3.Подготовительные и вспомогательные процессы.

Земляные работы включают:

1. подготовительные (подготовка территории (валка деревьев, корчевка пней, уборка камня, срезка кустарников, снос строений и др.), осушение и очистка территории; геодезическая разбивка, прокладка дорог и др.).

2. вспомогательные (устройство временных креплений котлованов и траншей, водоотвода, водоотлива или понижения уровня грунтовых вод, искусственное закрепление слабых грунтов).

3. основные работы (процессы).

Разбивку земляных сооружений на местности.

Детальная разбивка котлованов или траншей под фундаменты делается на основании рабочих чертежей подземной части здания после геодезической разбивки и закрепления реперами или рисками на соседних зданиях его основных осей и проектных горизонтов.

При возведении уникальных зданий и сооружений по нетиповым проектам для разбивки осей котлованов с необходимой точностью вокруг котлована возводится обноска.

Обноска может быть сплошной или прерывистой (в виде скамеек). Она устанавливается на таком расстоянии, чтобы ее нельзя было нарушить при разработке котлована. Верхнюю кромку досок обноски нивелируют в одной горизонтальной плоскости. Иногда применяют инвентарную металлическую обноску. На готовую обноску с помощью теодолита переносят основные оси сооружения, закрепляя их тонкой проволокой или шнуром. От осей рулеткой отмеряют ширину котлована и определяют положение бровки.

В условиях современного механизированного строительства при возведении зданий по типовым проектам необходимость в обноске отпадает. В этих случаях разбитые на местности оси здания закрепляются створными знаками (обрезки труб, рельсов, металлические стержни, деревянные колья), устанавливаемыми по створу каждой оси на расстоянии 2 м от внешней бровки будущего котлована.

Водоотвод, строительное водопонижение.

Перед началом производства земляных работ необходимо обеспечить отвод поверхностных (атмосферные осадки – ливневые и талые воды) и подземных вод (грунтовых) с помощью временных или постоянных устройств, не нарушая при этом сохранность существующих сооружений, исключая образование оползней, размыв грунта, заболачивание местности.

Различают поверхностные воды «чужие» — с повышенных соседних участков, и «свои», выпадающие непосредственно на территории строительства. Во избежание обводнения строительной площадки необходимо обеспечить перехват «чужих» вод до поступления их на защищаемую территорию, ускорить сток «своих» вод.

Водоотвод осуществляется с применением:

– нагорных канав или обвалования (от «чужих» вод), которые устраиваются вдоль границ участка строительства в повышенной его части (рис. V.2). Для ускорения стока «своих» вод площадке при вертикальной планировке придается соответствующий уклон и устраивается сеть открытого или закрытого водостока.

– открытого водоотлива. Заключается он в непосредственном откачивании воды из выемок. Для сбора воды на дне котлована устраиваются приямки (зумпфы), стенки которых при необходимости укрепляются деревянным коробом с фильтрующей обсыпкой. Для откачивания воды применяются центробежные, самовсасывающие и диафрагмовые насосы. Недостаток метода – возможность разжижения грунта и выноса его частиц водой.

– дренажа

1. открытый дренаж устраивают в виде канав глубиной до 1,5м, отрываемые с пологими откосами (1:2) и необходимым для течения воды продольными уклонами;

2. закрытый дренаж – это обычно траншеи с уклонами в сторону сброса воды, заполняемые дренирующим материалов – щебень, гравий, крупный песок (рис. V.3 а). На дно траншеи укладывают перфорированные в боковых поверхностях трубы (керамические, асбестобетонные, деревянные) – такие дренажи собирают и отводят воду лучше, так как скорость движения воды в трубах выше.

– водопонижение – понижение уровня грунтовых вод. Уровень грунтовых вод понижают путем непрерывной откачки из специальных скважин, сооружаемых в массиве грунта.

Различают следующие способы водопонижения:

1. иглофильтровый способ (использование иглофильтровых установок, состоящих из стальных труб с фильтрующим звеном в нижней части, водосборного коллектора и самовсасывающего вихревого насоса с электродвигателем). Стальные трубы погружают в обводненный грунт по периметру котлована или вдоль траншеи (рис. V.10). Фильтрующее звено состоит из наружной перфорированной и внутренней глухой труб. Применяется эффективно в чистых песках и песчано-гравелистых.

2. вакуумный способ – применяют вакуумные водопонизительные установки, из которых наиболее распространены установки с эжекторными иглофильтрами. При работе вакуумных водопонизительных установок вакуум возникает в зоне эжекторного иглофильтра.

3. явление электроосмоса используют в грунтах с коэффициентом фильтрации менее 0,05 м/сут. В этом случае иглофильтры подключают к отрицательному (катод), а трубы или стержни — к положительному полюсу источника постоянного тока (анод). Под действием электрического тока вода, содержащаяся в порах грунта, освобождается и перемещается в сторону иглофильтров. За счет движения этой воды коэффициент фильтрации грунта увеличивается в 5...25 раз.

