8. Виды земляных сооружений

Строительство сетей и сооружений систем водоснабжения и водоотведения обычно сопряжено с необходимостью выполнения больших объемов земляных работ.

Земляными называются работы по разработке грунта в выемках, его транспортированию (перемещению) и укладке в насыпи. Выемки и насыпи представляют собой земляные сооружения, которые в зави­симости от их назначения и срока эксплуатации могут быть постоян­ными и временными. Виды земляных сооружений представлены на схеме.

Постоянные земляные сооружения - предназначены для длительной эксплуатации - плотины, дамбы, каналы, искусственные водоемы (водохранилища, бассейны), шламонакопители и т.п.

Временные земляные сооружения устраивают как необходимый элемент для последующих строительно-монтажных работ. К ним отно­сятся котлованы и траншеи. Котлованами называют выемки, ширина которых мало отличается от длины, а траншеями - выемки имеющие, малые размеры поперечного сечения и большую длину. Котлованы необ­ходимы для строительства сооружений, а траншеи - для прокладки трубопроводов. Наклонные боковые поверхности выемок и насыпей на­зывают откосами, а горизонтальные поверхности вокруг них - берма­ми. Остальными элементами земляных сооружений являются: дно выемки - нижняя горизонтальная земляная площадка выемки; бровка - верхняя кромка откоса; подошва - нижняя кромка откоса; крутизна - (или коэффициент) откоса, обозначаемый

m - отношение заложения откоса к его высоте ( ): ;

К земляным сооружениям относятся также резервы и кавальеры. Резервы - это выемки, из которых берут грунт для устройства насы­пи, а кавальеры - это насыпи, образуемые при отсыпке ненужного грунта, например, для временного его хранения, используемого за­тем для обратной засыпки траншей или пазух котлованов. Земляные сооружения при их эксплуатации не должны изменять своей формы и основных размеров, давать просадок, не размываться под действием текучей воды и не поддаваться влиянию атмосферных осадков.

Обеспечение устойчивости земляных сооружений является обязательным требованием, для обеспечения которого их возводят с откосами необходимой крутизны. Крутизна откоса выемки или насыпи зависит главным образом от угла естественного откоса грунта. Ее при­нимают в зависимости от глубины выемки или высоты насыпи, свойств грунта, их влажности и других факторов. Когда необходимо отрывать котлованы и траншеи глубиной более 5 м и когда нет возможности устраивать их с откосами, их вертикальные стенки временно рас­крепляют.

Размеры котлованов определяют, исходя из общих размеров сооружения в плане, глубины его заложения, крутизны откосов, а также принятым методов выполнения основных производственных процессов. При этом очень важно учесть схему возведения сооружения и схему движения кранов при монтаже сооружений.

9. Разработка грунта одноковшовым экскаватором. Общие положения.

Способы разработки грунта одноковшовыми экскаваторами определяются в основном видом применяемого на них сменного рабочего оборудования. Выбор способа зависит от размеров и объемов земля­ных сооружений, свойств грунта, наличия грунтовых вод, вечной мерзлоты и др.

Одноковшовые экскаваторы предназначены для выполнения земляных, карьерных и вскрышных работ. Ими копают грунты I—IV групп и разрыхленные скальные породы, грузят грунт в транспортные средства или переносят в отвал.

Одноковшовые экскаваторы являются машинами цикличного действия. Рабочий цикл экскаватора состоит из последовательных операций копания (резания с набором грунта в ковш), поворота ковша из забоя, выгрузки грунта и обратного поворота в забой.

.Выбор одноковшового экскаватора

При разработке широких котлованов с погрузкой грунта в транс­портные средства (например, при строительстве отстойников, фильтров, резервуаров, аэротенков и т.п.) чаще всего применяют экска­ваторы, оборудованные прямой лопатой. Обратную лопату используют для разработки траншей, небольших котлованов с погрузкой грунта в транспортные средства или в отвал. Драглайн применяют для раз­работки котлованов, траншей и каналов, устройства насыпей из грунта резерва, а грейфер - для разработки глубоких котлованов с вертикальными стенками или подачи грунта при засыпке пазух.

