Тема 3.1 земляні роботи.

Питання.

1. Призначення, склад і види будівельних робіт.

2. Види земляних споруд і їх елементи.

3. Будівельні ґрунти, їх властивість.

4. Розбивка земляних споруд на місцевості.

5. Підготовчі роботи.

6. Методи розробки грунту.

7. Водовідведення і водопониження

В залежності від призначення земляні споруди розподіляють:

• постійні ( земляні греблі, дамби);

• тимчасові (виїмки-котловани та траншеї під фундаменти, тимчасові канали, траншеї для трубопроводів, електрокабелів).

Земляні споруди, які мають значну довжину – канали, дамби, земляні греблі, шляхове полотно – називають лінійними.

До початку проведення земляних робіт виконують підготовчі операції:

• відводять поверхневу воду;

• лісорубні та корчувальні роботи;

• чистять територію;

• влаштовують тимчасові та постійні дороги;

• виконують розбивку споруд;

• розрихлюють грунт;

• тимчасове енерго- та водопостачання;

• зниження рівня ґрунтової води і водовідлив;

• кріплення укосів траншей і котлованів.

Для утримання і відведення поверхневої води за межі будівельного майданчику влаштовують захисні воли та нагорні канали. При високому рівні ґрунтової води виконують підсипку ґрунту або осушують територію за допомогою системи дренажів. При влаштуванні шляхів важливо вірно вибрати тип шляхового одягу, який буде відповідати ступеню напруги вантажних потоків, межам навантаження, кліматичним і гідрогеологічним умовам району. При цьому враховується можливість використання місцевих матеріалів. В гідромеліоративному будівництві найбільш поширені ґрунтові дороги та шосе покрите щебенем.

До початку земляних робіт визначають розташування споруд на місцевості. Для цього використовують геодезичні плани будівельного майданчика. Для переносу в натуру розмірів елементів земляних споруд територію будівельного майданчика розбивають на квадрати з довжиною боку 100-200 м. Ґрунти, розробка яких має труднощі спочатку рихлять, а потім розробляють.

Рихлення ґрунтів виконують:

• вибуховим;

• механічним способом.

Рихлення пневматичними інструментом застосовують лише для невеликих обсягів робіт Для запобігання обвалу ґрунту влаштовують укоси. Безпечний укіс котловану отримують у разі, коли його кут менше кута природного укосу ґрунту. Але влаштування укосів неекономічне, тому частіше стіни траншей та котлованів бувають вертикальними.

Для ґрунту без кріплень є визначені межі:

• для пливунів – 0,25 м;

• для слабких і нестійких ґрунтів – 0,75 м;

• для ґрунтів середньої щільності - 1,25 м;

• для щільних ґрунтів – 2,0 м.

При більший глибині влаштовують тимчасові кріплення.

При будівництві земляних споруд застосовують:

• механічний;

• гідравлічний;

• вибуховий;

• ручний способи.

Вибір того чи іншого способу виконання робіт залежить від багатьох факторів і повинен бути економічного обґрунтованим. В гідромеліоративному будівництві більшу частину обсягів земляних робіт виконують механічними засобами.

Земляні роботи складаються з слідуючих процесів:

• копання та розвантаження ґрунту за бровку виїмки або в транспортні засоби;

• транспортування ґрунту у відвал або насип;

• розрівнювання і ущільнення ґрунту;

• планування укосів;

• Підчистка і планування.

Для виконання цих процесів застосовують комплект машин:

• екскаватори;

• автомобілі-самоскиди;

• бульдозери та інше.

Вибір типу екскаватора залежить від:

• обсягів робіт:

• строків їх виконання;

• рельєфу місцевості;

• розмірів виїмки (головним чином її ширини та глибини);

• умов розвантаження ґрунту.

Екскаватор, оснащений прямою лопатою, найбільш ефективно використовувати для розробки:

• котлованів;

• резервів;

• траншей

з навантаження ґрунту в транспортні засоби.

Екскаватор з зворотною лопатою використовують для розробки траншей і невеликих котлованів як з навантаженням ґрунту в транспортні засоби, та і в відвал. Зворотна лопата може розробляти виїмки незалежно від рівня ґрунтової води.

Драглайн найкраще застосовувати для розробки:

• котлованів;

• траншей;

• каналів;

• при влаштуванні насипів з резервів;

• при добуванні піску і гравію з-під води

і все це виконувати з навантаженням в транспортні засоби або з відсипанням в відвал.

Грейфер придатний для розробки ґрунтів I-II групи при влаштуванні:

• глибоких котлованів з вертикальними стінами;

• для подавання ґрунту при засипанні пазух гідротехнічних споруд;

• добуванні піску та гравію з-під води;

• навантаження і розвантаження сипучих матеріалів.

Робоча зона екскаватора уявляє собою робоче місце екскаватора, частину масиву ґрунту, який відривається з однієї стоянки, майданчик для укладання ґрунту або місця для стоянки і маневрування транспортних засобів і називається екскаваторним забоєм.

