Организация строительных работ

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Классификация строительных процессов. Строительные бригады и звенья

Строительные работы (их также часто называют строительно-монтажными работами) - это целый комплекс действий и процессов, целью которых является возведение готового здания. Строительные работы - это общее название целого ряда работ. Существует несколько классификаций строительных работ, соответственно в каждой - различные группы и виды работ. Одна из классификаций выделяет такие виды строительных работ:

· общестроительные

· специальные

· транспортные

· погрузочно-разгрузочные

Общестроительные работы - это все основные работы по возведению здания. Специальные работы - это строительные работы по укладке проводов (например, телефонных), установке санитарно-технического оборудования, устройству антикоррозийных покрытий. Транспортные работы - строительные работы по доставке материалов, вывозу строймусора и другие. Погрузочно-разгрузочные строительные работы предполагают погрузку и выгрузку различных материалов, необходимых в процессе строительства.

Общестроительные работы также подразделяются на:

· земляные работы

· свайные работы

· каменные работы

· бетонные и железобетонные работы

· монтажные работы

· плотничные и столярные работы

· кровельные работы

· отделочные работы

Каждая из этих подгрупп строительных работ предполагает свои процессы и результаты. Земляные строительные работы - это, например, рытье котлованов, ям или траншей под фундамент, опоры, подвалы, для подземных коммуникаций. Сюда же входят и строительные работы по транспортировке грунта (погрузка, вывоз, устройство насыпи и ряд других).

Свайные работы - это работы по забивке, погружению свай, устройству свайного фундамента. Каменные работы - очень широкий спектр строительных работ: это возведение стен, опор, сводов, столбов. Они могут быть каменными, а также из кирпича, бетонных блоков.

Широкий ассортимент строительных работ входит и в понятие бетонных работ. Это все работы, связанные с бетоном: от приготовления бетонной смеси до создания благоприятных условий для затвердевания бетона. Результат бетонных и железобетонных строительных работ - создания бетонных и железобетонных конструкций.

Особой подгруппой общестроительных работ, которую даже выделяют в отдельную группу, являются монтажные работы. Монтажные работы - это работы по доставке, установке, проверке и закреплению готовых изделий различного состава и функций. Подвидом монтажных работ можно считать плотничные и столярные строительные работы. Это работы с готовыми деревянными изделиями. Например, установка стропил, окон, дверей, настил полов из досок и паркета.

Кровельные работы представляют собой комплекс строительных работ, результатом которых является устройство крыши - чердачной или бесчердачной.

Завершающим этапом строительных работ являются отделочные работы. Отделочные работы - это целый ряд работ, например, оштукатуривание, облицовка стен, покраска и поклейка обоев.

Другая классификация строительных работ выделяет такие их виды:

· проектные работы

· строительные работы

· ремонтно-строительные работы

· монтажные работы

· пусконаладочные работы.

Строительные работы выполняются отдельными рабочими или группами рабочих, объединенных в звенья или бригады. Звеном называется группа рабочих разной квалификации, число которых должно соответствовать виду и характеру выполняемых работ. Бригадой называется группа рабочих, состоящая из нескольких звеньев. Бригады бывают специализированные и комплексные. В состав специализированных бригад входят рабочие одной специальности (например, укладчики канализационных труб). Комплексные бригады объединяют рабочих различных профессий. Эти бригады создаются для выполнения связанных друг с другом строительных процессов.

2. Технологические карты, их виды и назначение

Техническая документация по организации строительных процессов оформляется в виде технологических карт, которые бывают типовыми и составленными для строительства различных объектов. Типовые технологические карты обычно составляют для выполнения работ при строительстве по типовым проектам и при использовании требуют уточнения с учетом местных условий строительства. Технологические карты, разрабатываемые для определенного объекта, выполняются по рабочим чертежам и данным об условиях строительства. Они называются рабочие технологические карты.

Технологические карты предназначены для рациональной организации работ.

На основании технологических карт определяется объем работ и распределение работ (операций) между исполнителями. Технологическая карта является руководящей инструкцией для каждого исполнителя и служит документом для технического контроля выполнения обслуживания или ремонта.

3. Организация работы автотранспорта

Эффективность автомобильных перевозок предопределяется выбором оптимальных маршрутов и правильным подбором наиболее подходящих для конкретных условий транспортных средств. Оптимальный маршрут перевозок строительных грузов должен предусматривать такое движение автотранспортных средств, при котором обеспечивалось бы выполнение заданного объема перевозок в минимальное время. При этом каждый автомобиль, тягач, прицеп или полуприцеп должен быть рационально использован, что характеризуется коэффициентом использования его грузоподъемности К_г.

, где

Q_ф - фактическая масса перевезенного за смену груза, т;

Q_г - грузоподъемность автомобиля, т;

n - расчетное число рейсов автомобиля за смену;

q₁, q₂, q₃, q_n - масса перевезенного груза за первый, второй рейсы и т.д. в течение смены, т.

Рациональное использование автомобильного транспорта будет при К_г= 1 или К_г=100%.

Эффективность работы автомобильного транспорта за смену определяют по формуле

, где

R₁, R₂ - соответственно фактическая и нормативная работа транспорта за смену, т*км;

l₁, l₂, l₃,…l_n - пробег автомобиля в смену за первый, второй, третий и т.д. рейсы, км;

L_н - нормативный пробег автомобиля за смену, км.

Зная коэффициент использования транспортных средств по грузоподъемности и эффективность их работы за смену, можно получить аналогичные показатели на любой расчетный срок (месяц, квартал, год).

В строительстве применяют две основные схемы автотранспортных перевозок - маятниковую и челночную.

При маятниковой схеме используют автомобили или автопоезда с неотцепными звеньями. При этом тягачи неизбежно простаивают у мест загрузки и разгрузки транспортных средств.

При работе по маятниковой схеме время цикла (оборота) автопоезда или одиночного автомобиля

, где

Т_п - продолжительность погрузки автопоезда с учетом времени на маневрирование при установке на погрузку;

Т_г - продолжительность пробега с грузом;

Т_р - продолжительность разгрузки с учетом времени на маневрирование при установке на разгрузку;

Т_х - продолжительность холостого пробега.

