Технология возведения земляных сооружений

Строительный колледж № 12

Технология возведения земляных сооружений

Лабораторная работа

 

 

Выполнил  Колмаченков Никита Москва 2013 год

 

 

Технология возведения земляных сооружений

Классификация земляных сооружений.

 

Земляное сооружение –  инженерное сооружение, устраиваемое из грунта в грунтовом массиве  или возводимое из грунта, уложенного на поверхности земли.

Классификация земляных сооружений осуществляется в зависимости от различных признаков:

 

по отношению  к поверхности земли разделяют

 

выемки – земляные сооружения созданные в грунтовом массиве ниже поверхности земли;

 

насыпи – сооружения возводимые из грунта выше поверхности земли;

 

подземные выработки –  возводятся на определенной глубине  и закрытые с поверхности земли;

 

· по функциональному назначению:

 

гидротехнические – плотина, дамба, канал...;

 

мелиоративные – искусственные  пруды, водоподводящие и осушительные каналы...;

 

дорожные – нижнее строение автомобильных и железных дорог;

 

промышленного и гражданского назначения – спланированные площадки, котлован, траншея, тоннель, отвал...;

 

 по срокам службы:

 

постоянные – эксплуатация в течении длительного времени;

временные – устраиваются для выполнения последующих строительно-монтажных  работ.

Способы разработки грунта.

 

1) Механический способ  заключается в отделении грунта  от земляного массива резанием  с помощью землеройно-транспортных  и землеройных машин без предварительной  обработки и рыхления.

 

2) Гидромеханический способ  заключается в разработке грунта  с помощью напорной водяной  струи гидромониторных установок  и/или намыве грунта при устройстве  вертикальной планировки и т.  д.

 

3) Взрывной способ заключается  в разработка грунта с помощью взрывов предназначен для возведения различных инженерных земляных сооружений.

 

4) Комбинированный способ  заключается в выполнении различных  подготовительных мероприятий с  целью улучшения свойств грунта перед его дальнейшей разработкой: рыхление, размораживание, регулирование влажности и т. д.

 

5) Закрытый способ выполняется  при разработках подземных выработок,  а также при прокладке инженерных  сооружений без разработки грунта. Различают следующие основные  методы закрытой проходки: прокалывание, продавливание, горизонтальное бурение,  вибропрокалывание, щитовая проходка, штольневая проходка, буровзрывной способ.

Механический  способ

 

Механический способ производства земляных работ позволяет значительно  сократить трудоемкость производства работ, улучшить строительные качества грунта и сократить объемы земляных работ. Эти задачи решает целый парк машин и механизмов применяемых в строительстве. Механическим способом выполняют вертикальную планировку, устройство выемок и насыпей.

 

 

Бульдозер 

Разрабатывается грунт I и II групп, и III группы с предварительным  рыхлением. Эффективно применять при  перемещении грунта до 100 метров.

 

Скрепер 

Разрабатывается грунт I и II групп. Эффективное применение: прицепных -1000 м, самоходных -5000 м.

Экскаватор прямая лопата 

Разрабатываются I, II, III гр. и IV, V, VI с предварительным рыхлением. Эффективно применять с автосамосвалами  при дальности отвозки более 1000 м. Высота срезаемого слоя грунта должна обеспечивать полное заполнение ковша  за один раз.

 

 

2 

Устройство выемок 

Экскаватор прямая лопата 

Устройство котлованов глубиной до 4 м., более 4 м работа уступами. Объем  ковша 0.15…0.65 м3 по срезке защитного  слоя.

 

Экскаватор обратная лопата 

Устройство траншей и  небольших котлованов глубиной до 4 м. Объем ковша около 0.5 м3

 

Драглайн 

Глубокие котлованы до 20 м.

 

Грейфер 

Устройство узких и  глубоких котлованов, колодцев.

 

Бульдозер-экскаватор обратная лопата, драглайн. 

Небольшие котлованы с  перемещением грунта до 100 м, срезаемого слоями по 0.6…0.8 м, с последующей  погрузкой в автосамосвалы.

 

Многоковшовые экскаваторы. 

Устройство траншей глубиной до 3.5 м и шириной до 0.85 м. Траншеи  устраиваются только с вертикальными  стенками.

 

3 

Устройство насыпей, земляного  полотна 

Бульдозер 

Высота насыпи в пределах 1.5м. Грунт берется из бокового резерва  в пределах 100 м от насыпи.

 

Скрепер 

При работе по "эллипсу" высота насыпи составляет порядка 1.5 м  при дальности транспортирования 1000 м. По "восьмерке", соответственно, 6 м и 2000 м, а по зигзагообразной  схеме 6 м. и продолжительность неограниченна.

