Технология строительных процессов. Часть 1. Процессы нулевого цикла - Снарский В.И.

Автор: Снарский В.И.

Теги: cтроительная механика графический и аналитический методы статики для исследования и расчета строительных конструкций прочность сопротивляемость технология строительного производства строительство строительное проектирование

ISBN: 5-7433-1449-7

Год: 2005

Похожие

Основания и фундаменты на насыпных грунтах

Строительные технологии. Том 1. Технология строительных процессов. Часть 1.

Усиление и реконструкция фундаментов

Справочник проектировщика. Основания фундаменты и подземные сооружения

Текст

У ДК I 04:5 <9.4
1.1.К 18 6
(' 5.1
Рецензенты:
Кафедра строительных конструкций и гидротехнических сооружений
Саратовского государственного аграрного университета
им. Н. И. Вавилова
Кандидат технических наук,
аместитель директора ЗАО «Геотехника-С»
В. Э. Фролов
Одобрено
редакционно-издательским советом
------- Саратовского государственного технического университета
ГОС.’.'Л - -‘ИДЯ I
Ь И Е Л ' . < А
Снарский, В. И.
С 53 Технология строительных процессов: учеб, пособие: в 2 ч.
Ч. 1. Процессы нулевого цикла / В. И. Снарский, М. М. Айгумов.
Саратов: Сарат. гос. техн, ун-т, 2005. 129 с.
ISBN 5-7433-1449-7
В пособии изложена технология устройства земляных сооружений,
свайных фундаментов и инженерной подготовки площадки строительства.
Значительное место уделено технологии ведения процессов при отрицательных
температурах и обеспечению качества строительной продукции.
Учебное пособие предназначено для студентов специальности 290300
«Промышленное и гражданское строительство».
УДК 624.04:539.4
ББК 38.6
ISBN 5-7433-1449-7
© Саратовский государст венный
технический универси тет, 2005
© Снарский В.И., Айгумов М.М., 2005
ВВЕДЕНИЕ
Развитие технологии строительства в условиях быстрого
технического прогресса предъявляет новые требования к подготовке
специалистов. Они должны быть хорошо подготовлены для работы в
новых изменившихся условиях экономики и способны решать задачи
совершенствования технологии, организации и управления строительным
производством. Поэтому в подготовке специалистов основных
строительных специальностей особое значение приобретают такие
технические дисциплины, как технология строительства, организация
строительства. Полученные в вузе знания должны соответствовать не
только достигнутому в отрасли уровню технического прогресса, но и
реальным перспективам дальнейшего развития.
Предметом изучения настоящего пособия служат строительные
процессы нулевого цикла, которые во многом определяют качество
конечной продукции строительства - зданий и сооружений.
В пособии изложена технология устройства земляных сооружений,
свайных фундаментов и инженерной подготовки площадки строительства.
Значительное место уделено технологии ведения процессов при
отрицательных температурах и качеству строительной продукции.
Пособие подготовлено в соответствии с программой курса
«Технология строительных процессов» для высших учебных заведений по
специальности «Промышленное и гражданское строительство».
При подготовке рукописи были использованы материалы научно-
исследовательских, проектных и строительных организаций.
Авторы пособия выражают глубокую признательность коллективу
кафедры «Строительные конструкции и гидротехнические сооружения»
(ТЛУ (заведующий кафедрой доцент, кандидат технических наук
Затинатский С.В.) за рецензирование рукописи и ценные замечания,
которые были учтены при подготовке материала к изданию.
РАЗДАЛ I- ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕХНОЛОГИИ
СТРОИТЕЛЬСТВА
I. РОЛЬ СТРОИТЕЛЬСТВА В СОЗДАНИИ ЭКОНОМИЧЕСКОГО
ПОТЕНЦИАЛА СТРАНЫ
Строительство, как отрасль экономики страны относится к сфере
материального производства.
Продукцией строительства являются:
- законченные и испытанные инженерные сооружения
(телевизионные вышки, радиорелейные мачты, силосы,
резервуары, стадионы, дороги и т.п.);
- подготовленные к вводу, т.е. выдавшие пробную продукцию,
производственные мощности (заводы, фабрики, электростанции
и т.п.);
- готовые к эксплуатации гражданские здания (жилые дома,
больницы, театры и т.п.);
- реконструированные здания и сооружения (надстройка,
расширение, перепланировка и т.п.).
Ни одна отрасль экономики технически развитой страны не может
развиваться без строительства, т.е. без создания новых и реконструкции
действующих объектов.
В строительстве закладывается фундамент технического прогресса
всех подразделений и отраслей экономики; определяются направления,
темпы и пропорции их развития. Поэтому текущие задачи строительства
тесно увязываются с перспективными задачами всей экономики. Таким
образом, сегодняшний труд строителя непосредственно служит и
настоящему и созданию будущего.
2. РОЛЬ И ЗНАЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ
ПРОДУКЦИИ
Процесс возведения зданий и сооружений состои т из т рех этапов.
Первый этап - проектирование. Он включает технико-
экономическое обоснование строительства, а также обоснование объемно-
планировочных (длина, ширина, форма, этажность) и конструктивных
(монолитный, сборный, кирпичный и т.п.) решений. На этом этапе
разрабатывается комплект рабочих чертежей по всем частям объекта
(строительная, сантехническая, электротехническая, теплотехническая и
4
| .д.) и составляется сметная документация (сметы), определяющая все
виды затрат по объекту в денежной форме (включая затраты на
проектирование и изготовление материалов).
Второй этап - изготовление материалов, деталей и конструкций на
(анодах, комбинатах, полигонах, в цехах.
Третий этап - возведение зданий и сооружений в заданном месте на
местности в соответствии с проектом. На этом этапе путем переработки и
( борки материалов и конструкций с помощью рабочих, специалистов и
соответствующей техники (механизмов и приспособлений) создается
строительная продукция - законченные здания и сооружения. На этом
папе должны быть решены две задачи: возведение объекта в
установленные сроки, с минимальными затратами. Весь комплекс
вопросов, связанных с этим этапом строительства изучает «Технология
стро ительного производства».
Следует отметить, что предыдущие два этапа создавали продукцию
промежуточного назначения (проект, материалы), она являлась товаром
лишь для производителя, а не для общества. И лишь на стадии возведения
получается конечная продукция - товар, который востребован обществом
(здания и сооружения). Аналогичный пример: корова в поле и мясо в
магазине — продукция промежуточная. Конечная продукция - бифштекс в
гарелке. Таким образом, этап возведения зданий и сооружений является
весьма ответственным, т.к. здесь материализуется большой труд людей на
двух предыдущих этапах, который оплачен как бы авансом. И лишь после
успешного возведения объект становится готовой продукцией (товаром),
оплачивается в пределах сметы (продается) и дает определенную прибыль
производителю и инвестору. При этом возмещаются и предыдущие
авансовые затраты на проектирование и изготовление материалов.
В настоящее время курс «Технология строительного производства»
включает две взаимосвязанные дисциплины: «Технология строительных
процессов» и «Технология возведения зданий».
«Технология строительных процессов» (ТСП) изучает вид и
( (рукгуру конкретных строительных процессов (каменная кладка, окраска
поверхностей и т.д.) и их отдельных элементов безотносительно вида и
назначения возводимого объекта.
«Технология возведения зданий» (ТВЗ) изучает оптимальную
п (апмосвязь между отдельными строительными процессами. Здесь
рассматриваются в общем плане все процессы, необходимые для
возведения объекта конкретного типа; изучаются приемы и методы
распределения отдельных строительных процессов в пространстве и во
примени таким образом, чтобы возвести объект с минимальными
in । разами труда или времени.
Дисциплина «Технология строительных процессов» является
прикладным производственным курсом, базирующимся на естественно-
5
Научных дисциплинах (физика, химия), общеинженерных (сопротивление
Материалов, строительная механика, геодезия, геология) и специальных
(архитектура, строительные материалы, строительные машины). Для
Успешного усвоения «Технологии строительных процессов» необходимо
свободно владеть соответствующими разделами указанных дисциплин.
В свою очередь знания, полученные при изучении «Технологии
строительных процессов», будут основой для изучения курсов
«Технология возведения зданий», «Организация строительства»,
«Экономика строительства», «Безопасность жизнедеятельности»,
«Экология».
На современном этапе, в период ускорения научно-технического
Прогресса, значение технологии с каждым годом возрастает. Технология
становится одним из определяющих, а в ряде случаев решающим фактором
В экономике всего мирового производства. В историческом развитии
Техники технология неоднократно являлась импульсом для коренных
Технических переворотов в отдельных отраслях промышленности. Так,
внедрение Фордом конвейерной (поточной) технологии в десятки раз
Повысило производительность труда и резко снизило себестоимость
Производства автомобилей. Расчлененно-блочная технология постройки
судов позволила США возродить за 1,5-2 года военный флот, практически
уничтоженный Японией в 1941 г., хотя по прогнозам специалистов для
этого требовалось 8-10 лет. Технология строительства определяет
экономическую эффективность, а зачастую и жизнеспособность
конструктивных решений и проектных разработок. Так, имеется
техническое обоснование возможности возведения из существующих
материалов высотных сооружений (вышки, башни) высотой до 1,0 - 2,0 км
и даже до 5 км.
Но при отсутствии разработанной технологии возведения ни одна из
промышленно развитых стран мира не планирует такое строительство в
обозримом будущем.
Тонкостенные плиты и своды - оболочки больших пролетов давно
доказали свою эффективность по материалу. I То из-за сложной технологии
возведения объем применения этих конструкций пока невелик.
На рубеже 1960-х годов была разработана новая технология
производства свайных работ - этих древнейших строительных работ - и
свайные фундаменты стали одними из самых массовых и экономичных.
Таким образом, совершенствование технологии является одним из
решающих факторов дальнейшего развития строительства, повышения его
эффективности и качества.
6
3. СТРУКТУРА ТЕХНОЛОГИИ СТРОИТЕЛЬСТВА
3.1. Строительные процессы
Возведение зданий и сооружений осуществляется путем
последовательного выполнения отдельных строительных процессов или их
комплексов (этапов): устройство котлована, установка фундаментов,
кпадка кирпичных стен, монтаж плит перекрытия и т.д. до устройства
крыши и благоустройства территории.
Строительный процесс - комплект технологических операций, при
последовательном выполнении которых получается заданный вид
продукции в заданное время.
Продукция строительного процесса:
- часть здания (этаж, секция, пролет, участок);
- отдельная (установленная или изготовленная) конструкция
(фундамент, лестница, окно, балка);
- повышение строительной готовности конструкции (окраска,
облицовка и т.п.).
Технологическая операция - технологически однородный и
<Ч>| анизационно неделимый элемент процесса. Технологическая операция
пыполняется при постоянном составе материалов, техники и работников.
Пример: процесс «Установка колонны» включает следующие
операции:
- строповка колонны строповщиком;
- подъем колонны краном;
- установка колонны на место (в проектное положение);
- временное крепление;
- выверка колонны в плане;
- расстроповка колонны (кран уходит).
Особым видом технологической операции или строительного
процесса является режим. Он обеспечивает необходимые внешние
киовия для создания продукции: температуру, влажность и т.п. и требует
определенного времени.
Операции-режимы: просушка кирпичной кладки или штукатурки;
промежуточная просушка отдельных слоев при окраске (грунтовка,
пшэкпевка, красочные слои).
I (роцесс-режим предусматривает обеспечение нормальных условий
11u p iciiия бетона (t > 5 С, влажность 100 %, отсутствие динамических
по|дсйетвий); сварки металла (трубы, металлоконструкции при
н мпературе не ниже минус 30 С).
7
3.1.1. Виды строительных процессов
Строительные процессы различают:
- по назначению:
а) заготовительные - как правило, выполняются на
специализированных предприятиях (кирпичных, бетонных
заводах; в арматурных, лакокрасочных цехах и т.п.); в
небольших объемах - на объекте;
б) транспортные - служат для своевременной полной и
комплектной поставки ресурсов на объект (материалов,
людей, техники);
в) монтажно-укладочные - выполняются на объекте в
заданном по проекту месте;
- по энерговооруженности:
а) ручные - продукция создается мускульной силой
работника (каменная кладка, окраска поверхностей
кистями и т.п.);
б) полумеханизированные — работая вручную, работник
использует добавочно энергию: электрическую,
механическую, тепловую и т.п., т.е. работает с помощью
ручных механизированных инструментов (вибратор,
краскопульт, отбойный молоток, сварочный аппарат и т.п.);
в) механизированные - основные операции процесса
выполняются механизмами, однако . часть операций
(выверка, подгонка, заделка и т.п.) выполняются вручную
(возведение земляных сооружений, монтаж строительных
конструкций);
г) комплексно-механизированный процесс - все операции
процесса выполняются комплектом техники, взаимно
дополняющей друг друга (монтаж конструкций с
использованием системы РШИ, погружение свай
мостовыми установками);
д) автоматизированный процесс - комплект машин работает
по заданной программе под контролем оператора
(производство бетонных и растворных смесей на заводах);
е) роботизированный процесс — •механические устройства-
манипуляторы (роботы) выполняют строительный процесс
по заданной программе автономно, без участия оператора.
В последние 20-30 лет исследования и разработки ведутся по
созданию такой техники для отделочных процессов.
В настоящее время робототехника успешно применяется в массовом
производстве в машиностроении, а также на опасных производствах: в
химической промышленности, металлургии и т.п.;
8
- по сложности:
а) простые строительные процессы СП - рытье траншей,
остекление, устройство деревянных полов;
б) комплексные строительные процессы (КТП), включающие
несколько простых (СП).
КТП - «Возведение монолитных железобетонных конструкций»:
СП №1 - установка опалубки;
СП №2 - установка арматуры;
СП №3 - укладка бетонной смеси;
СП №4 - выдержка бетона.
3.1.2. Особенности строительных процессов
а) Продукция процесса (часть здания, конструкция) строго
ориентирована в пространстве, т. е. при выполнении процесса главная
ибога о проектном положении конструкции. Хорошо сделанная, прочная и
красивая стена, если она смещена с проектного положения (с оси), не
нужна и подлежит разборке.
б) Погодные условия существенно осложняют ведение
i |роительных процессов. Сюда относятся: низкие и высокие температуры
окружающего воздуха, атмосферные осадки, ветер, туман, смена дня и
ночи. Все это требует затрат дополнительных ресурсов и времени.
в) Рабочее место постоянно перемещается в пространстве. Это не
позволяет использовать мощную высокопроизводительную стационарную
к-хнику. Используются передвижные и переносные виды техники, более
..дорогие и менее производительные.
г) Используется большое количество (по весу и объему) каменных
материалов (кирпич, бетон, песок, блоки), что требует больших затрат на
их транспортировку и перемещение на объекте.
3.1.3. Выполнение процесса
Для выполнения каждого строительного процесса следует грамотно
организовать рабочие места.
Рабочее место - пространство, где располагаются: исполнитель,
техника, материалы и часть готовой продукции данного процесса.
Делянка — участок для работы звена рабочих (2-3 чел.).
Захватка - участок для работы бригады рабочих (10-20 чел.).
Фронт работ - объем подлежащих исполнению работ, где возможно
немедленное ведение строительных процессов. Перед рытьем котлована
необходимо на этом участке убрать материалы, разобрать строения,
перенести подземные коммуникации (трубы, кабели и т.п.). После этого
ее и, фронт работ для экскаватора. Перед окраской стены масляной краской
надо просушить штукатурку и обеспечить ее температуру выше 8 С.
9
3.1.4. Ресурсы строительного процесса
Для эффективного ведения строительного процесса и получения
продукции в заданный срок процесс требуется своевременно обеспечить
необходимыми ресурсами в нужном количестве. Условно ресурсы
процесса разделяют на группы: материалы, техника, энергоносители,
кадры исполнителей (рабочих).
Группа «Материалы» включает:
- материалы - кирпич, битум, стекловата, арматура, стальной
прокат и т.д.;
- полуфабрикаты - бетонная смесь, раствор, окрасочные
составы и т.д.;
- детали - оконные и дверные блоки, арматурные изделия и т.д.;
- конструкции - плиты, колонны, фермы, панели и т.д.
«Техника»:
- машины - автомобили;
— механизмы - экскаваторы, краны, компрессоры и т.д.;
- механизированный инструмент - вибраторы, дрели, отбойные
молотки и т.д.;
- ручной инструмент - мастерок, кисть, лопата и т.д.;
- контрольно-измерительный инструмент - рулетка, уровень,
отвес и т.д.
«Энергоносители». К системе энергоресурсов строительного
процесса относятся:
- электроснабжение;
- техническое и питьевое водоснабжение;
- водоотведение (хозяйственно-бытовая и ливневая
канализация);
- тепло-, воздухо-, газоснабжение.
Электроснабжение. Потребителями электрической энергии на
строительной площадке являются грузоподъемные, бетоносмесительные и
другие механизмы, электросварочные трансформаторы, установки по
прогреву бетона, оттаивание грунта, испытуемое технологическое
оборудование.
Источниками электроснабжения являются постоянные или временные
трансформаторные подстанции или передвижные электростанции.
Электроснабжение потребителей на площадке осуществляется, как
правило, по временным кабелям. При этом различают силовые сети (380 В,
для работы техники) и осветительные (220 В).
Передвижные электростанции на базе трактора или прицепные (САК)
используются, как правило, для сварочных процессов; доставляются
непосредственно к рабочему месту только на время их выполнения.
ю
Тепло и пар подают от действующих сетей по специальным
трубопроводам с соответствующей теплоизоляцией (керамзит, шлаковата).
Сжатый воздух используется в пневматических инструментах
(отбойный молоток, шлифовальные машинки, трамбовки), при продувке
швов конструкций, обеспыливании поверхности кровли, а также при
испытаниях технологического оборудования (опрессовка сосудов,
трубопроводов). Источником сжатого воздуха на строительстве являются
передвижные (прицепные) компрессорные установки. В действующих
цехах — от цеховых трубопроводов.
Обеспечение газом. Для ведения строительных процессов
используется баллонный и магистральный газ. Кислород поступает на
стройку в синих баллонах, ацетилен - в белых, пропан - в красных. Газ
используется для сварки металла; для резки металла и железобетона; при
устройстве мягкой кровли.
Магистральный газ (метан) разводится по объекту по стальным
трубам диаметром 25-50 мм. Он используется для отопления со
стандартными приборами, а также для сушильных установок с обычными
и инфракрасными горелками (просушка штукатурки, кирпичной кладки),
при термическом бурении прочных грунтов и при термическом
закреплении слабых грунтов.
Водоснабжение площадки. Временные водопроводные сети
прокладывают согласно ПНР (стройгенплан) из стальных труб диаметром
25-150 мм, реже из чугунных или асбестоцементных диаметром 50-200 мм,
которые укладывают ниже глубины промерзания грунта.
В соответствии с ППР устанавливают пожарные гидранты, разборные
краны, питьевые фонтанчики.
3.2. Строительные рабочие
Строительные рабочие разделяются по профессиям и
квалификации.
Основные профессии строительных рабочих: монтажники,
машинисты строительных машин, электрогазосварщики, плотники,
арматурщики, бетонщики, каменщики, землекопы, штукатуры, маляры,
слесари-сантехники.
Часто строительные рабочие владеют несколькими профессиями,
например: плотник-бетонщик, каменщик-монтажник, штукатур-маляр,
столяр-плотник.
Квалификация строительных рабочих определяется степенью его
мастерства, т.е. знаниями и умением качественно выполнять различной
сложности строительные процессы и операции в установленные сроки.
Квалификация рабочих устанавливается «Единым тарифно-
квалификационным справочником работ и профессий рабочих, занятых в
и
строительстве и на ремонтно-строительных работах» (ЕТКС).
В соответствии с требованиями справочника для рабочих разных
профессий установлено шесть разрядов.
Квалификационный разряд присваивается рабочему на основании
комиссионной проверки его знаний и умений выполнить не менее трех
работ соответствующей сложности и в установленные нормами сроки.
Присвоение разряда каждому рабочему оформляется приказом по
СМУ.
Организация труда рабочих на строительных площадках имеет
особо важное значение.
Для экономичного и качественного выполнения работ необходимо, в
соответствии с объемами и сложностью заданий, укомплектовать звенья и
бригады рабочих по количеству, профессиям и квалификации.
Бригады бывают специализированные и комплексные.
Специализированные бригады создаются для выполнения однородных
работ, например, бригады штукатуров, бетонщиков, арматурщиков,
монтажников.
В отличие от специализированных, комплексные бригады включают в
свой состав рабочих разных специальностей, необходимых для
выполнения определенного комплекса работ. Например, при монтаже
конструкций крупнопанельных зданий в состав комплексной бригады,
кроме монтажников, входят сварщики, бетонщики, такелажники,
штукатуры.
Производство работ комплексными бригадами дает возможность
маневрировать подбором состава работ, при необходимости перемещать
рабочих в зависимости от наличия материалов.
Оплата рабочих бригады производится за конечную продукцию всей
бригады, независимо от того, какую каждый выполнял работу, что создает
стимул быстрейшего окончания объекта и способствует повышению
производительности труда.
Хозрасчетные комплексные и специализированные бригады имеют
самостоятельный материальный баланс, ведут учет поступающих
материалов и отчитываются в их правильном и экономичном
использовании и от сумм экономии материалов получают установленный
процент премиальных.
За брак бригада несет полную материальную ответственность.
3.3. Техническое нормирование
Одним из решающих факторов эффективного строительства является
непрерывное выполнение всех строительных процессов. К моменту
окончания одного процесса уже подготовлен (оснащен ресурсами) и сразу
начинает выполняться следующий по технологической
12
последовательности процесс. Для обеспечения непрерывности необходимо
шать точное время окончания процесса, что легко определить, если
известна его продолжительность.
Продолжительность строительного процесса определяется с помощью
«норм времени», утвержденных Госстроем и сведенных в нормативный
документ ЕНиР (Единые Нормы и Расценки), обязательный для
применения на всей территории России. ЕНиР выпущены отдельными
сборниками по видам работ (каменные, штукатурные и т.д.).
Норма времени (Нвр) — количество времени, которое необходимо
затратить исполнителю (звену) соответствующей квалификации для
создания единицы продукции при современной технологии. Размерность -
чел.-час; чел.-день; маш.-час; маш.-смена.
Трудоемкость — общие затраты труда на весь процесс:
= Н ар VН.п., (1.1)
где Т - трудоемкость чел.-час; маш.-час;
НВР - норма времени по ЕНиР;
VH.n. - объем продукции в натуральных показателях (м2, м3, шт, т и
т.п.) в размерности ЕНиР (1 шт; 10 м шва; 1000 м' и т.п.).
Продолжительность процесса:
где П - продолжительность процесса в днях;
Т - трудоемкость процесса в чел-час или маш.-час;
п - количество рабочих или машин;
с - количество рабочих смен в сутки (1,2,3);
8,0 - продолжительность рабочей смены в часах.
Для оценки эффективности реального процесса и сравнения его с
> галоном или другими разработками используется оценочный показатель -
норма выработки. '
Норма выработки - количество продукции, которое должен создать
исполнитель (звено) соответствующей квалификации в единицу времени
при современной технологии.