При монтаже конструкций транспортных средств время выгрузки несколько увеличивается

, где

Т_м.к. - продолжительность монтажа конструкции, включая строповку, подъем, установку, выверку и закрепление;

n - число перевозимых изделий.

Маятниковая схема автотранспортных перевозок эффективна при наличии приобъектных складов или при массовом строительстве сооружений, состоящих из одинаковых конструктивных элементов.

В последнем случае в транспортном цикле участвуют специализированные автопоезда. Каждый автопоезд или группа автопоездов перевозит изделия определенной номенклатуры с последующей их разгрузкой по частям у строящихся однотипных объектов.

При челночной схеме автотранспортных перевозок один седельный тягач работает последовательно с двумя и более полуприцепами. Их число зависит от расстояния между предприятиями строительной индустрии и строящимися зданиями. Наибольшее распространение получила схема седельного тягача с тремя полуприцепами, когда один полуприцеп находится под погрузкой, другой - под разгрузкой на строительной площадке, а третий - в пути.

Челночный метод позволяет осуществлять перевозки с минимальными затратами времени, так как простои под погрузкой и разгрузкой в данном случае исключаются, а имеются небольшие потери времени (не более 5-7 минут) на прицепку и отцепку полуприцепов.

При работе по челночной схеме время цикла тягача определяют по формуле

, где

Т₁ - время на отцепку свободного и приемку груженого полуприцепа на заводе или складе;

Т₂ - время на отцепку груженого и приемку свободного полуприцепа на приобъектном складе или в зоне монтажа.

Владельцами автомобильного транспорта обычно являются специализированные предприятия (автотранспортные предприятия), с которыми строительные организации заключают договоры. Для перевозки грузов строительная организация передает заявку автотранспортному предприятию. К заявке прилегают согласованный между сторонами график, в котором указываются пункты погрузки и разгрузки и суточный грузооборот.

В отдельных случаях крупные строительные компании имеют собственный транспорт, находящийся в ведении хозрасчетной транспортной конторы строительства. Последняя обеспечивает помимо эксплуатации также ремонт и подготовку к выходу на линию всех автотранспортных средств.

4. Подсчет объемов траншей и котлованов

Подсчёт объёмов земляных работ по устройству выемок (котлованов, траншей) и насыпей при известных размерах достаточно прост. При сложных формах выемок и насыпей их разбивают на ряд более простых геометрических тел, которые затем суммируют. Подсчёт объёмов земляных работ необходим для того, чтобы обоснованно выбрать методы и средства их выполнения, установить необходимость отвозки или возможность распределения вынутого из котлованов или траншей грунта на прилегающей территории и последующего его использования для устройства обратных засыпок, определить стоимость и продолжительность производства земляных работ.

При производстве и подсчете объемов работ отметки поверхности имеют следующие наименования:

красная -- проектная отметка, под которую необходимо спланировать площадку или земляное сооружение;

черная -- фактическая отметка поверхности земли до начала производства работ;

рабочая -- это разность между красной отметкой (проектной) и отметкой поверхности земли, рабочие отметки определяют глубину выемки или насыпи.

Основными исходными документами для подсчета объемов земляных работ служат продольные и поперечные профили сооружений, расположение отдельных фундаментов и зданий на плане с горизонталями.

Подсчитывая объемы земляных работ при прорывке траншей и котлованов, необходимо правильно определить их размеры. Подсчет объемов сводится к определению объемов различных геометрических фигур, определяющих форму того или иного земляного сооружения. При этом делается допущение, что объем земли ограничен плоскостями и отдельные неровности действительной поверхности грунта не влияют значительно на расчетный объем.

Объем протяженных земляных сооружений подсчитывается приближенным методом поперечных профилей, основанном на делении сооружения в характерных точках перелома продольного профиля или на пикетах вертикальными плоскостями на призматоиды. По площади поперечных сечений и расстоянию между ними определяются частные объемы каждого призматоида, которые затем суммируются. Для облегчения подсчетов существуют пособия, справочники, таблицы, номограммы.

Объем котлована с прямоугольными основаниями, имеющего откосы со всех четырёх сторон, определяется, например, по преобразованной формуле:

V = (Н/6) (ab + cd + (а + с)(b + d))

где Н -- глубина котлована; а и b -- соответственно ширина и длина котлована по дну; с и d -- то же, поверху.

При производстве подсчетов объемов земляных работ при отрывке траншей и котлованов необходимо правильно определить их размеры в зависимости от условий производства работ. При разработке траншей под ленточные фундаменты ширина дна траншеи принимается равной ширине подошвы фундамента плюс 0,2 м с каждой стороны для устройства песчаной или бетонной подготовки. Если разработка траншеи ведется с креплением, то для его установки необходимо ширину по дну увеличить на 0,1 м при глубине до 2 м и на 0,2 м -- при глубине до 3 м. Для устройства шпунтового ограждения уширение составляет уже 0,4 м при глубине до 3 м с добавлением по 0,2 м на каждый метр глубины свыше 3 м. При необходимости устройства вертикальной гидроизоляции фундаментов и стен подвалов для удобства работ необходимо также уширить выемку.

Ширина траншей по дну для укладки трубопроводов определяется в зависимости от размеров труб и способа их укладки.

При разработке грунта землеройными машинами наименьшая ширина траншей по дну должна соответствовать ширине режущей кромки рабочего органа машины плюс 0,15 м в песчаных и супесчаных грунтах, 0,1 м -- в глинистых и суглинках.

Рабочая глубина котлована под фундаменты определяется разницей черной и красной отметок. Для учета характера рельефа местности в практических подсчетах достаточно принять усредненную черную отметку, равную средней арифметической нескольких отметок.

С целью предотвращения нарушения естественной структуры грунта при работе экскаватора предусматривается недобор грунта в пределах от 5 до 20 см. Рабочую высоту насыпи протяженного сооружения задают больше проектной величины с учетом последующей осадки грунта.

