Основы производства в строительстве (стр. 10 )

К скальным грунтам относятся сцементированные водоустойчивые и практически несжимаемые породы (граниты, песчаники, известняки и т. п.), залегающие обычно в виде сплошных или трещиноватых массивов.

К полускальным грунтам относятся сцементированные породы, спо­собные к уплотнению (мергели, алевролиты, аргиллиты и т. п.) и не­водостойкие (гипс, гипсоносные конгломераты).

Крупнообломочные грунты состоят из несцементированных кусков скальных и полускальных пород; обычно содержат более 50% обломков пород размером свыше 2 мм.

Песчаные грунты состоят из несцементированных частиц пород раз­мером 0,05-2 мм; представляют собой, как правило, естественно разру­шившиеся и преобразованные в различной степени скальные грунты; не обладают пластичностью.

Глинистые грунты также являются продуктом естественного разру­шения и преобразования первичных горных пород, составляющих скаль­ные грунты, но с преобладающим размером частиц менее 0,005 мм.

Основным объектом разработки в строительстве являются глинистые, песчаные, и песчано-глинистые, а также крупнообломочные и полускаль­ные грунты, покрывающие большую часть земной поверхности.

К основным свойствам и показателям грунтов, влияющим на техноло­гию производства, трудоемкость и стоимость земляных работ, относятся: плотность, влажность, прочность, сцепление, кускоеатость, разрыхляемость, угол естественного откоса и размываемость.

Плотностью р называется отношение массы грунта, включая массу воды в его порах, к занимаемому .этим грунтом объему. Плотность песча­ных и глинистых грунтов - 1,5-2 т/м3; полускальных неразрыхленных грунтов – 2-2,5 т/м3, скальных - более 2,5 т/м3.

Влажностью w называется отношение массы воды в порах грунта к массе его твердых частиц (в процентах). Грунты влажностью до 5% счи­тают сухими, свыше 30% - мокрыми, а от 5 до 30% - нормальной влажно­сти.

При значительной влажности глинистых грунтов появляется липкость. Большая липкость грунта усложняет его выгрузку из ковша машины или кузова, условия работы конвейера или передвижение машины.

Прочность грунтов характеризуется их способностью сопротивляться внешним силовым воздействиям.

Сцепление определяется начальным сопротивлением грунта сдвигу и зависит от вида грунта и степени его влажности. Сцепление песчаных грунтов - 0,03-0,05 МПа, глинистых - 0,05-0,ЗМПа, полускальных –

0,3-4 МПа и скальных - более 4 МПа.

Кусковатость разрыхленной массы (гранулометрический состав) характеризуется процентным содержанием различных фракций.

Разрыхляемость - это способность грунта увеличиваться в объеме при разработке вследствие потери связи между частицами. Увеличение объема грунта характеризуется коэффициентами первоначального и остаточного разрыхления. Коэффициент первоначального разрыхления kр представляет собой отношение объема разрыхленного грунта к его объему в природном состоянии; для песчаных грунтов kр = 1,15-1,2, для глинистых kр = 1,2-1,3, для полускальных и скальных грунтов при взрывании «на встряхивание» kр изменяется от 1,1 до 1,2, а при взрывании «на развал» - от 1,25 до 1.6 (при большой кусковатости до 2).

Коэффициент остаточного разрыхления kрo характеризует остаточное увеличение объема грунта (по сравнению с природным состоянием) после его уплотнения. Значение коэффициента kрo обычно меньше kр на 15-20 %.

Угол естественного откоса характеризуется физическими свойствами грунта, при котором он находится в состоянии предельного равновесия. Величина угла естественного откоса зависит от угла внутреннего трения, силы сцепления и давления вышележащих слоев грунта. При отсутствии сил сцепления предельный угол естественного откоса равен углу внутрен­него трения. В соответствии с этим крутизна откосов выемок и насыпей, выражаемая отношением высоты к заложению:

h/а = 1/т, где т - коэффи­циент откоса, для постоянных и временных земляных сооружений различ­на. Крутизна откосов устанавливается СНиПами.

Все грунты группируют и классифицируют по трудности разработки различными землеройными машинами и вручную. Наиболее часто для оценки трудности разработки грунта используют показатель удельного со­противления резанию (копанию) КF.

Удельное сопротивление копанию (резанию) КF представляет собой отношение касательной составляющей усилия, развиваемого на режущей кромке ковша землеройного и землеройно-транспортного оборудования, к площади поперечного среза грунта (стружки).

Значение Кр зависит как от свойств и показателей разрабатываемого грунта, так и от конструктивного исполнения рабочего органа землеройно­го и землеройно-транспортного оборудования.

