах естественной влажности с ненарушенной структурой, при отсутствии грунтовых вод и глубине котлована в пределах 1...2м (см. гл. 3, § 5).

Котлованы с откосами разрабатыва­ют при глубине, превышающей допустимые пределы возведения их с верти­кальными стенками, и когда устройст­во креплений экономически нецелесообразно.

Рис. III. 13. Схемы уплотнения грунтов: а — кулачковыми катками Д-130Б (/ — план, // — разрез, /// — схема движения машин; 1...8 — ходы кат­ка); б — пневмоколесным катком Д-263; в —• гладким самоходным катком; г — трамбующей плитой, подве­шенной к стреле экскаватора Э-652Б; / — перекрытие полос; 2 — направление укатки от краев насыпи к ее середине; 3 — ширина укатываемой полосы; 4 — рыхлый слой грунта; 5 — уплотненный слой грунта; 6 — зона уплотнения грунта ручными трамбовками; 7 — слои грунта, уплотняемые катком; 8 — ось проходки эк­скаватора; 9 — трамбующая плита; 10 — уплотняемая полоса} // — места стоянки экскаватора)

Технологический процесс устройства котлована включает: разработку грун­та с выгрузкой в транспортные средст­ва или на бровку котлована; транспорти­рование грунта, срезку откосов и пла­нировку дна; обратную засыпку пазух между стенками фундамента и котлова­на с разравниванием и уплотнением грунта, а также выполнение вспомога­тельных работ (крепление вертикаль­ных стенок, водоотлив и т. д.).

Разработка грунтаявляется ведущим процессом и выполняется обычно экс­каваторами с различным сменным оборудованием и бульдозерами, ре­же — гидромеханическим способом и скреперами.

Экскаваторы, оборудо­ванные прямой лопатой, разрабатывают котлованы преимущественно в грунтах сухих и нормальной влажности лобовыми (торцовыми) или боковыми проходками с погрузкой грунта в транспортные средства (рис. III. 14). 3

Из-за конструктивных особенностей этого оборудования его почти не I применяют для работы с отсыпкой в I отвал. Вместимость ковша выбирают в зависимости от объемов работ, глубины котлована и свойств грунта. В мокрых забоях и при высоком уровне грунтовых вод необходимо устраивать открытый водоотлив или понижение уро­вня грунтовых вод (см. гл. 3, § 3).

Возможность разработки котлована той или иной проходкой зависит от характеристики рабочего оборудования экскаватора, глубины копания и ши­рины котлована.

Разработку котлована лобовыми про­ходками ведут с размещением транспорт­ных средств непосредственно в забое (рис. II 1.14, а, б, в, г, д) и редко выше подошвы забоя (рис. III. 14, е).

Если глубина котлована превышает максимальную высоту копания экска­ватора, то разработку ведут ярусами (рис. III. 14, е), стремясь к тому, что­бы в сечение котлована вписать мини­мальное число проходок.

{Котлованы шириной 1,5R (рис. III.14, а) разрабатывают лобовой проходкой с односторонней погрузкой в транспорт­ные средства. При ширине котлована от 1,5R до 1,9R разработку ведут лобо­вой проходкой с двусторонней подачей транспортных средств (рис. II 1.14, б).

Котлованы шириной от 1,9R до 2,5R разрабатывают уширенной лобовой про­ходкой с перемещением экскаватора по зигзагу (рис. III.14, в), а до 3,5/?—с перемещением поперек котлована (рис. III.14, г).

Широкие котлованы (более 3,5R) раз­рабатывают вначале лобовой, а затем боковыми проходками.}

Рис. III.14. Разработка котлованов одноковшовыми экскаваторами: [ л — лобовая проходка экскаватора, оборудованного прямой лопатой с односторонней погрузкой грунта в самосвалы; б — то же, с двусторонней погрузкой; в — то же, с зигзагообразным перемещением экскаватора; : i — поперечно-торцовая проходка; д — боковая проходка; е — разработка ярусами (I...IV — последовательность проходок); ж — торцовая проходка экскаватора, оборудованного обратной лопатой или драглайном; I При перемещении экскаватора по прямой; з — то же, с двумя проходками экскаватора; и — то же, при зигзагообразном перемещении экскаватора; к — поперечно-торцовая проходка; л — продольно-торцовая проходка; л — схема забоя драглайна; к — поперечно-челночная, схема отработки забоя; о, л — продольно-челночная ; схема отработки забоя; / — ось проходки; 2 — стоянки экскаватора; 3 — путь движения автотранспорта; 4 -» '■ шехи; 5 — ось предыдущей проходки; 6 — самосвал; 7 — опускание ковша и набор грунта; 8 — окончание набоpa s подъем ковша; 9 -=> разгрузка ковша; а — угол наклона стрелы; р" — средний угол поворота