Исходным документом для подсчета объемов земляных работ при вертикальной планировке является картограмма земляных масс, представляющая собой план участка, на котором рельеф изображен горизонталями, с нанесенной сеткой квадратов и указанием черных, красных и рабочих отметок вершин квадратов, а также с изображением линии нулевых работ. Картограмма составляется при проектировании генерального плана геодезической службой проектно-изыскательской организации, однако перед началом планировочных работ производственникам часто приходится уточнять ее.

Средняя отметка планировки может быть задана в соответствии с потребностями строительства, но чаще всего она определяется из условия нулевого баланса, т. е. равенства земляных масс выемки и насыпи в пределах планируемой площадки.

Подсчет объемов земляных работ при вертикальной планировке на больших площадях может производиться по трехгранным или четырехгранным призмам. Для этого планируемый участок с нанесенными на нем горизонталями разбивают на ряд квадратов, которые затем разделяются диагоналями на прямоугольные треугольники. Сторона квадрата в зависимости от рельефа местности и точности подсчета принимается для пересеченного рельефа 10-50 м, а для спокойного рельефа -- до 100 м. В углах каждого квадрата интерполяцией по горизонталям определяются и проставляются черные отметки -- отметки от поверхности земли. Рабочие отметки со знаком (+) указывают на необходимость срезки грунта, т. е. на устройство выемки, а отметки со знаком (-) на необходимость устройства насыпи. Треугольники с рабочими отметками одинакового знака называют одноименными, а разных знаков -- переходными.

Общий объем земляных работ при планировке площадок определяется как сумма всех частных объемов.

5. Водоотлив и понижение уровня грунтовых вод

При устройстве выемок, расположенных ниже уровня грунтовых вод, нужно осушать водонасыщенный грунт и обеспечивать его разработку в обычных условиях. Не считая этого, нужно предотвращать попадание грунтовой воды в котлованы, траншеи и выработки в период изготовления в их работ.

Действенным технологическим приемом решения таковых задач является откачка грунтовой воды. Котлованы и траншеи при маленьком притоке грунтовых вод разрабатывают с применением открытого водоотлива, а в случае, когда приток воды значителен и толщина водонасыщенного слоя, подлежащего разработке, крупная, то до стала изготовления работ уровень грунтовых вод искусственно снижают с внедрением разных способов закрытого водоотлива, называемого водопонижением.

Открытый водоотлив используют для откачки протекающей воды конкретно из котлованов либо траншей насосами. При открытом водоотливе грунтовые воды просачиваются через откосы и дно котлована и направляются по прорытым водосборным канавам либо лоткам к специально устроенным в пониженной части котлована приямкам, называемым зумпфами, откуда вода откачивается диафрагмовыми либо центробежными насосами соответствующей производительности. Насосы выбирают в зависимости от дебета (притока) вод, а сам дебет рассчитывают по формулам установившегося движения грунтовых вод.

Водосборные канавы устраивают шириной по дну 0,3-0,6 м и глубиной одного-двух метров с уклоном 0,01-0,02 в сторону приямков. Сами приямки и устойчивых грунтах фиксируют древесным срубом без дна, а в оплывающих грунтах еще шпунтовой стенкой.

Открытый водоотлив - обычный и доступный метод борьбы с грунтовыми водами, но имеет большой технологический недочет. Восходящие потоки грунтовой воды, протекающей через стенки м дно котлованов и траншей, разжижают грунт и выносят из него на поверхность маленькие частички. В итоге такового вымывания данный метод имеет ряд существенных недочетов:

* падает естественная надежность основания выемки за счет размыва его проточной водой;

* наличие воды на дне выемки затрудняет разработку грунта;

* нужно фиксировать стенки выемок, потому что движение воды к зумпфам приводит в движение и грунты;

* подток воды к водосборной канаве может вызвать ослабление оснований построек и зданий, расположенных рядом со строящимся объектом.

В тех вариантах, когда водоотлив выясняется нецелесообразным, используют искусственное снижение уровня грунтовых вод (водопонижение).

Водопонижение обеспечивает понижение уровня грунтовых вод (УГВ) ниже дна будущей выемки. Снижение уровня грунтовых вод состоит в откачке грунтовых вод глубинными насосами из шахтных колодцев либо буровых водопонижающих скважин, расположенных в конкретной близости от грядущего котлована либо траншеи. При всем этом УГВ резко понижается, ранее насыщенный водой грунт и сейчас обезвоженный разрабатывается как грунт естественной влажности. При водопонижении возникает способность сохранять в целостности откосы выемок и предотвращать вынос частиц грунта из-под фундаментов ближайших построек.

Для ненатурального водопонижения создано пару действенных способов: игло-фильтровый, вакуумный и электроосмотический, главным из которых является игло-фильтровый.

Данный метод ненатурального снижения УГВ основан на применении иглофильтровых установок, состоящих из железных труб с фильтрующим звеном в нижней части (иглофильтр), водосборного коллектора на поверхности земли и самовсасывающего вихревого насоса вместе с электродвигателем. Железные трубы погружают в обводненный грунт по периметру котлована либо по одной либо двум сторонам траншеи.

Иглофильтр состоит из 2-ух частей: фильтрующего звена и над фильтровой трубы (диаметр иглофильтра 40-50 миллиметров). Фильтрующее звено, в свою очередь, состоит из внутренней глухой и внешней перфорированной труб. Данная труба с внешней стороны обмотана проволокой, усилена фильтрационной и защитной сетками; снизу труба заканчивается фрезерным наконечником, внутри которого расположены шаровой и кольцевой клапаны.

Для опускания иглофильтра в рабочее положение при сложнейших грунтах пробуривают скважины (при глубинах до 6-9 м). В песках и супесчаных грунтах иглофильтры помещают гидравлическим методом путем подмыва грунта под фрезерным наконечником водой напором до 0,3 МПа. Поступая в верхнюю часть наконечника, вода опускает шаровой клапан, поступает под давлением к нижней части наконечника, размывает окружающий грунт, а также и по периметру трубы. Под действием собственного веса иглофильтр погружается в грунт, кольцевой клапан в процессе погружения трубы закрывает место меж внешней и внутренней трубами. По еле погружения иглофильтра на рабочую глубину полое место окружает трубы частично заполняется просевшим грунтом, частично засыпается крупнозернистым песком либо гравием.