Реальная выработка за определенное время (день, месяц, год)
сравнивается с Нвыр, и дается заключение об успешности организации и
ведения процесса.
13
3.4. Оплата труда рабочих
В строительстве используются две основные формы - сдельная и
повременная.
Сдельная форма - оплата производится за количество единиц,
продукции, независимо от времени выполнения процесса и количества
исполнителей. Перед началом процесса исполнителю (звену, бригаде)
выдается документ - наряд. В нем указаны: объем продукции, расценка за
единицу продукции по ЕНиР (или другому документу), общая сумма
возможной оплаты. По окончании процесса наряд «закрывается»: в нем
проставляется фактическое количество изготовленной продукции и сумма
к оплате.
Распределение этой суммы по исполнителям (внутри бригады)
производит бухгалтерия в зависимости от разряда и количества
отработанных дней каждым исполнителем.
Это основная форма оплаты труда рабочих в строительстве. Иногда
используется аккордная форма- оплата за конечную продукцию — комнату,
подъезд, этаж и т.п. Возможна сдельно-премиальная форма — здесь
производится доплата за значительное (против нормативного) сокращение
срока (на 20 - 40 %).
Повременная форма — оплата за фактически отработанное время в
соответствии с квалификацией (разрядом). Сумма оплаты определяется
умножением часовой тарифной ставки данного разряда на количество
отработанных часов. Применяется при сложности или невозможности
определения объема продукции (машинисты кранов, компрессоров,
дежурные электрики, механики и т.п.).
Инженерно-технические работники (ИТР) и служащие оплачиваются
по системе должностных окладов.
3.5. Качество продукции строительного процесса
3.5.1. Основные понятия
Качество строительной продукции (зданий, сооружений)
формируется на стадии проектирования и может быть многоуровневым.
Фасад здания может быть: из обычного кирпича; из лицевого кирпича;
оштукатурен; окрашен; облицован плиткой и т.п.
Качество продукции строительного процесса (качество изготовления,
качество работ, качество труда) характеризуется степенью соответствия
параметров реальной продукции ее проектным параметрам. Естественно,
идеального соответствия в условиях строительства добиться невозможно,
поэтому разрешаются некоторые погрешности, допустимые отклонения от
проекта (допуски).
14
Величина допуска нормируется СНиП (Строительные Нормы и
11равила). Этот документ определяет допуски на все виды продукции
строительных процессов. Величина допуска может выражаться в линейных
размерах (± 30 мм), угловых градусах, процентах прочности и т.п.
Изготовленная конструкция или изделие, имеющие отклонения не более
допуска, считаются продукцией, подлежат технической приемке и оплате.
При отклонениях более допуска (вне зависимости от величины
превышения) конструкция или изделие считаются «браком» и подлежат
разборке и переделке за счет исполнителя.
Таким образом, качество продукции процесса (качество работ) не
может быть хорошим, посредственным и т.п. Это возможно лишь на
стадии проектирования (см. выше). И когда мы видим «плоховато»
построенные дома и отдельные конструкции в них (окна, полы и т.п.), это
говорит лишь о том, что у заказчика имелись какие-то веские основания
(экономические или административные) принять у строителей
строительные конструкции, явно не соответствующие требованиям СНиП.
3.5.2. Система контроля качества
Система контроля качества включает три этапа контроля: входной,
операционный (технологический), выходной (сдаточный).
Входной контроль проводится до начала процесса. Проверяются:
- качество предыдущих работ;
- качество материалов (паспорта);
- проверка работоспособности техники;
- квалификация исполнителей (по ЕНиР);
- качество проекта (штамп «в производство»).
Операционный контроль — в течение всего процесса исполнитель
контролирует:
- вид и количество операций;
- последовательность выполнения операций;
- правильность выполнения операций;
- соблюдение режимов (сушки, прогрева и т.п.);
- правильность хранения материалов;
- соблюдение пространственного положения конструкции.
Выходной контроль - проверяется соответствие продукции проекту и
СНиП. При этом исполнитель предъявляет:
- исполнительную схему конструкции (проектный чертеж с
фактическими отклонениями);
- паспорта на все использованные материалы и конструкции;
15
- сертификат на сталь и электроды;
- копии дипломов сварщиков;
- результаты испытаний образцов или конструкций;
- другие необходимые документы (замена материалов, режимов
и т.п.).
Обычно выходной контроль предыдущего процесса входит во
входной контроль последующего процесса. Так, когда каменщики возвели
стену, в выходном контроле принимают участие отделочники, которые
принимают эту стену и будут ее оштукатуривать.
3.6. Охрана труда и техника безопасности
Одним из существенных вопросов при возведении зданий и
сооружений является важная производственная и социальная задача -
сохранение здоровья и самой жизни исполнителя при нахождении на
объекте, при выполнении процесса, при следовании на объект и с объекта.
При этом необходимо принять оптимальное соотношение между
противоречивыми требованиями - максимальная производительность и
абсолютная защищенность от опасностей на стройке.
3.6.1. Охрана труда
Здесь рассматриваются вопросы сохранения здоровья работающего
человека (исполнителя) на длительное время.
Сюда входят:
а) режим труда и отдыха (продолжительность рабочего дня и
рабочей недели, перерывы на отдых);
б) ограничения режима труда (по тяжести, по вредности, по полу, по
возрасту);
в) обеспечение работника социальным обслуживанием (питание,
вода, туалет, помещения отдыха, обогрева и т.п.);
г) социальные гарантии (оплата отпуска, больничного, санаторное
лечение, жилье и т.п.).
3.6.2. Техника безопасности
Строительство входит в число наиболее опасных производств и, к
сожалению, уровень травматизма здесь очень высокий. Это обусловлено
рядом объективных причин. Основные из них:
а) рабочее место исполнителя не постоянно, все время
перемещается;
б) на объекте одновременно ведется много различных строительных
процессов в разных местах и на разных высотах;
16
в) на объекте одновременно работает много различных
строительных организаций, не подчиненных друг другу и слабо
согласовывающих действия между собой. Каждый озабочен
успешной работой лишь на своем участке;
г) работы ведутся часто при отрицательных природных
воздействиях: ветер, дождь, туман, снег, жара, мороз, ночь.
Виды опасностей, являющихся основными причинами травматизма на
стройке:
а) обрушение конструкций — стены зданий, фермы, строительные
леса, стенки траншей и котлованов;
б) падение с высоты - материалов, конструкций, приспособлений,
кранов;
в) наезды техники на людей, части зданий, на другую технику:
г) поражение людей электричеством;
д) пожары;
е) болезни - от перегрева и обморожения; простуда, поражение глаз,
отравления пищевые и дыхательные.
Задача техники безопасности - сохранение жизни и здоровья
исполнителя при выполнении конкретного строительного процесса.
Поэтому здесь не место пожеланиям, общим фразам, обсуждениям и
разъяснениям. Все положения техники безопасности (ТБ) излагаются в
повелительном наклонении (Стой! Не делай! Проверь! Используй
защиту! и т.п.).
ТБ решает следующие вопросы:
а) Контроль за обеспечением устойчивости конструкции при ее
хранении на складе, при временном креплении; контроль за
отсутствием перегруза (каменщики сложили на перекрытие
недопустимое количество кирпича, возможно обрушение).
б) Обеспечение исполнителю нормальных условий на рабочем
месте: температура, освещенность, отсутствие сквозняков, пыли.
в) Обеспечение безопасности выполнения процесса - методы,
средства, защита.
г) Защита от поражения электротоком - безопасное напряжение на
электроинструментах, сигнальное обозначение мест временной
проводки и кабелей, защита от молнии.
д) Обеспечение пожарной безопасности - предупреждение
возгорания, локализация очага пожара, тушение огня.
е) Первая доврачебная помощь пострадавшему от несчастного
случая на объекте.
17
Методы решения:
а) Проведение организационных мероприятий:
- инструктаж вводный. При поступлении на работу инженер отдела
ТБ знакомит рабочего с режимом труда и отдыха и с основными
опасностями на объекте;
- инструктаж на рабочем месте. Мастер знакомит исполнителя с
безопасными приемами при выполнении данного процесса.
Проводится в 4-х случаях: при постановке исполнителя на
выполнение данного процесса; при переходе на другой процесс
(каменщиков направили разгружать кирпич); при нарушении
исполнителем ТБ; при несчастном случае^ или аварии на объекте.
Оба вида инструктажа заносятся в журнал по ТБ с подписями
исполнителя и инструктора;
- проведение учебы рабочих по ТБ. Проводит инженер по ТБ или
мастер каждые шесть месяцев со сдачей зачета;
- обеспечение объекта наглядной и сигнальной информацией -
инструкции по ТБ, плакаты по ТБ, сигнальные надписи
(«Опасная зона», «Хода нет», «Не курить!» и т.п.);
- обеспечение медицинской помощи - наличие в каждой бригаде
обученного санинструктора с аптечкой; в конторке на видном
месте номер телефона и адрес ближайшего медучреждения.
б) Обеспечение исполнителей средствами индивидуальной защиты:
- общими (каска, рукавицы);
- специальными для каждого конкретного процесса (комбинезон,
сапоги, спецрукавицы, респираторы, маски и т.п.)
в) Устройство надежных ограждений объекта, опасных зон, а также
«на высоте» и по бровкам траншей и котлованов.
3.7. Охрана окружающей среды
К окружающей среде относятся естественная среда - природа, а также
все технические объекты, созданные человеком (искусственная среда).
Природные объекты - земля (почва, недра), водные объекты (моря,
реки, озера, водохранилища, подземные воды, родники), воздушный
бассейн, растительность (деревья, кустарники, травы, водоросли),
животный мир, человек.
Искусственные объекты - здания, дороги, мосты, тоннели, города,
села, плотины, а также подземные коммуникации: трубопроводы, туннели,
кабели и т.п.
18
3.7.1. Мероприятия по защите природы:
открытый огонь на стройке запрещен;
при ведении земляных работ верхний растительный слой (почва)
аккуратно срезается, складируется в отвалах и затем используется
для рекультивации территорий, а также для парков и скверов в
городах;
на срезку любых деревьев (при необходимости) требуется
получить номерное разрешение в службе «Зеленстроя»;
запрещено устраивать самовольные свалки строительных
отходов;
запрещено самовольно прокладывать (накатывать) дороги за
пределами объекта;
запрещено сливать в канализацию отходы ГСМ, лакокрасочные
материалы, а также воду после промывки бетонных и растворных
емкостей. Запрещено также сливать их в овраги, ручьи, реки и
озера;
при организации стройплощадки необходимо обеспечить
нормальный водоотвод с территории и водопропуск с соседних
участков (исключить образование мини-озер или ревущих
потоков воды).
3.7.2. Мероприятия по защите искусственной среды:
запрещено погружение свай ударным способом (забивка) вблизи
существующих зданий и сооружений, т.к. возможны деформации
и даже разрушение отдельных конструкций;
устройство котлованов и траншей вблизи зданий разрешается по
отдельному проекту, с проведением мероприятий,
обеспечивающих устойчивость существующих зданий;
при выполнении любых земляных работ требуется разрешение
местной администрации (разрешение «на вскрышу»), выдаваемое
на персонального исполнителя (мастера, прораба). Это повышает
их ответственность за возможное повреждение (по
неосторожности или халатности) подземных коммуникаций
(труб, кабелей и т.п.);
в жилых кварталах в ночное время запрещено:
• производить погружение свай ударным способом;
• выполнять шумные работы: уплотнение грунта
трамбованием, работы с отбойным молотком, работы с
электромонтажным пистолетом;
• электросварочные работы снаружи строящегося здания;
19
- на стройплощадке необходимо организовать пылеподавлен ие
(регулярный полив дорог, проездов, площадок);
- пылящие грузы (песок, щебень, ПГС, грунт) при перевозке в
самосвалах укрывать пологом;
- при строительстве в черте города временные автодороги на
площадке должны иметь твердое покрытие (бетон, асфальт,
щебень). Это исключит вынос грязи колесами автомашины на
городские магистрали;
- гусеничную технику (тракторы, экскаваторы, краны) разрешено
перемешать по городским магистралям лишь на специальных
платформах-тяжеловозах (трейлерах).
3.8. Основные технологические процессы, выполняемые
при возведении зданий и сооружений
При возведении зданий и сооружений выполняются транспортные,
общестроительные и специальные процессы. Транспортные процессы
включают доставку материалов до объекта и перемещение на объекте до
рабочего места.
Общестроительные процессы обеспечивают возведение основных
конструкций здания. К ним относятся:
- возведение земляных сооружений - котлованов, траншей и т.п.;
- устройство свайных фундаментов из забивных или набивных
свай;
- возведение монолитных железобетонных конструкций;
- монтаж строительных конструкций;
- возведение каменных конструкций.
К специальным строительным процессам отнесена большая группа
отделочных процессов, которые придают отдельным конструкциям и
всему зданию законченный вид, отвечающий заданным требованиям. К
ним относятся:
- оштукатуривание поверхностей;
- окраска;
- облицовка штучными и листовыми материалами;
- устройство кровли;
- устройство полов;
- заполнение оконных и дверных проемов;
- остекление окон и витражей.
Кроме них, при возведении зданий выполняются специальные
процессы по обеспечению объекта инженерными системами (вода,
отопление, газ, канализация, электроэнергия), по установке оборудования
(лифты в многоэтажных зданиях, технологическое оборудование на
20
заводах и т.п.). Эти процессы изучаются в соответствующих дисциплинах
других строительных специальностей ТГС, ВК и т.д.
Следует отметить, что в каждом из перечисленных строительных
процессов используются разнообразные материалы, техника и технологии,
которые практически никак не связаны с подобными элементами других
процессов, предыдущих или последующих.
Поэтому для успешного изучения и эффективного проектирования
разработана модель процесса, в которой дана общая структура любого
процесса, последовательность и взаимосвязь отдельных его частей.
Состав технологической структуры:
1. Значение, вид продукции.
2. Состав процесса.
3. Вход в процесс (техническая возможность и юридическое
разрешение).
4. Ресурсы.
4.1. Материалы, детали, конструкции.
4.2. Машины, механизмы, механизированный инструмент
4.3. Инвентарь, оснастка.
4.4. Инструмент.
4.5. Средства контроля.
4.6. Средства защиты.
4.7. Энергоносители.
4.8. Рабочие (состав звена).
5. Технология процесса по операциям.
6. Контроль качества.
7. Обеспечение безопасности (охрана труда, техника безопасности).
8. Технологическая документация (разрешающая, руководящая,
текущая, сдаточная).
9. Оценка эффективности.
9.1. Технико-экономическая (затраты труда и машинного
времени, энергоемкость).
9.2. Технологическая (квалификация рабочих, совместимость с
другими процессами, наличие «мокрых процессов», зависимость от
погодных условий).
9.3. Экологическая: воздействие на окружающую среду
(природу, здания, людей).
10. Рациональная область применения.
11. Пути и направления совершенствования.
В дальнейшем описания строительных процессов будут даваться в
форме приведенной технологической структуры.
21
3.9. Технологическая документация на строительный процесс
Выполнение строительного процесса с самого начала и до момента
сдачи готовой продукции ведется при постоянном сопровождении его
технологической документацией. Присутствуют две группы
документации: внешняя и внутренняя.
Внешняя - определяет вид и параметры продукции и, в соответствии с
ними, вид и характер процесса, а также определяет условия начала и
ведения процесса.
Внутренняя - ведется производителем работ на объекте в ходе
выполнения процесса и служит для эффективного и безопасного ведения
процесса и является юридическим основанием, подтверждающим
полученные параметры продукции процесса.
3.9.1. Документация внешняя
I. Разрешающая общая
1. Акт на разбивку пятна здания. Юридически обосновывает
правомерность нахождения стройплощадки в данном месте в
заданных границах.
2. Акт на разбивку (и закрепление) главных осей здания и главного
репера. К главным осям будет впоследствии выполняться привязка
всех возводимых конструкций здания.
В обоих случаях (п.1 и п.2) разбивка выполняется геодезистом из
архитектурно-строительного отдела местной администрации (город,
район).
I.I. Разрешающая на конкретный процесс
1. Разрешение на «вскрышу» - до начала любых работ по разработке
грунта. Выдается персонально на мастера (прораба) в местной
администрации. Персональный документ повышает
ответственность исполнителя за возможное разрушение в ходе
разработки грунта подземных коммуникаций: электрокабелей,
кабелей связи, различных трубопроводов, коллекторов и т.п.
2. Наряд - допуск. При работе в «опасных» зонах: зоны ЛЭП, в
действующих предприятиях, вблизи газопроводов и т.п.
3. Акты работоспособности техники — машин, механизмов,
приспособлений, инструмента.
4. Акты работоспособности временных энергосистем: газ,
' электричество, сжатый воздух.
5. Удостоверения рабочих ответственных специальностей: сварщик,
стропальщик, слесарь-сборщик.
6. Журнал инструктажа по технике безопасности.
22
II. Руководящая документация
1. Рабочие чертежи. На общестроительные конструкции чертежи
серии АС (архитектурно-строительные). На каждом листе должен
стоять штамп - «в производство», подписанный главным
инженером строительной организации.
2. Технические условия на выполнение работ (ТУ).
3. Технологические карты по процессам (ТК).
4. Карты операционного контроля качества по процессам (КОКК).
III. Нормативная документация
1. СНиП 12-01-2004. Организация строительства.
2. СНиП 12-03-2001. Безопасность труда в строительстве. Часть 1.
Общие требования.
3. СНиП 12-04-2002. Безопасность труда в строительстве. Часть 2.
Строительное производство.
4. СНиП III-15-76. Системы допусков.
5. ЕНиР по видам работ (процессов).
6. Временные или Ведомственные Нормы на выполнение новых
видов строительных процессов (резка и сверление железобетона
новой техникой, процессы с использованием криогенной техники)
или обычных процессов в необычных условиях (высоких или
низких температур).
7. Справочники по технике:
- землеройной (экскаваторы, скреперы, бульдозеры, буровые
установки);
- сваепогружающей (копры, погружатели: молоты,
вибропогружатели, вдавливающие системы);
- транспортной - автомобили, специальные прицепы;
- монтажной - краны, подъемники;
- а также иным видам техники, участвующей в возведении
зданий и сооружений.
8. Единый тарифно-квалификационный справочник (ЕТКС).
9. ГОСТы, сертификаты на материалы, изделия, конструкции.
3.9.2. Документация внутренняя
IV. Рабочая документация
1. Общий журнал работ по объекту. Виды процессов, материалы,
техника, даты начала и конца.
23
2. Журнал свайных работ (содержание в соответствующем разделе).
3. Журнал бетонных работ (содержание в соответствующем разделе).
4. Журнал сварочных работ (резервуары, трубопроводы высокого
давления).
5. Документация текущего учета (комплектовочные ведомости
поставки материалов, объема выполненных работ, приход-расход
материалов и т.п.).
6. Акты на скрытые работы. Актируется продукция, которая не
может быть предъявлена при окончательной сдаче объекта:
фундаменты, гидроизоляция стен подвала, сварные соединения
железобетонных конструкций (стыки должны быть замоноличены)
и т.п.
7. Акты сдачи-приемки промежуточной продукции. Дают
разрешение на производство последующих процессов. Акт на
установку опалубки разрешает укладку бетонной смеси; акт сдачи-
приемки кирпичной кладки стен разрешает ее оштукатуривание и
т.д. по всей технологической цепочке возводимого объекта.
8. Акты на условия работ. Когда условия работ не соответствуют
заложенным в проекте, этот факт фиксируется настоящим актом,
что позволяет компенсировать дополнительные затраты,
обусловленные новыми условиями. При разработке грунта
актируется фактическая группа грунта, его влажность; актируется
применение фактических типов техники; фактическая дальность
отвозки грунта; стесненность выполнения данного процесса и т.д.
9. Акт о несчастном случае. При несчастном случае на объекте акт
составляется течение 24 часов.
V. Контрольная документация
1. Исполнительная схема. Рабочий чертеж с нанесенными на нем
фактическими отклонениями по размерам и пространственному
положению (привязке).
2. Паспорта и сертификаты на материалы, полуфабрикаты, детали и
конструкции.
3. Сертификат на металл и электроды.
4. Акты лабораторных испытаний («кубики» бетона, образцы грунта,
вырезанные элементы сварных швов).
5. Акты «полевых» испытаний (на объекте). Испытания прочности
бетона динамическими (ударными) или лазерными приборами;
проверка степени уплотнения грунтов плотномером.
6. Акты натурных испытаний. Проводятся для инженерных сетей:
водопровода, канализации, отопления, газа, электроснабжения,
вентиляции.
24
Для продукции общестроительных процессов натурные испытания
проводятся не часто (только в особых случаях). В частности, требуется
испытать герметичность мягкой кровли с внутренним водостоком. Для
этого кровля заливается слоем воды 10 см и выдерживается в течение 5
суток. Таким же испытаниям подвергается гидроизоляция резервуаров,
плавательных бассейнов и т.п.
Для продукции специальных (монтаж сантехники) процессов
проводятся обязательные натурные гидравлические испытания
отопительных систем (трубопроводов и радиаторов). Только после этих
испытаний разрешается ведение отделочных процессов: штукатурка,
окраска, устройство полов.
РАЗДЕЛ П. ВОЗВЕДЕНИЕ ЗЕМЛЯНЫХ СООРУЖЕНИЙ
1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1. Вид продукции: земляные сооружения.
Земляные сооружения характеризуются тем, что имеют
горизонтальную привязку на местности, высотные отметки, размеры,
величину временных или постоянных грунтовых откосов.
К земляным сооружениям относятся:
а) выемки - котлованы (рис. 2.2, б), траншеи (рис. 2.2, и), скважины,
а также специальные сооружения: рудники, карьеры, каналы,
шахты (угольные, ракетные);
б) насыпи - плотины, дамбы, дорожное полотно (рис. 2.1, а);
в) обратные засыпки — пазухи котлованов (рис. 2.2, «), засыпка
траншей (рис. 2.2, в);
г) спланированные площадки (рис. 2.2, б);
д) технологические подсыпки - искусственные основания;
е) усиленные естественные основания - уплотнением; уплотнением
тяжелыми трамбовками; уплотнение замачиванием грунта;
закрепление грунта химическими агентами.
В данном разделе не рассматриваются технологии возведения
подземных сооружений - тоннелей, штреков, подземных проходок,
подземных хранилищ нефти и газа и т.д.
Значение процесса - присутствует при возведении любых зданий и
сооружений (жилых, промышленных, инженерных сооружений), из любых
материалов (дерево, кирпич, железобетон, сталь). Качесзно выполнения
данного процесса в значительной мере определяет прочное гь и
долговечность здания в целом.
Качественно выстроенное здание может разрушиться oi просадок
грунтового основания в результате неверно выполненной обратной
засыпки; в результате неравномерных деформаций груша под
фундаментом при замачивании или от промораживания открытого дна
котлована. По этим же причинам происходят протечки подземных
секционных трубопроводов из керамических и бетонных груб.
