3.3. Устройство котлованов и траншей

Для устройства котлованов и траншей в талых грунтах применяют одноковшовые и многоковшовые экскаваторы, бульдозеры и средства гидромеханизации. Технология производства этих работ рассматривалась при изучении дисциплины «Технология строительных процессов».

Размеры котлованов по дну должны быть на 0,5 — 0,6 м больше размеров подушек фундаментов. На влажных глинистых грунтах рекомендуется устраивать подготов­ку толщиной 10 — 15 см из крупного песка, гравия или щебня, разравни­вая ее без трамбования. Втрамбовывание в грунт щебня или гравия не допускается, т. к. это может вызывать разжижение грунта. Случайные переборы грунта в котловане должны быть заполнены тщательно уплотненным песком (средне- и крупнозернистым).

Разработка котлованов и траншей рыхлителями статическо­го действия осуществляется круглогодично. Рыхление грунта и перемещение его в отвал производится бульдозером (рис. 3.5), отгрузка грунта в автосамосвалы — экскаватором или по­грузчиком.

Перед началом рыхления грунта площадь будущего котлована тща­тельно очищается от снега. Мерзлый грунт рыхлится на глубину, определяемую технической ха­рактеристикой машины, продольными, поперечными и диагональными проходами. После этого грунт перемещается бульдозером в отвал за пре­делами котлована.

Величину пло­щадки рыхления следует принимать в соответствии со сменной произво­дительностью рыхлителя. Если рыхление и перемещение грунта ве­дутся разными машинами, т. е. рыхлителем и бульдозером на отдель­ных тягачах, площадь котлована следует разбить не менее чем на два участка, на одном из которых рыхлить мерзлый грунт, а на втором - разрых­ленный грунт убирать бульдозером.

Рис. 3.5. Схема рыхления и перемещения грунта: 1 - бульдозер; 2 - бульдозер-рыхлитель

В период установившихся отрицательных температур воздуха (ниже — 10°С) в неустойчивых грунтах допускается разработка котлованов глубиной до 4 м путем естественного промораживания без устройства креплений, причем крутизна откосов принимается, как для твердомерзлых грунтов, поскольку промерзание боковых поверхностей и откосов котлована обеспечит их устойчивость. Разработка котлованов в сухих песчаных и сыпучемерзлых грунтах посредством промораживания не допускается.

На открытых незастроенных участках строительной площадки используется взрывной способ. При применении этого способа в стесненных усло­виях необходимо устраивать укрытия, предохраняющие окружающие объекты.

Рыхление мерзлых грунтов взрывами рекомендуется при глубине их промерзания более 0,4 м. Применяются следующие взрывные способы: при глубине промерзания до 1,5 м — шпуровой или щелевзрывной; более 1,5 м — скважинный или щелевзрывной; при доработке откосов и осно­ваний траншей, котлованов и дорожных выемок — шпуровой.

При шпуровом способе заряды взрывчатых веществ (ВВ) размещают в шпурах диаметром 30—75 мм на глубине, равной 0,95 глубины промерзания, при несливаю­щемся слое сезонного промерзания с вечномерзлыми грунтами и 1,2-1,3 глубины выемки при сплошном распространении мерзлых грунтов по глубине.

При скважинном способе заряды закладывают в предварительно про­буренные скважины диаметром 75—250 мм. Этот способ эффективно используется при глубине промерзания грунта свыше 1,8 м для разра­ботки грунтов в траншеях, котлованах и дорожных выемках больших сечений, на вскрышных работах, в карьерах и на открытых строитель­ных площадках.

При разработке щелевзрывным способом траншей шириной 0,7—1,3 м нарезают две щели, наружные стенки которых соответствуют про­ектному профилю траншей. Одна щель является зарядной, другая — компенсирующей.

При разработке траншей шириной более 1,3 м нарезают три - четыре щели. При этом в средние закладывают заряды, а крайние оставляют свободными (компенсирующими). После разработки разрыхленного грунта образуется траншея проект­ного профиля с вертикальными, не нарушенными взрывом откосами.

Блочный способ разработки мерзлых грунтов состоит в том, что монолитность мерзлого грунта нарушается путем нарезки его на блоки (полосы) щелерезными (дискофрезерными или баровыми, рис. 3.6) машинами. Способ рекомендуется, когда по условиям расположения строи­тельной площадки недопустимо сотрясение грунта, неизбежное при удар­ном и виброударном рыхлении мерзлоты. Применяют следующие три варианта рассматриваемого способа:

мелкоблочная разработка, когда мерзлая корка грунта разрезается или протаивается на блоки, размеры которых допу­скают использование экскаваторов;

разработка грунта крупными блоками, когда грунт разрезается или протаивается на блоки массой 5—10 т; их удаляют из забоя кранами, бульдозерами, лебедками;

крановая разработка грунта металлическим рабочим органом стакан­ного типа, который погружается вибромолотом и под­нимается с керном (блоком).

Рис. 3.6. Баровая машина: 1 - гидроме­ханический уменьшитель хода; 2 - гидросистема; 3 - гидроцилинд­ры механизма подъема-опускания бара; 4 - привод движения баровой цепи; 5 - бар; 6 - рама рабочего органа

Оттаивание мерзлых грунтов применяют, когда невозможно использовать механизированное оборудование для их рыхления, или в стесненных условиях и при наличии ресурсов для оттаивания грунтов (пара, горячей воды, газа или дешевой электроэнергии)

Оттаивание грунта паром или горячей водой может быть поверхностным — при помощи батарей-гребенок или глубинным — водяными (рис. 3.7) или паровыми иглами (трубами) при глубине промерзания до 1,5 м. Последние устанавливают в предварительно пробуренные шпуры на расстоянии 1—1,5 м друг от друга в один ряд при разработке траншей и в несколько рядов (в шахматном порядке) при разработке котлованов.

Электропрогрев грунта допустим лишь при небольших объемах ра­бот и обеспечении строительной площадки электроэнергией. Оттаивать грунт током можно с помощью горизонтальных и вертикальных электродов (рис. 3.8, 3.9), электроигл (рис. 3.10), трубчатых электронагревателей (ТЭНов), коаксиальных элек­тронагревателей, тепляков, отражательных печей, а также токами высо­кой частоты.

Рис. 3.7. Водяная игла: 1 - внутренняя стальная труба; 2 - наружная стальная труба

Рис. 3.8. Схема установки горизонталь­ных электродов: 1 — мерзлый грунт, 2 — горизонтальные элек­троды, 3 — электропровода, 4 — опилки, смо­ченные раствором соли, 5 — верхнее утепле­ние (толь, маты, деревощиты)

Рис. 3.9. Электрооттаивание мерзлого грунта вертикальными стержневыми электродами: а — оттаивание поверхностными электродами, б — оттаивание глубинными электродами, I—III — последовательность оттаивания слоев грунта; 1 — вертикальные электроды, 2 — провода, 3 — опилки, 4 — верхнее утепление (толь, рубероид и др.), 5 — мерзлый грунт, 6 — талый грунт, 7 — снег

Рис. 3.10. Электрическая игла: 1 - электронагревательная нихромовая спираль