При включении всей системы на режим откачки воды шаровые клапаны иглофильтров под влиянием вакуума поднимаются вверх и закрывают отверстие, сразу кольцевой клапан опускается, открывая путь грунтовой воде через систему сеток в место меж трубами и дальше во внутреннюю трубу.

При одноярусном расположении иглофильтры разрешают снизить уровень грунтовых вод на 4-5 метра, при двухъярусном - на 7-9 метров. Иглофильтры располагают на расстоянии 0,пять м от бровки котлована либо траншеи. Узкие траншеи глубиной до 4,5 и шириной до 4 метров осушают одним рядом иглофильтров, большей ширины и глубины - 2-мя рядами.

Расстояние в ряду меж иглофильтрами назначают в зависимости от параметров грунта и глубины снижения уровня грунтовых вод. Для среднезернистых грунтов при коэффициенте фильтрации

2-60 м/сут расстояние принимают в пределах один один,пять м, в сильно

фильтрующих крупнопесчаных и песчаногравелистых грунтах расстояние уменьшают до 0,75 метров.

На поверхности земли иглофильтры присоединяют водосборным коллектором к установке (насосной). При работе насосов в режиме откачки воды посредством дренирующим свойствам грунта уровень воды в иглофильтре и окружающих грунтовых слоях понижается, что приводит к образованию другого УГВ, который именуется депрессионной кривой.

6. Разработка грунта одноковшовыми экскаваторами "прямая лопата"

В промышленном и гражданском строительстве применяют экскаваторы с ковшом вместимостью от 0,15 до 4 м3. При выполнении больших объемов земляных работ на гидротехническом строительстве применяются более мощные экскаваторы с вместимостью ковша до 16 м3 и более.

Экскаваторы на колесном ходу рекомендуется применять при работах на грунтах с высокой несущей способностью при рассредоточенных объемах работ, при работах в городских условиях с частыми перебазировками; экскаваторы на гусеничном ходу применяют при сосредоточенных объемах работ при редких перебазировках, при работах на слабых грунтах и разработке скальных пород; навесные экскаваторы на пневмоколесных тракторах -- при рассредоточенных объемах работ и при работе в условиях бездорожья.

Разработка грунта одноковшовыми экскаваторами ведется проходками. Число проходок, забоев и их параметры предусматриваются в проектах и технологических картах производства земляных работ для каждого конкретного объекта в соответствии с параметрами земляных сооружений (по рабочим чертежам) с оптимальными рабочими размерами оборудования экскаваторов.

Одноковшовые экскаваторы относятся к машинам цикличного действия. Время рабочего цикла определяется суммой отдельных операций: продолжительность заполнения ковша, поворот на выгрузку, разгрузку и поворот в забой. Наименьшие затраты времени на выполнение рабочего цикла обеспечиваются при следующих условиях:

ширина проходок (забоев) принимается с таким расчетом, чтобы обеспечить работу экскаватора со средним поворотом не более 70 градусов;

глубина (высота) забоев должна быть не меньше длины стружки грунта, необходимой для заполнения ковша с шапкой за один прием копания;

длина проходок принимается с учетом возможно меньшего числа вводов и выводов экскаватора в забой и из забоя.

Забоем называется рабочая зона экскаватора. К этой зоне относится площадка, где размещается экскаватор, часть поверхности разрабатываемого массива и место установки транспортных средств или площадка для укладки разрабатываемого грунта. Геометрические размеры и форма забоя зависят от оборудования экскаватора и его параметров, размеров выемки, видов транспорта и принятой схемы разработки грунта. В технических характеристиках экскаваторов любой марки приведены, как правило, максимальные их показатели: радиусы резания, выгрузки, высота выгрузки и др. При производстве земляных работ принимают оптимальные рабочие параметры, составляющие 0,9 максимальных паспортных данных. Оптимальная высота (глубина) забоя должна быть достаточной для заполнения ковша экскаватора за одно черпание, она должна быть равна вертикальному расстоянию от горизонта стоянки экскаватора до уровня напорного вала, умноженному на коэффициент 1,2. Если высота забоя относительно мала (например, при разработке планировочной выемки), целесообразно использовать экскаватор вместе с бульдозером: бульдозер разрабатывает грунт и перемещает его к рабочему месту экскаватора, затем окучивает грунт, обеспечивая при этом достаточную высоту забоя. Экскаватор и транспортные средства должны быть расположены так, чтобы средний угол поворота экскаватора от места заполнения ковша до места его выгрузки был минимальным, так как на поворот стрелы расходуется до 70% рабочего времени цикла экскаватора.

По мере разработки грунта в забое экскаватор перемещается, отработанные участки называются проходками. По направлению движения экскаватора относительно продольной оси выемки различают продольный (с лобовым или торцовым забоем) и поперечный (боковой) способы разработки. Продольный способ состоит в разработке выемки проходками, направление которых выбирается по наибольшей стороне выемки. Лобовой забой применяется при разработке съезда в котлован и при рытье начала выемки на крутых косогорах. При лобовом забое грунт разрабатывается на всю ширину проходки. Торцевой забой применяется при разработке выемок ниже уровня стоянки экскаватора, при этом экскаватор, передвигаясь задним ходом по поверхности земли или на уровне, расположенном выше дна выемки, разрабатывает торец выемки. Боковые забои применяются для разработки выемки прямой лопатой, при этом пути транспортных средств устраиваются параллельно оси перемещения экскаватора или выше подошвы забоя. При боковом способе полная ширина проходки может быть получена путем последовательной разработки ряда проходок. Поперечным (боковым) способом разрабатывают выемки с отсыпкой грунта в направлении, перпендикулярном оси выемки. Поперечный способ применяется при разработке протяженных нешироких выемок с отсыпкой кавальеров или при устройстве насыпей из боковых резервов.

