книги из ГПНТБ / Коротеев Д.В. Предупреждение характерных аварий и несчастных случаев в строительстве

51

рйанта использования вечномерзлых грунтов в качестве основания под здания и сооружения.

Вариант I — вечномерзлые грунты основания исполь­ зуются в мерзлом состоянии в течение всего периода эк­ сплуатации здания или сооружения.

Вариант II — грунты основания используются в от­ таивающем и оттаявшем состоянии.

В СССР накоплен большой опыт строительства на вечномерзлых грунтах. В настоящее время имеются іпро-п екты с достаточно надежными конструктивными решет' пнями не только строительства отдельных зданий, но. и сложных инженерных коммуникаций. К числу таких ре­ шений можно отнести прокладку газопроводов на рабо­ чее давление 55 и 75 кгсісм2из труб диаметром 1420 мм. Успешно функционирует в настоящее время на севере газопровод Мессояха—Норильск, при строительстве и в начале эксплуатации которого из-за отдельных отступ­ лений от проекта и низкого качества работ были случаи аварии.

Опыт строительства газопровода Мессояха—Но­ рильск на свайных опорах показал, что идея надземной прокладки линейных инженерных сооружений на желе­ зобетонных сваях оправдана. Анализ аварий на отдель­ ных участках этого газопровода показал, что основные мерзлотные процессы оказывали свое воздействие на ус­ тойчивость овайных опор и приводили к авариям в сле­ дующих случаях:

недостатоічно обоснованные (без должного изучения глубины и характера залегания вечномерзлых грунтов, текстуры и других особенностей их строения) рекомен­

дации, заложенные в проект по устройству свайного ос­ нования;

отсутствие учета возможности образования термокар­ стовых явлений, так как в проектно-изыскательских ра­ ботах не указывалось содержание льда в макроско­ пических прослойках, линзах и включениях;

принимались ошибочные данные о глубине сезонного оттаивания вечномерзлого грунта;

'неудовлетворительное проектное решение искусст­

венного охлаждения свай, работающих в вечномерзлых грунтах.

Осадки свайных фундаментов могут происходить изза низкого качества работ, например при устройстве' свайного основания бурозабивным способом (сваи не

52

иопружакитсй до проектной отметки, поэтому в результа­ те протаивання они получали осадку отметки дна сква­ жины и іНіиже).

Отечественная и зарубежная практика строительства в районах вечномерзлых прунтов показала, что свайные основания являются наилучшими при большом содержа­ нии льда в грунтах. Для строительства на вечномерзлых грунтах можно применять сваи прямоугольного, квадрат­

шать диаметр поперечного сечения сваи. Скважину пос­ ле установки сваи необходимо заполнять грунтовым ра­ створом. Этот способ рекомендуется применять в твердомерзлых или пластично-мерзлых глинистых и песчаных грунтах.

2. Сваи, погружаемые с протаиванием грунта. Такой способ погружения можно выполнять при твердомерзлых глинистых, мелкозернистых, а также пылеватых песча­ ных грунтах. При этом в зоне заделки сваи температура

предварительно пробуренные скважины. Диаметр сваи должен быть больше диаметра скважины. Бурозабив­ ной способ рекомендуется для пластично-мерзлых грун­ тов.

4. Забивные оваи. Этот способ возможен при наличии пластично-мерзлых глинистых грунтов, при этом в струк­ туре таких грунтов не должны содержаться крупнооб­ ломочные включения.

Все работающие сваи в вечномерзлых грунтах долж­ ны искусственно охлаждаться. Для этой цели в пробу­ ренных вокруг свай скважинах или через полости в сва­ ях должна обеспечиваться вентиляция за счет естествен­ ного холода наружнаго воздуха.

В США и Канаде заглубление свай в вечномерзлую толщу грунтов в основном выполняется с помощью пред­ варительного протаивання грунтов паровой иглой или с предварительным бурением. В Канаде предваритель­ ное бурение вечномерзлых грунтов осуществляют при сооружении особо ответственных зданий и сооружений.

53

Минимальные расстояния между осями свай в зави­ симости от способа их погружения в івечномерзлые грун­ ты принимаются в следующих пределах:

а) для свай, погружаемых в пробуренные скважи­ ны,— üf-j-0,5 м (d —диаметр сваи);

б) для свай, погружаемых с пропаиванием грунта,—

4d\

в) для свай, погружаемых забиванием и бурозабиванием, — 3d-,

Сваи погружаются в вечномерзлые грунты на 2 м ни­ же нормативной глубины сезонного оттаивания грунта. В особых случаях глубина погружения устанавливается расчетом.

До начала погружения оваи в вечномерзлые грунты необходимо разведочным бурением определить: геологи­ ческое строение основания с расчленением грунтовой толщи на генетические и литологические разновидности, характер сложения грунтов, наличие включений и про­ чие особенности строения; глубина и характер залегания верхней поверхности вечномерзлых грунтов, текстура и другие особенности их строения; относительное объемное содержание льда в макроскопических прослойках, лин­ зах и включениях.