В залежності від умов роботи екскаватори бувають забої:

• лобовий;

• торцевий;

• боковий.

Вид забою характеризує розташування екскаватора по відношення до:

• масиву ґрунту;

• транспортним засобам;

При лобовому забої виїмку розробляють на повну ширину. При боковому забої повну ширину отримують шляхом послідовної розробки декількох проходок.

Розміри забою (ширина та глибина) залежать від:

• екскаватора;

• його робочих параметрів;

• виду транспортних засобів;

• розташування під’їздних шляхів;

• категорії ґрунту;

• вологості;

• кваліфікації машиністів.

Для розробки вузьких каналів і траншей застосовують багатоковшеві екскаватори які безперервно пересуваються з середньої швидкість 5 м/хвилину. При цьому площина ковшового цепку маже бути паралельна напрямку руху екскаватора (повздовжнє копання) або перпендикулярна йому (поперечне копання).

Землерийно-транспортні машини скрепери, бульдозери, грейдери – дозволяють комплексно механізувати розробку ґрунту. Їх переваги перед екскаваторами – менша витрата енергії на розробку і транспортування ґрунту (тому, що вони об’єднують ці процеси)

Широке застосування знаходить гідро механізована розробка ґрунту. Вона має:

• просте обладнання;

• велику продуктивність;

• економічність;

• можливість розробки ґрунту під водою.

Недоліки цього способу:

• потреба в великій кількості води;

• можливість розробки незв’язних або малозв’язних ґрунтів;

• велика енергоємність;

• сезонність роботи.

Гідромеханізацію застосовують для розробки котлованів, каналів, кар’єрів, для намиву профільних насипів-гребель, дамб, при добування нерудних матеріалів, очищенні каналів і відстійників від наносів. Суть гідро механізованих земляних робіт полягає в розробці, пересування, укладання ґрунту в тіло споруд або в відвал за допомогою води.

В будівельній практиці застосовують три способи гідромеханізації:

• розмивання ґрунту за допомогою гідромоніторів;

• всмоктування ґрунту з-під води землесосами;

• комбінована розробка ґрунту.

При виборі способу гідромеханізації враховують:

• властивості ґрунту;

• рельєф місцевості;

• дальність гідротранспортування.

По способу відведення розмитого ґрунту розподіляють два основних види гідромоніторних розробок:

• зустрічний забій;

• попутній забій.

Споруди, зведені способом гідромеханізації розподіляють при основні групи:

• відвали;

• намивні планувальні майданчики;

• намивні профільні споруди.

При будівництві закритого дренажу виконують трасування його мережі на місцевості, готують трасу, риють дренажні траншеї, укладають туби з захистом стиків і щілей від замулення, перевіряють якість робіт, засипають траншеї, будують дренажні гирла і колодязі на мережі. Механізми для відривання траншей вибирають в залежності від:

• проходження місцевості;

• потрібної ширини і глибини траншеї;

• виду ґрунту;

• обсягу і строку виконання робіт.

Робота по влаштуванню траншей ведеться від гирла до джерела, знизу вверх. Для влаштування траншей з заданим похилом застосовують траншейні екскаватори з похиловказувачем.

Зрошувальні канали можуть влаштовувати в виїмках, насипах, піввиїмках і пів насипах. При будівництві каналів у виїмці до складу робіт входять:

• розробка ґрунту з пересуванням його у тимчасові відвали або кавальєри;

• пересування ґрунту з тимчасових відвалів в постійні кавальєри;

• планування дна, берм і укосів (при необхідності з попереднім рихленням).

Верхня частина каналу розробляється скреперами, а нижня – екскаваторами – драглайн.

При будівництві каналів у напіввиїмках, півнасипах, насипах:

• зрізають рослинний шар;

• зрихлюють грунт в основі дамби;

• розробляють грунт у каналі і пересувають його в дамби;

• розрівнюють;

• зволожують;

• ущільнюють окремо кожен шар;

Відкоси каналів кріпляться органічними в’яжучими, засіваються травою, влаштовується одяг у вигляді одерновки, кам’яної накидки, бетонних і залізобетонних плит, спеціальних захисних споруд.

Грутові греблі - це якісні насипи, збудовані з грутів. До якісних насипів належать дамби обвалування і приканальні дамби. Вони повинні бути:

• достатньо стійкими під дією напору води;

• мати малий коефіцієнт фільтрації;

• мінімальну усадку;

• стійкість укосів;

• гарне з’єднання з основою, берегами і водоструменевими спорудами.

