12) Основные строительные технологические свойства грунтов влияющие на трудность разработки

В строительном производстве грунтами называют породы, залегающие в верхних слоях земной коры и представляющие собой главным образом рыхлые и скальные породы.

Свойства и качество грунта влияют на устойчивость земляных сооружений, трудоемкость переработки и стоимость работ. При выборе наиболее эффективного способа производства работ необходимо учитывать следующие основные характеристики грунтов: плотность, влажность, липкость, разрыхленность, сцепление, угол естественного откоса, а также трудность разработки.

Плотностью называют массу 1 м3 грунта в естественном состоянии (в плотном теле). Плотность песчаных и глинистых грунтов составляет 1,6… 2,1 т/м3, а скальных неразрыхленных грунтов -до 3,3 т/м3.

Влажность характеризуют степенью насыщения грунта водой, которую определяют отношением массы воды в грунте к массе твердых частиц грунта. При влажности более 30% грунты считают мокрыми, а при влажности до 5% -сухими.

Липкость - способность грунта при определенной влажности прилипать к поверхности различных предметов. Большая липкость усложняет выгрузку грунта из ковша машины или кузова, условия работы транспорта и др. Липкость определяют усилием, необходимым для отрыва прилипшего предмета от грунта (для глин до 0,05 МПа).

Разрыхляемость - способность грунта увеличиваться в объеме в процессе его разработки. При этом плотность грунта уменьшается. Это явление называется первоначальным разрыхлением грунта и характеризуется коэффициентом разрыхления kp. Этот коэффициент представляет собой отношение объема разрыхленного грунта к объему грунта в естественном состоянии (для песчаных кр = = 1,08… 1,17, суглинистых kр = 1,14… 1,28 и глинистых грунтов кр= 1,24… 1,3).

Уложенный в насыпь разрыхленный грунт под влиянием массы вышележащих слоев грунта или механического уплотнения, движения транспорта, смачивания дождем и т. д. уплотняется. Однако грунт не занимает того объема, который он занимал до разработки, сохраняя остаточное разрыхление, показателем которого является коэффициент остаточного разрыхления грунта kо.p, значение которого для песчаных грунтов находится в пределах 1,01… 1,025, суглинистых -1,015… 1,05, глинистых -1,04… 1,09.

Сцепление характеризуют начальным сопротивлением грунта сдвигу, оно зависит от вида грунта и его влажности. Так, сила сцепления для песчаных грунтов составляет 0,03…0,05 МПа, для глинистых-0,05…0,3 МПа.

Угол естественного откоса характеризуется физическими свойствами грунта, при котором он находится в состоянии предельного равновесия. Для обеспечения устойчивости земляных сооружений (насыпей, выемок) их возводят с откосами, крутизна которых определяется отношением высоты к заложению: h/a = \/т, где т - коэффициент откоса. Крутизна откоса зависит от угла естественного откоса.

Удельное сопротивление резанию зависит как от свойств и показателей разрабатываемого грунта, так и от конструктивного исполнения рабочего органа землеройного или землеройно-транспортного оборудования. С учетом этого в строительном производстве грунты по трудности их разработки классифицируют в группы (ЕНиР 2-1-1). Так, для одноковшовых экскаваторов грунты подразделяют на шесть, для многоковшовых экскаваторов и скреперов - на две, для бульдозеров и грейдеров - на три группы. При разработке грунтов вручную их делят на семь групп. Как при механизированной, так и при ручной разработке в состав первой группы входят легко разрабатываемые грунты, а в последнюю - трудно разрабатываемые.

13) Технология подготовительных и вспомогательных процессов переработки грунта в строительстве

В промышленном и гражданском строительстве переработку грунта ведут с целью подготовки оснований под здания и сооружения, изменения природного рельефа местности, устройства земляного полотна временных дорог, устройства подземных, закрытых с поверхности земли выемок и др. Результатами переработки грунта являются различного вида земляные сооружения, представляющие выемки, насыпи, подземные выработки, обратные засыпки.

Выемку, имеющую ширину до 3 м и длину, значительно превышающую ширину, называют траншеей. Выемку, длина которой не превышает десятикратной ее ширины, называют котлованом. Котлованы и траншеи имеют дно и боковые поверхности, наклонные откосы или вертикальные стенки.