При расчете свай необходимо учитывать дополнитель­ ные действующие нагрузки (ветровые, снеговые, обледе­ нения), которые на Севере имеют место в течение года, а также сопротивление сезоннооттаивающего слоя. Ес­ ли по геологическим данным видно, что сопротивление сезоннооттаивающего слоя будет состоять из глинистых грунтов с влажностью более 30% или торфа, то в расчет сезонноооттаивающий слой не входит.

А

Г Л А В А IV

П Р Е Д У П Р Е Ж Д Е Н И Е Т Р А В М А Т И З М А П Р И У С Т Р О Й С Т В Е И Н Ж Е Н Е Р Н Ы Х

К О М М У Н И К А Ц И Й З А К Р Ы Т Ы М С П О С О Б О М

В практике строительства закрытые способы устрой­ ства инженерных 'коммуникаций (прокол, продавливаине, щитовая проходка) с каждым годом получают все боль­ шее распространение. Это объясняется тем, что закры­ тые способы позволяют прокладывать инженерные ком­ муникации без вскрытия и обратного устройства дорого­ стоящих дорожных покрытий, а также под действую­ щими зданиями, сооружениями и т.п. Однако работы по прокладке инженерных коммуникаций закрытым спосо­ бом еще недостаточно механизированы, требуют боль­ ших затрат ручного труда и опасны, так как большинство рабочих операций выполняется под землей в стеснен­ ных условиях при искусственном освещении. Если трав­ матизм на работах по устройству инженерных коммуни­ каций закрытым способом принять за ,100%, то на щито­ вых работах он составит 33,7%, при прокладке инженер­ ных коммуникаций способом горизонтального продавливания — 49,3%, а при проколе (без экскавации грун­

та) — 17%.

Практика устройства инженерных коммуникаций за­ крытым способом показала, что для их дальнейшей ин­ дустриализации и совершенствования технологии работ необходимо увеличить в стране количество выпускаемо­ го специализированного оборудования (мощных гидрав­ лических домкратов, специальных наконечников для прокола, механизированных проходческих щитов и т. д.) и эффективных приборов, позволяющих фиксировать правильность прокладки инженерных коммуникаций, а также расширить сеть специализированных организа­ ций и проектно-конструкторских учреждений.

Прокладка инженерных коммуникаций закрытым способом сопряжена с рядом трудностей и неожидан­ ностей. Наличие грунтовых вод и плывунов, препятствия в виде сооружений или инженерных коммуникаций, а также случайные препятствия, не указанные в проекте, отсутствие естественного освещения и вентиляции в ув-

55

лажпепной среде и др. значительно усложняют произ­ водство работ и являются причиной несчастных случаев.

Исследованием материалов по травматизму на рабо­ тах по устройству инженерных коммуникаций закрытым способом были установлены следующие технические и организационные причины производственного травма­ тизма на этих работах.

Технические причины:

отсутствие в проектно-технической документации ин­

технологию производства работ (производителем работ или мастером);

техническое несовершенство рекомендуемого для про­ изводства работ инвентаря и оборудования;

неисправное состояние эксплуатируемых машин, ме­ ханизмов и технологического оборудования, в том числе машин для горизонтального бурения;

применение шахтной крепи без учета геологических условий и давления грунта;

низкое качество керамических и железобетонных блоков для обделки разрабатываемого тоннеля;

возникновение неожиданных нагрузок и уменьшение несущей способности грунта в результате изменения его состояния (динамические и статические нагрузки от транспортных машин и кранов);

неожиданное или сильное воздействие подземных вод при проходках;

монтаж и демонтаж щитов в шахтном стволе без над­ лежащей монтажной оснастки и приспособлений;

проходка шахтных стволов и тоннелей в водонасы­ щенных грунтах;

пересечение подземных коммуникаций и сооружений без предварительных охранных мероприятий (подвеска коммуникаций до проходки тоннеля, химическое закреп­

документации;

56

недостаточный технический надзор пріі выполнении работ;

неправильные приемы в работе; нарушение общих правил техники безопасности.

Решающим фактором снижения уровня травматиз­ ма и аварий являются инженерные решения, предусмот­ ренные в проектно-технической документации с разра­ боткой вопросов безопасной организации производства подземных работ. Проекты на прокладку подземных ин­ женерных коммуникаций должны предусматривать кон­ структивные и технологические решения, в том числе мероприятия, обеспечивающие безопасность труда. Внедрение в проектно-техническую документацию науч­ ных достижений, прогрессивных инженерных решений и передовой технологии производства работ с учетом опы­ та новаторов улучшает качество строительства и снижа­ ет производственный травматизм.