Некоторые виды выемок (например, планировочные) можно разрабатывать боковым забоем с движением транспорта на одном уровне с экскаватором. Иногда для перехода к разработке с боковым забоем необходимо вначале отрывать так называемую пионерную траншею, которую экскаватор начинает разрабатывать, спустившись на дно забоя по пандусу. Если высота выгрузки экскаватора больше или равна сумме глубины выемки, высоты борта самосвала и «шапки» над бортом (0,5 м), пионерную траншею разрабатывают боковым забоем при движении транспорта по дневной поверхности на расстоянии не менее 1 м от края выемки. При значительных в плане размерах выемки ее разрабатывают поперечными проходками вдоль меньшей стороны, при этом обеспечивается минимальная длина пионерной траншеи, что позволяет организовать наиболее производительное кольцевое движение транспорта. Выемки, глубина которых превосходит максимальную глубину забоя для данного типа экскаватора, разрабатывают в несколько ярусов. При этом нижний ярус разрабатывают аналогично верхнему, а автомобили подают к экскаватору так, чтобы ковш находился на кузов сзади. Трасса движения автомобиля в этом случае должна быть параллельна оси проходки экскаватора, но направлена в противоположную сторону.

7. Разработка грунта одноковшовыми экскаваторами "обратная лопата", "драглайн"

Экскаватор, оборудованный обратной лопатой, применяется при разработке грунта ниже уровня стоянки и наиболее часто используется при рытье траншей для укладки подземных коммуникаций и небольших котлованов под фундаменты и другие сооружения. При работе с обратной лопатой также применяют торцовый или боковой забой. Наиболее целесообразно применять экскаватор с обратной лопатой для разработки котлованов глубиной не более 5,5 м и траншей до 7 м. Жесткое крепление ковша обратной лопаты дает ему возможность рыть узкие траншеи с вертикальными стенками. Глубина разрабатываемых узких траншей больше, чем глубина котлованов, так как экскаватор может опускать стрелу с рукоятью в самое нижнее положение, сохраняя устойчивость.

Экскаватор с рабочим оборудованием драглайн применяется при разработке больших и глубоких котлованов, при возведении насыпи из резервов и т. п. Преимуществами драглайна являются большой радиус действия и глубина копания до 16-20 м, возможность разрабатывать забои с большим притоком грунтовых вод. Драглайн разрабатывает выемки торцовыми или боковыми проходками. Для торцовой и боковой проходок организация работ драглайна аналогична работе обратной лопаты. При этом сохраняется такое же соотношение максимальной глубины резания. Драглайн обычно передвигается между стоянками на 1/5 длины стрелы. Разработка грунта драглайном чаще всего производится в отвал (односторонний или двусторонний), реже -- на транспорт.

Экскаваторы отрывают котлованы и траншеи на глубину, несколько меньшую проектной, оставляя так называемый недобор. Недобор оставляют, чтобы избежать повреждения основания и не допускать переборов грунта, он составляет обычно 5-10 см. Для повышения эффективности работы экскаватора применяют скребковый нож, насаженный на ковш. Это приспособление позволяет механизировать операции по зачистке дна котлованов и траншей и вести их с погрешностью не более плюс-минус 2 см, что исключает необходимость ручных доработок.

Разработка грунта экскаваторами непрерывного действия осуществляется при отсутствии в грунтах камней, корней и т. п. До начала работы вдоль трассы траншеи бульдозером планируется полоса земли шириной не менее ширины гусеничного хода, затем разбивается и закрепляется ось траншеи, после чего начинается отрывка ее со стороны низких отметок (для стока воды). Многоковшовые экскаваторы разрабатывают траншеи ограниченных размеров и, как правило, с вертикальными стенками.

8. Разработка грунта бульдозерами и скреперами

Бульдозеры применяются в строительстве для разработки грунта в неглубоких и протяженных выемках и резервах для перемещения его в насыпи на расстояние до 100 м (при применении более мощных машин расстояние перемещения грунта может быть увеличено), а также на расчистке территории и планировочных работах, на зачистке оснований под насыпи и фундаменты зданий и сооружений, при устройстве подъездных путей, разработке грунта на косогорах и т. п.

В практике земляных работ имеется несколько способов резания грунта бульдозером: обычное резание -- нож вначале заглубляется на предельную для данного грунта глубину и по мере загрузки постепенно поднимается, так как растет сопротивление призмы волочения, на которое расходуется тяговое усилие трактора;

гребенчатое резание -- отвал заполняется несколькими чередующимися заглублениями и поднятиями.

Гребенчатая схема позволяет уменьшить длину резания за счет увеличения средней глубины стружки. Кроме того, при каждом заглублении ножа скалывается грунт под призмой волочения и на отвале уплотняется уже срезанный грунт. Благодаря этому сокращается время резания и увеличивается объем грунта на отвале.

При производстве земляных работ бульдозерами успешно применяется способ резания под уклон, основанный на рациональном использовании тягового усилия трактора. Суть его в том, что при движении трактора под уклон высвобождается часть тягового усилия, необходимого для перемещения самой машины, за счет чего грунт можно разрушать более толстым слоем. При работе бульдозера под уклон облегчается скалывание грунта, снижается сопротивление призмы волочения, которая движется частично под действием собственного веса. При отсутствии естественного уклона его можно создавать первыми проходками бульдозера. При работе под уклон 10-15 градусов производительность возрастает примерно в 1,5-1,7 раза.

Однослойным резанием с перекрытием полос на 0,3-0,5 м снимают растительный слой. Затем бульдозер перемещает грунт в отвал или промежуточный вал и возвращается к месту нового резания без разворота, задним ходом (челночная схема), или с двумя поворотами. Траншейная разработка производится с оставлением перемычек шириной 0,4 м в связных грунтах и 0,6 м в малосвязных. Глубина траншей принимается 0,4-0,6 м. Перемычки разрабатываются после прохода каждой траншеи.