Особенности процесса:
- большое разнообразие материалов (грунтов) и их фишко-
механических характеристик (влажность, засоленное и. и т.д.);
- разнообразие природно-климатических условий (сухой и жаркий
климат, сезонные отрицательные температуры, условия
многолетнемерзлых грунтов (вечная мерзлота);
- сложность точного подсчета объема грун та, реально вынутого из
конкретного земляного сооружения.
26
а)
План
Продольный профиль
ф- Закрепленная ось
N.k- привязка оси
насыпи
А С-началои конец
насыпи
L- длина прямого
участка
* - углы поворота
насыяи
L-общая длина
насыпи
- -длина развернутого
участка

В -Ширина насыпи
по верху
В.-, ширина по низу
Н- высота насыпи
на данном участке
б)
Поверхность земли
спланированном площадки
Рис. 2.1. Виды земляных сооружений:
а-насыпи; б - спланированная площадка
27
Продольный профиль
Т- ось здания
11, к - привязка к оси здания
•Л, «С - начало и конец траншеи
L - длила прямого участка
WxjB - углы поворога траншеи
L - общая длина траншеи
Li ,L2,L3,L<- разаернугая длина участков
- отметки начала и конца
В - проектная ширина траншеи
m - коэффициент крутизны от коса
Н - глубина траншеи па данном участке
S) , , в)
Рис. 2.2. Виды земляных сооружений:
а — траншея; б - котлован; в — обратные засыпки
28
2. Состав процесса. Процесс является комплексным и включает ряд
простых строительных процессов.
Подготовительные процессы:
- защита выемки от замачивания;
- водоотвод;
- водопонижение;
- водоотлив.
Основные процессы:
- подготовка грунта к разработке (рыхление, замачивание,
оттаивание);
- разработка грунта (принятой технологией);
- транспортировка грунта в отвал или в земсооружение;
- отсыпка и уплотнение грунта до заданных параметров.
3. Вход в процесс:
- технический - приняты подготовительные работы на площадке;
- юридический - получено разрешение «на вскрышу» персонально
на производителя работ (мастера, прораба) в местной
администрации.
4. Материалы - грунты. В технологии грунты различают по
трудности их разработки. По этому параметру грунты делятся на 12 групп
(I-XII). Отнесение конкретного грунта к одной из групп определяется по
таблицам ЕНиР (Сборник 2. Механизированные и ручные земляные
работы).
Грунты I-IV - нескальные, разрабатываются землеройной техникой.
Они могут быть немерзлыми (талыми) и мерзлыми.
Грунты V-XII - скальные. Это каменные породы, разрабатываемые
только взрывной технологией.
Структура грунтов I-III групп включает:
- скелет (песчаные, глинистые, пылеватые частицы);
- примеси (вода, воздух, органические примеси).
В зависимости от количества и соотношения песчаных и глинистых
частиц грунты разделяют на: песчаные (пески), супесчаные (супеси),
суглинистые (суглинки) и глинистые (глины).
При разработке выемок имеется также растительный слой грунта
(почва), отнесенный к I группе. Однако он не является рабочим
материалом: ни в нем, ни на нем земсооружения не возводятся.
Примерное разделение грунтов по группам:
I группа - растительный слой, пески, разработанный грунт II группы.
II группа - супеси, суглинки, легкие глины, строительный мусор.
III группа - те же грунты с каменными включениями, плотная глина.
IV группа - опока, ломовая глина, мягкие каменные породы (мел).
V-VIII - трещиноватые каменные породы (известняки, мрамор).
IX-XII - плотные каменные породы (гранит, гнейс, габбро).
29
Другими существенными технологическими характеристиками
грунтов являются следующие параметры:
Плотность ( р) - отношение массы грунта к его объему в плотном
теле, составляет 1,2+3,5 т/м3, в среднем 1,6 т/м3. Плотность каменных
пород достигает 5,0 т/м3.
Влажность (W) - отношение массы воды в грунте к массе его
твердых частиц (скелета). По влажности грунты бывают: сухие - W < 15 %;
влажные - 15 < W < 30 %; мокрые — W> 30 %.
Мокрый грунт налипает на рабочий орган землеройной машины
(ковш экскаватора, скрепера; отвал бульдозера), уменьшая их фактический
объем. Мокрые грунты «вытекают» из ковша и отвала. И то, и другое
снижает производительность техники.
Разрыхляемость - нарушение первоначальной структуры грунта в
естественном состоянии при его разработке, в результате чего происходит
разрыхление грунта и значительное увеличение его объема при снижении
плотности (р) и повышении пористости.
Разрыхляемость грунтов характеризуется коэффициентом
разрыхления (АГР), который зависит от вида грунта и составляет:
- для песчаных грунтов - 1,1+1,15;
- для глинистых грунтов - 1,15+1,35;
- для мерзлых грунтов - 1,3+1,55;
- для скальных грунтов - 1,4+1,55.
После укладки и уплотнения существующими технологиями грунт
не удается вернуть в состояние естественной плотности, и объем грунта
остается несколько больше первоначального.
Это состояние уплотненного грунта характеризуется
коэффициентом остаточного разрыхления (Кор), который составляет: для
песчаных грунтов 1,01+1,03; для глинистых грунтов 1,05+1,09.
Следует отметить, что по прошествии определенного времени (6-15
лет) грунт может перейти в состояние естественной плотности и
произойдет его осадка на указанные величины: для песков - 1-3 см на метр
глубины, для глин - до 9 см/м.
Устойчивость грунтовой стенки. При устройстве выемок
(котлованов, траншей, скважин) вертикальная грунтовая стенка
земсооружения за счет слабой структуры материала (груша) имеет
тенденцию к обрушению под действием собственного веса. Для
предотвращения этого явления выполняют крепление пенки или
устройство грунтового откоса под некоторым углом к вер гикал и.
Крепление стенок траншей (рис. 2.3) и котлованов (рис. 2.4)
осуществляется обычно в процессе его возведения. При ном используются
инвентарные деревянные или металлические щиты и крепежные изделия.
30
Рис. 2.3. Крепление стенок котлованов и траншей:
а - подкосное; б - анкерное; в - распорное: 1 - забирка из досок; 2 - стойка;
3 - бобышка; 4 - подкос; 5 - свая; 6 - анкерная тяга; 7 - засыпка; 8 - распорка
Для крепления стенок скважин используют глинистый раствор или
стальные обсадные трубы (см. Раздел «Технология устройства свай»).
В отдельных случаях: вблизи существующих зданий и сооружений,
при слабых водонасыщенных грунтах, при большой (более 5,0 м) глубине
котлована системы крепления грунтовых стенок устраивают до разработки
грунта. При этом используются шпунтовые ограждения (стенка) или
стенка из намороженного грунта (криогенный способ).
Шпунтовые ограждения выполняются из стальных пластин шириной
200-400 мм и длиной 6,0-12,0 м, погружаемых по всему периметру
котлована сваепогружающей установкой. По длинной стороне элементы
шпунта имеют скользящее замковое соединение, так что после погружения
пластин образуется плотный и устойчивый «забор» по форме будущего
котлована (рис. 2.5). Внутри ограждения выполняется выемка грунта до
проектной отметки и возводится подземная часть здания или сооружения
до нулевой отметки здания. После этого погруженный шпунт извлекается
специальным механизмом — «сваевыдергивателем».
схем ютужевие шпунта
Рис. 2.4. Закрепление грунтовой стенки шпунтом
31
При криогенном способе по периметру котлована с определенным
шагом, который определяется расчетом, бурят скважины. В скважины
помещают криогенные «иглы», соединенные с криогенной установкой,
обеспечивающей циркуляцию хладоносителя в системе. Хладоносителем
(хладагентом) может быть аммиак, фреон, солевой раствор (NaCl, СаС12),
охлажденный до заданной температуры (-15°С...-10°С). Вокруг «игл»
происходит замораживание грунта и постепенно (через 6-24 часа)
образуется сплошная стенка из мерзлого грунта, которая должна иметь
расчетную толщину и обладать необходимой устойчивостью на
опрокидывание (рис. 2.5). Далее производится выемка грунта из
проектного котлована и возведение «нулевого» цикла здания. После
окончания работ «нулевого» цикла вся криогенная система (включая иглы)
демонтируется.
1 - криогенная установка
2 - подача хладагента
(фреон, аммиак, солевой раствор
3 - разводящий трубопровод
4 - криогенные иглы
5 - намороженный грунт
Рис. 2.5. Закрепление грунтовой стенки замораживанием
32
При определенных погодных условиях (t° = 5...15°С) криогенная
система работает эпизодически, а при t° < 5°С демонтируется сразу после
расчетного замораживания грунта. При этом замороженная стенка
котлована сохраняет устойчивость на период до 20.. .30 суток.
Достоинства этой группы способов (крепление стенок выемки):
объем вынутого грунта не превышает проектного объема котлована; малые
технологические габариты (работы ведутся в проектных размерах
котлована). Недостатки — большие затраты труда и материалов;
разнотипные процессы и материалы.
Устройство откоса выполняется под некоторым углом <р ,
обеспечивающим надежную устойчивость стенок выемки. В связи со
сложностью замера угла этот параметр выражается через коэффициент
крутизны откоса (т). Значения коэффициент крутизны откоса т для
различных грунтовых условий приведены в табл. 2.1.
Рис. 2.6. Устройство устойчивого откоса: С - заложение откоса;
h - высота откоса
щ = С-^ф = — (2.1)
п
Таблица 2.1
Значения т для различных грунтовых условий
№ пп Наименование грунта т Примечания
h < 3,0 м h > 3,0 м
1 Пески, супеси 1,0 1,5 Увеличивается при высыхании
2 Суглинки, глины 0,67 1,0 Уменьшается при замачивании
3 Плотная глина, грунты с каменными включениями 0,5 0,67 Уменьшается при замачивании
4 Грунты IV группы 0,0 - 0,25 0,25 - 0,5
33
Достоинство данного способа в том, что устойчивость грунтовой
стенки обеспечивается основным процессом — разработкой грунта и не
требует дополнительных материалов. К недостаткам следует отнести
большие технологические габариты (размеры выемки по верху
существенно увеличиваются). Кроме того, разрабатывается излишний
объем грунта, который потом придется отвозить, привозить снова и
выполнять излишний объем обратной засыпки.
1.1. Мероприятия, предотвращающие замачивание выемок
Водоотвод. Назначение комплекса строительных процессов -
защитить строительную площадку и особенно находящиеся на ней
котлованы, траншеи, подземные сооружения от затопления их
поверхностными водами (дождевыми потоками, ручьями талой воды,
аварийным сбросом водопровода, канализации или теплотрассы).
Для этого в верхней части площадки устраивают приемную нагорную
канаву типа дорожного кювета. Канава принимает текущую воду и
отводит ее за пределы площадки.
При невозможности устройства нагорных канав (скальный грунт,
бетонная площадка, асфальтобетонная дорога и т.п.) устраивают
оградительные обвалования из щебня с глиной, бетона, асфальтобетона
высотой 0,5 - 0,6 м.
Сток воды из нагорных канав и оградительных обвалований
осуществляется в пониженные участки местности за пределами
строительной площадки, в естественные водоемы, водохранилища или в
ливневую канализацию.
Водоотлив. В водоносных грунтах разработке выемок предшествует
устройство открытого водоотлива или искусственное понижение уровня
грунтовых вод.
Открытый водоотлив осуществляют в устойчивых, хорошо
дренирующих грунтах при незначительном притоке воды, откачивая ее
диафрагмовыми, поршневыми или центробежными насосами. Для сбора
воды дну котлована или траншеи придают небольшой продольный уклон в
сторону водосборных приямков, устраиваемых в пределах выемки или вне
ее. Стенки приямков крепят шпунтом или деревянными ящиками без дна
размером 1,Ох 1,0 м, а на дно приямков насыпают фильтрующий материал
(гравий или щебень)
Водопонижение. Иногда подземные (грунтовые) воды располагаются
близко к поверхности. В этом случае при рытье котлована под фундамент
будущего здания котлован еще в процессе разработки заполнится водой,
что значительно затруднит ведение работ, и потребуется откачка воды. Для
исключения этого проводят ряд технических мероприятий, которые
«понижают» уровень грунтовых вод ниже дна котлована и обеспечивают
34
ведение работ с проектной отметки.
В зависимости от величины притока воды (дебита) применяют
различные схемы. При небольших расходах используют простые
дренажные канавы с уклоном i = 0,001, заполненные фильтрующим
материалом (песок, щебень). При большем расходе дренаж устраивается из
асбестоцементных труб (0 = 100 * 150), перфорированных в верхней
части. По обеим схемам дренаж устраивается по периметру выемки. Дно
дренажной канавы или дренажная труба располагаются ниже ГГВ на
расчетную величину (отметка заложения указана в проекте). Дренажи, как
правило, впоследствии не разбираются.
При большом притоке воды и большой расчетной величине
понижения ГГВ (до 6,0 м) (см. рис. 2.7) используется механизированная
схема понижения с использованием иглофильтровых установок. При
помощи иглофильтров (перфорированные стальные трубы диаметром 30-
50 мм) водяные насосы с электроприводом или бензомоторные откачивают
воду. Системы труб располагают по периметру выемки. По этой схеме
удается понизить ГГВ на 2,0-6,0 м. Для понижения уровня ГГВ более 6,0 м
используют эжекторные установки.
После выполнения строительных процессов специализированного
потока «нулевой цикл» систему иглофильтровых установок разбирают.
Рис. 2.7. Схема водопонижения иглофильтрами:
I - иглофильтры; 2 - водосбросный коллектор; 3 - насос; 4 - кривая
депрессии при откачке воды; 5 - фильтровое звено иглофильтра
35
1.2. Подсчет объемов земляных сооружений
Объемы земляных сооружений подсчитываются по рабочим чертежам
и уточняются по натурным замерам в процессе производства работ. Объем
земляного сооружения из-за общей сложности его конфигурации (рис. 2.8)
не удается подсчитать «сразу». Поэтому сооружение разбивается на ряд
отдельных объемов в виде элементарных геометрических фигур (призма,
пирамида), объем которых вычисляется по известным простым
математическим формулам. При этом используются справочные таблицы,
номограммы или расчет ведется на компьютере по соответствующей
программе.
Расчет производят для плотного (естественного) состояния грунта.
При определении объема разрыхленных грунтов учитывают
коэффициенты разрыхления. Наличие на одном объекте нескольких видов
грунта различных категорий требует раздельного подсчета их объема.
Объем котлована вычисляется по рабочим чертежам с отметками
бровки и дна котлована, планом участка в горизонталях и принятой
крутизной откосов.
Ширина дна котлована определяется в зависимости от будущего
сооружения (фундамента, коллектора и т.п.) с добавлением свободной
зоны шириной 0,5 м для прохода рабочих по всему периметру котлована.
Котлован разбивается на ряд элементарных фигур, подсчитывается
объем каждой и полученные результаты суммируются.
Рис. 2.8. Разбивка площадки:
а — на квадраты; б-на треугольники; в-профиль iiuoihu.hkii I фактический;
2 - проектный; 3 - контур будущего котлована; ! yi iuiiui.ni метка
36
Объемы земляных работ при проектировании вертикальной
планировки площадок определяются по нивелировочной сетке квадратов
или сетке квадратов, нанесенной на план в горизонталях (рис. 2.8).
Сторона квадрата принимается от 10 до 100 м в зависимости от рельефа
местности (в квадрате должна быть минимум одна, максимум - две
горизонтали). При сложном рельефе местности квадраты делятся
диагоналями на треугольники. По горизонталям интерполяций определяют
отметки (черные) всех вершин квадратов (треугольников).
Проектируя вертикальную планировку площадки, стремятся к
минимальному объему земляных работ. Это достигается соблюдением
нулевого баланса земляных масс, когда объем грунта из выемок полностью
укладывается в полезные насыпи.
Для этого вычисляется отметка плоскости «нулевых» работ, т.е.
плоскости будущей площадки. Зная эту «проектную» отметку (красную),
определяют по разности «черных» и «красных» отметок «рабочие»
отметки всех вершин квадратов и треугольников, т.е. их высоты. Затем
вычисляется объем каждой фигуры (призмы) и результаты полученных
вычислений суммируются.
Объем траншеи определяется как сумма объемов отдельных участков
между поперечными профилями, проведенными через точки перелома
продольного профиля (рельефа) (рис. 2.9).
Ширина траншеи по дну (без учета крепления) принимается на (0,3-
1,0) м шире диаметра укладываемого трубопровода. Для ленточного
фундагиента ширина траншеи по дну принимается шире фундамента на 1,0
м (по 0,5 м с каждой стороны). При строительстве объектов ПГС
устраиваются в основном траншеи небольшой протяженности (до 300 м),
для подсчета объемов которых можно пользоваться упрощенными
формулами, например между точками перелома 1 и 2 (рис. 2.9):
Vmp = {Fi+F2)xL/2 t (2.2)
где VnD - объем траншеи, м3; F, - площадь i-ro поперечного сечения, м2;
L - длина участка, м.
Рис. 2.9. К определению объема траншеи:
а — профиль; б — элементы сечения
37
2. ТЕХНОЛОГИЯ РЫХЛЕНИЯ НЕМЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ
1. Вид продукции. Грунт, разрыхленный до такой степени, что его
может разрабатывать данный землеройный механизм, обеспечивая при
этом расчетную производительность.
Назначение. Производится рыхление грунтов III-IV групп для работы
скрепера и бульдозера, а также грунтов П-ХП групп для работы
экскаватора. Без рыхления эти механизмы не могут разрабатывать
указанные группы грунтов. Иногда для повышения производительности
бульдозеров и скреперов и сокращения сроков производства земляных
работ производят рыхление грунта II группы. Это актуально в тех случаях,
когда нет возможности увеличить число работающих землеройных машин.
2. Состав процесса. При поверхностном рыхлении процесс ведется
послойно и выполняется попеременно с разработкой разрыхленного слоя
землеройным механизмом. Механизмы попеременно работают на смежных
захватках.
При глубинном рыхлении грунта работы выполняются в два этапа:
техническая подготовка систем рыхления и рабочий этап - рыхление
грунтового массива. Обычно такое рыхление выполняется одноразово на
всю требуемую глубину выемки и не чередуется с последующим
процессом разработки грунта.
Поверхностное рыхление выполняется специальными механизмами
на базе тяжелых тракторов - рыхлителями (рис. 2.10). Грунты III и IV
группы разрыхляются механическим воздействием заглубленных в грунт
зубьев рыхлителя при движении трактора. Заглубление зубьев
осуществляется гидравлической системой трактора. В зависимости от рода
грунта глубина рыхления составляет 300 - 600 мм; ширина разрыхленной
полосы в зависимости от базовой машины может составить 1,6 - 3,0 м.
Рис. 2.10. Универсальный рыхлитель:
а - трактор ДЭТ-250; б-зуб рыхлителя (2-4 шт.); « нож бульдозера
38
Глубинное рыхление применяют для скальных грунтов V—XII групп.
Трещиноватые каменные породы рыхлят (дробят) при помощи шнуровых
зарядов («взрыв на дробление», см. стр. 49). Возможно также рыхление
скальных пород боковым сколом (см. стр. 89).
Плотные каменные породы дробят взрывом «на выброс». При
небольших объемах рыхления таких пород используется так называемый
«химпорошок». В породе бурятся шпуры расчетной глубины диаметром
0 = 30...50 мм и на расчетном расстоянии друг от друга. «Химпорошок»
разводится водой до сметанообразной консистенции и заливается в
пробуренные шпуры. При твердении залитой массы она значительно
увеличивается в объеме, причем усилия, возникающие в ней при этом,
достаточны для разрушения каменной породы.
В заключение следует отметить, что при ручной разработке грунта
(лопатой) широко распространенные грунты II и III групп (супеси и
суглинки) не удается разрабатывать без их предварительного рыхления
(ломом, киркой).
3. ТЕХНОЛОГИЯ РАЗРАБОТКИ ГРУНТА
1. Вид продукции. Выемка в грунте в проектном месте на местности и
имеющая проектные параметры (привязки, отметки, размеры и т.п.).
Значение. На этом этапе создается конечная продукция всего
процесса возведения земсооружения: она сдается по акту, оплачивается и
дает возможность вести следующие строительные процессы (устройство
фундаментов и т.д.).
Возможна также разработка грунта для последующего устройства из
пего насыпи. В этом случае данный процесс является промежуточным в
технологической цепочке: разработка - транспорт — отсыпка — уплотнение.
Здесь конечная продукция процесса формируется после процесса
уплотнения грунта.
2. Состав процесса. Разрушение естественной структуры грунта
(разработка) техникой, работа которой основана на определенном
физическом Принципе.
Транспорт грунта из зоны разработки с помощью основной рабочей
технологии (взрыв) или с использованием дополнительных транспортных
систем (трубопроводов, ленточных транспортеров — конвейеров, систем
пнтосамосвалов или землевозов).
3. Виды техники определяются видом технологии и будут
рассматриваться вместе с ними.
4. Принципиальные виды технологий разработки грунта.
Основными видами разработки грунта в настоящее время являются:
- гидравлическая технология;
39
- взрывная технология;
- технология бурения;
- технология механической деформации грунта
(вытрамбовывание);
- технология механического резания.
В промышленном и гражданском строительстве наиболее
распространена (85-90%) технология механического резания, поэтому
именно она будет рассмотрена во всех технологических деталях.
Описания других технологий даются для ознакомительной
ориентации и возможности общих технических, экономических и
экологических сопоставлений.
Такие специальные технологии, как группа технологий «закрытая
проходка» (щитовая проходка, продавливание, прокол, горизонтальное
бурение, прорез); «стена в грунте»; «опускной колодец» относятся к
технологиям возведения подземных сооружений и в данной книге не
рассматриваются.
4. ТЕХНОЛОГИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ РАЗРАБОТКИ ГРУНТА
1. Вид продукции. Котлованы больших размеров, искусственные
водоемы, углубление судоходного хода в русле реки, траншеи больших
размеров (каналы), насыпи больших объемов (плотины, полотно дорог,
набережные, стенки портов, трибуны стадионов), технологические
подсыпки - искусственные основания (замыв больших оврагов, намыв
промплощадок, городских территорий для строительства на слабых
грунтах).
2. Состав процесса.
Подготовительные процессы:
- обеспечение необходимой электрической мощности 1000—
5000 кВт для прокладки электролинии с устройством
электроподстанции;
- доставка и проверка техники;
- установка техники, отладка на месте, пробная работа.
Основные процессы:
- размыв грунта струей воды. При смешанном способе
разработки рыхление плотных грунтов ведется механическим
резанием или взрывом;
- транспорт полученной селевой массы (пульпы) по
трубопроводу до заданного места;
- укладка (намыв) грунта в заданном месте с образованием
проектного земсооружения.
40
3. Вход в процесс. Общий (стр. 29).
4. Ресурсы. Материалы: несвязные грунты — пески, супеси. При
дополнительном рыхлении возможен размыв связных грунтов: суглинков
и глин даже с включением некрупных камней.
Техника: гидромонитор, землесос (грязевый насос), пульпопровод,
система понтонов, система дренажа, бульдозер.