1. ПРОКЛАДКА КОММУНИКАЦИЙ МЕТОДОМ ПРОКОЛА

Проколом прокладывают трубы небольшого диаметра на длину до 40 м. Прокол выполняется с помощью дом­ кратов, лебедок, тракторов и других тяговых механиз­ мов, способных развивать усилия от 25 до 300 тс и более. Прокол может быть выполнен виброспособом и с помо­ щью напорной струи воды (гидропрокол). Комплекс ра­ бот по проколу в основном состоит из трех этапов: под­ готовительных работ, т.е. устройства рабочего котлована и монтажа установки и оборудования; самого процесса прокола кожуха (или трубы), устройства рабочего тру­ бопровода и его испытания. До начала процесса прокола на конце кожуха или самой рабочей трубы устанавли­ вается конический наконечник или кольцевой клиновид­ ный нож. Перед началом выполнения работ по проколу установку следует опробовать на холостом ходу, убе­ диться, в исправности применяемого оборудования. Все посторонние лица должны быть удалены из рабочей зо­ ны. Процесс прокола выполняется рабочими, прошедши­ ми инструктаж по технике безопасности на рабочем месте'. Образование скважин методом прокола основа­ но на уплотнении грунта вокруг наконечника, вдавлива­ емого в грунт под действием напорного усилия от дом­ кратов или другого тягового оборудования.

Процесс прокола по всей длине проходки условно можно разделить на три стадии. В начальной стадии под действием нагрузки, передаваемой на грунт через рабо­ чий орган, грунт уплотняется, сдвигается и начинает течь. Во второй стадии происходит деформация грунта в поперечном направлении. Третьей стадией является сам прокол, т. е. продвижение трубопровода в грунте.

■Перед выходом рабочего органа из насыпи напорное усилие снижается. Величину общего напорного усилия можно определить по формуле

Характеристика грунтов, необходимых для расчета напорного усилия

В процессе прокола труба или кожух могут откло­ ниться от проектной отметки, что особенно часто проис­ ходит при большой длине проходки; во избежание этого применяют направляющую, например, в виде выдвигаю­ щейся иглы. Исследования показали, что вибрирование трубы при одновременном вдавливании ее в грунт позво­ ляет повысить точность прокладки и уменьшить усилия. Передача направленных продольных колебаний при про­

58

кладке инженерных коммуникаций методом вибропроко­ ла может осуществляться тремя способами:

1) продольные колебания и усилия внедрения нако нечнику сообщаются непосредственно через' вдавливае­ мую трубу, на конце которой установлен вибратор;

'2) непосредственной вибрации подвергается только наконечник, который при помощи штанги соединен с вибратором, расположенным вне трубы, и имеет диа­ метр, несколько больший внешнего диаметра трубы; усилие вдавливания прикладывается непосредственно к трубе и через систему пружин передается на наконечник;

3) вибратор, помещенный в наконечнике, сообщает ему направленные колебания; усилие вдавливания так­ же приложено к трубе и через систему пружин передает­ ся наконечнику.

ВНИИ'ГС создал ряд опытных установок для про­ кладки труб малого диаметра методом вибропрокола.

Исследованиями, проведенными ВНИИГС, было ус­ тановлено, что средняя скорость вибропрокола в песча­ ных грунтах составляет 0,5—0,7 м/мин.

Трубы в грунт можно погружать при помощи после­ довательных ударов. За последнее время в практике строительства ңашел свое применение ударно-вибраци­

Самому процессу прокола предшествуют подготови­ тельные работы (устройство рабочего котлована, монтаж оборудования и испытания его на холостом ходу). При механическом проколе упорная стенка воспринимает большие усилия от домкратов. Чтобы не допустить

59

вдавливания упорной стенки в грунт и образования приз­ мы обрушения, необходимо упорную стенку устраивать так, чтобы ее размеры по высоте превышали глубину котлована; тогда давление от нее будет передаваться на всю площадь задней стенки котлована.

2. ПРОКЛАДКА ТРУБОПРОВОДОВ МЕТОДОМ

ПРОДАВЛИВАНИЯ

Методом продавливания прокладывают трубы боль­ шого диаметра. В отличие от прокола при продавливании прокладываемая труба открыта с обеих сторон. Грунт из трубы удаляют в процессе продавливания. В зависи­ мости от длины проходки рабочие могут находиться внутри продавливаемого трубопровода для выемки грун­ та при следующих диаметрах труб:

При продавливании труб длиной более 40 м независи­ мо от их диаметра необходимо устраивать вентиляцию; пребывание рабочих внутри трубопровода не должно превышать 1 ч с интервалами между рабочими циклами 30 мин-, внутри трубопровода нужно устраивать электри­ ческое освещение от сети с напряжением не свыше 12 в. До начала работ по проколу и продавливанию необхо­ димо на площадку вызвать представителей организаций, ответственных за подземные коммуникации. Совместно производится уточнение мест расположения существую­ щих подземных коммуникаций, после чего составляется акт о согласовании мероприятий по сохрайности подзем­ ных коммуникаций в процессе строительства. Рабочие, выполняющие работы по продавливанию трубопроводов, должны быть проинструктированы и обучены безопас­ ным приемам труда. Между рабочими, занятыми внутри трубопровода и находящимися вне забоя (на поверхно­ сти), должна быть обеспечена надежная связь на весь период работ. Разработка грунта ведется, как правило, при заполнении конца трубы грунтом не менее чем на длину ножа. При работе в водонасыщенных грунтах, что­ бы не допустить неожиданного прорыва в забой воды, не­ обходимо в ножевом звене устраивать аварийный затвор.

60