Разработка прямыми лопатами котло­ванов, (траншей) производится с недобо­ром грунта в подошве котлована (тран­шеи), не превышающим 5...20 см при вместимости ковша соответственно 0,25... ...5 м³.

Недоборы грунта, как правило, разра­батывают механизированным способом: наиболее часто бульдозерами, а также автогрейдерами, экскаваторами-плани­ровщиками, экскаваторами со специ­альными зачистными ковшами.

Для въезда в забой устраивают тран­шеи с уклоном 0,1...0,15.

Экскаваторы, оборудо­ванные обратной лопа­той, разрабатывают котлованы тор­цовыми или боковыми проходками с рас­положением экскаватора выше уровня дна забоя и погрузкой грунта в транс­портные средства. Указанные условия позволяют использовать эти экскавато­ры и при разработке увлажненных и мок­рых грунтов.

Возможность разработки котлована то­рцовой или боковой проходкой зависит от характеристики рабочего оборудова­ния экскаватора, глубины копания и ширины котлована.

Ширина торцовой проходки при дву­сторонней погрузке транспортных средств находится в пределах 1,6... ...1,7R. При односторонней подаче транс­портных средств она уменьшается до 1,3R.

При разработке котлованов с выгрузкой грунта в отвал ширина про­ходки ограничивается необходимостью размещения грунта в отвал с образова­нием бермы — площадки от бровки кот­лована до подошвы отвала.

Котлованы, ширина которых превы­шает максимальную ширину проходки при перемещении экскаватора по пря­мой, разрабатывают несколькими тор­цовыми проходками либо зигзагообраз­ным или поперечно-торцовым переме­щением экскаватора (рис. III.14, и, к). Угол поворота экскаватора при торцо­вых проходках и подаче транспортных средств со стороны разработки может быть от 30 до 60°.

Экскаваторы-драглайны применяют при тех же условиях, что и экскаваторы с обратной лопатой. Разработку грунта драглайном осуще­ствляют ниже уровня стоянки торцо­выми или боковыми проходками в транс­портные средства и реже в отвал. Преимуществами драглайна являются большие радиус действия и глубина копания. Особенно эффективна разработка драглайном мягких и плотных грунтов, в том числе обводненных и со слабой несущей способностью.

Рис. III. 15. Схемы производства работ бульдозерами и экскаваторами-планировщиками: а — бульдозером при разработке котлованов; о — то же, при зачистке дна от недобора грунта; в *— то же, при засыпке траншеи (1...I0 — последовательность движения бульдозера); г — экскаватором-планировщиком при планировке откосов выемки и насыпей с нижней стоянки; д — то же, с верхней стоянки; / — положение оси экскаватора в возможном приближении^ откосу (Г, 2' — зоны планировки); // — то же, в возможном

удалении от откоса

Драглайны разрабатывают забои по поперечно-челночной и продольно-чел­ночной схемам.

При поперечно-челночной схеме разра­ботки котлованов драглайном (рис. III.14, н) набор грунта производится по­очередно с каждой стороны самосвала, подаваемого по дну выемки, без пре­кращения поворота стрелы в момент выгрузки грунта. При продольно-челноч­ной схеме (рис. III. 14, о, я) грунт наби­рают перед задней стенкой кузова и, подняв ковш, разгружают его над ку­зовом. Эти схемы целесообразно приме­нять при разработке широких кот­лованов.

При разработке котлованов боковыми проходками и выгрузке грунта в отвал рекомендуется вести работу по кругово­му циклу — поворотом экскаватора на 360°.

Бульдозерами котлованы раз­рабатывают преимущественно траншей­ным способом с перемещением по челноч­ной схеме: грунт перемещают вдоль оси котлована, начиная с середины, в оба конца (рис. III. 15, а). При этом вначале разрабатывают первую захват­ку на глубину 0.8...1 м, затем вторую на ту же глубину и т. д. Между тран­шеями оставляют перемычки нетронуто­го грунта шириной 0,5... 1,2 м, который срезают после разработки ряда траншей.