Энергоносители: вода (500-3000 м3/ч); электроэнергия 1000 - 5000
кВ/ч, т.е. в очень большом количестве.
5. Технология процесса по операциям (рис. 2.11).
Электрический центробежный насос гидромонитора мощностью 800
— 1500 кВ/ч подает забортную воду по рабочему трубопроводу диаметром
0 = 300-500 мм под давлением Р = 0,3-1,5 МПа. Рабочий трубопровод
заканчивается соплом с насадками диаметром 0 = 50, 60, 70, 80, 90, 100
мм, правильный подбор которых обеспечивает струе воды необходимую
скорость.
Для успешного размыва разрабатываемого грунта требуются
следующие скорости водяной струи:
- песчаные грунты - 10... 12 м/с;
- супесчаные и суглинистые грунты - 18. ..25 м/с;
- средние и тяжелые глины - 30...35 м/с.
Под ударным воздействием водяной струи грунт теряет свою
структуру, разрыхляется и, смешиваясь с водой, превращается в жидкую
массу - пульпу.
Землесос с помощью грязевого насоса мощностью 1000...2500 кВт
по заборной трубе засасывает пульпу. Далее грязевой насос перекачивает
(транспортирует) пульпу по пульпопроводу к месту укладки на расстояние
500...2500 м. Пульпопровод собирается из отдельных секций стальных
груб диаметром 0 = 300...800 мм и длиной секции 6,0... 12,0 м.
Соединение отдельных секций — на самоуплотняющихся замках. В
земляное сооружение пульпа укладывается из передвижного концевого
участка пульпопровода и, при необходимости, распределяется
(разравнивается) бульдозером. Технологическая вода из пульпы стекает по
дренажной системе в отстойник и, после отстоя, обратно в водоем.
Достоинства технологии:
- высокая производительность за счет непрерывности процесса —
5000.. .9000 м3/смену при малочисленном персонале;
- низкая стоимость - в 6... 10 раз ниже, чем при технологии
механического резания (экскаватор, скрепер, бульдозер);
- высокая степень уплотнения уложенного мокрого грунта;
- возможность транспорта грунта на большие расстояния, в
труднодоступные места, а также через препятствия без
устройства специальных дорог.
41
L = 800... 2500 м
Рис. 2.11. Схема гидравлической разработки грунта
Недостатки:
- большие начальные затраты на организацию процесса;
- большой единовременный расход ресурсов - воды и
электроэнергии;
- отрицательное влияние на экологию (обрушение берегов
водоемов, замутнение воды).
5. ВОЗВЕДЕНИЕ ЗЕМЛЯНЫХ СООРУЖЕНИЙ БУРЕНИЕМ
1. Вид продукции. Вертикальные цилиндрические выемки в грунте:
шпуры — глубиной до 5,0 м и диаметром до 75 мм; при больших размерах -
скважины.
Назначение:
- для геологических изысканий (скважины);
- для устройства водяных скважин, в т. ч. и артезианских;
- при устройстве свай (скважины);
- для размещения рабочих «игл» инъекторов и эжекторов:
тепловых, криогенных, инъекционных при оттаивании или
замораживании грунта или его усилении (шпуры), откачке
воды при водопонижении и т.п.;
- для размещения зарядов ВВ при использовании взрывной
технологии (шпуры и скважины);
- для выявления подземных препятствий (шпуры).
2. Состав процесса:
- разработка грунта;
- подача грунта из скважины на поверхность (очистка забоя);
- обеспечение устойчивости стенок выемки.
Процесс циклически повторяется.
3. Вход в процесс - общий при возведении земсооружений.
4. Ресурсы. Материалы: грунты -1—XII групп.
Техника: определяется видом технологии.
Ручное бурение. Вид продукции - шпуры диаметром 0 = 40-70 мм в
грунтах I-IV групп.
Техника — ручной бур; электросверло; ручной пневматический
перфоратор типа отбойного молотка. Эти инструменты состоят из бура
(шнекового или лопастного), секционной наращиваемой штанги и
привода: ручного, электрического, пневматического. Эффективность
бурения (в зависимости от рода грунта) - 1,0.. .3,0 пм/ч.
Бурение механизмами. Ударно-канатное бурение.
Вид продукции: скважины диаметром до 150 мм и глубиной до 50 м в
плотных грунтах для геологических изысканий.
43
Техника: станки ударно-канатного бурения типа УКБ, буровой
снаряд с буром зубильной или крестовой формы, снаряд для очистки забоя
- желонка (рис. 4.12).
Состав процесса:
- постановка агрегата на точку;
- работа бура (падение с высоты примерно 1,0 м с частотой
40...60 уд/мин);
- после проходки участка скважины (около 0,5 м) буровой
снаряд заменяется на желонку;
- желонкой выполняется очистка скважины;
- после очистки желонка заменяется буровым снарядом и
процесс, циклически повторяясь, продолжается до достижения
проектной отметки.
Рис. 2.12. Станок ударно-канатного бурения:
а - станок в работе; б - коронка бура зубильной формы; « - ю же,
крестовой формы; г - желонка
44
Вращательное бурение. Более производительный, но и более
дорогой вид бурения.
Вид продукции: скважины диаметром до 300 мм и глубиной до 50 м
во всех видах грунтов.
Техника: установки вращательного бурения, буры - шарошечные,
плоские, кольцевые, шнековые, лопастные.
Шарошечными бурами устраиваются скважины диаметром до 300
мм и глубиной до 50 м в плотных грунтах. Очистка забоя - глинистым
раствором. Устойчивость стенок скважины обеспечивают глинистый
раствор или обсадные трубы.
Плоскими бурами типа РХ (рыбий хвост) устраиваются скважины
диаметром до 150 мм и глубиной до 30 м в грунтах средней плотности.
Устойчивость стенок скважины обеспечивает глинистый раствор. Очистка
забоя выполняется глинистым раствором.
Колонковое бурение. Выполняется для отбора образцов грунта
(колонков) ненарушенной структуры с заданной глубины. Для этого при
вращательном бурении при достижении заданной отметки производится
замена коронки рабочего бура на кольцевую коронку - стакан. С помощью
стакана выбуривается колонок естественной структуры данного грунта,
затем поднимается на поверхность и передается в лабораторию для
необходимых испытаний. Коронка бура меняется на рабочую, и процесс
бурения продолжается до следующей отметки исследования грунта.
Более детально техника и технология бурения будет рассмотрена в
разделе «Технология устройства свай».
6. ТЕХНОЛОГИЯ ВОЗВЕДЕНИЯ ЗЕМЛЯНЫХ СООРУЖЕНИЙ
ВЗРЫВОМ
Взрыв - мгновенное разложение определенных химических
соединений (взрывчатых веществ) в результате внешних воздействий
(тепловых, электрических, ударных) с образованием большого количества
тепла и газов. В результате взрыва возникает ударная волна, которая,
распространяясь во все стороны, оказывает мощное разрушающее
воздействие на все препятствия.
При возведении земляных сооружений используют технологии
выброса, дробления (рыхления), камуфлет.
Вид продукции:
а) при технологии выброса - котлованы больших объемов;
траншеи большой протяженности; насыпи, плотины;
котлованы в многолетнемерзлых грунтах (в вечной мерзлоте);
б) при технологии дробления — рыхление слоя сезонно-мерзлых
грунтов; рыхление плотных и скальных грунтов;
45
в) при камуфлете - образование полостей в грунте (для
камуфлетных свай, котловых зарядов и т.п.);
г) сооружения в труднодоступных местах: насыпи на болотах
(направленный выброс); рыхление трассы подводных траншей
(дробление).
Состав процесса:
- закладка заряда взрывчатого вещества (ВВ) в проектное место
- шпур, скважину, шурф, камеру. Указанные выше выемки
устраиваются непосредственно перед закладкой зарядов ВВ;
- устройство системы подрывания зарядов, ее отладка и
проверка;
- подача сигнала (—) опасности для освобождения зоны взрыва
от находящихся людей, животных и техники;
- подача сигнала (— —) боевого и подрывание зарядов;
- через 15.. .30 мин подача сигнала (— —- —) отбой.
Вход в процесс. Все взрывные работы выполняют только
специализированные организации из систем «Взрывпрома», МЧС России и
Министерства обороны России. Они решают вопросы по юридическому и
техническому входу в процесс.
Ресурсы процесса. Материалы - взрывчатые вещества (ВВ).
По практическому применению все ВВ разделяются на три группы:
инициирующие, бризантные и метательные.
Инициирующие ВВ - гремучая ртуть, ТРНС, азид свинца. Эти
вещества имеют исключительно высокую чувствительность к внешним
воздействиям (искра, огонь, удар, трение). Используются в капсюлях -
детонаторах и в детонирующем шнуре.
Бризантные ВВ - динамит, аммониты, тротил (тол). Имеют высокую
скорость взрывной реакции разложения и отсюда их высокое дробящее
действие.
Метательные ВВ - пороха (дымный и бездымный). В настоящее
время для дробления не применяются.
В качестве рабочих ВВ используется группа бризантных ВВ.
Требования к ВВ - работоспособность, низкая стоимость, безопасность
при хранении, транспортировке и работе, возможность длительного
хранения.
Динамит - имеет высокую эффективность, но сильно чувствителен к
удару, трению и т.п.; необходима большая осторожность при работе.
Тротил (тол) - практически безопасен, плавится и горит не
взрываясь. Поступает брикетами (шашками) весом 400 и 200 г и круглыми
шашками весом 75 г. Сохраняется длительное время, даже в воде.
Используется при небольших объемах работ в крепких породах; для
подрыва рабочих зарядов ВВ большой массы.
46
Аммониты, аммоналы, оксиликвиты - порошок, гранулы («крупа»)
или брикеты из них. Эффективность несколько ниже, чем у тола и
динамита, но значительно (в разы) ниже стоимость. Основной вид
рабочего ВВ.
Техника - системы взрывания. Они включают: капсюль - детонатор,
проводящую систему, источник импульса.
Капсюль - детонатор (рис. 2.13, а) служит для подрыва рабочего
заряда ВВ.
Источником импульса могут быть источник тока, запальный фитиль
(спички), тротиловая шашка.
Проводящая система передает импульс заряду ВВ.
Проводящие системы определяются принятой технологией
взрывания, которая в свою очередь обусловлена видом земляного
сооружения, родом грунта, количеством и массой зарядов ВВ.
Подрывание огнепроводным шнуром (Бикфордов шнур).
Используется капсюль - детонатор (рис. 2.13, а), который вставляется в
заряд ВВ или в толовую шашку (рис. 2.13, в). Другим концом он
соединяется с огнепроводным шнуром. Это гибкая водонепроницаемая
оболочка диаметром 60 мм, которая внутри заполнена порохом. Огонь
«бежит» внутри шнура со скоростью 1,0 см/с (шнур белый) или 0,5 см/с
(шнур желтый).
Рис. 2.13. Средства взрывания:
а - капсюль-детонатор; б - электродетонатор; в - подрывной комплект:
1 - корпус; 2, 3 - инициирующее ВВ; 4 - порох; 5 - спираль накаливания;
6 - огнепроводный шнур; 7 - толовая шашка
47
Достоинства способа: простота и компактность. Используется
отрезок шнура длиной 10-50 см. Вместе с капсюлем - детонатором
называется зажигающая трубка. За время его горения подрывник удаляется
в укрытие.
Недостатки: сложность или невозможность одновременно
подрывать несколько зарядов ВВ.
Подрывание детонирующим шнуром. Техника та же, только шнур
заполнен инициирующим ВВ, мгновенно передающим импульс. Поэтому
шнур прокладывается от заряда до укрытия, где подрывник дает импульс.
Достоинства: возможность одновременного подрыва многих зарядов.
При этом концы шнуров от всех зарядов сводятся вместе, и по ним дается
импульс зажигательной трубкой.
Недостатки: громоздкость системы, большая длина шнуров.
Подрывание электрическим способом.
Техника: электродетонатор мгновенного или замедленного действия
(рис. 2.13, б), источник тока (провода, измерительные приборы).
В качестве источников тока используются:
- подрывные динамоэлектрические и конденса торные машинки;
- сухие элементы;
- аккумуляторные батареи (кислотные или щелочные);
- передвижные электростанции;
- магистральные электролинии.
Достоинства способа: возможность одновременного подрыва многих
зарядов; возможность последовательного подрыва нескольких зарядов с
заданным замедлением (25 - 250 миллисекунд); рыхление массивов грунта,
направленный взрыв.
Недостатки: громоздкость, сложность системы, длительность ее
установки, настройки и проверки.
6.1. Технология взрывания
Взрывы выброса применяются для устройства koi кованое и
траншей. При небольшой ширине используют расположение зарядов в
один ряд (по длине), подрывание ведется огнепроводным шнуром. При
большой ширине используется 2...3 ряда зарядов с. одновременным
подрыванием их детонирующим шнуром или электрическим способом
(рис. 2.13, в). При очень большой ширине гемлипого сооружения его
разбивают на участки.
Для возведения насыпей в труднодоступных местах (в болотистой
или гористой местности) применяется направленный выброс (один из
видов взрывов направленного действия). Различные по ишу п массе
48
заряды ВВ располагаются таким образом, что при их последовательном
срабатывании (с заданным замедлением) основная масса разработанного
грунта до 80 - 90% укладывается в проектном месте (рис. 2.14, г).
Подрывание зарядов производят электродетонаторами, причем для
направляющих зарядов применяют детонаторы с замедлением (25 - 250
миллисекунд).
Для рыхления плотных и крепких грунтов при глубине выемки до 3,0
м используют метод шпуровых зарядов (рис. 2.14, б), при глубине выемки
3,0...5,0 м используют метод малокамерных зарядов.
Закрытые полости в грунтах I - III групп устраивают для уширенной
части камуфлетных свай различной несущей способности (рис. 2.14, в).
Достоинства способа: высокая эффективность — громадная
производительность; работа с любыми грунтами (I - XII групп); низкая
стоимость ВВ и самих работ; уникальность продукции - камуфлет,
направленный выброс.
Недостатки: высокая опасность; работы допускается выполнять
лишь специализированным организациям; низкая точность (необходима
доработка); большие динамические воздействия на окружающую среду.
Рис. 2.14. Средства взрывания:
а - на выброс; б - на дробление; в - камуфлет; г - направленный:
1 - рабочие сосредоточенные заряды; 2 - шпуровые (удлиненные)
направляющие заряды; 3 -проектный котлован; 4 - положение
грунта в момент срабатывания направляющего заряда
49
7. ТЕХНОЛОГИЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ ГРУНТА
(ВЫТРАМБОВЫВАНИЕ)
Вид продукции. Небольшие котлованы и траншеи глубиной до 3,0 м и
размером по низу 1-1,5 м. Для устройства монолитных стаканных и
ленточных фундаментов для зданий высотой до 5 этажей.
Состав процесса. Динамическое вытрамбовывание котлована
(траншеи) заданных проектных размеров с использованием стального
штампа или трамбовки.
Вход в процесс - общий (см. стр.29)
Ресурсы. Материалы — грунты 1-Ш групп.
Техника', штампы - стальные ящики конусной формы квадратного
или круглого сечения, заполненные внутри бетоном, и весом 1,0-6,0 т.
Погружающая техника-.
- краны - экскаваторы Э-1004, 1252, 2003; монтажные краны
СКГ-30, СКГ-40. Котлован вытрамбовывается свободным
многократным сбросом штампа с высоты 1,0-5,0 м (рис. 2.15, а);
- сваепогружающие установки. Здесь штамп, находящийся на
проектной точке, погружается ударами молота, образуя
котлован (рис. 2.15, б).
Достоинства: простота, повышение несущей способности
фундамента за счет за счет уплотнения грунта.
Недостатки: ограниченность применения (грунты, размеры); не
решен вопрос долговечности уплотненного слоя грунта.
Рис. 2.15. Схемы устройства котлована вытрамбовыванием:
а - сбрасываемым штампом (1); б - дизель-молотом (2)
Вытрамбовывание котлованов позволяет искусственного повысить
несущую способность грунтов основания. Технология заключается в том,
50
что котлованы под отдельно стоящие фундаменты не отрываются, а
вытрамбовываются на необходимую глубину (0,5-3,0 м). Грунт вокруг
котлована и под его дном при этом уплотняется, а его несущая
способноеть повышается. После вытрамбовывания в котлован заливается
монолитный бетон или устанавливается сборный фундаментный блок,
имеющий близкие к котловану форму и размеры.
Котлованы вытрамбовываются в соответствии с технологической
картой работ. Очередность вытрамбовывания и схемы движения механизма
с трамбовкой назначаются с таким расчетом, чтобы обеспечивалось
бетонирование фундаментов не позднее чем через 1-2 суток после
окончания вытрамбовывания. Расстояние между трамбуемой и
бетонируемой захватками принимается не менее 10 м в целях обеспечения
условий для нормального твердения уложенного бетона в течение первых 3
суток после его укладки.
Технологическая последовательность вытрамбовывания котлованов
определяется грунтовыми условиями и типом фундаментов. Последние
подразделяются по глубине заложения (мелкого заложения и удлиненные),
способу устройства (обычные и с уширенным основанием), взаимному
расположению и характеру взаимодействия с грунтом основания
(столбчатые и ленточные прерывистые) (рис. 2.16).
Рис. 2.16. Основные виды фундаментов в вытрамбованных котлованах:
а - столбчатый без уширения; б - с уширенным основанием; в - разрез и план
ленточного прерывистого: 1 - стакан для установки колонны; 2 - фундамент;
3 — уплотненная зона; втрамбованный жесткий материал
Вытрамбовывание котлованов в глинистых грунтах производится,
как правило, по трем схемам (рис. 2.17, а, б; 2.18). В дно котлована в двух
схемах втрамбовывается жесткий материал - щебень, который
предназначается для повышения несущей способности фундаментов на
вертикальные и горизонтальные нагрузки. Устройство обычных котлованов
без втрамбовывания щебня производится в плотных грунтах (рис. 2.17, а).
51
Рис. 2.17. Схемы по вытрамбовыванию котлованов и устройству
фундаментов неглубокого заложения: а - без несущего слоя;
б - с уширенным основанием из жесткого мат ериала
Особенность устройства удлиненных фундаментов в
вытрамбованных котлованах с уширенным основанием состоит в том, что
котлованы вытрамбовываются на глубину 2-3,5 м удлиненной трамбовкой с
заостренным концом под углом 60-90° (рис. 2.18).
Рис. 2.18. Схема устройства удлиненных фундаментов в вытрамбо-
ванных котлованах: I - установка трамбовки и вытрамбовывание котлована;
II-засыпка в котлован жесткого материала; HI втрамбовывание жесткого
материала в дно; IV - бетонирование фундамент а; V готовый фундамент:
1 - трамбовка; 2 - направляющая штанга; 3 - каретка; •/ котлован; 5 - бункер
с жестким материалом; 6 - жесткий материал; 7 - уплотненная топа; 8- бетон
фундамента; 9-стакан для установки колонны
52
8. ТЕХНОЛОГИИ МЕХАНИЧЕСКОГО РЕЗАНИЯ ГРУНТА
В эту группу технологий входят:
- возведение земляных сооружений экскаватором;
- возведение земляных сооружений скрепером;
- возведение земляных сооружений бульдозером;
- устройство земляных сооружений бурением.
Достоинства: малые начальные затраты (техника компактна и
высокомобильна); универсальность - возможность создания любых типов
земляных сооружений, любых объемов, любой формы, в любых условиях
(влажность, стесненность, виды грунтов и т.п.); высокая точность работы
техники (объем доработки 1 -3 %).
Недостатки: высокая стоимость, значительные сроки.
В современном промышленном и гражданском строительстве
является основной группой технологий, используемой для возведения
земляных сооружений.
8.1. Возведение земляных сооружений экскаватором
1. Вид продукции: котлованы, траншеи.
2. Состав процесса: набор грунта в ковш; перемещение и выгрузка
ковша в самосвал или в отвал; возвращение в исходное положение.
3. Вход в процесс - общий (см. стр. 29).
4. Ресурсы. Материалы - грунт I-IV группы; разрыхленный грунт
V-XII групп; разрыхленный мерзлый грунт I-IV групп.
4.1. Техника - землеройные (только разработка) машины.
Экскаваторы. Их различают по количеству ковшей:
- многоковшовые (цепные и роторные) непрерывного действия.
Используются только для устройства траншей с откосами и без откосов;
эффективны при большом объеме таких работ (рис. 2.28);
- одноковшовые циклического действия. Они универсальны, т.е.
пригодны для возведения различных типов выемок по глубине и размерам.
Это основной вид землеройной техники при возведении объектов
промышленного и гражданского строительства.
Одноковшовые экскаваторы различают:
а) по типу привода - канатный (механический) (рис. 2.24);
гидравлический (рис. 2.19);
б) по базе экскаватора - гусеничные, пневмоколесные, на базе
трактора «Беларусь», на базе автомобиля (КРАЗ, Урал, Татра);
в) по объему ковша - 0,15 - 0,3 м3; 0,4 - 2,0 м3. Экскаваторы с
ковшом объемом 3,0; 6,0; 10,0...40,0 м3 используются при
больших объемах земляных сооружений (плотины, каналы,
котлованы гидростанций, карьеры, рудники);
53
Рис. 2.19. Типы ходовой части экскаваторов:
а _ гусеничный ход; б — пневмоколесный ход; в — на базе трактора
«Беларусь»
54
г) по виду рабочего органа (рис. 2. 20):
- землеройные ковши - прямая лопата (1), обратная лопата (1),
планировочный ковш. Эти ковши могут быть: со. сплошной
режущей кромкой; с зубьями; с активными зубьями; с
системами антиадгезии грунта (предотвращающими налипание
и намерзание грунта на стенки ковша);
- планировочный ковш (4);
- драглайн;
- грейфер (2);
- напорный грейфер (3);
- рыхлители грунта - механический зуб (6), бетонолом (для
скальных и мерзлых грунтов), механический клин (падающий);
- уплотняющее оборудование - пневмо- или электротрамбовка
(10), трамбующая плита (падающая), электротрамбовка (при
поперечной разработке);
- транспортное погрузочное оборудование - клещевой захват
(погрузка блоков мерзлого или скального грунта) (5);
д) по типу стрелы - шарнирно-сочлененная с жестким креплением
ковша (прямая, обратная лопата), прямая решетчатая (драглайн,
грейфер) со свободной подвеской ковша, телескопическая
(планировочный ковш);
е) по типу привода - механический (канатный), гидравлический.
Эффективные области применения ковшей следующие:
- прямая лопата - разработка сухих грунтов выше уровня
стоянки с погрузкой в транспорт;
- обратная лопата - разработка сухих и влажных грунтов ниже
уровня стоянки с отсыпкой в отвал;
- драглайн - разработка влажных и мокрых грунтов значительно
ниже уровня стоянки (глубоких выемок) с отсыпкой в отвал.