Выемки, закрытые с поверхности и устраиваемые для сооружения транспортных и коммунальных туннелей и других целей, назы вают подземными выработками.

После устройства подземных сооружений и частей зданий грунт укладывают в так называемые «пазухи» - пространства между боковой поверхностью сооружения и откосом котлована для полного закрытия подземного сооружения или коммуникаций. Этот процесс называют обратной засыпкой.

Основными процессами переработки фунта, в результате которых создаются земляные сооружения проектных параметров, явля ются разработка грунта, его перемещение и укладка. Непосредственному выполнению этих процессов в ряде случаев предшествуют или сопутствуют подготовительные и вспомогательные процессы. Подготовительные процессы осуществляют до начала разработки грунта, а вспомогательные - до или в процессе возведения земляных сооружений. Весь этот комплекс процессов называют земляными работами.

Земляные работы относят к массовым и наиболее тяжелым и трудоемким видам строительных работ. На 1м3 объема промышленного сооружения в среднем перерабатывается 1,5...2 м грунта, а на 1 м3 объема гражданского строительства - до 0,5 м .

При возведении различных земляных сооружений, характерных для промышленного и гражданского строительства, переработку грунта ведут различными методами, которые принято делить на четыре группы: механический, гидравлический, взрывной и ручной. Кроме того, в ряде случаев грунт либо в сочетании с основными методами, либо самостоятельно перерабатывают методами вытрамбовывания и бурения.

В современном строительстве механическим методом перерабатывается фунта около 95%, гидравлическим - около 2%, взрывным - до 1% всего объема. Однако на многих объектах при мелких рассредоточенных объемах работ применяют ручной труд с привлечением специального инструмента и средств малой механизации (около 2% всего объема работ). Производство работ вручную даже в небольших объемах влияет на общие затраты труда, так как производительность ручного труда в 20...30 раз ниже механизированного.

14) Технологические схемы разработки грунта одноковшовым экскаватором с различным рабочим оборудованием

Одноковшовый экскаватор - машина цикличного действия, процесс разработки грунта при любом виде рабочего оборудования складывается из чередующихся в определенной последовательности операций отдельного цикла:

- резание грунта и заполнение ковша;

- подъем ковша с грунтом;

- поворот экскаватора вокруг оси к месту выгрузки;

- выгрузка грунта из ковша;

- обратный поворот экскаватора;

- опускание ковша на грунт и подача его для резания грунта.

Основное назначение экскаваторов - разработка выемок, резервов, карьеров, траншей, котлованов с разгрузкой грунта в отвал или погрузкой в транспортные средства.

Предельные размеры выемок, которые могут быть разработаны одноковшовым экскаватором с одной стоянки, зависят от его рабочих параметров.

Экскаватор «прямая лопата» используют для разработки грунтов, расположенных выше уровня стоянки экскаватора, преимущественно с погрузкой на транспорт. Его широко применяют в карьерах, в строительстве используют для погрузки в транспортные средства ранее собранного в кучи (сгуртованного) фунта или для отрывки котлованов, при этом устраивается самим экскаватором пандус - съезд в котлован с уклоном 10... 15% для экскаватора и транспортных средств.

Прямая лопата представляет собой открытый сверху ковш с режущим передним краем. Ковш шарнирно соединен с рукоятью, которая, в свою очередь, шарнирно соединена со стрелой машины и выдвигается вперед при помощи напорного механизма. Конструкция экскаватора позволяет ему копать ниже уровня своей стоянки не более чем на 10...20 см, нормативная производительность может быть достигнута при высоте забоя не менее 1,5 м. Опорожняется ковш путем открытия его днища. Такая конструкция прямой лопаты обеспечивает ей наибольшую производительность за счет наполнения ковша «с шапкой».

При разработке грунтов 1-й и 2-й групп экскаватор может быть снабжен ковшом увеличенного объема. Экскаватор применяется в основном при необходимости погрузки грунта в транспортные средства. Нецелесообразно использование экскаватора, если уровень грунтовых вод выше подошвы выемки, так как движение экскаватора и транспортных средств по мокрому грунту затруднено.

