Контрольні питання

1. Які будівлі відносяться до цивільних і виробничих?

2. Яке призначення постійних і тимчасових будівель?

3. Чим досягається міцність і стійкість будівель?

4. Що може бути віднесене до несучих елементів будівлі, а що до огороджувальних?

5. Назвіть основні елементи будівель.

6. Назвіть основні конструктивні схеми цивільних будівель.

7. Які конструктивні схеми переважно застосовуються в промислових і сільськогосподарських будівлях?

8. У чому полягає суть проміжної і кінцевої продукції?

9. Назвіть різновиди будівельних процесів.

10. Чим характеризується робоча операція?

11. Назвіть прогресивні форми організації праці.

12. У чому полягає суть колективного підряду?

13. Які основні способи виконання будівельно-монтажних робіт?

14. Які основні особливості індустріального будівництва?

15. Перерахуйте права і обов’язки ради бригади.

16. У чому полягають основні завдання будівельно-монтажного управління?

17. У чому полягає суть потокової організації будівництва?

*3 Кизима В. Технологія виконання та проектування земляних робіт в будівництві

18. Що означають поняття: робоче місце, ділянка, захватка, фронт робіт?

2. Загальні відомості про ґрунти та земляні роботи

2.1. Фізико-механічні властивості та будівельна класифікація ґрунтів

Гірничі породи, які складають верхню частину планети, називаються ґрунтами. В будівництві ґрунти є основою для споруд, місцем для їх влаштування і будівельним матеріалом. Усі ґрунти умовно можна розділити на дві групи: тверді та м’які. Тверді ґрунти бувають скельні та напівскельні. Скельні ґрунти мають щільний зв’язок між частинками. До них відносяться граніти, піщаники, вапняки та ін. Якщо твердий ґрунт у водонасиченому стані руйнується від навантаження 50 кг/см² і менше, або розмокає і розчиняється у воді, його називають напівскельним. До таких ґрунтів відносяться мергель, розпушені піщаники, гіпс та інші.

М’які ґрунти поділяються на сипучі (гравій, пісок) і зв’язні (глина, суглинок, лес, торф).

В природі найчастіше зустрічаються м’які ґрунти. В загальному випадку вони складаються з трьох компонентів: твердих мінеральних частинок, рідини та газів (рис. 2.1). Властивості ґрунтів залежать від кількісного складу в них цих компонентів. В одиниці об’єму, наприклад в 1 м³ ґрунту, зазвичай міститься більше половини мінеральних частинок, а іншу частину займають рідина та газ.

Для визначення і оцінки властивостей ґрунтів використовується ряд фізичних характеристик, які поділяються на основні та похідні. Основні характеристики ґрунту — це гранулометричний (механічний) склад, щільність, вагова вологість. Їх визначають дослідним шляхом за допомогою спеціальних приладів в ґрунтових лабораторіях.

Рис. 2.1. Схема складу ґрунту і вагового складу їх частинок: 1 – мінеральні частинки; 2 – пори (газ, рідина); 3 – мінеральна частина; 4 – рідина; 5 – газ.

Похідними характеристиками ґрунтів є щільність скелету ґрунту, пористість, ступінь вологості. Їх можна визначити за формулами, знаючи основні характеристики ґрунтів.

Гранулометричний склад ґрунту — характеризує відсотковий склад по масі ґрунтових частинок різної крупності в одиниці об’єму ґрунту.

За розміром (діаметром) ґрунтові частинки прийнято розділяти на нас­тупні фракції:

Більше 200 мм	валуни та камені
від 20 до 200 мм	галька та щебінь
від 5 до 20 мм	гравій
від 0,05 до 5 мм	пісок
від 0,005 до 0,05 мм	пил
менше 0,005 мм	глина

В природі ґрунти можуть складатися із змішаних фракцій. Тоді змінюється назва ґрунту. Вони можуть мати назву — гравійно-піщані, супіски, суглинки, глини з валунами і з гравієм і тощо.

