2.2. Земляні споруди та їх призначення
В практиці будівництва за тривалістю використання земляні споруди поділяються дві групи: постійні і тимчасові.
До постійних відносяться канали, греблі, дамби, шляхове дорожнє полотно, тунелі та інші. До тимчасових, чи допоміжних, — котловани, траншеї, земляні перемички, шурфи (зумпфи) тощо.
Земляні споруди можуть бути утворені за допомогою виїмок та насипів. Кожна земляна споруда має своє призначення та будується за певними правилами з дотриманням технічних вимог.
Канали — це відкриті штучно створені водопровідні споруди. Їх довжина може сягати декілька сотень кілометрів. Вони призначені для подачі води на зрошені і безводні території (зрошувальні та обводнювальні канали) чи для відведення надмірних вод з перезволожених територій (осушувальні канали).
Греблі — якісні насипи висотою від 3 до 8 м і більше та довжиною від кількох десятків метрів до кількох кілометрів.
Насип називають якісним, якщо він має хоча б одну з наступних властивостей: статично стійкий проти дії напору води, тривалий час зберігає проектну величину коефіцієнта фільтрації, в процесі експлуатації дає осідання в межах допустимої величини, укоси стійкі і захищені від дії хвиль, криги, вітрової ерозії, є хороший зв’язок з основою та водопропускними спорудами.
Будівельним матеріалом для відсипки гребель служать ґрунти кар’єрів.
Кар’єри — концентровані виїмки для видобування корисних копалин.
Дамби, вали — споруди, що захищають землі від затоплення паводковими водами. Це також якісні насипи довжиною до кількох десятків кілометрів. Ґрунт для їх відсипки беруть з резервів, що розташовані зазвичай вздовж дамб та валів.
Резерв — місце розробки ґрунту, якого не вистачає для насипу.
Траншеї — виїмки великої довжини, шириною менше 3 м. Влаштовуються для прокладання в них дренажу, трубопроводів, стрічкових фундаментів, кабелів.
Котловани — виїмки шириною більше 3 м, призначені для зведення в них підземних частин споруд.
Шурф (зумпф, колодязь) — виїмка за розмірами в плані меншими, ніж глибина.
Відвал — безформний насип із надлишкового ґрунту.
Кавальєр — насип правильної форми з надлишкового ґрунту.
Площа планування — територія, на якій в результаті зрізу чи підсипання ґрунту змінюються дійсні відмітки поверхні землі для цілей зрошення чи зручності будівництва.
Тунелі гідротехнічні — закриті, водопровідні споруди, що служать для тих самих цілей, що й канали. Влаштовуються у вигляді закритих виробіток, зазвичай круглого перерізу.
Водойми-копани, басейни, відстійники — земляні резервуари (місткості), що служать для збору води чи осідання з неї наносів.
Водосховище — місткість, що утворюється у заплавах річок в результаті перекриття їх греблями. Призначені для збору води, яка може бути використана для потреб зрошення, водопостачання тощо.
Канали, дамби, греблі, дорожнє полотно, резерви та кавальєри, як правило, мають велику протяжність і називаються лінійними спорудами.
2.3. Види земляних робіт та способи їх виконання
При будівництві земляних споруд зустрічаються наступні види робіт: розробка, транспорт, розпушення, ущільнення ґрунтів та планування площ. Ці роботи часто супроводять інші так звані підготовчі і допоміжні роботи: зрізання і видалення деревної рослинності, збір каменів, відкачування води, дозволоження ґрунтів, відтаювання ґрунтів, очищення їх від снігу, криги та ін.
Земляні роботи виконуються різними машинами і механізмами, які можна класифікувати за видом робіт (рис. 2.3).
За способом руху машини бувають самохідні, причіпні, підвісні, пливучі; а за ходовим обладнанням — колісні, гусеничні, крокуючі; за силовим обладнанням — безмоторні, одномоторні і багатомоторні з двигунами внутрішнього згорання, з електродвигунами, з паровими або пневматичними двигунами.
Область застосування землерийно-транспортних машин дуже різноманітна.
Одноківшеві екскаватори використовуються для розробки ґрунту в кар’єрах, резервах, при будівництві каналів, котлованів під різноманітні споруди, для регулювання водоприймачів, на вантажно-розвантажувальних роботах тощо.
