Лекция № 7. Разработка грунта бурением и взрывом.

Разработка грунта в зимних условиях

Разработка грунта бурением и взрывом.

Разработка грунта в зимних условиях

Основные положения техники безопасности

Контроль качества.

В ряде случаев весьма экономично и эффективно выполнение земляных ра­бот взрывным способом, при котором расход рабочей силы и горючего значитель­но меньше, чем при экскаваторном способе. Так называемые созидательные, мирные взрывы настройке — дело уже привычное. Ими дробят скалы, «перебра­сывают» с одного места на другое тысячи кубометров породы, прокладывают траншеи. Только один правильно рассчитанный по мощности взрыв может за­менить множество землеройной, погрузочно-разгрузочной и другой техники. Производительность взрывного способа намного выше производительности зем­леройной техники.

Взрывчатые вещества (ВВ) — в основном аммониты. Они не чувствительны к ударам и трению, не взрываются от пламени, требуют использования детонато­ров. Отрицательное свойство — гигроскопичность, в отсыревшем состоянии аммониты ослабляют силу взрыва и даже совсем ее теряют. Есть водоустойчивые ВВ, заключенные в полиэтиленовую оболочку — шланговый заряд, укладывае­мый бестраншейным способом с помощью переоборудованных дреноукладочных или кротодренажных машин. При ведении взрывных работ применяются также простейшие ВВ типа АС+ДТ (аммиачная селитра + дизельное топливо). Кроме того, в обводненных забоях используются водонаполненные и пластичес­кие взрывчатые вещества.

При буровзрывных работах практически полностью механизировано бурение взрывных скважин, внедряются прогрессивная технология взрывания, комплекс­ная механизация буровых и зарядных работ, высокоэффективные взрывчатые вещества и средства инициирования.

Для взрывания скальных пород бурятся скважины уменьшенного диаметра (60— 130 мм), так как считается, что увеличение диаметра влечет за собой увели­чение куска взорванной горной массы, что снижает производительность погрузочно-транспортного оборудования. Подземные горные выработки проходят в основном с помощью шпуровых зарядов. Для бурения шпуров применяют пнев­матические, электрические и гидравлические буровые машины, монтируемые на гидравлических манипуляторах.

Большое распространение при проведении взрывных работ получило короткозамедленное взрывание — поочередное взрывание зарядов или группы заря­дов ВВ с некоторыми интервалами во времени, измеряемыми сотыми и тысяч­ными долями секунды. Его преимущества: лучшее дробление породы; снижение j сейсмического воздействия взрыва на здания и сооружения; увеличение выхода разрыхленной горной массы; возможность управления направлением и формой развала горной породы; уменьшение радиусов размета кусков грунта.

7.1. Механизация уплотнения грунтов

Уплотнение грунтов используется для восстановления или улучшения свойств грунтов, является одной из ответственейших технологических операций при строительстве различных объектов. Оно основано на сближении частиц грунта, в результате чего уменьшается его пористость и сжимаемость, повышается плот­ность. Некачественное уплотнение не только снижает надежность работы объек­та, сооружения или конструкции (нередко сразу же после сдачи жилого дома в эксплуатацию деформируются отмостки, подъездные дороги, тротуары), но и может привести к разрушению отдельных конструктивных элементов здания или даже объекта в целом.

В земляных сооружениях, требующих уплотнения, грунт должен насыпаться послойно. Толщину уплотняемых слоев назначают в зависимости от условий производства работ и применяемых уплотняющих машин (рис. 4.3).

Грунтоуплотняющее оборудование можно разделить на две основные группы: для поверхностного уплотнения (трамбование легкими и тяжелыми трамбовкми, уплотнение катками, трамбующими машинами, в том числе виброкат­ками и вибротрамбовками) и глубинного уплотнения (вибрированием, гидровиброуплотнением, предварительным обжатием внешней пригрузкой и др.).

Для линейных работ (в основном в дорожном строительстве) применяют кат­ки, которые классифицируются по принципу уплотнения на статические и вибрационные, по способу перемещения — на самоходные, навесные и прицепные.

Толщина слоя грунта, уплотняемого гладкими катками статического действий (несвязный грунт), достигает 0,15 м, кулачковыми катками статического действия (связный и комковатый грунт) — 0,5 м, вибрационными катками с гладкими валь­цами и пневмоколесными катками — 0,6 м, прицепными и полуприцепными виброкатками — 1,5 м. навесными виброблоками — 0,8 м.