 

Грейдер 

Высота насыпи порядка 1 м, при протяженности до 3000 м. размер захватки 300 м.

 

Экскаватор драглайн 

Размеры насыпи не ограничены. Обязательно уплотнение грунта.

 

 

Машины для  земляных работ

 

Землеройные машины

Экскаваторы

Экскаваторы циклического действия (прямая и обратная лопата, грейфер, драглайн)

С гибкой подвеской

С жесткой подвеской

С телескопическим оборудованием

Экскаваторы непрерывного действия

Цепные

Роторные

Землеройно-транспортные машины

Скрепер

Бульдозер

Грейдер

Машины для уплотнения грунта

Статического действия

Самоходные катки

Металлические

Пневмокатки

Прицепные катки

Кулачковые

Пневмоколесные

Динамического действия

Ударного действия

Трамбовочные машины

Вибрационного действия

Виброкатки

Виброплиты …

 

 

 

Машины для  вспомогательных работ

 

Планировщики

Кусторезы

Корчеватели

Трактор

Рыхлители …

Бурильные машины

Машины для ударного бурения

Машины для вращательного  бурения

Машины для вибрационного  бурения

 

Гидромеханический способ

Грунт разрабатывают, транспортируют и укладывают в тело сооружения или  отвал с помощью воды. Данный способ применяется при наличии легко  размываемых грунтов и достаточного ресурса воды. К достоинствам метода относят:

 

· высокую производительность выполнения работ;

 

· непрерывность подачи грунта;

 

· возможность подачи грунта в труднодоступные участки;

 

· возможность разработки обводненных и подводных выемок без осушительных и водопонизительных работ

 

· низкую стоимость

 

При вертикальной планировке размывают грунт на участках выемок и укладывают его в насыпь. Большие  площадки намывают грунтом из карьеров, расположенных на суше или на дне  реки (водоема). При разработке грунта на суше применяют гидромониторные  установки, а при подводной разработке – землесосные снаряды.

 

Гидромониторная установка  состоит из гидромониторов, присоединенных к магистральному трубопроводу, по которому из насосной станции под  значительным напором (60... 80 м) подают воду. На конце ствола гидромонитора навинчивается  насадка, формирующая выбрасываемую  с большой кинетической энергией струю воды, (создавая скорость движения струи по выходе из насадки 10 ... 35 м/с.), В результате ударного действия струи грунт разрушается и образуется гидросмесь (пульпа), которая самотекам по лоткам и канавам направляется в насыпь. При расположении насыпи выше уровня забоя или для увеличения дальности транспортирования, пульпа вначале поступает по канавам в зумпф или приемный колодец, а затем ее перекачивают по пульповоду землесосной установкой.

 

Землесосные снаряды состоят  из передвижных землесосных установок, монтируемых на понтонах или суднах, всасывающих устройств с механическими  рыхлителями грунта, плавучих пульповодов  на понтонах с шарнирным соединением  труб, лебедок и якорей для фиксирования рабочего положения.

 

Принцип работы земснаряда основан на засасывании частиц грунта вместе с водой со дна водоема  и подаче пульпы по напорному трубопроводу для намыва насыпи. Укладка (намыв) грунта происходит в результате оседания частиц грунта из пульпы, когда скорость движения ее становится ниже критической величины. Возводимую насыпь разбивают в плане  на карты-захватки, на которых поочередно выполняют намыв грунта и подготовительные работы к намыву следующего слоя. По контуру очередной карты бульдозером  возводят земляной вал на высоту намываемого  слоя пульпы и наращивают установленный ранее в пределах карты водосбросный (дренажный) колодец с выпускаемой трубой.

 

 

Взрывной способ

 

Способ "на выброс" может  быть применен при устройстве выемок, траншей, котлованов, земляных насыпей, шахт, галерей и т.д. В городских условиях взрывной способ может применяться в исключительных случаях, в то время, как на открытой местности он может быть основным способом производства земляных работ.

 

Взрыв – воспламенение  химических или механических соединений под влиянием определенных внешних  воздействий, образующих сильно нагретые и обладающие большим давлением  газы, вызывающие ударную волну распространяющуюся во все стороны.

 

Действие взрыва на грунт  представлено на рис.2. Для получения  требуемых размеров выемки взрывают 1) одиночные сосредоточенные, 2) групповые  сосредоточенные или 3) удлиненные заряды (схемы расстановки зарядов в  зависимости от вида земляного сооружения представлены на рис.3). Большее количество рядов не рекомендуется, так как  при этом большее количество грунта падает обратно в выемку.