При разработке земснарядами и гид­ромониторами сначала устраивают в су­хом месте пионерный котлован. Для подъема пульпы землесосную установ­ку располагают на уровне бровки кот­лована. После каждых 3...3.5 м зем­лесос переводят на дно котлована и продолжают углубление.

Срезку откосов и планировку дна кот­лована производят после разработки грунта экскаваторами. Если дно котло­вана является основанием для фундаментов, грунт в зависимости от типа и вместимости ковша экскаватора не до­бирают на 10...30 см. Дно котлована зачищают бульдозером, который пе­ремещает грунт к экскаватору (рис. III. 15, б), а при небольших расстояни­ях перемещения и глубине котлована удаляет его сам.

Все более широкое применение нахо­дят гидравлические экскаваторы-плани­ровщики с телескопическим рабочим ор­ганом, с удлинителем стрелы и без него (ЭО-3332А и др.). Возможность движения рабочего органа по прямым, горизон­тальным и наклонным траекториям по­зволяет использовать экскаватор-пла­нировщик на работах по планировке дна котлована, откосов выемок и насыпей, обратной засыпке пазух фундаментов и других работах (рис. III.15, г, д).

Если фундаменты располагаются в траншеях и грунт разрабатывают ниже проектной отметки дна котлована, пла­нировку производят бульдозером или вручную (используя вынутый из тран­шеи грунт), а уплотнение — пневмати­ческими трамбовками или катками.

       Обратная засыпка пазух между стен­ками подвала и откосами котлована вы­полняется после устройства перекрытия над подвалом и гидроизоляции стен. Для этого используют излишки грунта, оставленные при рытье котлована, ко­торые перемещают обычно бульдозером. Засыпку производят слоями толщиной 20...30 см с последующим уплотнением пневматическими или электрическими трамбовками, а также подвесными пли­тами.

Рис. ІІІ. 16. Обратная засыпка и уплотнение грун­тов в котлованах промышленных зданий: а — засыпка пазух котлована; б — уплотнение грун­та подвесной плитой при сложных в плане фунда­ментах; / — бульдозер; 2 — грунтоуплотняющая ма­шина; 3 — кран; 4 — подвесная плита; 5 — экс­каватор, оборудованный грейфером; 6 — микро­бульдозер; 7 — направление отсыпки более благоприятные условия для ме­ханизации работ и применения крупно­габаритных машин.

Обычно грунт подается экскаватором, оборудованным грейфером, и разравни­вается малогабаритным бульдозером (рис. III.16, б). Уплотняют грунт под­весными плитами концентрированными полосами в пределах рабочей карты, ог­раниченной подземными конструкциями (рис. III.16, б); виброплитами (напри­мер, ПВТ-3) или вибропогружателями (ВП-1и др.).

УСТРОЙСТВО ТРАНШЕЙ.

Траншея — это временная выем­ка, устраиваемая для укладки труб и других инженерных сетей, а также воз­ведения ленточных фундаментов. Тран­шеи разрабатываются с вертикальными стенками (с креплением стенок или без них), с откосами и смешанного профиля.

Траншеи с вертикальными стенками без крепления устраивают в грунтах есте­ственной влажности с ненарушенной структурой, при отсутствии грунтовых вод и небольшой глубине — 1...2 м, иногда до 3,5 м (при использовании траншейных экскаваторов). В этом слу­чае во избежание осыпания или опол­зания грунта рекомендуется вслед за отрывкой производить работы по уклад­ке труб, устройству фундаментов и т. п.

Устойчивость вертикальных стенок траншей большой глубины (10 м и бо­лее) может быть обеспечена при исполь­зовании специального глинистого рас­твора, которым заполняется траншея во время ее отрывки (способ «стена в грун­те» описан в разд. V, гл. 4, § 4).

Траншеи с откосами разрабатывают при тех же условиях, что и котлованы. Крутизну откосов устанавливают в за­висимости от глубины и строительных свойств грунта по СНиПам.

Траншеи смешанного профиля устраи­вают при значительной их глубине и на­личии грунтовых вод.