Профессором были предложены шесть групп

грун­тов: I и II - слабые (мягкие) и плотные грунты (чернозем, лесс, суглинок и т. п.), III и IV - очень плотные (тяжелые суглинки, глины и т. п.) и полу­скальные грунты (сланцы, алевролиты и т. п.), V и VI - соответственно хо­рошо и плохо разрыхленные полускальные и скальные грунты. Указанная группировка грунтов по трудности разработки машинами нашла широкое применение в строительстве, на карьерных разработках, в экскаваторо-строении; в измененном виде она положена в основу нормирования и рас­ценок земляных работ в существующих ЕНиР.

Группировка грунтов по трудности разработки в ЕНиР составлена от­дельно для немерзлых (I-VI группы) и мерзлых (I-IIIм) грунтов, при­чем, грунты перечисляются в алфавитном порядке с указанием средних значений плотности. Разрыхленные немерзлые грунты нормируются на одну группу ниже, чем эти же грунты в массиве (неразрыхленном состоянии). К V и VI группам отнесены грунты, кроме пестроцветных моренных глин, разрабатываемые после предварительного разрыхления.

В качестве критерия трудности разработки грунтов различными видами землеройного оборудования часто используют скорость распространения упругих волн в массиве. Так, рядом отечественных заводов-изготовителей и зарубежных фирм по этому критерию устанавливается область приме­нения существующего и перспективного землеройного и землеройно-транспортного оборудования.

4.3 Перечень подготовительных и вспомогательных процессов земляных работ

К подготовительным и вспомогательным процессам, связанным с разработкой выемок и возведением насыпей, относятся разбивка земляных сооружений, водоотлив и понижение уровня грунтовых вод, временное крепление стенок выемок, искусственное закрепление грунтов, разрыхле­ние плотных грунтов.

Весь комплекс работ, связанных с устройством земляных сооружений, подразделяется на подготовительные, входящие в состав инженерной подготовки территории (расчистка территории, водоотвод, разборка существующих сооружений, создание опорной геодезической сети, вынос проекта в натуру, снятие растительного слоя и др.), вспомогательные, связанные с обеспечением требуемых физико-механических свойств и устойчивости грунтов и земляных сооружений в целом (разработка, перемещение и укладка грунта), и отделочные (планировочные).

 

 

4.4 Виды механизированных способов разработки грунта

При механизированном способе на грунт действует усилие резания различных машин. В результате определенные порции грунта отделяются от массива и могут быть перемещены и уложены в насыпь. Если машина только режет грунт, она носит название землеройной. Если машина разрабатывает и перемещает грунт, она называется землеройно-транспортной.

К землеройным машинам относятся экскаваторы различных типов: одноковшовые (прямая и обратная лопата, драглайн, грейфер), многоковшовые (цепные, роторные) и фрезерные.

В зависимости от ходового устройства различают гусеничные, пневмоколесные, автомобильные и шагающие экскаваторы, а также оборудованные гидравлической, пневматической и электрической системами управления.

 

 

4.5 Разработка грунта одноковшовыми экскаваторами – прямая лопата, обратная лопата, драглайн и грейфер

В промыш­ленном и гражданском строительстве применяют экскаваторы с ковшом вместимостью от 0,15 до 2, реже до 4 м3. Они имеют комплект сменного оборудования, включающий прямую и обратную лопаты, драглайн и грейфер.

Рабочее место экскаватора (т. е. место, где он разрабатывает грунт) называется забоем.

Если высота забоя относительно мала (например, при разработке планировочной выемки), целесообразно использовать экскаватор вместе с бульдозером.

Для прямой лопаты различают лобовой и боковой забои. В лобовом забое экскаватор разрабатывает грунт впереди себя и отгружает его на транспортные средства, которые подают к экскаватору по дну забоя. Лобовой забой применяют в редких случаях (при разработке экскаватором пионерной траншеи, въездного пандуса и др.).

В боковом забое экскаватор разрабатывает грунт по одну сторону от оси движения и грузит его на транспортные средства, подаваемые по другую сторону от оси проходки. После пионерной проходки весь оставшийся в выемке грунт разрабатывают способом продольного бокового забоя (рис. 3.1).

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, опустившись на дно забоя по пандусу (рис. 3.2,a).

При значительных в плане размерах выемки целесообразно раз­рабатывать ее поперечными проходками вдоль меньшей стороны

(рис. 3.2,б), обеспечивая минимальную длину пионерной траншеи. Выемки, глубина которых превосходит максимальную высоту забоя для данного типа экскаватора, разрабатывают в несколько ярусов (рис. 3.3).