В зв’язку з цим греблі і дамби повинні мати достатній об’єм і масу, а їх тіло повинно бути ретельно ущільнено. Укоси повинні бути пологими і при необхідності закріпленими. Відсипку греблі розпочинають з підготовки основи. Для цього знешкоджують ліс, чагарники, засипають колодязі, шурфи, забивають свердловини. Відсипку виконують горизонтальними шарами або шарами слабо нахиленими в бік верхнього рівня води. Товщина шару відсипки залежить від забоїв ущільнення. Відсипку бажано вести безперервно. Площа відсипки розбивається на карти, розміри яких визначаються продуктивністю головного механізму. Вологість ґрунту, який ущільнюється, повинна бути оптимальною, тобто такою, при якій витраті на ущільнення будуть мінімальними.

При відсипанні ґрунту у воду площа відсипання ділиться на карти, обгороджені дамбочками. Карти наповнюються водою на глибину 0,5-4,0 м. Рівень води у карті утримується на 0,3-0,75 м нижче поверхні відсипаного шару. Витиснута ґрунтом вода переливається крізь спеціальні труби на сусідні карти, а потім відводиться.

Планування зрошувальних земель розпочинають з виносу проекту в натуру. Для цього територію спочатку розбивають на смуги, по краях смугу планують контрольні (маячні) смужки. Планування розпочинають з повздовжнього ходу вздовж смуги, відступивши від ліній розбовочних кілків на 0,4-0,5м. Рухаючись по смузі без поворотів, зрізають грунт на підвищених позначках і відвантажують на знижених.

Якість земляних робіт контролюють у процесі виконання робіт і після їх завершення.

При виконанні земляних робіт контролюється геометричні розміри і рівність поверхні, фізико-механічні властивості ґрунтів, застосованих для зведення насипних споруд і підготовки основи:

• вірність виносу проекту в натуру;

• якість укладання ґрунту.

Результати спостережень заносяться в спеціальний журнал. Контрольні проби для визначення щільності ґрунту беруть від кожних 100-200 м³ укладеного ґрунту, який не містить крупних фракцій, і від кожних 200-400 м³ ґрунтів, що мають включення крупних фракцій.

Якість робіт при плануванні зрошувальних ділянок перевіряють пробним поливом. Якщо полив виконувати неможливо, то виконують контрольне нівелювання до 20% спланованої площі.

В зимових умовах ґрунти промерзають внаслідок перезволоження води, що знаходиться в порах, в лід. Чим вища вологість ґрунту і дрібніші пори, тим дужче грунт затвердіває при замерзанні. Для забезпечення промерзання ґрунту влаштовують водовідведення, пропахують плугами в теплу пору року на глибину до 0,35 м с послідуючим рихленням механічними розрихлювачами на глибину до 0,2 м, перелопачують екскаватором на глибину до 1,5 м.

Ефективно утримувати сніг на майданчиках, де буде виконуватись розробка, а при малозв’язних ґрунтах вкривають їх поверхню торфом, опилками, шлаком, соломою, листям та іншими дешевими теплоізоляційними матеріалами.

Якщо не вдалося запобігти промерзанню ґрунту, то його готують до розробки рихленням, розрізанням на блоки або відтаюють.

До початку виконання земляних робіт територію будівництва обстежують і встановлюють наявність підземної мережі комунікацій, особливо електричних кабелів. При наявності підземних комунікацій необхідно отримати від відповідної організації дозвіл на виконання земляних робіт і прийняти міри застереження, попередити робітників про можливу небезпеку і посилити технічний нагляд. Котловани і траншеї в місцях де проходять люди, повинні бути огороджені.

В ґрунтах природної вологості і з непорушеною структурою при відсутності ґрунтової води котловани можливо влаштовувати з вертикальними стінками без кріплень на глибину не більш:

• піщані і гравелисті ґрунти – 1 м;

• супісі – 1,25 м;

• суглинки, глини, сухий лес – 1,5 м;

• Особливо щільні ґрунти – 2,0 м;

Траншеї і котловани, які мають більшу глибину влаштовують з укосами або виконують кріплення стінок.

До роботи з гідромоніторами допускають робітників, які пройшли спеціальний курс навчання і здали екзамени по встановленій програмі. Гідромоніторну установку до початку роботи випробують на тиск більший за робочий не менш як на 30%. Повітряні лінії електропередач, що знаходяться в зоні дії струменя гідромонітора, повинні бути тимчасово відключені.

Для спускання робітників в котловани повинні бути встановлені драбинки, а для сходу в траншею – приставні драбинки. Матеріали, транспортні засоби і механізми вздовж верхньої бровки котловану або траншеї необхідно розташовувати поза призмою рушення. Екскаватори під час роботи розташовують га спланованих майданчиках. Людям забороняється перебувати в межах призми рушення і в зоні розвороту стріли екскаватора.

Навантаження ґрунту в транспортні засоби екскаваторами повинні виконуватись з боку заданого або бокового борту автомобіля. При гідро механізованих роботах поблизу населених пунктів територію виколення робіт огороджують.

Повітряні лінії електропередач, які проходять над забоєм, необхідно перенести, тому що можливість торкання струменя води і проводі високої напруги повинна бути виключена.