Надежность

Строительный процесс во время своего функционирования подвергается влиянию изменяющейся внутренней и внешней среды. Ежедневно возникают многообразные случайные факторы, которые вызывают отказы (выход из строя машин, транспортных средств, опоздание и невыход рабочих на работу и т. п.), а следовательно, непредусмотренные перерывы. Под влиянием этих факторов процесс функционирует с какой-то степенью надежности.

Под надежностью строительного процесса понимают вероятность того, что он, будучи разработан и начавшись, сохранит работоспособность на протяжении заданного периода. При разработке процесса следует учитывать надежность его функционирования при конкретных условиях производства.

Причины отказов	Факторы, влияющие на возникновение отказов
Технико-организационные (ТС)	1. Неисправности машин, механизмов, транспортных средств. 2. Выход из строя сетей энерго и водоснабжения. 3. Отсутствие указаний технического персонала. 4. Нарушение длительности технологических циклов. 5. Нарушение норм технической эксплуатации. 6. Прочие.
Организационно-технологические (МЭ)	7. Устранение брака. 8. Непредвиденные работы. 9. Отсутствие транспортных средств. 10. Некомплектность поставки изделий и материалов. 11. Нарушение сроков поставки. 12. Неисправность транспортных средств. 13. Выход из строя дорог и коммуникаций. 14. Прочие.
Организационно-социологические (ТР)	15. Отсутствие рабочих требуемой специальности и квалификации. 16. Невыход работника на производство. 17. Невыполнение производственных норм. 18. Простои по технологическим причинам. 19. Простои по организационным причинам. 20. Климатические условия (снег, ливень, гололед, ветер и т. п.). 21. Прочие.

Для проведения земляных работ в строительстве используют 5 основных способов:

- механический

- гидравлический

- взрывной

- ручной

- комбинированный

Механический способ предполагает применение для разработки, транспортировки и укладки грунта машин и механизмов.

Способ гидромеханизации - предусматривает разработку, транспортировку и укладку грунта с помощью воды, превращающей разрабатываемый грунт в гидросмесь.

Взрывной способ заключается в использовании энергии взрыва, путем использования зарядов взрывчатых веществ.

Ручной способ предусматривает использование физического труда строительных рабочих.

Комбинированный способ заключается в различном сочетании первых четырех способов.

Выбор способа зависит от: свойств грунтов, размеров выемок или насыпей, сроков производства работ и др.

При возможности использования всех способов требуется экономическое сравнение.

При производстве земляных работ выполняют три основных строительных процесса:

- разработку

- транспортировку

- укладку грунта

Ведущий процесс при земляных работах - разработка грунта, выполняемая землеройными и землеройно-транспортными машинами.

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

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

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

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

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

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

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

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

Угол естественного откоса характеризуется физическими свойствами грунта, при котором он находится в состоянии предельного равновесия. Для обеспечения устойчивости земляных сооружений (насыпей, выемок) их возводят с откосами, крутизна которых определяется отношением высоты к заложению: h/a = l/m, где т - коэффициент откоса (рис. 5.1, а, д). Крутизна откоса зависит от угла естественного откоса.

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

Степень первоначального и остаточного разрыхления грунтов приведена в табл. 2. Для обеспечения устойчивости земляных сооружений их возводят с откосами, крутизна которых характеризуется отношением высоты к заложению (рис.1)

H / A = l / m

т - коэффициент заложения.

Крутизна откоса зависит от угла естественного откоса б, при котором грунт находится в состоянии предельного равновесия.

Нормативные значения крутизны откосов для временных земляных сооружений приведены в табл. 3. При глубине выемки более 5 м крутизна откосов устанавливается проектом. Откосы постоянных сооружений делаются более пологими, чем откосы временных сооружений, и бывают не менее, чем 1:1,5.

Водоудерживающая способность или сопротивляемость грунта прониканию воды очень высока у глинистых грунтов и низка у песчаных. По этой причине последние называются дренирующими, т.е. хорошо пропускающими воду, а первые - недренирующими.

Д ренирующая способность грунтов характеризуется коэффициентом фильтрации К, равным 1...150м/сут.