Драглайн имеет легкую длинную решетчатую стрелу и ковш на
гибкой подвеске, что обусловливает большой радиус работы
(резания и погрузки) и большую высоту погрузки и глубину
черпания;
- грейфер - разработка слабых грунтов (песок), разрыхленных,
мокрых, в т.ч. под водой, грунтов ниже уровня стоянки
(глубокие выемки) с отсыпкой в отвал;
- напорный грейфер - разработка грунтов 1-Ш групп; устройство
глубоких узких траншей (технология «стена в грунте»);
- планировочный ковш - при планировке под заданную отметку;
при небольшой площади планировки; планировка откосов
насыпей и выемок, дна траншей.
55
1
2
3
Рис. 2.20. Землеройное оборудование одноковшовых экскаваторов:
1 - ковш прямой и обратной лопаты; 2 - i рейфср; 3 - напорный грейфер:
4 - планировочный ковш; 5 - клещевой захват; 6 зуб рыхлитель;
7 - гидромолот; 8 - электромолот; 9 - ковш с активными зубьями;
10 - гидротрамбовка; 11 - бур-шнек; 12 - допасшей бур
Основные технологические характеристики включены в систему
маркировки моделей экскаватора (рис. 2.21).
Для рациональной организации процесса разработки грунта в
зависимости от вида сооружения, рода грунта, способа отгрузки (в
самосвал или в отвал) подбирают конкретный тип экскаватора по его
технологическим параметрам (рис. 2.21).
56
ПОРЯДКОВЫЙ НОМЕР МОДЕЛИ
ДАННОГО ТИПОРАЗМЕРД
ОЧЕРЕДНАЯ МОДЕРНИЗАЦИЯ
Л. I Б I D I
КЛИМАТИЧЕСКОЕ ИСПОЛНЕНИЕ
СЕВЕРНОЕ ТРОПИ- ЧЕСКОЕ ДЛЯ ВЛАЖ- НЫХ ТРО- ПИ КПП
ХЛ т ТВ
ЕСЛИ НЕ.БЫЛО МОДЕРНИЗАЦИИ
а.’ L. СС < Е IU 1 От МАССА ЭКСПЛУАТА- ЦИОННАЯ, Т -уу— — МОЩНОСТЬ основного ДВИГАТЕЛЯ, кВт (примерная) ВМЕСТИМОСТЬ КОВШЕЙ (ГЕОМЕТРИ- ЧЕСКАЯ), М3
1 3,,, 3,6х 6,s... а 22 . 0,15... 0,4
2 6.5 ... 6,5х О... 9,5 34,8 0,25 ... 0,85
3 12... 17 37...Е0 0,4 ... 1
4 36 ... 40 И...06 0,Со... 1,0
Б 38 ... 40 9G ...147 1 ... 2,5
0 56... 60 ' 102...267 1,6...4
7 08... 05 279... 405 2,Б ... 0,3
8 9 РЕЗЕРВ
• ИСПОЛНЕНИЕ РАБОЧЕГО ОБОРУДОВАНИЯ
* et X НАИМЕНОВАНИЕ СХЕМА
1 С КАНАТНОЙ ПОДВЕСКОЙ
2 С ЖЕСТКОЙ ПОДВЕСКОЙ •
3 ТЕПЕСКО- ; ПИЧЕСКОЕ .
4 6 РЕЗЕРВ
ТИП ХОДОВОГО УСТРОЙСТВА
I ИНДЕКС УСЛОВНОЕ: ОБОЗНА—| и 5 СХЕМА U
1 Г
2 Гу h й
3 к
4 /Sol rt4
/jok
Б А

0 Тр J№: ’6Я> ' '
7 Пр
Я 9 РЕЗЕРВ
Рис. 2.21. Структура индекса одноковшовых экскаваторов. Ходовое
устройство: Г-гусеницы; Гу - уширенные гусеницы (болотные); К - колесное;
Сш - самоходное шасси; А - автомобиль; Ту-трактор; Пу- прицеп
57
Рис. 2.22. Основные технологические параметры экскаватора:
Л/ - максимальный радиус резания; Н2 - максимальная глубина резания;
Н] - максимальная высота резания; - максимальный радиус выгрузки,
Н4 - высота выгрузки при ; Н5 - максимальная высота выгрузки;
7? з - радиус выгрузки при Н$; Re- минимальный радиус резания
Устройство котлованов. Технологический процесс включает:
разработку котлована, отсыпку грунта, устройство откосов, планировку
дна. При работе используются первые четыре типа ковшей. Разработка
ведется проходками в плане и, при большой глубине котлована, ярусами
(рис. 2.23).
Рис. 2.23. Схема ярусов и проходок экскаватора:
I., II, III - номера ярусов; Н\, Н2-высота яруса
58
Участок работы забой - место постановки экскаватора и самосвалов,
части разработанного грунта (рис. 2.24). При небольших объемах
котлована отсыпка [рунта ведется в отвал (на вымет) на некотором
расстоянии от края котлована (берма) для прохода рабочих. В большинстве
случаев отсыпка (погрузка) ведется в автосамосвалы.
Рис. 2.24. Профили забоя экскаватора с различным рабочим
оборудованием: а - прямая лопата с канатным управлением рабочим
органом; б - обратная лопата; в - драглайн; г - грейфер
Возможность разработки котлована тем или иным типом проходки
зависит от ширины и глубины котлована и параметров экскаватора и
самосвалов, при этом технику располагают на дне котлована или на
поверхности земли (на верху) (рис. 2.25, 2.26).
Котлованы шириной до 1,5R (рис. 2.25, а) разрабатывают лобовой
проходкой с односторонней погрузкой, при ширине (1,5 - 1,9)R возможна
двухсторонняя подача самосвалов, т.к. при этой проходке они подаются по
одному задним ходом (тупиковая подача) (рис. 2.25, б).
Котлованы шириной до (1,9 - 2,5)R разрабатываются уширенной
лобовой проходкой с зигзагообразным перемещением экскаватора в забое
(рис. 2.25, в), при ширине до 3,5R - с поперечным его перемещением (рис.
2.25, г). В обоих случаях уширенная лобовая проходка должна
обеспечивать разворот самосвалов в забое, поэтому в забое одновременно
находятся два самосвала: один под погрузкой, другой наготове. Такая
гехнология обеспечивает бесперебойную работу экскаватора как ведущего
механизма процесса.
59
6
в
Рис. 2.25. Разработка котлована экскаватором, оборудованным
прямой лопатой: а - лобовая проходка с односторонней погрузкой грунта в
самосвал; б - то же, двухсторонней погрузкой; в - то же с перемещением
экскаватора по зигзагу; г - уширенная проходка с перемещением экскаватора
поперек котлована; д - боковая проходка; е - схема забоя при лобовой
проходке; ж - то же, при боковой проходке
60
Рис. 2.26. Разработка котлована экскаватором, оборудованным
обратной лопатой или драглайном: : а, б -торцовая проходка при
перемещении экскаватора по прямой; в - то же, с двумя проходками
экскаватора; г - поперечно-торцовая проходка; д - продольно-торцовая
разработка (драглайном); е - то же, при продольно-челночной проходке;
ж - схема забоя продольно-торцовой проходки
Иеа обор
61
Широкие котлованы (более 3,5 R) разрабатывают вначале лобовой, а
затем боковой проходками (рис. 2.26, д).
Точность работы экскаватора зависит от типа подвески ковша
(жесткая, гибкая) и от объема ковша. Для исключения перебора грунта
оставляется часть неразработанного грунта слоем 5-30 см - недоработка.
Этот грунт дорабатывают бульдозером или вручную.
При работе комплекта экскаватор - самосвалы требуется обеспечить
непрерывность работы как экскаватора (ожидание машины), так и
самосвалов (стояние под погрузкой). Тип самосвала выбирается из условия
погрузки в кузов 3-7 ковшей грунта; подсчитывается число самосвалов с
учетом дальности возки, вида дорог и времени маневра под погрузкой и
разгрузкой.
Рис. 2.27. Гидравлический экскаватор обратная лопата на
пневмоколесном ходу ЭО-4321 с емкостью ковша 0,8 м3;
самосвал КРАЗ-25751 с объемом кузова 6,0 м3
Съезды в котлован устраивают шириной 3,0-4,0 м с уклоном 0,10-
0,15. На грунт укладывается слой щебня (5,0-10,0 см) для прохода
самосвалов в дождливую погоду.
Устройство траншей. Применяются одноковшовые экскаваторы с
ковшами: обратная лопата, драглайн, напорный грейфер (рис. 2.20); при
больших объемах используются многоковшовые экскаваторы (рис. 2.28).
Отсыпка грунта ведется в основном в отвал (транспорт не требуется). При
работе в черте городской застройки грунт вывозится (при разработке или
из отвала); обратные засыпки выполняются привозным песком.
62
Рис. 2.28. Схема работы многоковшовых экскаваторов:
а - экскаватор с ковшовой цепью; б - роторный экскаватор; в, г, д -
профили траншей, разрабатываемых многоковшовым экскаватором
При работе в стесненных условиях (в плане или по высоте) для
устройства траншей применяются экскаваторы с телескопической стрелой
и обычным рабочим ковшом.
Для устройства траншей значительной длины (более 100 м)
применяются высокопроизводительные многоковшовые экскаваторы
непрерывного действия. При строительстве в населенных пунктах обычно
используются более мобильные цепные экскаваторы.
Экскаватор ЭТЦ - 250 (рис. 2.29, в) разрабатывает траншеи в грунтах
I и III групп прямого профиля (глубиной до 2,0 м при ширине до 0,6 м) с
боковой отсыпкой в отвал (рис. 2.29, б) или в самосвал (движущийся
параллельно экскаватору). Экскаватор ЭТЦ - 252А (рис. 2.29, а)
разрабатывает траншеи в грунтах. I-III групп шириной до 1,0 м при глубине
до 3,5 м с устройством заданных откосов шириной до 2,5 м.
У цепных экскаваторов имеется возможность регулировки глубины
траншеи при копании, что дает возможность обеспечить проектный уклон
траншеи (для канализации).
Роторные экскаваторы имеют производительность в 1,5-2,5 раза
больше, чем цепные. Применяют их при большой протяженности траншеи
(обычно для прокладки магистральных сетей вне пределов населенных
пунктов). Они могут обеспечивать заданные откосы стенкам траншеи, но
не обеспечивают заданного уклона дна траншеи, т.к. глубина получается
постоянной.
Эта техника разрабатывает траншеи глубиной до 3,0 м и шириной до
2,0-2,5 м. Комплект техники включает трактор-тягач и навесное колесо с
ковшами (ротор). Во внутренней полости колеса поперек его расположен
ленточный транспортер для отсыпки грунта в любую сторону (рис. 2.30).
63
Рис. 2.29. Многоковшовые экскаваторы цепные: а - ЭТЦ-252;
б - экскаватор поперечного копания ЭПЦ-143; в -ЭТЦ-250
в)
Рис. 2.30. Многоковшовые роторные экскаваторы:
а -ЭТР-253; б-ЭТР-257; в - экскаватор поперечного
копания ЭПР-241
65
Планировка. Одноковшовыми экскаваторами возможно планировать
откосы насыпей, котлованов, небольших площадок, дна траншей. Для
этого используется телескопическая стрела с планировочным ковшом (рис.
2.31).
а)
таи
Рис. 2.31. Многоковшовые роторные экскаваторы:
а -ЭТР-253; б-ЭТР-257; в - экскаватор поперечного
копания ЭПР-241
Устройство насыпей экскаватором не эффективно, но технически
возможно: при грунтах III и IV групп; разрыхленных каменных породах, а
также при отсутствии иной землеройной техники (рис. 2.32).
Рис. 2.32. Возведение насыпей экскаватором:
1,2- экскаваторы; 3 - резерв; 4 - отвал грунта (кавальер); 5 - насыпь
66
8.2. Возведение земляных сооружений скрепером
Скрепер - землеройно-транспортная машина, которая осуществляет
весь комплект технологических операций: разработку грунта,
транспортировку, отсыпку и разравнивание (рис. 2.33). Проще говоря,
скрепер - это большой ковш на колесах, которому придается мощная
энергетика (тягач).
1. Вид продукции: планировка площадок, устройство насыпей
(плотины, дамбы, дороги), устройство котлованов больших объемов (более
5000 м3 4 5).
2. Состав процесса: зарезание грунта (набор), транспортирование,
отсыпка, разравнивание, возвращение к месту набора (холостой ход) (рис.
2.28).
Рис. 2.33. Схема работы скрепера:
а - набор грунта; б - транспортное положение; в - разгрузка
3. Вход в процесс - общий (см. стр. 29).
4. Ресурсы.
4.1. Материалы — грунты I-II групп природного сложения;
разрыхленные грунты III группы.
4.2. Техника.
Скреперы. Различают по виду привода: прицепные, навесные,
самоходные (рис. 2.34 - 2.36) и по объему ковша (табл. 2.2).
5. Технология процесса.
Следует отметить, что толщина срезаемой ножом скрепера
«стружки» грунта невелика и составляет 10-35 см. Поэтому разработка
грунта и его отсыпка ведутся послойно (рис. 2.37). При этом в зависимости
от рода грунта и требованиям к насыпи в комплекте со скрепером
(ведущая машина) могут работать рыхлитель (при грунте II-III группы) и
уплотняющие машины (катки). Работы ведутся на разных участках
(картах) по процессам (рыхление, разработка, отсыпка, уплотнение) с
челночным переходом соответствующей техники с карты на карту (рис.
2.37). Количество указанных выше вспомогательных машин (рыхлитель,
каток) принимается с учетом производительности скрепера как ведущей
машины процесса.
67
Рис. 2.34. Прицепной скрепер:
Рис. 2.35. Навесной трехосный скрепер:
1 - трактор; 2 - седельно-сцепное устройство; 3 - рама; 4 - ковш
с заслонкой и задней стенкой
Рис. 2.36. Самоходный двухосный скрепер:
1 - тягач; 2 - седельно-сцепное устройство; 3 - тяговая рама; 4 - ковш
с заслонкой и задней стенкой
68
Таблица 2.2
Технологические характеристики скреперов
№ пп Вид скрепера Объем ковша, м3 Тип тягача Мощность тягача, кВт/л.с. Средняя скорость, км/ч Эффективная дальность возки, и Примечания
1 2 3 4 5 6 7 8
1 Прицеп- ные 3-8 Гусеничный трактор 58/75- 120/170 5-9 100- 600 Эффективны на слабых грунтах
2 Навесные 4,5-6 Колесный трактор 120/150 9-12 100- 700
3 Самоход- ные 8-16 Седельный колесный тягач 265/330 15-25 500- 2000 При работе по схеме «двойная петля» до 5000
1-------
L I L
---------►+-*—1—-—
Рис. 2.37. Схема разработки выемки с перемещением и укладкой
грунта в насыпь послойно
В зависимости от вида земляного сооружения, рода грунта и
принятой техники принимают одну из схем организации движения
скрепера: эллипс, восьмерка, поперечно-челночная, продольно-челночная,
зигзагообразная, двойная петля (рис. 2.38).
69
Рис. 2.38. Схемы
движения скреперов:
а — эллиптическая;
б - «восьмеркой»;
в - спиральная;
г - продольно-
челночная;
д - поперечно-
челночная;
е - зигзагообразная
<=□ Набор грунта » Разгрузка
70
Схема эллипс (рис. 2.38, а) применяется при планировке небольших
площадок и отсыпке небольших насыпей высотой до 1,0-1,5 м при
дальности возки до 100 м. За один цикл скрепер производит один раз
набор грунта, одну разгрузку и два поворота на 180°. Односторонний износ
ходовой части техники предупреждают периодической сменой
направления движения.
Схема восьмерки (рис. 2.38, б) эффективна при устройстве линейно-
протяженных сооружений - насыпей дорог, дамб, плотин высотой до 4,0-
6,0 м и т.п. Работа по этой схеме более производительна, так как за один
цикл выполняется дважды набор и разгрузка грунта. Движение с правыми
и левыми поворотами обусловливает равномерный износ ходовой части.
Работа скрепера по спирали (рис. 2.38, в) производится при
устройстве насыпей небольшой высоты до 2,0-2,5 м из двустороннего
резерва небольшой ширины. Здесь за один цикл скрепер дважды набирает
грунт и дважды его отсыпает. Однако все повороты в этом случае
выполняются в одну сторону, что приводит к одностороннему износу
ходовой части.
Поперечно-челночная (рис. 2.38, Э) схема движения скрепера
используется при устройстве небольших насыпей и мелких котлованов
глубиной до 1,5-2,0 м с пологими откосами. Путь движения как груженого,
так и порожнего скрепера получается минимальным. Разворот скрепера
производится на угол 180° с минимальным радиусом.
Зигзагообразная схема (рис. 2.38, е) работы скрепера применяется
при устройстве насыпей большой протяженности высотой 2,5-6,0 м. Грунт
из боковых резервов отсыпается в насыпь. Скреперы, двигаясь
зигзагообразно вдоль насыпи, друг за другом (со смещением зигзага)
попеременно то спускаются в резерв (выемку), то поднимаются на насыпь
для разгрузки. Паритет левых и правых поворотов обеспечивает
равномерный износ ходовой части.
Схема двойная петля (рис. 2.38, г) эффективна при больших объемах
земсооружений - котлованов, насыпей в случае, когда расстояние
транспортировки грунта велико (более 500 м). В этом случае устраиваются
технологические дороги - грунтовые, щебеночные, колейные или
сплошные из дорожных плит. Это позволяет самоходному скреперу
развивать скорость до 35 км/час в груженом и до 50 км/ч в порожнем
состоянии против 1-12 км/ч по грунту без дороги. Общая
производительность землеройной техники возрастает на 15-40 %.
В зависимости от рода грунта, параметров скрепера используется
различный режим зарезания грунтовой стружки (рис. 2.39). Зарезание и
отсыпка грунта выполняется на прямых участках хода скрепера,
желательно против ветра, пути транспортирования грунта организуются
поперек направления ветра. Точность работы скрепера (величина
недоработки) составляет 10-20 см.
71
Рис. 2.39. Способы срезания стружки:
а - постоянной толщины; б - с постепенным подъемом ковша;
в — гребенчатый; г — клевковый
Для повышения производительности необходимо:
- предусмотреть набор грунта и его транспорт при движении
скрепера «под уклон», что повышает производительность на 5-10 %;
- использовать при возможности схему «двойная петля» с
устройством технологических землевозных дорог для скреперов;
- на стадии набора (зарезания) грунта добавляется трактор-толкач,
практически удваивая тяговую мощность (рис. 2.40). Это сокращает время
набора грунта, а также позволяет наполнять ковш с «шапкой». Действие
толкача циклическое, один трактор обслуживает 2-4 скрепера.
Производительность скрепера возрастает на 10-25 %;
Рис. 2.40. Набор грунта скрепером при помощи трактора-толкача
72
- придание грунту до разработки оптимальной влажности, при
которой грунт во время зарезания не рассыпается (увеличиваясь в объеме),
а заходит в ковш целыми кусками (комьями), обеспечивая большую
фактическую загрузку ковша скрепера. Этим достигается повышение
производительности на 15-25 %.
Оптимальная влажность грунта обеспечивается заранее, на стадии
«подготовки грунта к разработке». Увлажнение осуществляется
замачиванием водой (залив или распыление) заданной площадки под
контролем строительной лаборатории (рис. 2.5 5). Оптимальная влажность
разрабатываемого грунта обеспечивает 100% наполнения ковша песчаным
грунтом. Сухой песок высыпается при загрузке и наполнение ковша
составляет 50-70%. Глинистые грунты оптимальной влажности при
зарезании мало разрыхляются, повышая эффективность использования
объема ковша. В этом случае скрепер везет 10,0 м3 плотного грунта, что
соответствует 13,0 м3 разрыхленного (Кр = 1,3). Технически такое
количество разрыхленного грунта в ковш не войдет даже с «шапкой». В
ряде случаев переувлажненные глинистые грунты сушат, так как из-за их
налипания на ковш значительно уменьшается его полезный объем. Для
этого выполняется послойная вспашка грунта на глубине до 400-600 мм и
выдержка в течение 1-5 суток под наблюдением лаборатории (нельзя
пересушивать). Процессы увлажнения и сушки выполняются по участкам
(картам) с попеременной их разработкой.
Применение большегрузных (15, 18, 25 м3) самоходных скреперов и
скреперов с принудительным наполнением и опорожнением ковша (рис.
2.41) повышает общую производительность скрепера на 10-30 %.
Стоимость разработки 1 м3 грунта скрепером самая низкая из всех
видов технологий группы «механическое резание». Поэтому в настоящее
время эта технология используется не только при строительстве крупных
промышленных объектов, но эффективно применяется в городском
строительстве: при возведении жилых микрорайонов, строительстве
стадионов, подземных автостоянок и т.п.
Рис. 2.41. Схема скрепера с принудительной загрузкой и выгрузкой
грунта (с подвижной заслонкой):
а - в процессе набора; б - в процессе выгрузки
73
8.3. Возведение земляных сооружений бульдозером
Бульдозер - землеройно-транспортная машина, выполняющая
разработку, транспорт, засыпку и разравнивание грунта (рис. 2.42). Однако
при работе бульдозера в отличие от скрепера разработанный грунт
перемещается не в ковше, а волочится по земле, толкаемый рабочим
органом - ножом. От размеров ножа зависит объем толкаемого грунта
(призма волочения), что, в свою очередь, определяет необходимую
энергетику (мощность двигателя базовой машины).
Рис. 2.42. Бульдозеры:
а - мощностью 140 л.с.; б - мощностью 250 л.с.:
1 - базовый трактор; 2 - отвал; 3 - накладки из высокопрочной стали
1. Вид продукции: планировка площадки, возведение неглубоких (до
3 м) котлованов, невысоких (до 3 м) насыпей, доработка грунта в
котловане после экскаватора, выполнение обратных засыпок траншей и
пазух котлованов. Последние процессы выполняются в основном с
помощью бульдозеров.
2. Состав процесса: зарезание грунта, транспортирование (волочение)
грунта, отсыпка, разравнивание, возвращение (холостой ход) (рис. 2.43).
3. Вход в процесс — общий (см. стр. 29).
4. Ресурсы.
4.1. Материалы — грунты I-II групп природного сложения;
разрыхленные грунты III-IV групп.
74
Рис. 2.43. Схема работы бульдозера:
а — зарезание грунта; б - транспорт; в - отсыпка
4.2. Техника', бульдозеры. Их различают по базе: гусеничные -
имеют большое тяговое усилие; колесные - более мобильны и не требуют
специального транспорта для доставки на объект. Основными
технологическими параметрами бульдозера являются размеры ножа
(отвала), определяющие его производительность.
Нож может быть закреплен жестко - неуправляемый, возможно
наличие системы управления ножом (поворота на некоторый угол) в
горизонтальной и вертикальной плоскости (рис. 2.44).
Рис. 2.44. Разработка и планировка грунта бульдозером:
а - перемещение отвала в вертикальной плоскости; б - установка отвала
в плане под углом к продольной оси бульдозера; е - то же, под углом к
горизонтальной плоскости; г — планировка откоса бульдозером, оборудо-
ванным отвалом откосника; 1 - трактор; 2 — гидроцилиндр или канатный
полиспаст; 3 - отвал; 4 - отвал планировщика откоса
5. Технология процесса.