4. водопонизительные скважины (для больших площадок с сильным притоком вод) – пробуривают скважины-колодцы и оборудуют их фильтровой колонной, внутрь которой опускается высоконапорный скважинный насос.

До начала работ по водопонижению необходимо обследовать техническое состояние сооружений, находящихся в зоне работ, а также уточнить расположение существующих подземных коммуникаций.

При эксплуатации водопонизительных систем в зимнее время должно быть обеспечено утепление насосного оборудования и коммуникаций, а также предусмотрена возможность их опорожнения при перерывах в работе.

Демонтаж водопонизительных установок следует начинать с нижнего яруса после завершения работ по обратной засыпке котлованов и траншей или непосредственно перед их затоплением.

Временное крепление стенок выемок

При разработке выемок в водонасыщенных грунтах или в стесненных условиях, когда при этом невозможно обеспечить требуемое заложение откосов, вертикальные стенки закрепляют специальными временными креплениями. Временная крепь может быть выполнена в виде:

1. Шпунтового ограждения (рис. 5.7.а) (деревянного или металлического шпунта) – применяют при разработке выемок в водонасыщенных грунтах вблизи существующих зданий и сооружений. Шпунт забивают до разработки выемки, чем обеспечивают устойчивое и естественное состояние грунта за ее пределами.

2. Крепление консольного типа (рис. 5.7.б) (деревянных щитов с опорными стойками) состоит из стоек-свай, заземленных нижней частью в грунте глубже дна выемки. Они служат опорами для щитов (досок, брусьев), непосредственно воспринимающих давление грунта. Целесообразно при глубине выемки до 5м.

3. Консольно-распорное (рис. 5.7.в) используется в траншеях значительной глубины. Между стойками в верхней части устанавливают распорки.

4. Распорное крепление (рис. 5.7.г) (щитов с распорными рамами) – распорки прижимают доски (щиты) к стенкам траншеи. Используется при устройстве траншеи до 4м в сухих или маловлажных грунтах.

Инвентарные распорные рамы (рис. 5.7.е) из трубчатых стоек и распорок имеют малый вес, легко монтируются и демонтируются. Стойки имеют отверстия для крепления распорок. Распорка состоит из внутренней и наружной труб (поворотной муфты и опорной части)

5. Подкосное крепление вертикальных стенок. Оно заключается в том, что щиты или доски прижимают к грунту стойками, раскрепленными подкосами и упорами. Подобное крепление используют ограниченно, так как подкосы и упоры, расположенные в котловане, усложняют производство работ.

Искусственное закрепление грунтов – совокупность воздействий на грунт, в результате чего повышается прочность, он становится неразмываемым, а в некоторых случаях и водонепроницаемым.

Замораживание грунтов применяют в сильно водонасыщенных грунтах (плывунах) при разработке глубоких выемок. По периметру котлована погружают замораживающие колонки из труб, соединенных между собой трубопроводом, по которому нагнетается специальная жидкость – рассол (растворы солей с низкой температурой замерзания), охлажденный холодильной установкой. Для охлаждения применяют хладагенты (аммиак, углекислоты).

Недостатки:

- сохранение эффекта на период действия замораживающей установки;

- длительный процесс оттаивания;

- повышение влажности грунта (вода из теплых слое поступает к холодным).

Цементация и битумизация заключается в инъецировании цементного раствора или разогретых битумов. Эти способы применяют для пористых грунтов с высоким коэффициентом фильтрации, а также трещиноватых скальных пород.

Химическим способом закрепляют песчаные и лессовые грунты посредством нагнетания в них через иньекторы химических растворов. Раствор нагнетается специальными трубами – иньекторами (V.15.), погружаемыми раздельно или пакетами по 5шт. расстояние между иньекторами определяется в зависимости от вязкости раствора и типа грунта.

Химический способ может быть:

1. однорастворное закрепление (смесь силиката натрия и отвердителя) применяется для слабодренирующих грунтов с коэффициентом фильтрации менее 0,3 м/сут;

2. двухрастворное закрепление заключается в последовательном нагнетании в грунт сначала водного раствора силиката натрия Na₂Si0₃, а затем хлористого кальция CaCl₂.

Термическое закрепление, применяемое для лессовых грунтов, заключается в обжиге раскаленными газами, нагнетаемыми через скважину в поры грунта. Газы образуются при сжигании жидкого или газообразного топлива, подаваемого в толщу грунта вместе с воздухом через жаропрочные трубы в пробуренную скважину.

Электрическим способом закрепляют влажные глинистые грунты. Способ заключается в использовании эффекта электроосмоса, для чего через грунт пропускают постоянный электрический ток с напряженностью поля 0,5...1 В/см и плотностью 1...5А/м². При этом глина осушается, уплотняется и теряет способность к пучению.

Электрохимический способ отличается от предыдущего тем, что одновременно с электрическим током в грунт вводят через трубу, являющуюся катодом и служащую иньектором, растворы химических добавок, увеличивающие проводимость тока (силикат натрия, хлористый кальций, хлористое железо и др.).