5. Технология переработки грунта
5.1. Общие положения
земляные сооружения - выемки, насыпи, подземные выработки, обратные засыпки.
а—открытый котлован; б—закрытый котлован; в—траншея; г—планировочная насыпь; д —земляное полотно дороги; е —подземная выработка; / —здание (сооружение); 2 — обратная засыпка
Выемку, имеющую ширину до 3 м и длину, значительно превышающую ширину, называют траншеей. Выемку, длина которой не превышает десятикратной ее ширины, называют котлованом. Котлованы и траншеи имеют дно и боковые поверхности, наклонные откосы или вертикальные стенки.
Выемки, закрытые с поверхности и устраиваемые для сооружения транспортных и коммунальных туннелей и других целей, называют подземными выработками.
После устройства подземных сооружений и частей зданий грунт укладывают в так называемые «пазухи» — пространства между боковой поверхностью сооружения и откосом котлована для полного закрытия подземного сооружения или коммуникаций. Этот процесс называют обратной засыпкой.
Основными процессами переработки грунта, в результате которых создаются земляные сооружения проектных параметров, являются разработка грунта, его перемещение и укладка. Непосредственному выполнению этих процессов в ряде случаев предшествуют или сопутствуют подготовительные и вспомогательные процессы. Подготовительные процессы осуществляют до начала разработки грунта, а вспомогательные — до или в процессе возведения земляных сооружений. Весь этот комплекс процессов называют земляными работами.
Земляные работы относят к массовым и наиболее тяжелым и трудоемким видам строительных работ. На 1 м3 объема промышленного сооружения в среднем перерабатывается 1,5...2 м грунта, а на 1 м3 объема гражданского строительства —до 0,5 м3.
переработку грунта ведут различными методами, которые принято делить на четыре группы: механический, гидравлический, взрывной и ручной. Кроме того, в ряде случаев грунт либо в сочетании с основными методами, либо самостоятельно перерабатывают методами вытрамбовывания и бурения.
В современном строительстве механическим методом перерабатывается грунта около 95%, гидравлическим — около 2%, взрывным —до 1% всего объема. Однако на многих объектах при мелких рассредоточенных объемах работ применяют ручной труд с привлечением специального инструмента и средств малой механизации (около 2% всего объема работ).
5.2. Грунты и их строительные свойства
грунтами называют породы, залегающие в верхних слоях земной коры и представляющие собой главным образом рыхлые и скальные породы.
Плотностью называют массу 1 м3 грунта в естественном состоянии (в плотном теле). Плотность песчаных и глинистых грунтов составляет 1,6... 2,1 т/м3, а скальных неразрыхленных грунтов —до 3,3 т/м3.
Влажность характеризуют степенью насыщения грунта водой, которую определяют отношением массы воды в грунте к массе твердых частиц грунта. При влажности более 30% грунты считают мокрыми, а при влажности до 5% — сухими.
Липкость — способность грунта при определенной влажности прилипать к поверхности различных предметов. Большая липкость усложняет выгрузку грунта из ковша машины или кузова, условия работы транспорта и др. Липкость определяют усилием, необходимым для отрыва прилипшего предмета от грунта (для глин до 0,05 МПа).
Разрыхляемость — способность грунта увеличиваться в объеме в процессе его разработки. При этом плотность грунта уменьшается. Это явление называется первоначальным разрыхлением грунта и характеризуется коэффициентом разрыхления кр. Этот коэффициент представляет собой отношение объема разрыхленного грунта к объёму грунта в естественном состоянии (для песчаных кр = 1,08... 1,17, суглинистых кр — 1,14... 1,28 и глинистых фунтов кр = 1,24... 1,3).
Уложенный в насыпь разрыхленный грунт под влиянием массы вышележащих слоев фунта или механического уплотнения, движения транспорта, смачивания дождем и т. д. уплотняется. Однако грунт не занимает того объема, который он занимал до разработки, сохраняя остаточное разрыхление, показателем которого является коэффициент остаточного разрыхления грунта ко.р, значение которого для песчаных грунтов находится в пределах 1,01... 1,025, суглинистых —1,015... 1,05, глинистых —1,04... 1,09.
Сцепление характеризуют начальным сопротивлением грунта сдвигу, оно зависит от вида грунта и его влажности. Так, сила сцепления для песчаных грунтов составляет 0,03...0,05 МПа, для глинистых—0,05...0,3 МПа.
Угол естественного откоса характеризуется физическими свойствами грунта, при котором он находится в состоянии предельного равновесия. Для обеспечения устойчивости земляных сооружений (насыпей, выемок) их возводят с откосами, крутизна которых определяется отношением высоты к заложению: h/а = 1/т, где т — коэффициент откоса (рис.). Крутизна откоса зависит от угла естественного откоса.
Удельное сопротивление резанию зависит как от свойств и показателей разрабатываемого грунта, так и от конструктивного исполнения рабочего органа землеройного или землеройно-транспортного оборудования. С учетом этого в строительном производстве грунты по трудности их разработки классифицируют в группы (ЕНиР 2-1-1, табл. 1 и 2). Так, для одноковшовых экскаваторов грунты подразделяют на шесть, для многоковшовых экскаваторов и скреперов — на две, для бульдозеров и грейдеров — на три группы. При разработке фунтов вручную их делят на семь групп. Как при механизированной, так и при ручной разработке в состав первой группы входят легко разрабатываемые грунты, а в последнюю — трудно разрабатываемые.