Схема работы бульдозера может быть: челночная, челночная со
смещением, зигзагообразная, боковая проходка (при обратных засыпках)
(рис. 2.45). Рациональная дальность транспорта грунта составляет 10-40 м,
в отдельных случаях до 70 м. При использовании специальных
технологий: траншейная проходка, фронтальный ход - до 100 м.
75
РаЯочуи ход
~ ролосгпои
в)
Рис. 2.45. Схемы работы бульдозера:
а - челночная; б - челночная со смещением; в - зигзагообразная
Разработка котлованов ведется на одну сторону (рис. 2.46, а), а при
больших размерах для сокращения дальности возки разработка ведется от
центра на две стороны (рис. 2.46, б; 2.47).
Рис. 2.46. Схема устройства земляных сооружений бульдозером:
а — разработка в одну сторону; б — разработка в две стороны;
в-планировка площадки
Отсыпка грунта в насыпь ведется послойно, чередуясь с
уплотнением, толщина слоя задается мощностью уплотняющего
механизма и составляет 0,3-1,0 м. При необходимости производится
промежуточное увлажнение грунта каждого слоя (рис. 2.47).
Обратные засыпки траншей и пазух котлованов выполняются также
послойно, чередуя отсыпку слоя и его уплотнением. После отсыпки слой
грунта смачивается для эффективного уплотнения.
76
Рис. 2.47. Схема работы бульдозера:
а - разработка котлована на две стороны; б - укладка грунта в насыпь при
отсыпке самосвалами; в - доработка (зачистка) дна котлована после экскаватора
77
Рис. 2.48. Схема отсыпки земляных сооружений в зависимости
от толщины подсыпки
При засыпке трубопроводов перед работой бульдозера выполняются
две операции вручную: подсыпка грунта (подбивка) под трубу и засыпка
трубы слоем грунта 30-50 см. После ручных операций грунт в траншею
начинает «сбрасывать» бульдозер. При засыпке коллекторов,
железобетонных лотков теплотрасс и т.п. засыпку ведут поочередно:
сначала с одной стороны на высоту 0,5 м, затем с другой на высоту 1,0 м и
далее чередуясь по 1,0 м. Засыпку пазух подпорных стенок ведут
горизонтальными слоями на всю длину стенки или ее участка.
Рис. 2.49. Выполнение обратных засыпок бульдозером:
а - в траншеи поперечными и косопоперечными проходками; о-в пазухи
траншеи подземного коллектора по челночной схеме
78
Рис. 2.50. Выполнение обратных засыпок движением бульдозера
с наклонным отвалом: 1 - отвал грунта для засыпки траншеи; 2 - засыпка
грунта вручную; 3 - направление движения бульдозера /; У; .... 51
Все обратные засыпки в городской черте подлежат засыпке только
песком как грунтом с минимальной осадкой.
Для повышения производительности бульдозера используются
следующие схемы:
- зарезание и волочение грунта при движении бульдозера под уклон.
Повышение производительности на 3-5 % (рис. 2.51);
- для удержания большого количества толкаемого бульдозером
грунта на нож устанавливают открылки. Повышение производительности
на 7-15 % (рис. 2.51);
Рис. 2.51. Открылки с шарнирным креплением:
а - положение открылков при работе в легких грунтах; б - то же,
в средних грунтах; в - то же, в тяжелых грунтах
- фронтальный ход (работа) двух-трех бульдозеров. Это позволяет
значительно увеличить объем призмы волочения и повысить
производительность на 30-70%. Однако для этого требуются машинисты
высокой квалификации, обеспечивающие синхронную работу двух-трех
бульдозеров (рис. 2.52);
79
Рис. 2.52. Фронтальная схема
работы бульдозеров:
1 -объем грунта при автономной
работе бульдозера;
2 — объем грунта при фронтальной
работе трех бульдозеров
- траншейная проходка. Здесь стенки траншеи удерживают грунт на
отвале, а бульдозер транспортирует объем грунта, максимально
возможный для данной мощности двигателя. Стенки могут образовываться
естественно при работе бульдозера за счет грунта, теряемого по бокам
отвала (рис. 2.53), а также из неразработанного грунта при параллельной
проходке двух-трех бульдозеров с некоторым расстоянием между ними.
Рис. 2.53. Траншейный способ разработки грунта при отсыпке насыпи:
1 - траншеи проходок бульдозера; 2 - промежуточные валики; 3 - перемычки
между траншеями; 4 - насыпь
В условиях стройплощадки бульдозер выполняет планировку дорог,
путей под башенные краны, планировку отсыпанного самосвалами грунта,
песка, а также устройство съездов в котлованы и т.п.
80
Оценка технологий. Исходя из вида возводимого земляного
сооружения, наличия конкретной техники и заданной дальности возки
примерную оценку затрат на разработку грунта можно выполнить по табл.
2.3.
Таблица 2.3
Технико-экономическая оценка различных технологий
резания грунта
№ гш Вид технологии возведения земляного сооружения Оптимальная дальность возки,м Приведенная стоимость, м3,(у.е.) Примечание
1 2 3 4 5
1 Бульдозер до 100 кВт до 50 0,17
2 Бульдозер до 150-300 кВт 70-100 0,15
3 Скрепер прицепной V < 4 м3 100-300 0,16
4 Скрепер прицепной V = 6-8 м3 200-500 0,10
5 Скрепер, самоходный V<10m3 100-700 0,06
6 Скрепер самоходный V= 15-16 м3 500-2000 (5000) 0,05 При схеме «двойная петля» до 5000 м
7 Экскаватор с автосамосвалом 500-5000 0,25-0,60
81
8.4. Технология уплотнения уложенного грунта
Значение. Производится при устройстве насыпей, планировке
площадок, выполнении обратных засыпок, устройстве оснований под
полы. Сжимаемый грунт уплотняют для исключения просадок в будущем,
что может привести к деформированию и разрушению опертых на грунт
конструкций (отмосток, полов, дорожных покрытий и т.п.).
Вид продукции. Грунт, уплотненный до заданной плотности
(объемной массы).
Материалы. Разрыхленные грунты I-III групп, немерзлые.
Техника: катки кулачковые; катки вибрационные; катки
пневматические; механические, гидравлические и электрические
трамбовки (на базе крана); ручные электро- и пневмотрамбовки (при
малых объемах, стесненных условиях).
Технологии: естественное уплотнение временем, укатка катками,
уплотнение трамбовками, гидровибрационное уплотнение.
Разработанный (разрыхленный) грунт, отсыпанный без уплотнения в
выемку или в отвал, под действием собственного веса, атмосферных
воздействий и иных факторов с течением времени самоуплотняется
(консолидируется), возвращаясь в первоначальное естественное состояние.
В зависимости от рода грунта и внешних факторов время консолидации
может составить от 3 до 20 и более лет. Практически эта технология
уплотнения используется лишь при возведении насыпей гидравлическим
способом. В основном, в строительстве используются различные силовые
(динамические) способы уплотнения, которые позволяют получить
фактическую плотность грунта до 80-95 % от естественной плотности.
Уплотняющая техника обеспечивает небольшую глубину
эффективного уплотнения до 300-500 мм (в отдельных случаях до 1000
мм), поэтому процесс ведется послойно, попеременно с отсыпкой (рис.
2.54). При этом техника может проходить по одному следу 2-4 раза. Для
повышения производительности отсыпанный грунт увлажняют. При
отсыпке грунта самосвалами и разравнивании бульдозером возможна
организация движения груженых машин последовательными полосами по
отсыпанному грунту, что обеспечивает нормальное уплотнение слоя до
200 мм без применения иной техники.
Уплотнение катками выполняется при больших объемах работ на
свободном пространстве: планировка площадок, возведение насыпей. В
зависимости от рода грунта и условий производства работ используются
кулачковые, пневмоколесные и вибрационные катки. Катки также могут
быть прицепными (рис. 2.54, а-г) и самоходными (рис. 2.54, д).
Кулачковые прицепные катки применяются для уплотнения связных
(глинистых) грунтов. Используются катки массой до 5,0-20,0 т,
обеспечивающие ширину уплотняемого слоя 2,0-3,0 м толщиной 0,2-0,3 м
82
при 8-10 проходках по одному следу. При этом оптимальная влажность
отсыпанного грунта составляет 20-25 %. Для несвязных грунтов
кулачковые катки не применяются, т.к. кулачки сильно разрыхляют
поверхностный слой.
Рис. 2.54. Катки для уплотнения грунтов:
а — кулачковые прицепные; б, в - на пневмошинах прицепные;
г - вибрационный прицепной; д - самоходный на пневмошинах
83
Пневматические прицепные (полуприцепные) и самоходные катки
имеют по 3-5 резиновых колес на 1-2 осях. Они применяются для
уплотнения песчаных и глинистых грунтов. Эффективность уплотнения
таких катков выше у кулачковых за счет более длительного воздействия
колес на участок грунта. Используются катки массой 8,0-30,0 т, которые
обеспечивают толщину уплотняемого слоя 0,25-0,40 м при ширине полосы
2,0-2,5 м после 5-6 проходок по одному следу.
Вибрационные прицепные и самоходные катки применяются для
уплотнения глинистых и песчаных грунтов. Рабочим органом виброкатка
являются один или два гладких вальца, на раме которых установлен
мощный вибратор с приводом от двигателя катка или от дополнительного
двигателя. Эти катки при массе 2-5 т уплотняют слой грунта толщиной 0,2-
0,5 м при ширине полосы 1,0-1,5 м после 3-4 проходок по одному следу.
Приведенные параметры характеризуют высокую эффективность
виброкатков по сравнению с кулачковыми и пневматическими катками.
Для повышения производительности отсыпанный грунт увлажняют (рис.
2.55).
Рис. 2.55. Увлажнение грунта на рабочей карте:
1 — бульдозер; 2 - автосамосвал; 3 - гибкий шланг; 4 - насадка с вентилем;
5 — временный водопровод; б - тройник с вентилем; 7 - конус отсыпки
Трамбующие плиты на гибком подвесе экскаватора или крана массой
1,0-7,0 т размером 1,Ох 1,0 м обеспечивают уплотнение отсыпанного грунта
на глубину до 1,5 м при одном ударе (рис. 2.55, б). Недостатком данной
технологии является быстрый износ техники при сбросах плиты
(отрицательный удар).
84
Трамбующие машины на базе гусеничных тракторов (рис. 2.55, в)
имеют трамбующие плиты массой 1,0-2,0 т размером 1,Ох 1,0 м,
расположенные сзади трактора. Уплотнение на глубину 0,8-1,2 м
производится свободным или принудительным падением плиты за 3-4
удара по одному следу.
в)
Рис. 2.56. Машины для уплотнения грунтов трамбованием:
а - гидротрамбовка на колесном тракторе; б - электротрамбовка на стреле крана
(экскаватора) для стесненных условий работы; в - механическая трамбующая
плита на тракторе; г - ручные электротрамбовки
85
Уплотнение грунта выполняется при глинистых комковатых грунтах;
при отсыпке слоя большой толщины (0,5-1,0 м); при выполнении обратных
засыпок (траншей и пазух котлованов) в стесненных условиях; при
небольших объемах работ.
Пневмо- и электротрамбовки как сменное оборудование экскаватора
используются для уплотнения обратных засыпок в стесненных условиях
при значительном объеме работ (рис. 2.56, б).
Ручные пневмо- и электротрамбовки (рис. 2.56, г) применяются при
выполнении малых объемов работ и при работе в естественных условиях.
Гидровибрационные установки используются для уплотнения
больших объемов песчаных грунтов в обратных засыпках. Способ основан
на воздействии на грунт вибрации с одновременным увлажнением
уложенного грунта (рис. 2.57, а). Рабочий орган погружается постепенно
до заданной глубины и постепенно извлекается, обеспечивая уплотнение
грунта сразу на всю расчетную толщину засыпки.
Особым процессом является уплотнение откосов больших земляных
сооружений: плотин, дамб, набережных. Здесь используются кулачковые
прицепные катки, перемещаемые по откосу лебедкой или ходом трактора
(рис. 2.57, г), а также цепные экскаваторы поперечного копания,
оборудованные электротрамбовками (рис. 2.57, в).
86
Сдача земляных сооружений. При сдаче всех сооружений предъяв-
ляется (проверяется) исполнительная схема, где должны быть указаны:
- привязки (местоположение сооружения относительно осей или
опорных точек в плане);
- размеры (длина, ширина) и отметки (глубина, высота);
- коэффициент откоса т (для безопасного ведения последующих
работ).
Кроме того, в зависимости от вида возводимого сооружения
дополнительно проверяются следующие параметры земсооружения.
Для котлованов:
— проводится освидетельствование дна котлована геологом
проектной организации на соответствие фактических
характеристик грунта их проектным значениям;
- на момент сдачи дно котлована не должно быть «проморожено».
Для траншей:
- продольный уклон дна траншеи (для канализации, теплотрассы
и т.п.).
Для насыпей и обратных засыпок:
- степень уплотнения грунта лабораторным (сравнение
фактической плотности с проектной) или полевым (по усилию
внедрения штыря плотномера в грунт) способом.
8.5. Техника безопасности процесса
Должны быть выполнены все организационные мероприятия.
Все выемки должны быть огорожены и снабжены сигнальными
надписями, в темное время - сигнальными лампами.
Через траншеи в необходимых местах должны быть устроены
переходные мостики или временные переезды.
Для спуска в котлованы и траншеи должны быть устроены лесенки.
Не допускается перегружать бровки траншей и котлованов грунтом,
материалами, техникой, т.к. это может привести к обрушению грунтового
откоса.
Запрещено нахождение людей в зоне действия строительной техники
(экскаваторов, бульдозеров, катков и т.п.).
При расположении земляного сооружения вблизи подземных
коммуникаций перед началом процесса вызывают представителей
владельцев коммуникаций и работы на этом участке ведутся в их
присутствии.
При выполнении работ специальными методами: разработка грунтов
гидромеханизацией или взрывом; огневое, электрическое или химическое
оттаивание мерзлых грунтов - мероприятия по безопасности процесса
осуществляется по соответствующим инструкциям.
87
9. ВОЗВЕДЕНИЕ ЗЕМЛЯНЫХ СООРУЖЕНИЙ
ПРИ ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ
В естественном состоянии любые фунты I-IV групп имеют
определенную влажность (стр. 30). При замерзании воды прочность грунта
существенно возрастает (больше у глинистых грунтов, меньше у
песчаных). Грунты переходят в категорию мёрзлых; для их успешной
разработки требуются дополнительные затраты и специальные технологии.
В настоящее время в зависимости от вида земляного сооружения, его
объема, рода грунтов и заданных ограничений (по сроку или по стоимости)
применяют следующие технологии (мероприятия).
а) Организационные меры. Планирование разработки глинистых
грунтов в теплое время года, песчаных - в холодное время года.
б) Предотвращение замерзания. Эти мероприятия позволяют
исключить из технологического цикла трудоемкие процессы рыхления или
оттаивания мерзлых грунтов, требующих к тому же больших затрат
ресурсов. Однако организационно использование способов предохранения
от замерзания не всегда возможно, т. к. в большинстве случаев площадка
под строительство освобождается лишь к началу земляных работ.
Для предотвращения замерзания используются следующие способы:
- вспашка участка на глубину 200-400 мм, что задерживает
замерзание грунта на 10-15 дней;
- устройство на участке снегозадержания. Слой снега толщиной 0,5-
0,7 м ограничивает общую глубину промерзания до 0,5-0,8 м;
- укрытие грунта теплоизолирующими материалами: шлак, керамзит,
опилки. Толщина слоя - по расчету для заданных условий. При небольших
объемах используется вспененный и залитый на месте слой пенопласта;
- укрытие грунта полиэтиленовыми пленками, что препятствует
выходу теплого воздуха из талого грунта. Задерживает замерзание грунта
на 2 - 3 недели;
- предотвращение замерзания грунта путем рассыпки соли или
разлива солевого раствора (NaCl, CaCl?) по поверхности. Операцию
проводят для песчаных грунтов за 5-10 суток до наступления морозов, для
глинистых - за 20-40 суток.
в) Подготовка мерзлого грунта к разработке.
1. Рыхление.
• Механическое:
- рыхление прицепным рыхлителем на базе трактора (рис. 2.58);
толщина слоя до 0,4 м;
- рыхление грунта рыхлителем, установленным на стреле
экскаватора (рис. 2.59); толщина слоя до 0,8 м;
- рыхление гидромолотом, подвешенным на стреле экскаватора.
Глубина рыхления до 0,5-0,9 м (рис. 2.60);
88
Рис. 2.58. Навесной рыхлитель ДП-9С на базе трактора ДЭТ-250М:
1 - гидроцилиндр; 2 - рама верхняя; 3 — рабочая балка; 4 - рама нижняя;
5 - зуб рыхлителя; 6 — отвал
Рис. 2.59. Рыхлитель: а - на базе механического экскаватора;
б - на базе гидравлического экскаватора
Рис. 2.60. Схема разработки траншеи с рыхлением мерзлого грунта
гидромолотом: 1- разрабатываемая траншея; 2 - зона разрыхленного грунта;
3 - экскаватор ЭО-4121 со стандартным ковшом; 4 -экскаватор ЭО-4121 с
гидравлическим молотом СП-62
89
- рыхление крупным сколом. Применяется навесное
оборудование ударного действия на базе трактора (рис. 2.61, б)
или экскаватора в виде механического (свободно падающего
клина массой 1-3 т) или дизель - клина (клин погружается
дизель - молотом). Рыхление ведется сразу на всю глубину
мерзлого слоя грунта (рис. 2.61, а) путем откола крупных кусков
без их разрыхления. Этим значительно сокращаются затраты,
т.к. не весь объем грунта выемки разрыхляется.
Рис. 2.61. Рыхление грунта крупным сколом:
а - дизель-клин на базе экскаватора; б - механический клин
на базе трактора
• Взрывом:
- взрыв на дробление (рис. 2.62). Рыхление ведется на всю
глубину мерзлого слоя. Используются шпуровые заряды ВВ,
располагаемые на расчетном расстоянии друг от друга в
шахматном порядке. Для предотвращения разлета кусков 1рунта
используются передвижные защитные экраны, устанавливаемые
над местом взрывов (рис. 2.62);
Рис. 2.62. Локализатор взрыва передвижной
90
- при больших объемах работ используют щелевые заряды ВВ,
закладываемые в щели, нарезанные в грунте дискофрезерными
или баровыми машинами. Расстояние между щелями зависит от
рода грунта и толщины мерзлого слоя. Работы ведутся
дроблением участков грунта или отколом этих участков целыми
фрагментами (рис. 2.63);
Рис. 2.63. Схемы щелевзрывного способа рыхления мерзлых грунтов:
а - двухщелевая; б - трехщелевая: 1- компенсирующая щель; 2 — зарядная
щель; 3 - граница промерзания грунта; 4 - забойка; 5 - заряды ВВ
2. Нарезка грунта на блоки выполняется дискофрезерными или
баровыми машинами (рис. 2.64). Используются также цепные пилы,
навешенные на экскаватор (рис. 2.65). Баровая машина - это
многоковшовый цепной экскаватор с шириной ковша 150-300 мм (вместо
обычных землеройных ковшей шириной 600-800 мм). За счет малой
ширины ковша развивается большое усилие и такие механизмы способны
разрабатывать мерзлые грунты V—VI групп. Ширина грунтовой щели от
дискофрезерных машин составляет 60-100 мм; цепной пилы - 80-150 мм.
Рис. 2.65. Двухдисковая
фрезерная машина
Рис. 2.64. Бара на базе
трактора Т-100
91
Нарезанные блоки мерзлого грунта грузят в самосвал при помощи
экскаватора с прямой лопатой или с клещевым захватом (рис. 2.66).
Рис. 2.66. Схема блочной разработки грунта:
а - нарезка щелей баровой машиной; б - метод разработки котлована
с извлечением блоков из забоя строительным краном; в - то же, с
извлечением блоков трактором; 1- мерзлый слой грунта; 2 - баровая машина;
3 - направление движения бара; 4 - щели в мерзлом грунте; 5 - нарезанные
блоки; 6 - удаляемые блоки; 7 - стоянка крана; 8 - транспортное средство;
9 - клещевой захват; 10- строительный кран; И - трактор
92
3. Ручное рыхление применяется при малых объемах; при малой
толщине мерзлого слоя грунта (до 0,5 м); в стесненных условиях. При
работе используются пневматические (отбойные) молотки, электро-
молотки, бетоноломы.
4. Оттаивание замерзшего грунта.
• Поверхностное оттаивание (при малой толщине слоя):
- огневой способ - отогрев грунта путем сжигания угля, солярки,
газа в стальных коробах, утепленных снаружи грунтом. Процесс
оттаивания грунта включает время огневого воздействия 6-8
часов и время аккумуляции 16-18 часов, при этом грунт оттаивает
на 0,5-0,8 м (рис. 2.67);
- укладка на поверхность грунта системы труб (регистры), по
которым циркулирует теплоноситель (вода t = 80 °C, пар), при
этом грунт оттаивает на глубину 0,3-0,5 м.
Рис. 2.67. Огневое оттаивание грунта:
1- секционный короб; 2 — бак с топливом; 3 - форсунка; 4 — утеплитель
• Глубинное оттаивание:
При небольших размерах сооружения и значительной толщине
мерзлого слоя грунта оттаивание ведут водяными или паровыми
иглами на всю глубину промерзания. Игла - это труба диаметром
30-90 мм, внедренная в мерзлый грунт. В иглы под давлением
подают теплоноситель (пар или горячую воду). В паровой игле
пар через множество отверстий в стенках труб выходит в грунт и
оттаивает его. Время оттаивания 5-20 часов. В водяной игле вода
с температурой t = 70-80 С циркулирует внутри двух труб,
вставленных одна в другую. Время оттаивания составляет 10-30
часов (рис. 2.68);
93
Рис. 2.68. Оттаивание грунта паром:
а - общая схема; б - паровая ш ла: 1- паропровод; 2 - паровой вентиль;
3 - колпак; 4 - пробуренная скважина; 5 - паровая игла; 6 - наконечник
- при больших участках оттаивание возможно с применением
солевых растворов (NaCl, СаС12) нагнетаемых в такие же иглы.
Время оттаивания составляет 5-10 суток. Возможен простой
залив участка солевым раствором, но в этом случае время
оттаивания увеличивается до 1-2 месяцев (рис. 2.69).
Рис. 2.69. Химическое оттаивание грунта:
а - подача раствора в скважины; б - розлив раствора: 7- очистка снега
бульдозером; 2 - буровая установка; 3 - инъецирование раствора в скважины;
4 - поверхностный розлив раствора; 5 - поверхностный розлив раствора
специальной установкой; 6 - разработка экскаватором
94
Следует отметить, что вынутый засоленный грунт нельзя
использовать в строительстве, и он подлежит вывозу на свалку.
В начале зимнего периода при небольшой глубине промерзания (0,3-
0,4 м) разработка ведется без рыхления мощными экскаваторами с ковшом
«прямая лопата» объемом 0,65; 0,8; 1,0 м3 путем «поддевания» мерзлого
слоя снизу и его отламывания.