отрывки глубоких котлованов, широких траншей, возведения насыпей, разработки грунта из-под воды и т. п. Драглайн применяют также при планировке площадей и зачистке откосов. Достоинство экскаватора - радиус действия до 10 м и глубина копания до 12 м. Глубина копания у экскаватора практически неограничена, конструкция машины позволяет располагать транспортные средства на дневной поверхности и на дне котлована, т. е. уровень грунтовых вод не оказывает влияния на работу экскаватора. Эффективно разрабатывать экскаватором мягкие и плотные грунты, в том числе обводненные.

Ковш экскаватора навешивается на канатах на удлиненную стрелу кранового типа. Забрасывая ковш в выемку на расстояние, несколько превышающее длину стрелы, ковш заполняют грунтом путем подтягивания по поверхности земли к стреле. Затем ковш поднимают в горизонтальное положение и поворотом машины перемещают к месту разгрузки. Опорожняется ковш при ослаблении натяжения тягового каната.

Применимы разработки грунта лобовой и боковой проходками с отгрузкой грунта в транспорт и отвал. В зависимости от ширины выемки, способа разгрузки грунта (в отвал или в транспортные средства) и особенностей земляного сооружения, в практике нашли применение челночные способы разработки грунта, так как конструктивное решение экскаватора позволяет применять такие схемы

15) Технологические схемы разработки грунта землеройными машинами

Бульдозеры выполняют значительные объемы земляных работ в строительстве. Основные технические параметры — мощность базовой машины и масса. Технологические параметры - длина отвала бульдозера.

Использование бульдозера в составе комплексного технологического процесса позволяет обеспечить механизацию большого числа вспомогательных, подготовительных и основных процессов:

- корчевку пней и кустарника;

- снятие и перемещение растительного слоя грунта;

- устройство и содержание съездов и землевозных дорог;

- планирование, зачистку и отделку элементов земляного сооружения;

- устройство дренажных канав;

- устройство въездов;

- разработку и укладку грунта в земляных сооружениях различных типов;

- перемещение грунта в пределах строительной площадки;

- послойное разравнивание укладываемого грунта;

- рыхление мерзлых и трудноразрабатываемых грунтов;

- обратную засыпку выемок и пазух.

Бульдозеры используют для перемещения грунта из выемки в насыпь на расстояние до 100 м, при мощных тракторах дальность может быть увеличена. Бульдозеры применяют для обратной засыпки пазух траншей и котлованов грунтом, лежащем на бровке, зачистки дна котлованов после их разработки другими механизмами, для разравнивания и планировки грунта, для рытья небольших и неглубоких котлованов. При перемещении грунта на значительные расстояния отвалы бульдозеров могут быть оборудованы по бокам окрылками.

При планировке площадок могут быть использованы два основных способа работ - траншейный и послойный.

Скреперы - высокопроизводительные землеройно-транспортные машины цикличного действия, выполняющие самостоятельную разраотку грунта, его транспортировку из выемок в насыпи с частичным уплотнением. Эксплуатационные характеристики скреперов позволяют их использовать при необходимости для отрывки котлованов и планировке поверхностей.

Рабочий орган скрепера — ковш с ножевым устройством, который осуществляет послойное резание грунта с одновременным набором его в ковш. Переход в транспортное состояние осуществляется подъемом ковша с одновременным его закрытием. Выгрузка производится в процессе движения скрепера послойно путем наклона ковша скрепера или перемещения задней стенки ковша — свободной или принудительной разгрузкой.

Скреперы подразделяют на прицепные, полуприцепные, самоходные. Главный параметр - вместимость ковша, м3. Основные технологические параметры: грузоподъемность, ширина и глубина резания, толщина отсыпаемого слоя.

Ширина резания скреперов с вместимостью ковша 4...25 м3 колеблется в пределах 2200...2800 мм. Максимальная глубина резания для этих машин составляет 250...400 мм. Для более точного выполнения процессов планировки грунта и разработки грунта в земляных сооружениях типа «планировочная площадь» может применяться система автоматического управления, положением ковша скрепера в зависимости от рельефа местности..