Пространство, в котором размещается экскаватор и производится выемка грунта, называют забоем. Таким образом, забой - это рабочее место экскаватора. Его форма и размеры зависят от рабочих пара­метров экскаватора и принятой схемы разработки грунта (рис.1).

Разработка грунта экскаватором с прямой лопатой во многом предопределяется особенностями его конструкции. Экска­ватор перемещается по дну выемки, копает "от себя" снизу вверх с погрузкой разрабатываемого грунта на транспортные средства. Наибо­лее часто применяются экскаваторы с ковшами емкостью от 0,4 до 2,5 м³. Емкость ковша выбирают в зависимости от объемов работ, глубины котлована и характеристик грунта. Для наиболее полного заполнения ковша высота забоя долота должна быть не меньше трехкратной высоты ковша. Лучше всего экскаваторы с прямой лопатой работают в сухих забоях, а в мокрых (при высоком уровне грунтовых вод) надо применять водоотвод или водопонижение. Выемку, образованную одним ходом экскаватора, называют проходкой. По характеру разработки грунта проходки могут быть лобовыми (торцовыми) и боковыми. При лобовой проходке экскаватор движется по оси выемки и разрабатывает грунт впереди себя и по обе стороны от оси, а при боковой - разра­батывает грунт с одной стороны по ходу движения.

Возможность разработки котлована той или иной проходкой зависит от его глубины и ширины, условий его разработки. Лобовыми проход­ками разрабатывают выемки на крутых склонах или когда глубина выемки не позволяет загружать транспортные средства, расположенные на берме выемки.

Рис. 1. Схемы забоев при работе экскаваторов с различным рабочим оборудованием:

а - прямая лопата; б - обратная лопата; в - драглайн; г - грейфер; R_к - радиус копания или реза­ния; К_в - радиус выгрузки; +Н - высота копания; -Н - глубина копания; Н_в - высота выгрузки; R_п - радиус платформы (базы) экскаватора; R_н - радиус начала копания на уровне стоянки экс­каватора.

Разработка грунта экскаваторами с обратной лопатой осуществля­ется торцовыми или боковыми проходками с перемещением экскаватора по верху забоя "на себя" с копанием грунта ниже уровня его стоян­ки (рис.2, е). Последняя особенность важна в тех случаях, когда грунты увлажненные или мокрые. Может также вестись разработка грунта из-под воды. При этом также, в зависимости от ширине кот­лованов, разработка грунта может вестись с прямолинейной, зигзаго­образной лобовой (рис.2, ж, з, и), поперечно-торцовой (рис.2, к) и боковой проходкой (рис.2, л).

Разрабатываемый грунт обычно отсыпают в отвал на берме и частично на транспорт (излишки, не нужные для обратной засыпки). Ширину проходки при погрузке в транспортные средства принимают (1,2-1,3R), а при отсыпке в отвал - (0,7 -0,8R), так как ограничивает вместимость отвала. При отрывке траншей разработку грун­та рекомендуется начинать со стороны откоса к середине траншеи, так как при этом снижается сопротивление грунта резанию. Траншеи с шириной по дну до 1 м разрабатывают за одну проходку (торцовую) с перемещением экскаватора по оси траншеи.

Рис. 2. Разработка грунта одноковшовыми экскавато­рами при отрывке котлова­нов:

а - лобовой проходкой экскаватора, оборудованного прямой лопатой с односто­ронней погрузкой в транс­портную машину; б - то же, с двухсторонней погрузкой; в - уширенной лобовой про­ходкой с зигзагообразным пе­ремещением экскаватора; г - то же, с перемещением экскаватора поперек котлована; д - боковой проходкой экска­ватора, оборудованного пря­мой лопатой; в, ж, з - торцо­вой проходкой вдоль котлована экскаватором, оборудован­ным обратной лопатой; и, к - то же, при проходках по­перек котлована; л - боковой проходкой; м - поперечно-челночной проходкой экскава­тором-драглайном.