Эксплуатационные возможности скреперов позволяют использовать их при отрывке котлованов и планировке поверхностей, при устройстве различных выемок и насыпей. Скреперы классифицируются:

по геометрическому объему ковша -- малый (до 3 м3), средний (от 3 до 10 м3) и большой (свыше 10 м3);

по роду агрегатирования с тягачом -- прицепные и самоходные (в том числе полуприцепные и седельные);

по способу загрузки ковша -- загружаемые за счет силы тяги тягача и с механической (элеваторной) загрузкой;

по способу разгрузки ковша -- со свободной, полупринудительной и принудительной разгрузкой;

по способу привода рабочих органов -- гидравлические и канатные.

Скреперами ведут разработку, транспортирование (дальность транспортирования грунта колеблется от 50 м до 3 км) и укладку песчаных, супесчаных, лессовых, суглинистых, глинистых и других грунтов, не имеющих валунов, а примесь гальки и щебня не должна превышать 10%. В зависимости от категории грунтов резать их наиболее эффективно на прямолинейном участке пути при движении под уклон 3-7 градусов. Толщина разрабатываемого слоя в зависимости от мощности скрепера колеблется от 0,15 до 0,3 м. Разгружают скрепер на прямолинейном участке, при этом поверхность грунта разравнивают днищем скрепера.

Различают несколько способов срезания стружки при работе скрепера:

стружкой постоянной толщины. Способ применяют при планировочных работах;

стружкой переменного сечения. При этом грунт срезается с постепенным уменьшением толщины стружки по мере наполнения ковша, т. е. с постепенным выглублением ножа скрепера к концу набора;

гребенчатым способом. При этом грунт срезается с попеременным заглублением и постепенным подъемом ковша скрепера: на разных стадиях толщина стружки меняется от 0,2-0,3 м до 0,08-0,12 м;

клевками. Наполнение ковша осуществляется путем многократного заглубления ножей скрепера на возможно большую глубину. Способ применяют при работе в рыхлых сыпучих грунтах.

В зависимости от размеров земляного сооружения, взаимного расположения выемок и насыпей применяют различные схемы работы скреперов. Наиболее распространенной является схема работы по эллипсу. При этом скрепер каждый раз поворачивается в одну сторону.

При работе в широких и длинных забоях наполнение ковша скрепера осуществляется траншейно-гребенчатым и ребристо-шахматным способами. При траншейно-гребенчатом способе (рис. 10) разработка забоя ведется от края резерва или выемки параллельными полосами постоянной глубины 0,1-0,2 м, одинаковыми по длине. Между полосами первого ряда оставляют полосы несрезанного грунта -- гребни, по ширине равные половине ширины ковша. Во втором ряду проходов забирают грунт на полную ширину ковша, срезая гребень и образовывая под ним траншею. Толщина стружки в этом случае в середине ковша 0,2-0,4 м, а по краям 0,1-0,2 м.

При ребристо-шахматном способе разработка забоя производится от края выемки или резерва параллельными полосами так, чтобы между проходками скрепера оставались полосы не срезанного грунта, равные по ширине половине ширины ковша.

Второй ряд проходок разрабатывают, отступая от начала первого ряда на половину длины проходки первого ряда. Работу скрепера следует сочетать с работой бульдозера, используя их для разработки повышенных участков и перемещения грунта на небольшие расстояния в пониженные места.



9. Производство земляных работ в зимних условиях

Мерзлые грунты обладают следующими основными свойствами: повышенной механической прочностью, пластическими деформациями, пучинистостью и повышенным электросопротивлением. Проявление этих свойств зависит от вида грунта, его влажности и температуры. Песчаные, крупнозернистые и гравийные грунты, залегающие мощным слоем, как правило, содержат мало воды и при отрицательных температурах почти не смерзаются, поэтому их зимняя разработка почти не отличается от летней. При разработке зимой котлованов и траншей в сухих сыпучих грунтах они не образуют вертикальных откосов, не пучинятся и не дают просадок весной. Пылеватые, глинистые и влажные грунты при замерзании значительно меняют свои свойства. Глубина и скорость промерзания зависит от степени влажности грунта. Земляные работы зимой осуществляются следующими методами:

методом предварительной подготовки грунтов с последующей их разработкой обычными способами;

методом предварительной нарезки мерзлых грунтов на блоки;

методом разработки грунтов без предварительной подготовки.

Предварительная подготовка грунта для разработки зимой заключается в предохранении его от промерзания, оттаивании мерзлого грунта и предварительном рыхлении мерзлого грунта. Наиболее простой способ защиты поверхности грунта от промерзания состоит в утеплении его термоизоляционными материалами; для этого используются торфяная мелочь, стружки и опилки, шлак, соломенные маты и т. п., которые укладываются слоем 20-40 см непосредственно по грунту. Поверхностное утепление применяют в основном для небольших по площади выемок.

Для утепления значительных по площади участков применяется механическое рыхление, при котором грунт вспахивается тракторными плугами или рыхлителями на глубину 20-35 см с последующим боронованием на глубину 15-20 см.

Механическое рыхление мерзлого грунта при глубине промерзания до 0,25 м производится тяжелыми рыхлителями. При промерзании до 0,6-0,7 м при отрывке небольших котлованов и траншей применяют так называемое рыхление раскалыванием. Ударные мерзлоторыхлители хорошо работают при низких температурах грунта, когда для него характерны хрупкие деформации, способствующие его раскалыванию под действием удара. Для рыхления грунта при большой глубине промерзания (до 1,3 м) используется дизель-молот с клином. Разработка мерзлого грунта резанием заключается в нарезке взаимно перпендикулярных борозд глубиной, составляющей 0,8 глубины промерзания. Размер блока должен быть на 10-15% меньше размера ковша экскаватора.

Оттаивание мерзлого грунта осуществляется при помощи горячей воды, пара, электрического тока или огневым способом. Оттаивание является наиболее сложным, трудоемким и дорогим способом, поэтому к нему прибегают в исключительных случаях, например, при проведении аварийных работ.