Объемы разрабатываемого грунта измеряют кубическими метрами плотного тела. Для некоторых процессов (уплотнение поверхности, планировка и т.д.) объемы могут измеряться квадратными метрами поверхности. Подсчет объемов разрабатываемого грунта сводится к определению объемов различных геометрических фигур. При этом допускается, что объем грунта ограничен плоскостями, отдельные неровности не влияют значительно на точность расчета

Объемы разрабатываемого грунта измеряют кубическими метрами плотного тела. Для некоторых процессов (уплотнение поверхности, планировка и т.д.) объемы могут измеряться квадратными метрами поверхности.

Подсчет объемов разрабатываемого грунта сводится к определению объемов различных геометрических фигур. При этом допускается, что объем грунта ограничен плоскостями, отдельные неровности не влияют значительно на точность расчета.

В промышленном и гражданском строительстве приходится в основном рассчитывать объемы котлованов, траншей, выемок и насыпей при вертикальной планировке площадок.

объем котлована (рис.1, а)

V = H / 6 [(2a + a1)b + (2a1 + a)b1]

Н - глубина котлована; a, b - длины сторон котлована у основания;

а1, b1 - длины сторон котлована поверху (а1 = а + 2Нт; b1 = b + 2Нт);

т - коэффициент откоса.

а, в - геометрические схемы определения объема соответственно котлована и траншеи; б- разрез котлована; г - план площадки с откосами (с линией нулевых работ и схематическим представлением геометрических фигур для определения объемов разрабатываемого грунта); С - сооружение; О - обратная засыпка.

Для определения объема обратной засыпки пазух котлована, когда объем его известен, нужно из объема котлована вычесть объем подземной части сооружения (рис.1, б):

Баланс грунтовых масс - это проектный документ, отражающий рациональное распределение грунта между выемками и насыпями. Его составляют в виде таблиц и схем с учетом наилучшего использования грунта из профильных выемок для возведения насыпей при минимальных дальностях перемещения грунта.

Баланс грунтовых масс служит основным техническим документом в котором установлены:

1) порядок и место размещения грунта из выемок в насыпи;

2) потребность в карьерах и резервах;

3) кратчайшие пути перемещения грунта из выемок в насыпи.

Условно различают частный, районный и сводный балансы грунтовых масс. В частном балансе сравнивают объемы выемок и насыпей в пределах одного объекта, в районном - объемы выемок и насыпей нескольких сооружений, в сводном - объемы выемок и насыпей всей системы или всего комплекса сооружений.

При составлении баланса грунтовых масс следует стремиться каждый м3 грунта из деловой выемки использовать для возведения качественных насыпей. Однако выполнение этого условия осложняется следующими причинами:

-не все грунты из деловых выемок пригодны для качественных насыпей;

-сроки разработки грунта в выемках не всегда совпадают со сроком возведения насыпей;

-некоторые деловые выемки так далеко расположены от качественных насыпей, что для последних выгоднее брать грунт из карьеров или резервов.

Порядок составления баланса грунтовых масс следующий:

В ведомость баланса грунтовых масс (табл. 2.2) записывают объемы качественных насыпей и деловых выемок. Объемы непригодных грунтов выписывают в графу < отвал грунта>.

Устанавливают направление перемещения грунта из выемок в насыпи с учетом срока разработки, отсыпки и качества грунта.

Из объема качественных насыпей вычитают объемы пригодного грунта из деловых выемок и получают необходимый объем грунта из карьеров или резервов для качественных насыпей.

Сумма объемов всех выемок должна быть равна сумме объемов всех насыпей.

Устанавливают технологическую последовательность выполнения работ, увязанную со сроками их производства. Если грунт из деловых выемок нельзя сразу уложить в качественную насыпь, то его укладывают во временные отвалы.

В выемках и в качественных насыпях грунт может иметь разную степень плотности. Для сравнения их объемов пользуются понятием <грунт в плотном теле>. Это означает, что плотность его равна плотности грунта в естественном залегании. Производительность всех землеройных и землеройно-транспортных машин измеряется по грунту в плотном теле.