Багатоківшеві екскаватори використовуються для розробки і переміщення ґрунту при будівництві траншей під дренаж і різні трубопроводи, при будівництві каналів.
Скрепери використовуються для розробки ґрунтів в кар’єрах, резервах з переміщенням в дамби, греблі, на будівництві каналів, при плануванні площ зрошення тощо.
Бульдозери служать для розробки та переміщення ґрунту на відстань до 150 м на будівництві каналів, дамб, гребель, укосів виїмок і насипів, на вскришних роботах, для розрівнювання ґрунтів, що відсипані іншими машинами тощо.
Грейдери призначені для профілювання шляхів, планування укосів виїмок та насипів, для розрівнювання ґрунту, що був раніше відсипаний іншими машинами, для нарізки невеликих за перерізом і неглибоких каналів, кюветів, для планування площ зрошення тощо.
Грейдер-елеватори використовуються для розробки ґрунту з переміщенням його безпосередньо в насипи або з навантаженням його на транспорт при будівництві каналів, дамб, гребель, земляного полотна шляху.
Виконання земляних робіт пов’язане з виконанням таких будівельних процесів: розробки, розпушення, транспортування, укладання та ущільнення ґрунту.
Кожен з цих процесів може мати свій склад будівельних операцій залежно від умов робіт, типу споруди і способу виконання робіт.
На будівництві земляних споруд використовують такі способи виконання земляних робіт: механічний, гідравлічний, буровибуховий та ручний.
В різних поєднаннях вони можуть утворювати комбіновані способи виконання земляних робіт.
Механічний спосіб виконання робіт — це такий, при якому розробка, транспорт і укладання ґрунту виконується за допомогою землерийних і землерийно-транспортних машин (екскаватори, скрепери, бульдозери, автосамоскиди та ін.). Механічний спосіб найбільш розповсюджений у водогосподарському та гідротехнічному будівництвах на нескальних ґрунтах. Перевага цього способу полягає в тому, що усі будівельні процеси в ньому керовані і повинні відповідати технічним вимогам проекту. Для виконання робіт цим способом можуть бути підібрані різні комплекти землерийних і транспортних машин, які пристосовані до найрізноманітніших умов виконання земляних робіт.
Рис. 2.3. Класифікація машин, що використовуються для виконання земляних робіт
Однак, таким способом не можна розробляти скельні і напівскельні породи без їх попереднього розпушення за допомогою вибухів. На продуктивність землерийних машин дуже впливають місцеві умови виконання робіт (клімат, ґрунтові води та ін.)
Гідравлічний спосіб полягає в тому, що ґрунт розробляється, транспортується та вкладається за допомогою енергії потоку води, що керується спеціальними машинами: гідромоніторами, землесосами. Цей спосіб застосовується там, де є достатня кількість води та електроенергії. Він має широке застосування при розробці ґрунту з-під води і добре поєднується з механічним способом. Гідравлічний спосіб використовується при видобуванні піску, гравію, а також при намиванні дамб та гребель. Усі будівельні процеси керовані, але обмежені потужністю потоку води, транспортуючою можливістю потоку із суміші ґрунту з водою (пульпа) і умовами укладки ґрунту в споруду. Застосовується цей спосіб в загальному на незв’язних ґрунтах.
Буро-вибуховий спосіб виконання робіт полягає у використанні для розробки, транспорту та укладки ґрунту енергії вибуху, сьогодні цей спосіб перспективний та відрізняється швидкістю виконання робіт. Варто мати на увазі, що укладка ґрунту при цьому способі є малокерованим процесом. Після підривання ґрунту профільну форму земляним спорудам надають за допомогою землерийних машин. На сьогодні це єдиний спосіб виконання земляних робіт, за допомогою якого можна ефективно подрібнювати скельні та напівскельні ґрунти, добувати камінь в кар’єрах і виконувати масові накиди гірських порід при будівництві кам’яно-накидних гребель, перемичок тощо.
Вибір способу виконання земляних робіт залежить від багатьох факторів: топографії місцевості, клімату, рівня ґрунтових вод, наявності води та електроенергії, наявності машин та робочої сили, календарного графіку будівництва.
Якщо умови будівництва дозволяють використовувати усі три основні і комбіновані способи, то тоді необхідний варіант вибирається за техніко-економічними показниками, головний з яких — вартість одиниці об’єму робіт.