10. Обратная засыпка пазух, уплотнение грунта

Обратная засыпка пазух котлованов или траншей производится после окончания работ по устройству дренажа с оболочкой "дрениз" и сопутствующего трубчатого дренажа с фильтрующей песчаной отсыпкой, составления акта на скрытые работы и получения разрешения на засыпку.

Засыпка и уплотнение грунта ведется в соответствии со СНИП. Обратная засыпка выполняется местным грунтом, не содержащим строительного мусора. Не допускается засыпка пазух разжиженным или несвязным илистым грунтом.

Обратная засыпка пазух производится послойно экскаватарами и бульдозерами с соблюдением мер предосторожности против повреждения или смещения оболочки "дрениз". При этом толщина слоя отсыпаемого грунта вблизи оболочки "дрениз" с учетом последующего уплотнения должна быть не более 25 см.

В зимнее время обратная засыпка осуществляется только талым грунтом.

Грунт при обратной засыпке на расстоянии не менее 400 мм от вертикально уложенной оболочки "дрениз" уплотняется ручными электротрамбовками типа ИЭ-4505.... с соблюдением мер предосторожности против повреждения оболочки, а в зонах, примыкающих к краям откоса - гидромолотами типа СП-62, СП-71, виброплитами И-16, И-315, И-50 или другими машинами и механизмами, мощность удара рабочего органа которых не более (900кгс.м). Коэффициент уплотнения грунта засыпки пазух должен быть не менее 0,95

11. Методы погружения в грунт готовых свай

В зависимости от характеристик грунта существует ряд методов устройства свай, в том числе ударный, вибрационый, вдавливанием, завинчиванием, с использованием подмыва и электроосмоса, а также различными комбинациями этих методов.

Ударный метод основан на использовании энергии удара (воздействия ударной нагрузки), под действием которой свая своей нижней заостренной частью внедряется в грунт. Ударную нагрузку на оголовок сваи создают специальные механизмы:

- паровоздушные молоты, которые приводятся в действие силой сжатого воздуха или пара, непосредственно воздействующих на ударную часть молота;

- дизель-молоты, работа которых основана на передаче энергии сгорающих газов ударной части молота;

- вибропогружатели -- передача колебательных движений рабочего органа на сваю (использование вибрации);

- вибромолоты - сочетание вибрации и ударного воздействия на сваю.

Вибропогружатели и вибромолоты чаще используют при погружении трубчатых свай-оболочек большого диаметра, при погружении в грунт и извлечении шпунтовых свай.

Дизель-молоты, по сравнению с паровоздушными, отличаются более высокой производительностью, простотой в эксплуатации, автономностью действия и более низкой стоимостью. Автономность обеспечивается путем подъема за счет рабочего хода двухтактного дизельного двигателя.

Для подъема и установки сваи в заданное положение и для забивки свай с обеспечением передачи усилия от молота сваи строго в вертикальном положении применяют специальные устройства -копры. Основная рабочая часть копра - его стрела, вдоль которой устанавливают перед погружением молот, опускают и поднимают его по мере забивки сваи. Наклонные сваи погружают в грунт копрами с наклонной стрелой. Копры бывают на рельсовом ходу (универсальные металлические копры башенного типа) и самоходные - на базе кранов, тракторов, экскаваторов и автомашин со стрелой длиной 9...18 м.

Наиболее распространены в промышленном и гражданском строительстве сваи длиной 6... 10 м, которые забивают с помощью самоходных сваебойных установок. Такие установки маневренны и имеют механические устройства для подтаскивания и подъема на необходимую высоту сваи, закрепления головы сваи в наголовнике, в вертикальном выравнивании стрелы со сваей перед забивкой.

Забивка свай состоит из трех основных повторяющихся операций:

- передвижка и установка копра на место забивки сваи;

- подъем и установка сваи в позицию для забивки;

- забивка сваи.

От каждого удара свая погружается на определенную глубину, которая уменьшается по мере заглубления сваи. В дальнейшем наступает момент, когда глубина забивки сваи практически незаметна. Практически свая погружается в грунт на одну и ту же малую величину, называемую отказом.

Отказ -- глубина погружения сваи за определенное количество ударов обычно молота одиночного действия или за единицу времени для молотов двойного действия. Величина отказа - среднее от 10 или серии ударов в единицу времени.

Залог -- серия ударов, выполняемых для замера средней величины отказа: для паровоздушных молотов в залоге 20...30 ударов; для дизель-молотов одиночного действия в залоге 10 ударов; для дизель-молотов двойного действия отказ определяют за 1 мин. забивки.

Замеры проводят с точностью до 1 мм, забивку прекращают при получении заданного по проекту отказа (расчетного). Если средний отказ в трех последовательных залогах не превышает расчетного, то процесс забивки сваи считается законченным.

Если при погружении свая не дошла до проектной отметки, но уже получен заданный отказ, то этот отказ может оказаться ложным, вследствие возможного перенапряжения в грунте от забивки предыдущих свай. Через 3...4 дня свая может быть погружена до проектной отметки.

Погружение свай вибрированием осуществляют с использованием вибрационных механизмов, оказывающих на сваю динамические воздействия, которые позволяют преодолеть сопротивление трения на боковых поверхностях сваи, лобовое сопротивление грунта, возникающее под острием сваи, и погрузить сваю на проектную глубину. Благодаря вибрации для погружения свай в грунт требуется усилия иногда в десятки раз меньшие, чем при забивке. При этом происходит частичное уплотнение грунта, в том числе и под головкой сваи. Зона уплотнения для разных грунтов составляет 1,5...3 диаметра сваи.

Для погружения свай в грунт вибрированием используют вибропогружатели, которые подвешивают к мачте сваепогружающей установки и жестко соединяют с наголовником сваи. Амплитуда виброколебаний и масса вибросистемы, в которую входят свая, наголовники и вибропогружатель, должны обеспечить вибрацию примыкающим слоям грунта, включение их в эту систему, в результате происходит раздвижка зерен грунта под контуром погруженной части сваи.