Рис. 2.70. Разработка мерзлого грунта экскаватором, оборудованным
ковшом с захватно-клещевым устройством: 1- ковш; 2 - самосвал;
3 - захватно-клещевое устройство
Рис. 2.71. Фреза для разработки мерзлых грунтов
95
РАЗДЕЛ Ш. ТЕХНОЛОГИЯ УСТРОЙСТВА СВАЙ
1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Свая - это несущий элемент, вертикально расположенный в грунте,
воспринимающий усилия от всех вышерасположенных конструкций и
передающий эти усилия на грунтовое основание.
Обычно сваи используются как элементы свайных фундаментов, но
могут применяться и как самостоятельные конструкции в виде анкеров
(винтовые сваи), отдельных опор (сваи-колонны), шпунтовых подпорных
стенок.
До середины прошлого века сваи использовались как специальные
конструкции: в фундаментах опор мостов, в подпорных стенках причалов
и т. п. В 1960-е годы были разработаны новые прогрессивные технологии
устройства свай. Это сделало свайные фундаменты не только
конкурентоспособными, но и в ряде случаев более эффективными, чем
обычные фундаменты, что и обусловило их широкое применение при
возведении промышленных и гражданских зданий и сооружений.
Рис. 3.1. Виды свайных фундаментов:
а - рядовой (ленточный) под стену; б - кустовой (отдельный) под колонну:
1 - сваи; 2 - стена; 3 - колонна; 4 - отметка срезки свай; 5 - ростверк
96
Использование свай вместо обычных фундаментов (ленточных,
столбчатых) позволяет сократить расход бетона на 20-40 %, разработку
грунта на 70-90 %; упрощает работы нулевого цикла при высоком уровне
грунтовых вод, а также при отрицательных температурах. Общая
стоимость фундаментов снижается на 20-30%.
В сложных грунтовых условиях (слабые грунты, высокий уровень
грунтовых вод и т. п.), а также в стесненных условиях свайные
фундаменты нередко являются единственным эффективным решением
устройства фундаментов здания.
В зависимости от способа передачи усилий на грунт (по характеру
работы) сваи разделяют на:
а) висячие - передающие усилия на грунт в основном за счет
трения по боковой поверхности (рис. 3.2). Висячие сваи используются, как
правило, в слабых грунтах (рис. 3.3, б);
б) сваи-стойки - передающие усилия на грунт в основном за счет
сопротивления нижнего конца сваи (острия) (рис. 3.2). Сваи-стойки
обычно прорезают толщу верхних слабых грунтов и опираются на плотные
малосжимаемые грунты (рис. 3.3, а).
Рис. 3.2. Элементы сваи
Рис. 3.3. Виды свай: а — сваи стойки;
б - висячие сваи
Расположение свай в составе свайного ростверка (в плане) может
быть:
- рядовым - один, полтора (в шахматном порядке), два ряда под
стены зданий (ленточный свайный фундамент);
97
- кустовым - отдельные группы свай из 2, 3, ... 9 свай под
опоры, колонны, столбы (отдельные свайные ростверки);
- полем - свайное поле из многих рядов свай (свайно-плитный
фундамент).
По технологии устройства различают две группы свай:
- забивные, которые изготавливаются на заводе, доставляются
на объект и погружаются тем или иным способом в грунт в
проектное положение;
- набивные, изготовляются на месте путем укладки бетонной
смеси в скважины в грунте, пробуренные в проектном месте.
2. УСТРОЙСТВО ЗАБИВНЫХ СВАЙ
Для внедрения готовых свай в грунт используются следующие
технологии: ударное погружение; вибропогружение; вдавливание;
завинчивание.
2.1. Ударная технология погружения
1. Вид продукции. Погруженный в грунт элемент заданной несущей
способности. Погружение ведется серией вертикальных ударов по голове
сваи.
2. Состав процесса. Доставка свай на объект; установка свай на
погружающий агрегат; погружение свай в грунт до проектного «отказа».
3. Вход в процесс. Приняты предыдущие работы (площадка, стр.29),
погружены и испытаны пробные сваи (для определения фактической
длины сваи и времени ее погружения).
Испытания проводят на полностью подготовленной площадке или на
отметке дна проектного котлована до начала массового изготовления (или
завоза) свай. При динамических испытаниях свая проектных размеров
погружается ударами молота до расчетного «отказа». При статических
испытаниях проектная свая нагружается реальной вертикальной нагрузкой
(грузами). При положительных результатах испытаний дается заявка на
изготовление проектных свай в заданном количестве (на объект). При
отрицательных результатах проектанты изменяют длину или сечение сваи
и проводят новые испытания.
4. Материалы. Сваи железобетонные заводского изготовления.
Сечение свай - квадратное, 300x300 мм. Используются также трубчатые
сваи диаметром 400-800 мм. Длина свай составляет на объектах ПГС 5-16
м. При этом сваи длиной 12-16 м могут быть составными из двух
элементов, соединяемыми в процессе погружения рабочими стыками (рис.
3.4).
98
Рис. 3.4. Стыки составных свай:
а - на сварке; б - на болтах; в - на клиньях; г - стаканный; д - на шпонке;
е -- на вкладыше в трубчатую сваю; ж - на сварке трубчатых свай
При возведении опор мостов используются трубчатые сваи-оболочки
диаметром 1200-6000 мм. Из отдельных секций длиной 6,0 м в процессе
погружения составляется свая длиной 20,0-40,0 м.
Сваи деревянные могут использоваться лишь ниже уровня
грунтовых вод (в воде дерево не гниет). На таких сваях из лиственницы
построено большинство старых зданий в Санкт-Петербурге, включая
соборы и дворцы. В настоящее время при строительстве промышленных и
гражданских сооружений (ПГС) деревянные сваи практически не
применяются.
Стальные сваи - шпунт. Стальные пластины специального профиля,
шириной 200-400 мм и длиной 6-12 м. Служат для устройства подпорных
стен, крепления стенок глубоких котлованов (стр. 31, рис. 2.4).
4.1. Техника. Для погружения свай в грунт используется
сваепогружающая установка (СПУ). СПУ представляет комплект двух
агрегатов - копра и погружателя.
Копер включает (рис. 3.5):
- базовую машину (1) - трактор, экскаватор, автомобиль,
мобильный мост;
99
Рис. 3.5. Сваепогружаюшие установки:
а — на базе трактора - СПУ-49; б — мостовая рельсовая установка - КМ-8;
в - на базе автомобиля - КО-8; г-на базе экскаватора - КН-16; 1 - базовая
машина; 2 - направляющая стрела; 3 - погружатель (молот); 4 - свая
юо
- направляющую стрелу - для
удержания свай в нужном
положении; для навески
погружающего механизма
(погружателя - 3);
- вспомогательное оборудование -
лебедки для подъема сваи и
погружателя; системы наведения
стрелы на точку; стальные сварные
или литые наголовники с набором
амортизирующих прокладок
(твердые породы дерева,
армированная резина) (рис. 3.6).
Системы наведения обеспечи-
вают: постановку сваи на точку;
выверку по вертикали; коррекцию
положения сваи в процессе
погружения. Они обеспечивают:
-наклон стрелы на определенный
угол в двух плоскостях;
— поступательное перемещение
стрелы «влево-вправо», «вперед-
назад».
Рис. 3.6. Сваепогружающая установка
(СПУ) на базе экскаватора
Следует отметить, что не все копры имеют полный набор этих
движений, большинство имеют лишь движения наклона стрелы, что
осложняет наведение и снижает точность погружения свай.
Погружатель - механизм, который силовым импульсом внедряет
сваю в грунт (рис. 3.8, 3.9). Он определяет вид технологии.
Рациональные области применения различных копров:
- тракторные установки - погружение свай длиной 5-12 м при
рядовом расположении свай (трактор перемещается вдоль ряда),
производительность 20-30 шт/смену;
- экскаваторные (или на базе стреловых кранов) - погружение
свай длиной 6-16 м при кустовом расположении свай в фундаментах под
колонны; с одной стоянки поворотом стрелы погружает все сваи в одном
кусте и переходит к другому кусту свай. Производительность 15-25
шт/смену;
101
- мостовые СПУ (рельсовые или гусеничные) в комплекте с
молотом - погружение свай длиной 5-10 м при рядовом расположении свай
или полем (рис. 3.7). Имеют высокую производительность 40-70 свай в
смену. На небольшие расстояния (от дома на дом) могут перемещаться
своим ходом. Однако из-за больших начальных затрат такие установки
эффективны лишь при больших объемах работ (более 1500 свай).
Применяются при квартальной застройке городских микрорайонов.
Рис. 3.7. Мостовая установка:
а - доставка и постановка на рельсы; б - подъем направляющей
стрелы; в - рабочее положение
В качестве погружателей используются молоты, которые
различаются по роду привода: молоты внутреннего сгорания (дизельные),
паровоздушные и механические (подвесные). Паровоздушные молоты
бывают одиночного и двойного действия. В молотах одиночного действия
сила пара или сжатого воздуха используется лишь для подъема ударной
части, а рабочий ход осуществляется при ее падении на сваю. В молотах
двойного действия энергия пара или сжатого воздуха используется для
увеличения силы удара. Управление работой молотов бывает ручным,
полуавтоматическим и автоматическим.
Основной параметр молота - масса ударной части, которая в
зависимости от рода грунта определяет максимально возможную длину
погружаемой сваи.
102
Рис. 3.8. Работа штангового дизель-молота:
1 - свая; 2 - неподвижная часть (поршень); 3 - камера сгорания;
4 — подвижная часть (цилиндр); 5 - направляющие штанги;
6 - начало сжатия в камере сгорания
Дизельный молот штангового типа (рис. 3.8, а) включает: шабот с
поршнем (2), направляющие штанги (5), ударную часть с цилиндром (4) и
поршневого блока, который заканчивается шарнирной опорой, состоящей
из сферической пяты и наголовника. Назначение шарнирной опоры -
обеспечить центральный удар по свае при незначительном нарушении
соосности молота и сваи. Для запуска дизель-молота ударная часть с
помощью захвата-кошки поднимается лебедкой копра в крайнее верхнее
положение (рис. 3.8, а). После этого захват освобождает ударную часть и
при ее падении в цилиндре образуется сжатый воздух, в результате чего
температура его сильно повышается. В это время насос плунжерного типа
подает топливо в цилиндр и происходит воспламенение смеси (рис. 3.8, б).
Образовавшиеся при сгорании газы отбрасывают цилиндр в исходное
положение (рис. 3.8, в), и в дальнейшем молот работает автоматически до
момента прекращения подачи топлива. Высоту подъема ударной части
регулируют подачей топлива в цилиндр.
Для погружения свай применяют дизель-молоты с массой ударной
части 600, 1200, 1800 и 2500 кг и числом ударов в минуту 50-100. Высота
подъема ударной части молота 1,0-2,6 м. Достоинство дизель-молотов по
сравнению с паровоздушными состоит в том, что они более мобильны и не
требуют для своей работы громоздких паровых котлов или мощных
компрессоров. Недостаток штанговых дизель-молотов проявляется при
забивке свай в слабые грунты, когда невозможно обеспечить
автоматическую его работу, так как при этом в камере сгорания не
образуется высокая степень сжатия воздуха, необходимая для
воспламенения топливной смеси.
103
В трубчатом дизель-молоте (рис. 3.9) (с массой части
соответственно 1200, 1800 и 2500 кг) неподвижным является цилиндр (2), а
ударной частью служит тяжелый подвижный поршень (4). Цилиндр внизу
заканчивается неподвижным шаботом, передающим удар свае через
упругую прокладку. Плунжерный насос подает топливо в цилиндр.
Отработанные газы выходят в атмосферу через патрубок. Принцип работы
трубчатого дизель-молота такой же, как и штангового.
Рис. 3.9. Работа трубчатого дизель-молота:
а - рабочий удар, взрыв топлива; б - ударная часть подброшена взрывом;
в - падение ударной части с высоты А; 1 - свая; 2 - неподвижная часть
(цилиндр); 3 - камера сгорания; 4 - подвижная часть (поршень)
Трубчатые дизель-молоты более надежны в работе и обладают в 1,2-
1,5 раза большей погружающей способностью, чем штанговые дизель-
молоты.
Недостатком этих молотов является то, что они трудно запускаются
при отрицательных температурах.
Механический молот применяют при небольших объемах работ. Он
состоит из ударной части массой 1000-3000 кг и захватного устройства.
После того как лебедка, размещенная на копре, поднимает на
необходимую высоту ударную часть молота, захватное устройство
освобождает ее и при свободном падении производится удар по свае.
Механические молоты недороги, долговечны и имеют простую
конструкцию.
104
Недостаток их состоит в том, что они производят небольшое ко-
личество ударов - 3-4 в минуту, при постоянном закреплении каната к
ударной части молота можно увеличить число ударов до 10-12 в минуту,
но это приводит к интенсивному износу лебедки и копра.
В паровоздушном молоте двойного действия ударная часть при
рабочем ходе находится под действием силы тяжести и давления пара или
сжатого воздуха. Благодаря этому скорость движения ударной части
значительно выше и количество ударов в минуту увеличилось до 20.
Достоинством этих молотов является их высокая погружающая
способность (погружают сваи длиной до 20-25 м), а недостатком
громоздкое и тяжелое паросиловое оборудование. На объектах
промышленного и гражданского строительства паровоздушные молоты
двойного действия практически не применяются.
Состав процесса'.
- Разбивка осей свайных рядов.
- Разбивка и закрепление штырями свайных точек.
- Постановка агрегата на точку и постановка на него сваи.
- Наведение при помощи агрегата сваи на проектную точку.
- Погружение с контролем вертикальности и замером отказа.
- При достижении сваей «отказа» погружение прекращается
независимо от фактической глубины погружения сваи.
« .Отказ» - величина погружения сваи от одного удара из серии в 10
ударов в мм (1,5-4,0 мм), при достижении которой полностью
обеспечивается проектная несущая способность сваи.
Доставленные с завода сваи складируются на бровке котлована или
раскладываются у места погружения (рис. 3.10).
Рис. 3.10. Схема организации работ: а - при складировании свай в
штабель; б - при раскладке свай у свайных точек: 1 - штабель; 2 - свайные
точки; 3 - сваи; 4 - направление движения (ход) СПУ
105
Закрепление свайных точек в количестве, необходимом «на смену»,
производится стальными штырями диаметром 12-16 мм длиной 300-400
мм. Свая подтаскивается к копру канатом через рабочий блок (рис. 3.11, а)
или через отводной блок (рис. 3.11,6) при расстояниях более 15,0 м.
Рис. 3.11. Схема работы СПУ: а - подтаскивание сваи из штабеля;
б - подтаскивание сваи через отводной ролик; в - погружение сваи
После постановки сваи на СПУ, выверки в плане и по вертикали
запускается молот. До глубины 1,5-3,0 м погружение ведется слабыми
ударами молота при сбросе ударной части с половинной высоты. Затем
погружение ведется при нормальной работе молота. Непрерывно
контролируется вертикальность сваи в двух направлениях. Когда
визуально будет заметно, что скорость погружения приближается к
расчетному «отказу», устанавливаются приборы контроля - отказомеры,
по которым и определяется величина фактического отказа сваи.
Рис. 3.12. Приспособление для определения величины отказа сваи:
а - полоса бумаги с делениями на свае; б — отказомер
106
При погружении свай ведется «Журнал свайных работ», в котором
все сваи должны быть пронумерованы в соответствии с рабочим чертежом.
По каждой свае указываются: величина «отказа»; время погружения;
глубина погружения, а также особые обстоятельства («отдых», трещины,
излом, свая-дублер и т.п.).
После достижения «отказа» сваи СПУ переходит на следующую
свайную точку. Недопогруженная часть сваи («попы») впоследствии
срезается.
В ходе погружения свай нередко возникают случаи недостижения
сваей расчетного «отказа» при погружении ее на полную длину. В этих
случаях рекомендуются следующие действия:
• одна свая не получила «отказ», а следующие сваи дают «отказ».
Погружение свай продолжают, а рядом с дефектной сваей
погружается свая-дублер;
• 2-5 свай подряд не дают «отказа». В этом случае необходимо
прекратить дальнейшее погружение свай. После «отдыха» свай (3-
7 дней) производится контрольная добивка. Как правило, в
глинистых грунтах проявляется явление «засасывания» сваи и
обычно контрольная добивка дает значения менее расчетного
«отказа»;
• после контрольной добивки группы свай не получено расчетного
«отказа». Работы по погружению свай приостанавливаются,
вызываются представители проектной организации для уточнения
размеров свай (обычно увеличивается длина сваи).
Сдача свайного поля. При сдаче предъявляются:
- акты на погружение свай-дублеров; на замену типов свай;
- акт погружения и испытания пробных свай;
- исполнительная схема погруженных свай;
- паспорта на сваи;
- акты на устройство стыков (при составных сваях);
- журнал свайных работ (с указанием отказа каждой сваи).
Срезка голов свай. Для устройства ростверка необходимо обеспечить
проектную отметку верха свай. Это обеспечивается срезкой голов свай на
необходимую величину. Процесс срезки достаточно трудоемкий.
Сложность заключается в том, что необходимо срезать два различных
материала: камень (бетон) и сталь (арматуру), для чего требуются разные
технологии и режущие инструменты.
В настоящее время срезка голов свай выполняется в основном
вручную с помощью пневматических и электрических молотков. Для
уменьшения объема скола бетона (рис. 3.13) используется стальная
обжимная рамка. Арматурные стержни режутся огневым способом или
отрезными машинами.
107
Рис. 3.13. Срезка голов свай с помощью инвентарной рамки:
1 - свая; 2 - излишний бетон; 3 - газорезка; 4 - арматура свай;
5 - отбойный молоток; 6 - инвентарная рамка
Ограниченно применяются механические способы срезки голов свай:
- силовое скалывание гидродомкратами (рис. 3.14, а, б);
- срезание дисковой пилой;
— излом головы сваи специальным оборудованием на базе
трактора (рис. 3.14, в).
Рис. 3.14. Механическое срезание свай:
а - клещи для квадратных свай; б - клещи для круглых свай;
в - механизм для излома свай
108
В настоящее время разрабатываются также термические, взрывные,
криогенные технологии срезки голов свай.
Достоинства технологии ударного погружения свай:
- высокая производительность;
- погружение свай практически в любые виды грунтов;
- значительное повышение несущей способности сваи (на 15-
30 %) за счет уплотнения грунта под острием.
Недостатки:
- динамическое воздействие на сваю (должен быть запас
прочности);
- большие динамические воздействия на здания и сооружения,
расположенные рядом.
При наличии рядом со строительной площадкой ветхих или
аварийных зданий данная технология неприемлема.
2.2. Технология вибропогружения
Технология вибропогружения применяется для погружения висячих
свай в слабые, водонасыщенные грунты. Погружение производят мощным
вибратором — вибропогружателем (рис. 3.15), который через жестко
закрепленный наголовник передает колебания на сваю, а она, в свою
очередь, - на грунт. В результате на границе свая-грунт выделяется
свободная вода, действующая как смазка и значительно уменьшающая
сопротивление грунта погружению сваи. Энергозатраты значительно ниже,
чем при ударном погружении, сваю погружают до заданной отметки.
Рис. 3.15. Оборудование для вибропогружения свай:
а - простой вибропогружатель; б - вибропогружатель с подрессоренной
пригрузкой; в - вибромолот: 1 - наголовник; 2 - вибратор; 3 - трансмиссия;
4 - электродвигатель; 5 - пригрузка; 6 - пружины; 7 - бойки
109
Данная технология неприменима в плотных глинистых и песчаных
грунтах, т.к. эффект «смазки» очень мал, а сопротивление грунта по
боковой поверхности и особенно под острием сваи весьма значительно.
Чтобы повысить эффективность этой технологии, используется
сочетание вибрационного воздействия на сваю с ударным. Для этого
применяются вибромолоты (рис. 3.15, в).
Достоинства такой технологии погружения свай:
- отсутствие значительных динамических нагрузок на
окружающую среду;
- высокая скорость погружения; свая легко «идет», а
впоследствии в результате процесса «засасывания»
обеспечивает расчетную несущую способность.
Недостатки:
- малая погружающая способность;
- эффект погружения проявляется лишь в водонасыщенных и
глинистых грунтах;
- «жесткий» наголовник требует затрат времени на его
крепление и снятие.
2.3. Технология вдавливания
Свая погружается в грунт вертикальным статическим усилием,
которое обеспечивается системой домкратов или лебедок. Для этого
используются специальные сваепогружающие установки (СПУ). Основная
проблема такой технологии — восприятие реактивного усилия при
задавливании сваи, направленного вертикально вверх, - решается
следующими методами:
- применение в момент задавливания сваи временных
статических пригрузов. В установке АВС-10-20 используется
второй трактор. На рельсовых СПУ используются комплекты
бетонных блоков или чугунные чушки;
— использование вибропогружателей в качестве динамического
«пригруза» в составе вибровдавливающих СПУ;
- применение винтовых буров-анкеров на аутригерах СПУ,
которые в момент погружения сваи заглубляются в грунт и
воспринимают реактивную составляющую;
- применение СПУ на базе тяжелых гусеничных кранов (СКГ-
40, ДЭК-50) или экскаваторов (ЭО-6122). В этом случае сама
масса СПУ (30-60 т) обеспечивает восприятие реактивной
составляющей задавливания (рис. 3.16; 3.17);
- при усилении существующих фундаментов зданий реактивная
составляющая воспринимается массой надземных конструкций
здания.
по
Рис. 3.16. Схема сваевдавливающей установки УСВ-120М:
1 - свая; 2 - аутригер боковой; 3 - механизм зажима и вдавливания свай;
4 - шнек; 5 - вращатель шнека; 6 - крюк-блок; 7 - стрела; 8 - аутригер задний
Рис. 3.17. Схема
сваевдавливающей установки
СВУ-В-3 (вид сбоку):
1 - базовая машина;
2 - главная лебедка;
3 - гидроцилиндр раскоса;
4 - полиспастные блоки;
5 - портал;
6 - вдавливающий орган;
7 - наголовник; 8 - пригрузы;
9 - свая;
10 - передний аутригер;
77 - рама;
72 - катки;
13 - опорная плита;
14 - задний аутригер
ill
В настоящее время в строительстве используется большое
количество различных установок для вдавливания свай. Наиболее
высокими эксплуатационными показателями обладает самоходная
сваевдавливающая установка СВУ-В-3, сконструированная в 1998 г., и ее
последующие модификации (патент РФ №31267).
Установка массой до 60 т (с пригрузами - до 90 т) смонтирована на
базе крана РДК-25 (рис. 3.17). Она легко разбирается на отдельные блоки
и способна разгружать поставляемые на объект сваи. В пределах
строительной площадки установка перемещается на гусеничном ходу по
опорной металлической плите, подвешенной снизу к крану. Давление под
подошвой опорной плиты не превышает 0,1 МПа. При работе СВУ-В-3
практически отсутствуют динамические воздействия на грунт и
окружающие здания и сооружения.