Уклон поверхностного слоя должен быть в поперечном направлении не свыше 5%, в продольном — 10%. Уплотнение грунта пневмокатками производится при длине захватки не менее 200 м. После прикатки откосной части насыпи уп­лотнение продолжают круговыми проходами от краев к середине насыпи.

Уплотняют грунты при оптимальной влажности. При недостаточной влаж­ности связные грунты увлажняют, как правило, в местах разработки (в карьере, выемке, резерве), а несвязные и малосвязные — в отсыпанном слое.

Обратную засыпку пазух между фундаментами и стенками траншей производят вслед за укладкой фундаментов. Для этого используют излишки выну­того из траншей грунта, оставленного на площадке при рытье котлована, или подвозимый с ближайших разработок. К засыпке пазух подвала приступают после устройства перекрытия над подвалом и гидроизоляции стен. Грунт, оставлен­ный на площадке, перемешают к стенам подвала бульдозерами. Пазухи засыпа­ют слоями, которые тщательно уплотняют.

Грунты пониженной влажности — щебеночные и гравелистые, а также любые грунты при отсыпке насыпей в зимнее время эффективно уплотнять трам­бующими механизмами. Поверхностное уплотнение осуществляется с ис­пользованием кранов-экскаваторов, со стрел которых (с высоты 5—7 м) свобод­но сбрасываются трамбовки массой 4,5—6 т с уплотнением слоя грунта до 3—3,5 м. Применение сверхтяжелых трамбовок массой 25—4.0 т, сбрасываемых с высоты до 20 м, позволяет увеличить толщину уплотненного слоя до 6—8 м.

Для поверхностного и глубинного уплотнения песка и щебня используются виброплиты и вибробрусья, особенно при строительстве дорог, каналов и дру­гих объектов.

Получило также распространение навесное грунтоуплотняющее оборудование к гидравлическим экскаваторам: гидромолоты, вибротрамбовки, оборудование для статического уплотнения грунтов в труднодоступных местах и др. Подвес­ную вибротрамбовку подвешивают к крюку грузоподъемной машины и подклю­чают к электросети. Она автоматически приходит в действие при опускании па грунт и выключается на весу. С ее помощью можно уплотнить грунт слоем тол­щиной до 0,8 м практически на любой глубине и, что существенно, без предва­рительного разравнивания.

Иногда применяется уплотнение взрывом, после которого происходит осад­ка грунта.

Для работы в стесненных условиях в основном используются ручные электротрамбовки, виброплиты и вибротрамбовки с электрическим, бензиновым или дизельным двигателем (глубина уплотнения до 0,2—0,4 м).

Однако трамбование и вибрация с поверхности не оказывают должного дей­ствия па грунт, уплотняемый на глубине. Применение грунтоуплотняющих ма­шин и механизмов динамического действия вблизи строительных конструкций ограничено из-за опасности их сейсмического разрушения. Поэтому в течение многих лет ведутся поиски способов и средств для глубинного уплотнения грун­тов.

Существует метод глубинного уплотнения глинистых грунтов в стесненных условиях на глубину 4—6 м с помощью пневмопробойников, которые при вне­дрении в грунт образуют скважину. Окружающий ее грунт уплотняется за счет объемов, вытесненных из скважины, которая затем заполняется песком или дру­гим инертным материалом с уплотнением многократным проходом снаряда. Уплотнять можно сразу всю толщину обратной засыпки.

Неравномерная плотность грунта влечет за собой опасность неравномерной осадки. Плотность грунтов обратных засыпок в стесненных условиях должна приравниваться к плотности соседних целинных участков грунта и коэффици­ент ее должен быть не менее 0,95. Если же грунт обратной засыпки будет нести и полезную нагрузку (например, будут устроены полы), то коэффициент плотнос­ти его необходимо повысить до 0,98—1,0.

Степень уплотнения грунта зависит от технологии уплотнения и свойств грун­та. Например, число ударов трамбующей свободно падающей плиты массой 2,5— 4,5 т для достижения коэффициента стандартного уплотнения 0,95 при связных грунтах равно 12, коэффициента 0,98 — 16. Продолжительность уплотнения од­ного следа с помощью гидромолотов или пневмомолотов навесных на экскава­торе для достижения коэффициента стандартного уплотнения 0,95 составляет 15 с, коэффициента 0,98 — 20 с, с помощью дизель молота навесного на тракто­ре — 5 и 7 с соответственно.

Важным условием бездефектной технологии является достоверная и оперативная проверка фактической плотности грунта в массиве (например, с помо­щью датчиков непрерывного контроля плотности грунта, устанавливаемых на грунтоуплотняющей технике).