Технологический процесс устройства траншей включает: разработку грунта с выгрузкой на бровку или в транспорт­ные средства, крепление вертикальных стенок, транспортирование грунта, пла­нировку дна, обратную засыпку и уп­лотнение грунта, а также вспомогатель­ные работы по установке лестниц, ог­раждений и т. д. Планировку дна тран­шей при монтаже труб и кабелей обычно не делают, а для того чтобы обеспечить проектный профиль дна, планируют по­верхность трассы трубопровода до на­чала рытья траншеи.

Разработка грунта,как и при устрой­стве котлованов, является ведущим про­цессом.

Экскаватором, оборудо­ванным обратной лопатой или драглайном, разрабатыва­ют ниже уровня стоянки траншеи с вертикальными стенками или откосами торцовыми либо боковыми проходками. Грунт выгружается в транспортные сред­ства или отвал (в одну или в две сторо­ны). Наиболее часто траншею разраба­тывают торцовой проходкой с располо­жением экскаватора по оси траншеи и укладкой грунта в отвал.

Последовательность разработки грун­та с одной стоянки экскаватора обычно такова. В вертикальной плоскости грунт разрабатывают ярусами глубиной 1,5... ...2 м. В горизонтальной плоскости связ­ные грунты разрабатывают сначала с од­ной стороны траншеи с постепенным уг­лублением ее и устройством соответ­ствующего откоса, затем аналогично с другой (рис. III. 17, в, г). В легких (сы­пучих) грунтах разработку можно на­чинать с осевой линии траншеи.

Двусторонние отвалы обычно устраи­вают при разработке глубоких траншей с перемещением экскаватора по зигзагу. Траншеи под фундаменты неглубокого заложения роют универсальными одно­ковшовыми экскаваторами с ковшом вместимостью ,0,15 м³ с погрузкой грунта в самосвалы.

Одиночные выемки под фундаменты колонн или опор роют экскаваторами, оборудованными обратной лопатой, с вы­грузкой грунта в транспортные средства (рис. II 1.17, е). В мягких грунтах ис­пользуют также экскаватор, оборудо­ванный грейфером. Перемещается экс­каватор по оси расположения фунда­ментов или с небольшим смещением.

Многоковшовыми экска­ваторами разрабатывают траншеи (как правило, с вертикальными стенка­ми) для трубопроводов значительной протяженности при наличии мягких плотных грунтов. При этом получается I более правильное очертание траншеи, I недобор грунта меньше, чем при исполь­зовании других землеройных машин. Требуется лишь незначительная зачист­ка дна.

В зависимости от типа машины (цеп­ной — рис. III. 17, д — или роторный экскаватор продольного копания) ши­рина траншеи изменяется от 0,4 до 1,8 м, а глубина до 3,5 м.

В слабых грунтах для создания устой­чивых стенок траншей на экскаваторе дополнительно устанавливаются легко­съемные цепные откосообразователи, придающие траншее трапециевидный профиль.

Рис. III. 17. Разработка траншей экскаватором: а — оборудованным обратной лопатой или драглайном (грунт укладывается в отвал при торцовой проходке); б — то же, с укладкой грунта в отвал при боковой проходке; в — последовательность разработки обратными лопатами продольных широких траншей; г — то же, узких траншей; д — многоковшовым цепным экскава­тором; е — схема разработки обратной лопатой одиночных выемок под фундаменты колонн или опор; У — ось проходки; 2 — стоянка экскаватора; 3 — веха; 4 — ось последующей захватки

Обратная засыпкатраншей осуществляется после проверки правильности укладки трубопроводов. Засыпку производят в два приема: сначала пробивают пазухи и присыпают трубопроводы вручную на высоту 0,2 м, а затем засыпают остальную часть бульдозером.

Крепления удаляют по мере засыпки. Одновременно можно снимать не более трех досок по вертикали. В сыпучих грунтах крепления разбирают по одной доске, переставляя распорки. Если удаление креплений небезопасно (в плывунах, вблизи фундаментов существующих зданий и т.д. ), их оставляют в грунте или разбирают частично.

Магистральные трубопроводы и фундаменты засыпают в соответствии со СНиПами. Грунт для обратной засыпки завозят самосвалами либо непосредственно подают в траншеи, либо используют ближайшие отвалы, из которых грунт перемещают бульдозерами (рис. III.15, в) или различными траншеезасыпателями.