Властивості ґрунтів здебільшого залежать від вмісту в них тієї чи іншої фракції. Вміст кожної фракції в ґрунті прийнято виражати у відсотках як відношення маси фракції до маси всього скелету ґрунту в одиниці об’єму. Це дозволяє гранулометричний склад ґрунтів наочно відображати у вигляді графіка (рис. 2.2) по горизонтальній осі, якого відкладаються логарифми діаметрів частинок, а по вертикальній — відсотки. За цим графіком можна визначити ступінь неоднорідності ґрунтів. Розрізняють ефективний діаметр, який рівний діаметру тієї фракції, якої міститься разом з більш дрібнішими фракціями 10% (d₁₀) від загальної маси скелету ґрунту. Відношення діаметру фракції, якої міститься разом з більш дрібними 60 % (d₆₀), до ефективного діаметру d₁₀ називається коефіцієнтом неоднорідності ґрунту (К), який визначається як:

K = d₆₀ / d₁₀ (2.1)

Рис. 2.2. Графік гранулометричного складу ґрунту

Чим більше значення К, тим більше ґрунт неоднорідний. Значення К для різних ґрунтів може змінюватись від 1 (для пісків) до 200 (для глини). При К<3 ґрунт називають однорідним, при К>3 — неоднорідним.

Щільність твердої фази ґрунту γ — маса одиниці об’єму мінеральних часток без пор. В середньому для усіх ґрунтів приймається:

γ=2,66…2,76 т/м³

Щільність ґрунту природного складу γ₀ — маса одиниці об’єму ґрунту в природному заляганні разом з рідиною і газами в порах, т/м³.

Щільність скелету ґрунту γ_ск — маса одиниці об’єму сухого ґрунту,

т/м³.

Пористість ґрунту n — це відношення об’єму пор в ґрунті до усього об’єму ґрунту.

n = Vпор./ Vґрунту (2.2)

Сума об’ємів мінеральних часток т і пор п в долях одиниці рівна об’єму ґрунту. Отже, т+п=1, а так як т= γ_ск / γ, то

п =1– γ_ск / γ. (2.3)

Сила тяжіння зваженого у воді ґрунту

γ_важ =(1–п)( γ_– γ_в ), (2.4)

де п — пористість в долях одиниці;

γ_в — щільність води, рівна 1 т/м³ .

Вагова вологість ґрунту W — відношення маси води до маси висушеного ґрунту у відсотках.

Глинисті ґрунти мають дві характерні вологості:

вологість ґрунту на межі текучості W_T, при якій ґрунт з пластичного стану переходить в текучий стан;

вологість на межі розкочування W_Р, при якій ґрунт з твердого стану переходить в пластичний.

Число пластичності W_n характеризує вид глинистого ґрунту:

W_n = W_T – W_p (2.5)

Глина W_n >17

Суглинок 7< W_n<17

Супісок 1≤ W_n≤7

Таким чином, глинисті ґрунти змінюють свій стан від твердого до текучого. Сухі глинисті ґрунти розробляти важче, ніж при нормальній природній вологості. Глинисті ґрунти з підвищеною вологістю прилипають до робочих органів землерийних машин. Найбільше прилипання ґрунтів буває при вологості від 18 до 30% і залежить від вмісту глинистої фракції в ґрунті та від вмісту інших фракцій.

Зчеплення в ґрунтах С – утворюється силами структурного зв’язку ґрунту і капілярним натягом, кг/см². Невелике в піщаних ґрунтах (0…0,08 кг/см²) і значне в глинистих ґрунтах (0,05…0,94 кг/см²). Зчеплення дуже впливає на процес розробки ґрунту.

Кут внутрішнього тертя φ₀ – характеризує тертя між частинками ґрунту і в більшій мірі залежить від величини вертикального тиску на ґрунт. Його значення для різних ґрунтів коливається від 15° до 43°. Кут внутрішнього тертя φ₀ і зчеплення С разом складають опір τ ґрунтів зсуву. По цій величині назначається безпечна крутизна укосів виїмок та насипів. Опір ґрунту зовнішнім зсовуючим силам визначається за законом Кулона:

τ = Р∙ tg φ + С, (2.6)

де Р — нормальне стискаюче навантаження;

tg φ — коефіцієнт тертя.

Фізичні характеристики ґрунтів визначають трудність розробки ґрунтів. Для оцінки тяжкості розробки усі ґрунти поділяються на одинадцять груп.

Екскаваторами можна розробляти ґрунти з І по IV групи, скреперами — з І по II, бульдозерами з І по III, вручну з І по XI группу включно.

Крім того, для виконання робіт вибуховим способом і за допомогою гідромеханізації існує своя класифікація ґрунтів.

Один і той самий ґрунт може розроблятися різними машинами з неоднаковою трудністю. Тому один і той самий ґрунт для різних машин може знаходитись в різних групах по тяжкості розробки. Наприклад, сухий пісок при розробці одноківшевими екскаваторами відноситься в ДБН Д.2.2-1-99 (таблиця 1) до І групи, при розробці скреперами — до II, а бульдозерами — до III групи.