Вдавливающее усилие прикладывается шарнирно к голове сваи, что
исключает поперечное раздавливание и излом железобетонного элемента
при возможном отклонении сваи в грунте. Установка СВУ-В-3 может
вдавливать сваи и шпунт под углом до 15° от себя и под себя.
Сваевдавливающая установка УСВ-120/180 разработана на базе
гусеничного экскаватора ЭО-6122 (рис. 3.17). Установка обеспечивает
погружение свай сечением 300x300 и 400x400 мм длиной от 4 до 16 м.
Максимальное усилие вдавливания составляет 85-180 т в зависимости от
расстояния до существующего здания (от 1 до 4,5 м). Установка успешно
используется в условиях городской застройки Санкт-Петербурга более 20
лет.
При наличии в основании плотных грунтов сваи залавливаются в
предварительно пробуренные лидерные скважины меньшего диаметра, чем
свая. Погружение сваи прекращается при достижении определенного
расчетного усилия, которое характеризует несущую способность каждой
залавливаемой сваи или при достижении проектной отметки.
Достоинства:
- отсутствие избыточных нагрузок на сваю;
- отсутствие динамических нагрузок на близкорасположенные
здания и сооружения;
— контроль фактической несущей способности каждой сваи по
усилию вдавливания.
Недостатки:
- громоздкая и тяжелая техника;
- в ряде случаев требуется бурение скважин.
В настоящее время технология вдавливания широко применяется
при строительстве отдельных зданий внутри существующих кварталов, в
том числе и на строительных площадках г. Саратова.
112
2.4. Технология завинчивания
Винтовые сваи состоят из железобетонного или стального (труба)
ствола и опорного винтового башмака из чугуна или железобетона. На
объект элементы сваи доставляются отдельно и соединяются перед
погружением. Погружение ведется агрегатами, создающими
горизонтальный крутящий момент — кабестанами, которые выпускают на
базе трактора или автомобиля (рис. 3. 18).
Стальные сваи просто завинчивают. Железобетонные сваи
завинчивают с помощью инвентарной стальной оболочки, внутрь которой
вставляется свая. Оболочка воспринимает крутящий момент, т.к.
железобетон на кручение работает плохо. Длина свай 6,0-12,0 м, диаметр
опорного башмака - 1,0-2,0 м.
Состав процесса (рис. 3.18):
- заправка сваи в кабестан (1);
- введение сваи в направляющую трубу (2);
- установка направляющей трубы в рабочее положение (3);
- завинчивание сваи в грунт (4);
- освобождение сваи из кабестана (5).
Рис. 3.18. Последовательность завинчивания свай
из
Достоинства технологии:
- отсутствие значительных динамических нагрузок на
окружающую среду;
- высокая несущая способность сваи за счет большой площади
опорного башмака;
- хорошая работа на знакопеременные нагрузки (вдавливание-
выдергивание).
Недостатки:
- малая погружающая способность;
- сложность техники и самой технологии.
Применяется для фундаментов опор ЛЭП, для крепления оттяжек
высотных сооружений (мачт, вышек), в стесненных условиях, при
реконструкции и т.д.
Способы, облегчающие погружение свай.
Лидирующие скважины. На месте погружения сваи пробуривается
или пробивается стальным лидером скважина диаметром 0,4-0,7 от
диаметра сваи и длиной 0,3-0,8 длины сваи. Такие скважины значительно
сокращают время погружения, размеры скважин подбирают из условия
обеспечения необходимой несущей способности свай.
Подмыв грунта. В песчаных 1рунтах при наличии большого
количества воды этот способ значительно повышает эффективность
погружения, а в ряде случаев является единственно возможным (рис. 3.19).
Рис. 3.19. Подмыв грунта
для погружения свай:
а - схема погружения;
б - расположение подмывных
трубок: 1- молот;
2 - трос, поддерживающий
подмывные трубки;
3 - напорный шланг;
4 - подмывные трубки;
5 — свая
Сваи-оболочки большого диаметра (2,0-6,0 м) погружаются
мощными вибропогружателями с периодической разработкой и выемкой
грунта из-под ножа головной секции оболочки.
114
2.5. Погружение свай при отрицательных температурах
При погружении свай зимой в сезоннопромерзающие грунты
приходится выполнять дополнительные операции, увеличивающие
। рудоемкость и продолжительность свайных работ. Без дополнительных
p.iOor удается обходиться при погружении свай мощными механическими
миногами и вибромолотами, если глубина промерзания не превышает 0,5-
0,.о м н<> при этом значительно увеличивается вероятность разрушения
...... < или. В остальных случаях следует создавать условия, близкие к
ДСI ним
При погружении свай через слой сезонномерзлого грунта
используются следующие методы:
- при толщине мерзлого слоя до 0,3-0,5 м (в зависимости от рода
грунта) ударным методом сваи погружаются в обычном
порядке;
- при толщине мерзлого слоя (0,6-2,0 м), а также при
погружении свай вибропогружателем или вдавливанием
утраиваются лидерные скважины с помощью бура или
cniin.noio шбивпого лидера клина на всю глубину
промер тапия,
предо! вращаю г промер lainic грунта путем заблаговременного
утепления мест забивки свай механическими способами
(опилки, солома и т.п );
от nnuiaior слой мерзлого грунта.
При выборе способа подготовки слоя мерзлого грунта в местах
забивки । пай помимо сравнения трудоемкости и стоимости процесса
необходимо учитывать, что при устройстве лидирующих скважин несущая
способность висячих свай может снизиться на 15-20 %, при оттаивании
несущая способность сваи повышается на 10-15 %.
11ри устройстве свайных фундаментов в многолетнемерзлых грунтах
(вечная мерзлота) для погружения свай применяются следующие
технологии:
- бурозабивная - свая погружается ударным способом в
пробуренную лидерную скважину меньшего диаметра, чем
размеры поперечного сечения сваи (рис. 3.20, а);
- буроопускная — свая опускается под действием собственного
веса в пробуренную скважину диаметром больше диаметра
сваи. Пазухи между сваей и стенками скважины заполняются
раствором (кашей) талого грунта, который, смерзаясь со сваей
и основным грунтом, обеспечивает расчетную несущую
способность сваи (рис. 3.20, б);
115
- опускная - свая погружается ударным способом или под
действием собственного веса в оттаянные в мерзлоте
скважины большого диаметра. После замерзания грунта
скважины свая обеспечивает расчетную несущую способность
(рис. 3.21).
а)
Рис. 3.20. Погружение свай в разбуренные скважины:
а - бурозабивная; б - буроопускная: 1 - свая; 2 - стенка скважины;
3 - грунтовой раствор; 4 - оттаявший грунт; 5 - лидирующая
скважина; 6 - проектное положение сваи
Рис. 3.21. Погружение свай в предварительно пропаренные сква-
жины вечномерзлых грунтов: а - бурение скважины; б - пробуренная
скважина; в - пропаривание скважины; г -пропаренная скважина;
д - погружение сваи в пропаренный грунт: 7 - оттаявший грунт;
2 — автокран; 3 — свая; 4 — щит; 5 - паровая игла; 6 - буровой станок;
7 - шнек; 8 - граница вечной мерзлоты; 9 - вечномерзлый грунт
116
2.6. Безопасность процесса
Перед началом работ на площадке необходимо обозначить все
опасные зоны.
В процессе забивки свай запрещено:
- ремонтировать или смазывать копры и молоты;
- оставлять на ферме копра, копровой стреле и других
механизмах копра какие-либо предметы или инструменты;
- извлекать поврежденные или отклонившиеся от проектного
положения сваи с помощью копра;
- запрещается находиться под работающим погружателем;
- замер скорости погружения сваи производить с
максимальными предосторожностями;
- при разрушении головы забиваемой сваи следует прекратить
работу;
- работы по забивке свай с помощью копров или краном
останавливают при скорости ветра 9,9 — 12,4 м/с. При этом
копер следует предохранять от опрокидывания и перемещения,
а молот или вибропогружатель опустить в крайнее положение.
Если свая при забивке погружается от одного удара молотом менее
чем на 10 мм, дальнейшую работу необходимо прекратить, так как при
таком режиме молот или копер могут быстро выйти из строя.
При длительных перерывах в работе копер высотой более 12 м
закрепляют растяжками.
Грузоподъемность кранов, применяемых для погружения и
извлечения свай вибропогружателем, должна быть не менее удвоенной
суммарной массы вибропогружателя и погружаемой сваи.
Запрещено во время работы натягивать и перегибать рукава
пневмоинстумента. Металлические части копра и механизмов с
электроприводом должны быть заземлены.
При выполнении работ в зимних условиях должны быть приняты
меры, обеспечивающие нормальную работу всех механизмов копра и
молота. Кроме того, необходимо следить за тем, чтобы ходовая часть
копра не вмерзала в грунт.
Погружение наклонных свай можно выполнять только копровыми
установками, оснащенными специальными механизмами для наклона
копровой стрелы.
117
3. ТЕХНОЛОГИЯ УСТРОЙСТВА НАБИВНЫХ СВАЙ
Эти сваи устраиваются на месте путем бетонирования пробуренных
в грунте скважин. Процесс трудоемкий, но здесь важно отметить, что по
стоимости материала (монолитного железобетона) они на 70-100 %
дешевле готовых забивных свай.
Существуют два конструктивных решения набивных свай и
соответственно две группы технологий их устройства.
Сваи постоянного сечения диаметром 600-1000 мм и длиной 15-40 м
прорезают толщу грунтов I-III групп и опираются на прочные скальные
породы. За счет этого они обладают высокой несущей способностью,
которая может составить 5000-7000 кН. На таких сваях возводят высотные
здания (небоскребы). Бурение скважин ведут специальными установками
(рис. 3.23), для исключения обрушения стенок скважины используют
стальные обсадные трубы. Отдельные секции этих труб опускаются в
скважину по мере ее углубления. В процессе бетонирования скважины
обсадная труба извлекается отдельными секциями.
Сваи с уширением. В нижнем основании таких свай устраивается
уширение (башмак), которое обеспечивает свае большую несущую
способность (рис. 3.22, г, д). Способ образования уширения определяет и
технологию устройства таких свай.
Сваи с камуфлетным уширением. Диаметр ствола свай 600-800 мм,
камуфлетного уширения 1,5-3,0 м, общая длина свай 6,0-10 м.
Рис. 3.22. Схема устройства свай с камуфлетным уширением:
1 - буровая установка; 2 - скважина; 3 - бетонолитная труба с воронкой;
4 - электросеть для взрывания; 5 - заряд ВВ; 6 - уплотненный взрывом грунт
118
I’itc. 3.23. Буровые установки: а - на базе трактора; б, в, г - на
паче ашомобйля; д - на базе гусеничного тягача; е - на специальном
гусеничном ходу
119
Состав процесса (рис. 3.22):
— бурение скважины по диаметру ствола сваи (а);
- закладка заряда ВВ (б);
- укладка бетонной смеси в ствол (в);
- подрывание заряда ВВ (сразу после укладки) (г);
- бетонная смесь заполняет образовавшуюся в грунте полость (г);
- укладка бетонной смеси в скважину (добетонирование) (Э);
- оформление опорной части сваи (ростверка).
Достоинства:
- простота;
- низкая стоимость ВВ.
Недостатки:
— взрывные работы ведутся только специализированные
организации;
— сложность контроля геометрических характеристик
камуфлетной полости. Форма и размеры уширения сильно
зависят от характеристик грунтов, которые могут отличаться в
разных местах площадки.
Сваи с механическим уширением. Диаметр ствола свай 400-800 мм,
уширения 600-1600 мм, длина свай 8,0-20,0 м.
Состав процесса (рис. 3.25):
- бурение скважины по диаметру ствола сваи и вывоз вынутого
грунта. Для обеспечения устойчивости стенок используют
глинистый раствор или секционные обсадные трубы (I);
- разбуривание проектного уширения с помощью специального
механизма - уширителя (складной бур с ковшом) (II);
Рис. 3.24. Типы буров:
а - шнек; б - ковшовый бур; в - шарошечное долото
120
Рис. 3.25. Схема устройства свай механическим уширением в сухих
связных грунтах: 1 - бур; 2 - скважина; 3 - бетонолитная труба с воронкой;
4 - уширитель; 5 - армокаркас; 6 - бетонная смесь
Рис. 3.26. Схема устройства свай механическим уширением в слабых
грунтах под глинистым раствором: 1 - буровая установка; 2 - скважина;
3 - насос и глиномешалка; 4 - приямок с глинистым раствором;
5 - уширитель; 6 - армокаркас; 7 - бетонная смесь; 8 - бетонолитная
труба с воронкой
121
б)
Рис. 3.27. Образование уширений свай в скважинах:
а — общий вид уширителя; 6 - схема работы уширителя; в - общий вид
изготовленной сваи, извлеченной на поверхность
— контроль состояния скважины - стенок, дна скважины,
уширения;
- зачистка дна скважины или корректировка размеров уширения
(при необходимости);
- установка в скважину арматурного каркаса (III);
— установка секционной бетонолитной трубы с наконечником-
вибратором (IV);
- подача бетонной смеси с ОК 8-12 см по бетонолитной трубе в
ствол скважины. Укладка бетонной смеси методом
вертикально перемещаемой трубы (ВПТ) с уплотнением
вибрацией (V);
- в процессе бетонирования бетонолитная труба поднимается и
снимается очередная секция (VI). При этом нижний конец
трубы должен быть все время заглублен в бетонную смесь не
менее чем на 1,0 м;
— оформление опорной части сваи (ростверка).
122
3.1. Контроль качества
11ри приемке скважины проверяется:
- ровность ствола и отсутствие каверн (пустот) специальным
прибором - каверномером. Прибор подвешен на канате и
свободно перемещается по скважине «вверх-вниз».
Механические рычаги прибора при этом скользят по стенкам
скважины и отмечают ее дефекты (рис. 3.28, а);
- размеры уширения проверяют прибором (рис. 3.28, б);
- наличие рыхлого грунта на дне определяют визуально
простейшим перископом с подсветкой дна скважины
фонариком (рис. 3.28, а);
- плотность бетона (кроме обычных методов) определяют
степенью соответствия объема уложенной смеси к
фактическом)' объему скважины.
Рис. 3.28. Приборы для контроля уширения буронабивной сваи:
а - схема прибора типа «перископ»; б - приспособление для замера
уширения и глубины буронабивных свай длиной до 25 м: 1 - зеркало;
2 - подсвет; 3 - окуляр; 4 - труба
123
3.2. Безопасность процесса
При производстве работ по устройству буронабивных и
буроинъекционных свай необходимо руководствоваться общими
правилами техники безопасности для свайных работ, а также правилами
техники безопасности для буровых и бетонных работ.
При установке бурового станка в котловане необходимо принять
меры против обрушения грунта незакрепленных откосов. Буровой станок
оборудуют звуковой сигнализацией.
Экипаж, обслуживающий буровой станок, и подсобные рабочие
должны быть обеспечены предохранительными поясами, защитными
касками и спецодеждой.
При бурении скважин нахождение людей в зоне разгрузки рабочего
органа (разгрузочной воронки) недопустимо.
Перед бурением скважины бригадир предупреждает об этом всех
лиц в зоне работы.
Очищать лопасти бура от налипшего грунта возможно лишь при
полном отключении двигателя буровой машины (а не только при
отключении самого бура).
При разрыве во времени между окончанием бурения и началом
бетонирования скважину закрывают инвентарным щитом.
Достоинства:
- большая несущая способность;
- возможность устройства в любых грунтах;
- отсутствие динамических воздействий.
Недостатки:
- многооперационная технология (разные процессы);
- громоздкое оборудование;
- наличие мокрых процессов.
Данная технология широко применяется в промышленном
строительстве (фундаменты под несущие колонны); при возведении
гражданских зданий взамен ударной технологии, а также при
обоснованной экономической целесообразности.
124
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Важной целью экономического и социального развития нашей
' ip ihi.i является неуклонный подъем материального и культурного уровня
<ки Bin народа. Реализация этой цели требует всемерной интенсификации и
||<и11.|||1С11ия >ффсктивности производства на основе научно-технического
прогресса.
В пособии рассмотрены современные прогрессивные технологии
ведения работ пулевого цикла. Это позволяет в каждом конкретном случае,
кнь>< 1.1НИЯЯ затраты труда, а также заданные ограничения по стоимости
иии по ирсм( пи, выбирать оптимальные их них.
Гппнпые направления развития технического прогресса в
современном < ।роиicjibcTBe базируются на принципах индустриализации,
HKiiKiHiiioiiHiK по|очпую организацию процессов, комплексную
мсхннн iiiiiiiio, iniciipi ние современных технических и организационных
in, км yiipiiiiiiciniii in гмн ' ipviiivpaMii комплекса.
Именно г ПО1ИЦ11Й попыни-ния эффективности строительства одной
hi Hiiiiiiii-lliiiiix oipiiijicil народною хшяйства, и ускорения научно-
icxiiiru < hoi о iipoipriia pnci Moipcn.i в настоящем пособии технология
Г I рои lrill.lll.l4 процг< I он
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. СНиП 12-01-2004. Организация строительства / Госстрой России. -
М. : ФГУП ЦНС, 2004.
2. СНиП 12-03-2001. Безопасность труда в строительстве. Часть 1.
Основные требования / Госстрой России. ГУП ЦПП, 2001.
3. СНиП 12-04-2002. Безопасность труда в строительстве. Часть 2.
Строительное производство / Госстрой России. ГУП ЦПП, 2003.
4. СП 12-136-2002. Безопасность труда в строительстве. Решения по
охране труда и промышленной безопасности в проектах организации
строительства и производства работ / Госстрой России. ГУП ЦПП, 2003.
5. СНиП 3.03.01-87. Несущие и ограждающие конструкции / ЦИТП
Госстрой СССР, 1989. - 132 с.
6. Технология строительных процессов: учеб. / А. А. Афанасьев, Н.
Н. Данилов, В. Д. Копылов и др. ; под ред. Н. Н. Данилова. - 2-е изд.,
перераб. — М. : Высш, шк., 2001. - 464 с.
7. Соколов Г. К. Технология и организация строительства / Г. К.
Соколов. - М. : Издательский центр «Академия», 2004. - 328 с.
8. Снарский В. И. Технология строительного производства : учеб,
пособие / В. И. Снарский, М. М. Айгумов. - Саратов: Сарат. гос. техн, ун-т,
2004.- 150 с.
9. Беляков Ю. И. Земляные работы / Ю. И. Беляков и др. - М. :
Стройиздат, 1990. - 271 с., ил.
10. Бойко Н. В. Технология, организация и механизация свайных
работ / Н. В. Бойко. - М. : Стройиздат, 1987. - 606 с.
11. Технология строительного производства : справочник ' С. С.
Атаев, Л. И. Бланк и др. ; под ред. С. Я. Луцкого, С. С. Атаева. - М. :
Высш, шк., 1991. - 384 с.
12. Крутов В. И. Фундаменты в вытрамбованных котлованах / В. И.
Крутов и др. - М. : Стройиздат, 1985. - 164 с., ил.
13. Свайные работы / под ред. М. И. Смородинова. - М. : Стройиз-
дат, 1988. - 223 с., ил., (Справочник строителя).
14. Бадьин Г. М. Механизация свайных работ в зимних условиях /
Г. М. Бадьин. - Л. : Стройиздат. Ленингр. отд-ние, 1987. - 184 с., ил.
15. Суровов А. В. Машины и оборудование для погружения свай /
А. В. Суровов и др. - М. : Высш, шк., 1984. - 176 с.
16. Проектирование и устройство свайных фундаментов : учеб,
пособие для строительных вузов / В. С. Беленький и др. - М. : Высш, шк.,
1983.-328 с., ил.
17. Джантимиров X. А. Технология вдавливания свай с помощью
установки СВУ-В-3 / X. А. Джантимиров, О. В. Литвин // Основания,
фундаменты и механика грунтов. - 2001. - № 6. - С. 26-28.
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ ..................................................... 3
РАЗДЕЛ I. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕХНОЛОГИИ СТРОИТЕЛЬСТВА ........ 4
I. Роль строительства в создании экономического потенциала
страны............................................. 4
2. Роль и значение технологии при производстве продукции..4
Г С труктура технологии строительства .................. 7
1.1. ('троительные процессы .......................... 7
I.2. С троительные рабочие .......................... 11
< 1. Техническое нормирование........................ 12
С| Оплата труда рабочих ............................. 14
I >. Качество продукции строительного процесса...... 14
I <> < >храна труда и техника безопасности........... 16
I / Охрана окружающей среды.......................... 18
I Н ( И нонные технологические процессы, выполняемые
при возведении зданий и сооружений ............... 20
I ‘> I ехнологическая документация на строительный процесс .. 22
1,Л1Д1ПН ЦН ИИ ДЕПИЕ ЗЕМЛЯНЫХ СООРУЖЕНИЙ .................... 26
I Основные положения .................................. 26
I I Мероприятия, предотвращающие замачивание выемок .. 34
I 2. Подсчет объемов земляных сооружений ............ 36
I ехнология рыхления немёрзлых грунтов .............. 38
I I ехнология разработки грунта ....................... 39
4 I ехнология гидравлической разработки грунта ......... 40
S Возведение земляных сооружений бурением .............. 43
<> I ехнология возведения земляных сооружений взрывом .. 45
(>. I. Технология взрывания ......................... 48
7. Технология механической деформации грунта
(вытрамбовывание)....................................... 50
8. Технологии механического резания грунта ............ 53
8.1. Возведение земляных сооружений экскаватором .... 53
8.2. Возведение земляных сооружений скрепером ....... 67
8.3. Возведение земляных сооружений бульдозером ..... 74
8.4. Технология уплотнения уложенного грунта ........ 82
8.5. Техника безопасности процесса .................. 87
*>. Возведение земляных сооружений при отрицательных
температурах .......................................... 88
РАЗДЕЛ III. ТЕХНОЛОГИЯ УСТРОЙСТВА СВАЙ ....................... 96
1. Основные положения ............................... 96
2. Устройство забивных свай ......................... 98
2.1. Ударная технология погружения ............... 98
2.2. Технология вибропогружения ..................... 109
2.3. Технология вдавливания .......................... НО
2.4. Технология завинчивания ........................ 113
2.5. Погружение свай при отрицательных температурах . 115
2.6. Безопасность процесса .......................... 116
3. Технология устройства набивных свай ................... 118
3.1. Контроль качества .............................. 123
2.6. Безопасность процесса .......................... 124
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ............................................... 125
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ......................... 126
Учебное издание
Снарский Вячеслав Иванович
Айгумов Магомедали Магомедович
Технология строительных процессов
Часть 1. Процессы нулевого цикла
Учебное пособие
Редактор Л.А. Скворцова
Лицензия ИД № 06268 от 14.11.01
Подписано в печать 30.12.05 Формат 60x84 1/16
Бум. офсет. Усл.-печ. л. 7,44 (8,0) Уч.-изд. л. 7,5
Тираж 100 экз. Заказ 503 С 129
Саратовский государственный технический университет
410054, г. Саратов, ул. Политехническая, 77
Отпечатано в РИЦ СГТУ. 410054, г. Саратов, ул. Политехническая, 77