Уплотнение грунтаосуществляют в городских условиях, на заводских площадках и в местах переездов. После обратной засыпки траншей производят послойное уплотнение пневмо- и электротрмбовкой. Плотность грунта контролируют плотномерными приборами с использованием радиоактивных изотопов. Вне населенных пунктов уплотнение часто не делают, а излишки грунта укладывают валиком по оси траншеи.

Основными свойствами сезонно-мерзлых грунтов являются повышенная ме­ханическая прочность, наличие пласти­ческих деформаций, пучинистость и по­вышенное электросопротивление. Прояв­ление этих свойств и глубина промерза­ния зависят в основном от длительности промерзания (рис. III.21, а), темпера­туры, влажности и вида грунта.

Помимо указанных факторов, глубина промерзания грунтов, зависит и от силы ветра, толщины снежного покрова, характера естественного по­крова (трава, пахотная земля, торф, кам­ни, дорожные покрытия и т. д.), а также теплопроводности, влажности и уровня грунтовых вод.

Экскаваторный забой промерзает с кровли и откоса забоя, а также непо­средственно с лобовой части его. В связи с этим разработка мерзлого грунта одно ковшовыми экскаваторами производится по четырем схемам (направлениям дви­жения ковша): / — вдоль мерзлого слоя (при различной глубине внедрения ков­ша от открытой поверхности); // — по­перек мерзлого слоя (в пределах его); /// — поперек мерзлого слоя (начиная с немерзлого грунта, т. е. с подбоем); IV — под углом к мерзлому слою в от­косе забоя (рис. III.21, в).

Рис. III.21. Изменение глубины промерзания и свойств мерзлых грунтов: а — изменение глубины промерзания ft™, в зависимости от длительности промерзания; б — изменение свойств мерзлого грунта в зависимости от глубины промерзания; в — схема промерзания экскаваторного забоя; г — изменение удельного сопротивления копанию по глубине мерзлого слоя; 1 — распределение температуры в грунте; 2 — пластические деформации; 3 — пучение; 4 — механическая прочность; 5 — электросопротивление; 6 — снежный покров: 7 — мерзлый грунт; 8 — незамерзший грунт; I...IV — направления копания грунта; (KS , К*)Р . /fp — удельные сопротивления копанию мерзлого слоя соответственно в верхней, средней части и талого грунта                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                             

       С понижением температуры механиче­ская прочность грунта, а также удельное сопротивление резанию и копанию резко возрастают (в 5—8 раз). Поскольку тем­пература мерзлого грунта изменяется по глубине h_Up, соответственно изменяются прочностные характеристики грунта.

Мерзлые грунты в силу своей повы­шенной механической прочности и со­противления копанию (разрушению) ус­ложняют производство земляных работ в зимних условиях и ограничивают воз­можность применения землеройных и землеройно-транспортных машин.

Для установления области возможного использования экскаваторов и другого оборудования (статических и динамиче­ских рыхлителей и т. п.) на мерзлых грунтах, особенно в очень прочных, не­обходимо выявить их технические воз­можности для непосредственной разра­ботки мерзлого грунта.

При работе драглайнов разработка мерзлого слоя может производиться только по II...IV схемам, т. е. поперек или под углом к мерзлому слою.

Возможности применения землеройно-транспортных машин на мерзлых грун­тах в значительной степени определяют­ся конструктивным исполнением их ра­бочего органа и обеспечением устойчи­вой работы машины.

Глубина рыхления мерзлого грунта п_л навесными статическими рыхлителя­ми определяется, в первую очередь, мощ­ностью двигателя трактора, а также кон­структивным исполнением рыхлителя.

Без предварительного рыхления раз­работка мерзлых грунтов скреперами и бульдозерами крайне ограничена; глу­бина рыхления — 0,05...0,15 м.

Глубина рыхления мерзлых грунтов динамическими рыхлителями (клин- и шар-молотом, дизель-молотом и др.) h_д = 0,4...0,6 м, а навесными гидромо­лотами — до 2 м (разработка ведется послойно).

Для эффективной разработки грунтов в зимнее время и подготовки мерзлого слоя глубиной /i_p к экскавации приме­няют следующие основные способы: пре­дохранение грунта от промерзания; меха­ническое разрушение (статическими и динамическими рыхлителями, блочный способ); взрывное рыхление; оттаи­вание.

Познавательные статьи:



Коммуникативные барьеры и пути их преодоления

Рынок недвижимости. Сущность недвижимости

Решение задач с использованием генеалогического метода

История происхождения и развития детской игры