 

 

Рис. 2 Элементы воронки

 

r – радиус воронки; d – высота гребня воронки; h – глубина заложения заряда.

 

 

Рис.3 Схемы расположения сосредоточенных зарядов

 

Взрыв с направленным выбросом грунта позволяет уменьшить падение  грунта обратно в выемку или применяется  для устройства насыпей (см. рис. 4). Заряды располагают в два, три ряда с направленным действием в сторону выброса. Причем величина показателя выброса каждого следующего ряда зарядов, по удалению от направления выброса, больше на 0.5 показателя предыдущего ряда.

 

 

Рис. 4 Направленный одновременный  взрыв

 

Разновременный взрыв  с задержкой каждого ряда направленного  взрыва на 2…4 сек. еще больше способствует эффекту направленного взрыва (см. рис. 5).

 

Рис. 5 Направленный разновременный взрыв

 

 

Комбинированный способ

 

Комбинированный способ включает в себя различные комбинации известных  способов разработки грунта и предварительной  его обработки с целью получения  требуемых свойств:

 

· регулирование влажности  грунта при его уплотнении;

 

· предохранение грунта от промерзания;

 

· рыхление, засоление, утепление

 

· оттаивание мерзлого грунта;

 

· с помощью пара, горячей  водой, огневой метод, электропрогрев

 

· механическое рыхление грунта;

 

· блочный метод;

 

· разработка прочных грунтов  специальными рабочими органами на базе гидравлических экскаваторов;

 

· дробление грунта путем  его взрыва методом на рыхление;

 

· разрушение с помощью  гидравлической энергии;

 

· разрушение тепловой и  электромагнитной энергией, чем выше частота тока, тем сильнее влияние  магнитного поля, которое преобразуется  в тепловую энергию и т.д.

 

Закрытый способ разработки грунта

 

Прокалыванием укладываются трубы в суглинистых и глинистых  грунтах исключающих наличие  гравия, щебня и валунов (в песчаных грунтах этот способ менее эффективен). При прокалывании происходит уплотнение грунта вокруг образовавшегося ствола. При прокалывании грунта сразу же прокладываемой трубой ее диаметр составляет от 50 до 500мм.

 

 

Основной недостаток данного  способа состоит в отсутствии наружной изоляции трубы. На трубу насаживают и приваривают конический наконечник с диаметром, для уменьшения сил  трения, на 20…25мм большим наружного  диаметра трубы. Кроме этого на наконечнике  высверливают отверстия диаметром 3…5мм, через которые под давлением 1…2атм подают воду, которая размывает  и смачивает грунт. Также могут  применяться вибронаконечники.

 

Для прокалывания используют гидравлические домкраты. Производительность работ составляет в среднем 5-12м  в смену. Для прокладки труб с  изоляцией (только в связных грунтах) прокол выполняют при помощи уширителей на штанге. Уплотненный грунт ствола имеет достаточную прочность, которая препятствует обрушению. В противном случае вслед за уширителем прокладывают железобетонные кольца.

 

Подготовительные работы включают: устройство рабочего и приемного  котлованов длинной, соответственно, 8-13м  и 1,5-2,5м; устройство упора из шпал или  железобетонных блоков с металлической  плитой; устройство приямка для сваривания наращиваемой трубы; укладку и закрепление  направляющих из прокатных профилей с целью задания проектного уклона; установка и закрепление домкратов; укладку на направляющие первого  звена трубы и крепление на ней насадки.

 

Прокол состоит: установка  удлинительного патрубка длинной 1м  между домкратом и вдавливаемой трубой; предельное вдавливание трубы; снятие давления, путем включения  домкрата на обратный ход; замена 1м  удлинительного патрубка на 2м; повторное  выполнение всех операций при 3м и 4м  длине удлинительного патрубка; наращивание  прокладываемой трубы с проверкой  качества сварного соединения; в дальнейшем давление вдавливания передается через  приваренную трубу с повторением  всех предшествующих операций; вместо удлинительного патрубка также используется шомпол-труба меньшего диаметра, короче вдавливаемой трубы на длину рабочего хода домкрата с отверстиями 50-60 мм для установки шпилек;

 

После окончания прокола  срезают наголовник в приемном котловане. Для облегчения прокола иногда предварительно бурят лидерные скважины.

Сущность метода продавливания  заключается в горизонтальном вдавливании  стальной трубы с открытым концом диаметром от 529 до 1620 мм в песчаные или мало связные грунты, с периодическим или непрерывным удалением грунта, который при этом заполняет трубу ручным или механическим способом.