Способ наиболее приемлем в песчаных грунтах, водонасыщенных мелких и пылеватых грунтах, где скорость погружения может достигать 3,5...7 м/мин. Этим методом погружают сплошные и полые железобетонные сваи, сваи-оболочки, металлический шпунт.

При глинистых и тяжелых суглинистых грунтах под острием сваи может возникнуть глинистая подушка, которая снижает несущую способность сваи до 40%. Поэтому на заключительной стадии погружения, на последние 15...30 см свая погружается в грунт ударным способом.

Вибрационный метод наиболее эффективен при несвязных водонасыщенных фунтах. Применение метода для погружения свай в маловлажные плотные грунты возможно лишь при устройстве лидирующих скважин, т. е. при предварительном пробуривании скважин.

Более универсальным является виброударный способ погружения свай с помощью вибромолотов. При работе вибромолота наряду с вибрационным воздействием на сваю периодически опускается ударник, оказывая и динамическое воздействие на голову сваи.

Метод вибровдавливания основан на комбинации вибрационного или виброударного воздействия на сваю и статического пригруза. Вибровдавливающая установка состоит из двух рам. На задней раме находятся электрогенератор, работающий от тракторного двигателя, и двухбарабанная лебедка, на передней раме размещены направляющая стрела с вибропогружателем и блоки, через которые проходит к вибропогружателю вдавливающий канат от лебедки. В рабочем положении вибропогружатель, расположенный над местом погружения сваи, поднимает сваю и устанавливает ее вместе с закрепленным наголовником на место ее забивки. При включении вибропогружателя и лебедки свая погружается за счет собственной массы, массы вибропогружателя и части массы трактора, передаваемой вдавливающим канатом через вибропогружатель на сваю. Одновременно на сваю действует вибрация, создаваемая низкочастотным погружателем с подрессоренной плитой.

Метод вибровдавливания не требует устройства путей для передвижки рабочего агрегата, исключает повреждение и разрушение свай. Особенно эффективен при погружении свай длиной до 6 м.

Погружение свай вдавливанием применяют для коротких свай сплошного и трубчатого сечения (3...5 м). Статическое вдавливание осуществляется в такой последовательности: сваю устанавливают в вертикальное положение в направляющей стреле агрегата. Далее на голову сваи опускают и закрепляют оголовник, передающий давление от базовой машины (трактора, экскаватора) через систему блоков и полиспастов непосредственно на сваю, которая благодаря этому давлению постепенно погружается в грунт. После достижения сваей проектной отметки погружение прекращают, снимают наголовник, агрегат переезжает на новую позицию.

Погружение свай завинчиванием основано на завинчивании стальных и железобетонных свай со стальным наконечником с помощью мобильных установок, смонтированных на базе автомобилей или других самоходных средств. Метод применяют чаще всего при устройстве фундаментов под мачты линий электропередачи, радиосвязи и других сооружений, где в достаточной мере могут быть использованы несущая способность винтовых свай и их сопротивление выдергиванию

Рабочие операции при погружении сваи методом завинчивания аналогичны операциям, выполняемым при погружении свай методами забивки или вибропогружения. Только вместо установки и снятия наголовника при этом методе одевают и снимают металлическую оболочку.

После завинчивания винтовой сваи (диаметр труб достигает 1 м), ее внутренняя полость заполняется бетоном. Скорость погружения винтовых свай зависит от диаметра лопасти и характеристик грунта и находится в пределах 0,2...0,6 м/мин.

Достоинства винтовых свай в их высокой несущей способности, возможности плавного погружения в грунт, восприятии отрицательных усилий.

Погружение свай подмывом грунта применяют в несвязных и малосвязных грунтах - песчаных и супесчаных. Целесообразно подмыв использовать для свай большого поперечного сечения и большой длины, но недопустимо для висячих свай. Способ заключается в том, что под действием воды, вытекающей под напором у острия сваи из одной или нескольких труб, закрепленных на свае, грунт разрыхляется и частично вымывается. При этом сопротивление грунта у острия сваи снижается, а поднимающаяся вдоль сваи вода размывает прилегающий грунт, уменьшая тем самым трение по боковым поверхностям сваи. В результате свая погружается в грунт под действием собственной массы и массы установленного на ней молота.

Расположение трубок для подмыва грунта диаметром 38...62 мм может быть боковым, когда две или четыре трубки с наконечниками находятся по бокам сваи, и центральным, когда одно- или многоструйный наконечник размещен в центре пустотелой забиваемой сваи. При боковом подмыве, по сравнению с центральным подмывом, создаются более благоприятные условия для уменьшения сил трения по боковой поверхности свай. При боковом расположении подмывные трубки крепят таким образом, чтобы наконечники находились у свай на 30...40 см выше острия.

Для подмыва грунта воду в трубки подают под давлением не менее 0,5 МПа. При подмыве нарушается сцепление между частицами грунта под подошвой и частично по боковой поверхности свай, что может в последующем привести к снижению несущей способности сваи. Учитывая, что свая должна будет в дальнейшем воспринимать нагрузку, погружение с подмывом осуществляют только до заданного уровня, а затем с помощью сваебойной установки ее забивают до проектной глубины (на 0,5...2,0 м). При этом способе погружения производительность возрастает на 30...40% по сравнению с чистой забивкой, экономится горючее. Применение метода подмыва не допускается, если имеется угроза просадки близлежащих сооружений, а также в целом на просадочных грунтах.

Погружение свай с использованием электроосмоса применяют в водонасыщенных плотных глинистых грунтах, в моренных суглинках и глинах. Для практической реализации метода уже погруженную в грунт сваю присоединяют к положительному полюсу (аноду) электрической сети постоянного тока, а соседнюю с ней, подготовленную для погружения в грунт - к отрицательному полюсу (катоду). При включении тока вокруг сваи с положительным полюсом резко снижается влажность грунта, а у соседней с отрицательным полюсом она наоборот резко увеличивается. В более влажной среде свая быстрее погружается в грунт, что позволяет применять сваебойное оборудование меньшей мощности.